JP7428678B2 - 運航管理システム、運航管理方法及び運航管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ドローンの運航管理システム、運航管理方法及び運航管理プログラムに関する。

ドローンやラジコン機等の無人飛行機は、機器の小型化やバッテリーやカメラの高性能化により、活用が急速に進んでいる。例えば、土木測量や設備点検、災害調査の用途で活用や、作物の生育状況の監視や、過疎地域における物流等での利用の検討が進んでいる。

これらの活用では、飛行ルートが地図上の位置情報により設定され、無人飛行機が、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）の測位情報に基づいて、設定された飛行ルートを自動航行している。
無人飛行機は、自動航行に際し、搭載するカメラにより地図にない障害物を監視し、障害物を回避して自動航行するものがある。

例えば、特許文献１には、飛行位置を示す飛行位置情報を取得する位置情報取得部と、第１飛行ルート上を含む所定の領域の障害物を検知する検知部と、障害物の撮像画像を取得する撮像画像取得部と、障害物を回避するために飛行位置情報及び撮像画像に基づき生成された第２飛行ルートを飛行する場合に、飛行位置情報、撮像画像、当該撮像画像の撮像の方角及び第２飛行ルートを記憶する記憶部と、を備える飛行装置（無人飛行機）が開示されている。

特開２０１９－０５３５０１号公報

上記の先行技術によれば、飛行ルート上の障害物を検知し、障害物を回避しながら、自動航行することができる。しかし、自動航行する無人飛行機（ドローン）の増加に伴い、他のドローンの飛行ルートと交差することが懸念される。

このため、高精細カメラを搭載して飛行中の他のドローンを障害物として検知することや、処理性能を向上して他のドローンを認識することが必要となるが、コスト上昇となる問題がある。

本発明の目的は、低コストで飛行中の他のドローンとの衝突回避可能なドローンの運航管理システム、運航管理方法及び運航管理プログラムを提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明の運航管理システムは、複数のドローンと、前記ドローンの運航を管理する複数のドローン運航装置と、飛行中の前記ドローンに関する警報を出力する衝突警報装置と、備え、前記衝突警報装置は、前記ドローン運航装置から飛行中のドローンの機体情報を取得するドローン情報取得部と、前記機体情報に基づいて、前記ドローンの位置を中心とし外縁が所定半径の球形空間を判定圏として生成する判定圏生成部と、前記判定圏と前記ドローンの飛行の障害となる障害物の判定圏との干渉状態を判定する干渉判定部と、前記干渉判定部の判定結果に応じて警報情報を生成する警報情報生成部と、を有し、前記ドローン情報取得部は、少なくとも２つの前記ドローンのそれぞれについて、前記ドローンの位置情報と飛行速度と位置情報の測位時刻とを少なくとも含む機体情報を取得し、前記判定圏生成部は、少なくとも２つの前記ドローンのそれぞれについて、前記判定圏として、前記ドローンの位置情報を中心とし、現在時刻から前記測位時刻を減じた飛行時間と前記飛行速度との積を半径とした球体空間を他方のドローンと異常接近状態を含み衝突状態とみなす空間である衝突圏として生成し、前記衝突圏の外側の空間であって、所定の衝突回避のための時間と前記飛行速度との積である距離の空間を前記ドローンが飛行継続すると衝突状態となる危険性のある空間である警戒圏として生成し、前記干渉判定部は、前記衝突圏が干渉した場合に衝突状態と判定し、前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定するようにした。

本発明によれば、低コストで他のドローン等の障害物との衝突回避することができる。

位置情報からドローンの接近状態を判定するために設けた衝突圏と警戒圏を示す図である。 ドローンの警戒圏がオーバーラップする状態（干渉状態）を示している図である。 他の方法のドローンの警戒圏がオーバーラップする状態（干渉状態）を示している図である。 ドローンの衝突圏が、オーバーラップする状態（干渉状態）を示している図である。 運航管理システムの構成を示す図である。 機体情報の構成を示す図である。 優先度テーブルの構成を示す図である。 警報記録情報の構成を示す図である。 ドローンとドローン運航装置と衝突警報装置の動作を説明するシーケンス図である。 衝突警報装置のドローン情報受信処理のフロー図である。 衝突警報装置の警報通知処理のフロー図である。 警報通知処理における優先度通知処理のフロー図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。
まず、図１から図３により、実施形態の運航管理システムにおいて、飛行中のドローンの接近状態を判定する方法について説明する。

図１は、運航管理システムにおいて、位置情報からドローン３の接近状態を判定するために設けた衝突圏Ｐ２と警戒圏Ｐ３を示す図である。
運航管理システムでは、ドローン３の飛行空間において、ドローン位置（Ｐ１）を中心にした所定の半径を有する球形の空間を、接近状態を判定する判定圏と定義し、衝突圏Ｐ２と警戒圏Ｐ３の２つの判定圏を設けてドローンの接近状態を判定する。

