JP7285034B1 - 飛行移動体、飛行位置推定方法、コンピュータプログラム及び飛行位置推定システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本開示に係る飛行位置推定システム1は、飛行移動体5と、放送局2と、を含む。放送局2は、複数含まれていてよい。飛行位置推定システム1は、さらに、制御端末3と、情報提供装置4と、を含んでいてよい。
飛行移動体5は、放送局2から送信される地上波放送信号SGを受信する。飛行移動体5は、制御端末3及び情報提供装置4それぞれと、データの送受信が可能である。また、制御端末3と情報提供装置4との間で、データの送受信が可能であってもよい。飛行移動体5と、制御端末3と、情報提供装置4と、それぞれの間の接続は、有線であってもよいし、無線であってもよいし、有線と無線とを併用していてもよい。
放送局2は、例えば、地上デジタルテレビ放送を行う放送局である。放送局2は、例えば、470MHz以上710MHz以下の周波数帯の電波信号を送信する。電波信号は、換言すると、搬送波であって、デジタル変調を施した搬送波であってもよい。
また、以下では、放送局2が送信する電波信号を地上波放送信号SGとも称する。
制御端末3は、例えば、飛行移動体5の上昇及び下降の操作、前後左右移動の操作、左右旋回の操作を行う操作レバーを有するリモコンである。制御端末3は、送信機を有し、オペレータの操作に従って制御信号を生成すると、例えば、無線通信を用いて、飛行移動体5に制御信号を送信する。制御端末3はさらに、受信機を有し、例えば、無線通信を用いて、飛行移動体5から飛行に関する情報等を受信してもよい。また、制御端末3は、必要な情報を表示可能なディスプレイと接続されていてもよい。
情報提供装置4は、制御端末3と通信ネットワークNを介して通信接続されており、飛行移動体5の飛行を補助する各種情報を提供する。通信ネットワークNは、例えば、特定の周波数帯域を利用することが好ましい。情報提供装置4は、いわゆる、SDSP(Supplementary Data Service Provider)であって、具体的には、地磁気情報、気象情報、地図情報等を提供する。また、情報提供装置4は、災害発生等の緊急事態が発生した際には、緊急事態の発生情報を提供することもできる。
図1及び図2に示すように、飛行移動体5は、本体40と、飛行手段50と、受信機20と、制御装置30と、を含む。飛行移動体5は、さらに、センサ10及び/又はバッテリを含んでいてよい。
本体40は、例えば、制御装置30、センサ10、バッテリ、配線基板等を内蔵する。飛行移動体5が物を運ぶ場合は、本体40に運搬物を搭載してよい。また、飛行移動体5に有人で飛行する場合は、本体40に人が搭乗してよい。
飛行移動体5は飛行手段50によって飛行できる。飛行手段50は、例えば、プロペラ等の回転翼、及びモータ等の回転駆動を含む。飛行手段50は、本体40に接続されてよい。飛行手段50は、複数設けられていてよい。
受信機20は、例えば、地上デジタルテレビ放送用のアンテナを含む。受信機20は、アンテナにより、放送局2が送信する地上波放送信号SGを受信する。アンテナは、例えば、本体40の上面に配置される。本体40の上面とは、飛行移動体5が安定飛行している際の上面である。また、アンテナは、本体40に内蔵されていてもよい。また、アンテナは、指向性アンテナであってもよい。
受信機20が複数のアンテナを含む場合、各アンテナへ電気供給はそれぞれ独立して行われてもよい。各アンテナへの電気供給に関する制御は、例えば、制御装置30で行われてもよい。
センサ10は、周辺環境に関する周辺環境情報を取得するイメージセンサとレーザセンサとのうち、少なくとも一方を含む。イメージセンサとレーザセンサとは、例えば、飛行移動体5の周囲の風景を画像情報として取得できるセンサである。イメージセンサは、例えば、単眼カメラ(広角カメラ、魚眼カメラ、全天球カメラ)、複眼カメラ(ステレオカメラ、マルチカメラ)、RGB-Dカメラ(深度カメラやToFカメラ)等である。レーザセンサは、例えば、測域センサ、Lidarセンサ(ライダーセンサ)等である。
図1に示すように、制御装置30は、通信装置31と、演算装置32と、記憶装置33と、を含む。
(1)受信した地上波放送信号に基づいて飛行移動体の飛行位置を推定する工程(以下、「飛行位置推定工程」とも称する)
