WO2022113309A1 - 飛行体、プロセッサ、飛行制御方法、プログラム、飛行補助設備 - Google Patents

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WO2022113309A1
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aircraft
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鈴木陽一
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株式会社エアロネクスト
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Definitions

  • the present invention relates to an air vehicle, a processor, a flight control method, a program, and flight assist equipment.
  • Patent Document 1 discloses a landing facility capable of autonomous landing of an air vehicle. ..
  • Patent Document 1 discloses a landing facility provided with a marker capable of assisting the autonomous landing of an air vehicle.
  • Patent Document 1 it is possible to provide landing equipment capable of realizing autonomous landing of an air vehicle at low cost and efficiently.
  • GNSS etc. satellite positioning system
  • the number of satellites supplemented is small, and accurate self-position estimation may be difficult, or errors may occur due to solar activity such as solar flares.
  • the flying object that performs autonomous flight by GNSS or the like cannot accurately move to a distance where the marker can be recognized, and cannot perform autonomous landing satisfactorily. There is a fear.
  • one object of the present invention is to provide an air vehicle that autonomously flies using GNSS or the like and that can improve flight reliability while suppressing an increase in cost.
  • an air vehicle that autonomously flies on a designated route, and is based on information on a landing point acquired from the outside by an external information acquisition device when autonomous flight on the designated route is not continued. It is possible to provide an air vehicle including a processor that controls the flight of the air vehicle.
  • the present invention it is possible to provide an air vehicle that autonomously flies using GNSS or the like and that can improve flight reliability while suppressing an increase in cost.
  • FIG. 7 It is a schematic diagram which looked at the flight assist equipment of this invention from the upper surface. It is a figure which looked at the flight auxiliary equipment of FIG. 1 from the side view. It is a figure which showed the direction which the auxiliary sign of the flight auxiliary equipment of FIG. 1 shows. It is a top view of the flying object of FIG. It is a side view of the flying object of FIG. It is a functional block diagram of the flying object of FIG. It is the figure which looked at the auxiliary sign of the flight auxiliary equipment of this invention from the top view. It is an isometric view of the auxiliary sign of FIG. 7. It is a top view when the flying object in this invention is guided at the landing point. It is a side view of the state of FIG.
  • the flight object, the processor, the flight control method, the program, and the flight auxiliary equipment according to the embodiment of the present invention have the following configurations.
  • the external information acquisition device is a sensor.
  • [Item 3] The aircraft described in item 2 and The sensor is an image sensor.
  • the external information acquisition device is a beacon device.
  • An air vehicle characterized by that.
  • [Item 5] The flying object according to any one of items 1 to 4.
  • the processor executes a safe landing mode in which flight control is performed based on a flight route for acquiring information about the landing point.
  • [Item 6] The flying object according to any one of items 1 to 4. In normal times, the processor recognizes the information about the landing point as the information about the landing point on the designated route. In the safe landing mode, the information about the landing point is recognized as the information about the emergency landing point different from the landing point on the designated route. An air vehicle characterized by that.
  • [Item 7] The flying object according to any one of items 1 to 6.
  • the aircraft transmits information about the landing point to another aircraft or a management server that supports autonomous flight to the aircraft.
  • An air vehicle characterized by that.
  • a flight control method characterized by that.
  • the flight control method is The step includes a step of controlling the flight of the air vehicle based on the information about the landing point acquired from the outside by the external information acquisition device when the autonomous flight on the designated route is not continued.
  • the auxiliary system is provided on the flying object 100 and the auxiliary signs 12 such as figures and characters represented by plates, sheets, displays, structures and the like. It has an auxiliary sign acquisition sensor (hereinafter, collectively referred to as an external information acquisition device) 112 capable of capturing the auxiliary sign 12.
  • a plurality of auxiliary signs 12 are arranged on the designated route 20 of the aircraft 100 or outside the designated route to assist the flight of the aircraft 100.
  • the illustrated auxiliary sign 12 is unified as a black star in order to clarify the position and the like, and changes in figures and characters due to differences in the information indicated by the plurality of auxiliary signs 12 are shown in the figure. do not have.
  • the flying object 100 is equipped with at least elements such as a propeller 110 and a motor 111 for flying, and is equipped with energy for operating them (for example, a secondary battery, a fuel cell, fossil fuel, etc.).
  • the air vehicle does not require a large area such as a runway and is equipped with a plurality of propellers and motors called multicopters as shown in FIG. 4 or FIG. 5, or a single rotor helicopter as shown in FIG. It is preferable to use.
  • the sensor 112 is provided by connecting to the flying object 100, and is installed at least at any place where the outside can be captured from the flying object during flight.
  • the installation angle of the sensor 112 is determined by the installation location of the auxiliary sign 12 to be used, the altitude used by the flying object, the capture range of the sensor 112, and the like.
  • the sensor can be displaced independently of the tilt of the aircraft because the sensor is oriented in the specified direction regardless of whether the aircraft is tilted forward or hovering in a windless environment where the aircraft is not tilted. You may connect to. For example, by using a gimbal for a camera or the like, it is possible to keep the direction of the sensor constant without being affected by the change in the angle of the flying object.
  • the sensor 112 is a detector capable of capturing the auxiliary sign 12 while the flying object is flying over the sky.
  • an optical sensor such as a digital camera or an infrared camera that can visually recognize the auxiliary sign 12 can be mentioned. Further, it may be used in combination with a distance measuring device such as a millimeter wave radar to efficiently capture the auxiliary sign.
  • the illustrated flying object 100 is drawn in a simplified manner for facilitating the explanation of the structure of the present invention, and for example, the detailed configuration of the control unit and the like is not shown.
  • the flying object 100 has the direction of arrow D (-YX direction) in the figure as the forward direction (details will be described later).
  • Front-back direction + Y direction and -Y direction
  • vertical direction or vertical direction
  • left-right direction or horizontal direction
  • traveling direction forward
  • backward direction or + Y direction
  • ascending direction upward
  • descending direction downward
  • the propeller 110 rotates by receiving the output from the motor 111.
  • the rotation of the propeller 110 generates a propulsive force for taking off the flying object 100 from the starting point, moving it, and landing it at the destination.
