WO2023203807A1 - 無人航空機支援装置および無人航空機支援システム - Google Patents

無人航空機支援装置および無人航空機支援システム Download PDF

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WO2023203807A1
WO2023203807A1 PCT/JP2022/043921 JP2022043921W WO2023203807A1 WO 2023203807 A1 WO2023203807 A1 WO 2023203807A1 JP 2022043921 W JP2022043921 W JP 2022043921W WO 2023203807 A1 WO2023203807 A1 WO 2023203807A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unmanned aircraft
information
power
mounting
section
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/043921
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
賢治 武田
Original Assignee
株式会社日立産機システム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立産機システム filed Critical 株式会社日立産機システム
Publication of WO2023203807A1 publication Critical patent/WO2023203807A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/12—Ground or aircraft-carrier-deck installations for anchoring aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U80/00—Transport or storage specially adapted for UAVs
    • B64U80/80—Transport or storage specially adapted for UAVs by vehicles
    • B64U80/82—Airborne vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an unmanned aircraft support device and an unmanned aircraft support system that support delivery by unmanned aircraft.
  • UAVs unmanned aerial vehicles
  • Patent Document 1 shows an example of a delivery base for deliveries using drones.
  • Patent Document 1 shows an example of providing a drone port at a delivery base of a delivery company, which has a top opening/closing section for take-off and a bottom opening for receiving delivery items.
  • the drone port disclosed in Patent Document 1 has a structure in which an elevating device is provided in the lower layer to raise and lower goods at a delivery base, and it is possible to transfer goods to and from a drone.
  • Patent Document 1 does not take into consideration the influence of the consumption of stored energy of an unmanned aircraft during delivery, and there are problems in that applicable delivery services are limited by cruising distance and cargo weight is also limited.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and aims to reduce the consumption of stored energy of an unmanned aircraft and extend its cruising distance by raising the unmanned aircraft via an unmanned aircraft support device. There is.
  • the "unmanned aircraft support device" of the present invention for achieving the above object, it is provided with a mounting part on which an unmanned aircraft is mounted, and a control part that controls the elevation of the mounting part,
  • This is an unmanned aircraft support device that allows the unmanned aircraft to take off by raising a mounting part to a predetermined height.
  • an unmanned aircraft support system of the present invention, it has a mounting part on which an unmanned aircraft is mounted, and a control part that controls the elevation and descent of the mounting part, and the mounting part is moved to a predetermined position.
  • an unmanned aircraft support device that raises the unmanned aircraft to a height and allows the unmanned aircraft to take off; and movement information that is capable of communicating with the unmanned aircraft support device and that includes at least the departure point and destination of the unmanned aircraft that is input from the outside.
  • An unmanned aircraft support system comprising: a server that selects a route for an unmanned aircraft to fly and one or more of the unmanned aircraft support devices on the route, based on the invention.
  • the present invention by flying an unmanned aircraft from a high altitude, it is possible to reduce the consumption of stored energy required for raising the unmanned aircraft and extend the cruising distance.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an unmanned aircraft support system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the mounting section of the unmanned aircraft support device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a detailed diagram of the inverter according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block configuration diagram of a service operation server according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an example of power correction calculation in the power correction means according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a service user terminal according to a second embodiment. It is an example of a screen of a service user terminal according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a functional block diagram of a site provider terminal according to a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a configuration diagram of an unmanned aircraft support system that realizes the operation of the unmanned aircraft support device according to the first embodiment.
  • This system is constructed of a large number of bases each having an unmanned aircraft support device 10 from which an unmanned aircraft 100 used for delivering cargo 101 takes off and arrives, for example, and a service operation server 5.
  • a base may be expressed as a site.
  • the unmanned aircraft support device 10 includes a mounting section 1 that can move up and down with the unmanned aircraft 100 mounted thereon, and a control section that controls the elevation height of the mounting section.
  • the control unit includes a power transmission unit 2 that raises and lowers the mounting unit 1, a motor 4 that provides power to the power transmission unit 2, an inverter 3 that converts electric power and drives the motor 4, and a service operation server via a wide area communication network 40. and a host device 42 that communicates with the inverter 5 and transmits the transmitted commands to the inverter 3.
  • the higher-level device 42 may have a configuration in which its functions are integrated into the mounting section 1 and the physical higher-level device 42 is omitted. Similarly, a configuration may be adopted in which the functions of the host device 42 are integrally implemented in the inverter 3, which is the control section.
  • the mounting unit 1 and the control unit may be provided with wired or wireless communication means, and the host device 42 may be configured to monitor and collect information on the entire support device. Further, if necessary, a limit switch 120 or the like may be provided at the final height of the ascending and descending of the mounting section 1, and the power transmission section 2 may be interlocked to prevent the mounting section 1 from exceeding the height.
  • the inverter 3 receives power from the power system 44, and a receiving power meter 45 such as a smart meter may be provided at the power receiving end of the site. Furthermore, a renewable energy power generation device 43 that uses sunlight or wind power may be connected to the system between the power receiving end and the inverter 3 via a similar smart meter or the like. The power information measured by these smart meters and the like may be monitored and collected by the host device 42.
  • the service operation server 5 is connected via the wide area communication network 40 to a site including the unmanned aircraft support device 10, a service user terminal 6, an unmanned aircraft operation control system 8, an electric power trading market system 9, and server management. It is connected to the terminal 49 and the site provider terminal 7.
  • FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the mounting section 1 of the unmanned aircraft support system according to the first embodiment.
  • the mounting section 1 may include a pedestal section 10 fixed to the power transmission section 2 and a mounting section control section 12 that performs management control within the mounting section 1.
  • a table section 11 that is provided separately from the pedestal section 10 and in contact with the unmanned aircraft 100 and its cargo 101, an upper camera 14 and a lower camera 15 that are detection sections capable of detecting the mounting of the unmanned aircraft 100 and cargo 101 on the table section 11. It may have. Further, it may also have a support 13 for fixing the upper camera 14, a dirt removal means 16 such as a heater and wiper for removing water stagnant on the table part 11 due to rain, snow accumulation, etc.
  • the mounting unit control unit 12 includes a board 121 equipped with a calculation function such as a microcomputer, a wireless communication module 122, a battery 123 such as a lithium ion battery that supplies power to the mounting unit 1, a power receiving unit 124 that can charge the battery 123 from the outside, and the like. have.
  • the mounting section 1 may be configured to supply power to the mounting section 1 through electric wires without using the battery 123.
  • the upper camera 14 and the lower camera 15, which are the detection units, may be an optical camera such as a CCD, or a radar, heat sensor, laser scanner, etc., as long as they can detect the movements of the unmanned aircraft 100 and the cargo 101 in a non-contact manner. Often, these may be connected to the substrate 121 and subjected to predetermined image processing.
  • the upper camera 14 may have a function of reading identification information written on the unmanned aircraft 100
  • the lower camera 15 may have a function of reading cargo identification information written on the cargo 101.
  • the unmanned aircraft identification process may be performed by the service operation server 5 instead of the control unit.
  • the mounting section 1 is configured to detect the landing or takeoff of the unmanned aircraft 100, the mounting section 1 is configured to start rising and descending in conjunction with this, resulting in a highly safe system. Can be configured. For example, when the detection section detects landing or loading of an unmanned aircraft on the mounting section, the mounting section is raised. Alternatively, if the detection unit detects takeoff of the unmanned aircraft from the mounting unit, the mounting unit is lowered. In addition, if the substrate 121 is configured to issue a command to the dirt removal means 16 to remove it when tangible dirt or snow has accumulated on the table section 11 by analyzing the image, it is possible to Erroneous detection by the detection unit 18 can be prevented.
  • the wireless communication module 122 is configured to be connected to the board 121 via a connector, and supports wireless communication standards (for example, LTE, Bluetooth (registered trademark), Wi-Fi (registered trademark)) used for communication between the board 121 and the host device 42. ), Zigbee (registered trademark), etc.). Further, the power receiving unit 124 may charge the battery 123 in combination with a charger 129 provided outside the mounting unit 1. At that time, if the live parts are prevented from being exposed by using a coil or the like in the internal circuit that can transmit power without contact, it is possible to reduce the risk of electrical leakage, etc. even when installed outdoors.
  • wireless communication standards for example, LTE, Bluetooth (registered trademark), Wi-Fi (registered trademark)
  • Zigbee registered trademark
  • the power receiving unit 124 may charge the battery 123 in combination with a charger 129 provided outside the mounting unit 1. At that time, if the live parts are prevented from being exposed by using a coil or the like in the internal circuit that can transmit power without contact
  • the table section 11 may be connected to the pedestal section 10 through a spring section 17, and the loading of the unmanned aircraft 100 and the cargo 101 may be detected by the movement of the table section 11.
  • a proximity detection section 18 such as a microswitch or a proximity switch is provided between the table section 11 and the pedestal section 10 and the detection signal is inputted to the substrate 121.
  • the spring portion 17 may be any mechanism as long as it is movable when the unmanned aircraft 100 is mounted, and may be replaced with a hinge, an elastic body, or the like.
