JP7270198B1 - ドローン操縦位置検索システム - Google Patents
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そして、航空法第132条の2第1項第6号の規定により、ドローンを飛行させる者は、ドローン及びその周囲の状況を目視により常時監視する必要があるが、この規定を遵守するためには、ドローンの飛行経路を変更する度に、操縦者等がドローン及びその周囲の状況を常時監視できる場所(ホームポイント)を選定したり、途中でホームポイントを移動したりしなければならず、事前準備に時間と手間がかかるという問題が生じている。
また、特許文献2に記載されている飛行装置は、飛行中の無人航空機が送信した各種情報に基づいて、無人航空機が飛行できる所定の範囲を設定するものであって、無人航空機を飛行させる前に所定の範囲を設定するものではない。
そのため、無人航空機の飛行位置が所定の範囲外になってしまう場合があり、所定の範囲外である場合には請求項6に記載されるように、所定の範囲内へ飛行させる等の第1制御(フィードバック制御)を行う等、複雑で高価な飛行制御部が必要である。
前記ドローン飛行領域及び前記操縦者位置を含む表示領域内の標高情報を取得する標高情報取得手段と、
前記ドローン飛行領域及び前記操縦者位置を含む表示領域内に存在する障害物の位置、形状及び高さの情報を取得する障害物情報取得手段と、
ドローンを飛行させる高度情報を設定する飛行高度情報設定手段と、
前記ドローン飛行領域内に飛行域格子点を設定する飛行域格子点設定手段と、
前記飛行域格子点における標高情報に前記高度情報を足した高さにある点が前記操縦者位置から見通せるか否かを判定する視認可否判定手段と、
前記飛行域格子点全部についての判定結果に基づいて、前記操縦者位置におけるドローンの可視度合を示す可視度合評価値を演算する可視度合評価手段と、
前記可視度合評価値を表示する可視度合評価値表示手段と、を備え、
前記操縦者位置は、前記ドローン飛行領域より広い範囲内に複数設定されており、
前記可視度合評価値表示手段は、各操縦者位置の近傍に、前記可視度合評価手段によって演算された各操縦者位置における可視度合評価値を表示することを特徴とする。
飛行域格子点全部についての判定結果に基づいて、操縦者位置におけるドローンの可視度合を示す可視度合評価値を演算する可視度合評価手段と、可視度合評価値を表示する可視度合評価値表示手段と、を備え、
可視度合評価値表示手段は、各操縦者位置の近傍に、可視度合評価手段によって演算された各操縦者位置における可視度合評価値を表示するので、ドローン飛行領域内で飛行させるドローンを確実に視認できる操縦者位置を容易に決定することができる。
参考例1のドローン視認可能領域表示システムの概念図を図1に示す。
参考例1のドローン視認可能領域表示システムは、ドローン飛行領域より広い範囲内のいずれかの箇所に設定された操縦者位置におけるドローン視認可能領域を表示するものであって、次の各手段を備えている。
(1)ドローン飛行領域より広い範囲の標高情報を取得する標高情報取得手段1。
(2)ドローン飛行領域より広い範囲内に存在する障害物の位置、形状及び高さの情報を取得する障害物情報取得手段2。
(3)ドローン飛行領域内において、ドローンを飛行させる高度情報を設定する飛行高度情報設定手段3。
なお、参考例1では地表面から一定高度で飛行させ、その一定高度を高度情報とする。
(4)ドローン飛行領域より広い範囲内のいずれかの箇所に操縦者位置を設定する操縦者位置設定手段4。
(5)ドローン飛行領域内にマトリクス状の飛行域格子点を設定する飛行域格子点設定手段5。
ここで、視認可否判定手段6によって、各飛行域格子点における標高情報に高度情報を足した高さにある点、すなわち各飛行域格子点の真上を飛行するドローンが、操縦者位置から見通せるか否かを判定する際に、参考例1では図2に示すように、建物や樹木等の障害物が視認可否判定に影響するケースを考慮して判定する。
例えば、図2において山の山頂上空を飛行するドローンは、障害物の影響を受けることなく視認可能であるが、建物や山腹の右側の上空を飛行するドローンは、障害物の影響を受けて視認することができない。この点は本発明の特徴の一つであり、障害物の位置、形状及び高さを考慮しない従来の判定手段の場合、建物や樹木で視認が遮られていても視認可能と判定されてしまうおそれがあった。