  • the propeller 110 can rotate to the right, stop, and rotate to the left.
  • the propeller 110 included in the flying object of the present invention has one or more blades. Any number of blades (rotors) (eg, 1, 2, 3, 4, or more blades) may be used. Further, the shape of the blade can be any shape such as a flat shape, a curved shape, a twisted shape, a tapered shape, or a combination thereof. The shape of the blade can be changed (for example, expansion / contraction, folding, bending, etc.). The blades may be symmetrical (having the same upper and lower surfaces) or asymmetric (having different shaped upper and lower surfaces). The blades can be formed into an air wheel, wing, or geometry suitable for generating dynamic aerodynamic forces (eg, lift, thrust) as the blades move through the air. The geometry of the blades can be appropriately selected to optimize the dynamic air characteristics of the blades, such as increasing lift and thrust and reducing drag.
  • rotors e. 1, 2, 3, 4, or more blades
  • shape of the blade can be any shape such as a flat shape,
  • the propeller included in the flying object of the present invention may have a fixed pitch, a variable pitch, or a mixture of a fixed pitch and a variable pitch, but the propeller is not limited to this.
  • the motor 111 causes the rotation of the propeller 110, and for example, the drive unit can include an electric motor, an engine, or the like.
  • the blades are driveable by the motor and rotate around the axis of rotation of the motor (eg, the long axis of the motor).
  • All the blades can rotate in the same direction, and can also rotate independently. Some of the blades rotate in one direction and the other blades rotate in the other direction.
  • the blades can all rotate at the same rotation speed, or can rotate at different rotation speeds.
  • the rotation speed can be automatically or manually determined based on the dimensions (for example, size, weight) and control state (speed, moving direction, etc.) of the moving body.
  • the flight body 100 determines the rotation speed and flight angle of each motor according to the wind speed and the wind direction by a flight controller, a radio, or the like. As a result, the flying object can move ascending / descending, accelerating / decelerating, and changing direction.
  • the flight body 100 can perform autonomous flight according to routes and rules set in advance or during flight, and flight by maneuvering using a radio.
  • the above-mentioned flying object has a functional block shown in FIG.
  • the functional block in FIG. 2 has a minimum reference configuration.
  • the flight controller is a so-called processing unit.
  • the processing unit can have one or more processors such as a programmable processor (eg, a central processing unit (CPU)).
  • the processing unit has a memory (not shown), and the memory can be accessed.
  • the memory stores the logic, code, and / or program instructions that the processing unit can execute to perform one or more steps.
  • the memory may include, for example, a separable medium such as an SD card or random access memory (RAM) or an external storage device.
  • the data acquired from the cameras and sensors may be directly transmitted and stored in the memory. For example, still image / moving image data taken by a camera or the like is recorded in an internal memory or an external memory.
  • the processing unit includes a control module configured to control the state of the rotorcraft.
  • the control module adjusts the spatial arrangement, velocity, and / or acceleration of a rotary wing machine with 6 degrees of freedom (translation x, y and z, and rotational motion ⁇ x , ⁇ y and ⁇ z ). It controls the propulsion mechanism (motor, etc.) of the rotary wing machine.
  • the control module can control one or more of the states of the mounting unit and the sensors.
  • the processing unit is capable of communicating with a transmitter / receiver configured to transmit and / or receive data from one or more external devices (eg, terminals, display devices, or other remote controls).
  • the transmitter / receiver can use any suitable communication means such as wired communication or wireless communication.
  • the transmitter / receiver uses one or more of a local area network (LAN), wide area network (WAN), infrared, wireless, WiFi, point-to-point (P2P) network, telecommunications network, cloud communication, and the like. be able to.
  • the transmitter / receiver can transmit and / or receive one or more of data acquired by sensors, processing results generated by a processing unit, predetermined control data, user commands from a terminal or a remote controller, and the like. ..
  • Sensors according to this embodiment may include an inertial sensor (acceleration sensor, gyro sensor), GPS sensor, proximity sensor (eg, rider), or vision / image sensor (eg, camera).
  • inertial sensor acceleration sensor, gyro sensor
  • GPS sensor GPS sensor
  • proximity sensor eg, rider
  • vision / image sensor eg, camera
  • the processing unit is equipped with a processing system for reflecting optical information and the like obtained from the auxiliary sign 12 captured by the sensor 112 in flight control.
  • the figures and characters shown by the auxiliary sign 12 have a shape that is easy to be captured by distinguishing them from other objects (natural objects and objects generally existing outdoors) when viewed from the sky in order to improve the accuracy and speed of capture. ..
  • a single circle or quadrangle is a common shape of a structure or a building seen from the sky, so the possibility of misidentification is higher than that of other complicated figures or two-dimensional codes.
  • the auxiliary sign 12 is represented so that the contents of the sign can be captured from the flying object 100 flying in the air.
  • the camera provided in the aircraft is looking directly underneath, it is preferable not only to be able to accurately capture from directly above (+ Z direction) the auxiliary sign 12, but also to capture even if it is not directly above, as shown in FIGS. 7 and 8B. Displayed as possible. Further, it may be provided in a structure having a step as shown in FIG. 7, may be provided in a flat structure as shown in FIG. 8B, or, for example, in a specified route of a designated route. It may be provided on a structure that is inclined toward the surface.
  • the auxiliary sign 12 can be installed on the ground or drawn with paint on flat ground. Where there are structures or structures, it is desirable to install them in a high place where there are few shields in the sky so that they can be easily captured from the flying object.
  • the roof or roof of a building, the upper part of a utility pole or a street lamp, or the like is suitable, but the installation location is not limited to this as long as it can be installed so as to be captured from an air vehicle.
  • Each of the flying objects 100 using the auxiliary sign 12 flies at a free altitude, and the altitude to be used as a route is set in advance so as not to cause a collision accident or the like. Therefore, the size of the auxiliary sign 12 is determined so that it is not difficult to capture the auxiliary sign 12 by the sensor 112 included in the flying object at the utilization altitude of the flying object 100. For example, even if the altitude is set to 50 meters, the minimum size of the auxiliary sign that can be captured is the minimum size when the focal length of the camera mounted as the auxiliary sign capture sensor is 50 mm and 400 mm. Since they differ greatly, the appropriate size for the auxiliary sign 12 also differs.
