JP7210034B2

JP7210034B2 - ドローンの飛行管理システム

Info

Publication number: JP7210034B2
Application number: JP2020046683A
Authority: JP
Inventors: 竹生檜山; 雅人田中
Original assignee: 株式会社エイビット
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2023-01-23
Anticipated expiration: 2040-03-17
Also published as: JP2021149304A

Description

ドローンによる犯罪を防止するため、ドローンの飛行を許可・管理する分野についてのものである。

近年、ドローンが普及し、空からの写真撮影はもとより、宅急便（登録商標）のような物体の配送にまでドローンを活用することが検討されている。ドローンの飛行については、空港周辺や国会議事堂、原子力発電所などの周辺、交通渋滞で混雑する道路の上空を飛行禁止にするなどの規制がとられている。しかしながら、テロ対策という観点では、規制は不十分であり、爆弾を積んだドローンを飛行し、人口集中地で爆弾を落下するようなテロ行為が発生する可能性は十分考えられる。飛行前に飛行計画書を提出させ、許可する方法を採っても、テロ行為を計画するような者は虚偽の計画書を提出するはずで、対策は十分とは言えない。

また、ドローンの飛行を管理する技術は、特許文献１にドローンの安全飛行のための技術、特許文献２にドローンの出発点と到着点を管理する技術が開示されているが、ドローンの飛行履歴などから不正な飛行を監視する技術は開示されていない。

特許第６６４４３０５号公報特開２０１９－３９８７５公報

テロリストなど悪意のあるドローンの飛行に対し、ドローンが飛行開始前に正規の機能を具備しているかを規制センタで確認すること、および、ドローン所有者が、飛行前の確認を、不正な手段ですり抜けて飛行を開始しても、規制センタでは、飛行中にも不正を監視し、不正が発見されたドローンの飛行を規制センタで管理する。

ドローンの飛行を監視・規制するセンタを設け、すべてのドローンに個別のＩＤを付与し、離陸前に、ＩＤ情報やドローンの所有者、飛行操縦者、ドローンの製品情報（諸元等）、飛行範囲、着陸地点と予定時間を規制センタに送り、規制センタは、これらの情報が届けられていることと、所有者、操縦者が信頼できるものであることと、必要な飛行プログラムが搭載されていることを確認して「離陸ＯＫ」信号を送る。ドローンは、この信号を受信しなければ、離陸できないようにする。

「離陸ＯＫ」の許可を出したドローンでも、ドローンの離陸後、ドローン所有者に不正行為を行う可能性があると判明したときは、飛行中のドローンに対する飛行制御を規制センタが行い、ドローン所有者が意図した飛行制御（どこかの地点まで飛行させ爆弾を落下するなどの制御）ができないようにするため、規制センタが用意した飛行プログラムの搭載を義務付け、不正が発見されたドローンの操縦は規制センタが行えるようにする。

テロリストが行おうとする典型的な行為、ドローンに爆発物を積み、爆発物を人口密集地に落下させる行為の発生を防げる。

本発明によるドローンの飛行管理システムの全体構成を示す図である。図1の全体構成を示す中でドローンの内部構成について示す図である。図1の全体構成において、ドローン、規制センタ、規制データセンタ間の通信信号のシーケンスを示す図である。

図１は本発明によるドローンの飛行管理システムの全体構成を示すものであり、ドローン1、2、・・・ｎは無線通信網20を介して規制センタ10に接続され、規制センタ10は、すべてのドローンのこれまでの飛行履歴や製品型番などのデータを管理している規制データセンタ11を有している。

無線通信網20は、４Ｇや５Ｇの公衆無線通信網の利用が一般的であるが、ドローンの飛行規模によっては、自営の無線通信網でもよい。

図２はドローンの内部構成を示す。

情報記憶部23には、ドローンのＩＤ、型式認定番号、所有者情報、操縦者情報、メーカの製造番号、これから飛行する飛行範囲（この住所を中心に半径３kmの範囲など）、着陸地の住所と着陸予定時刻などが記憶されている。ドローンの所有者情報（管理会社含む）や操縦者情報は、ドローンが不審な飛行をしていると判断されるときのために必要である。

操縦操作部26は、操作を操縦する本来機能のほか、飛行開始前に、前記した操縦者情報、これから飛行する飛行範囲（この住所を中心に半径３kmの範囲とか）、着陸地の住所と着陸予定時刻、携行しているワンタイムパスワードを入力する機能を有する。

ワンタイムパスワードとは、こんにち銀行のインターネット取引や企業で普及していて、サーバ利用者がサーバにアクセスしようとする時刻だけに有効な数字６桁からなるパスワードで、サーバ利用者にはあらかじめワンタイムパスワードカードが配布されている。

