WO2017145398A1 - 飛行車両運航システム、飛行車両運航方法 - Google Patents

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史人 相馬
知之 森
広陵 安井
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a flying vehicle operating system and a flying vehicle operating method.
  • the automatic driving system makes it possible to operate a car without depending on the driving skill of the user, and is effective for improving user friendliness. Demonstration experiments have been conducted on the automated driving system, and partial automation of driving (for example, auto cruising) has already been put into practical use.
  • the “flying vehicle” as used in this specification may be a manned aircraft or an unmanned aircraft, and includes a mechanism for moving on the road and a mechanism for flying (however, a mechanism for moving on the road) Equipment that may be shared by both of the mechanisms for flying) and may be referred to as “flying cars”, “flying cars”, and the like.
  • the flying vehicle is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. US2015 / 0246720 A1.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-210575 discloses an automatic flight system that performs automatic flight and automatic landing functions.
  • one of the objects of the present invention is to provide a highly safe and user-friendly transportation system.
  • Other objects and novel features of the present invention will be appreciated by those skilled in the art from the following disclosure.
  • a flying vehicle operating system includes a flying vehicle and a control system that controls the flight of the flying vehicle.
  • the flying vehicle is configured to be able to be switched to automatic driving when the flying vehicle is located in the first take-off and landing section set on the ground.
  • set on the ground also includes setting on a structure installed on the ground (more precisely, a workpiece that is fixed on the land).
  • the control system will take off in the first takeoff and landing section, fly on a 3D road that is a dedicated track set in a specific area in the air, and control to the ground
  • the flying vehicle is guided to land in the second takeoff / landing section set by the system.
  • the operations from takeoff from the first takeoff / landing section to landing on the second takeoff / landing section are automatically performed under the control of the control system.
  • the flying vehicle receives the positioning information from the artificial satellite, identifies the three-dimensional position of the flying vehicle based on the received positioning information, and transmits the position information indicating the three-dimensional position to the control system.
  • the control system guides the flying vehicle based on the position information in the flight on the three-dimensional road of the flying vehicle.
  • the flying vehicle is configured to receive positioning information from an artificial satellite, identify a three-dimensional position of the flying vehicle based on the received positioning information, and transmit position information indicating the three-dimensional position to the control system.
  • the flying vehicle transmits destination information indicating the destination to the control system, and the control system uses the position information of the flying vehicle and the destination information to It is preferable to select a three-dimensional road on which the aircraft flies.
  • the control system selects a first take-off / landing section from which the flying vehicle should take off from a plurality of take-off / landing sections set on the ground based on the position information and destination information of the flying vehicle,
  • the flight plan including the take-off and landing section and the selected three-dimensional road is transmitted to the flying vehicle.
  • the flying vehicle displays the flight plan on the display device, and the display screen of the display device on which the flight plan is displayed includes a flight. It is preferable that a first take-off and landing section for taking off the vehicle is shown.
  • a flying vehicle operating method in which a flying vehicle is operated by a flying vehicle operating system including a control system.
  • the flying vehicle operating method includes a step of switching the flying vehicle to automatic operation when the flying vehicle is positioned in the first takeoff and landing section set on the ground, and after the flying vehicle is switched to automatic operation, Taking off in the takeoff and landing section, flying on a three-dimensional road that is a dedicated track set in a specific area in the air, and guiding the flying vehicle to land in the second takeoff and landing section set on the ground .
  • the operations from takeoff from the first takeoff / landing section to landing on the second takeoff / landing section are automatically performed under the control of the control system.
  • a safe and user-friendly transportation system is provided.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a flying vehicle navigation system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the flying vehicle operating system 1 of the present embodiment is for operating the flying vehicle 2 and includes a ground reference station 3 and a control system 4 installed on the ground.
  • the flying vehicle 2 may be a manned aircraft or an unmanned aircraft, and includes a mechanism for moving on the road and a mechanism for flying. Note that the mechanism for moving on the road and the mechanism for flying may not be completely separated, and a device shared by both of these mechanisms may be provided.
  • the flying vehicle 2 receives information and instructions for the operation of the flying vehicle 2 from the control system 4 through the ground reference station 3, and receives information necessary for the control system 4 to control the flying vehicle 2 on the ground. The data is transmitted to the control system 4 via the reference station 3.
  • the flying vehicle 2 includes a plurality of flying vehicles 2.
  • a GNSS Global Navigation Satellite System
  • receives positioning information 11 from the artificial satellite 5 and identifies its own three-dimensional position using the positioning information is used.
  • the artificial satellite 5 for example, a GPS (global positioning system) satellite or a quasi-zenith satellite can be used.
  • the flying vehicle 2 transmits position information 12 indicating its own three-dimensional position to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • the ground reference station 3 performs communication necessary for the operation of the flying vehicle 2 with the flying vehicle 2. In addition, in the present embodiment, the ground reference station 3 transmits the positioning reinforcement information 13 to the flying vehicle 2. The flying vehicle 2 uses the received positioning reinforcement information 13 to perform calculation for improving the specific accuracy of its own three-dimensional position. In order to improve the accuracy of the three-dimensional position of the flying vehicle 2, VRS (virtual reference station) -GPS technology or pseudolite technology may be used.
  • the control system 4 is a hardware device (computer system) for controlling the operation of the flying vehicle 2.
  • the control system 4 controls the flying vehicle 2 based on the position information 12 received from the flying vehicle 2. More specifically, for example, the control system 4 transmits the flight path command 14 and the flight guidance command 15 to the flying vehicle 2 via the ground reference station 3.
  • the flight path command 14 is a command for instructing the flight path of the flying vehicle 2
  • the flight guidance command 15 is a command for instructing the flight speed of the flying vehicle 2.
  • the outline of the operation of the flying vehicle 2 in the flying vehicle operation system 1 of the present embodiment is as follows.
  • the flying vehicle 2 takes off and landing from the takeoff and landing section 22 set on the ground.
  • “Set on the ground” means that it is set on a structure installed on the ground (more strictly, a structure fixed on the land), for example, a road, a building, a structure, etc.
  • the take-off and landing section 22 can be set, for example, on an automobile-only road 21.
  • the takeoff and landing section 22 may be set in another building or structure (for example, a factory, a building, a traffic facility, etc.) installed on the ground. Although only one take-off and landing section 22 is shown in FIG.
  • take-off and landing section does not mean that it is used for both takeoff and landing, but means a section that is used for at least one of takeoff and landing. Please keep in mind.
  • the passenger of the flying vehicle 2 moves the flying vehicle 2 to the take-off and landing section 22 by own driving or automatic driving. After the flying vehicle 2 moves to the takeoff / landing section 22, the flying vehicle 2 is switched to the automatic operation when it is not in the automatic driving state, and the flying vehicle 2 takes off under the control of the control system 4.
  • the flying vehicle 2 After the flying vehicle 2 takes off, the flying vehicle 2 flies to the take-off and landing section 22 located near the destination by automatic guided flight under the control of the control system 4.
  • the route on which the flying vehicle 2 flies after taking off is limited to the three-dimensional road 23.
  • the three-dimensional road 23 is a dedicated track in a specific area set in the air and allowed to fly by the flying vehicle 2.
  • the three-dimensional road 23 is set above the automobile-only road 21. Note that the setting of the three-dimensional road 23 is not limited to the sky above the automobile-only road 21, but may be above other buildings or structures, at sea, in a tunnel, or the like.
  • the three-dimensional road 23 may be selectively used depending on the application. In FIG.
  • a general line that is a generally usable three-dimensional road 23 is indicated by reference numeral 23a, and freight transportation (ie, logistics).
  • a logistics line, which is a three-dimensional road 23 used in, is indicated by reference numeral 23b.
  • the flight path of the flying vehicle 2, that is, the three-dimensional road 23 on which the flying vehicle 2 flies, is automatically selected by the control system 4 based on the destination of the flying vehicle 2.
  • the selection of the three-dimensional road 23 is optimized based on traffic conditions, weather conditions, measurement device information acquired by the measurement device group of the flying vehicle 2, and the like.
  • the control system 4 transmits the flight path command 14 and the flight guidance command 15 to the flying vehicle 2 via the ground reference station 3 so that the flying vehicle 2 flies on the desired three-dimensional road 23 at a desired speed.
  • the flying vehicle 2 After flying to the takeoff / landing section 22 near the destination by automatic guided flight, the flying vehicle 2 automatically lands on the takeoff / landing section 22. After the landing of the flying vehicle 2, the occupant causes the flying vehicle 2 to travel from the takeoff / landing section 22 landed by its own driving or by automatic driving to the destination.
  • the operation of the flying vehicle 2 in such a procedure is advantageous in terms of both safety and user friendliness.
  • the takeoff and landing and the flight of the flying vehicle 2 are restricted to specific areas (takeoff and landing section 22 and three-dimensional road 23). Therefore, by restricting the approach of other vehicles (for example, vehicles driven by humans) and flying bodies (for example, UAV (unmanned aero vehicle) such as drones) to the take-off and landing section 22 and the three-dimensional road 23, Safety can be improved.
  • the flying vehicle operating system 1 of the present embodiment the flying vehicle 2 automatically flies under the control of the control system 4, so that the user does not need to obtain a driving license or acquire a driving technique. , User friendliness can be improved.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the flying vehicle navigation system 1, particularly the configuration of each device included in the flying vehicle navigation system 1.
