JP7126029B2 - 制御装置、制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、制御方法、およびプログラムに関する。
本願は、２０１９年０８月２９日に、日本に出願された特願２０１９－１５６８３３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、飛行体が出発地から飛行して目的地に到着するまでの飛行範囲に存在する複数の無線区間のうち、出発地から目的地まで無線通信が繋がる飛行無線区域を選出し、選出した飛行無線区域に位置する無線基地局に対して、飛行体と無線通信を行うための通信帯域を予約して飛行体の飛行制御を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

日本国特開２０１９－２１９７５号公報

しかしながら、従来の技術では、複数の周波数帯で無線通信を行う場合に、飛行体と通信する無線基地局を切り換える場合の制御について十分に検討されていなかった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、冗長性を継続的に維持するための切換制御を行うことができる制御装置、制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る制御装置、制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る制御装置は、二以上の周波数帯で無線基地局と通信する通信装置を備える飛行体に搭載される制御装置であって、前記無線基地局との間における通信エラーの発生回数を周波数帯ごとにカウントする通信エラー検知部と、周波数帯ごとの通信エラーのカウント値が所定値以上となった場合、前記カウント値が前記所定値以上となった周波数帯で前記通信装置が通信する無線基地局を切り換える切換処理部を備え、前記切換処理部は、前記通信装置が通信する無線基地局を切り換えるタイミングを周波数帯ごとに異ならせるものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記切換処理部は、前記無線基地局の切り換えを開始してから第１所定時間が経過するまでの間、前記通信装置に、前記無線基地局を切り換えた周波数帯以外の周波数帯で無線基地局を切り換えさせることを抑制するものである。

（３）：上記（２）の態様において、前記第１所定時間は、前記通信装置が前記無線基地局を切り換えるための所要時間よりも長い時間である。

（４）：上記（１）～（３）の態様において、前記切換処理部は、前記無線基地局の切り換えを完了した後、前記通信装置に、切り換えた後の前記無線基地局から別の前記無線基地局に切り換えさせることを一時的に抑制するものである。

（５）：本発明の他の態様に係る制御方法は、二以上の周波数帯で無線基地局と通信する通信装置を備える飛行体に搭載される制御装置が、前記無線基地局との間における通信エラーの発生回数を周波数帯ごとにカウントし、周波数帯ごとの通信エラーのカウント値が所定値以上となった場合、前記カウント値が前記所定値以上となった周波数帯で通信する無線基地局を切り換え、前記通信装置が通信する無線基地局を切り換えるタイミングを周波数帯ごとに異ならせるものである。

（６）：本発明の他の態様に係るプログラムは、二以上の周波数帯で無線基地局と通信する通信装置を備える飛行体に搭載される制御装置に、前記無線基地局との間における通信エラーの発生回数を周波数帯ごとにカウントする処理と、周波数帯ごとの通信エラーのカウント値が所定値以上となった場合、前記カウント値が前記所定値以上となった周波数帯で通信する無線基地局を切り換える処理と、前記通信装置が通信する無線基地局を切り換えるタイミングを周波数帯ごとに異ならせる処理と、を実行させるものである。

（１）～（６）によれば、冗長性を継続的に維持するための切換制御を行うことができる。

制御装置１５０を利用した管制システム１の一例を示す図である。 管理装置１０の構成図である。 ドローン１００の構成図である。 制御装置１５０の構成図である。 ドローン１００と通信する無線基地局７０が切り換わる場面を示す図である。 周波数帯ごとの切換フラグの時間経過の一例を示すグラフである。 制御装置１５０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 制御装置１５０が通信対象の無線基地局７０を切り換える場合の動作を説明するための図である。 制御装置１５０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 制御装置１５０が無線基地局７０との通信に用いる周波数帯を選択する場合の動作を説明するための図である。 制御装置１５０が無線基地局７０との通信に用いる周波数帯を選択する場合の動作を説明するための図である。

以下、図面を参照し、本発明の制御装置、制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。制御装置は、例えば、ドローン（ＵＡＶ：Unmanned Aerial Vehicle）などの飛行体に搭載される。以下の説明では飛行体がドローンであるものとするが、飛行体は自動制御されるヘリコプターや航空機であってもかまわない。