本発明で、このワンタイムパスワードを使用する理由は、ドローンと規制センタ間の通信情報を盗聴し、盗聴した情報を利用して他人のドローンになりすまし、離陸許可を得ようとすることを防止するためである。

無線通信回路21は、規制センタ10と無線通信する回路、信号制御回路22は、規制センタ10と送受信する無線通信回路21の信号を復元し、動作プログラム部24や、非常時動作プログラム28、飛行制御部25へ指示を出すとともに、操縦操作部26、情報記憶部23、ＧＰＳ受信機27の情報をもとに、規制センタ10へ送信するデータを形成する。

飛行制御部25は、規制センタ10から送られるドローンの「離陸ＯＫ」信号を受けて、ドローンに離陸を指示するとともに、操縦操作部26の指示を受け、通常動作プログラム29によってドローンの飛行を制御するが、規制センタ10が、非常時動作プログラム28による飛行を要求したときは、操縦操作部26を無視し、規制センタ10から送られるドローンへの飛行指示情報（例えば、このＧＰＳ値に直ちに着陸等）を受け、非常時動作プログラム28による飛行制御を行う。動作プログラム部24は、通常動作プログラム28と落下物制御部30を含むが、落下物制御部30は、ドローンが荷物の搬送を行う場合、飛行中のＧＰＳ値を見ながら落下地点のＧＰＳ値に到着したとき、荷物の落下制御を行う。

非常時動作プログラム28は、ドローンの動作プログラムの一部であり、ドローンメーカが規制センタが開示するプログラム仕様書にもとづき設計し、プログラムメモリ空間の所定の領域に配置しておく方法が採れるが、携帯電話のＳＩＭカードのような媒体（機能としてはフラッシュメモリ機能）を使用し、規制センタがドローンメーカに配布してもよい。その場合、メーカは、このフラッシュメモリカードを装着できるよう製品を設計しておく必要があり、カード装着によって、非常時動作プログラム28が作動することを、型式認定のためのテスト項目のひとつとして、認定作業を行う。

ドローンの製造メーカは、現在でも販売開始前に電気通信機器として技術認定機関に無線通信機能や機能特性データなどを申請し、認定を得ることが必要であるが、今後、新製品として販売するドローンには、さらに離陸前に規制センタと通信し、許可が出なければ離陸できない機能を有していることや飛行中に規制センタの指示を受け前記した非常時動作プログラムが作動する機能を有していることを認定機関が確認し、動作確認したものだけを販売可能とすることを、国の制度として設け、いわゆる型式認定に合格しないドローンは発売できないようにする方法が有効である。

非常時動作プログラムは、メーカで設計し、ドローンに搭載し検査を受ける方法も採れるが、プログラムが、メーカの意に反して変更される可能性（通常プログラムの一部を変更しようとしたとき、誤って非常時動作プログラムの一部を変更してしまう）があること、悪意のあるテロリストがメーカの技術者から設計情報を盗み、ドローンが離陸後、このプログラムを作動させないように設計変更する可能性も考えられることから、前記したフラッシュメモリカードを書換不能にして、認定機関が型式認定合格後に、合格証として渡す方法が安全である。なお、この時、前記したワンタイムパスワードカードも同時に渡してもよい。

図３は、ドローンと、規制センタ、規制データセンタ間で通信する信号のシーケンスを示す。

ドローンは離陸しようとするときは、操縦操作部26にある離陸許可ボタン（図示せず）を押すことで、前記した情報記憶部23に記憶されているドローンのＩＤ、型式認定番号、所有者情報、操縦者情報、メーカの製造番号、これから飛行する飛行範囲（この住所を中心に半径３kmの範囲など）、着陸地の住所と着陸予定時刻が「離陸許可願」信号として、ワンタイムパスワードとともに規制センタ10へ送信される。規制センタ10は「離陸許可願」信号を規制データセンタ11に送り、規制データセンタ11では、管理されているすべてのドローン情報の中から、ドローンＩＤ信号を頼りに、その他の情報（型式認定番号、所有者情報、メーカの製造番号、が一致していること、非常時動作プログラム28が動作することの確認と、飛行範囲情報の正当性を確認して問題なければ、「離陸ＯＫ」信号を規制センタ10に送る。規制センタ10は、前記したワンタイムパスワードの一致を確認後、規制データセンタ11から受信した「離陸ＯＫ」信号をドローンに転送する。