  • the flying vehicle 2 includes a control unit 31, a user interface unit 32, an antenna device 33, and an automatic flight system 34.
  • the control unit 31 includes a propulsion device 31a, a control device 31b, and a measurement device group 31c.
  • the propulsion device 31a is a device that generates thrust of the flying vehicle 2
  • the control device 31b is a device that controls (steers) the flight direction of the flying vehicle 2.
  • the measurement device group 31c measures the state of various devices (for example, the propulsion device 31a and the control device 31b) included in the flying vehicle 2 and the remaining fuel amount remaining in the fuel tank. As will be described later, the information obtained by the measuring instrument group 31 c is sent to the automatic flight system 34 and the control system 4 and used for control and control of the flying vehicle 2.
  • the user interface unit 32 operates as a man-machine interface with a passenger boarding the flying vehicle 2.
  • the user interface unit 32 includes a display device 32a, an input device 32b, and a biodiagnosis device 32c.
  • the display device 32a displays various information to passengers who board the flying vehicle 2. Information displayed by the display device 32 a is generated by the automatic flight system 34.
  • the input device 32b is operated by the passenger and receives input from the passenger.
  • the biodiagnosis device 32c performs a health check by acquiring physiological data of a passenger boarding the flying vehicle 2 and biometric authentication by acquiring biometric information.
  • the result of diagnosis and biometric authentication by the biodiagnosis device 32 c is transmitted to the automatic flight system 34, and further transmitted to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • the antenna device 33 is used for communication with the ground reference station 3 and for receiving the positioning information 11 from the artificial satellite 5.
  • the automatic flight system 34 includes receivers 34a and 34b, an inertial navigation device 34c, a three-dimensional position calculation device 34d, and a flight guidance system 34e.
  • the receiver 34 a receives the positioning information 11 from the artificial satellite 5, and the receiver 34 b receives the positioning reinforcement information 13 from the ground reference station 3.
  • the inertial navigation device 34c calculates its position and speed by an inertial measurement device mounted on the inertial navigation device 34c.
  • the three-dimensional position calculation device 34d specifies the three-dimensional position of the flying vehicle 2 from the positioning information 11 received from the artificial satellite 5, the positioning reinforcement information 13 received from the ground reference station 3, and the output information of the inertial navigation device 34c.
  • the position information 12 indicating the current three-dimensional position of the flying vehicle 2 is generated.
  • the generated position information 12 is transmitted to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • the flight guidance system 34 e performs various calculations and controls for realizing the automatic flight of the flying vehicle 2. For example, the flight guidance system 34e responds to the position information 12 of the flying vehicle 2 obtained by the three-dimensional position calculation device 34d, the flight path command 14 and the flight guidance command 15 sent from the control system 4, and the flying vehicle 2
  • the propulsion device 31a and the control device 31b are controlled so that 2 flies in a desired flight path.
  • the control system 4 includes a registration record database 41, a real-time information database 42, and a flight control calculation device 43.
  • the flying vehicle 2 permitted to fly is registered.
  • vehicle identification information vehicle ID
  • personal identification information that indicates the passenger of the flying vehicle 2
  • flying vehicles Vehicle performance information indicating the performance of No. 2 and flight records of the flying vehicle 2 (records of the flying vehicle 2 flying in the past) may be registered.
  • the real-time information database 42 stores various data indicating the status of the control area of the control system 4 (the area where the control system 4 controls the flying vehicle 2).
  • the real-time information database 42 includes, for example, traffic information indicating the traffic status in the control area, weather information indicating the weather in the control area, obstacle information that is information on obstacles existing in the control area, and existing in the control area.
  • Infrastructure information which is information about a building to be built, may be accumulated.
  • Information for example, traffic information, weather information, obstacle information, and infrastructure information
  • accumulated in the real-time information database 42 may be acquired from a system outside the flying vehicle navigation system 1 at appropriate time intervals.
  • the flight control calculation device 43 performs various calculations for controlling the flying vehicle 2.
  • position information 12 for example, position information 12, measuring device information 17, biodiagnosis information 18 transmitted from the flying vehicle 2, and information stored in the registration record database 41 and the real-time information database 42 are included. Used.
  • 3A and 3B are flowcharts showing an example of a procedure for operating the flying vehicle 2 in the present embodiment.
  • step S01 it is required to register the flying vehicle 2 and the personal identification information of the passenger in advance (step S01).
  • step S01 for example, the vehicle identification information of the flying vehicle 2, the personal identification information indicating the passenger of the flying vehicle 2, and the vehicle performance information indicating the performance of the flying vehicle 2 are registered in the registration record database 41.
  • the takeoff of the flying vehicle 2 is allowed only in the takeoff / landing section 22, so that the passenger moves the flying vehicle 2 to the takeoff / landing section 22 by own driving or by automatic driving.
  • the flying vehicle 2 travels on the ground road until it reaches the take-off and landing section 22.
  • the flying vehicle 2 may travel on a general road on which a general automobile can travel until it reaches the take-off and landing section 22.
  • the passenger further inputs the destination to the input device 32b of the user interface unit 32 of the flying vehicle 2 and sets the destination (step S03).
  • step S04 When the flying vehicle 2 enters the take-off and landing section 22 (step S04), the passenger who wishes to fly the flying vehicle 2 performs a predetermined operation on the input device 32b and issues a flight permission request (step S05).
  • the flight permission request is transmitted to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the exchange of information between the flying vehicle 2 and the control system 4 in determining whether to permit the flying of the flying vehicle 2.
  • step S06 it is confirmed whether or not the flying vehicle 2 for which permission for flight is requested is registered.
  • vehicle identification information 16 for identifying the flying vehicle 2 is transmitted from the flying vehicle 2 to the control system 4 via the ground reference station 3, and the vehicle identification information 16 transmitted to the control system 4 is registered in the registration record database 41. Is compared with the vehicle identification information registered. Thereby, it is determined whether the flying vehicle 2 is registered.
  • the passengers on the flying vehicle 2 may be confirmed.
  • personal identification information is registered in the registration record database 41 in advance.
  • the personal identification information of the passenger boarding the flying vehicle 2 is transmitted from the flying vehicle 2 to the control system 4 via the ground reference station 3, and the personal identification information transmitted to the control system 4 is
  • the personal identification information registered in the registration record database 41 is collated.
  • Biometric information for performing biometric authentication may be used as the personal identification information.
  • the passenger's biometric information is registered as the personal identification information registered in the registration record database 41.
  • the biological information of the passenger is acquired by the biodiagnosis device 32c, and the biological information of the passenger on the flying vehicle 2 is transmitted from the flying vehicle 2 to the control system 4 via the ground reference station 3. Is done. Biometric authentication is performed using the biometric information transmitted to the control system 4 and the biometric information registered in the registration record database 41, thereby confirming the occupant on the flying vehicle 2.
  • the flying vehicle 2 is an unmanned aerial vehicle with no passenger, confirmation of the passenger is unnecessary.
  • step S06 NG
  • the flying vehicle 2 is not allowed to fly, and the flying vehicle 2 is maintained on the ground (step S06: NG). Further, when confirmation of a passenger on the flying vehicle 2 is performed, the flying of the flying vehicle 2 is not permitted even if the passenger is not registered. When the flying of the flying vehicle 2 is not permitted, the flying vehicle 2 is notified of the non-permission of the flight and displayed on the display device 32a of the flying vehicle 2.
  • an automatic inspection of the flying vehicle 2 and an automatic biometric diagnosis of the passenger are performed (step S07). This is for determining whether the state of the flying vehicle 2 and the state of the passenger on the flying vehicle 2 can withstand the flight.
  • the measurement device group 31c of the flying vehicle 2 measures the state of each device (for example, the propulsion device 31a and the control device 31b) of the flying vehicle 2 and the remaining amount of fuel in the fuel tank, and generates the measurement device information 17. Is done.
  • the measurement device information 17 is sent to the control system 4 via the ground reference station 3, and the flight control calculation device 43 of the control system 4 performs an automatic inspection of the flying vehicle 2 based on the measurement device information 17.
  • the automatic flight system 34 of the flying vehicle 2 may automatically check the flying vehicle 2 based on the measurement device information 17 acquired by the measurement device group 31c, and notify the control system 4 of the result of the automatic check.
  • the physiological data of the user who rides on the flying vehicle 2 is acquired by the biodiagnosis device 32c of the flying vehicle 2, and further, the health condition of the passenger is diagnosed based on the physiological data.
  • the biodiagnosis information 18 indicating the diagnosis result is transmitted to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • the flying of the flying vehicle 2 is permitted.
  • the flying vehicle 2 is maintained in a state of being driven by the passenger (steps S06, S07: NG).
  • the flying vehicle 2 is notified of the non-permission of the flight and displayed on the display device 32a of the flying vehicle 2.
  • the flight plan 20a corresponding to the destination set in the flying vehicle 2 is further controlled. It is created by the flight control calculation device 43 of the system 4 (step S08).
  • the flight plan may include, for example, a flight route plan of the flying vehicle 2 and a scheduled passage time at each position of the flight route.
