JP7069591B2 - 航空管制装置 - Google Patents
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Description
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
=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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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1に記載の航空管制装置。 - 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1~5のいずれか1項に記載の航空管制装置。 - 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。 - 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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