を実行する。
また、演算装置32は、
(2)センサによって周辺環境情報を取得する工程(以下、「周辺環境情報取得工程」とも称する)と、
(3)地上波放送信号に基づいて飛行移動体を飛行させる第1モードと、周辺環境情報に基づいて飛行移動体を飛行させる第2モードとのうち、飛行移動体を飛行させるモードを決定する工程(以下、「モード決定工程」とも称する)と、
を実行してもよい。
(飛行位置推定)
飛行位置推定工程では、例えば、受信機20が受信した地上波放送信号SGのRSSI強度(Received Signal Strength Indicator)に基づいて飛行移動体5の飛行位置を推定する。
ここで、RSSI強度は、通常、放送局2から離れるにつれて、放送局2からの距離の2乗に比例して減少する。また、上述したように、放送局2は、例えば、自局が送信する電波の出力強度を特定する情報、自局の位置を特定する情報を含んだ地上波放送信号SGを送信する。
これにより、飛行移動体5の飛行位置をより高精度で推定できる。
通常、飛行移動体5から見た放送局2の方向に応じて、各周囲アンテナ23が受信する地上波放送信号SGの位相には差が生じ得る。例えば、放送局2が、飛行移動体5から見て前方(又は後方)に位置している場合と比較して、放送局2が飛行移動体5からみて右(又は左)に位置している場合は、左右の周囲アンテナ間での位相差が大きくなる。同様に、放送局2が、飛行移動体5から見て右(又は左)に位置している場合と比較して、放送局2が飛行移動体5からみて前方(又は後方)に位置している場合は、前後の周囲アンテナ間での位相差が大きくなる。
さらに、演算装置32は、飛行位置推定の前処理として、フィルタ処理及び復調処理を実行してもよい。
演算装置32は、例えば、
受信した地上波放送信号をフィルタ処理する工程と、
フィルタ処理した信号を復調処理する工程と、
をさらに実行し、
復調した信号に基づいて飛行位置を推定してもよい。
さらに演算装置32は、飛行位置推定の前処理、及び/又は、後処理として、補正処理を実行してもよい。
演算装置32は、例えば、
飛行移動体の加速度及び/又は角速度を特定する情報と、地磁気情報と、高度を特定する情報と、のうち少なくともいずれか一つを含む飛行補正情報を受け付ける工程と、
飛行補正情報に基づいて、受信した地上波放送信号に基づく飛行位置を補正処理する工程と、
を実行してもよい。
角速度を特定する情報は、例えば、飛行移動体5に備えられる角速度センサによって測定された測定値である。
高度を特定する情報は、例えば、飛行移動体5に備えられる高度センサによって測定された測定値である。高度を特定する情報は、飛行移動体5に備えられる気圧センサによって測定された気圧の測定値であってもよい。演算装置32は、該気圧の測定値から高度を算出してもよい。
演算装置32は、加速度、角速度、及び/又は高度を特定する情報を、各センサから通信装置31を介して受け付けることができる。
地磁気情報は、例えば、情報提供装置4から通信装置31を介して演算装置32に送信され、演算装置32に受け付けられる。
また、補正処理する工程では、推定した飛行位置の時間変化と、飛行移動体5の加速度及び角速度から推定した飛行位置と、を比較し、推定した飛行位置の妥当性を確認し、適宜推定した飛行位置を補正してもよい。この場合、補正処理する工程は、飛行位置推定工程の後に実施される。
周辺環境情報取得工程では、演算装置32は、イメージセンサ及び/又はレーザセンサによって周辺環境に関する周辺環境情報を取得する。周囲環境情報とは、自機の周囲の風景に関する情報である。具体的には、飛行移動体5の周囲の山等の自然物、建物等の人工建造物を含む障害物の大きさ、配置、自機からの距離等である。
モード決定工程では、演算装置32は、飛行移動体5の高度、及び/又は、飛行移動体5が飛行する場所に基づいて、飛行移動体5を第1モードで飛行させるか、または第2モードで飛行させるかを決定する。
演算装置32は、例えば、
飛行移動体の高度を特定する情報を含む飛行情報を受け付ける工程と、
飛行移動体の高度を閾値と比較する工程と、
を実行し、
高度が閾値以上である場合、モードを決定する工程において、飛行移動体を第1モードで飛行させることを決定し、
高度が閾値未満である場合、モードを決定する工程において、飛行移動体を第2モードで飛行させることを決定する。