  • a plurality of auxiliary signs 12 are provided around the designated route 20 or the designated route 20 of the aircraft 100, which is outside the landing port provided with the landing marker 11, the emergency landing place, etc. (hereinafter collectively referred to as the landing point 10). Therefore, when the flight object 100 heading for the landing point 10 deviates from the landing point 10 or its designated route 20, the traveling direction can be determined by the information obtained from the auxiliary sign 12. For example, when the auxiliary sign 12 is provided on the circle centered on the landing point 10 and the distance between the adjacent auxiliary signs 12 is equal to or less than the sign capture range at the flight altitude of the flying object 100, the auxiliary sign 12 is provided. The aircraft 100, which is inside the circle in which the twelve are arranged, can smoothly head to the landing point 10.
  • the auxiliary sign 12 can be captured before the equipment deviates from the circle, so that the vehicle will not inadvertently leave the landing point 10, and the vehicle will crash or land unavoidably.
  • the range is also limited.
  • the auxiliary sign 12 has information capable of acquiring the direction in which the flying object 100 should go, and the flying object 100 that has captured the auxiliary sign 12 has a landing point 10 even when it is difficult to estimate its own position by GNSS or the like. You can move in the direction.
  • the method of self-position estimation is not limited to GNSS, but estimation by radio wave reception from ground reference stations (RTK, control, etc.), estimation by images and light (VisualSLAM, LidarSLAM, etc.), and pre-stored topography and environment. It may be estimated by data reference.
  • the flying object 100 may reach the auxiliary sign 12 by further utilizing an existing structure other than the auxiliary sign 12.
  • the total number of the auxiliary signs 12 is reduced to reduce the installation cost of the equipment, and the supplementation of the auxiliary sign 12 is made easier.
  • the shape in which circles and lines are combined can be read. Since the size and spacing of utility poles and electric wires are standardized, auxiliary use can be expected, such as flying in the direction in which the wires continue, relying on the wire shape of the utility poles as a reference.
  • the aircraft 100 that has taken off from the takeoff point autonomously flies toward the landing point 10 based on its own position acquired by GNSS or the like on the preset designated route 20, and lands at the landing point 10 such as a port or a helipad. do.
  • the aircraft 100 can make an accurate autonomous landing at the landing point 10 by using a guidance signal from the ground, an auxiliary marker for autonomous landing, and the like.
  • the receiving device included in the flying object 100 receives the guidance signal (instruction signal) from the ground. ) Is acquired and the landing operation is performed.
  • the flying object 100 reads the marker 11 and performs the landing operation by approaching the distance that the optical sensor such as the camera included in the flying object 100 can recognize the marker 11. conduct.
  • the aircraft 100 sets the designated route 20. It will be difficult to proceed.
  • the flight object 100 may transmit the information indicated by the acquired auxiliary sign 12 to, for example, a management server that supports autonomous flight to the flight object 100 or a processor possessed by another flight object.
  • a management server that supports autonomous flight to the flight object 100 or a processor possessed by another flight object.
  • the flying object 100 can capture the auxiliary signs 12.
  • the auxiliary sign 12 is arranged so that it can be easily captured in advance. This can improve the reliability of autonomous flight.
  • the flight body 100 may switch to a flight method (auxiliary sign search mode) for capturing the auxiliary sign 12 earlier when it is determined that accurate autonomous flight has become difficult.
  • a flight method auxiliary sign search mode
  • the auxiliary sign 12 can handle any information that can be possessed by figures, character strings, barcodes, etc., it can play a role of flight assistance when the self-position estimation of the flying object 100 fails. It is possible. Therefore, the information indicated by the auxiliary sign 12 is, for example, an instruction of altitude, speed, direction, operation, information transmission of coordinates, and the like.
  • a safe landing mode for landing using the auxiliary sign 12 may be provided.
  • the autonomous flight assist device of the present invention is provided with a flight mode (hereinafter collectively referred to as a safe landing mode) that enables landing at a safe point.
  • a safe landing mode a flight mode
  • the aircraft 100 switches to the safe landing mode automatically or by an instruction from the outside. If the flight method in the safe landing mode is to keep the flight object 100 at a predetermined altitude and gradually increase the diameter of the turn as shown in FIG. 15, continue turning until the nearest auxiliary sign 12 is caught. As soon as the auxiliary sign 12 is recognized, it becomes possible to head to the landing point 10 (including the emergency landing place) according to the information provided from the auxiliary sign 12.
  • the area around the installation point of the auxiliary sign 12 can be the landing point 10, the position that does not interfere with the acquisition of the auxiliary sign of other aircraft (for example, at a position 2 meters away from the auxiliary sign 12 and other than the own aircraft). You may land at a position where the aircraft etc. cannot be captured).
  • the identification ID and the placement position information of the auxiliary sign 12 as the information indicated by the acquired auxiliary sign 12, it is possible to grasp at which position the aircraft 100 will land.
  • the landing may be performed based on the other auxiliary sign 12 regardless of the case where the same auxiliary sign 12 is supplemented.
  • the flight route for the aircraft 100 to capture the auxiliary sign 12 in the safe landing mode can be arbitrarily set. It can be expected that the auxiliary sign 12 will be efficiently supplemented by expanding the diameter of the circle in a spiral shape or reciprocating while shifting the position without flying unplanned.
  • flight methods in safe landing mode include increasing flight altitude to increase the area that can be acquired, and objects that can be flight aids from images acquired in the past (such as seconds or minutes ago). , Auxiliary sign 12, electric wire, utility pole, etc.), and there is a way to fly in that direction.
  • images acquired in the past for example, if the time when an image containing an object that can be a flight aid was acquired was 10 seconds ago, the direction of travel was changed by 180 degrees and the same speed was used for 10 seconds. By advancing, you can approach objects that can be flight aids.
  • auxiliary signs 12 are arranged outside the designated route 20 or the designated route 20 of the aircraft 100, and autonomous flight by GNSS or the like becomes difficult, another point where the same flight route 20 is used. Other aircraft flying in can be informed of the nearest landing point, respectively.