なお、視認可否判定手段6による判定手法については、図3のフローチャートを用いて後段において説明する。
(7)上記(4)の操縦者位置設定手段4で設定した操縦者位置、上記(5)の飛行域格子点設定手段5で設定した飛行域格子点及び上記(6)の視認可否判定手段6で判定した各飛行域格子点における判定結果に基づいて、操縦者位置を表示するとともに、各飛行域格子点の近傍に、視認可否判定手段6による各飛行域格子点についての判定結果を表示する判定結果表示手段7。
なお、判定結果表示手段7による表示例については、図4を用いて後述する。
このフローチャートの各ステップについて順を追って説明する。
<各種情報の取得又は設定>
ST01:標高情報を取得する標高情報取得ステップ。
ST02:障害物の位置、形状及び高さの情報を取得する障害物情報取得ステップ。
ST03:ドローンを飛行させる高度情報を設定する飛行高度情報設定ステップ。
ST04:操縦者位置を設定する操縦者位置設定ステップ。
ST05:操縦者位置の標高を参照する操縦者位置標高参照ステップ。
ST06:マトリクス状の飛行域格子点を設定する飛行域格子点設定ステップ。
ST07:飛行域格子点の数Nを設定する格子点数Nセットステップ。
ST08:カウンタIをリセットする(I=0とする)カウンタIリセットステップ。
ST09:飛行域格子点Iの標高を参照する飛行域格子点I標高参照ステップ。
ST10:操縦者位置と飛行域格子点Iとを結ぶ直線を関数化する関数化ステップ。
ST11:関数化した直線の中間点を抽出する中間点抽出ステップ。中間点の抽出方法としては、関数化した直線上で最も標高の高い点や障害物が存在する点を選択する方法と、操縦者位置と飛行域格子点Iとの間を等分して得られる点を選択する方法がある。
ST12:抽出した中間点の高度を計算する中間点高度計算ステップ。
なお、中間点高度Hmを求めるための関数は、操縦者位置の標高をEp、飛行域格子点Iの標高をEi、ドローンの飛行高度をHf、操縦者位置と飛行域格子点Iとの水平距離をDi、操縦者位置と中間点との水平距離をDmとしたとき、次の式となる。
Hm=(Ei+Hf-Ep)×Dm/Di+Ep
ST13:抽出した中間点に対応する地点の標高を参照する中間点標高参照ステップ。
ST14:ST12で計算した中間点高度Hmと、ST13で参照した中間点に対応する地点の標高+障害物の高さ(中間点対応地点に障害物がある場合)とを比較し、中間点高度Hmが中間点標高+障害物の高さより大きいか否かを判定する視認判定ステップ。
判定結果がNoならばST15に進み、YesならばST16に進む。
ST15:ST14の判定がNoである場合に、NGを記録するNG記録ステップ。
ST16:ST14の判定がYesである場合に、OKを記録するOK記録ステップ。
ST17:カウンタIを1加算するカウンタI加算ステップ。
ST18:カウンタIの値がST07で設定した飛行域格子点の数Nと等しいか否かを判定する判定終了確認ステップ。No(I≠N)ならばST09に戻って次の飛行域格子点の標高を参照し、YesならばST19に進む。
ST19:ST15及びST16で記録した判定結果に基づいて、ドローン視認可能領域と操縦者位置を表示するドローン視認可能領域表示ステップ。
図4は操縦者位置及びドローン視認可能領域の表示例であり、国土地理院製作の地図を背景として、操縦者位置は矢印の先端部で示し、ドローン視認可能領域は、各飛行域格子点の近傍(隣の飛行域格子点との中間点までの領域)の明度を、その飛行域格子点についての判定結果がNGである場合は高く(明るく)し、判定結果がOKである場合は低く(暗く)することにより表示している。
すなわち、操縦者位置からのドローン視認可能領域が、地図上の暗く表示されている部分となるので、誰でも一目でその範囲を把握することができる。
なお、参考例1では操縦者位置とドローン飛行領域との間に顕著な高さの障害物がなかったため、図4のドローン視認可能領域は比較的単純な形状になったが、顕著な高さの障害物が存在している場合、その障害物の背後側に楔状のドローン不可視領域が生じる。