ドローン位置（Ｐ１）は、緯度・経度・高さの測位情報であり、ドローン３が搭載するＧＮＳＳやＲＴＫ（Real Time Kinematic）機能により周期的に取得される測位情報である。ドローン３は、この測位情報と搭載するジャイロセンサ、加速度センサとに基づいて、自律飛行する。

衝突圏Ｐ２は、飛行中の他のドローン３との位置関係において衝突状態と判定する空間である。ドローン３は周期的に測位情報を取得しているため、接近状態を判定する時には、測位情報を取得した時刻からの経過時間分の位置移動が生じる。つまり、ドローン３は、取得した測位情報（ドローン位置（Ｐ１））を中心とし、（接近状態の判定時刻－測位情報の取得時刻）の飛行時間と飛行速度の積である距離ｒ２の球体内に存在する。なお、接近状態の判定時刻は現在時刻に等しい。

なお、上記の衝突状態は、機体が物理的に空中衝突する状態だけを意味するものではなく、所謂ニアミスと称される、空中衝突に至る危険のある異常接近状態を含んでいる。

警戒圏Ｐ３は、飛行中の他のドローン３との位置関係において接近状態と判定する空間であり、この接近状態は、このまま飛行を継続すると他のドローン３と衝突（ニアミス）する危険性のある状態である。このため、詳細は後述するが、警戒状態と判定すると接近警報及び衝突回避情報の通知を行う。

警戒圏Ｐ３は、衝突圏Ｐ２の外側の空間であって、衝突までの猶予時間（衝突回避する所要時間）とドローンの飛行速度の積である距離ｒ３の距離を有する空間である。
換言すれば、警戒圏Ｐ３の外縁は、取得したドローン３の測位情報（ドローン位置（Ｐ１））を中心とし、距離ｒ２と距離ｒ３の和を半径とする球体の外縁とする。

なお、衝突までの猶予時間（衝突回避する所要時間）は、衝突まであと何秒といった、衝突に至るまでの時間（衝突余裕時間；Time To Collision）と考えてもよい。

ドローン３は、機体中央から放射状に配置された複数のロータを備えたマルチコプター構成を採用する機体が多く、運動性能が高い。また、ドローンは小型軽量のため強風に流される等の風の影響を受けやすい。このため、運航管理システムでは、衝突圏Ｐ２と警戒圏Ｐ３の判定圏の外縁を球体として、ドローン３の進行方向を考慮せずに接近状態を判定する。これにより、ドローン３の飛行の安全性を高める。

つぎに、２機のドローン３ａ（ドローン位置Ｐ１ａ）、ドローン３ｂ（ドローン位置Ｐ１ｂ）の接近状態の判定について説明する。

図２Ａは、ドローン３ａの警戒圏Ｐ３ａとドローン３ｂの警戒圏Ｐ３ｂが、オーバーラップする状態（干渉状態）を示している。
運航管理システムは、この干渉状態を検知すると、ドローン３ａとドローン３ｂとが衝突する可能性があり、警戒状態にあると判定する。そして、運航管理システムは、ドローン３ａとドローン３ｂ、又はドローン３ａ、３ｂの運航管理者に、接近警報を通知する。この際、回避行動できるように、接近警報として相手のドローン（接近するドローン）のドローン情報（ドローン位置、進行方向等）を通知してもよい。

また、運航管理システムは、ドローン３ａとドローン３ｂとが警戒状態にあると判定した際に、ドローン３ａとドローン３ｂの間の優先度に応じて、優先度が低いドローンに接近警報を通知するか、又は優先度が低いドローンの運航管理者に接近警報を通知するか、いずれでもよい。詳細は後述するが、機体の状態、ドローンの運用内容、機体形態、航続時間に応じて、ドローンの優先度を求めるようにする。

図２Ｂは、運航管理システムが、他の接近状態の判定方法を説明する図である。
図１で、ドローン３ａ、３ｂの警戒圏Ｐ３の距離ｒ３を、衝突までの猶予時間とドローンの飛行速度の積とすることを説明したが、警戒圏Ｐ３の距離ｒ３を、衝突までの猶予時間とドローン３ａ、３ｂの接近速度（接近方向の相対速度）の積としてもよい。なお、接近速度は、ドローン３ａ、３ｂの飛行速度と進行方向から求める。

この場合に、運航管理システムは、図２Ｂに示すように、一方のドローンの衝突圏Ｐ２と他方のドローンの警戒圏Ｐ３がオーバーラップする状態（干渉状態）を検知すると、警戒状態にあると判定する。具体的には、ドローン３ａの衝突圏Ｐ２ａとドローン３ｂの警戒圏Ｐ３ｂが干渉状態、又は、ドローン３ｂの衝突圏Ｐ２ｂとドローン３ａの警戒圏Ｐ３ａが干渉状態を検知すると、警戒状態にあると判定する。
運航管理システムは、警戒状態にあると判定すると、図２Ａと同様に、接近警報を通知する。