  • the flight plan is presented to the passenger boarding the flying vehicle 2 by the display device 32a of the flying vehicle 2 (step S09).
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing the exchange of information between the flying vehicle 2 and the control system 4 in creating the flight plan and presenting it to the passenger.
  • the position information 12 and the destination information 19 of the flying vehicle 2 are transmitted to the control system 4.
  • the position information 12 of the flying vehicle 2 includes the positioning information 11 received from the artificial satellite 5, the positioning reinforcement information 13 received from the ground reference station 3, and the output information of the inertial navigation device 34c. This is information indicating the current three-dimensional position.
  • the flight control calculation device 43 of the control system 4 creates a flight plan 20 a from the received position information 12 and destination information 19.
  • a take-off / landing section 22 to be landed is selected based on the destination information 19, and further, a route to the take-off / landing section 22, that is, a three-dimensional road 23 to be passed to reach the take-off / landing section 22 to be landed. Is selected.
  • the take-off / landing section 22 to be landed and the three-dimensional road 23 to be passed to reach the take-off / landing section 22 to be landed are traffic information, weather information, obstacle information, and Selected based on infrastructure information. For example, based on traffic information, an uncrowded takeoff / landing section 22 may be selected as a takeoff / landing section 22 to be landed, and based on weather information, takeoff / landing sections 22 other than takeoff / landing sections 22 having bad weather may be selected. It may be selected as the takeoff / landing section 22 to be landed.
  • a non-congested 3D road 23 may be selected as a route to the takeoff / landing section 22 to land, and a 3D road 23 other than the 3D road 23 having bad weather is landed.
  • the route to the take-off and landing section 22 to be selected may be selected.
  • the three-dimensional road 23 having no obstacle may be selected as a route to the takeoff / landing section 22 to land.
  • a three-dimensional road 23 in which sound infrastructure is secured may be selected as a route to the takeoff / landing section 22 to land. .
  • the measuring device information 17 may be referred to from the flying vehicle 2.
  • the remaining amount of fuel indicated in the measurement device information 17 may be taken into account when creating the flight plan 20a.
  • step S08: NG the flying vehicle 2 is notified of the non-permission of the flight and displayed on the display device 32a of the flying vehicle 2. In this case, the flying vehicle 2 is maintained on the ground.
  • the created flight plan 20 a is transmitted to the flying vehicle 2 via the ground reference station 3.
  • the flight plan 20a is displayed on the display device 32a of the flying vehicle 2.
  • the display device 32a displays a prompt for selecting whether the flight plan 20a is accepted or not, and the passenger operates the input device 32b to select whether the flight plan 20a is accepted or not.
  • a plan approval 20b is generated, and the plan approval 20b is transmitted from the flying vehicle 2 to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • a plurality of flight plan plans 20a may be created, and in this case, the passenger may accept a desired flight plan plan among the created plurality of flight plan plans 20a.
  • step S10 when the flight plan 20a is accepted (that is, when the plan approval 20b is transmitted to the control system 4), automatic operation of the flying vehicle 2 is started (step S10). .
  • the flying vehicle 2 travels automatically in the take-off and landing section 22 under the control of the control system 4.
  • the flying vehicle 2 After automatic operation of the flying vehicle 2 is started, the flying vehicle 2 automatically takes off from a desired position in the takeoff / landing section 22 under the control of the control system 4 (step S11). After taking off from the takeoff and landing section 22, the control system 4 guides the flying vehicle 2 to the three-dimensional road 23, and as shown in FIG. 3B, an automatic guided flight (automatic guided flight) of the flying vehicle 2 on the three-dimensional road 23. ) Is started (step S12).
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing the exchange of information between the flying vehicle 2 and the control system 4 during the flight of the flying vehicle 2.
  • the position information 12 of the flying vehicle 2 is sequentially transmitted to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • the position information 12 of the flying vehicle 2 includes the positioning information 11 received from the artificial satellite 5, the positioning reinforcement information 13 received from the ground reference station 3, and the output information of the inertial navigation device 34c. This is information indicating the current three-dimensional position.
  • the control system 4 Based on the position information 12 received from the flying vehicle 2, the control system 4 guides the flying vehicle 2 so that the flying vehicle 2 flies on the three-dimensional road 23 on the route indicated in the accepted flight plan 20 a. .
  • the flying vehicle 2 is guided by transmitting the flight path command 14 and the flight guidance command 15 to the flying vehicle 2.
  • the flight path command 14 is a command for instructing the flight path of the flying vehicle 2
  • the flight guidance command 15 is a command for instructing the flight speed of the flying vehicle 2.
  • the flight guidance system 34e of the flying vehicle 2 responds to the position information 12 of the flying vehicle 2, the flight route command 14 and the flight guidance command 15 sent from the control system 4, and the flying vehicle 2 flies along a desired route.
  • the propulsion device 31a and the control device 31b are controlled.
  • the flying vehicle 2 may be automatically checked and the passenger's biological biodiagnosis may be performed (step S ⁇ b> 13).
  • the measurement device group 31c of the flying vehicle 2 measures the state of each device (for example, the propulsion device 31a and the control device 31b) of the flying vehicle 2 and the remaining amount of fuel in the fuel tank, and generates the measurement device information 17. Is done.
  • the measurement device information 17 is sent to the control system 4 via the ground reference station 3, and the flight control calculation device 43 of the control system 4 performs an automatic inspection of the flying vehicle 2 based on the measurement device information 17.
  • the automatic flight system 34 of the flying vehicle 2 may automatically check the flying vehicle 2 based on the measurement device information 17 acquired by the measurement device group 31c, and notify the control system 4 of the result of the automatic check.
  • physiological data of the passenger boarding the flying vehicle 2 is acquired by the biodiagnosis device 32c of the flying vehicle 2, and further, the health condition of the passenger is diagnosed based on the physiological data.
  • the biodiagnosis information 18 indicating the diagnosis result is transmitted to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • the flight path is reset (step S15). For example, if it is determined that the flying vehicle 2 cannot withstand the flight shown in the flight plan 20a as a result of the automatic inspection of the flying vehicle 2, the flight control calculation device 43 of the control system 4 resets the flight path. Done. Further, when it is determined that the passenger cannot withstand the flight indicated in the flight plan 20a as a result of the passenger's biological biodiagnosis, the flight path is reset.
  • the weather condition and traffic condition of the three-dimensional road 23 on the flight path may be confirmed (step S14). Specifically, among the weather information and traffic information stored in the real-time information database 42, the weather information and traffic information indicating the weather situation and traffic situation on the three-dimensional road 23 on the flight path are used as the flight control of the control system 4. Inquired by the arithmetic unit 43. Based on the inquired weather information and traffic information, if the flight path shown in the flight plan 20a is not appropriate from the viewpoint of weather conditions and traffic conditions, it is determined that the flight path needs to be changed. Re-setting is performed (step S15).
  • the guided vehicle 2 is automatically guided until it reaches the takeoff / landing section 22 to be landed.
  • Step S15 If it is determined that the flight route should be changed as a result of automatic inspection of the flying vehicle 2, automatic biodiagnosis of passengers, weather information, traffic information, obstacle information, and infrastructure information, the flight route is reset. (Step S15). The resetting of the flight path is performed based on the latest position information 12, weather information, traffic information, obstacle information, and infrastructure information.
  • a new flight plan 20a including the reset flight path is displayed on the display device 32a of the flying vehicle 2.
  • the display device 32a displays a prompt for selecting whether the flight plan 20a is accepted or not, and the passenger operates the input device 32b to select whether the new flight plan 20a is accepted or not.
  • the passenger accepts the new flight plan 20a automatic guided flight is performed along the new flight plan 20a.
  • the flight is forced to land in the nearby take-off and landing section 22.
  • the route is reset. Even when the new flight plan 20a is not accepted, the flight path is reset so that the flying vehicle 2 will land in the nearby takeoff / landing section 22.
  • step S16 When reaching the takeoff / landing section 22 to be landed, the flying vehicle 2 is automatically landed (step S16), and the flying vehicle 2 is shifted to the automatic driving mode in the takeoff / landing section 22 (step S17).
  • the flying vehicle 2 is automatically checked and the occupant is automatically diagnosed (step S18).
  • the measuring device group 31c of the flying vehicle 2 measures the state of each device (for example, the propulsion device 31a, the control device 31b) of the flying vehicle 2 and the remaining amount of fuel in the fuel tank, and indicates the measurement result.
  • Information 17 is transmitted to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • the flight control calculation device 43 of the control system 4 automatically checks the flying vehicle 2 based on the measurement device information 17.
  • physiological data of the passenger boarding the flying vehicle 2 is acquired by the biodiagnosis device 32c of the flying vehicle 2, and further, the health condition of the passenger is diagnosed based on the physiological data.
  • the biodiagnosis information 18 indicating the diagnosis result is transmitted to the control system 4 via the ground reference station 3.
  • the flying vehicle 2 is identified and the passenger is identified (step S19).
  • Vehicle identification information 16 for identifying the flying vehicle 2 is transmitted from the flying vehicle 2 to the control system 4 via the ground reference station 3, and the vehicle identification information 16 transmitted to the control system 4 is registered in the registration record database 41. Matched with identification information.