  • the aircraft 100 obtains different information when it captures the same auxiliary sign 12 in normal times and in safe landing mode, or the algorithm of the auxiliary sign processing system in safe landing mode so that it can be associated with different information.
  • the reference database may be different from normal times. This makes it possible, for example, to indicate the direction in which the port is located when a black star is captured in normal times, and the direction of the nearest vacant lot when the same black star is captured in the safe landing mode.
  • the auxiliary sign 12 may be used for transmission by radio waves, as long as it can inform the flying object of information on which direction it should go.
  • the flying object 100 that transmits information using a beacon is equipped with a beacon device (external information acquisition device) used for receiving radio waves emitted by a beacon installed on the ground.
  • a beacon device external information acquisition device

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Abstract

GNSS等を利用して指定航路上を自律飛行する飛行体において、前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行うプロセッサを備える。

Description

飛行体、プロセッサ、飛行制御方法、プログラム、飛行補助設備
 本発明は、飛行体、プロセッサ、飛行制御方法、プログラム、飛行補助設備に関する。
 近年、ドローン(Drone)や無人航空機(UAV:Unmanned Aerial Vehicle)などの飛行体(以下、「飛行体」と総称する)を用いるサービスの実用化に向けた研究や実証実験が進められている。宅配や検査などのサービス実施においては、飛行や離着陸が自動で行われることが望ましい。このような状況を鑑みて、特許文献1においては、飛行体が自律着陸可能な着陸施設が開示されている。。
 より具体的には、特許文献1では、飛行体の自律着陸を補助可能なマーカーを備える着陸施設が開示されている。
米国特許出願公開第20160122038号
 特許文献1においては、低コストかつ効率的に飛行体の自律着陸を実現可能な着陸設備を提供すること可能となっている。
 しかし、GNSS等(衛星測位システム)による自律飛行は、常に同じ精度で行えるという保証がない。飛行体と衛星の位置関係や環境によっては衛星の補足数が少なく、正確な自己位置推定が困難であったり、太陽フレアなどの太陽活動により誤差が発生したりする場合がある。このような状況下では、特許文献1の着陸設備を使用した自律着陸において、GNSS等による自律飛行を行う飛行体が、マーカーを認識できる距離まで正確に移動できず、満足に自律着陸を行えない恐れがある。
 GNSS等による自律飛行が困難な場合の解決方法として、地上からの管制システムによる誘導や、飛行体が備えるライダー等によるリアルタイムマッピングシステムが周知されているが、これらは地上施設の整備や、メンテナンス等による運用コストの増加、飛行体の重量増加につながるため、サービスの実装と継続において最適とは言えない。
 そこで、本発明は、GNSS等を利用して自律飛行する飛行体であって、飛行の信頼性をコストの増加を抑えながら向上し得る飛行体等を提供することを一つの目的とする。
 本発明によれば、指定航路上を自律飛行する飛行体であって、前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行うプロセッサを備える飛行体を提供することができる。
 本発明によれば、GNSS等を利用して自律飛行する飛行体であって、飛行の信頼性をコストの増加を抑えながら向上し得る飛行体等を提供し得る。
本発明の飛行補助設備を上面から見た模式図である。 図1の飛行補助設備を側面から見た図である。 図1の飛行補助設備の補助サインが示す方向を示した図である。 図1の飛行体の上面図である。 図4の飛行体の側面図である。 図4の飛行体の機能ブロック図である。 本発明の飛行補助設備の補助サインを上面から見た図である。 図7の補助サインの等角投影図である。 本発明における飛行体が着陸地点の誘導を受けている時の上面図である。 図9の状態の側面図である。 本発明における飛行体が着陸地点の誘導を受けている時の他の上面図である。 図11の状態の側面図である。 補助サインの設置例を示した側面図である。 本発明における飛行体が安全着陸モードになった時の模式図である。 本発明における安全着陸モードの飛行体の飛行ルートの例である。 本発明における安全着陸モードの飛行体の飛行ルートの例である。 本発明における安全着陸モードの飛行体の飛行ルートの例である。 本発明における安全着陸モードの飛行体の飛行ルートの例である。 本発明の飛行補助設備におけるその他の飛行体の側面図である。 電柱と電線を上面から見た模式図である。
 本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による飛行体、プロセッサ、飛行制御方法、プログラム、飛行補助設備は、以下のような構成を備える。
[項目1]
 指定航路上を自律飛行する飛行体であって、
 前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行うプロセッサを備える、
 ことを特徴とする飛行体。
[項目2]
 項目1に記載の飛行体であって、
 前記外部情報取得装置は、センサである、
 ことを特徴とする飛行体。
[項目3]
 項目2に記載の飛行体であって、
 前記センサは、画像センサである、
 ことを特徴とする飛行体。
[項目4]
 項目1に記載の飛行体であって、
 前記外部情報取得装置は、ビーコン機器である、
 ことを特徴とする飛行体。
[項目5]
 項目1ないし4のいずれかに記載の飛行体であって、