図３は、ドローン３ａの衝突圏Ｐ２ａとドローン３ｂの衝突圏Ｐ２ｂが、オーバーラップする状態（干渉状態）を示している。
運航管理システムは、この干渉状態を検知すると、ドローン３ａとドローン３ｂとが衝突状態にあると判定する。そして、運航管理システムは、ドローン３ａとドローン３ｂ、又はドローン３ａ、３ｂの運航管理者に、衝突警報を通知する。この際、相手のドローン（衝突したドローン）の機体情報（ドローン位置、進行方向等）を通知してもよいし、空中で停止飛行するようにホバリングを指示することを衝突回避情報として通知してもよい。

つぎに、実施形態の運航管理システムの構成を説明する。
図４は、ドローン３ａ、３ｂ、３ｃと、それぞれのドローン３の運航管理を行うドローン運航装置２ａ、２ｂ、２ｃと、衝突警報装置１とから構成される実施形態の運航管理システムの構成を示す図である。

ドローン運航装置２ａ、２ｂ、２ｃ（総称して、ドローン運航装置２と記す）のそれぞれは、移動体通信や無線ＬＡＮ等の無線通信によりドローン３ａ、３ｂ、３ｃ（総称して、ドローン３と記す）と接続し、ドローンの運航管理を行う運用者や運用事業者の制御端末である。
衝突警報装置１は、インターネット等の通信システムによりドローン運航装置２ａ、２ｂ、２ｃに接続し、飛行中のドローン３ａ、３ｂ、３ｃの接近状態を判定して、衝突状態又は警戒状態と判定したドローン３のドローン運航装置２に、警告警報を発するとともに、衝突回避のための情報を発する装置である。

ドローン運航装置２は、機体情報受信部２１、ドローン情報送信部２３、機体情報記憶部２２とドローン情報・警報情報受信部２４とを備える。

機体情報受信部２１は、飛行中のドローン３から、搭載するＧＮＳＳやＲＴＫ機能により取得した緯度・経度・高さ（飛行高度）の測位情報であるドローン位置情報と、測位情報の取得時刻と、ドローン３の飛行状態情報（飛行速度、垂直速度、進行方向）と機体状態とを、機体情報として周期的に受信し、機体情報記憶部２２に記憶する。機体状態は、ドローン３の機体が通常であるか、故障しているか、衝突回避行動中であるか等のドローン３の状態を示す情報である。

機体情報記憶部２２は、図５に示すように、飛行計画番号で識別される飛行計画毎に、運用するドローン３の機体登録番号と、飛行中のドローン３の位置情報（緯度、経度、飛行高度）と測位情報の取得時刻とドローン３の飛行状態情報（飛行速度、垂直速度、進行方向）と機体状態とから成る機体情報と、を記憶する。機体情報記憶部２２の機体情報は、機体情報受信部２１がドローン３から機体情報を受信した際に、更新される。
また、飛行計画番号で識別される飛行計画は、発着地点の位置情報と、運航内容と、その優先度を含み、ドローン３の運航開始時に、機体情報記憶部２２に記憶される。

ドローン情報送信部２３は、インターネット等の通信システムを介して、衝突警報装置１にドローン情報を通知する送信部である。通知するドローン情報は、機体情報記憶部２２に記憶された機体情報であり、ドローン３から機体情報を受信したタイミングに同期して、ドローン情報送信部２３は、ドローン３の識別情報である機体登録番号と機体情報を衝突警報装置１に通知する。

また、ドローン情報送信部２３は、衝突警報装置１により飛行中のドローン３の接近状態を判定する際に、初期設定情報として、飛行計画番号、機体登録番号、及び飛行計画番号で識別される飛行計画（発着地点の位置情報、運航内容、その優先度）を衝突警報装置１に通知する。

ドローン情報・警報情報受信部２４は、インターネット等の通信システムを介して、衝突警報装置１から、飛行中の他のドローン３との位置関係に応じた警報情報（衝突警報・接近警報）を取得するともに、他のドローン３の機体情報をドローン情報として取得する受信部である。

ドローン運航装置２は、不図示の表示装置にドローン情報・警報情報受信部２４で取得した警報情報を表示して、ドローン３の運用者に回避行動等の対処を促す。また、ドローン運航装置２が、他のドローン３の機体情報に基づいて、空中で停止飛行するか、又は進行方向を変更する等の回避行動をドローン３に指示する。

通常、ドローン３の飛行状態を監視するために、ドローン運航装置２は利用されており、既存のドローン運航装置２にドローン情報送信部２３とドローン情報・警報情報受信部２４とを追加して、実施形態の運航管理システムを構成できる。

衝突警報装置１は、ドローン情報取得部１１、干渉判定情報記憶部１２、判定圏生成部１３、干渉判定部１４、優先度テーブル１５、警報情報生成部１６とドローン情報・警報情報通知部１７とを備える。