  • the table portion 11 may have a surface designed for drainage, such as a corrugated groove or grating. When the lower camera 15 is attached to the pedestal section 10, a hole or a window may be provided in the table section 11 to ensure a field of view.
  • the board 121 may collect the voltage and current supplied from the battery 123, or power information based on these as data, or may collect these powers individually for attached devices such as cameras.
  • the mounting section 1 may have a measuring section such as a thermometer or an anemometer, and may be configured to be able to collect measurement results such as temperature, humidity, wind speed, or wind direction.
  • the collected measurement results may be transmitted to the service operation server 5.
  • the service operation server 5 may determine whether or not the site can be used based on the measurement results, and may register or update the status in the operating status database 522, which will be described later.
  • a configuration may be adopted in which the control unit or the host device 42 determines whether or not the site can be used based on the measurement results, and transmits the results to the service operation server 5. With this configuration, the measurement results can be used to determine the operation or use of the site, and as a result, the system can be used safely.
  • FIG. 3 is a diagram showing a circuit and control block of the inverter 3 according to the first embodiment.
  • single-phase 100/200V or three-phase 200V AC power supplied from the power system 44 is converted into DC power in the AC/DC conversion circuit 31. Further, this DC power is converted into desired AC power by power control of the inverter circuit 32 and then supplied to the motor 4.
  • the inverter 3 is equipped with a calculation unit 34, which collects information inside the inverter 3 and at the same time executes control calculations using the information.
  • the X, Y, Z and cooling fan 35 are operated.
  • the inverter 3 is provided with a communication means between it and the external host device 42, and the communication method may be a wired method such as RS-485 or Ethernet (registered trademark), or a wireless method conforming to the above-mentioned wireless communication standard. Good too.
  • the AC/DC conversion circuit 31 may be configured with a rectifier such as a diode bridge, or a converter circuit using a reactor and a switching element, and may include a transformer internally for converting the voltage level as necessary.
  • the line voltage Vrs, Vst, phase current Ir, It on the input AC side of the AC/DC conversion circuit 31, or the voltage Vdc, current Idc on the output DC side may be monitored by the calculation unit 34.
  • the inverter circuit 32 functions to control the current of the motor 4 so that the motor 4 rotates as desired.
  • the calculation unit 34 reads the detection information of the encoder 41 that detects the rotational position or speed of the motor 4, and generates a current command as a control amount using internal calculations such as proportional-integral control so that the information matches the desired target value.
  • the current is controlled by generating control pulses that drive the power semiconductors U, V, W, X, Y, and Z.
  • a method is known in which the motor control of the calculation unit 34 is provided with a plurality of control calculation blocks (not shown) such as motor position control, motor speed control, motor torque control, etc., and is controlled by cascading these blocks.
  • the inverter circuit 32 preferably detects output phase voltages Vu, Vv, Vw, output phase currents Iu, Iw, temperature information Tf from a temperature sensor 33 that measures the temperature near the power semiconductor, and the like.
  • the operation instruction Sfan for the cooling fan 35 may be kept on at all times while the inverter 3 is operating, or may be turned on and off based on the temperature information Tf to control the temperature Tf.
  • the inverter 3 includes gear ratio information that associates the height information of the mounting section 1 with the rotation angle information of the encoder 41 in the calculation section 34. For example, when a height command H * , which is the reaching point at which the mounting part 1 rises, is received via the host device 42, the difference between the previous values of the command H * is calculated by the difference unit 341, and this is calculated by the difference unit 341, which corresponds to the gear ratio.
  • a configuration may also be adopted in which the product multiplied by the gain 342 is set as the motor rotation speed command ⁇ * , and the difference ⁇ from the motor rotation speed information ⁇ obtained from the encoder 41 is controlled so as to approach zero.
  • the height command H * may also be specified using a pulse train signal with a predetermined height resolution. It is preferable to provide it before the differentiator 341. Note that the blocks of the difference unit 341 and the gain 342 may be installed inside the host device 42, and the inverter 3 may receive the rotation speed command ⁇ * and take on the subsequent processing.
  • the motor 4 is illustrated as a single rotary motor in the present application, there is no restriction on the form of the motor 4 as long as it fulfills the function of raising and lowering the mounting section 1.
  • a linear motor may be used, a plurality of motors may be used together, a speed reducer may be incorporated, etc.
  • FIG. 4 is a block configuration diagram of the service operation server 5 according to this embodiment.
  • FIG. 4 shows only the calculation functions of the service operation server 5, and any physical means may be used to achieve this.
  • functions may be distributed to different physical servers, or functions may be distributed to multiple servers for security purposes. It may be configured by duplication.
  • a control unit included in the site may be configured to perform some calculations for each function.
  • the functions of the service operation server 5 are roughly divided into a power usage calculation function 51, an operation reservation function 52, a fee/environmental effect calculation function 53, and a site operation planning function 54. It exchanges data with the higher-level device 42.
  • the operation command is a command that instructs the control unit of the unmanned aircraft support device selected by the service operation server 5 as a relay point on the route to raise and lower the mounting unit 1.
  • the operation command may include information based on information stored in a database for each function.
  • the control unit can control the lifting and lowering of the mounting unit 1 based on the operation command.
  • each function of the service operation server 5 will be explained.
  • the power consumption calculation function 51 includes a site information database 510, an inverter information collection section 511, a loading section information collection section 512, a power reception point information collection section 513, a cargo handling power calculation means 514, a power consumption database 515, and a first work identification information determination unit. 516 and power correction means 517.
  • the site information database 510 stores various information related to the hardware of unmanned aircraft support devices installed at multiple sites.
  • the storage timing is, for example, input through the site provider terminal 7 at the service contract stage.
  • the stored information includes information on the power efficiency or loss characteristics of the inverter 3, motor 4, and charger 129, the components of the mounting section 1 and their loss characteristics, and reproducible information. It is preferable to include various power characteristics such as the type and configuration information of the energy generation device 43, and device identification information of the power receiving power meter 45.
  • the inverter information collection unit 511 collects information when the inverter 3 is in operation via the host device 42.
  • the collected information includes, for example, voltage, current, power, frequency, phase, power factor, efficiency, temperature, cooling fan operating status, motor position, speed, torque, control parameters, etc. collected and calculated by the calculation unit 34.
  • the mounting unit information collecting unit 512 collects information when the mounting unit 1 is in operation via the host device 42.
  • the information to be collected includes, for example, detection information from the upper camera 14, lower camera 15, dirt removal means 16, and proximity detection section 18, as well as information such as voltage, current, and temperature of the battery 123, and calculation parameters inside the board 121.
  • the mounting unit information collecting unit 512 may collect data such as charging power for peripheral devices of the mounting unit 1 such as the charger 129.
  • the power receiving point information collection unit 513 collects data such as voltage, current, power, frequency, phase, power factor, etc. of the power receiving point or the renewable energy power generation device 43 measured by the power receiving wattmeter 45 directly or via the host device 42. collect.
  • the timing of data collection by the inverter information collection unit 511, the mounting unit information collection unit 512, and the power receiving point information collection unit 513 may be constant communication, or may be temporarily recorded by the host device 42 in units of time, such as 1 hour or 1 day. Data may be communicated at regular intervals.
  • the cargo handling power calculation means 514 calculates, based on the power data collected by the inverter information collection section 511, the loading section information gathering section 512, and the power receiving point information gathering section 513, whether the loading section 1
  • the power consumption required for each task determined by the task identification information determination unit 516 is calculated.
  • the power consumption required for each task can be determined, and the charges can be calculated.
  • the calculated amount of power is recorded in the power usage database 515.
  • the cargo handling power calculation means 514 determines whether the power consumption or the amount of power at the time of the work is derived from the renewable energy power generation device 43 or the power received from the power system 44 based on the data of the received power meter 45. It may be possible to identify whether it is derived from electric power and record it in the power usage database 515. By identifying the source power, the environmental effects described below can be calculated.
  • the power correction means 517 monitors the usage status of each site regarding the power data stored in the power usage database 515, and corrects the power data if necessary. Specifically, for example, the cargo weight at the time of contract is obtained from the operation status database 522 described later, and the weight of the aircraft is obtained from the aircraft database 530 described later, and it is monitored whether the power used is equivalent to the weight of the cargo to be handled. However, if the power is unreasonably high, it may be determined that this is due to a malfunction in the site equipment, and corrected to a power value that corresponds to the weight based on past power data. Note that in this specification, cargo weight and aircraft weight will be collectively referred to as cargo handling weight.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of an example of power correction calculation by the power correction means 517.
  • the power correction means 517 creates a power-weight map based on a database of cargo handling weight and power consumption at each site.
  • the map may be a multidimensional map that includes factors such as the climbing speed of the loading section 1 and weather conditions in addition to power and weight.
  • the climbing speed V is set to a predetermined value as the third axis The map is shown when fixed to .
  • the value of power relative to the weight is a low-order linear function such as first order, so for example, as shown in Figure 5, the evaluation power function shown by the broken line for each aircraft type is learned, and for example, statistically For cargo handling that can be determined to require unusual power based on the distribution of power, etc., it is preferable to replace the value with a power value separately determined using the evaluation power function.