［構成］
図１は、制御装置を利用した管制システム１の一例を示す図である。管制システム１では、一以上のドローン１００が、無線基地局７０と通信しながら飛行する。ドローン１００の飛行に関する大まかな制御は、地上にある管理装置１０によって行われる。例えば、管理装置１０は、予め指定された出発地点から到着地点までの経路を生成し、経路の情報（飛行制御のための情報）を、時間の経過と共に逐次、ネットワークＮＷおよび無線基地局７０を介してドローン１００に送信する。ネットワークＮＷは、ＷＡＮ（Wide Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネットなどを含む。

ドローン１００は、例えば、内部にＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機などの位置測位手段を備えており、管理装置１０から受信した経路の情報に従って飛行するように自律飛行を行う。制御装置は、この自律飛行を制御するものである。ドローン１００は、飛行に伴って最も通信しやすい無線基地局７０が変化するので、随時、通信相手の無線基地局７０を切り替えながら飛行する。管理装置１０の態様は上記に限らず、操作者が手動で操作子（リモートコントローラ）を操作した内容をドローン１００に送信するものであってもよい。

無線基地局７０とドローン１００の間の通信は、二以上の周波数帯の電波を用いて行われる。無線基地局７０とドローン１００の間の通信は、例えば、比較的低周波な第１周波数帯ｆ１の電波と、第１周波数帯ｆ１よりも高周波な第２周波数帯ｆ２の電波と、第２周波数帯ｆ２よりも高周波な第３周波数帯ｆ３の電波とで並行して行われる。例えば、ドローン１００は、第１周波数帯ｆ１の通信で経路の情報を取得し、第２周波数帯ｆ２または第３周波数帯ｆ３の通信でカメラにより撮像した画像を管理装置１０に送信する。第１周波数帯ｆ１の電波はデータ転送量が比較的小さいが、通信可能範囲が比較的広いため信頼性が高いので、飛行制御のための情報を送受信するのに向いている。一方、第２周波数帯ｆ２または第３周波数帯ｆ３の電波は、データ転送量が比較的大きいので、画像などの情報を送受信するのに向いている。

図２は、管理装置１０の構成図である。管理装置１０は、例えば、通信部２０と、入力装置２２と、表示装置２４とを備える。通信部２０は、例えば、ネットワークＮＷに接続するための、ネットワークカードなどの通信インターフェースである。入力装置２２は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネルなどである。表示装置２４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置、プラズマディスプレイなどである。

また、管理装置１０は、第１通信制御部３２と、ドローン位置管理部３４と、経路決定部３６と、入力受付部３８と、第２通信制御部４０と、画像管理部４２と、表示制御部４４と、第３通信制御部４６と、タスク管理部４８とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。

また、管理装置１０は、ＨＤＤやフラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置（メモリ）に、位置管理テーブル６０、タスク管理テーブル６２、画像データなどの情報やデータを記憶させている。

第１通信制御部３２は、無線基地局７０とドローン１００が第１周波数帯ｆ１の電波で通信することを前提とした通信を制御する。例えば、第１通信制御部３２は、第１周波数帯ｆ１の電波で通信するように指示するフラグが設定されたパケットを通信部２０に送信させたり、第１周波数帯ｆ１の電波で通信することで取得されたことを示すフラグが設定されたパケットを取得してドローン位置管理部３４に渡したりする。後述するようにドローン１００は、自機の位置を管理装置１０に第１周波数帯ｆ１の電波でアップロードするように設定されているため、第１通信制御部３２はドローン１００の位置を取得可能である。また、第１通信制御部３２は、経路決定部３６により決定された経路の情報を、通信部２０を用いてドローン１００に送信する。

ドローン位置管理部３４は、ドローン１００によりアップロードされたドローン１００の位置を位置管理テーブル６０に登録する。経路決定部３６は、位置管理テーブル６０およびタスク管理テーブル６２に登録された情報、および入力受付部３８によって管理装置１０の利用者から受け付けられた入力操作の内容に基づいて、ドローン１００ごとの経路を決定し、第１通信制御部３２および通信部２０を介してドローン１００に送信する。

