JP7069591B2 - 航空管制装置 - Google Patents

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Description

特許文献1には、無人航空機(UAV;Unmanned Aerial Vehicle)(例えば、マルチコプター式の無人航空機;いわゆるドローン)の航空管制装置が記載されている。
産業形態のイノベーションにより、小型の無人航空機の使われ方が大きく変わろうとしている。例えば、ドローン運送などの産業形態が登場する可能性がある。これにより、ドローンの運行数が飛躍的に増大することが予想される。
将来的に、ドローンは、人口密集地区を飛行するようになるかもしれない。また、ドローンと有人航空機とが、混合して飛行するようになるかもしれない。
特開2012-131484号公報
しかしながら、上述した関連する航空管制装置は、ATC(Air Traffic Control)トランスポンダを搭載した大型の有人航空機の運行の管制に特化しているので、小型の無人航空機を、限定された管理地域(region)で運行するために利用するのには適さない。
例えば、関連する航空管制装置は、複数の無人航空機を同時に管制できない。したがって、無人航空機同士あるいは無人航空機と有人航空機とが異常接近するなどの事故が発生する可能性がある。
本発明の一様態に係わる航空管制装置は、管理地域を複数のエリアに分割するエリア管理手段と、前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定する飛行エリア決定手段と、前記飛行エリア決定手段が決定した飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計する飛行ルート設計手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明の一様態に係わる航空管制装置の制御方法は、管理地域を複数のエリアに分割し、前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定し、飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計することを含む。
本発明の一様態に係わるプログラムは、管理地域を複数のエリアに分割することと、前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定することと、飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計することと、をコンピュータに実行させる。
本発明の一様態によれば、無人航空機の運行に適した航空管制装置を実現できる。
本発明により、無人航空機の運行に適した航空管制装置を実現できる。
実施形態1に係わる航空管制装置の構成を示すブロック図である。 実施形態1に係わる航空管制装置が設計するドローンの飛行ルートの一例を示す図である。 実施形態1に係わる航空管制装置の動作フローを示すフローチャートである。 実施形態5に係わる航空管制装置の構成を示すブロック図である。 実施形態6に係わるコンピュータの構成を示すブロック図である。
〔実施形態1〕
(航空管制装置100)
図1は、本実施形態1に係わる航空管制装置100の構成を示すブロック図である。航空管制装置100は、管理地域において、複数の無人航空機(本実施形態ではドローン)の航空管制を行う。すなわち、航空管制装置100は、無人航空機が安全に飛行できるように、無人航空機を監視したり、無人航空機に対して、飛行ルートを指示したりする。航空管制装置100は、有人航空機を含む航空機全般の航空管制を行ってもよい。
図1に示すように、航空管制装置100は、入力受付部1と、データ取得部2と、事故予測部3と、位置情報取得部4と、エリア管理部5と、離発着装置管理部6と、飛行エリア決定部7と、飛行ルート設計部8と、飛行可否判定部9とを備えている。
(管制入力装置10)
管制入力装置10は、航空管制装置100に対して、入力者がドローンの飛行許可を申請するために使用される。このとき、管制入力装置10は、航空管制装置100に対して、入力者のID(identification)または名前を含む入力者情報、飛行許可を申請するドローンの機種名などの機種情報、および、発着地の場所または住所を示す発着地情報などを入力する。
(気象情報取得装置11)
気象情報取得装置11は、雨量計および風速計などの気象観測器を用いて、管理地域内の気象を観測する。そして、気象情報取得装置11は、観測した管理地域内の気象情報(例えば、風速、雨量など)を、航空管制装置100へ提供する。あるいは、気象情報取得装置11は、気象情報を配信するサービスを提供する情報提供装置にアクセスして、情報提供装置から、管理地域内の気象情報を取得してもよい。
(地形情報取得装置12)
地形情報取得装置12は、レーダ機器などを用いて、管理地域内の地形を観測する。そして、地形情報取得装置12は、観測した管理地域内の地形情報(例えば、山や丘陵の位置または標高の情報、および、塔や高層ビルなどの地物の位置の情報)を、航空管制装置100へ提供する。あるいは、地形情報取得装置12は、地図の作成に携わる企業または団体が管理する情報処理装置から、地図データを取得してもよい。