  • the conditions of the population of samples for which the evaluation power function is to be determined are best classified by factors that can affect power. For example, in the case of aircraft type, air resistance specific to unmanned aircraft affects power consumption, so the conditions in Figure 5 As shown in the figure, learning may be performed by dividing the group by aircraft type.
  • the power correction means 517 can correct the power increase due to external factors and collect fees, it is possible to construct a system that is fair to service users.
  • the operation reservation function 52 is configured to include a control cooperation function 520, a user terminal contract function 521, an operation status database 522, an electric power buying and selling transaction means 523, a fee/operation planning means 524, and an inverter command function 525.
  • the control cooperation function 520 refers to the operation status database 522 and shares the availability information or congestion information of each site with the unmanned aircraft operation control system 8.
  • the unmanned aircraft operation control system 8 generates route information, which is a route that includes the unmanned aircraft support device to be used as a relay point, and, if necessary, a height command to reach the mounting section 1 of the unmanned aircraft support device along the route. , to the operating status database 522.
  • the height command is generated when the height to which the mounting section 1 can rise is limited, for example, based on weather conditions, or in consideration of the flight of other unmanned aircraft. In addition, it is generated when selecting a suitable height in terms of energy for the unmanned aircraft support device that is the next stopover point.
  • the user terminal contract function 521 performs an interface function related to service reservations with the service user terminal 6.
  • the operation status database 522 is referred to, and information regarding available sites and an estimated value of usage fees are presented.
  • the reservation information is stored in the operating status database 522.
  • the reservation information may be sent to the site as an operation command, and the control section may control the elevation and descent of the mounting section 1 by determining the reservation time based on the reservation information.
  • the service operation server 5 may determine that the reserved time has been reached and instruct the control unit to raise and lower the mounting unit 1.
  • the operating status database 522 manages the operating status of all sites in chronological order, and includes, for example, whether or not there are reservations, price plans for each time period, whether the renewable energy power generation device 43 is used, the operating rate or the number of operating times per time period. Stores the upper limit value, etc.
  • the power buying and selling transaction means 523 functions to receive unit price information for each time period for power purchase and power sale from the power trading market system 9, and to reserve the amount of power for power purchase and power sale for each time period.
  • the amount of power to be purchased may be reserved by predicting the amount of power consumed as a total of multiple sites.
  • a site with a renewable energy power generation device 43 may estimate the amount of renewable energy generated, calculate the difference from the above amount of power consumption, and reserve this as the amount of power sold.
  • the fee/operation planning means 524 stores operation schedule information including information on upper limit of operation such as time, number of times, and operation rate of service provision at each site, and whether or not renewable energy is used in the operation status database 522. For example, if an upper limit is set on the operating rate, it is possible to control the amount of electricity used and the amount of noise generated by machine operation, and it is also possible to predict that irregular events will occur in the vicinity of the site where many people will gather. If a certain period of time is reached, the amount of flight of unmanned aircraft during that time period can be restricted. These upper limit settings for the operating rate may be based on information in the site information database 510.
  • the service operation server 5 can suggest sites that use renewable energy to users who prioritize environmental considerations.
  • a configuration may be adopted in which a time slot in which renewable energy can be used is specified and the time slot is guided in advance. Further, for example, if maintenance of the motor 4 is planned, by storing this time slot as unavailable in the operating status database 522, it is possible to prevent the scheduled maintenance time from being used.
  • the inverter command function 525 transmits an operation command to the control unit of each site. Furthermore, when a height command regarding the mounting section 1 is received from the unmanned aircraft operation control system 8, it is transmitted to the host device 42 of each site. The height command allows the mounting section 1 to be controlled to the commanded height. If the reservation information is stored in the operating status database 522, it is transmitted to the host device 42 of each site. Based on the reservation information, the timing of raising and lowering the mounting section 1 can be controlled at any time.
  • the fee/environmental effect calculation function 53 includes an aircraft database 530, a usage fee database 531, an environmental effect database 532, a usage fee calculation means 533, an environmental effect calculation means 534, and a second work identification information determination section 535.
  • the aircraft database 530 stores unique information for each unmanned aircraft scheduled to use the site.
  • the unique information includes, for example, the aircraft identification number, aircraft type and model, specifications including weight, and appearance. This information may be input from the service user terminal 6 or may be obtained from the unmanned aircraft flight control system 8. Alternatively, if a list of aircraft information is obtained from an unmanned aircraft operator, the service provider may input the list through the server management terminal 49.
  • the usage fee database 531 and the environmental effect database 532 are configured to store fees and environmental effects for each piece of work identification information, and to be able to refer to them when work identification information is provided from the outside.
  • the usage fee calculation means 533 calculates the service usage fee for each task after each task is completed, and stores the value in the usage fee database 531.
  • a service fee structure a basic fee based on a service usage contract and a metered fee based on the level of work may be provided. Since the energy consumption required for raising and lowering the unmanned aircraft is an important component of the metered charge, the parameters used for this calculation include the amount of electricity for each task stored in the power usage database 515, as well as the voltage and voltage measured by the inverter 3. Current/power, height command value H * , motor speed ⁇ , etc. may also be used.
  • the environmental effect calculation means 534 calculates the environmental effect for each task after each task is completed, and stores it in the environmental effect database 532.
  • the environmental effect here refers to the effect of reducing global warming gas emissions when the power required for work is changed from fossil fuel-derived power received from the power grid 44 to renewable energy power generation equipment attached to the site. There may be. Alternatively, it may be the difference between the estimated energy consumption when the unmanned aircraft ascends by its own climbing ability and the actual measured energy consumed by the unmanned aircraft support device, each converted into primary energy or global warming gas emissions. This allows environmentally conscious users to visualize the environmental effects of using an unmanned aircraft support device that uses renewable energy.
  • the fee/environmental effect calculation function 53 not only allows calculation of service usage fees, but also makes it possible to evaluate the loss of the entire system, including power consumption due to auxiliary power, over the entire life cycle, which is necessary for calculating environmental indicators. .
  • the site operation planning function 54 includes a map information acquisition means 541 and a new site planning means 542.
  • the map information acquisition means 541 acquires information on the installation environments of sites currently participating in the support service, topography, properties, and population dynamics of their surrounding areas from a predetermined map data information source.
  • the new site planning means 542 Based on the accumulated data of the site information database 510 and the operating status database 522, the new site planning means 542 extracts a region where sites with high operating rates are concentrated from among the sites currently participating in the support service. Next, the new site planning means 542 searches for a place where a new site can be constructed near the extracted area with high utilization rate. When a desirable location is found, it analyzes changes in the operating rates of surrounding sites when a new site is established at the location, and calculates a predicted value of the operating rates due to the new site.
  • sites with high utilization rates may be extracted from all sites.
  • a divided value obtained by dividing the operating rate by the area of a circle whose radius is the minimum distance between adjacent sites may be used as an index.
  • the map may be divided into triangles whose nodes are the coordinates of each site on the map data, and then triangles in which the average operating rate of the apex sites of each triangle is larger than those of other triangles may be extracted.
  • a value obtained by dividing the average operating rate of each triangle by the area of each triangle may be used as an index. Note that the new site plan may be selected based not only on the site's operating rate but also on sales balance and environmental effects.
  • the site planning operation function 54 can assist site providers in creating new businesses by predicting candidate locations for new sites and their investment recovery effects. Furthermore, by constructing a new site, bottlenecks in operating rates can be resolved.
  • the host device 42 acquires the operation commands obtained from each function of the service operation server 5 and transmits them to the control unit. Based on the operation command, the control unit can control the lifting and lowering of the mounting unit 1 at the site requested to be used.
  • the unmanned aerial vehicle 100 can be flown from a high altitude using the unmanned aerial vehicle support system, reducing the consumption of the stored energy inside the unmanned aerial vehicle 100 necessary to raise the unmanned aerial vehicle 100, and increasing the cruising range. Can be extended. Furthermore, since the consumption of stored energy can be reduced, heavier cargo 101 can also be transported in the same transport section.
  • FIG. 6 shows a functional block diagram of the service user terminal 6.
  • the service user may be an individual or organization that uses a delivery service using an unmanned aircraft, or an individual or organization that operates a delivery service.
  • the service user terminal 6 may physically be a PC or mobile terminal equipped with a screen and input means such as a keyboard, and the functions shown in FIG. 6 are applications that mainly function as an operation interface on a terminal equipped with an OS. It should be implemented as .
  • the service user terminal 6 has an initial setting function 61, a usage power type setting function 62, a site usage reservation function 63, a cargo information input function 64, an aircraft information input function 65, a cargo handling tracking information display function 66, and a payment information display function 67. It is configured. Note that although the use in delivery has been described as an example, the present system can be used not only for delivery of cargo 101 but also for transportation of unmanned aircraft in the event of a disaster, for example.
  • the initial setting function 61 inputs user-specific settings, such as the location of the user's business base, availability of renewable energy, and payment method at checkout, such as bank account and card information.
  • the usage power type setting function 62 is a screen for resetting whether or not to use renewable energy for each task, and is used when making a request different from the initial settings.