第２通信制御部４０は、無線基地局７０とドローン１００が第２周波数帯ｆ２または第３周波数帯ｆ３の電波で通信することを前提とした通信を制御する。例えば、第２通信制御部４０は、第２周波数帯ｆ２または第３周波数帯ｆ３の電波で通信するように指示するフラグが設定されたパケットを通信部２０に送信させたり、第２周波数帯ｆ２または第３周波数帯ｆ３の電波で通信することで取得されたことを示すフラグが設定されたパケットを取得して画像管理部４２に渡したりする。後述するようにドローン１００は、カメラによって撮像した画像を管理装置１０に第２周波数帯ｆ２または第３周波数帯ｆ３でアップロードするように設定されているため、第２通信制御部４０はドローン１００のカメラによって撮像された画像を取得可能である。画像管理部４２は、取得した画像を例えばドローン１００の識別情報と対応付けて画像データ６４に登録する。表示制御部４４は、入力受付部３８によって管理装置１０の利用者から受け付けられた入力操作の内容に基づいて、画像データ６４に含まれる所望の画像を表示装置２４に表示させる。

第３通信制御部４６は、ネットワークＮＷを介して外部装置（各種サーバや端末装置など）との間で行われる通信を制御する。例えば、第３通信制御部４６は、ドローン１００が行うべきタスクの内容を指定したタスク指定情報を外部装置から取得し、タスク管理部４８に渡す。タスクとは、例えば、ある決まった地域（鉄道沿線や送電線、河川の周辺など）を飛行してカメラによる撮像を行ったり、配達物を運搬したりすることを含む。タスク管理部４８は、取得したタスク指定情報をタスク管理テーブル６２に登録する。

図３は、ドローン１００の構成図である。ドローン１００は、例えば、第１通信装置１１０と、第２通信装置１１２と、第３通信装置１１４と、ＧＮＳＳ受信機１２０と、センサ群１２２と、カメラ１３０と、バッテリ１４０と、制御装置１５０と、回転翼１７０－１～１７０－ｍ（ｍは自然数）と、モータ１７２－１～１７２－ｍと、ＥＳＣ（Electric Speed Controller）１７４－１～１７４－ｍとを備える。

第１通信装置１１０は、第１周波数帯ｆ１の電波で無線基地局７０と通信する。第２通信装置１１２は、第２周波数帯ｆ２の電波で無線基地局７０と通信する。第３通信装置１１４は、第３周波数帯ｆ３の電波で無線基地局７０と通信する。ドローン１００は、更に、他のドローン１００と通信する通信装置を備えてもよい。

ＧＮＳＳ受信機１２０は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、ドローン１００の位置を特定する。ＧＮＳＳ衛星とは、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＢｅｉＤｏｕ、ＱＺＳＳ、Ｇａｇａｎなどのシステムを構成する衛星である。

センサ群１２２は、例えば、角速度センサ、加速度センサ、高度センサ（対地距離センサ）、ジャイロセンサなどを含む。センサ群１２２のそれぞれのセンサは、検出結果を制御装置１５０に出力する。

カメラ１３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子を利用したカメラである。カメラ１３０は、例えば、ドローン１００が飛行する際に下方または斜め下方を撮像可能な位置に取り付けられている。カメラ１３０の撮像方向は、通信によって制御可能であってもよい。

バッテリ１４０は、ドローン１００の各部に電力を供給する二次電池である。バッテリ１４０は、図示しない端子にアダプタおよび商用電源が接続されることで充電される。バッテリ１４０は、第１通信装置１１０や制御装置１５０などに動作用の電力を、ＥＳＣ１７４－１～１７４－ｍに回転翼駆動用の電力をそれぞれ供給する。

制御装置１５０は、例えば、通信制御部１５２と、飛行制御部１５４と、撮像制御部１５６とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵなどのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵなどのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。

通信制御部１５２は、第１通信装置１１０、第２通信装置１１２、および第３通信装置１１４のそれぞれを制御する。通信制御部１５２は、第１通信装置１１０によって得られた経路の情報などを飛行制御部１５４に渡したり、カメラ１３０によって撮像された画像を撮像制御部１５６から取得して第２通信装置１１２または第３通信装置１１４を用いて管理装置１０にアップロードしたりする。

飛行制御部１５４は、管理装置１０から取得した経路の情報に従ってドローン１００が飛行するように、ＧＮＳＳ受信機１２０により得られたドローン１００の位置、センサ群１２２の検出結果を参照しながらＥＳＣ１７４－１～１７４－ｍを制御する。

撮像制御部１５６は、通信によって得られた指示、または予め設定された撮像時間帯のスケジュールに従い、カメラ１３０を動作させる。撮像制御部１５６は、カメラ１３０によって撮像された画像を通信制御部１５２に渡す。