(ユーザ情報データベース13a)
ユーザ情報データベース13aは、登録されたユーザごとに、ユーザのIDまたは名前、住所、連絡先、優先度を含むユーザ情報を記憶する。ユーザは、例えば、警察、報道、映像制作会社、または運送会社などであってよい。
(航空機情報データベース13b)
航空機情報データベース13bは、ドローン25の機種ごとに、ドローン25の諸元、所属、および性能を含む航空機情報を記憶する。ドローン25の諸元には、例えば、ドローン25のサイズ、および重量などが含まれる。ドローン25の性能には、例えば、ドローン25の滞空可能時間、および耐風性能などが含まれる。ドローン25の所属とは、ドローン25の運行を申請した入力者、ドローン25の運行に係わる責任者、または、ドローン25の所有者のことである。
(離発着装置14)
離発着装置14は、無人航空機が離発着するために使用される。離発着装置14は、管理地域内に1つ以上配置されている。離発着装置14は、自律移動または持ち運びが可能であってもよい。また、各離発着装置14は、気象情報取得装置11および地形情報取得装置12を備えていてもよい。
(運行者端末15)
運行者は、運行者端末15を用いて、航空管制装置100の管理地域(region)内において、航空管制装置100からの指示に従って、複数のドローン25を運行する。運行者は、1人以上の個人、および/または1つ以上の企業を含んでいてよい。
(入力受付部1)
入力受付部1は、管制入力装置10から、前述した入力者情報のほか、運行者が運行するドローン25の機種および数の情報、ならびに発着地等の情報を受信する。
入力受付部1は、管制入力装置10から入力された入力者情報と、ユーザ情報データベース13aに登録されたユーザ情報とを照合することによって、入力者が登録されたユーザであることを認証する。また、入力者が登録されたユーザである場合、入力受付部1は、ユーザの優先度を判定する。
優先度は、ユーザごとに、予め設定されていてよい。例えば、警察および救急など、緊急事態に即座に対応することを要求されるユーザの優先度を、報道などのユーザの優先度よりも高くする。
入力者が登録されたユーザである場合、入力受付部1は、管制入力装置10から入力された前述の情報、およびユーザの優先度を示す情報を、データ取得部2に通知する。なお、入力者が登録されたユーザでない場合、入力受付部1は、入力者による申請を拒否する。
(データ取得部2)
データ取得部2は、入力受付部1から、ユーザが飛行許可を申請したドローン25に対応する機種情報を取得する。そして、データ取得部2は、取得した機種情報を用いて、航空機情報データベース13bを参照することによって、ドローン25についての航空機情報を取得する。
例えば、データ取得部2は、航空機情報データベース13bから、ドローン25の諸元(例えば、大きさ、重量など)、性能(例えば、推進力、飛行可能時間、および耐風性能(ドローン25がどれぐらいの風速に耐えて飛行可能かを示す))、および所属(例えば、ユーザ、ドローン25の運行者、またはドローン25の所有者の名称またはIDなど)に関する情報を、航空機情報として取得する。
また、データ取得部2は、入力受付部1から、前述した発着地情報、および、ユーザの優先度を示す情報を取得する。ユーザの優先度が高いほど、ドローン25は、優先度がより低い他のユーザの航空機よりも優先的に、飛行ルートを使用することができる。
その後、データ取得部2は、航空機情報、ドローン25の発着地情報、および優先度情報を、事故予測部3へ送信する。
(事故予測部3)
事故予測部3は、データ取得部2から、航空機情報、発着地情報、および優先度情報を受信する。
また、事故予測部3は、地形情報取得装置12から、管理地域内における地形情報を取得する。具体的には、事故予測部3は、管理地域内における地形(例えば、山、丘陵、起伏)の情報、および、管理地域内にある地物(feature)(例えば、高層ビルなどの建物、鉄塔)の情報を取得する。事故予測部3は、気象情報取得装置11から、管理地域内の気象情報も取得する。
さらに、事故予測部3は、位置情報取得部4から、管理地域内にあるドローン25および他の航空機の位置情報を取得する。また、事故予測部3は、位置情報取得部4から、ドローン25のステータス情報も取得する。
ステータス情報は、3次元空間内におけるドローン25の位置を示す座標、すなわち緯度、経度、および高度、ならびに、ドローン25の速度、加速度、飛行可能時間(あるいはバッテリ残量)、進行方向、およびアラームの各情報を含む。ドローン25の位置情報も、ドローン25のステータス情報に含まれていてよい。
そして、事故予測部3は、(i)データ取得部2から取得した航空機情報、(ii)地形情報装置12から取得した地形情報、および、(iii)位置情報取得部4から取得したステータス情報および位置情報に基づいて、ドローン25が他の航空機または地物と異常接近する可能性を計算する。