  • the site use reservation function 63 executes an inquiry about the use of a desired site and a reservation application according to a reservation screen to be described later.
  • the cargo information input function 64 is a screen that notifies you when the contents of the cargo, such as weight, dimensions, and contents, can be specified in advance. This function is effective, for example, when the dimensions are too large to be mounted on a general mounting section 1, or when the weight exceeds the lifting capacity of a general motor 4.Based on this information, the execution function 521 of the user terminal It is advisable to determine whether or not it can be executed. Further, the weight information can also be used by the fee/environmental effect calculation function 53.
  • the aircraft information input function 65 is a screen for pre-registering information on unmanned aircraft owned and used in the aircraft database 530. If points for various services are awarded based on the number of times each unmanned aircraft is used, a configuration may be adopted in which the points can be inquired using this function.
  • the cargo handling tracking information display function 66 is a screen that displays the progress status of the contracted work, and for example, shows 100% of the progress with a straight line or arc-shaped gauge, and then shows the progress of the processed work with coloring. It is sufficient if there is a function such as a progress display screen such as , or a guidance display of the next task that the user must perform when using the site.
  • the settlement information display function 67 is a screen for inquiring and viewing the cost and environmental impact of the agreed work after it is completed.
  • FIG. 7 shows an example of the screen configuration of the service user terminal 6 according to the second embodiment, in which a menu bar section 600 is provided at the top of the screen, a function display section 601 is provided at the bottom of the screen, and the menu bar section
  • the function display section 601 may be configured to switch in conjunction with the selection of the function display section 600.
  • the function display section 601 in FIG. 7 particularly displays the contents of the site usage reservation function 63, but detailed screens such as the initial setting function 61 and the cargo information input function 64 can also be displayed.
  • the function display section 601 of the usage reservation function 63 has a delivery condition input section 602 at the top left of the screen, a delivery condition selection display section 603 at the bottom left of the screen, and a delivery route display section 604 at the right of the screen.
  • the delivery condition input section 602 includes a text box or a pull-down menu in which two points related to delivery conditions (movement conditions), such as a departure point and a destination, can be input. These inputs may be arbitrary coordinate information such as latitude and longitude, in addition to location/address information.
  • Delivery condition selection display section 603 extracts site information suitable for delivery condition input section 602 from utilization rate database 522 through user terminal contract function 521 and site usage reservation function 63, and uses this as schedule information along the time axis. indicate. If multiple suitable sites are selected as candidates, multiple delivery route candidates such as route A and route B may be displayed on the screen. Furthermore, if the destination is far away, a route that relays through multiple sites may be set, and this may be displayed in multiple stages, such as sites A1 and A2, in route A, for example. Further, the time axis may be indicated by a horizontal line segment, and the available time periods during which each site can be operated may be indicated by colored bands parallel to the time axis.
  • each delivery route may be indicated for each delivery route, such as ⁇ yen or ⁇ yen.
  • multiple amounts may be displayed for each site, or only one amount corresponding to the total amount of site amounts used for each delivery route may be displayed. This allows the user to select a delivery route candidate suitable for the user's purpose from among a plurality of delivery routes. For example, when a user uses renewable energy, route candidates including sites that use renewable energy may also be displayed.
  • the delivery condition selection display section 603 is provided with a push button labeled "reservation" for each delivery route, and when the button is pressed, a reservation application confirmation screen 606 corresponding to the route is popped up.
  • the reservation application confirmation screen 606 includes site usage time information for the selected delivery route, a confirmation message asking "Do you want to make a reservation?", and operation buttons such as "Reservation” and "Back". By pressing the "Reservation” button, you can make a reservation. It is recommended that the contract be structured so that the contract is executed.
  • the user terminal execution function 521 finishes processing the execution operation on the reservation application confirmation screen 606, it is preferable to display the contents of the execution on the reservation decision display screen 607, and this screen displays an identification code related to the operation that has been executed. However, it is a good idea to prompt the user to later check the work using the identification code.
  • the delivery route display section 604 displays, for example, a layer displaying two-dimensional or three-dimensional map data, a model displaying shipping locations, destination locations, site locations, and a layer displaying lines connecting sites, etc. It is preferable to configure the system so that the user can intuitively predict the trajectory of cargo movement. Note that when a cursor such as a mouse is moved near a site model, the site details display 605 may be popped up. For example, when the site information such as a photo is displayed, the site will install a renewable energy power generation device in a facility. The user can recognize information such as whether it is included or not. Note that this pop-up may be displayed in conjunction with the proximity of the cursor to each site information in the delivery condition selection display section 603. [Third embodiment]
  • FIG. 8 shows a functional block diagram of the site provider terminal 7.
  • the site provider refers to, for example, an individual, company, or association that owns or has the right to commercially use the site, and may be, for example, a building management company or a management association of a housing complex. Note that if a delivery company using an unmanned aircraft owns a site, the service user may also serve as the site provider.
  • the site provider terminal 7 may be a PC or a mobile terminal that is physically equipped with a screen and input means such as a keyboard, and the functions shown in FIG. 8 are an application that mainly functions as an operation interface on a terminal equipped with an OS. It should be implemented as .
  • the site provider terminal 7 includes a site operation performance display function 70, a new site installation effect display function 73, an operation setting function 71, and a payment information display function 72.
  • the site operation performance display function 70 is a means for displaying the general operation performance of the site provided by the site provider, and displays, for example, daily and hourly operation schedules, statistics on user attribute information, and the like.
  • the new site installation effect display function 73 displays changes in operating status when a new site is installed at a suitable location, based on site information provided by the site provider or other site information.
  • the operation setting function 71 is a function for inputting information regarding the site information database 510.
  • operation schedule information related to operation such as the start time or stop time of service provision on the site, the number of times the service can be used, and the maximum operation rate for each predetermined time period.
  • the information regarding the site information database 510 may include information as to whether or not other electric power services are used during times other than operating hours.
  • the payment information display function 72 is a display screen on which information on service fees paid to the site provider can be viewed.
  • FIG. 9 is an example of a screen configuration showing an example of the site provider terminal 7 according to the third embodiment.
  • the site provider terminal 7 has a screen configuration including a menu bar section 700 and a details display section 701 at the top of the screen.
  • the site provider terminal 7 may have a configuration that displays a two-dimensional or three-dimensional map information layer and a layer displaying a model of the site owned by the provider, and each site model has a pop-up, for example.
  • the site is configured so that detailed site information 72 can be displayed in the form of a speech bubble or the like.
  • the site detailed information 72 displays a bar graph showing the operating rate per day or a more detailed time unit, and also displays operating income per unit time.
  • the amount of generated power may be displayed as a trend graph such as a line on a graph with time as the horizontal axis.
  • a graph with time on the horizontal axis may display, for example, the service start time and end time set in advance by the site provider. If these set times are configured to be changeable by operation, it becomes easy to set service times linked to the renewable energy power generation device 43.
  • a site that does not currently exist on the map may be displayed as a virtual site (new site), which is a virtual unmanned aircraft support device, using, for example, a broken line.
  • the utilization rate information of the current site may be displayed side by side with the predicted value of the utilization rate when a virtual site is installed so that it can be compared with the current value. You can easily consider the changes that will occur if you set up a site.
  • Figure 10 is a business procedure chart for the unmanned aircraft support equipment operation service, which shows the information exchanged between the four parties of this service: the service user, the flight control operator, the service operator, and the site provider, as well as various fees. It shows the flow.
  • the flight control operator operates the flight control system 8, and the service operator operates the service operation server 5.
  • the service user is provided with a service user terminal 6, and the site provider is provided with a site provider terminal 7.
  • the business procedure chart can be broadly divided into a preliminary phase P0, a contract phase P1, a cargo handling execution phase P2, a user settlement phase P3, and a site business settlement phase P4.
  • the service user and the flight control operator may be the same entity; for example, a business whose main business is transportation owns and operates both an unmanned aircraft and a flight control system. corresponds to It is also conceivable that a service provider owns its own site and also serves as a site provider.
  • the service user and the site provider each input initial setting information to the service provider (service operation server 5).
  • the flight control operator flight control system 8 obtains operational information from the service operator and pays a data usage fee as compensation.
  • the service user inputs departure and arrival information and delivery conditions regarding the unmanned aircraft 100 and the cargo 101 from his/her own terminal, and based on this content, the flight control operator creates predetermined route information and provides the service.
  • the operator presents route information and fare plans based on the route information to the service user.
  • service users can provide optional requests such as the availability of renewable energy, cargo weight, time changes, etc. to flight traffic control companies and service providers as updated information. , a cycle is generated to review these as appropriate. Thereafter, when the service user confirms the reservation, the flight control operator and the service operator are notified of this and the reservation is confirmed.
  • the flight control operator sends information such as the arrival of the unmanned aircraft 100 based on the site usage schedule, the weather conditions of the day, the takeoff height command, etc. to each site via the service operation server 5. be instructed.
  • the service user is notified of the power consumption and environmental effects that occurred at each site during the cargo handling execution phase P2, and a notification is issued to charge the fee for each service usage.
  • the cost is paid by the service user to the service provider as a usage fee, and a portion of it is also refunded to the site provider as a usage fee.