回転翼１７０－１～１７０－ｍは、所望の数ｍだけドローン１００に搭載されている。以下、ハイフン以下の符号を省略して説明する。それぞれの回転翼１７０には、モータ１７２のロータが連結されている。モータ１７２は、例えばブラシレスモータである。ＥＳＣ１７４は、飛行制御部１５４からの指示に応じてモータ１７２に供給する電力を調整する。これによって、回転翼１７０ごとの回転数が個別に調整され、ドローン１００が所望の姿勢で所望の方向に飛行することができる。

［飛行時の通信制御］
以下、実施形態の管制システム１において実現されるドローン１００の飛行時の通信制御について説明する。図４は、制御装置１５０のより詳細な構成図である。通信制御部１５２は、例えば、システム状態判定部１５２Ａと、切換処理部１５２Ｂとを備える。

システム状態判定部１５２Ａは、無線基地局７０との間に通信エラーが発生したか否かを判定する。システム状態判定部１５２Ａは、例えば、管理装置１０からの指示が所定時間以上途切れた場合に、無線基地局７０との間に通信エラーが発生したと判定する。システム状態判定部１５２Ａは、「通信エラー検知部」の一例である。

システム状態判定部１５２Ａは、無線基地局７０との間に通信エラーが発生したと判定した場合、通信エラーの発生回数を周波数帯ごとにカウントする。システム状態判定部１５２Ａは、例えば、無線基地局７０との間に通信エラーが発生した場合、無線基地局７０との通信に用いていた周波数帯に対応する通信エラーフラグをオフからオンに切り換え、エラーカウント（通信エラーのカウント値）を単位時間が経過するごとに加算する。

切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ごとのエラーカウントが所定値以上となった場合、エラーカウントが所定値以上となった周波数帯で通信装置１１０，１１２，１１４が通信する無線基地局を切り換える。

図５は、ドローン１００と通信する無線基地局７０が切り換わる場面を示す図である。図５に示す例のように、無線基地局７０の通信エリアの広さが周波数帯ごとに異なっている。この場合、周波数が低いほど通信エリアが広くなるため、第１周波数帯ｆ１の通信エリアが第２周波数帯ｆ２の通信エリアよりも広く、且つ、第２周波数帯ｆ２の通信エリアが第３周波数帯ｆ３の通信エリアよりも広い。

図示の例のように、ドローン１００が「第１無線基地局」の通信エリアから「第２無線基地局」の通信エリアに向けて移動する場合、ドローン１００の位置が「第１無線基地局」の通信エリアから外れて、ドローン１００と「第１無線基地局」との間の通信が通信エラーを発生するタイミングは周波数帯ごとに異なる。

そのため、図６に示すように、切換処理部１５２Ｂは、切換フラグを「０」から「１」に設定し、ドローン１００と通信する無線基地局７０を切り替えるタイミングを周波数帯ごとに異ならせる。切換フラグは、周波数帯ｎごとに設定されており、通信対象の無線基地局７０の切り換えを行うか否かを示している。以下、切換フラグが「１」である場合に通信対象の無線基地局７０の切り換えを行い、切換フラグが「０」である場合に通信対象の無線基地局７０の切り換えを行わないものとする。

同図に示す例では、切換処理部１５２Ｂは、まず、時刻ｔ１において比較的高周波な第３周波数帯ｆ３に対応する切換フラグを「０」から「１」に設定する。次いで、切換処理部１５２Ｂは、時刻ｔ２において第３周波数帯ｆ３よりも低周波な第２周波数帯ｆ２に対応する切換フラグを「０」から「１」に設定する。その後、切換処理部１５２Ｂは、時刻ｔ３において第２周波数帯ｆ２よりも低周波な第１周波数帯ｆ１に対応する切換フラグを「０」から「１」に設定する。

次に、制御装置１５０により実行される周波数帯ｎごとのエラーカウントの算出処理の一例を説明する。図７のフローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返される。

図７に示すように、まず、切換処理部１５２Ｂは、パラメータｎに１を設定する（ステップＳ１０）。パラメータｎは、周波数帯の識別子であり、周波数帯のそれぞれに対して１～３までの値が一つずつ付与されているものである。以下、識別子がｎである周波数帯のことを、「周波数帯ｎ」と称する場合がある。