具体的には、事故予測部3は、以下の式(1)に基づいて、ドローン25が他の航空機または地物と異常接近する可能性を数値的に示す緊急度Dを計算する。緊急度Dを表す数値が大きいほど、ドローン25が係わる事故が発生する可能性は高い。
緊急度Dが閾値を超える場合、事故予測部3は、ドローン25または運行者端末15と無線通信を行い、ドローン25または運行者に対し、警告、注意、または緊急回避の指示をする。
(式(1)):
緊急度(D)
=飛行不安定度(α)×機体接近度(m)×地物接近度(n)×気象条件ファクタ(β)
式(1)の飛行不安定度αは、ドローン25の飛行が気象条件にどれぐらい影響されやすいかを示す数値である。
事故予測部3は、データ取得部2から取得した、ドローン25の諸元および性能の各情報に基づいて、ドローン25の飛行不安定度αを計算する。一般的に、ドローン25は、機種に応じて、重量、サイズ、および推進力などが異なるので、飛行不安定度αもドローン25の機種に依存する。例えば、ドローン25の重量が軽いほど、ドローン25は風の影響を受けやすいので、飛行不安定度αは大きくなる。
式(1)の機体接近度mは、ドローン25と他の航空機との距離を表す数値である。事故予測部3は、位置情報取得部4から取得するドローン25および他の航空機の位置情報に基づいて、機体接近度mを計算する。
式(1)の地物接近度nは、ドローン25と、飛行可能領域内に存在する地物との距離を表す数値である。事故予測部3は、位置情報取得部4から取得したドローン25の位置情報と、地形情報取得装置12から取得した地物の位置情報とに基づいて、地物接近度nを計算する。
式(1)の気象条件ファクタβは、気象情報取得装置11から取得される気象情報に応じて決まる数値である。ドローン25の飛行にとって、悪い気象条件(例えば、強風、豪雨)であるほど、気象条件ファクタβは大きい。悪い気象条件によって、ドローン25の飛行が大きく乱れる可能性があるからである。
(位置情報取得部4)
位置情報取得部4は、汎用の無線通信手段(例えば、携帯電話網等)を介して、管理地域内にある航空機(ドローン25を含む)と、直接的に、あるいは運行者端末15を介して、常に無線通信を行うことにより、航空機の位置情報を取得する。ここで、ドローン25および他の航空機は、例えば、GPS(Global Positioning System)信号受信機能によって、それぞれ、自機の位置情報を取得する。また、位置情報取得部4は、ドローン25から、前述したステータス情報も受信する。
あるいは、位置情報取得部4は、ドローン25および他の航空機が撮影した画像を取得することができる場合、取得した画像を解析することによって、3次元空間内におけるドローン25および他の航空機の位置を計算してもよい。例えば、位置情報取得部4は、ドローン25が撮影した画像に含まれる地物を、画像認識技術により抽出する。そして、位置情報取得部4は、地図データに基づいて、抽出した地物の位置を特定することによって、ドローン25の位置を間接的に計算してもよい。
位置情報取得部4は、ドローン25および他の航空機の位置情報を、事故予測部3に送信する。また、位置情報取得部4は、ドローン25および他の航空機の位置情報を、エリア管理部5に送信する。位置情報取得部4は、さらに、ドローン25の位置情報を、運行者端末15と共有してもよい。
(エリア管理部5)
エリア管理部5は、管理地域を複数のエリア(Area)に分割する。そして、エリア管理部5は、エリアの大きさ、形状、および位置の各情報を管理する。
図2は、管理地域をカバーする地図を示す。図2では、管理地域が、エリア管理部5によって、同じ大きさ(面積)を有する複数の六角形のエリアに分割されている。各エリアは、後述する飛行エリア決定部7によって、飛行可能領域および飛行不可能領域のどちらかに分類されている。
しかしながら、エリアの形状は限定されない。エリアは、他の多角形であってもよい。また、エリアは、ドローン25の警戒半径に応じた大きさを有していてもよい。ドローン25の警戒半径は、ドローン25を中心とする同心円形状の警戒領域を規定する。障害物がドローン25の警戒領域内に入った場合、ドローン25は、障害物との接触を回避するための緊急動作(例えば、方向転換、停止)を、自動的に行ってもよいし、運行は端末15からの指示により行ってもよい。
図2に示すように、飛行可能領域は、「自機警戒領域」「自機準警戒領域」および「警告エリア」を含む。「自機警戒領域」は、ドローン25の現在位置を含むエリアである。「自機準警戒領域」は、「自機警戒領域」に隣接するエリアである。「警告エリア」は、ドローン25の飛行可能領域と、他の航空機の飛行ルートとの間のエリアである。
図2に示すように、飛行不可能領域は、「飛行禁止領域」「他機警戒領域」「他機準警戒領域」および「他機飛行ルート」を含む。「飛行禁止領域」は、無人航空機が飛行することを禁止しているエリアである。「飛行禁止領域」内には、特別な地物(国会議事堂や皇居など)がある。「他機警戒領域」は、他の航空機が存在するエリアである。「他機準警戒領域」は、「他機警戒領域」に隣接するエリアである。「他機飛行ルート」は、予測される他の航空機の飛行ルートと重なるエリアである。