  • the site business settlement phase P4 may occur irregularly in the series of flows.
  • the service provider sends regular operation results as a record to the site provider, and the basic fee for the service is paid.
  • FIG. 11 is a three-dimensional diagram illustrating a specific example of the lifting mechanism of the first modified example of the unmanned aircraft support system.
  • the power transmission section 2 connects the rotating section of the motor 4 and the mounting section 1 using a rope-like object 210 (rope-like section) such as a rope or a chain. Then, either the motor 4 is installed at the top of the high-rise building 20 and the mounting part 1 is hoisted up, or the support 211 equipped with a fixed pulley or the like is installed at the top of the high-rise building 20 and the motor 4 is installed at the bottom and the pulley mechanism is used. A configuration in which the mounting section 1 is raised may also be used.
  • the inverter 3 may also be arranged in the same manner as the motor 4.
  • the material of the cable portion may be steel, resin, fiber, or the like.
  • FIG. 12 is a three-dimensional diagram specifically showing the lifting mechanism of the second modified example of the unmanned aircraft support device.
  • the power transmission section 2 is composed of a rotating threaded section 221, and the mounting section 1 equipped with a ball screw mechanism is configured to be movable approximately perpendicularly to the threaded section 221. It is arranged to let. Note that if there is a high-rise building 20 nearby, a slide guide 222 that is approximately parallel to the screw portion 221 may be provided, and a part of the slide guide 222 may be configured to be fixed to the high-rise building 20. good.
  • one mounting unit 1 is a two-axis propulsion system driven by two motors 4, and subscripts A and B are attached to devices constituting each axis.
  • FIG. 13 is a three-dimensional diagram specifically showing the lifting mechanism of the third modified example of the unmanned aircraft support device.
  • the power transmission section 2 is composed of a rotating screw section 231, and is configured such that the mounting section 1 is moved up and down via a pantograph arm 232 by a ball screw mechanism. Note that even in this configuration, a slide guide supported by a nearby high-rise building may be provided as shown in FIG. 12.
  • FIG. 14 is a three-dimensional diagram specifically showing the lifting mechanism of the fourth modification of the unmanned aircraft support system.
  • a motor 4 and an inverter 3 are mounted on the mounting section 1, and the motor 4 is configured to include its own weight as a load related to raising the mounting section 1.
  • the high-rise building 20 is provided with a rack 243 in a substantially vertical direction on the wall thereof, and a pinion gear 241 coupled to the motor 4 fits into a groove cut in the rack 243, thereby raising and lowering the mounting portion 1. It is possible.
  • the rack 243 is configured with two pieces, and the other rack 243 is provided with a belt 242 and a pulley 244 to transmit the power of the motor 4 at the same time.
  • the rack 243 may be attached to the high-rise building 20 by, instead of being fixed to a wall, the rack 243 may be suspended from the top 201. Furthermore, in the case of a high-rise building 20 having substantially parallel surfaces, the rack 243 and the mounting section 1 may be provided on opposing surfaces, respectively, to prevent uneven load due to suspension. In addition, in this configuration, since the inverter 3 is also mounted on the mounting section 1, the mounting section 1 is equipped with a power storage means that can be connected from the outside with an electric wire (not shown) that supplies power to the inverter 3, or can be charged from an external power source. It may be provided in the section 1 and used as the power for the inverter 3.
  • each power transmission node may be provided with transmission means for relaying gears, oil pressure, etc.
  • the high-rise buildings 20 include commercial buildings, apartment complexes, factory buildings, plant equipment, power transmission lines or towers for broadcasting, communication, weather observation equipment, suspension bridges, cranes, cable cars, etc., lighthouses, watchtowers, bridge piers, wind power Any power generation equipment or the like may be used, and terrain with height differences such as cliffs can also be used as a substitute.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the embodiments described above are described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • the present invention raises an unmanned aircraft and takes off from a higher altitude