  • personal identification information of a passenger on the flying vehicle 2 is transmitted from the flying vehicle 2 to the control system 4 via the ground reference station 3, and the personal identification information transmitted to the control system 4 is registered in the registration record database 41. It is checked against the personal identification information registered in
  • step S20 the automatic operation of the flying vehicle 2 in the landing / landing section 22 that has landed is terminated.
  • the passenger moves the flying vehicle 2 on the ground road by own driving or by automatic driving to the destination (step S21).
  • the operation of the flying vehicle 2 described above is advantageous in terms of both safety and user friendliness.
  • takeoff and landing and flight of the flying vehicle 2 are restricted to specific areas (takeoff and landing section 22 and three-dimensional road 23). Therefore, safety can be improved by restricting the entry of other vehicles and flying objects into the take-off and landing section 22 and the three-dimensional road 23.
  • the flying vehicle operating system 1 of the present embodiment the flying vehicle 2 automatically flies under the control of the control system 4, so that user friendliness can be improved.
  • the takeoff and landing section 22 where the flying vehicle 2 takes off is selected by the passenger, but the flight plan includes the takeoff and landing section 22 where the flying vehicle 2 takes off.
  • a draft may be created by the control system 4.
  • position information 12 indicating the current position of the flying vehicle 2 and destination information 19 indicating the destination are obtained. , Transmitted from the flying vehicle 2 to the control system 4.
  • the control system 4 When the control system 4 receives the position information 12 and the destination information 19, it creates a flight plan 20a.
  • the flight plan 20a includes a take-off and landing section 22 from which the flying vehicle 2 should take off. Specifically, based on the position information 12 and the destination information 19, the take-off / landing section 22 to which the flying vehicle should take off and the take-off / landing section 22 to take off are selected, and further, the take-off / landing section 22 to take off and the take-off / landing section 22 to land.
  • the three-dimensional road 23 to be passed in the route between the take-off and landing section 22 to take off and the take-off and landing section 22 to land is selected.
  • the take-off / landing section 22 to be landed and the three-dimensional road 23 to be passed to reach the take-off / landing section 22 to be landed are traffic information, weather information, obstacle information, and Selected based on infrastructure information.
  • an uncongested takeoff / landing section 22 may be selected as a takeoff / landing section 22 based on traffic information, and a takeoff / landing section 22 other than the takeoff / landing section 22 having bad weather may be taken off / landed based on weather information.
  • the take-off / landing section 22 to be selected may be selected.
  • the route may be selected between the take-off and landing section 22 where the uncongested three-dimensional road 23 takes off and the take-off and landing section 22 where the landing takes place.
  • traffic information it may be selected as a route between the take-off and landing section 22 where the uncongested three-dimensional road 23 takes off and the take-off and landing section 22 where the landing takes place.
  • the route may be selected between the take-off / landing section 22 where the three-dimensional road 23 where no obstacle exists takes off and the take-off / landing section 22 where the landing takes place.
  • the three-dimensional road 23 in which sound infrastructure is secured is selected as a route to the takeoff / landing section 22 to be landed based on the infrastructure information indicating the states of the artificial satellite 5, the ground reference station 3, the takeoff / landing section 22, etc. Good.
  • the measuring device information 17 may be referred to from the flying vehicle 2.
  • the remaining amount of fuel indicated in the measurement device information 17 may be taken into account when creating the flight plan 20a.
  • the flight plan 20a created in this way is displayed on the display device 32a of the flying vehicle 2 and presented to the passenger boarding the flying vehicle 2.
  • the display screen of the flight plan 20a displayed on the display device 32a shows the take-off and landing section 22 where the flying vehicle 2 should take off, and the passenger boarding the flying vehicle 2 can view the flying vehicle from the display screen.