また、演算装置32は、
飛行移動体が屋外を飛行するか屋内を飛行するかを特定する情報を含む飛行情報を受け付ける工程を実行し、
飛行移動体が屋内を飛行することを特定する情報を受け付けた場合、モードを決定する工程において、飛行移動体を前記第2モードで飛行させることを決定してもよい。
同様に、第2モードで飛行する際であっても、地上波放送信号SGに基づく飛行位置の推定を補完的に実施していてよく、周辺環境情報に基づく飛行位置を地上波放送信号SGに基づく飛行位置によって補正処理してもよい。
図5に示すフローチャートを用いて、飛行移動体5で実行される飛行位置推定方法について説明する。飛行位置推定方法は、例えば、記憶装置33に記憶された位置推定プログラムPを読み出すことで実行される。なお、以下の説明では、上記で説明した内容と重複する詳細については、簡略化して説明する。
演算装置32は、第1モードで飛行するか否かを決定する(S12)。第1モードで飛行するか否かの決定は、飛行移動体5の高度を閾値と比較することによって決定してもよいし、例えば、制御端末3から送信される飛行場所を特定する情報によって決定してもよい。また、ステップS12において第1モードで飛行しない(否;NO)と決定することは、第2モードで飛行することを決定することを意味する。
ステップS12において第1モードで飛行する(YES)と決定した場合、通信装置31は、受信機20を介して放送局2が送信する地上波放送信号SGを受信する(S13)。
演算装置32は、ステップS13で受信した地上波放送信号SGをフィルタ処理する(S14)。
演算装置32は、ステップS14でフィルタ処理した信号を復調処理する(S15)。
演算装置32は、ステップS15で復調処理した信号に基づいて、飛行移動体5の飛行位置を推定する。すなわち、演算装置32は、地上波放送信号SGに基づいて飛行移動体5の飛行位置を推定する(S16)。
通信装置31は、受信機20を介して飛行補正情報を受信する(S17)。
演算装置32は、ステップS16で推定した飛行位置をステップS17で受信した飛行補正情報により補正処理する(S18)。
演算装置32は、ステップS18で補正処理された飛行位置に基づいて、飛行移動体5を飛行させる。すなわち、第1モードで飛行移動体5を飛行させる(S19)。
演算装置32は、ステップS12において、第1モードで飛行しない(NO)、すなわち第2モードで飛行すると決定した場合、センサ10で周辺環境に関する周辺環境情報を取得する(S20)。
演算装置32は、ステップS20で取得した周辺環境情報に基づいて、飛行移動体5の飛行位置を推定する(S21)。
演算装置32は、ステップS21で推定した飛行位置に基づいて、飛行移動体5を飛行させる。すなわち、第2モードで飛行移動体5を飛行させる(S22)。
演算装置32は、ステップS19及びステップS22に続いて、飛行を継続するか否かを決定する(S23)。ステップS23で飛行を継続する(YES)と決定した場合、演算装置32は、ステップS11に戻る。ステップS23で飛行を継続しない(NO)と決定した場合、演算装置32は、位置推定プログラムPを終了する。
また、本開示は、以下のような構成をとることができる。
項(1)
受信機と、制御装置と、を備える飛行移動体であって、
前記受信機は、放送局から送信された地上波放送信号を受信し、
前記制御装置は、前記受信した地上波放送信号に基づいて前記飛行移動体の飛行位置を推定する工程を実行する、飛行移動体。
項(2)
周辺環境に関する周辺環境情報を取得するイメージセンサ及び/又はレーザセンサを含むセンサをさらに備え、
前記制御装置は、
前記センサによって前記周辺環境情報を取得する工程と、
前記地上波放送信号に基づいて前記飛行移動体を飛行させる第1モードと、前記周辺環境情報に基づいて前記飛行移動体を飛行させる第2モードとのうち、前記飛行移動体を飛行させるモードを決定する工程と、
を実行する、項1に記載の飛行移動体。
項(3)
前記制御装置は、
前記飛行移動体の高度を特定する情報を含む飛行情報を受け付ける工程と、
前記飛行移動体の高度を閾値と比較する工程と、
を実行し、
前記高度が前記閾値以上である場合、前記モードを決定する工程において、前記飛行移動体を前記第1モードで飛行させることを決定し、