  • unmanned aircraft that not only perform vertical takeoff and landing but also glide using wings have been developed, and the unmanned aircraft support system of the present invention By combining this with gliding using wings, it is possible to further reduce the energy consumption of storage batteries installed on unmanned aircraft.

Landscapes

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

無人航空機を無人航空機支援装置を介して上昇させることで、無人航空機の蓄電エネルギーの消費を低減し、無人航空機の航続距離を延長する。無人航空機支援装置10は、無人航空機100が搭載される搭載部1と、該搭載部の昇降を制御する制御部と、を備え、前記搭載部1を所定の高さへ上昇させて前記無人航空機100を離陸可能とするものである。無人航空機支援システムは、この無人航空機支援装置10と通信可能であり、外部から入力された少なくとも前記無人航空機の出発地および目的地を含む移動情報に基づき、前記無人航空機100が飛行する経路および該経路上の１つ以上の前記無人航空機支援装置10を選択するサーバ5と、を備えるものである。

Description

無人航空機支援装置および無人航空機支援システム
　本発明は、無人航空機による配送を支援する無人航空機支援装置および無人航空機支援システムに関する。
　近年、ドローンに代表される無人航空機（ＵＡＶ：Unmanned Aerial Vehicle）を用いた物品の配送技術が進展している。
　本技術分野の背景技術として、特開２０２１－１６０８８７号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、ドローンによる配送物の配送拠点の一例が示されている。
特開２０２１－１６０８８７号公報
　無人航空機による配送において、配送可能な物品のサイズ・重量はより大型に、また、配送可能な航続距離はより長距離に対応することが望まれている。一般にこれらの性能を実現するうえでは、無人航空機の空力性能に加え、無人航空機に電力を供給する蓄電池の重量エネルギー密度が重要な技術課題となる。
　特許文献１には、発着用の上面開閉部、配送物の供給を受け付ける底面開口部を備えたドローンポートを配送事業者の配送拠点に設ける事例が示されている。特許文献１に開示されているドローンポートは、下層に昇降装置を設け、配送拠点において物品を昇降させる構成で、ドローンとの間で物品の授受が可能である。特許文献１では、配送中の無人航空機の蓄電エネルギーの消費に関する影響は考慮されておらず、適用可能な配送サービスは航続距離により限定され、貨物重量も限られてしまうという課題がある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、無人航空機を無人航空機支援装置を介して上昇させることで、無人航空機の蓄電エネルギーの消費を低減し、航続距離を延長することを目的としている。
　上記目的を達成するための、本発明の「無人航空機支援装置」の一例を挙げるならば、無人航空機が搭載される搭載部と、該搭載部の昇降を制御する制御部と、を備え、前記搭載部を所定の高さへ上昇させて前記無人航空機を離陸可能とする無人航空機支援装置である。
　また、本発明の「無人航空機支援システム」の一例を挙げるならば、無人航空機が搭載される搭載部と、該搭載部の昇降を制御する制御部と、を有し、前記搭載部を所定の高さへ上昇させて前記無人航空機を離陸可能とする無人航空機支援装置と、前記無人航空機支援装置と通信可能であり、外部から入力された少なくとも前記無人航空機の出発地および目的地を含む移動情報に基づき、無人航空機が飛行する経路および該経路上の１つ以上の前記無人航空機支援装置を選択するサーバと、を備える無人航空機支援システムである。
　本発明によれば、高い高度から無人航空機を飛行させることにより、無人航空機の上昇に要する蓄電エネルギーの消費を低減し、航続距離を延長することができる。
　上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第１の実施形態に係る無人航空機支援システムの構成図である。 第１の実施形態に係る無人航空機支援装置の搭載部の水平方向における断面図である。 第１の実施形態に係るインバータの詳細図である。 第１の実施形態に係るサービス運用サーバのブロック構成図である。 第１の実施形態に係る電力補正手段における電力補正演算の一例の模式図である。 第２の実施形態に係るサービス利用者端末の機能ブロック図である。 第２の実施形態に係るサービス利用者端末の画面の一例である。 第３の実施形態に係るサイト提供者端末の機能ブロック図である。 第３の実施形態に係るサイト提供者端末の画面の一例である。 第４の実施形態に係る無人航空機支援装置運用サービスの業務手順チャートである。 無人航空機支援装置の第１の変形例である。 無人航空機支援装置の第２の変形例である。 無人航空機支援装置の第３の変形例である。 無人航空機支援装置の第４の変形例である。
　以下、本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし主旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。また、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。
 [第１の実施形態]
　図１は、第１の実施形態に係る無人航空機支援装置の運用を実現する無人航空機支援システムの構成図を示す。本システムは、例えば貨物１０１の配送に使用する無人航空機１００が発着する無人航空機支援装置１０を有する多数の拠点と、サービス運用サーバ５により構築されている。なお、本明細書において、拠点のことをサイトとして表現する場合がある。
　無人航空機支援装置１０は、無人航空機１００を搭載した状態で上昇下降が可能な搭載部１と、搭載部の昇降高さを制御する制御部とを備える。制御部は、搭載部１を昇降する動力伝達部２と、動力伝達部２へ動力を与えるモータ４、電力を変換しモータ４を駆動するインバータ３と、広域通信ネットワーク４０を介してサービス運用サーバ５と通信し、送信された指令をインバータ３に対して送信する上位装置４２と、を有する。上位装置４２は、その機能を搭載部１に一体として実装し、物理的な上位装置４２を省略する構成としてもよい。同様に、上位装置４２の機能を制御部であるインバータ３に一体として実装する構成としてもよい。
　搭載部１と制御部とは、有線または無線による通信手段を設けていてもよく、上位装置４２が支援装置全体の情報を監視・収集する構成としてもよい。また、必要に応じて、搭載部１の上昇下降の終端高さにリミットスイッチ１２０などを設け、動力伝達部２を連動させることにより、搭載部１の高さ超過を防止する構成としてもよい。
　インバータ３は電力系統４４から電力を受電し、サイトの受電端にはスマートメータ等の受電電力計４５を備えてもよい。また、受電端とインバータ３の間の系統上には同様のスマートメータ等を介して太陽光や風力を利用した再生可能エネルギー発電装置４３を接続してもよい。これらスマートメータ等で計測された電力情報は、上位装置４２にて監視・収集してもよい。
　本実施形態においては、サービス運用サーバ５は、広域通信ネットワーク４０を介して、無人航空機支援装置１０を有するサイト、サービス利用者端末６、無人航空機運航管制システム８、電力取引市場システム９、サーバ管理端末４９、およびサイト提供者端末７と接続されている。
　図２は、第１の実施形態に係る無人航空機支援装置の搭載部１における水平方向からの断面図である。
　搭載部１は、動力伝達部２に固定される台座部１０、搭載部１内の管理制御を行う搭載部制御部１２を有していてもよい。その他、台座部１０とは別に設けられ無人航空機１００およびその貨物１０１が接するテーブル部１１、テーブル部１１における無人航空機１００および貨物１０１の搭載を検知可能な検知部である上部カメラ１４および下部カメラ１５を有していてもよい。また、上部カメラ１４を固定する支柱１３、降雨・積雪などのテーブル部１１への滞水を除去するヒータ・ワイパー等の汚物除去手段１６などをそれぞれ有していてもよい。
　搭載部制御部１２は、マイコン等の演算機能を備えた基板１２１、無線通信モジュール１２２、搭載部１に給電するリチウムイオン電池等の電池１２３、電池１２３を外部より充電可能な受電部１２４などを有している。なお、搭載部１は、電池１２３を用いず電線により搭載部１へ電源を供給するように構成してもよい。
　検知部である上部カメラ１４および下部カメラ１５は、例えばＣＣＤ等の光学式カメラの他、レーダや熱感知、レーザスキャナなど、非接触で無人航空機１００および貨物１０１の動作が検知できるものであればよく、これらは基板１２１に接続して所定の画像処理を施してもよい。例えば上部カメラ１４は無人航空機１００に記された識別情報を読み取り、下部カメラ１５は貨物１０１に記された貨物用の識別情報を読み取るなどの機能を備えていてもよい。検知部で検知された識別情報は、後述するサービス運用サーバ５から送信される固有情報と照合することで、システムを利用予定である無人航空機であると同定することができる。このように、システムを利用している無人航空機を同定することにより、無人航空機１００の昇降に要した消費電力を特定して環境効果やサービス料金の算定に反映が可能となる。なお、無人航空機の同定処理は、制御部の代わりにサービス運用サーバ５で行ってもよい。
　また、検知部から得られる画像を解析することで、テーブル部１１に小動物などが誤って乗り込んだ場合にこれを検知するよう診断すれば、誤って小動物を搭載した状態で搭載部１を上昇させる危険を回避することができる。また、搭載部１に無人航空機１００の着陸、あるいは離陸を検知するように構成した場合、それと連動して搭載部１の上昇および下降を開始するように構成することで、安全性の高いシステムを構成できる。例えば、検知部が搭載部への無人航空機の着陸あるいは搭載を検知した場合、搭載部を上昇させる。または、検知部において搭載部からの無人航空機の離陸を検知した場合、搭載部を下降させる。他にも、画像を解析することで、テーブル部１１に有形のゴミや積雪などが堆積した場合に、基板１２１がこれを除去するよう汚物除去手段１６へ指令を与えるように構成すれば、近接検知部１８の誤検知を防ぐことができる。
　無線通信モジュール１２２は、コネクタを介して基板１２１と接続するよう構成し、基板１２１と上位装置４２との通信に使用する無線通信規格（例えばLTE、Bluetooth（登録商標）、Wi-Fi（登録商標）、Zigbee（登録商標）等）に応じて付け外しが可能なよう構成するとよい。また、受電部１２４は搭載部１の外部に設けた充電器１２９との組み合わせにおいて電池１２３を充電するものとしてもよい。その際、非接触で送電が可能なコイル等を内部回路に用いることで充電部の露出を防げば、屋外に設置した際にも漏電等のリスクを低減することができる。