エリア管理部5は、位置情報取得部4から、ドローン25および他の航空機の位置情報を取得して、管理地域内にある航空機(ドローン25を含む)の数をカウントする。そして、エリア管理部5は、管理地域内にある航空機(ドローン25を含む)の数に応じて、管理領域内のエリアの数を増減してもよい。
例えば、管理地域内にある航空機の数が減る/増えるほど、エリア管理部5は、各エリアを拡大/縮小してもよい。エリアを拡大/縮小するほど、管理地域内のエリアの数が少なく/多くなる。
エリアは、レイヤ構造を有していてもよい。すなわち、経度および緯度が同じで、かつ高度が異なる複数のエリアがあってよい。換言すれば、高度方向に、複数のエリアが重畳されていてもよい。この場合、各エリアの位置を示す座標は、経度、緯度、および高度によって特定される。
エリア管理部5は、設定したエリアの情報を、飛行エリア決定部7に通知する。
(離発着装置管理部6)
離発着装置管理部6は、管理地域内にある離発着装置14および離発着地場(例えば、常設ポート、臨時ポート、ビルの屋上、警察署、消防署、コンビニエンスストア、その他の緊急離発着場)の位置情報を管理する。さらに、離発着装置管理部6は、現時点において使用されていない(つまり、ドローン25が使用可能である)離発着装置14および離発着場を判別する情報を、ドローン25および運行者端末15に提供する。
(飛行エリア決定部7)
飛行エリア決定部7は、エリア管理部5から、管理地域を分割するエリアに関する情報(例えば、エリアの位置、大きさ、形状など)を取得する。
そして、飛行エリア決定部7は、管理地域内の各エリアを、ドローン25が飛行することを許可する領域(これから飛行可能領域と呼ぶ)と、ドローン25が飛行することを許可しない領域(これから飛行不可能領域と呼ぶ)とに判別する。
より詳細には、飛行エリア決定部7は、
(i)他の航空機の飛行ルート(飛行ルート設計部8によって設計される)、
(ii)気象情報(気象情報取得装置11から取得する)、および
(iii)障害物(人および車両などの地上にある物体、鳥またはヘリコプターなどの上空にある物体、および高層ビルまたはタワーなどの地物)の情報
のうち、少なくとも1つに基づいて、飛行不可能領域を判別してよい。
飛行不可能領域は、特別な地物(国会議事堂、皇居など)があるエリア、人の密集地、および空港の近傍などに、予め設定されていてもよい。
飛行エリア決定部7は、このようにして判別した飛行不可能領域以外のエリアを、飛行可能領域として決定する。飛行可能領域は、経度および緯度方向に拡張されてもよい。また、エリアがレイヤ構造を有する場合、飛行可能領域は、高度方向に拡張されてもよい。
管理地域内のエリアの数が多い/少ないほど、飛行エリア決定部7が各エリアを飛行可能領域と飛行不可能領域とに判別するための演算量は増大/減少する。
図2に示すように、飛行エリア決定部7は、「他機飛行ルート」すなわち他の航空機の飛行ルートを、飛行不可能領域に判別する。一方、飛行エリア決定部7は、飛行可能領域と、他の航空機の飛行ルートとの間の「警告エリア」を、飛行可能領域に判別する。しかしながら、飛行エリア決定部7は、「警告エリア」を飛行不可能領域に判別してもよい。
飛行エリア決定部7は、飛行可能領域を動的に変更してもよい。例えば、管理地域内に未登録の航空機が侵入した場合、飛行エリア決定部7は、未登録機判別装置(図示せず)によって、未登録の航空機の飛行ルートをシミュレートして、予測される未登録の航空機の飛行ルートと重畳するエリアを、飛行不可能領域に変更してもよい。
飛行エリア決定部7は、こうして決定した飛行可能領域の情報を、経路生成部8に送信する。また、飛行エリア決定部7は、飛行許可をドローン25および運行者端末15に送信するように、飛行可否判定部9に指示する。
なお、ドローン25の飛行可能領域および飛行許可の情報が、運行者に成りすました第三者によって悪用されたり、盗み見られたりしないように、飛行エリア決定部7は、送信する情報に、信頼情報付き共通鍵を付加してもよい。
(飛行ルート設計部8)
飛行ルート設計部8は、飛行エリア決定部7が決定したドローン25の飛行可能領域および飛行不可能領域の情報を受信する。そして、飛行ルート設計部8は、飛行可能領域のみをドローン25が通過するように、ドローン25の飛行ルートを設計する。
そして、飛行ルート設計部8は、設計した飛行ルートを示す経路点(way point)またはコリドー(corridor)の情報を含む飛行ルート情報を生成する。飛行ルート設計部8は、設計した飛行ルート情報をドローン25に送信する。また、飛行ルート設計部8は、飛行ルート情報を、運行者端末15に送信してもよい。
経路点の情報には、ドローン25が、いつ(日時)、どこ(エリア)に位置すべきかについての指示が含まれる。コリドーの情報には、ドローン25の飛行方向、経路点、およびドローン25の警戒半径の各情報が含まれる。
ドローン25は、飛行ルート設計部8から取得した飛行ルート情報に基づいて、自律飛行する。飛行ルート設計部8は、運行者端末15が備えた表示装置20に対し、管理地域の地図とともに、ドローン25の飛行ルート情報およびドローン25の現在の位置情報を出力してもよい。この場合、運行者は、表示装置20の画面を見て、ドローン25が予定通りに運行しているかどうかを確認することができる。