 前記プロセッサは、前記着陸地点に関する情報を取得するための飛行ルートに基づき飛行制御を行う安全着陸モードを実行する、
 ことを特徴とする飛行体。
[項目6]
 項目1ないし4のいずれかに記載の飛行体であって、
 前記プロセッサは、平時においては、前記着陸地点に関する情報を前記指定航路上の着陸地点に関する情報として認識し、
 安全着陸モード時においては、前記着陸地点に関する情報を前記指定航路上の着陸地点とは異なる緊急着陸地点に関する情報として認識する、
 ことを特徴とする飛行体。
[項目7]
 項目1ないし6のいずれかに記載の飛行体であって、
 前記飛行体は、前記着陸地点に関する情報を他の飛行体または前記飛行体に自律飛行を支持する管理サーバへ送信する、
 ことを特徴とする飛行体。
[項目8]
 指定航路上を自律飛行する飛行体に搭載されるプロセッサであって、
 前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行う、
 ことを特徴とするプロセッサ。
[項目9]
 指定航路上を自律飛行する飛行体の飛行制御方法であって、
 前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行うステップ、を含む、
 ことを特徴とする飛行制御方法。
[項目10]
 指定航路上を自律飛行する飛行体に飛行制御方法を実行させるプログラムであって、
 前記飛行制御方法は、
 前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行うステップ、を含む、
 ことを特徴とするプログラム。
[項目11]
 指定航路上を自律飛行する飛行体用の飛行補助設備であって、
 着陸地点に関する情報を提供する補助サインを備える、
 ことを特徴とする飛行補助設備。
<本発明による実施形態の詳細>
以下、本発明の実施の形態による飛行体について、図面を参照しながら説明する。
<第1の実施の形態の詳細>
 図1及び図2に示されるように、本発明の実施の形態による補助システムは、プレートやシート、ディスプレイ、構造物などによって表される図や文字等の補助サイン12と、飛行体100に設けられ、補助サイン12を捕捉可能である補助サイン捕捉センサ(以下、外部情報取得装置と総称する)112と、を有している。補助サイン12は、飛行体100の指定航路20または指定航路外に複数配置され、飛行体100の飛行を補助する。なお、図示される補助サイン12は、位置等を明瞭にするため、統一して黒星として描かれており、複数の補助サイン12が各々示す情報の差異による図形や文字の変化等は図示していない。
 飛行体100は飛行を行うために少なくともプロペラ110やモータ111等の要素を備えており、それらを動作させるためのエネルギー(例えば、二次電池や燃料電池、化石燃料等)を搭載している。飛行体は、滑走路などの広い面積が必要としない、図4または図5に示されるようなマルチコプターと呼ばれる複数のプロペラ及びモータを備えるものや、図19に示されるようなシングルローターヘリコプター等を用いることが好ましい。
 センサ112は、飛行体100に接続して設けられ、また、飛行中に少なくとも飛行体から外部を捕捉可能な任意の場所に設置される。センサ112の設置角度は、利用する補助サイン12の設置場所と、飛行体が使用する高度と、センサ112の捕捉可能範囲等により決定される。また、飛行体が傾いている前進時や、飛行体が傾かない無風下でのホバリング時、どちらの状態でもセンサを所定の向きとするため、センサを飛行体の傾きとは独立して変位可能に接続してもよい。例えば、カメラ用ジンバル等を用いることで、センサの向きを飛行体の角度変化の影響を受けずに一定に保つことが可能である。
 センサ112は、飛行体が上空を飛行中に補助サイン12を捉えることが出来る検知器である。例えば、デジタルカメラや赤外線カメラ等の、補助サイン12を視覚的に認識可能な光学センサが挙げられる。また、ミリ波レーダー等の距離計測装置と併用し、効率的に補助サインを捕捉するようにしてもよい。
 なお、図示されている飛行体100は、本発明の構造の説明を容易にするため簡略化されて描かれており、例えば、制御部等の詳しい構成は図示していない。
 飛行体100は図の矢印Dの方向(-YX方向)を前進方向としている(詳しくは後述する)。
 なお、以下の説明において、以下の定義に従って用語を使い分けることがある。前後方向:+Y方向及び-Y方向、上下方向(または鉛直方向):+Z方向及びZ方向、左右方向(または水平方向):+X方向及び-X方向、進行方向(前方):-Y方向、後退方向(後方):+Y方向、上昇方向(上方):+Z方向、下降方向(下方):-Z方向
 プロペラ110は、モータ111からの出力を受けて回転する。プロペラ110が回転することによって、飛行体100を出発地から離陸させ、移動させ、目的地に着陸させるための推進力が発生する。なお、プロペラ110は、右方向への回転、停止及び左方向への回転が可能である。
 本発明の飛行体が備えるプロペラ110は、1以上の羽根を有している。任意の羽根(回転子)の数(例えば、1、2、3、4、またはそれ以上の羽根)でよい。また、羽根の形状は、平らな形状、曲がった形状、よじれた形状、テーパ形状、またはそれらの組み合わせ等の任意の形状が可能である。なお、羽根の形状は変化可能である(例えば、伸縮、折りたたみ、折り曲げ等)。羽根は対称的(同一の上部及び下部表面を有する)または非対称的(異なる形状の上部及び下部表面を有する)であってもよい。羽根はエアホイル、ウイング、または羽根が空中を移動される時に動的空気力(例えば、揚力、推力)を生成するために好適な幾何学形状に形成可能である。羽根の幾何学形状は、揚力及び推力を増加させ、抗力を削減する等の、羽根の動的空気特性を最適化するために適宜選択可能である。
 また、本発明の飛行体が備えるプロペラは、固定ピッチ、可変ピッチ、また固定ピッチと可変ピッチの混合などが考えられるが、これに限らない。
 モータ111は、プロペラ110の回転を生じさせるものであり、例えば、駆動ユニットは、電気モータ又はエンジン等を含むことが可能である。羽根は、モータによって駆動可能であり、モータの回転軸(例えば、モータの長軸)の周りに回転する。
 羽根は、すべて同一方向に回転可能であるし、独立して回転することも可能である。羽根のいくつかは一方の方向に回転し、他の羽根は他方方向に回転する。羽根は、同一回転数ですべて回転することも可能であり、夫々異なる回転数で回転することも可能である。回転数は移動体の寸法(例えば、大きさ、重さ)や制御状態(速さ、移動方向等)に基づいて自動又は手動により定めることができる。
 飛行体100は、フライトコントローラやプロポ等により、風速と風向に応じて、各モータの回転数や、飛行角度を決定する。これにより、飛行体は上昇・下降したり、加速・減速したり、方向転換したりといった移動を行うことができる。
 飛行体100は、事前または飛行中に設定されるルートやルールに準じた自律的な飛行や、プロポを用いた操縦による飛行を行うことができる。