　テーブル部１１は、台座部１０との間にバネ部１７を通じて連結し、無人航空機１００および貨物１０１が搭載されたことをテーブル部１１の動きにより検知してもよい。例えばテーブル部１１と台座部１０の間にマイクロスイッチや近接スイッチ等の近接検知部１８を設け、この検知信号を基板１２１へと入力する構成としてもよい。なお、バネ部１７は無人航空機１００の搭載により可動する機構であればよく、蝶番や弾性体などに置き換えてもよい。また、テーブル部１１は平板面の他、波型溝やグレーチングなど排水を考慮した面であってもよい。台座部１０に下部カメラ１５を装着する場合には、テーブル部１１に、視野を確保するための空孔や窓をテーブル部１１に設けてもよい。
　基板１２１は、電池１２３から供給される電圧および電流、またはこれらに基づく電力の情報をデータとして収集してもよく、カメラ等の付属装置について個別にこれらの電力を収集しても構わない。
　また、搭載部１は温度計あるいは風速計等の計測部を有し、例えば、温度、湿度、風速または風向等の計測結果を収集できるよう構成してもよい。収集した計測結果は、サービス運用サーバ５に送信してもよい。サービス運用サーバ５は、計測結果に基づいて、サイトの利用可否を決定し、後述する稼働状況データベース５２２に登録あるいはステータスの更新をしてもよい。また、制御部あるいは上位装置４２が計測結果を基にサイトの利用可否を判定し、サービス運用サーバ５に送信する構成としてもよい。このような構成であることで、計測結果をサイトの稼働あるいは利用の判断に活用することができ、その結果、安全なシステムの利用を実現することができる。
　図３は、第１の実施形態に係るインバータ３の回路および制御ブロックを示した図である。電力系統４４から供給された、例えば単相１００／２００Ｖや３相２００Ｖの交流電力は、交直変換回路３１において直流電源に変換される。さらに、この直流電源はインバータ回路３２の電力制御において所望の交流電力に変換されたのちモータ４へ供給される。
　インバータ３は演算部３４を備え、インバータ３内部の情報を収集すると同時に、これらを用いた制御演算を実行し、インバータ回路３２内部の３相の上下アームを構成するパワー半導体U、V、W、X、Y、Zおよび冷却ファン３５の操作を行う。また、インバータ３は、外部の上位装置４２との間に通信手段を備え、通信方式は例えばＲＳ－４８５やＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの有線方式や前述の無線通信規格に準ずる無線方式であってもよい。
　ここで、交直変換回路３１はダイオードブリッジ等による整流器や、リアクトルおよびスイッチング素子を用いたコンバータ回路で構成するとよく、必要に応じて電圧レベルを変換する変圧器を内部に備えてもよい。ここで、交直変換回路３１の入力交流側の線間電圧Vrs、Vst、相電流Ir、It、または出力直流側の電圧Vdc、電流Idcを演算部３４で監視してもよい。
　インバータ回路３２は、モータ４が所望の回転になるようモータ４の電流を制御する機能を果たしている。一般には演算部３４がモータ４の回転位置または速度を検出するエンコーダ４１の検出情報を読み取り、これらが所望の目標値に一致するよう比例積分制御などの内部演算で制御量としての電流指令を生成し、パワー半導体U、V、W、X、Y、Zを駆動する制御パルスを生成して電流を制御する。例えば演算部３４のモータ制御は図示しないモータ位置制御、モータ速度制御、モータトルク制御など複数の制御演算ブロックを備え、これらをカスケード接続して制御する方法などが知られている。ここでインバータ回路３２は出力相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ、出力相電流Ｉｕ、Ｉｗ、パワー半導体の近傍温度を計測する温度センサ３３の温度情報Ｔｆなどを検知するとよい。冷却ファン３５の稼働指示Ｓｆａｎはインバータ３の運転中常時オンとする他、例えば温度情報Ｔｆに基づきオンオフして温度Ｔｆを制御してもよい。
　本実施形態において、インバータ３で駆動されるモータ４は搭載部１を昇降させる目的で使用する。したがって、インバータ３は搭載部１の高さ情報とエンコーダ４１の回転角度情報を対応付けるギア比情報を演算部３４に内蔵する。例えば搭載部１が上昇する到達点である高さ指令Ｈ＊を上位装置４２を介して受信した場合、指令Ｈ＊の前回値差分を差分器３４１にて演算し、これにギア比に相当するゲイン３４２を乗じたものをモータの回転数指令ω＊とし、エンコーダ４１から得られたモータ回転速度情報ωとの差分Δωをゼロに近づけるよう制御するといった構成としてもよい。なお、高さ指令Ｈ＊は搭載部１の高さを実数で指示する方法の他、予め高さ分解能を定めたパルス列信号で指示してもよく、後者の場合にはパルス列を積算する機能を差分器３４１の前段に備えるとよい。なお、差分器３４１およびゲイン３４２のブロックは上位装置４２の内部に搭載し、インバータ３は回転数指令ω＊を受け取りそれ以降の処理を担うような分担であっても構わない。
　なお、近年はエンコーダ４１を用いることなく電流Iu、Iwや電圧Vu、Vv、Vwなどの内部情報からモータの回転位置を推定する技術が用いられることがあり、この場合は回転速度情報ωはこれらの推定値に置き換えて代用して構わない。さらにモータ４は本願においては１台の回転型モータとして図示しているが、搭載部１を昇降する機能を果たせばモータ４の形態に制限はない。例えばリニアモータを使用する、複数のモータを併用する、減速機を内蔵する等の形態であっても構わない。
　図４は、本実施形態によるサービス運用サーバ５のブロック構成図である。図４は、サービス運用サーバ５の演算機能のみを図示しており、実現する物理的手段は任意でよく、例えば、異なる物理サーバへ機能を分散させる例や、セキュリティのため複数のサーバへ機能を複製して構成されていてもよい。また、各機能の一部の演算をサイトが有する制御部が担うように構成してもよい。
　サービス運用サーバ５の機能は、使用電力演算機能５１、稼働予約機能５２、料金・環境効果算定機能５３、サイト運用計画機能５４に大別され、それぞれ広域通信ネットワーク４０を介し、複数の端末または複数の上位装置４２とデータのやり取りをする。なお、本明細書において、稼働指令とはサービス運用サーバ５によって航路中の中継地として選択された無人航空機支援装置の制御部に対する搭載部１の昇降を指示する指令である。稼働指令には、各機能におけるデータベースに格納された情報に基づく情報を含むものであってもよい。制御部は、稼働指令に基づいて搭載部１の昇降を制御することができる。以降、サービス運用サーバ５の各機能について説明していく。
　＜使用電力演算機能＞
  使用電力演算機能５１は、サイト情報データベース５１０、インバータ情報収集部５１１、搭載部情報収集部５１２、受電点情報収集部５１３、荷役電力算定手段５１４、使用電力データベース５１５、第1の作業識別情報判定部５１６、電力補正手段５１７を含むように構成されている。
　サイト情報データベース５１０は、複数のサイトに設置された無人航空機支援装置のハードウェアに関わる各種の情報を格納する。格納するタイミングとしては、例えばサイト提供者端末７を通じてサービス契約段階に入力される。格納情報としては、各ハードウェアの定格、型式、画像情報の他、インバータ３、モータ４、充電器１２９の電力効率または損失特性情報、搭載部１の構成機器類およびそれらの損失特性、再生可能エネルギー発電装置４３の種別や構成情報、受電電力計４５の機器識別情報など各種の電力特性を含むとよい。また、地域によっては無人航空機の飛行を人または物件から所定距離離すか、所定距離より近い距離を飛行させる際にそれらの所有者の同意を得るよう規制される場合がある。そのため、サイト設置にあたって例えば近隣の物件所有者または住民の同意を証明する文書の電子的写しを格納してもよい。同意証明に関する文書を格納することで、例えば監査の必要が生じた際などに作業を円滑に進めることができる。
　インバータ情報収集部５１１は、インバータ３の稼働時における情報を上位装置４２を介して収集する。収集する情報としては、例えば演算部３４で収集・演算した電圧・電流・電力・周波数・位相・力率・効率・温度・冷却ファン稼働状態・モータ位置・速度・トルク・制御パラメータ等がある。
　搭載部情報収集部５１２は、搭載部１の稼働時における情報を上位装置４２を介して収集する。収集する情報としては、例えば上部カメラ１４、下部カメラ１５、汚物除去手段１６、近接検知部１８の検知情報や、電池１２３の電圧・電流・温度、基板１２１内部の演算パラメータ等の情報がある。加えて搭載部情報収集部５１２で、充電器１２９など搭載部１の周辺機器においても例えば充電電力などのデータを収集してもよい。
　受電点情報収集部５１３は、受電電力計４５の計測した受電点または再生可能エネルギー発電装置４３の電圧・電流・電力・周波数・位相・力率等のデータを、直接または上位装置４２を介して収集する。
　インバータ情報収集部５１１、搭載部情報収集部５１２、および受電点情報収集部５１３のデータ収集のタイミングは、常時通信でもよいし、例えば１時間や１日など時間単位に上位装置４２で一時記録したデータを定期的な間隔を空けて通信してもよい。
　荷役電力算定手段５１４は、インバータ情報収集部５１１、搭載部情報収集部５１２、および受電点情報収集部５１３の収集した電力データから、搭載部１が無人航空機１００および貨物１０１の上昇に関わる第１の作業識別情報判定部５１６の判定した作業ごとに要した消費電力を算定する。これによって、各作業ごとに要した消費電力を求めることができ、料金の算出を行うことができる。なお、算定した電力量は、使用電力データベース５１５へ記録する。また、荷役電力算定手段５１４は、受電電力計４５のデータをもとに当該作業の時点における消費電力または電力量が再生可能エネルギー発電装置４３由来のものであるか、または電力系統４４から受電した電力由来のものであるかを識別して、使用電力データベース５１５へ記録してもよい。由来の電力を識別することにより、後述する環境効果を算出することができる。
　電力補正手段５１７は、使用電力データベース５１５に蓄積された電力データについて、各サイトの使用状況を監視し電力データの補正が必要な場合にこれを補正する。具体的には、例えば後述する稼働状況データベース５２２から約定時の貨物重量を、また後述する航空機データベース５３０から機体重量を入手し、使用した電力が荷役対象の重量に対して相当か否かを監視し、不当に電力が大であった場合にこれをサイト機器の不具合によるものと判定し、過去の電力データをもとに重量に相応する電力値へ補正するとよい。なお、本明細書において、貨物重量と機体重量とを併せて荷役重量として説明する。
　図５は、電力補正手段５１７の電力補正演算の一例の模式図を示す。電力補正手段５１７は、荷役重量と各サイトにおける電力消費のデータベースに基づき電力－重量のマップを作成する。ここでマップでは、電力および重量の他にも搭載部１の上昇速度や気象状態などの要素を加えた多次元のマップとしてもよく、図５では第３の軸として上昇速度Ｖを所定の値に固定した場合のマップを示している。上昇速度Ｖが固定の断面では重量に対する電力の値は１次など低次の線形関数となるため、例えば図５に示すように機体種別ごとに破線で示す評価電力関数を学習し、例えば統計上の分散などから特異な電力を要したと判定できる荷役については評価電力関数で別途求めた電力値へ値を置き換えるとよい。なお、評価電力関数を求める標本の母集団の条件は電力に影響を及ぼしうる要素で分類するとよく、例えば機体種別であれば無人航空機固有の空気抵抗が消費電力に影響を及ぼすため、図５に示すように集団を機体種別ごとに分けて学習してもよい。なお、電力の異常増加は一般には動力伝達部２やモータ４などサイト側の機器のトラブルによって電力が増える場合が多く、これらはサービス利用者の責によるものではないため、評価電力関数は母集団の単純な平均ではなく相対的に小となる値の群に沿うよう学習するとよい。