参考例2は、参考例1のドローン視認可能領域表示システムにおいて、操縦者位置をドローン飛行領域より広い範囲内のいずれかの箇所に複数設定できるようにし、複数設定した操縦者位置毎に飛行域格子点における標高情報に高度情報を足した高さにある点が操縦者位置から見通せるか否かを判定し、判定結果表示手段7を、複数設定されている操縦者位置毎に、その操縦者位置を表示するとともに、各飛行域格子点の近傍に、視認可否判定手段6による各飛行域格子点についての判定結果を表示するようにしたものである。
そして、参考例2の構成は、参考例1の操縦者位置設定手段4を、一度に複数箇所を指定して操縦者位置を複数設定できるようにするとともに、複数設定された操縦者位置におけるドローン視認可能領域を、順次表示する点だけで異なっている。
すなわち、参考例2の基本的な構成は参考例1とほぼ同じであり、処理の流れも図3に示すフローチャートのST19が終了したら、ST04からの処理とST08からの処理を再度行えばいいだけである。そのため、参考例2に係るドローン視認可能領域表示システムの構成についての詳しい説明は省略する。
参考例3は、参考例1のドローン視認可能領域表示システムに飛行ルート設定手段8を追加し、図4の表示に重ねて設定した飛行ルートを表示できるようにしたものである。
図5は参考例3のドローン視認可能領域表示システムの概念図であり、図1と比較すると飛行ルート設定手段8が追加されている点と、判定結果表示手段7が判定結果及び飛行ルート表示手段9に変更されている点だけで相違している。
そのため、飛行ルート設定手段8並びに判定結果及び飛行ルート表示手段9だけについて説明し、他の構成についての説明は省略する。
(8)ドローンが飛行する予定の飛行ルートを設定する飛行ルート設定手段8。
なお、飛行ルートは、ドローン飛行領域内に通常はクランク状又はジグザク状に設定されることが多く、具体的には始点の座標(緯度、経度及び高度)、複数の通過点の座標及び終点の座標を入力することによって設定される。ただし、参考例1のようにドローンを地表面から一定高度で飛行させる場合には、高度の入力を省略できる。
(9)図4に例示した操縦者位置から各飛行域格子点が見通せるか否かを示す表示に重ねて、上記(8)の飛行ルート設定手段8で設定した飛行ルートを表示する飛行ルート表示手段9。なお、飛行ルート表示手段9による表示例については図7を用いて後述する。
ST01~ST18については、図3に示す参考例1のフローチャートと同じであるので説明を省略し、ST20及びST21だけについて説明する。
ST20:ドローン飛行領域内におけるドローンの予定飛行ルートを設定する飛行ルート設定ステップ。
ST21:ST15及びST16で記録した判定結果に基づくドローン視認可能領域、操縦者位置及びをST20で設定したドローンの予定飛行ルートを表示するドローン視認可能領域及び飛行ルート表示ステップ。
図7はドローン視認可能領域、操縦者位置及び飛行ルートの表示例であり、国土地理院製作の地図を背景として、図4と同様に、操縦者位置を矢印の先端部で示し、各飛行域格子点についての判定結果を明度で表示するとともに、これらの表示に重ねて設定した飛行ルートを表示している。そのため、設定した飛行ルートが操縦者位置におけるドローン視認可能領域内に収まっているか否かを一目瞭然に把握することができる。
図8は、実施例のドローン操縦位置検索システムの概念図であり、図1とは操縦者位置設定手段4を複数の操縦者位置設定手段10に変更し、可視度合評価手段11を追加し、判定結果表示手段7を可視度合評価値表示手段12に変更した点で相違している。
そのため、複数の操縦者位置設定手段10、可視度合評価手段11及び可視度合評価値表示手段12だけについて説明し、他の構成についての説明は省略する。
(10)参考例2と同様、一度に複数箇所を指定して操縦者位置を複数設定することができる複数の操縦者位置設定手段10。
なお、実施例では飛行ルートを設定する予定領域の近傍に円形状の領域を設け、その領域内に一定間隔で309箇所の操縦者位置を設定している。
(11)飛行域格子点全部についての判定結果に基づいて、操縦者位置におけるドローンの可視度合を示す可視度合評価値を演算する可視度合評価手段11。
例えば、飛行域格子点が100箇所あったと仮定して、全ての飛行域格子点で判定結果がOKであった場合は評価値0.00、全ての飛行域格子点で判定結果がNGであった場合は評価値1.00、50箇所の飛行域格子点で判定結果がOKであった場合は評価値0.50と演算されるようになっている。