必要であれば、飛行ルート設計部8は、事故予測部3が計算した緊急度Dに応じて、ドローン25の飛行ルートを動的に変更してもよい(実施形態2参照)。
(飛行可否判定部9)
飛行可否判定部9は、飛行エリア決定部7からの指示に従って、ドローン25に飛行許可を発行する。しかしながら、障害物、気象条件、および、ドローン25の現在の位置の近傍における混雑状況(多数の人)などに応じて、飛行可否判定部9は、ドローン25に飛行許可を発行せず、離陸せずにしばらく待機するように、ドローン25に指示してもよい(実施形態3参照)。
(表示装置20)
表示装置20は、運行者によって所持されている。表示装置20は、運行者端末15に備えられていてもよい。運行者は、飛行エリア決定部7が発行した共通鍵と、運行者が所持する共通鍵とを照合することにより、飛行ルート設計部8から送信される地図および飛行ルート情報を、表示装置20に表示させる。
運行者は、表示装置20に表示された地図を参照することによって、ドローン25の現在の運行状況を、いつでも簡単に確認することができる。
運行者の表示装置20には、地図に加えて、例えば、ドローン25の飛行ルート、他の航空機の飛行ルート、ドローン25が着陸地点へ到着する予定時刻、ドローン25のアラーム(エラー状態)、および緊急離発着場などの情報が表示されてよい。使用可能な緊急離発着場と、使用不可の緊急離発着場とは、互いに異なる模様、記号、または色のパターンで表示されてもよい。
(航空管制装置100の動作フロー)
図3は、本実施形態1に係わる航空管制装置100の動作フローを示すフローチャートである。
図3に示すように、エリア管理部5は、航空管制装置100の管理地域を複数のエリアに分割する(S1)。
次に、飛行エリア決定部7は、エリア管理部5が設定したエリアごとに、飛行可能領域と飛行不可能領域とを判別する(S2)。
その後、飛行ルート設計部8は、飛行エリア決定部7が決定した飛行可能領域のみを通過するように、管理地域内におけるドローン25の飛行ルートを設計する(S3)。
エリア管理部5は、一定時間ごとに、管理地域内の航空機(ドローン25を含む)の数が増減したか否かを判定する(S4)。
管理地域内の航空機の数が増減していない場合(S4でNo)、航空管制装置100の動作フローのS2に戻る。
一方、管理地域内の航空機の数が増減した場合(S4でYes)、航空管制装置100の動作フローのS1に戻る。この場合、エリア管理部5は、管理地域内の航空機の数に応じて、管理地域内の各エリアの大きさを再設定する。具体的には、管理地域内の航空機の数が減少した場合、エリア管理部5は、管理地域内の各エリアの大きさを拡大する。一方、管理地域内の航空機の数が増大した場合、エリア管理部5は、エリアの大きさを縮小する。
(本実施形態1の効果)
本実施形態1の構成によれば、航空管制装置100は、管理地域を複数のエリアに分割し、各エリアを飛行可能領域と飛行不可能領域とに判別することができる。そして、決定した飛行可能領域に基づいて、無人航空機の飛行ルートを設定することができる。したがって、航空管制装置100は、特に無人航空機の運行に適した航空管制を提供することができる。
また、エリア管理部5は、管理地域内の航空機の数に応じて、管理地域内のエリアを拡大または縮小してよい。エリア管理部5がエリアを拡大するほど、管理地域内のエリアの数は減少する。したがって、飛行エリア決定部7は、管理地域内の各エリアを、飛行可能領域または飛行不可能領域に、効率的に判別することができる。
〔実施形態2〕
本実施形態2に係わる飛行エリア決定部7は、事故が発生する恐れがある時(例えば、暴風、未登録の航空機との異常接近、または他の緊急時)に、離発着装置管理部6から、現時点において、他の航空機によって使用されていない離発着装置14または離発着地点の位置情報を取得する。
飛行ルート設計部8は、離発着装置管理部6から取得した情報に基づいて、ドローン25の飛行ルートを再設定する。例えば、飛行ルート設計部8は、他の航空機に使用されていない離発着装置14に緊急着陸するように、ドローン25の飛行ルートを再設定してもよい。
(本実施形態2の効果)
本実施形態2の構成によれば、緊急時に、使用可能な離発着装置14または離発着地点に、ドローン25を緊急着陸させる。これにより、ドローン25をより安全に運行することができる。
〔実施形態3〕
本実施形態3では、飛行可否判定部9は、以下の式(2)に基づいて、飛行困難度Fを示す数値を計算する。飛行困難度Fは、ドローン25が安全に飛行できない可能性の高さを示す数値である。前記実施形態1で説明した緊急度Dが、ドローン25と他の航空機または地物とが異常接近する事故が発生する可能性の高さを表すのに対し、飛行困難度Fは、ドローン25が単独で事故を発生させる可能性の高さを表す。
飛行困難度Fが基準値以上である場合、飛行可否判定部9は、ドローン25に対し、緊急着陸するか、または離陸しないように指示する。
(式(2)):
飛行困難度(F)
=飛行可能時間(T)×気象条件ファクタ(β)×飛行高度変化度(γ)×アラーム(A)
式(2)の飛行可能時間Tは、ドローン25がこれから飛行を継続できる時間である。