  • the take-off and landing section 22 to take off 2 can be known. After arriving at the takeoff / landing section 22 to be taken off, when a predetermined operation is performed on the input device 32b of the flying vehicle 2 to issue a flight permission request, except for the creation of the flight plan 20a (step S08), FIGS. 3A and 3B The same procedure as the operation procedure is performed, and the takeoff, the automatic guided flight, and the automatic landing of the flying vehicle 2 are performed.

Abstract

飛行車両運航システム(1)が、飛行車両(2)と、飛行車両(2)の飛行を管制する管制システム(4)とを具備する。飛行車両(2)は、地上に設定された第1離着陸区間(22)に飛行車両(2)が位置するときに自動運転に切り替え可能であるように構成される。飛行車両(2)が自動運転に切り替えられた後、管制システムは、飛行車両(2)が第1離着陸区間(22)において離陸し、空中の特定の領域に設定された専用軌道である3次元道路(23)を飛行し、地上に設定された第2離着陸区間(22)において着陸するように飛行車両(2)を誘導する。飛行車両(2)が自動運転に切り替えられた後、第1離着陸区間(22)からの離陸から第2離着陸区間(22)への着陸までの動作は、管制システム(4)による制御の下、自動的に行われる。

Description

飛行車両運航システム、飛行車両運航方法
 本発明は、飛行車両運航システム及び飛行車両運航方法に関する。
 近年、自動車に関する様々な先端技術の研究開発が活発になってきている。自動車に関する先端技術の一つの例は、自動車の自動運転システムである。自動運転システムは、ユーザの運転技術に依拠せずに自動車を運航させることを可能にし、ユーザフレンドリ性の向上のために有効である。自動運転システムについては、実証実験が行われており、運転の部分的な自動化(例えば、オートクルージング)については、既に実用化されている。
 しかしながら、自動車が地上を走行するという特性により、自動運転システムによる完全な自動化においては、安全性の確保が課題となっている。例えば、地上を走行する場合には、人間によって運転される様々な車両(四輪車、自動二輪車、自転車等)や、歩行者等、変則的な動きをする障害物が存在し、また、道路状況や気象条件等により、センシングが困難な場合もある中、このような障害物を避けて安全性を確保することには技術的な困難性が存在している。
 自動車に関する先端技術の他の例は、飛行車両(flying vehicle, flying car)である。本明細書でいう「飛行車両」は、有人機でも無人機でもよく、道路上の移動のための機構と、飛行するための機構とを備えた(ただし、道路上の移動のための機構と飛行するための機構の両方に共有される機器を備えていてもよい)機器であり、「空飛ぶ車」、「飛行自動車」等と称されることもある。飛行車両については、例えば、米国特許出願公報US2015/0246720 A1に開示されている。
 しかしながら、有人の飛行物体の操縦には一般的に免許の取得が必要であるという法的な規制がある上、また、市街地等の障害物が多い地域では操縦者に高度な操縦技術が求められ、飛行車両は、ユーザフレンドリ性の点では課題がある。
 なお、本発明に関係し得る技術としては、特開2014-210575号公報が、自動飛行及び自動着陸の機能を行う自動飛行システムを開示している。
米国特許出願公開US2015/0246720 A1 特開2014-210575号公報
 したがって、本発明の目的の一つは、安全性が高く、且つ、ユーザフレンドリな交通システムを提供することにある。本発明の他の目的及び新規の特徴は、下記の開示から当業者には理解されるであろう。
 本発明の一の観点では、飛行車両運航システムが、飛行車両と、飛行車両の飛行を管制する管制システムとを具備する。飛行車両は、地上に設定された第1離着陸区間に飛行車両が位置するときに自動運転に切り替え可能であるように構成される。ここでいう「地上に設定された」とは、地上に設置された構造体(より厳密には、土地に定着する工作物)に設定されることも含む意味であることに留意されたい。飛行車両が自動運転に切り替えられた後、管制システムは、飛行車両)が第1離着陸区間において離陸し、空中の特定の領域に設定された専用軌道である3次元道路を飛行し、地上に管制システムにより設定された第2離着陸区間において着陸するように飛行車両を誘導する。飛行車両が自動運転に切り替えられた後、第1離着陸区間からの離陸から第2離着陸区間への着陸までの動作は、管制システムによる制御の下、自動的に行われる。
 好適な一実施形態では、飛行車両は、人工衛星から測位情報を受け取り、受け取った測位情報に基づいて、飛行車両の3次元位置を特定し、該3次元位置を示す位置情報を管制システムに送信するように構成されており、管制システムは、飛行車両の3次元道路の飛行において、位置情報に基づいて飛行車両を誘導する。
 また、飛行車両が、人工衛星から測位情報を受け取り、受け取った測位情報に基づいて、飛行車両の3次元位置を特定し、3次元位置を示す位置情を管制システムに送信するように構成されている場合、飛行車両は、飛行車両に目的地が設定されると目的地を示す目的地情報を管制システムに送信し、管制システムは、飛行車両の位置情報と目的地情報に基づいて、飛行車両が飛行する3次元道路を選択することが好ましい。
 このとき、管制システムは、飛行車両の位置情報と目的地情報に基づいて、地上に設定された複数の離着陸区間のうちから飛行車両が離陸すべき第1離着陸区間を選択し、選択した第1離着陸区間及び選択した3次元道路を含む飛行計画案を飛行車両に送信し、飛行車両は、飛行計画案を表示装置で表示し、飛行計画案が表示される表示装置の表示画面には、飛行車両を離陸する第1離着陸区間が示されていることが好ましい。
 本発明の他の観点では、管制システムを具備する飛行車両運航システムによって飛行車両を運航する飛行車両運航方法が提供される。当該飛行車両運航方法は、地上に設定された第1離着陸区間に飛行車両が位置するときに飛行車両を自動運転に切り替えるステップと、飛行車両が自動運転に切り替えられた後、飛行車両が第1離着陸区間において離陸し、空中の特定の領域に設定された専用軌道である3次元道路を飛行し、地上に設定された第2離着陸区間において着陸するように飛行車両を誘導するステップとを具備する。飛行車両が自動運転に切り替えられた後、第1離着陸区間からの離陸から第2離着陸区間への着陸までの動作は、管制システムによる制御の下、自動的に行われる。
 本発明によれば、安全性が高く、且つ、ユーザフレンドリな交通システムが提供される。
本発明の一実施形態における飛行車両運航システムの構成を示す概念図である。 本実施形態における飛行車両運航システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態における飛行車両の運航の手順の例を示すフローチャートである。 本実施形態における飛行車両の運航の手順の例を示すフローチャートである。 飛行車両の飛行を許可するか否かの判断における飛行車両と管制システムとの間の情報の交換を示す概念図である。 飛行計画案の作成と搭乗者への提示における、飛行車両2と管制システム4との間の情報の交換を示す概念図である。 飛行車両の飛行中における、飛行車両と管制システムとの間の情報の交換を示す概念図である。
 以下、添付図面を参照しながら本発明の飛行車両運航システムの実施形態を説明する。
 図1は、本発明の一実施形態における飛行車両運航システム1の構成を示す概念図である。本実施形態の飛行車両運航システム1は、飛行車両2を運航するためのものであり、地上に設置された地上基準局3と、管制システム4とを備えている。
 飛行車両2は、有人機でも無人機でもよく、道路上の移動のための機構と、飛行するための機構とを備えている。なお、道路上の移動のための機構と飛行するための機構とは完全に分離されていなくてもよく、これらの機構の両方に共有される機器を備えていてもよい。飛行車両2は、当該飛行車両2の運航のための情報や指令を、地上基準局3を通じて管制システム4から受信し、また、管制システム4が飛行車両2を管制するために必要な情報を、地上基準局3を介して管制システム4に送信する。
 飛行車両2の管制のためには、飛行車両2の3次元位置を精密に特定することが望ましく、本実施形態では、飛行車両2の3次元位置の特定のために、飛行車両2が複数の人工衛星5から測位情報11を受信し、その測位情報を用いて自身の3次元位置を特定するGNSS(Global Navigation Satellite System)技術が用いられる。人工衛星5としては、例えば、GPS(global positioning system)衛星や準天頂衛星が用いられ得る。飛行車両2は、自身の3次元位置を示す位置情報12を、地上基準局3を介して管制システム4に送信する。
 地上基準局3は、飛行車両2の運航に必要な通信を飛行車両2との間で行う。加えて、本実施形態では、地上基準局3は、測位補強情報13を飛行車両2に送信する。飛行車両2は、受け取った測位補強情報13を用いて自身の3次元位置の特定の精度を向上させる演算を行う。飛行車両2の3次元位置の精度の向上のためには、VRS(virtual reference station)-GPS技術や、シュードライト技術を用いてもよい。
 管制システム4は、飛行車両2の運航の管制を行うためのハードウェア装置(コンピュータシステム)である。管制システム4は、飛行車両2から受け取った位置情報12に基づいて飛行車両2の管制を行う。より具体的には、例えば、管制システム4は、飛行経路指令14及び飛行誘導指令15を、地上基準局3を介して飛行車両2に送信する。ここで、飛行経路指令14は、飛行車両2の飛行経路を指示する指令であり、飛行誘導指令15は、飛行車両2の飛行速度を指示する指令である。
 本実施形態の飛行車両運航システム1における飛行車両2の運航の概略は、下記のとおりである。飛行車両2は、地上に設定された離着陸区間22から離着陸する。なお、「地上に設定された」とは、地上に設置された構造物(より厳密には、土地に定着する工作物)、例えば、道路、建築物、構築物等に設定されることも含む意味であることに留意されたい。離着陸区間22は、例えば、自動車専用道路21に設定され得る。また、離着陸区間22は、地上に設置された他の建築物や構築物(例えば、工場、ビル、交通施設等)に設定されてもよい。図1には、一の離着陸区間22しか図示されていないが、実際には、複数の離着陸区間22があると理解されるべきである。また、本明細書において、「離着陸区間」という名称は、離陸と着陸の両方に用いられることを意味するのではなく、離陸と着陸のうちの少なくとも一方に用いられる区間を意味していることに留意されたい。飛行車両2の搭乗者は、自らの運転により、又は自動運転によって飛行車両2を離着陸区間22に移動させる。飛行車両2が離着陸区間22に移動した後、自動運転の状態でない場合には飛行車両2が自動運転に切り替えられ、飛行車両2が管制システム4による制御の下で離陸する。