次に、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎの通信エラーフラグに「０」を設定する（ステップＳ１２）。通信エラーフラグは、周波数帯ｎごとに設定されており、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、通信エラーが発生したか否かを示している。通信エラーフラグは、周波数帯ｎのそれぞれに対して０または１の値が一つずつ付与されている。以下、通信エラーフラグが「１」である場合に通信エラーが発生し、通信エラーフラグが「０」である場合に通信エラーが発生していないものとする。

次に、システム状態判定部１５２Ａは、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、通信エラーが発生したか否かを判定する（ステップＳ１４）。

切換処理部１５２Ｂは、システム状態判定部１５２Ａにより、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、通信エラーが発生したと判定された場合、周波数帯ｎのエラーカウントを１インクリメントし（ステップＳ１６）、且つ、周波数帯ｎの通信エラーフラグを「１」に設定する（ステップＳ１８）。

次に、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎのＯＫカウントに「０」を設定する（ステップＳ２０）。ＯＫカウントは、周波数帯ｎごとに設定されており、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、通信エラーが復旧してからの経過時間を示している。ＯＫカウントは、周波数帯ｎのそれぞれに対して０以上の整数値が一つずつ付与されている。

切換処理部１５２Ｂは、システム状態判定部１５２Ａにより、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、通信エラーが発生していないと判定された場合、周波数帯ｎのＯＫカウントを１インクリメントする（ステップＳ２２）。

次に、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、無線基地局７０の切り換えがあるか否かを判定する（ステップＳ２４）。切換処理部１５２Ｂは、例えば、周波数帯ｎのエラーカウントが所定値以上となった場合に、通信エラーフラグが「１」に設定された周波数帯を含まないことを条件に、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、無線基地局７０の切り換えがあると判定する。すなわち、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎのエラーカウントが所定値以上となった場合に、第１～第３周波数の全ての通信エラーフラグが「０」に設定されている場合には、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、無線基地局７０の切り換えがあると判定する。一方、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎのエラーカウントが所定値以上となった場合であっても、第１～第３周波数のいずれかの通信エラーフラグが「１」に設定されている場合には、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、無線基地局７０の切り換えがないと判定する。

切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、無線基地局７０の切り換えがあると判定した場合、周波数帯ｎの切換フラグに「１」を設定する（ステップＳ２６）。

次に、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎの切換後カウントをカウント初期値に設定する（ステップＳ２８）。切換後カウントは、周波数帯ｎごとに設定されており、無線基地局７０との通信に用いる周波数帯を周波数帯ｎに切り換えてからの経過時間を示している。切換後カウントは、周波数帯ｎのそれぞれに対して０以上の整数値が一つずつ付与されている。カウント初期値は、周波数帯ｎごとに設定されており、無線基地局７０との通信に用いる周波数帯が周波数帯ｎに切り換わってから、その他の周波数帯を用いて通信対象の無線基地局７０が切り換わることが許容されるまでの時間に相当している。カウント初期値は、周波数帯ｎのそれぞれに対して１以上の整数値が一つずつ付与されている。

次に、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎの切換後カウントが０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。

一方、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において、無線基地局７０の切り換えがないと判定した場合、周波数帯ｎの切換後カウントが０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。

切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎの切換後カウントが０よりも大きいと判定した場合、周波数帯ｎの切換後カウントを１デクリメントし（ステップＳ３２）、周波数帯ｎの通信エラーフラグを「１」に設定する（ステップＳ３４）。

一方、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎの切換後カウントが０となったと判定した場合、ステップＳ３２の処理を経ることなく、その処理をステップＳ３６に移行する。

次に、切換処理部１５２Ｂは、ステップＳ３６において、ステップ周波数帯ｎのＯＫカウントが第１閾値よりも大きく、且つ、周波数帯ｎのエラーカウントが第２閾値よりも大きいか否かを判定する。

切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎのＯＫカウントが第１閾値よりも大きく、且つ、周波数帯ｎのエラーカウントが第２閾値よりも大きいと判定した場合、周波数帯ｎのエラーカウントに周波数帯ｎの係数を積算する（ステップＳ３８）。周波数帯ｎの係数は、周波数帯ｎごとに設定されており、通信対象の無線基地局７０の切り換えが完了してから所定時間が経過した時点で、エラーカウントを小さくする補正を行うための係数である。周波数帯ｎの係数は、例えば、０～１までの数値範囲に含まれる値である。

次に、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎの切換フラグに「０」を設定する（ステップＳ４０）。