飛行可否判定部9は、位置情報取得部4から得られるステータス情報に含まれるドローン25の現在の連続飛行時間の情報に基づいて、ドローン25の飛行可能時間Tを計算することができる。あるいは、飛行可否判定部9は、ドローン25に搭載されたバッテリの残量の情報に基づいて、飛行可能時間Tを計算してもよい。ドローンは、通常、ブラシレスモータによってプロペラを駆動することによって飛行しているので、搭載しているバッテリの容量が空になった時点で、ドローン25は飛行を継続することができなくなるからである。
式(2)の飛行高度変化度γは、高度方向におけるドローン25の移動(揺動)の大きさを表す数値である。ドローン25の揺動が大きいほど、ドローン25の飛行が安定していない。飛行高度変化度γが大きい場合、ドローン25は、例えば、強風にあおられている可能性がある。あるいは、ドローン25に搭載されたモータが故障している可能性がある。事故予測部3は、位置情報取得部4から得たドローン25の位置情報に基づいて、飛行高度変化度γを計算することができる。
式(3)のアラームAは、ドローン25に発生している異常(例えば、モータの故障、バッテリの電圧低下、GPS信号受信不可など)の数またはレベルを表す数値である。事故予測部3は、位置情報取得部4から、ステータス情報として、ドローン25に発生した異常の数またはレベルの情報を得ることができる。
(本実施形態3の効果)
本実施形態3の構成によれば、飛行困難度Fに基づいて、ドローン25の飛行可否を判定する。そして、判定結果に基づいて、ドローン25に対し、緊急着陸または待機するように指示する。これにより、ドローン25をより安全に運行することができる。
〔実施形態4〕
前記実施形態1では、航空管制装置100が、街中で無人航空機(ドローン25)の航空管制を行う例を説明した。しかしながら、適用例は、街中における無人航空機の航空管制に限定されない。本実施形態4では、航空管制装置100は、様々な現場(例えば、災害発生現場、運搬基地、山岳救助、海難事故等)において、複数の無人航空機の航空管制を実施する。
(本実施形態4の効果)
本実施形態4の構成によれば、特に、有人航空機を運行することが困難な現場において、無人航空機が活動(例えば、撮影または物資運搬等)を実施することが可能になる。加えて、航空管制装置100は、無人航空機と有人航空機とを統合的に運行する広域管制を実現することができる。
〔実施形態5〕
本実施形態5では、本発明に係わる実施形態の最小構成を説明する。
(航空管制装置200の構成)
図4は、本実施形態5に係わる航空管制装置200の構成を示すブロック図である。図4に示すように、航空管制装置200は、エリア管理部201、飛行エリア決定部202、および飛行ルート設計部203を備えている。
エリア管理部201は、航空管制装置200の管理地域を複数のエリアに分割する。
飛行エリア決定部202は、エリア管理部201が設定したエリアごとに、無人航空機(例えばドローン)の飛行可否を決定する。
飛行ルート設計部203は、飛行エリア決定部202が決定した飛行可能なエリアを通過するように、管理地域内における無人航空機の飛行ルートを設計する。
(本実施形態5の効果)
本実施形態5の構成によれば、管理用域が複数のエリアに分割されて、エリアごとに、無人航空機の飛行の可否が決定される。飛行の可否は、例えば、他の航空機の位置または飛行ルート、あるいは、気象条件によって決定されてよい。
無人航空機には、飛行可能なエリアを通過する飛行ルートが与えられる。したがって、無人航空機が事故に遭遇する可能性を低減することができる。これにより、管理地域内において、無人航空機を安全に運行することができる。
〔実施形態6〕
前記実施形態1~4に係わる航空管制装置100の制御機能(例えば制御部90)の全部または一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行することにより、航空管制装置100の制御機能を実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータ」とは、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、前記実施形態5に係わる航空管制装置200の制御機能の全部または一部も、記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによって実現されてよい。
なお、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD(Compact Disc)-ROM等の可搬媒体、コンピュータに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
(コンピュータ300のハードウェア構成)
図5は、本実施形態6に係わるコンピュータ300のハードウェア構成を示すブロック図である。図5に示すように、コンピュータ300は、CPU(Central Processing Unit)301と、RAM302と、記憶装置303と、入出力装置304とを備えている。コンピュータ300は、外部(例えば航空機)と無線通信を行うための通信インターフェース305をさらに備えている。