前記高度が前記閾値未満である場合、前記モードを決定する工程において、前記飛行移動体を前記第2モードで飛行させることを決定する、項2に記載の飛行移動体。
項(4)
前記閾値は、前記周辺環境情報に基づいて設定される、項3に記載の飛行移動体。
項(5)
前記制御装置は、
前記飛行移動体が屋外を飛行するか屋内を飛行するかを特定する情報を含む飛行情報を受け付ける工程を実行し、
前記飛行移動体が屋内を飛行することを特定する情報を受け付けた場合、前記モードを決定する工程において、前記飛行移動体を前記第2モードで飛行させることを決定する、項2に記載の飛行移動体。
項(6)
前記制御装置は、
前記飛行移動体の加速度及び/又は角速度を特定する情報と、地磁気情報と、高度を特定する情報と、のうち少なくともいずれか一つを含む飛行補正情報を受け付ける工程と、
前記飛行補正情報に基づいて、前記受信した地上波放送信号に基づく飛行位置を補正処理する工程と、
を実行する、項1から5のいずれか1項に記載の飛行移動体。
項(7)
前記制御装置は、
前記受信した地上波放送信号をフィルタ処理する工程と、
前記フィルタ処理した信号を復調処理する工程と、
を含み、
前記制御装置は、前記復調処理した信号に基づいて前記飛行位置を推定する、項1から6のいずれか1項に記載の飛行移動体。
項(8)
前記受信機は、複数のアンテナをさらに含み、
前記制御装置は、前記アンテナそれぞれが受信する前記地上波放送信号の強度に基づいて前記飛行位置を推定する、項1から7のいずれか1項に記載の飛行移動体。
項(9)
前記制御装置はさらに、前記アンテナそれぞれが受信する前記地上波放送信号の位相差に基づいて前記飛行位置を推定する、項8に記載の飛行移動体。
項(10)
受信機と、制御装置と、を備える飛行移動体で実行される飛行位置推定方法であって、
前記受信機は、放送局から送信された地上波放送信号を受信し、
前記制御装置において実行される、前記受信した地上波放送信号に基づいて前記飛行移動体の飛行位置を推定する工程を含む、飛行位置推定方法。
項(11)
項10に記載の飛行位置推定方法を実行するコンピュータプログラム。
項(12)
受信機及び制御装置を備える飛行移動体と、放送局と、を備える飛行移動体の飛行位置推定システムであって、
前記受信機は、前記放送局から送信された地上波放送信号を受信し、
前記制御装置は、前記受信した地上波放送信号に基づいて前記飛行移動体の飛行位置を推定する、飛行位置推定システム。
2 放送局
3 制御端末
4 情報提供装置
5 飛行移動体
10 センサ
20 受信機
22 中心アンテナ
23A 第1周囲アンテナ
23B 第2周囲アンテナ
23C 第3周囲アンテナ
23D 第4周囲アンテナ
30 制御装置
31 通信装置
32 演算装置
33 記憶装置
40 本体
50 飛行手段
N 通信ネットワーク
SG 地上波放送信号
Claims (8)
- 複数のアンテナを含む受信機と、制御装置と、を備える飛行移動体であって、
周辺環境に関する周辺環境情報を取得するイメージセンサ及び/又はレーザセンサを含むセンサを備え、
前記受信機は、放送局から送信された470MHz以上710MHz以下の周波数帯の地上波放送信号を受信し、
前記制御装置は、
前記アンテナのそれぞれが受信した地上波放送信号の強度と、前記アンテナのそれぞれが受信する前記地上波放送信号の位相差とに基づいて前記飛行移動体の飛行位置を推定する工程と、
スラム制御で、前記センサによって前記周辺環境情報を取得する工程と、
前記飛行移動体の高度を特定する情報を含む飛行情報を受け付ける工程と、
前記飛行移動体の高度を閾値と比較する工程と、
前記地上波放送信号に基づいて前記飛行移動体を飛行させる第1モードと、前記センサによって取得した前記周辺環境情報に基づいて前記飛行移動体を飛行させる第2モードとのうち、前記高度が前記閾値以上である場合、前記飛行移動体を前記第1モードで飛行させることを決定し、前記高度が前記閾値未満である場合、前記飛行移動体を前記第2モードで飛行させることを決定する工程と、
を実行する、飛行移動体であって、
前記第1モードで前記飛行移動体を飛行させる場合であっても、前記周辺環境情報に基づく補正処理が可能であり、前記第2モードで前記飛行移動体を飛行させる場合であっても前記地上波放送信号に基づく補正処理が可能である