 上述した飛行体は、図2に示される機能ブロックを有している。なお、図2の機能ブロックは最低限の参考構成である。フライトコントローラは、所謂処理ユニットである。処理ユニットは、プログラマブルプロセッサ(例えば、中央処理ユニット(CPU))などの1つ以上のプロセッサを有することができる。処理ユニットは、図示しないメモリを有しており、当該メモリにアクセス可能である。メモリは、1つ以上のステップを行うために処理ユニットが実行可能であるロジック、コード、および/またはプログラム命令を記憶している。メモリは、例えば、SDカードやランダムアクセスメモリ(RAM)などの分離可能な媒体または外部の記憶装置を含んでいてもよい。カメラやセンサ類から取得したデータは、メモリに直接に伝達されかつ記憶されてもよい。例えば、カメラ等で撮影した静止画・動画データが内蔵メモリ又は外部メモリに記録される。
 処理ユニットは、回転翼機の状態を制御するように構成された制御モジュールを含んでいる。例えば、制御モジュールは、6自由度(並進運動x、y及びz、並びに回転運動θ、θ及びθ)を有する回転翼機の空間的配置、速度、および/または加速度を調整するために回転翼機の推進機構(モータ等)を制御する。制御モジュールは、搭載部、センサ類の状態のうちの1つ以上を制御することができる。
 処理ユニットは、1つ以上の外部のデバイス(例えば、端末、表示装置、または他の遠隔の制御器)からのデータを送信および/または受け取るように構成された送受信部と通信可能である。送受信機は、有線通信または無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。例えば、送受信部は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、赤外線、無線、WiFi、ポイントツーポイント(P2P)ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの1つ以上を利用することができる。送受信部は、センサ類で取得したデータ、処理ユニットが生成した処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔の制御器からのユーザコマンドなどのうちの1つ以上を送信および/または受け取ることができる。
 本実施の形態によるセンサ類は、慣性センサ(加速度センサ、ジャイロセンサ)、GPSセンサ、近接センサ(例えば、ライダー)、またはビジョン/イメージセンサ(例えば、カメラ)を含み得る。
 また、処理ユニットは、センサ112が捕捉した補助サイン12から入手した光学情報等を飛行制御に反映させるための処理システムを備えている。
 補助サイン12により示される図や文字は、捕捉の精度や速度の向上のため、上空から見て他の物(自然物や一般に屋外に存在する物)と区別して捕捉されやすい形状であることが望ましい。例えば、単一の円形や四角形は、上空から見た構造物や建築物などの形状としてありふれているため、その他複雑な図形や二次元コード等に比べて誤認の可能性が高くなる。
 補助サイン12は、空中を飛行する飛行体100からサインの内容が捕捉可能に表される。飛行体が備えるカメラが直下を映す場合においては、好ましくは、図7及び図8Bに示されるように、補助サイン12の直上(+Z方向)から正確に捕捉できるだけでなく、直上でなくとも捕捉が可能に表示される。また、図7のように段差のある構成物に設けられていてもよいし、図8Bのように平面的な構成物に設けられていてもよいし、その他に、例えば指定航路の規定航路に向けて傾斜をつけた構成物に設けられていてもよい。
 補助サイン12の設置は、平地においては、補助サインを地面に設置したり、塗料で描いたりすることが可能である。建造物や構造物がある場所においては、飛行中の飛行体から容易に捕捉できるよう、上空に遮蔽となる物が少ない高所に設けることが望ましい。例えば、図13に示されるように、建造物の屋根や屋上、電柱や街灯の上部などが好適であるが、飛行体から捕捉可能に設けることが出来れば、設置場所はこれに限らない。
 補助サイン12を利用する飛行体100は、各々が自由な高度で飛行し、衝突事故などを引き起こすことの無いよう、航路として利用する高度があらかじめ設定される。そのため、補助サイン12の大きさは、飛行体100の利用高度においてその飛行体が備えるセンサ112による捕捉が困難とならないよう決定される。例えば、利用高度が50メートルに設定される飛行体であっても、補助サイン捕捉センサとして搭載されたカメラの焦点距離が50ミリの場合と400ミリの場合では捕捉可能な補助サインの最小サイズは大きく異なるため、補助サイン12として適切な大きさも異なるものとなる。
 補助サイン12は、例えば着陸マーカー11を備える着陸ポートや緊急着陸場所等(以下、着陸地点10と総称する)の外側である飛行体100の指定航路20または指定航路20の周囲に複数設けられており、着陸地点10へと向かう飛行体100は、着陸地点10やその指定航路20から逸れた場合に、補助サイン12から得る情報によって進行方向を決定することが可能である。例えば、着陸地点10を中心とした円上に補助サイン12が設けられ、隣り合う補助サイン12同士の距離が、飛行体100の飛行高度におけるサイン捕捉可能範囲以下の距離であった場合、補助サイン12が並べられた円の中に入った飛行体100は、スムーズに着陸地点10に向かうことが可能となる。機器の異常や故障等で円から外れる動きをした場合も、円から外れる前に補助サイン12を捕捉可能なため、不用意に着陸地点10から離れることがないため、やむを得ず墜落や着陸をする場合もその範囲が限定される。
 補助サイン12は、飛行体100が進むべき方向を取得可能な情報を持ち、補助サイン12を捕捉した飛行体100は、GNSS等による自己位置の推定が困難な場合においても、着陸地点10のある方向へと移動することができる。ここで、自己位置推定の方法はGNSSに限らず、地上基準局からの電波受信による推定(RTK、管制等)や、画像や光による推定(VisualSLAM、LidarSLAM等)、予め記憶された地形や環境のデータ参照による推定であってもよい。
 また、飛行体100は、補助サイン12以外の既存の構造物をさらに利用して補助サイン12への到達を行ってもよい。補助サイン12以外の構造物を利用することで、補助サイン12の全体数が少なくして設備の設置コストを抑えながら、補助サイン12の補足をより簡便にする。
 例えば、図20に示されるように、電柱200と電線210、変圧器220等を上空から捕捉した場合、円や線が組み合わされた形状を読み取ることができる。電柱や電線はサイズや間隔等が規格化されているため、電柱を基準とし、電線の線形状を頼りに線の続く方向へ飛行する等、補助的利用が期待できる。
 離陸地点を離陸した飛行体100は、着陸地点10に向かって、予め設定された指定航路20をGNSS等により取得した自己位置等を元に自律飛行し、ポートやヘリパッド等の着陸地点10に着陸する。
 飛行体100は、図9-12に示されるように、地上からの誘導信号や、自律着陸の補助用マーカー等によって、着陸地点10へ正確な自律着陸を行うことが可能である。図9-10に示される、地上からの信号を用いる方法においては、飛行体100が誘導信号の受信可能範囲に進入することで、飛行体100が備える受信装置が地上からの誘導信号(指示信号)を取得し、着陸動作を行う。図11-12に示される補助用マーカーを用いる方法では、飛行体100が備えるカメラ等の光学センサがマーカー11を認識できる距離に接近することで、飛行体100がマーカー11を読み取り、着陸動作を行う。