前記実施形態1~4に係わる航空管制装置100の制御機能は、記憶装置303からRAM(Random Access Memory)302に読み出されたプログラムを、コンピュータ300のCPU301が実行することによって実現される。前記実施形態5に係わる航空管制装置200の制御機能も、同様に、コンピュータ300の各部によって実現される。
入出力装置304は、コンピュータ300の外部からの入力、またはコンピュータ300から外部への出力を行う。入出力装置304は、例えば、前記実施形態1~4に係わる航空管制装置100の入力受付部1、データ取得部2、位置情報取得部4、および離発着装置管理部6に対応する。
(本実施形態6の効果)
本実施形態6の構成によれば、前記実施形態1~5において説明した航空管制装置100、200の構成および動作を、コンピュータ300によって実現することができる。
〔本発明の様態の例〕
本発明の一様態は、以下のように表現することができる。しかしながら、本発明は、以下の付記に記載する様態に限定されない。
(付記1)
管理地域を複数のエリアに分割するエリア管理手段と、前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定する飛行エリア決定手段と、前記飛行エリア決定手段が決定した飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計する飛行ルート設計手段と、を備えたことを特徴とする航空管制装置。
(付記2)
前記エリア管理手段は、前記無人航空機の警戒半径に応じて、前記エリアの大きさを決定することを特徴とする付記1に記載の航空管制装置。
(付記3)
前記エリア管理手段は、前記管理地域内にある無人航空機の数に応じて、前記エリアの大きさを動的に変化させることを特徴とする付記1または2に記載の航空管制装置。
(付記4)
前記飛行ルート設計手段は、設計した前記飛行ルートを指示する情報を、前記無人航空機に送信し、前記無人航空機は、前記飛行ルートを指示する情報にしたがって飛行することを特徴とする付記1~3のいずれかに記載の航空管制装置。
(付記5)
前記無人航空機が前記飛行ルートにしたがって飛行することの可否を、所定の条件に基づいて判定する飛行可否判定手段をさらに備えたことを特徴とする付記1~4のいずれかに記載の航空管制装置。
(付記6)
前記無人航空機からステータス情報を取得する情報取得手段をさらに備え、前記飛行可否判定手段は、少なくとも前記ステータス情報に基づいて、前記無人航空機の飛行可否を判定することを特徴とする付記5に記載の航空管制装置。
(付記7)
前記飛行可否判定手段は、少なくとも、前記管理地域内における気象情報に基づいて、前記無人航空機の飛行可否を判定することを特徴とする付記5または6に記載の航空管制装置。
(付記8)
前記飛行エリア決定手段は、他の航空機の飛行ルート、気象情報、地形、および障害物のうち、少なくとも1つに基づいて、前記無人航空機が飛行不可能なエリアを決定し、前記飛行不可能なエリア以外を前記無人航空機が飛行可能なエリアとすることを特徴とする付記1~7のいずれかに記載の航空管制装置。
(付記9)
管理地域を複数のエリアに分割し、前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定し、飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計することを含む航空管制装置の制御方法。
(付記10)
管理地域を複数のエリアに分割することと、前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定することと、飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計することと、をコンピュータに実行させるためのプログラム。
(付記11)
前記無人航空機が関係する事故が発生する危険を予測して、前記無人航空機に対し、注意、警告、または、緊急回避の指示を行う事故予測手段をさらに備えたことを特徴とする付記1~8のいずれかに記載の航空管制装置。
(付記12)
前記事故予測手段は、前記無人航空機と前記管理地域内にある他の航空機または地物との距離を表す接近度を計算し、少なくとも前記接近度に基づいて、前記事故が発生する危険を予測することを特徴とする付記11に記載の航空管制装置。
(付記13)
前記事故予測手段は、少なくとも、前記無人航空機の性能と、前記管理地域内における気象条件とに基づいて、前記事故が発生する危険を予測することを特徴とする付記11または12に記載の航空管制装置。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更が本発明に含まれる。
100 航空管制装置
200 航空管制装置
300 コンピュータ
3 事故予測部(事故予測手段)
4 位置情報取得部(情報取得手段)
5 エリア管理部(エリア管理手段)
7 飛行エリア決定部(飛行エリア決定手段)