切換処理部１５２Ｂは、周波数帯ｎのＯＫカウントが第１閾値以下であると判定した場合、または、周波数帯ｎのエラーカウントが第２閾値以下であると判定した場合には、ステップＳ３８～ステップＳ４０の処理を経ることなく、その処理をステップＳ４２に移行する。

その後、切換処理部１５２Ｂは、ステップＳ４２において、パラメータｎが、周波数帯の識別子の最大値である３以上であるか否かを判定する。切換処理部１５２Ｂは、パラメータｎが３未満であると判定した場合、パラメータｎを１インクリメントし（ステップＳ４４）、その処理をステップＳ１２に戻す。そして、切換処理部１５２Ｂは、パラメータｎが３以上となるまで、ステップＳ１２～ステップＳ４４の処理を繰り返す。一方、切換処理部１５２Ｂは、パラメータｎが３以上であると判定した場合、本フローチャートの１サイクルの処理を完了させる。

なお、本実施形態では、３個の周波数帯を備えた場合を記載しているが、周波数帯の数は３つに限定されるものではない。例えば、ｋ個（ｋ：自然数）の周波数帯を備えた場合は、ステップＳ４２の処理が、パラメータｎがｋ以上であるか否かを判定する処理に変更される。

次に、図８を参照して、切換処理部１５２Ｂが通信対象の無線基地局７０を切り換える場合の動作について説明する。図８は、周波数帯ごとの通信エラーフラグ、および、周波数帯ごとのエラーカウントの時間変化の一例を示している。

図８に示す例では、時刻ｔ１において、切換処理部１５２Ｂが周波数帯（１）の通信エラーフラグを「０」から「１」に切り替える。この場合、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯（１）のエラーカウントの加算を開始する。

次に、時刻ｔ２において、切換処理部１５２Ｂが周波数帯（２）の通信エラーフラグを「０」から「１」に切り替え、周波数帯（２）のエラーカウントの加算を開始する。

次に、時刻ｔ３において、周波数帯（１）のエラーカウントが所定値となった場合、切換処理部１５２Ｂが周波数帯（１）のエラーカウントの加算を停止する。また、切換処理部１５２Ｂは、時刻ｔ３から起算して、切換処理部１５２Ｂが無線基地局７０を切り換えるための所要時間が経過するまでの間は、周波数帯（１）のエラーカウントの値を維持する。

次に、時刻ｔ４において、時刻ｔ３から起算して、無線基地局７０を切り換えるための所要時間が経過した場合、切換処理部１５２Ｂが周波数帯（１）の通信エラーフラグを「１」から「０」に切り換える。また、切換処理部１５２Ｂが周波数帯（１）のエラーカウントを補正して小さくする。これにより、切換処理部１５２Ｂは、無線基地局７０の切り換えを完了した後、通信装置１１０，１１２，１１４に、切り換えた後の無線基地局７０から別の無線基地局に切り換えさせることを一時的に抑制する。

この場合、切換処理部１５２Ｂは、無線基地局７０の切り換えを開始してから第１所定時間が経過するまでの間、通信装置１１０，１１２，１１４に、無線基地局７０を切り換えた周波数帯以外の周波数帯で無線基地局７０を切り換えさせることを抑制する、第１所定時間は、通信装置１１０，１１２，１１４が無線基地局７０を切り換えるための所要時間よりも長い時間である、この例では、時刻ｔ４において、周波数帯（２）のエラーカウントが所定値以上であるものの、時刻ｔ３から起算して、第１所定時間が経過していない。そのため、切換処理部１５２Ｂは、周波数帯（２）のエラーカウントの加算を維持し、且つ、周波数帯（２）の通信エラーフラグを「１」に維持する。

次に、時刻ｔ５において、時刻ｔ３から起算して、無線基地局７０を切り換えるための第１所定時間が経過した場合、切換処理部１５２Ｂが周波数帯（２）のエラーカウントの加算を停止する。

その後、時刻ｔ６において、時刻ｔ５から起算して、無線基地局７０を切り換えるための所要時間を経過した場合、切換処理部１５２Ｂが周波数帯（２）の通信エラーフラグを「１」から「０」に切り換える。また、切換処理部１５２Ｂが周波数帯（２）のエラーカウントを補正して小さくする。