 飛行車両2が離陸した後、飛行車両2は、管制システム4による制御の下、自動誘導飛行(automatic guided flight)によって目的地の近くに位置する離着陸区間22まで飛行する。離陸した後で飛行車両2が飛行する経路は、3次元道路23に限定される。ここで、3次元道路23とは、空中に設定された、飛行車両2が飛行を許可される特定の領域の専用軌道である。一実施形態では、3次元道路23は、自動車専用道路21の上空に設定される。なお、3次元道路23の設定は、自動車専用道路21の上空に限定されるものではなく、他の建築物や構築物の上空、海上、トンネル内などでもよい。3次元道路23は、用途によって使い分けてもよく、図1には、一般的に使用可能な3次元道路23である一般線が、符号23aで示されており、貨物の輸送(即ち、物流)に用いられる3次元道路23である物流線が、符号23bで示されている。飛行車両2の飛行経路、即ち、飛行車両2が飛行する3次元道路23は、飛行車両2の目的地に基づいて管制システム4によって自動的に選択される。3次元道路23の選択は、交通状況、気象状況、及び飛行車両2の計測機器群によって取得された計測機器情報等に基づいて最適化される。管制システム4は、飛行車両2が所望の3次元道路23を所望の速度で飛行するように飛行経路指令14及び飛行誘導指令15を、地上基準局3を介して飛行車両2に送信する。
 自動誘導飛行によって目的地の近くの離着陸区間22まで飛行した後、飛行車両2は、当該離着陸区間22に自動的に着陸する。飛行車両2の着陸の後、搭乗者は、自らの運転により、又は、自動運転によって着陸した離着陸区間22から目的地まで飛行車両2を走行させる。
 このような手順での飛行車両2の運航は、安全性とユーザフレンドリ性との両方の観点で有利である。本実施形態の飛行車両運航システム1では、飛行車両2の離着陸及び飛行が特定の領域(離着陸区間22及び3次元道路23)に制限される。したがって、離着陸区間22及び3次元道路23への他の車両(例えば、人によって運転される車両)や飛行体(例えば、ドローンのようなUAV(unmanned aero vehicle))の進入を制限することで、安全性を向上させることができる。その一方で、本実施形態の飛行車両運航システム1では、管制システム4による制御の下で飛行車両2が自動的に飛行するので、ユーザは、操縦免許の取得や操縦技術の習得が不要であり、ユーザフレンドリ性を向上させることができる。
 以下では、飛行車両運航システム1の構成及び動作の詳細について説明する。
 図2は、飛行車両運航システム1の構成、特に、飛行車両運航システム1に含まれる各装置の構成の一例を示すブロック図である。飛行車両2は、コントロール部31、ユーザーインターフェース部32と、アンテナ装置33と、自動飛行システム34とを備えている。
 コントロール部31は、推進装置31aと、制御機器31bと、計測機器群31cとを備えている。推進装置31aは、飛行車両2の推力を発生する装置であり、制御機器31bは、飛行車両2の飛行方向の制御(操舵)を行う装置である。計測機器群31cは、飛行車両2に含まれる様々な機器(例えば、推進装置31a及び制御機器31b)の状態や、燃料タンクに残存する燃料残量を計測する。後述されるように、計測機器群31cによって得られた情報は、自動飛行システム34及び管制システム4に送られ、飛行車両2の制御及び管制に用いられる。
 ユーザーインターフェース部32は、飛行車両2に搭乗する搭乗者とのマン-マシンインターフェースとして動作する。ユーザーインターフェース部32は、表示装置32aと入力装置32bと生体診断装置32cとを備えている。表示装置32aは、飛行車両2に搭乗する搭乗者に様々な情報を表示する。表示装置32aによって表示される情報は、自動飛行システム34によって生成される。入力装置32bは、搭乗者によって操作され、搭乗者による入力を受け取る。生体診断装置32cは、飛行車両2に搭乗する搭乗者の生理的データの取得による健康状態の診断や生体情報の取得による生体認証を行う。生体診断装置32cによる診断及び生体認証の結果は、自動飛行システム34に送信され、更に、地上基準局3を介して管制システム4に送信される。
 アンテナ装置33は、地上基準局3との通信及び人工衛星5からの測位情報11の受信に用いられる。
 自動飛行システム34は、受信機34a、34bと、慣性航法装置34cと、3次元位置演算装置34dと、飛行誘導システム34eとを備えている。受信機34aは、人工衛星5から測位情報11を受信し、受信機34bは、地上基準局3から測位補強情報13を受信する。慣性航法装置34cは、それに搭載された慣性計測装置によって自らの位置や速度を算出する。3次元位置演算装置34dは、人工衛星5から受信した測位情報11と、地上基準局3から受信した測位補強情報13と、慣性航法装置34cの出力情報から、飛行車両2の3次元位置を特定し、飛行車両2の現在の3次元位置を示す位置情報12を生成する。生成した位置情報12は、地上基準局3を介して管制システム4に送信される。飛行誘導システム34eは、飛行車両2の自動飛行を実現するための様々な演算や制御を行う。例えば、飛行誘導システム34eは、3次元位置演算装置34dによって得られた飛行車両2の位置情報12、管制システム4から送られてくる飛行経路指令14及び飛行誘導指令15に応答して、飛行車両2が所望の飛行経路で飛行するように推進装置31a及び制御機器31bを制御する。
 管制システム4は、登録記録データベース41と、リアルタイム情報データベース42と、飛行管制演算装置43とを備えている。
 登録記録データベース41には、飛行が許可されている飛行車両2が登録されている。登録記録データベース41には、例えば、飛行が許可されている飛行車両2のそれぞれについて、飛行車両2を識別する車両識別情報(車両ID)、飛行車両2の搭乗者を示す個人識別情報、飛行車両2の性能を示す車両性能情報、及び、飛行車両2の飛行記録(飛行車両2が過去に飛行した記録)が登録されてもよい。
 リアルタイム情報データベース42には、当該管制システム4の管制エリア(当該管制システム4が飛行車両2の管制を行う地域)の状況を示す様々なデータが蓄積される。リアルタイム情報データベース42には、例えば、管制エリアにおける交通の状況を示す交通情報、管制エリアの気象を示す気象情報、管制エリアに存在する障害物に関する情報である障害物情報、及び、管制エリアに存在する建造物に関する情報であるインフラ情報が蓄積されていてもよい。リアルタイム情報データベース42に蓄積される情報(例えば、交通情報、気象情報、障害物情報及びインフラ情報)は、適宜の時間間隔で当該飛行車両運航システム1の外部のシステムから取得されてもよい。
 飛行管制演算装置43は、飛行車両2の管制を行うための様々な演算を行う。飛行車両2の管制には、例えば、飛行車両2から送信されてくる位置情報12、計測機器情報17、生体診断情報18、及び、登録記録データベース41、リアルタイム情報データベース42に蓄積されている情報が用いられる。
 続いて、本実施形態の飛行車両運航システム1における飛行車両2の運航について説明する。図3A、図3Bは、本実施形態における飛行車両2の運航の手順の例を示すフローチャートである。
 図3Aに示されているように、本実施形態の飛行車両運航システム1においては、飛行車両2及び搭乗者の個人識別情報を事前に登録することが求められる(ステップS01)。ステップS01では、例えば、飛行車両2の車両識別情報、飛行車両2の搭乗者を示す個人識別情報及び飛行車両2の性能を示す車両性能情報が登録記録データベース41に登録される。
 本実施形態の飛行車両運航システム1においては、飛行車両2の離陸は離着陸区間22でのみ認められるので、搭乗者は、自らの運転により、又は、自動運転により飛行車両2を離着陸区間22まで移動させる(ステップS02)。飛行車両2は、離着陸区間22に到着するまでの間は、地上の道路を走行する。飛行車両2は、例えば、一般の自動車が走行できる一般道路を離着陸区間22に到達するまで走行してもよい。搭乗者は、更に、飛行車両2のユーザーインターフェース部32の入力装置32bに目的地を入力して目的地を設定する(ステップS03)。
 飛行車両2が離着陸区間22に進入すると(ステップS04)、飛行車両2の飛行を希望する搭乗者は、入力装置32bに所定の操作を行って飛行許可要求を発する(ステップS05)。飛行許可要求は、地上基準局3を介して管制システム4に送信される。
 飛行許可要求が管制システム4に送られると、飛行車両2の飛行を許可するか否かの判断が行われる(ステップS06~S08)。図4は、飛行車両2の飛行を許可するか否かの判断における飛行車両2と管制システム4との間の情報の交換を示す概念図である。
 まず、飛行の許可が求められた飛行車両2が登録されているかの確認が行われる(ステップS06)。一実施形態では、飛行車両2を識別する車両識別情報16が飛行車両2から地上基準局3を介して管制システム4に送信され、管制システム4に送信された車両識別情報16が、登録記録データベース41に登録された車両識別情報と照合される。これにより、当該飛行車両2が登録されているかが判断される。
 飛行車両2の登録の確認と共に、飛行車両2に搭乗している搭乗者の確認を行ってもよい。この場合、登録記録データベース41に個人識別情報が予め登録される。ユーザの確認においては、飛行車両2に搭乗している搭乗者の個人識別情報が飛行車両2から地上基準局3を介して管制システム4に送信され、管制システム4に送信された個人識別情報が、登録記録データベース41に登録された個人識別情報と照合される。個人識別情報としては、生体認証を行うための生体情報を用いてもよい。この場合、登録記録データベース41に登録される個人識別情報として搭乗者の生体情報が登録される。搭乗者の確認においては、生体診断装置32cによって搭乗者の生体情報が取得され、飛行車両2に搭乗している搭乗者の生体情報が飛行車両2から地上基準局3を介して管制システム4に送信される。管制システム4に送信された生体情報と登録記録データベース41に登録された生体情報とを用いて生体認証が行われ、これにより、飛行車両2に搭乗している搭乗者の確認が行われる。ただし、飛行車両2が搭乗者のいない無人機である場合は、搭乗者の確認は不要である。
 飛行車両2が登録されていない場合、飛行車両2の飛行は許可されず、飛行車両2は、地上にある状態が維持されることになる(ステップS06:NG)。また、飛行車両2に搭乗している搭乗者の確認が行われるときには、該搭乗者が登録されていない場合にも飛行車両2の飛行は許可されない。飛行車両2の飛行が許可されない場合、飛行の不許可が飛行車両2に通知され、飛行車両2の表示装置32aに表示される。