8 飛行ルート設計部(飛行ルート設計手段)
25 ドローン(無人航空機)

Claims (8)

  1. 管理地域を複数のエリアに分割するエリア管理手段と、
    前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定する飛行エリア決定手段と、
    前記飛行エリア決定手段が決定した飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計する飛行ルート設計手段と、
    前記無人航空機の機種に応じた飛行不安定度をパラメータの1つとする緊急度を算出し、算出した前記緊急度の大きさに基づいて、事故が発生する可能性を予測する事故予測手段と、
    を備え
    前記無人航空機が前記飛行ルートにしたがって飛行することの可否を、所定の条件に基づいて判定する飛行可否判定手段と、
    前記無人航空機からステータス情報を取得する情報取得手段とをさらに備え、
    前記飛行可否判定手段は、少なくとも前記ステータス情報に基づいて、前記無人航空機の飛行可否を判定し、
    前記事故予測手段は、前記情報取得手段から、前記ステータス情報を取得し、前記ステータス情報に含まれる位置情報に基づいて、前記無人航空機が他の航空機または地物と異常接近する可能性を数値的に示す前記緊急度を計算する
    ことを特徴とする航空管制装置。
  2. 前記エリア管理手段は、前記無人航空機の警戒半径に応じて、前記エリアの大きさを決定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の航空管制装置。
  3. 前記エリア管理手段は、前記管理地域内にある無人航空機の数に応じて、前記エリアの大きさを動的に変化させる
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の航空管制装置。
  4. 前記飛行ルート設計手段は、設計した前記飛行ルートを指示する情報を、前記無人航空機に送信し、前記無人航空機は、前記飛行ルートを指示する情報にしたがって飛行することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の航空管制装置。
  5. 前記飛行可否判定手段は、少なくとも、前記管理地域内における気象情報に基づいて、前記無人航空機の飛行可否を判定する
    ことを特徴とする請求項に記載の航空管制装置。
  6. 前記飛行エリア決定手段は、他の航空機の飛行ルート、気象情報、地形、および障害物のうち、少なくとも1つに基づいて、前記無人航空機が飛行不可能なエリアを決定し、
    前記飛行不可能なエリア以外を前記無人航空機が飛行可能なエリアとする
    ことを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の航空管制装置。
  7. 管理地域を複数のエリアに分割し、
    前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定し、
    飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計し、
    前記無人航空機の機種に応じた飛行不安定度をパラメータの1つとする緊急度を算出し、算出した前記緊急度の大きさに基づいて、事故が発生する可能性を予測することを含み、
    前記無人航空機が前記飛行ルートにしたがって飛行することの可否を、所定の条件に基づいて判定し、
    前記無人航空機からステータス情報を取得することをさらに含み、
    少なくとも前記ステータス情報に基づいて、前記無人航空機の飛行可否を判定し、
    前記ステータス情報を取得し、前記ステータス情報に含まれる位置情報に基づいて、前記無人航空機が他の航空機または地物と異常接近する可能性を数値的に示す前記緊急度を計算する
    航空管制装置の制御方法。
  8. 管理地域を複数のエリアに分割することと、
    前記エリアごとに、無人航空機の飛行可否を決定することと、
    飛行可能なエリアを通過するように、前記管理地域内における前記無人航空機の飛行ルートを設計することと、
    前記無人航空機の機種に応じた飛行不安定度をパラメータの1つとする緊急度を算出し、算出した前記緊急度の大きさに基づいて、事故が発生する可能性を予測することと
    をコンピュータに実行させ
    前記無人航空機が前記飛行ルートにしたがって飛行することの可否を、所定の条件に基づいて判定することと、
    前記無人航空機からステータス情報を取得することと
    をさらにコンピュータに実行させ、
    少なくとも前記ステータス情報に基づいて、前記無人航空機の飛行可否をコンピュータに判定させ、
    前記ステータス情報を取得し、前記ステータス情報に含まれる位置情報に基づいて、前記無人航空機が他の航空機または地物と異常接近する可能性を数値的に示す前記緊急度をコンピュータに計算させる
    ためのプログラム。
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