(12)各操縦者位置の近傍に可視度合評価手段11によって演算された各操縦者位置における可視度合評価値を表示する可視度合評価値表示手段12。
なお、可視度合評価値表示手段12による表示例については図10を用いて後述する。
ST01~ST18については、図3に示す参考例1のフローチャートと同じであるので説明を省略し、ST22~ST24についてだけ説明する。
ST22:飛行域格子点全部についての判定結果に基づいて、操縦者位置におけるドローンの可視度合を示す可視度合評価値を演算する可視度合評価値演算ステップ。
ST23:全ての操縦者位置について可視度合評価値の演算が終了したか判定する全操縦者位置終了判定ステップ。
ST24:ST22で演算された各操縦者位置における可視度合評価値を、各操縦者位置の近傍に表示する可視度合評価値表示ステップ。
図10は可視度合評価値を、各操縦者位置の近傍に表示する表示例であり、各操縦者位置に対応する箇所の上に0.00~1.00の数値が記載される例となっている。
この例では、全ての飛行域格子点を見通せることを示す0.00の地点が、左下及び下部に多く存在し、上部に数箇所存在し、全ての飛行域格子点を見通せないことを示す1.00の地点が、左上に多く存在し、右上側にも存在していることが容易に把握できる。
(変形例1)参考例1~3においては、ドローン飛行領域内にマトリクス状の飛行域格子点を設定したが、飛行域格子点は、マトリクス状に限らず千鳥格子状の点や、任意の点から延びる複数の放射線とその点を中心とする複数の同心円との交点群としても良い。
また、飛行ラインに沿って一定間隔(例えば10m間隔)で設定した複数の飛行点を飛行域格子点としても良い。
(変形例2)参考例1~3においては、ドローン飛行領域内にマトリクス状の飛行域格子点を設定し、操縦者位置から各飛行域格子点が見通せるか否かを判定し、それらの判定結果を各飛行域格子点の近傍に表示したが、操縦者位置を中心として一定角度毎に、水平な複数の放射線を設定し、放射線毎にその放射線上における標高情報に高度情報を足した高さにある線上にある点のうち、操縦者位置から見通せない最も近い点の水平距離を計算し、放射線毎に操縦者位置から水平距離分離れている不可視近点を表示するようにしても良い。
そのため、放射線設定手段13、近点水平距離計算手段14及び不可視近点表示手段15だけについて説明し、他の構成についての説明は省略する。
(13)操縦者位置を中心として一定角度毎に、水平な複数の放射線を設定する放射線設定手段13。
(14)上記(13)の放射線設定手段13で設定した放射線毎に、その放射線上における標高情報に高度情報を足した高さにある線上にある点のうち、操縦者位置から見通せない最も近い点の水平距離を計算する近点水平距離計算手段14。
(15)操縦者位置を表示するとともに、放射線毎に操縦者位置から上記(14)の近点水平距離計算手段14で計算された水平距離だけ離れている不可視近点を表示する不可視近点表示手段15。
ST01~ST05については、図3に示す参考例1のフローチャートと同じであるので説明を省略し、ST06~ST19に代わるST25~ST35について説明する。
<各種情報の取得又は設定>
ST25:ST04で設定した操縦者位置を中心として一定角度毎に、水平な複数の放射線を設定する放射線設定ステップ。
なお、各放射線の長さは、操縦者や監視者がドローンを目視可能な距離(通常は1km)が最大で、飛行領域全体をカバーできれば最大距離より短く設定しても良い。
ST26:放射線の数Nを設定する放射線数Nセットステップ。
ST27:カウンタIをリセットする(I=0とする)カウンタIリセットステップ。
ST28:放射線Iの基準線からの角度を参照する放射線I角度参照ステップ。
ST29:放射線Iの真上を飛ぶドローンの飛行曲線(放射線Iの真上にある地表面の標高情報に高度情報を足した高さの曲線)を取得する飛行曲線取得ステップ。
ST30:操縦者位置と地表面の標高情報の極大点又は放射線I上の障害物の最高点とを結ぶ仰角線を抽出する仰角線抽出ステップ。
ST31:ST29で取得した飛行曲線とST30で抽出した仰角線との交点を抽出する交点抽出ステップ。
図13は、操縦者位置と放射線I上の障害物の最高点とを結ぶ仰角線が、飛行曲線と交差する状態を示している。図13から分かるように、放射線I上の仰角線の高さより飛行曲線の高さが高い状態から低い状態に変化する点を飛行曲線と仰角線との交点とする。