飛行移動体。 - 前記閾値は、前記センサによって取得した前記周辺環境情報に基づいて設定される、請求項1に記載の飛行移動体。
- 前記制御装置は、
前記飛行移動体が屋外を飛行するか屋内を飛行するかを特定する情報を含む飛行情報を受け付ける工程を実行し、
前記飛行移動体が屋内を飛行することを特定する情報を受け付けた場合、前記モードを決定する工程において、前記飛行移動体を前記第2モードで飛行させることを決定する、請求項1に記載の飛行移動体。 - 前記制御装置は、
前記飛行移動体の加速度及び/又は角速度を特定する情報と、地磁気情報と、高度を特定する情報と、のうち少なくともいずれか一つを含む飛行補正情報を受け付ける工程と、
前記飛行補正情報に基づいて、前記受信した地上波放送信号に基づく飛行位置を補正処理する工程と、
を実行する、請求項1に記載の飛行移動体。 - 前記制御装置は、
前記受信した地上波放送信号をフィルタ処理する工程と、
前記フィルタ処理した信号を復調処理する工程と、
を含み、
前記制御装置は、前記復調処理した信号に基づいて前記飛行位置を推定する、請求項1に記載の飛行移動体。 - 複数のアンテナを含む受信機と、制御装置と、を備える飛行移動体で実行される飛行位置推定方法であって、
前記飛行移動体は、周辺環境に関する周辺環境情報を取得するイメージセンサ及び/又はレーザセンサを含むセンサを備え、
前記受信機は、放送局から送信された470MHz以上710MHz以下の周波数帯の地上波放送信号を受信し、
前記制御装置において実行される、
前記アンテナのそれぞれが受信した地上波放送信号の強度と、前記アンテナのそれぞれが受信する前記地上波放送信号の位相差とに基づいて前記飛行移動体の飛行推定位置を推定する工程と、
スラム制御で、前記センサによって前記周辺環境情報を取得する工程と、
前記飛行移動体の高度を特定する情報を含む飛行情報を受け付ける工程と、
前記飛行移動体の高度を閾値と比較する工程と、
前記地上波放送信号に基づいて前記飛行移動体を飛行させる第1モードと、前記センサによって取得した前記周辺環境情報に基づいて前記飛行移動体を飛行させる第2モードとのうち、前記高度が前記閾値以上である場合、前記飛行移動体を前記第1モードで飛行させることを決定し、前記高度が前記閾値未満である場合、前記飛行移動体を前記第2モードで飛行させることを決定する工程と、
を含む、飛行位置推定方法であって、
前記第1モードで前記飛行移動体を飛行させる場合であっても、前記周辺環境情報に基づく補正処理が可能であり、前記第2モードで前記飛行移動体を飛行させる場合であっても前記地上波放送信号に基づく補正処理が可能である
飛行位置推定方法。 - 請求項6に記載の飛行位置推定方法を実行するコンピュータプログラム。
- 複数のアンテナを含む受信機及び制御装置を備える飛行移動体と、放送局と、を備える飛行移動体の飛行位置推定システムであって、
前記飛行移動体は、周辺環境に関する周辺環境情報を取得するイメージセンサ及び/又はレーザセンサを含むセンサを備え、
前記受信機は、前記放送局から送信された470MHz以上710MHz以下の周波数帯の地上波放送信号を受信し、
前記制御装置は、
前記アンテナのそれぞれが受信した地上波放送信号の強度と、前記アンテナのそれぞれが受信する前記地上波放送信号の位相差とに基づいて前記飛行移動体の飛行位置を推定する工程と、
スラム制御で、前記センサによって前記周辺環境情報を取得する工程と、
前記飛行移動体の高度を特定する情報を含む飛行情報を受け付ける工程と、
前記飛行移動体の高度を閾値と比較する工程と、
前記地上波放送信号に基づいて前記飛行移動体を飛行させる第1モードと、前記センサによって取得した前記周辺環境情報に基づいて前記飛行移動体を飛行させる第2モードとのうち、前記高度が前記閾値以上である場合、前記飛行移動体を前記第1モードで飛行させることを決定し、前記高度が前記閾値未満である場合、前記飛行移動体を前記第2モードで飛行させることを決定する工程と、
を実行する、飛行位置推定システムであって、
前記第1モードで前記飛行移動体を飛行させる場合であっても、前記周辺環境情報に基づく補正処理が可能であり、前記第2モードで前記飛行移動体を飛行させる場合であっても前記地上波放送信号に基づく補正処理が可能である
飛行位置推定システム。
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