ドローン情報取得部１１は、インターネット等の通信システムを介して、複数のドローン運航装置２から、周期的に飛行中のドローン３の機体登録番号と機体情報をドローン情報として取得する。ドローン情報取得部１１は、取得したドローン情報を、干渉判定情報記憶部１２に記憶する。
さらに、ドローン情報取得部１１は、飛行中のドローン３の判定圏の判定を開始する際に、機体登録番号で特定されるドローン３による飛行計画（発着地点の位置情報、運航内容、とその優先度）を、飛行計画番号と共に取得する。

干渉判定情報記憶部１２は、複数のドローン３の機体情報を、ドローン３の識別情報である機体登録番号毎に記憶する。ひとつの機体情報は、図５で説明した機体情報の構成と同じ構成を有する。
複数のドローン３の機体情報は、ドローン３のそれぞれのタイミングで記憶され、後述する判定圏生成部１３で参照する。

判定圏生成部１３は、干渉判定情報記憶部１２を参照して、ドローン３のそれぞれの警戒圏Ｐ３と衝突圏Ｐ２の外縁形状情報を生成する。

詳しくは、判定圏生成部１３は、ドローン３ａの機体登録番号に基づいて、干渉判定情報記憶部１２の機体情報における位置情報（緯度、経度、飛行高度）から、ドローン３ａのドローン位置Ｐ１ａを求める。そして、現在時刻から機体情報における測位情報の取得時刻を減じて飛行時間を求め、機体情報の飛行速度と飛行時間との積を求めて、衝突圏Ｐ２ａの距離ｒ２を算出する。以上により、判定圏生成部１３は、中心をドローン位置Ｐ１ａとし、距離ｒ２を半径としたドローン３ａの衝突圏Ｐ２ａの外縁形状情報を生成する。なお、この際の飛行速度は、機体情報の（水平）飛行速度と垂直速度の速度ベクトルの速さ（スカラー量）とする。

さらに、判定圏生成部１３は、先に求めた機体情報の飛行速度と、所定の衝突までの猶予時間（衝突回避する所要時間）との積を求めて、警戒圏Ｐ３ａの距離ｒ３を算出する。そして、判定圏生成部１３は、中心をドローン位置Ｐ１ａとし、距離ｒ３と距離ｒ２の和を半径としたドローン３ａの警戒圏Ｐ３ａの外縁形状情報を生成する。

判定圏生成部１３は、同様にして、ドローン３ｂの警戒圏Ｐ３ｂと衝突圏Ｐ２ｂの外縁形状情報と、ドローン３ｃの警戒圏Ｐ３ｃと衝突圏Ｐ２ｃの外縁形状情報とを生成する。

干渉判定部１４は、ドローン３ａ、３ｂ、３ｃにおける２つの組合せの全てについて、警戒圏Ｐ３と衝突圏Ｐ２の干渉状態の判定を行う。詳しくは、ドローン３ａ、３ｂについては、警戒圏Ｐ３ａ、Ｐ３ｂの干渉判定と、衝突圏Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの干渉判定を行う。ドローン３ｂ、３ｃとドローン３ｃ、３ａとについても、同様の、干渉判定を行う。

優先度テーブル１５は、干渉判定部１４で警戒圏Ｐ３が干渉状態と判定し接近警報を通知する、ドローン３を選定するために参照するテーブルである。
図６に示すように、優先度テーブル１５は、ドローン３の機体状態（故障中、回避行動中、通常）と、ドローン３の運航内容の優先度（高優先、低優先）と、ドローン３の機体形態（固定翼、回転翼、マルチコプター）と、航続時間との組合せに応じて、ドローン３毎の優先度を定める。接近警報は、優先度の低いドローン３に対して通知される。

詳しくは、接近警報又は衝突警報を通知するドローン３から通知された機体情報における機体状態と、飛行計画における運航内容の優先度と、機体登録番号から特定される機体形態、航続時間に基づいて、優先度テーブル１５を参照して、動的に優先度を求める。ドローン３から通知された機体情報に基づいて動的に優先度を求めることにより、飛行中のドローン３の状態が優先度に反映されるので、より的確に接近警報を通知することができる。

警報情報生成部１６は、干渉判定部１４が飛行中のドローン３の警戒圏Ｐ３又は衝突圏Ｐ２において干渉状態を判定した際に、ドローン３又はドローン３の運航管理者に通知する警報を生成する。そして、警報情報生成部１６は、図７に示す警報記録情報を生成する。

警報記録情報は、図７に示すように、干渉判定部１４で干渉状態と判定した日時を示す発生日時と、干渉状態と判定されたドローン３を識別する発生対象と、干渉状態が解消したと判定した日時を示す警報回復日時と、接近警報を通知したドローン３を識別する通知対象と、接近警報又は衝突警報の種別を示す警報種別と、警報の重要度を示す重要度と、警報の報知中や報知終了を示す警報ステータスとから構成する。
警報記録情報は、上記に限らず、事後に必要な報告事項を含むことが望ましい。