次に、図９のフローチャートの処理について説明する。図９は、切換処理部１５２Ｂが無線基地局７０との通信に用いる周波数帯を選択する場合の処理の一例を示している。図９のフローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返される。

図９に示すように、まず、切換処理部１５２Ｂは、乱数ｘを発生させる（ステップＳ５０）。乱数ｘは、０～ライフ×３の範囲からランダムに選択される値である。

次に、切換処理部１５２Ｂは、パラメータα１、パラメータα２、およびパラメータα３を算出する（ステップＳ５２）。パラメータα１は、周波数帯（１）のエラーカウントの値、および、周波数帯（１）の通信エラーフラグにライフを積算した値のうち相対的に大きい値である。パラメータα２は、周波数帯（２）のエラーカウントの値、および、周波数帯（２）の通信エラーフラグにライフを積算した値のうち相対的に大きい値である。パラメータα３は、周波数帯（３）のエラーカウントの値、および、周波数帯（３）の通信エラーフラグにライフを積算した値のうち相対的に大きい値である。切換処理部１５２Ｂは、各対応する周波数帯で通信エラーが発生していない場合には、周波数帯のエラーカウントの値をパラメータα１、パラメータα２、およびパラメータα３として算出し、各対応する周波数帯で通信エラーが発生している場合には、ライフの値をパラメータα１、パラメータα２、およびパラメータα３として算出する。

次に、切換処理部１５２Ｂは、乱数ｘが「０」～「ライフ－α１」までの範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ５４）。切換処理部１５２Ｂは、乱数ｘが「０」～「ライフ－α１」まで範囲にあると判定した場合には、無線基地局７０との通信に用いる周波数帯として、周波数帯（１）を選択する（ステップＳ５６）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

切換処理部１５２Ｂは、乱数ｘが「０」～「ライフ－α１」までの範囲にはないと判定した場合には、乱数ｘが「ライフ」～「ライフ×２－α２」までの範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ５８）。切換処理部１５２Ｂは、乱数ｘが「ライフ」～「ライフ×２－α２」までの範囲にあると判定した場合、無線基地局７０との通信に用いる周波数帯として、周波数帯（２）を選択する（ステップＳ６０）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

切換処理部１５２Ｂは、乱数ｘが「ライフ」～「ライフ×２－α２」までの範囲にはないと判定した場合、乱数ｘが「ライフ×２」～「ライフ×３－α３」までの範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ６２）。切換処理部１５２Ｂは、乱数ｘが「ライフ×２」～「ライフ×３－α３」までの範囲にはないと判定した場合、その処理をステップＳ５０に戻す。一方、切換処理部１５２Ｂは、乱数ｘが「ライフ×２」～「ライフ×３－α３」までの範囲にあると判定した場合、無線基地局７０との通信に用いる周波数帯として、周波数帯（３）を選択する（ステップＳ６４）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

次に、図１０および図１１を参照して、切換処理部１５２Ｂが無線基地局７０との通信に用いる周波数帯を選択する場合の動作について説明する。図１０は、周波数帯ｎを用いた無線基地局７０との通信において通信エラーが発生していない場合の動作を説明するための図である。図１１は、周波数帯（１）を用いた無線基地局７０との通信において通信エラーが発生している場合の動作を説明するための図である。

図１０に示す例では、周波数帯（１）、周波数帯（２）、および周波数帯（３）のそれぞれに対してライフが設定されている。ライフは、周波数帯ｎごとに設定された数値範囲の広さを示す値である。ライフは、複数の周波数帯ｎに対して共通の値であってもよいし、周波数帯ｎごとに異なる値であってもよい。切換処理部１５２Ｂは、いずれかの周波数帯ｎに設定された数値範囲から、周波数帯ｎごとのエラーカウントにより示される広さを持つ数値範囲を除外した数値範囲と乱数ｘとが一致した場合、数値範囲が一致した周波数帯ｎを無線基地局７０との通信に用いる周波数帯ｎとして選択する。すなわち、切換処理部１５２Ｂは、エラーカウントの値が比較的小さい周波数帯を、エラーカウントの値が比較的大きい周波数帯に比して、無線基地局７０との通信に用いる周波数帯として選択する確率を高めている。