 加えて、飛行車両2の自動点検、及び、搭乗者の生体自動診断が行われる(ステップS07)。これは、飛行車両2の状態及び飛行車両2に搭乗している搭乗者の状態が、飛行に耐えられるか否かを判断するためである。一実施形態では、飛行車両2の計測機器群31cにより飛行車両2の各機器(例えば、推進装置31a、制御機器31b)の状態や燃料タンクの燃料残量が計測され、計測機器情報17が生成される。計測機器情報17が地上基準局3を介して管制システム4に送られ、管制システム4の飛行管制演算装置43は、計測機器情報17に基づいて飛行車両2の自動点検を行う。飛行車両2の自動飛行システム34が計測機器群31cにより取得された計測機器情報17に基づいて飛行車両2の自動点検を行い、その自動点検の結果を管制システム4に通知してもよい。加えて、飛行車両2の生体診断装置32cによって飛行車両2に搭乗するユーザの生理的データが取得され、更に、該生理的データに基づいて搭乗者の健康状態の診断が行われる。この診断結果を示す生体診断情報18が、地上基準局3を介して管制システム4に送信される。
 計測機器情報17及び生体診断情報18から飛行車両2の状態及び飛行車両2に搭乗している搭乗者の状態が、飛行に耐えられる状態でないと判断される場合、飛行車両2の飛行は許可されず、飛行車両2は、搭乗者によって運転される状態が維持されることになる(ステップS06、S07:NG)。飛行車両2の飛行が許可されない場合、飛行の不許可が飛行車両2に通知され、飛行車両2の表示装置32aに表示される。
 飛行車両2の状態及び飛行車両2に搭乗している搭乗者の状態が飛行に耐えられると判断される場合、更に、飛行車両2に設定された目的地に応じた飛行計画案20aが、管制システム4の飛行管制演算装置43によって作成される(ステップS08)。飛行計画案は、例えば、飛行車両2の飛行経路の案や飛行経路の各位置の予定通過時刻を含んでいてもよい。飛行計画案は、飛行車両2の表示装置32aにより飛行車両2に搭乗する搭乗者に提示される(ステップS09)。
 図5は、飛行計画案の作成と搭乗者への提示における、飛行車両2と管制システム4との間の情報の交換を示す概念図である。この飛行計画案(図5では、符号20aで示されている)の作成においては、飛行車両2の位置情報12と目的地情報19とが管制システム4に送信される。上述のように、飛行車両2の位置情報12は、人工衛星5から受信した測位情報11と地上基準局3から受信した測位補強情報13と慣性航法装置34cの出力情報から特定された飛行車両2の現在の3次元位置を示す情報である。管制システム4の飛行管制演算装置43は、受け取った位置情報12と目的地情報19とから飛行計画案20aを作成する。詳細には、目的地情報19に基づいて着陸すべき離着陸区間22が選択され、更に、その離着陸区間22までの経路、即ち、着陸すべき離着陸区間22に到達するまでに通るべき3次元道路23が選択される。
 この飛行計画案20aの作成においては、リアルタイム情報データベース42に蓄積されている情報、例えば、交通情報、気象情報、障害物情報、インフラ情報が参照される。一実施形態では、着陸すべき離着陸区間22及び着陸すべき離着陸区間22に到達するまでに通るべき3次元道路23が、リアルタイム情報データベース42に蓄積されている交通情報、気象情報、障害物情報及びインフラ情報に基づいて選択される。例えば、交通情報に基づいて、混雑していない離着陸区間22が着陸すべき離着陸区間22として選択されてもよく、また、気象情報に基づき、天候が不良である離着陸区間22以外の離着陸区間22が着陸すべき離着陸区間22として選択されてもよい。また、交通情報に基づいて、混雑していない3次元道路23が着陸すべき離着陸区間22までの経路として選択されてもよく、天候が不良である3次元道路23以外の3次元道路23が着陸すべき離着陸区間22までの経路として選択されてもよい。また、障害物情報に基づき、障害物が存在しない3次元道路23が着陸すべき離着陸区間22までの経路として選択されてもよい。更に、人工衛星5、地上基準局3、離着陸区間22の状態を示すインフラ情報に基づき、健全なインフラが確保されている3次元道路23が着陸すべき離発着区間22までの経路として選択されてもよい。
 また、飛行計画案20aの作成においては、飛行車両2から計測機器情報17が参照されてもよい。例えば、計測機器情報17に示されている燃料残量が飛行計画案20aの作成の際に考慮されてもよい。
 ここで、リアルタイム情報データベース42に蓄積されている情報(例えば、交通情報、気象情報、障害物情報、インフラ情報)や計測機器情報17から適切な飛行計画案20aの作成ができないと判断された場合には、飛行車両2の飛行は許可されない。飛行車両2の飛行が許可されない場合(ステップS08:NG)、飛行の不許可が飛行車両2に通知され、飛行車両2の表示装置32aに表示される。この場合、飛行車両2は、地上にある状態が維持されることになる。
 飛行計画案20aが作成されると、作成された飛行計画案20aが地上基準局3を介して飛行車両2に送信される。飛行計画案20aは、飛行車両2の表示装置32aに表示される。表示装置32aには、飛行計画案20aの承諾、不承諾を選択するプロンプトが表示され、搭乗者は、入力装置32bを操作して飛行計画案20aの承諾、不承諾を選択する。搭乗者が飛行計画案20aを承諾すると、計画承認20bが生成され、計画承認20bが飛行車両2から地上基準局3を介して管制システム4に送信される。複数の飛行計画案20aが作成されてもよく、この場合、搭乗者は、作成された複数の飛行計画案20aのうち所望の飛行計画案を承諾してもよい。
 図3Aに図示されているように、飛行計画案20aが承諾されると(即ち、計画承認20bが管制システム4に送信されると)、飛行車両2の自動運転が開始される(ステップS10)。飛行車両2は、管制システム4による制御の下、離着陸区間22を自動運転で走行する。
 飛行車両2の自動運転が開始された後、飛行車両2は、管制システム4による制御の下、離着陸区間22の所望の位置から自動的に離陸する(ステップS11)。離着陸区間22から離陸した後、管制システム4は、飛行車両2を3次元道路23に誘導し、図3Bに図示されるように、3次元道路23における飛行車両2の自動誘導飛行(automatic guided flight)が開始される(ステップS12)。
 図6は、飛行車両2の飛行中における、飛行車両2と管制システム4との間の情報の交換を示す概念図である。
 飛行車両2の飛行中においては、飛行車両2の位置情報12が、地上基準局3を介して管制システム4に逐次に送信される。上述のように、飛行車両2の位置情報12は、人工衛星5から受信した測位情報11と地上基準局3から受信した測位補強情報13と慣性航法装置34cの出力情報から特定された飛行車両2の現在の3次元位置を示す情報である。
 管制システム4は、飛行車両2から受け取った位置情報12に基づき、承諾された飛行計画案20aに示された経路上の3次元道路23を飛行車両2が飛行するように飛行車両2を誘導する。飛行車両2の誘導は、飛行経路指令14及び飛行誘導指令15を飛行車両2に送信することによって行われる。上述のように、飛行経路指令14は、飛行車両2の飛行経路を指示する指令であり、飛行誘導指令15は、飛行車両2の飛行速度を指示する指令である。飛行車両2の飛行誘導システム34eは、飛行車両2の位置情報12、管制システム4から送られてくる飛行経路指令14及び飛行誘導指令15に応答して、飛行車両2が所望の経路で飛行するように推進装置31a及び制御機器31bを制御する。
 飛行車両2の飛行中においても、飛行車両2の自動点検、及び、搭乗者の生体自動診断が行われてもよい(ステップS13)。一実施形態では、飛行車両2の計測機器群31cにより飛行車両2の各機器(例えば、推進装置31a、制御機器31b)の状態や燃料タンクの燃料残量が計測され、計測機器情報17が生成される。計測機器情報17が地上基準局3を介して管制システム4に送られ、管制システム4の飛行管制演算装置43は、計測機器情報17に基づいて飛行車両2の自動点検を行う。飛行車両2の自動飛行システム34が計測機器群31cにより取得された計測機器情報17に基づいて飛行車両2の自動点検を行い、その自動点検の結果を管制システム4に通知してもよい。加えて、飛行車両2の生体診断装置32cによって飛行車両2に搭乗する搭乗者の生理的データが取得され、更に、該生理的データに基づいて搭乗者の健康状態の診断が行われる。この診断結果を示す生体診断情報18が、地上基準局3を介して管制システム4に送信される。
 飛行車両2の自動点検、及び、搭乗者の生体自動診断の結果、飛行経路の変更が必要であると判断される場合、飛行経路の再設定が行われる(ステップS15)。例えば、飛行車両2の自動点検の結果、飛行車両2が飛行計画案20aに示された飛行に耐えられないと判断された場合、管制システム4の飛行管制演算装置43により飛行経路の再設定が行われる。また、搭乗者の生体自動診断の結果、搭乗者が飛行計画案20aに示された飛行に耐えられないと判断された場合、飛行経路の再設定が行われる。
 また、飛行車両2の飛行中においては、飛行経路の3次元道路23の気象状況や交通状況が確認されてもよい(ステップS14)。具体的には、リアルタイム情報データベース42に蓄積されている気象情報や交通情報のうち、飛行経路の3次元道路23における気象状況や交通状況を示す気象情報及び交通情報が、管制システム4の飛行管制演算装置43によって照会される。照会された気象情報及び交通情報に基づいて、飛行計画案20aに示された飛行経路が気象状況や交通状況の観点から適切でない場合、飛行経路の変更が必要であると判断され、飛行経路の再設定が行われる(ステップS15)。
 飛行経路の変更が必要ないと判断された場合には、そのまま、着陸すべき離着陸区間22に到達するまで飛行車両2の自動誘導飛行が行われる。
 飛行車両2の自動点検、搭乗者の生体自動診断、気象情報、交通情報、障害物情報及びインフラ情報の照会の結果、飛行経路を変更すべきと判断される場合、飛行経路の再設定が行われる(ステップS15)。飛行経路の再設定は、最新の位置情報12、気象情報、交通情報、障害物情報及びインフラ情報に基づいて行われる。
 飛行経路の再設定が行われると、再設定された飛行経路を含む新たな飛行計画案20aが飛行車両2の表示装置32aに表示される。表示装置32aには、飛行計画案20aの承諾、不承諾を選択するプロンプトが表示され、搭乗者は、入力装置32bを操作して新たな飛行計画案20aの承諾、不承諾を選択する。搭乗者が新たな飛行計画案20aを承諾すると、以後、新たな飛行計画案20aに沿って自動誘導飛行が行われる。
 ただし、安全性の観点から必要がある場合、例えば、飛行車両2及び/又は搭乗者が飛行に耐えられないと判断される場合には、近くの離着陸区間22に着陸するように強制的に飛行経路の再設定が行われる。新たな飛行計画案20aを承諾しない場合も、近くの離着陸区間22に飛行車両2が着陸するように飛行経路が再設定される。