ドローン情報・警報情報通知部１７は、インターネット等の通信システムを介して、干渉判定部１４が飛行中のドローン３の警戒圏Ｐ３又は衝突圏Ｐ２において干渉状態を判定したドローン３を運航するドローン運航装置２に、接近警報又は衝突警報の警報情報を通知する。

さらに、ドローン情報・警報情報通知部１７は、接近警報を通知する際に、相手のドローン（接近するドローン）のドローン情報（ドローン位置、進行方向等）を通知する。これにより、接近警報が通知されたドローン３又はドローン３を運航するドローン運航装置２は、衝突回避行動を行う。

実施形態の衝突警報装置１は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等の記憶装置、入出力インタフェース、から構成される情報処理装置（コンピュータ）により実現され、ドローン情報取得部１１と判定圏生成部１３と干渉判定部１４と警報情報生成部１６とドローン情報・警報情報通知部１７が、記憶装置に格納されるプログラムをＣＰＵが実行することで実現する。そして、干渉判定情報記憶部１２と優先度テーブル１５とが、記憶装置により実現される。

つぎに、図８により、運航管理システムの動作を説明する。
図８は、ドローン３とドローン運航装置２と衝突警報装置１の動作を説明するシーケンス図である。

まず、ステップＳ８０１で、衝突警報装置１は、接近警報又は衝突警報を通知するドローン３毎の飛行計画番号、機体登録番号、及び飛行計画番号で識別される飛行計画（発着地点の位置情報、運航内容、その優先度）を、インターネット等の通信システムを介して、ドローン３のドローン運航装置２のそれぞれから取得する。

ステップＳ８０２で、ドローン３（ドローン３ａ、３ｂ、３ｃ）は、それぞれ、機体情報（ドローン位置情報、測位情報の取得時刻、飛行状態情報と機体状態）を、移動体通信や無線ＬＡＮ等の無線通信によりドローン運航装置２（ドローン運航装置２ａ、２ｂ、２ｃ）に通知する。

ステップＳ８０３で、ドローン運航装置２（ドローン運航装置２ａ、２ｂ、２ｃ）は、それぞれ、ドローン３から受信した機体情報を、機体情報を識別するためのドローン３の機体登録番号と共に、ドローン情報として衝突警報装置１に通知する。この機体情報の通知は、ドローン３からの受信後、直ちに行うことが望ましい。

ステップＳ８０４で、衝突警報装置１は、ドローン運航装置２から通知されたドローン情報（機体登録番号、機体情報）に基づいて、ドローン３毎に、衝突圏Ｐ２と警戒圏Ｐ３の判定圏を作成する。そして、衝突警報装置１は、２つのドローン３における判定圏の干渉状態を、全ての組合せについて行う。
衝突警報装置１は、全ての組合せにおいて、判定圏の干渉状態が生じていない場合には、警報通知を行わずに、つぎのタイミングで判定圏の判定を行う。

ステップＳ８０５で、ステップＳ８０２と同様に、ドローン３からドローン運航装置２に、機体情報が通知される。

ステップＳ８０６で、ステップＳ８０３と同様に、ドローン運航装置２から衝突警報装置１に、機体登録番号と機体情報がドローン情報として通知される。

ステップＳ８０７で、衝突警報装置１は、ドローン運航装置２から通知されたドローン情報（機体登録番号、機体情報）に基づいて、ドローン３毎に、衝突圏Ｐ２と警戒圏Ｐ３の判定圏を作成する。そして、衝突警報装置１は、２つのドローン３における判定圏の干渉状態を、全ての組合せについて行う。

ステップＳ８０８で、衝突警報装置１は、いずれかの判定圏の組合せにおいて、警戒圏Ｐ３が干渉し警戒状態にあると判定すると、警戒圏Ｐ３が干渉するドローン３のドローン運航装置２に接近警報を通知する。この際、回避行動ができるように、接近する相手のドローン３のドローン情報（ドローン位置、進行方向等）を通知するようにしてもよい。

ステップＳ８０９で、ステップＳ８０２と同様に、ドローン３からドローン運航装置２に、機体情報が通知される。

ステップＳ８１０で、ステップＳ８０３と同様に、ドローン運航装置２から衝突警報装置１に、機体登録番号と機体情報がドローン情報として通知される。

ステップＳ８１１で、衝突警報装置１は、ドローン運航装置２から通知されたドローン情報（機体登録番号、機体情報）に基づいて、ドローン３毎に、衝突圏Ｐ２と警戒圏Ｐ３の判定圏を作成する。そして、衝突警報装置１は、２つのドローン３における判定圏の干渉状態を、全ての組合せについて行う。

ステップＳ８１２で、衝突警報装置１は、いずれかの判定圏の組合せにおいて、衝突圏Ｐ２が干渉し衝突状態にあると判定すると、衝突圏Ｐ２が干渉するドローン３のドローン運航装置２に衝突警報を通知する。この際、衝突回避行動ができるように、衝突状態と判定した相手のドローン３のドローン情報（ドローン位置、進行方向等）を通知するようにしてもよい。また、衝突警報を受信したドローン運航装置２が、衝突状態と判定されたドローン３に空中で停止飛行するようにホバリングを指示してもよい。