図１１に示す例では、切換処理部１５２Ｂは、通信エラーが発生した周波数帯（１）以外の周波数帯ｎに設定された数値範囲から、周波数帯ｎのエラーカウントにより示される広さを持つ数値範囲を除外した数値範囲と乱数ｘとが一致した場合、数値範囲が一致した周波数帯ｎを無線基地局７０との通信に用いる周波数帯ｎとして選択する。すなわち、切換処理部１５２Ｂは、通信エラーが発生した周波数帯（１）を、無線基地局７０との通信に用いる周波数帯として選択することを禁止している。

上記説明した実施形態に係る制御装置１５０によれば、冗長性を継続的に維持するための切換制御を行うことができる。例えば、複数の周波数帯で無線通信を行う場合に、各周波数帯において通信装置１１０，１１２，１１４が通信する無線基地局７０を切り換えるタイミングを共通した場合、ドローン１００と無線基地局７０との通信が一時的に途絶する場合がある。したがって、実施形態に係る制御装置１５０によれば、例えば、無線基地局７０の切り換えを開始してから第１所定時間が経過するまでの間、通信装置１１０，１１２，１１４に、無線基地局７０を切り換えた周波数帯以外の周波数帯で無線基地局７０を切り換えさせることを抑制して、通信装置１１０，１１２，１１４が通信する無線基地局７０を切り換えるタイミングを周波数帯ごとに異ならせる。これにより、冗長性を継続的に維持するための切換制御を行うことができる。

また、実施形態に係る制御装置１５０によれば、無線基地局７０の切り換えを完了した後、通信装置１１０，１１２，１１４に、切り換えた後の無線基地局７０から別の無線基地局に切り換えさせることを一時的に抑制するため、無線基地局７０の切り換えを安定して行うことができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１…管制システム、１０…管理装置、７０…無線基地局、１００…ドローン、１１０…第１通信装置、１１２…第２通信装置、１１４…第３通信装置、１２０…ＧＮＳＳ受信機、１２２…センサ群、１３０…カメラ、１４０…バッテリ、１５０…制御装置、１５２…通信制御部、１５２Ａ…システム状態判定部、１５２Ｂ…切換処理部、１５４…飛行制御部、１５６…撮像制御部、１７０…回転翼、１７２…モータ、１７４…ＥＳＣ。

Claims (6)

1. 二以上の周波数帯で無線基地局と通信する通信装置を備える飛行体に搭載される制御装置であって、
   前記無線基地局との間における通信エラーの発生回数を周波数帯ごとにカウントする通信エラー検知部と、
   周波数帯ごとの通信エラーのカウント値が所定値以上となった場合、前記カウント値が前記所定値以上となった周波数帯で前記通信装置が通信する無線基地局を切り換える切換処理部を備え、
   前記切換処理部は、前記通信装置が通信する無線基地局を切り換えるタイミングを周波数帯ごとに異ならせる、
   制御装置。
2. 前記切換処理部は、前記無線基地局の切り換えを開始してから第１所定時間が経過するまでの間、前記通信装置に、前記無線基地局を切り換えた周波数帯以外の周波数帯で無線基地局を切り換えさせることを抑制する、
   請求項１記載の制御装置。
3. 前記第１所定時間は、前記通信装置が前記無線基地局を切り換えるための所要時間よりも長い時間である、
   請求項２記載の制御装置。
4. 前記切換処理部は、前記無線基地局の切り換えを完了した後、前記通信装置に、切り換えた後の前記無線基地局から別の前記無線基地局に切り換えさせることを一時的に抑制する、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の制御装置。
5. 二以上の周波数帯で無線基地局と通信する通信装置を備える飛行体に搭載される制御装置が、
   前記無線基地局との間における通信エラーの発生回数を周波数帯ごとにカウントし、
   周波数帯ごとの通信エラーのカウント値が所定値以上となった場合、前記カウント値が前記所定値以上となった周波数帯で通信する無線基地局を切り換え、
   前記通信装置が通信する無線基地局を切り換えるタイミングを周波数帯ごとに異ならせる、
   制御方法。
6. 二以上の周波数帯で無線基地局と通信する通信装置を備える飛行体に搭載される制御装置に、
   前記無線基地局との間における通信エラーの発生回数を周波数帯ごとにカウントする処理と、
   周波数帯ごとの通信エラーのカウント値が所定値以上となった場合、前記カウント値が前記所定値以上となった周波数帯で通信する無線基地局を切り換える処理と、
   前記通信装置が通信する無線基地局を切り換えるタイミングを周波数帯ごとに異ならせる処理と、
   を実行させるプログラム。

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