ST32:ST31で抽出された交点又は交点が複数発生した場合の操縦者位置に最も近い交点を不可視近点(ドローンが操縦者位置から見えなくなる最も近い点)とし、不可視近点の真下にある放射線I上の点と操縦者位置との距離を計算して記録する近点水平距離計算・記録ステップ。
なお、飛行曲線と仰角線との交点がない場合もあるが、その場合は放射線Iの長さを近点水平距離として記録する。
ST33:カウンタIを1加算するカウンタI加算ステップ。
ST34:カウンタIの値がST26で設定した放射線の数Nと等しいか否かを判定する記録終了確認ステップ。No(I≠N)ならばST28に戻って次の放射線の角度を参照し、YesならばST35に進む。
ST35:ST32で記録した各放射線の近点水平距離に基づいて、各放射線の不可視近点と操縦者位置を表示する不可視近点表示ステップ。
図14は操縦者位置及び不可視近点の表示例であり、国土地理院製作の地図を背景として、操縦者位置は矢印の先端部で示し、不可視近点は各放射線の近点水平距離に基づいて操縦者位置の周囲にプロットし、それらを太い線で結んで表示する。
また、操縦者位置を中心とした円形領域(半径が放射線の長さ)と、太い線で囲まれた領域とを区別できるようにするために、それぞれの領域に網掛けを施している。
すなわち、操縦者位置からのドローン視認可能領域が、太い線で囲まれた網掛け領域となるので、誰でも一目でその範囲を把握することができる。
(変形例4)実施例においては、複数箇所の操縦者位置を円形状の領域内に一定間隔で309箇所設定したが、設定箇所を減らすために、飛行ルートを設定する予定領域内又はその周囲で、標高が周りより高くなっている点(極大点)であって、飛行ルートを望む方向に高い障害物の無い箇所を設定するようにしても良い。
(変形例5)実施例の可視度合評価手段11は、全ての飛行域格子点で判定結果がOKであった場合は可視度合評価値を0.00とし、全ての飛行域格子点で判定結果がNGであった場合は可視度合評価値を1.00としたが、全ての飛行域格子点で判定結果がOKであった場合を100とし、全ての飛行域格子点で判定結果がNGであった場合を0としても良く、0.00を青、0.01~0.09を緑、0.10~0.39を白、0.40~0.69を黄、0.70~1.00を赤というように色の違いによって表示するようにしても良く、全ての飛行域格子点で判定結果がOKであった箇所のみ色の付いた点で表示し、それ以外を表示しなくても良い。
3 飛行高度情報設定手段 4 操縦者位置設定手段
5 飛行域格子点設定手段 6 視認可否判定手段 7 判定結果表示手段
8 飛行ルート設定手段 9 判定結果及び飛行ルート表示手段
10 操縦者位置設定手段 11 可視度合評価手段
12 可視度合評価値表示手段
13 放射線設定手段 14 近点水平距離計算手段
15 不可視近点表示手段
Claims (1)
- ドローン飛行領域より広い範囲内のいずれかの箇所に設定される操縦者位置を、どこに設定したら良いかを決定するためのドローン操縦位置検索システムであって、
前記ドローン飛行領域及び前記操縦者位置を含む表示領域内の標高情報を取得する標高情報取得手段と、
前記ドローン飛行領域及び前記操縦者位置を含む表示領域内に存在する障害物の位置、形状及び高さの情報を取得する障害物情報取得手段と、
ドローンを飛行させる高度情報を設定する飛行高度情報設定手段と、
前記ドローン飛行領域内に飛行域格子点を設定する飛行域格子点設定手段と、
前記飛行域格子点における標高情報に前記高度情報を足した高さにある点が前記操縦者位置から見通せるか否かを判定する視認可否判定手段と、
前記飛行域格子点全部についての判定結果に基づいて、前記操縦者位置におけるドローンの可視度合を示す可視度合評価値を演算する可視度合評価手段と、
前記可視度合評価値を表示する可視度合評価値表示手段と、を備え、
前記操縦者位置は、前記ドローン飛行領域より広い範囲内に複数設定されており、
前記可視度合評価値表示手段は、各操縦者位置の近傍に、前記可視度合評価手段によって演算された各操縦者位置における可視度合評価値を表示する
ことを特徴とするドローン操縦位置検索システム。
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