なお、ステップＳ８０８で通知した接近警報に応じて、ドローン３が衝突回避行動した場合には、ステップＳ８１１の判定圏の干渉判定では、衝突状態が判定されないので、ステップＳ８１２の動作は行われない。

つぎに、衝突警報装置１の処理をフロー図により説明する。
図９は、図８のステップＳ８０３、Ｓ８０６、Ｓ８１０に対応する衝突警報装置１のドローン情報受信処理のフロー図である。

ステップＳ９１で、衝突警報装置１のドローン情報取得部１１は、インターネット等の通信システムを介して、複数のドローン運航装置２から、周期的に飛行中のドローン３の機体登録番号と機体情報をドローン情報として取得する。

ステップＳ９２で、ドローン情報取得部１１は、取得したドローン情報を、干渉判定情報記憶部１２に記憶する。

なお、ドローン情報取得部１１は、図８のステップ８０１においても、ステップＳ９１、Ｓ９２と同様に、飛行中のドローン３における判定圏の判定を開始する際に、機体登録番号で特定されるドローン３による飛行計画（発着地点の位置情報、運航内容、とその優先度）を、飛行計画番号と共に取得し、記憶する。

図１０は、図８のステップＳ８０４、Ｓ８０７、Ｓ８１１に対応する衝突警報装置１の警報通知処理のフロー図である。図１０のフロー図は、衝突圏と警戒圏の干渉を判定するドローン３のひとつの組（ドローン３ａ、３ｂ）における警報通知処理を示すものであり、他のドローン３の組（ドローン３ｂ、３ｃ及びドローン３ａ、３ｃ）についても同様の警報通知処理を行う。

ステップＳ１０１で、衝突警報装置１の判定圏生成部１３は、ドローン３ａの機体登録番号に基づいて干渉判定情報記憶部１２を参照して、ドローン３ａの機体情報（位置情報（緯度、経度、飛行高度）、測位情報の取得時刻）を取得する。判定圏生成部１３は、同様にして、ドローン３ｂの機体情報を取得する。

ステップＳ１０２で、判定圏生成部１３は、ドローン３ａの機体情報における位置情報（緯度、経度、飛行高度）から、ドローン位置Ｐ１ａを求める。そして、判定圏生成部１３は、現在時刻から機体情報における測位情報の取得時刻を減じて飛行時間を求め、機体情報の飛行速度と飛行時間との積を求めて、衝突圏Ｐ２ａの距離ｒ２を算出する。これにより、判定圏生成部１３は、中心をドローン位置Ｐ１ａとし、距離ｒ２を半径としたドローン３ａの衝突圏Ｐ２ａの外縁形状情報を生成する。
さらに、判定圏生成部１３は、先に求めた機体情報の飛行速度と、所定の衝突までの猶予時間（衝突回避する所要時間）との積を求めて、警戒圏Ｐ３ａの距離ｒ３を算出する。そして、判定圏生成部１３は、中心をドローン位置Ｐ１ａとし、距離ｒ３と距離ｒ２の和を半径としたドローン３ａの警戒圏Ｐ３ａの外縁形状情報を生成する。

判定圏生成部１３は、同様にして、ドローン３ｂの機体情報に基づいて、ドローン３ｂの衝突圏Ｐ２ｂと警戒圏Ｐ３ｂの外縁形状情報を生成する。

ステップＳ１０３で、衝突警報装置１の干渉判定部１４は、図３に示したように、ドローン３ａの衝突圏Ｐ２ａの外縁形状情報とドローン３ｂの衝突圏Ｐ２ｂの外縁形状情報とから、衝突圏Ｐ２ａと衝突圏Ｐ２ｂがオーバーラップする状態（干渉状態）であるか否かを判定する。干渉判定部１４は、干渉状態であると判定した場合には（Ｓ１０３のＹｅｓ）、ステップＳ１０４に進み、干渉状態でないと判定した場合には（Ｓ１０３のＮｏ）、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０４で、衝突警報装置１の警報情報生成部１６は、ドローン３のドローン運航装置２に通知する衝突（ニアミス）警報を生成する。この際、回避行動情報として、相手のドローン３（衝突したドローン３）の機体情報（ドローン位置、進行方向等）を含む衝突警報を生成してもよいし、空中で停止飛行するようにホバリング指示を通知してもよい。

ステップＳ１０５で、衝突警報装置１のドローン情報・警報情報通知部１７は、ドローン運航装置２(ドローン運航装置２ａ、２ｂ)にステップＳ１０４で生成した衝突警報を通知し、ドローン３のひとつの組（ドローン３ａ、３ｂ）における警報通知処理を終了する。