 このとき、GNSS等により取得する自己位置に誤差がある(例えば、取得可能な衛星の数の不足や、太陽活動などによっては、飛行体100が取得する位置誤差が大きくなる)と、正確な自律飛行ができず、着陸設備が備える信号の受信可能範囲や、着陸設備が備えるマーカー11を認識できる距離まで接近できないほか、誤差が数十メートルとなる場合には、飛行体100は指定航路20を進むことが困難となる。
 正確な自律飛行が困難となった飛行体100は、着陸地点10もしくは指定航路20の付近に設置されている補助サイン12を捕捉することで、着陸地点10に向かうためにどの方向に向かうべきかの情報を得る。補助サイン12が飛行体100に提供する情報が着陸地点10への方向情報である場合、自己位置や方角等の情報がなくとも移動を開始することができる。また、必要に応じて、補助サイン12が飛行体100に提供する情報として、着陸地点10までの距離情報を含んでいてもよい。
 さらに、飛行体100は、取得した補助サイン12が示す情報を、例えば、飛行体100に自律飛行を支持する管理サーバや他の飛行体が有するプロセッサに送信するようにしてもよい。これにより、指定航路20を進むことが困難になった飛行体100が、この後どのように飛行をするかを把握することが可能となり、他の飛行体との接触を避けることが可能となる。また、他の飛行体も同様または類似の原因により指定航路20を進むことが困難になっている場合には、互いに協調して着陸を行うことが可能である。さらには、取得した補助サイン12が示す情報として、補助サイン12の識別IDや配置位置情報を含めることで、飛行体100がいずれの位置を現在飛行しているか把握可能である。
 また、図4に示されるように、複数の補助サイン12がある場合には、飛行体100が補助サイン12を捕捉できる可能性が高くなる。指定航路20の選定の段階で、やむを得ず衛星の補足が困難であることが予測される谷や、高層建築物の近くなどを航路とする場合には、予め補助サイン12を捕捉しやすいように配置することで自律飛行の信頼性を向上し得る。
 飛行体100は、正確な自律飛行が困難となったと判断した際に、より早く補助サイン12を捕捉するための飛行方法(補助サイン探索モード)に切り替えてもよい。飛行方法の例として、現在地点から円を描くように飛行し、徐々にその円の直径を大きくしていく・その場で高度を上昇させる・過去(数秒前や数分前など)に取得した画像に補助サイン12がある場合にはその方向に戻る、等が挙げられるが、この限りではない。
<第2の実施の形態の詳細>
 本発明による第2の実施の形態の詳細において、第1の実施の形態と重複する構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明は省略する。
 補助サイン12は、図形や文字列、バーコードなどが持つことのできる情報であれば扱うことができるため、飛行体100の自己位置推定に障害が起こった場合における飛行補助の役割を持つことが可能である。したがって、補助サイン12が示す情報は、例えば、高度、速度、方向、動作の指示や、座標の情報伝達などである。
 飛行体100は、飛行中に、強い太陽フレア等の太陽活動の影響により衛星に障害が起こり、GNSS等による自己位置推定を行えなくなった場合や、飛行体100に故障や障害が起こった場合等、指定航路20における自律飛行の継続が不可能となった際、補助サイン12を利用した着陸を行うための安全着陸モードを備えていてもよい。
 既存のラジコンやマルチコプターにおいては、送信機(プロポ)との通信が途絶えた際に、高さを維持したまま飛行する、GNSS等を用いてあらかじめ設定した地点(ホームポジション等)に戻る、その場にとどまるなど、所定の動作に切り替わるよう設定が可能な機種が存在している。自律飛行を行う飛行体100においても、飛行の指針となるGNSS等の取得に障害が出た際に所定の動作に切り替え、自機及び機体周辺の安全を確保する必要がある。
 そこで、本発明の自律飛行補助設備は、安全な地点への着陸を可能にする飛行モード(以下、安全着陸モードと総称する)を備える。例えば、GNSS等による自己位置推定が不可能になった際、飛行体100は自動または外部からの指示により安全着陸モードへ切り替わる。安全着陸モードによる飛行方法を、飛行体100が所定の高度を保ち、図15に示されるように旋回の直径を徐々に広げる飛行とする場合には、最寄りの補助サイン12をとらえるまで旋回を続け、補助サイン12を認識次第、その補助サイン12から提供された情報にしたがい、着陸地点10(緊急着陸場所を含む)へ向かうことが可能となる。また、補助サイン12の設置地点の周囲が着陸地点10となり得る場合には、他の機体の補助サイン捕捉の障害とならない位置(例えば、補助サイン12から2メートル離れた位置で、自機以外の機体などが捕捉されない位置など)に着陸してもよい。この際、上記と同様に、取得した補助サイン12が示す情報として、補助サイン12の識別IDや配置位置情報を含めることで、飛行体100がいずれの位置に着陸するかを把握可能であり、特に他の飛行体と互いに情報を通信している場合には、同様の補助サイン12を補足した場合にはそれに依らず、他の補助サイン12に基づき着陸を行うようにしてもよい。
 図15-図18に示されるように、安全着陸モードにおける飛行体100が補助サイン12を捕捉する為の飛行ルートは任意に設定することができる。無計画に飛行せず、渦巻き状に円の直径を拡大したり、位置をずらしながら往復したりすることで、効率的に補助サイン12を補足することが期待できる。
 その他の安全着陸モードによる飛行方法の例として、飛行高度を上昇させて取得可能な面積を増加させる方法や、過去(数秒前や数分前など)に取得した画像から飛行補助となり得るオブジェクト(例えば、補助サイン12や、電線、電柱など)を探し、その方向に向かい飛行する方法がある。過去に取得した画像を利用する場合には、例えば、飛行補助となり得るオブジェクトが含まれる画像が取得された時間が10秒前であった場合、進行方向を180度変更し、同じ速度で10秒進むことにより、飛行補助となり得るオブジェクトに接近することができる。
 補助サイン12が、飛行体100の指定航路20または指定航路20外に複数配置されていることにより、GNSS等による自律飛行が困難となった場合に、同じ飛行航路20を利用する、別の地点を飛行している他の飛行体は、夫々が最寄りの着陸地点の情報を受けることができる。
 また、周囲に着陸ポート等の適切な施設がない環境や、補助サイン12の地点から着陸ポートに向かうまでの間に民家や第三者の通る道がある場合には、図14に示されるように、人の立ち入りが少ないと推測される方向や墜落被害を減少させ得る方向(例えば、空き地、河原、森林など)を指示方向情報とすることで、着陸が間に合わず墜落が起こる場合にも、地上の構造物や第三者への被害軽減が期待できる。飛行体100は、平時と安全着陸モード時において、同じ補助サイン12を捕捉したときに異なる情報を得る、または、異なる情報と対応付けられるように、安全着陸モード時においては補助サイン処理システムのアルゴリズムまたは参照データベースを平時と異なるものとしてもよい。これにより、例えば平時に黒星を捕捉した場合はポートがある方向を、安全着陸モード時に同じ黒星を捕捉した場合は最寄りの空き地方向を指示されることが可能となる。