 着陸すべき離着陸区間22に到達すると、飛行車両2の自動着陸が行われ(ステップS16)、更に、飛行車両2は、離着陸区間22での自動運転走行モードに移行する(ステップS17)。
 その後、飛行による飛行車両2及び搭乗者への影響を把握するために、飛行車両2の自動点検及び搭乗者の生体自動診断が行われる(ステップS18)。一実施形態では、飛行車両2の計測機器群31cにより飛行車両2の各機器(例えば、推進装置31a、制御機器31b)の状態や燃料タンクの燃料残量が計測され、計測結果を示す計測機器情報17が地上基準局3を介して管制システム4に送信される。管制システム4の飛行管制演算装置43は、計測機器情報17に基づいて飛行車両2の自動点検を行う。加えて、飛行車両2の生体診断装置32cによって飛行車両2に搭乗する搭乗者の生理的データが取得され、更に、該生理的データに基づいて搭乗者の健康状態の診断が行われる。この診断結果を示す生体診断情報18が、地上基準局3を介して管制システム4に送信される。
 また、3次元道路23における飛行に対する課金等の理由により必要な場合、飛行車両2の識別、及び、搭乗者の識別が行われる(ステップS19)。飛行車両2を識別する車両識別情報16が飛行車両2から地上基準局3を介して管制システム4に送信され、管制システム4に送信された車両識別情報16が、登録記録データベース41に登録された車両識別情報と照合される。また、飛行車両2に搭乗している搭乗者の個人識別情報が飛行車両2から地上基準局3を介して管制システム4に送信され、管制システム4に送信された個人識別情報が、登録記録データベース41に登録された個人識別情報と照合される。
 その後、着陸した離着陸区間22での飛行車両2の自動運転が終了される(ステップS20)。離着陸区間22での自動運転が終了した後、搭乗者は、自らの運転により、又は、自動運転によって飛行車両2を地上の道路を走行させて目的地まで移動する(ステップS21)。
 以上に述べられた飛行車両2の運航は、安全性とユーザフレンドリ性との両方の観点で有利である。本実施形態では、飛行車両2の離着陸及び飛行が特定の領域(離着陸区間22及び3次元道路23)に制限される。したがって、離着陸区間22及び3次元道路23への他の車両や飛行体の進入を制限することで、安全性を向上させることができる。その一方で、本実施形態の飛行車両運航システム1では、管制システム4による制御の下で飛行車両2が自動的に飛行するので、ユーザフレンドリ性を向上させることができる。
 図3A、図3Bに示された飛行車両2の運航手順では、飛行車両2が離陸する離着陸区間22が、搭乗者によって選択されているが、飛行車両2が離陸する離着陸区間22を含む飛行計画案が、管制システム4によって作成されてもよい。一実施形態では、飛行車両2が地上にあるときに搭乗者が飛行車両2に目的地を設定すると、飛行車両2の現在の位置を示す位置情報12と目的地を示す目的地情報19とが、飛行車両2から管制システム4に送信される。
 管制システム4は、位置情報12と目的地情報19を受け取ると、飛行計画案20aを作成する。飛行計画案20aは、飛行車両2が離陸すべき離着陸区間22を含んでいる。詳細には、位置情報12と目的地情報19に基づいて、飛行車両が離陸すべき離着陸区間22及び着陸すべき離着陸区間22が選択され、更に、離陸する離着陸区間22及び着陸する離着陸区間22の間の経路、即ち、離陸する離着陸区間22から着陸する離着陸区間22までの飛行において通るべき3次元道路23が選択される。
 この飛行計画案20aの作成においては、リアルタイム情報データベース42に蓄積されている情報、例えば、交通情報、気象情報、障害物情報、インフラ情報が参照される。一実施形態では、着陸すべき離着陸区間22及び着陸すべき離着陸区間22に到達するまでに通るべき3次元道路23が、リアルタイム情報データベース42に蓄積されている交通情報、気象情報、障害物情報及びインフラ情報に基づいて選択される。例えば、交通情報に基づいて、混雑していない離着陸区間22が離着陸する離着陸区間22として選択されてもよく、また、気象情報に基づき、天候が不良である離着陸区間22以外の離着陸区間22が離着陸する離着陸区間22として選択されてもよい。また、交通情報に基づいて、混雑していない3次元道路23が離陸する離着陸区間22と着陸する離着陸区間22の間の経路として選択されてもよく、天候が不良である3次元道路23以外の3次元道路23が離陸する離着陸区間22と着陸する離着陸区間22の間の経路として選択されてもよい。また、障害物情報に基づき、障害物が存在しない3次元道路23が離陸する離着陸区間22と着陸する離着陸区間22の間の経路として選択されてもよい。また、人工衛星5、地上基準局3、離着陸区間22等の状態を示すインフラ情報に基づき、健全なインフラが確保されている3次元道路23が着陸すべき離着陸区間22までの経路として選択されてもよい。
 また、飛行計画案20aの作成においては、飛行車両2から計測機器情報17が参照されてもよい。例えば、計測機器情報17に示されている燃料残量が飛行計画案20aの作成の際に考慮されてもよい。
 このようにして作成された飛行計画案20aは、飛行車両2の表示装置32aに表示され、飛行車両2に搭乗する搭乗者に提示される。表示装置32aに表示される飛行計画案20aの表示画面には、飛行車両2を離陸すべき離着陸区間22が示されており、飛行車両2に搭乗する搭乗者は、その表示画面から、飛行車両2を離陸すべき離着陸区間22を知ることができる。離陸すべき離着陸区間22に到着した後、飛行車両2の入力装置32bに所定の操作を行って飛行許可要求を発すると、飛行計画案20aの作成(ステップS08)を除き、図3A、図3Bの運航手順と同様の手順が行われ、飛行車両2の自動離陸、自動誘導飛行、及び、自動着陸が行われる。
 以上には、本発明の実施形態が具体的に記載されているが、本発明が上記の実施形態に限定されると解釈してはならない。本発明が様々な変更と共に実施され得ることは、当業者には自明的であろう。
1   :飛行車両運航システム
2   :飛行車両
3   :地上基準局
4   :管制システム
5   :人工衛星
11  :測位情報
12  :位置情報
13  :測位補強情報
14  :飛行経路指令
15  :飛行誘導指令
16  :車両識別情報
17  :計測機器情報
18  :生体診断情報
19  :目的地情報
20a :飛行計画案
20b :計画承認
21  :自動車専用道路
22  :離着陸区間
23  :3次元道路
31  :コントロール部
31a :推進装置
31b :制御機器
31c :計測機器群
32  :ユーザーインターフェース部
32a :表示装置
32b :入力装置
32c :生体診断装置
33  :アンテナ装置
34  :自動飛行システム
34a :受信機
34b :受信機
34c :慣性航法装置
34d :3次元位置演算装置
34e :飛行誘導システム
41  :登録記録データベース
42  :リアルタイム情報データベース
43  :飛行管制演算装置

Claims (6)

  1.  飛行車両と、
     前記飛行車両の飛行を管制する管制システム
    とを具備し、
     前記飛行車両は、地上に設定された第1離着陸区間に前記飛行車両が位置するときに自動運転に切り替え可能であるように構成され、
     前記飛行車両が自動運転に切り替えられた後、前記管制システムは、前記飛行車両が前記第1離着陸区間において離陸し、空中の特定の領域に設定された専用軌道である3次元道路を飛行し、地上に設定された第2離着陸区間において着陸するように前記飛行車両を誘導し、
     前記飛行車両が自動運転に切り替えられた後、前記第1離着陸区間からの離陸から前記第2離着陸区間への着陸までの動作が、前記管制システムによる制御の下、自動的に行われる
     飛行車両運航システム。
  2.  請求項1に記載の飛行車両運航システムであって、
     前記飛行車両は、人工衛星から測位情報を受け取り、受け取った前記測位情報に基づいて、前記飛行車両の3次元位置を特定し、前記3次元位置を示す位置情報を前記管制システムに送信するように構成されており、
     前記管制システムは、前記飛行車両の前記3次元道路の飛行において、前記位置情報に基づいて前記飛行車両を誘導する
     飛行車両運航システム。
  3.  請求項1に記載の飛行車両運航システムであって、
     前記飛行車両は、人工衛星から測位情報を受け取り、受け取った前記測位情報に基づいて、前記飛行車両の3次元位置を特定し、前記3次元位置を示す位置情報を前記管制システムに送信するように構成されており、
     前記飛行車両は、前記飛行車両に目的地が設定されると前記目的地を示す目的地情報を前記管制システムに送信し、
     前記管制システムは、前記飛行車両の前記位置情報と前記目的地情報に基づいて、前記飛行車両が飛行する前記3次元道路を選択する
     飛行車両運航システム。
  4.  請求項3に記載の飛行車両運航システムであって、
     前記管制システムは、前記飛行車両の前記位置情報と前記目的地情報に基づいて、地上の道路に設定された複数の離着陸区間のうちから前記飛行車両が離陸すべき前記第1離着陸区間を選択し、選択した前記第1離着陸区間及び選択した前記3次元道路を含む飛行計画案を前記飛行車両に送信し、
     前記飛行車両は、前記飛行計画案を表示装置で表示し、
     前記飛行計画案が表示される前記表示装置の表示画面には、前記飛行車両を離陸する前記第1離着陸区間が示されている
     飛行車両運航システム。
  5.  管制システムを具備する飛行車両運航システムによって飛行車両を運航する飛行車両運航方法であって、
     地上に設定された第1離着陸区間に前記飛行車両が位置するときに前記飛行車両を自動運転に切り替えるステップと、
     前記飛行車両が自動運転に切り替えられた後、前記飛行車両が前記第1離着陸区間において離陸し、空中の特定の領域に設定された専用軌道である3次元道路を飛行し、地上に設定された第2離着陸区間において着陸するように前記飛行車両を誘導するステップ
    とを具備し、
     前記飛行車両が自動運転に切り替えられた後、前記第1離着陸区間からの離陸から前記第2離着陸区間への着陸までの動作が、管制システムによる制御の下、自動的に行われる
     飛行車両運航方法。
  6.  請求項5に記載の飛行車両運航方法であって、
     更に、
     前記飛行車両が、人工衛星から測位情報を受け取り、受け取った前記測位情報に基づいて、前記飛行車両の3次元位置を特定し、前記3次元位置を示す位置情報を前記管制システムに送信するステップを具備し、
     前記飛行車両の前記3次元道路の飛行においては、前記位置情報に基づいて前記飛行車両が誘導される
     飛行車両運航方法。
     
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