ステップＳ１０６で、衝突警報装置１の干渉判定部１４は、図２Ａに示したように、ドローン３ａの警戒圏Ｐ３ａの外縁形状情報とドローン３ｂの警戒圏Ｐ３ｂの外縁形状情報とから、警戒圏Ｐ３ａと警戒圏Ｐ３ｂがオーバーラップする状態（干渉状態）であるか否かを判定する。干渉判定部１４は、干渉状態であると判定した場合には（Ｓ１０６のＹｅｓ）、ステップＳ１０７に進み、干渉状態でないと判定した場合には（Ｓ１０６のＮｏ）、ドローン３のひとつの組（ドローン３ａ、３ｂ）における警報通知処理を終了する。

ステップＳ１０７で、衝突警報装置１の警報情報生成部１６は、ドローン３のドローン運航装置２に通知する接近警報を生成する。この際、回避行動できるように、接近警報として相手のドローン３（接近するドローン３）の機体情報（ドローン位置、進行方向等）を通知してもよい。

ステップＳ１０８で、衝突警報装置１のドローン情報・警報情報通知部１７は、ドローン運航装置２(ドローン運航装置２ａ、２ｂ)にステップＳ１０７で生成した接近警報を通知し、ドローン３のひとつの組（ドローン３ａ、３ｂ）における警報通知処理を終了する。

つぎに、ドローン３の優先度に応じて、優先度の低いドローン３のドローン運航装置２に接近警報を通知する場合について説明する。この場合には、図１０のステップＳ１０８に替えて、図１１の優先度通知処理を行う。なお、図１１は、ドローン３ａ、３ｂについて示しているが、他のドローン３の組合せでも同様に処理する。

まず、ステップＳ１１１で、衝突警報装置１の警報情報生成部１６が、ドローン３から通知された機体情報における機体状態と、飛行計画における運航内容の優先度と、機体登録番号から特定される機体形態と、航続時間に基づいて、優先度テーブル１５を参照して、ドローン３のそれぞれ（ドローン３ａ、３ｂ）の優先度を求める。

ステップＳ１１２で、衝突警報装置１のドローン情報・警報情報通知部１７は、ドローン３ａの優先度がドローン３ｂの優先度より高いか否かを判定し、ドローン３ａの優先度が高い場合には（Ｓ１１２のＹｅｓ）、ステップＳ１１３に進み、ドローン３ａの優先度が高くない場合には（Ｓ１１２のＮｏ）、ステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１３で、ドローン情報・警報情報通知部１７は、ドローン３ｂのドローン運航装置２ｂに接近警報を通知して、優先度通知処理を終了する。
ステップＳ１１４で、ドローン情報・警報情報通知部１７は、ドローン３ａのドローン運航装置２ａに接近警報を通知して、優先度通知処理を終了する。

このように、図１１の優先度通知処理では、優先度の低いドローン３のドローン運航装置２に接近警報を通知する。
なお、優先度が同一の場合には、ドローン運航装置２ａ、２ｂの両方に接近警報を通知するようにしてもよい。

上記の運航管理システム（衝突警報装置１）では、２重の球体形状の判定圏（衝突圏Ｐ２、警戒圏Ｐ３）において干渉を判定して、衝突警報又は接近警報を通知することを説明したが、判定圏は２重以上であってもよい。

また、他方のドローン３の判定圏に替えて、ドローン３の飛行禁止空域の境界を平面形状の判定圏とし、ドローン３の球体形状の判定圏と飛行禁止空域の平面形状の判定圏との干渉状態に応じて、ドローン３に接近警報を通知するようにしてもよい。建物の屋上部から所定高さを平面形状の判定圏として、接近警報を通知することもできる。
また、ドローン３の判定圏は、球体面でなく、ドローン３の進行方向が長軸方向に対応した進行方向が凸になる楕円体であってもよい。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

１ 衝突警報装置
３、３ａ、３ｂ、３ｃ ドローン
２、２ａ、２ｂ、２ｃ ドローン運航装置
１１ ドローン情報取得部
１２ 干渉判定情報記憶部
１３ 判定圏生成部
１４ 干渉判定部
１５ 優先度テーブル
１６ 警報情報生成部
１７ ドローン情報・警報情報通知部
２１ 機体情報受信部
２２ 機体情報記憶部
２３ ドローン情報送信部
２４ ドローン情報・警報情報受信部

Claims (8)