<第3の実施の形態の詳細>
 本発明による第3の実施の形態の詳細において、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と重複する構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明は省略する。
 補助サイン12は、飛行体に、どの方向に向かうべきかの情報を知らせることができればよいため、電波による伝達を行うものとしてもよい。特に、飛行体による読み取りに適した大きさや向きとなる表示を設けることが困難な場所(例えば、狭所、急斜面)や、風雨の影響などで画像センサによる補助サイン12の読み取りが困難な環境においては、ビーコン等の電波を発射する無線局により、表示を用いずに飛行を補助することが出来る。
 ビーコンを用いた情報伝達を行う飛行体100は、地上に設置されたビーコンが発射する電波の受信に用いるビーコン機器(外部情報取得装置)を備えている。
 上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。
10   着陸地点
11   着陸マーカー
12   補助サイン
20   指定航路
100  飛行体
110a~110e  プロペラ
111a~111e  モータ
112  センサ
150  サイン捕捉可能範囲

 

Claims (11)

  1.  指定航路上を自律飛行する飛行体であって、
     前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行うプロセッサを備える、
     ことを特徴とする飛行体。
  2.  請求項1に記載の飛行体であって、
     前記外部情報取得装置は、センサである、
     ことを特徴とする飛行体。
  3.  請求項2に記載の飛行体であって、
     前記センサは、画像センサである、
     ことを特徴とする飛行体。
  4.  請求項1に記載の飛行体であって、
     前記外部情報取得装置は、ビーコン機器である、
     ことを特徴とする飛行体。
  5.  請求項1ないし4のいずれかに記載の飛行体であって、
     前記プロセッサは、前記着陸地点に関する情報を取得するための飛行ルートに基づき飛行制御を行う探索モードを実行する、
     ことを特徴とする飛行体。
  6.  請求項1ないし4のいずれかに記載の飛行体であって、
     前記プロセッサは、平時においては、前記着陸地点に関する情報を前記指定航路上の着陸地点に関する情報として認識し、
     安全着陸モード時においては、前記着陸地点に関する情報を前記指定航路上の着陸地点とは異なる緊急着陸地点に関する情報として認識する、
     ことを特徴とする飛行体。
  7.  請求項1ないし6のいずれかに記載の飛行体であって、
     前記飛行体は、前記着陸地点に関する情報を他の飛行体または前記飛行体に自律飛行を支持する管理サーバへ送信する、
     ことを特徴とする飛行体。
  8.  指定航路上を自律飛行する飛行体に搭載されるプロセッサであって、
     前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、情報取得装置により外部情報取得装置から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行う、
     ことを特徴とするプロセッサ。
  9.  指定航路上を自律飛行する飛行体の飛行制御方法であって、
     前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行うステップ、を含む、
     ことを特徴とする飛行制御方法。
  10.  指定航路上を自律飛行する飛行体に飛行制御方法を実行させるプログラムであって、
     前記飛行制御方法は、
     前記指定航路上での自律飛行を継続していない場合に、外部情報取得装置により外部から取得した着陸地点に関する情報に基づき前記飛行体の飛行制御を行うステップ、を含む、
     ことを特徴とするプログラム。
  11.  指定航路上を自律飛行する飛行体用の飛行補助設備であって、
     着陸地点に関する情報を提供する補助サインを備える、
     ことを特徴とする飛行補助設備。
     

     
PCT/JP2020/044382 2020-11-27 2020-11-27 飛行体、プロセッサ、飛行制御方法、プログラム、飛行補助設備 WO2022113309A1 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022034628A1 (ja) * 2020-08-11 2022-02-17 株式会社エアロネクスト 移動体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5775354B2 (ja) * 2011-04-28 2015-09-09 株式会社トプコン 離着陸ターゲット装置及び自動離着陸システム
WO2018155700A1 (ja) * 2017-02-27 2018-08-30 国立大学法人 東京大学 飛行管理システム
JP2018206089A (ja) * 2017-06-05 2018-12-27 株式会社Nttファシリティーズ 誘導システム、及び、誘導方法
JP2019016197A (ja) * 2017-07-07 2019-01-31 株式会社日立製作所 移動体誘導システム
KR20190034954A (ko) * 2017-09-25 2019-04-03 주식회사 케이티 무인 자율 비행체의 비상 착륙 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5775354B2 (ja) * 2011-04-28 2015-09-09 株式会社トプコン 離着陸ターゲット装置及び自動離着陸システム
WO2018155700A1 (ja) * 2017-02-27 2018-08-30 国立大学法人 東京大学 飛行管理システム
JP2018206089A (ja) * 2017-06-05 2018-12-27 株式会社Nttファシリティーズ 誘導システム、及び、誘導方法
JP2019016197A (ja) * 2017-07-07 2019-01-31 株式会社日立製作所 移動体誘導システム
KR20190034954A (ko) * 2017-09-25 2019-04-03 주식회사 케이티 무인 자율 비행체의 비상 착륙 장치 및 방법

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