なお、前記した離陸許可ボタンを押す寸前に、ワンタイムパスワードカードに表示されるパスワード（多くは数字6桁）を操縦操作部26から入力する。このワンタイムパスワードは、飛行を終了するまで情報記憶部23に記憶されている。

いったん、「離陸ＯＫ」信号を送ったドローンに対し、規制データセンタ11では、これまでの飛行履歴、所有者、操縦者の操縦履歴を詳細に確認しながら、このドローンは信頼できるかをさらにチェックする。また、規制センタ10は、ドローンが飛行中のＧＰＳ情報を規制センタ10へ定期的に送信していて、そのＧＰＳ情報は、自動的に規制データセンタ11に転送されているので、規制データセンタ11は、飛行禁止エリアを飛行しているか、飛行計画と異なるエリアを飛行しているかのチェックを行う。これらのチェックにより、規制データセンタ11が、「このドローンの飛行は怪しい」と思われたときは、規制センタ10に「制御交代」信号を送る。規制センタ10がドローンに「制御交代」信号を送るときは、離陸時に使用されたワンタイムパスワードを付加してドローンに送る。ドローンでは、情報記憶部23に離陸時に使用されたワンタイムパスワードが記憶されているので、規制センタ10から送信されてきたワンタイムパスワードが正しいものかが分かる。このパスワードチェックは、悪意のあるものが規制センタになりすまして飛行中のドローンに制御交代信号を送っても、ドローンはそれを受け付けないようにするためである。ワンタイムパスワードは、このように離陸前に、離陸直前の時刻に使用されたパスワードを飛行が終了するまで使用可能とするので、時間限定のパスワードということができる。

正当な「制御交代」信号を受信したドローンは、規制センタ10へ「交代ＯＫ」信号を返し、通常動作プログラム29の動作を停止し、非常時動作プログラム28に切替える。非常時動作プログラム28に切替わると、規制センタ10は、ドローンのＧＰＳ情報を見ながら、着地する場所（ＧＰＳ値）を指定する信号を送る。

指示される着地の場所は、爆発物の搭載が予想されるため人の少ない山間部が選ばれることになろう。

非常時動作プログラム28には通常動作プログラムに搭載している落下物制御部30は内蔵されてないので、落下物が落下されることはない。

なお、規制センタ10が「交代ＯＫ」信号を受信しないときは、飛行中のドローンのＧＰＳ情報を見ながら規制センタ10が指示した着陸に向かっているのかを追跡し、そうでないときは不正飛行を続行していると判断し、ドローンの所有会社やドローンの操作者に電話連絡し、着陸地点を指示する。
このことは、図３において、「交代ＯＫ未受信、ＧＰＳが不」と書かれている。ここで「ＧＰＳが不」とあるのは「ＧＰＳが不審」という意味である。

今後、ドローンは急速に普及していくと思われるが、不心得者がドローンに危険な落下物を搭載し飛行するなどのことも考えられるが、本発明によってそのような危険行為を未然に防止できるのでドローンのさらなる普及を加速でき産業上の利用はもちろん社会不安の解消に貢献できる。

１０規制センタ
１１規制データセンタ
２０無線通信網
２１無線通信回路
２２信号制御回路
２３情報記憶部
２４動作プログラム部
２５飛行制御部
２６操縦操作部
２７ＧＰＳ受信機
２８非常時動作プログラム
２９通常動作プログラム
３０落下物制御部

Claims

飛行する複数のドローン、無線通信網、規制センタ、規制データセンタで構成されるシステムであって、個々のドローンにはＩＤ符号が付与され、通常時の飛行を制御する動作プログラムに加え非常時の飛行を制御する非常時動作プログラムを具備し、前記非常時動作プログラムは、前記規制センタが指示する着地点へドローンを着陸させるとともに、ドローンが所持する荷物の落下を不能にする機能を有し、前記ドローンが離陸しようとするときは、ドローンは前記規制センタへ、前記ＩＤ符号と型式認可番号と飛行範囲情報を、離陸許可願信号として送信するとともに、前記規制センタは受信した離陸許可願信号を前記規制データセンタへ転送し、前記規制データセンタでは、ドローンのＩＤ符号をもとに、離陸許可願信号の正当性を確認後、離陸許可の判断を行うとともに、離陸許可後のドローンの飛行に対して、当該ドローンから送信されてくるＧＰＳ情報を見ながら、飛行禁止エリアへ進入したとき、この飛行は中止すべきと判断し、規制センタに判断結果を伝え、規制センタは制御交代信号をドローンに送信し、該制御交代信号を受信したドローンは、前記非常時動作プログラムを起動し、前記規制センタから指示される着地点に着地するように制御されることを特徴とするドローンの飛行管理システム。