1. 複数のドローンと、
   前記ドローンの運航を管理する複数のドローン運航装置と、
   飛行中の前記ドローンに関する警報を出力する衝突警報装置と、備え、
   前記衝突警報装置は、
   前記ドローン運航装置から飛行中のドローンの機体情報を取得するドローン情報取得部と、
   前記機体情報に基づいて、前記ドローンの位置を中心とし外縁が所定半径の球形空間を判定圏として生成する判定圏生成部と、
   前記判定圏と前記ドローンの飛行の障害となる障害物の判定圏との干渉状態を判定する干渉判定部と、
   前記干渉判定部の判定結果に応じて警報情報を生成する警報情報生成部と、を有し、
   前記ドローン情報取得部は、
   少なくとも２つの前記ドローンのそれぞれについて、前記ドローンの位置情報と飛行速度と位置情報の測位時刻とを少なくとも含む機体情報を取得し、
   前記判定圏生成部は、
   少なくとも２つの前記ドローンのそれぞれについて、前記判定圏として、
   前記ドローンの位置情報を中心とし、現在時刻から前記測位時刻を減じた飛行時間と前記飛行速度との積を半径とした球体空間を他方のドローンと異常接近状態を含み衝突状態とみなす空間である衝突圏として生成し、
   前記衝突圏の外側の空間であって、所定の衝突回避のための時間と前記飛行速度との積である距離の空間を前記ドローンが飛行継続すると衝突状態となる危険性のある空間である警戒圏として生成し、
   前記干渉判定部は、
   前記衝突圏が干渉した場合に衝突状態と判定し、
   前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定
   することを特徴とする運航管理システム。
2. 複数のドローンと、
   前記ドローンの運航を管理する複数のドローン運航装置と、
   飛行中の前記ドローンに関する警報を出力する衝突警報装置と、備え、
   前記衝突警報装置は、
   前記ドローン運航装置から飛行中のドローンの機体情報を取得するドローン情報取得部と、
   前記機体情報に基づいて、前記ドローンの位置を中心とし外縁が所定半径の球形空間を判定圏として生成する判定圏生成部と、
   前記判定圏と前記ドローンの飛行の障害となる障害物の判定圏との干渉状態を判定する干渉判定部と、
   前記干渉判定部の判定結果に応じて警報情報を生成する警報情報生成部と、を有し、
   前記ドローン情報取得部は、
   少なくとも２つの前記ドローンのそれぞれについて、前記ドローンの位置情報と飛行速度と進行方向と位置情報の測位時刻とを少なくとも含む機体情報を取得し、
   前記判定圏生成部は、
   少なくとも２つの前記ドローンのそれぞれについて、前記判定圏として、
   前記ドローンの位置情報を中心とし、現在時刻から前記測位時刻を減じた飛行時間と前記飛行速度との積を半径とした球体空間を他方のドローンと異常接近状態を含み衝突状態とみなす空間である衝突圏として生成し、
   前記衝突圏の外側の空間であって、前記ドローンの位置情報を中心とし、所定の衝突回避のための時間と前記飛行速度と前記進行方向から求めた２つの前記ドローンの接近速度との積を距離の幅の空間を前記ドローンが飛行継続すると衝突状態となる危険性のある空間である警戒圏として生成し、
   前記干渉判定部は、
   前記衝突圏が干渉した場合に衝突状態と判定し、
   前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定し、
   一方の前記衝突圏と他方の前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定することを特徴とする運航管理システム。
3. 請求項１または２に記載の運航管理システムにおいて、
   前記警報情報生成部は、
   前記干渉判定部が衝突状態と判定した場合に衝突警報を生成し、
   前記干渉判定部が接近状態と判定した場合に２つの前記ドローンのうち優先度が低いドローンに関する接近警報を生成することを特徴とする運航管理システム。
4. 請求項３に記載の運航管理システムにおいて、
   前記警報情報生成部は、
   前記ドローンの機体状態と運航内容の優先度と機体形態と航続時間とから前記優先度を求めることを特徴とする運航管理システム。
5. 請求項１または２に記載の運航管理システムにおいて、
   前記衝突警報装置は、さらに、
   前記干渉判定部で衝突状態又は接近状態と判定された２つの前記ドローンの前記ドローン運航装置に、前記警報情報を通知するドローン情報・警報情報通知部を有することを特徴とする運航管理システム。
6. 少なくとも２つの飛行中のドローンに関する警報を出力する運航管理システムの運航管理方法であって、
   少なくとも前記ドローンの位置情報と飛行速度と位置情報の測位時刻とを含む機体情報を取得するステップと、
   前記ドローンの位置情報を中心とし、現在時刻から前記測位時刻を減じた飛行時間と前記飛行速度との積を半径とした球体空間を衝突圏として生成するステップと、
   前記衝突圏の外側の空間であって、所定の衝突回避のための時間と前記飛行速度との積である距離の幅の空間を警戒圏として生成するステップと、
   前記衝突圏が干渉した場合に衝突状態と判定し、前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定するステップと、
   前記衝突状態の判定結果に応じて衝突警報を生成し、接近状態の判定結果に応じて接近警報を生成するステップ、
   前記衝突警報又は前記接近警報を通知するステップと、を含むことを特徴とする運航管理方法。
7. 請求項６に記載の運航管理方法において、
   前記ドローンの機体状態と運航内容の優先度と機体形態と航続時間とから前記優先度を求めるステップを含み、
   接近状態の判定結果に応じて、２つの前記ドローンのうち優先度が低いドローンに関する接近警報を生成することを特徴とする運航管理方法。
8. コンピュータを請求項１～５のいずれか一項に記載の運航管理システムにおける衝突警報装置として機能させるための運航管理プログラム。

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