　電力補正手段５１７により、外的要因の電力増加を補正し、料金を徴収することができるので、サービス利用者に公平なシステムを構築できる。
　＜稼働予約機能＞
  稼働予約機能５２は、管制連携機能５２０、ユーザ端末約定機能５２１、稼働状況データベース５２２、電力売買取引手段５２３、料金・稼働計画手段５２４、インバータ指令機能５２５を含むように構成されている。
　管制連携機能５２０は、稼働状況データベース５２２を参照し、無人航空機運航管制システム８に対して各サイトの利用可能情報または混雑情報を共有する。無人航空機運航管制システム８は、利用する無人航空機支援装置を中継地として含む航路である航路情報や、必要に応じて航路中の無人航空機支援装置の搭載部１を到達させる高さ指令を生成し、稼働状況データベース５２２へ送信する。高さ指令は、例えば気象条件等に基づいて、搭載部１の上昇可能な高さが制限される場合、あるいは他の無人航空機の航空を考慮して生成される。他にも、次の経由地である無人航空機支援装置に対し、エネルギーの観点で好適な高さを選択する場合に生成される。
　ユーザ端末約定機能５２１は、サービス利用者端末６との間で、サービスの予約に関わるインターフェース機能を果たす。利用者の希望する時間帯において利用可能な時間帯が指定された場合に、稼働状況データベース５２２を参照し、利用可能なサイトに関する情報および利用時料金の概算値を提示する。そして、サービス利用者端末６において予約が為された場合には予約情報を稼働状況データベース５２２に格納する。サイトに対しては予約情報を稼働指令として送信し、制御部にて予約情報に基づく予約時間を判断することで搭載部１の昇降を制御してもよい。また、サービス運用サーバ５で予約時間に達したことを判定し、制御部に対して搭載部１の昇降を指示してもよい。
　稼働状況データベース５２２は、全サイトの稼働状況を時系列に管理し、例えば予約の有無、各時間帯別の料金プラン、再生可能エネルギー発電装置４３の使用有無、時間帯あたりの稼働率または稼働回数の上限値などを格納する。ここで予約の管理にあたっては、約定ごとに固有の作業識別情報を付与してデータを管理し、約定以降の一連の処理においてこの作業識別情報を頼りに処理を進めるとよい。
　電力売買取引手段５２３は、電力取引市場システム９との間で、買電および売電の時間帯別単価情報を受け取り、時間帯別の買電および売電の電力量を予約する機能を果たす。ここで買電の電力量の予約にあたっては、稼働状況データベース５２２の個々の作業からその消費電力量を予想するとよい。または、電力取引において他サイト間の託送、または多サイトを包括した契約が可能な場合には、複数のサイトの総和としての消費電力量を予想して買電の電力量を予約するとよい。一方、再生可能エネルギー発電装置４３を併設したサイトは、再生可能エネルギーの発電量を予想したうえで上記の消費電力量との差分を求め、これを売電電力量として予約しても構わない。
　料金・稼働計画手段５２４は、各サイトにおけるサービス提供の時間・回数・稼働率などの稼働上限の情報を含む稼働予定情報、および再生可能エネルギーの使用有無等を稼働状況データベース５２２へ格納する。ここで、例えば稼働率に上限を設ければ、例えば使用電力量や機械動作に伴う騒音の発生量を管理できる他、サイト周辺で多く人が密集するイベント行事が不定期に発生することが予見された場合に、当該時間帯の無人航空機の航行量を制限できる。これら稼働率の上限設定はサイト情報データベース５１０の情報に基づくものであっても構わない。再生可能エネルギーの使用有無を設定する構成にすることで、サービス運用サーバ５は、環境への配慮を優先するユーザに対し、再生可能エネルギーを利用するサイトを提案することができる。また、再生可能エネルギーを利用できる時間帯を特定してこれを予め案内する構成としてもよい。さらに、例えばモータ４のメンテナンス等が計画されている場合は、この時間帯を利用不可として稼働状況データベース５２２に格納することで、メンテナンスが計画されている時間の利用を防ぐことができる。
　インバータ指令機能５２５は、各サイトの制御部に対して稼働指令を送信する。また、無人航空機運航管制システム８より搭載部１に関する高さ指令を受信した場合は、各サイトの上位装置４２に送信する。高さ指令により、搭載部１を指令の高さへと制御することができる。予約情報を稼働状況データベース５２２に格納されている場合は、各サイトの上位装置４２に送信する。予約情報により、搭載部１の昇降のタイミングを任意の時間で制御することができる。
　＜料金・環境効果算定機能＞
  料金・環境効果算定機能５３は、航空機データベース５３０、利用料金データベース５３１、環境効果データベース５３２、利用料金算定手段５３３、環境効果算定手段５３４、第２の作業識別情報判定部５３５から構成されている。
　航空機データベース５３０は、サイトを利用予定の無人航空機の機体毎の固有情報を格納する。固有情報としては、例えば機体識別番号、機体種別および型式、重量をはじめとする仕様、および外観などがある。これらの情報はサービス利用者端末６から入力される他、無人航空機運航管制システム８から入手してもよい。または、無人航空機の運用事業者から機体情報のリストを入手した場合には、サービス提供事業者がサーバ管理端末４９を通じて入力してもよい。
　利用料金データベース５３１および環境効果データベース５３２は、作業識別情報ごとの料金および環境効果を格納し、外部から作業識別情報が与えられた場合にこれらを照会できるように構成している。
　利用料金算定手段５３３は、各作業の終了後に作業ごとのサービス利用料金を算定し、利用料金データベース５３１に値を格納する。具体的なサービス料金体系の例としては、サービス利用契約に基づく基本料金と、作業の程度に基づく従量料金などを設けてもよい。従量料金は無人航空機の昇降に要するエネルギー消費が重要な成分となるため、この算定に用いるパラメータとしては使用電力データベース５１５に格納された作業ごとの電力量の他、インバータ３で計測された電圧・電流・電力、高さ指令値Ｈ＊、モータ速度ω等を用いてもよい。
　環境効果算定手段５３４は、各作業の終了後に作業ごとの環境効果を算定し、環境効果データベース５３２に格納する。ここで環境効果とは、作業に要した電力を、電力系統４４から受電した化石燃料由来の電力からサイト付帯の再生可能エネルギー発電装置由来に変更した場合の、地球温暖化ガス排出量抑制効果であってもよい。また、無人航空機自身の上昇能力で上昇した場合の消費エネルギー推定値と、無人航空機支援装置で消費したエネルギー実測値をそれぞれ１次エネルギーまたは地球温暖化ガス排出量へ換算した差分なでもよい。これによって、環境を配慮する利用者に対し、再生可能エネルギーを利用する無人航空機支援装置を使用したことによる環境効果を可視化することができる。
　料金・環境効果算定機能５３により、サービスの利用料金を算出できる他、補助動力による電力消費をも含めたシステム全体の損失について、環境指標の算定に必要なライフサイクル全体での評価が可能となる。
　＜サイト運用計画機能＞
  サイト運用計画機能５４は、地図情報取得手段５４１、新規サイト計画手段５４２で構成されている。
　地図情報取得手段５４１は、支援サービスに現在加盟するサイトの設置環境、およびそれらの周辺地域の地形・物件、人口動態の情報を所定の地図データ情報源から入手する。
　新規サイト計画手段５４２は、サイト情報データベース５１０および稼働状況データベース５２２の蓄積データに基づき、支援サービスに現在加盟しているサイトの中から稼働率の高いサイトが集中する地域を抽出する。次に、新規サイト計画手段５４２は抽出した稼働率集中地域の近辺に、新規サイトを建設可能な場所があるかを探索する。望ましい場所が探索された場合には、当該場所に新たにサイトを設けた場合の周辺サイトの稼働率変化を解析するとともに、新規サイトによる稼働率の予測値を算出する。
　稼働率の高いサイトの選定は、全サイトのうち稼働率上位のものを抽出してもよい。または、隣接するサイト間の最小距離を半径とする円の面積で稼働率を除した除算値を指標としてもよい。その他、地図データ上の各サイトの座標をノードとする三角形で地図を区切ったのち、各三角形の頂点サイトの稼働率平均が他の三角形より大の三角形を抽出してもよい。または、各三角形の稼働率平均を各三角形の面積で割った除算値を指標としてもよい。なお、新規サイトの計画は、サイトの稼働率に限らず、売上収支や環境効果に基づいて選定してもよい。
　新規サイトの建設地域の探索は、無人航空機の飛行高度程度の建築物があるか、近隣に人口の密集した地域がないか、無人航空機関連の法令で定める離隔距離を満たす空地があるか、近隣に接続可能な再生可能エネルギー発電設備があるかなど無人航空機運航に関する複数の条件の組み合わせで探索するとよい。または、予め特定の候補地を目論んでいる場合には、この座標を入力とし、これら条件が満たされるか否かを判定してもよい。
　サイト計画運用機能５４により、新規サイトの候補地およびその投資回収効果を予測することでサイト提供事業者の新たな事業創発を補助することができる。また、新規サイトの建設により、稼働率のボトルネックを解消することができる。
　ここまで説明したように、上位装置４２は、サービス運用サーバ５の各機能から得られる稼働指令を取得し、制御部に対して送信する。そして、制御部は、稼働指令に基づいて、利用を求められたサイトの搭載部１の昇降を制御することができる。その結果、無人航空機支援装置を用いて高い高度から無人航空機１００を飛行させることができるので、無人航空機１００を上昇させるのに必要な無人航空機１００内部の蓄電エネルギーの消費を低減し、航続距離を延長することができる。また、蓄電エネルギーの消費が低減できるので、同一の搬送区間にあっては、より重い貨物１０１の搬送も可能となる。
［第２の実施形態］
　第２の実施形態としてサービス利用者端末の機能ブロックを説明する。図６は、サービス利用者端末６の機能ブロック図を示している。ここでサービス利用者は、無人航空機を使用した配送サービスを利用する個人・団体の他、配送サービスを営む個人・団体であっても構わない。サービス利用者端末６は物理的には画面およびキーボード等の入力手段を備えたPCやモバイル端末であればよく、図６に示す機能はOSを備えた端末上で主に操作インターフェースとして機能するアプリケーションとして実装されればよい。サービス利用者端末６は、初期設定機能６１、利用電力種別設定機能６２、サイト利用予約機能６３、貨物情報入力機能６４、航空機情報入力機能６５、荷役追跡情報表示機能６６、精算情報表示機能６７で構成されている。なお、配送における利用を例として説明しているが、貨物１０１の配送に限らず、例えば、災害時における無人航空機の搬送にも本システムを用いることが可能である。
　初期設定機能６１は、ユーザ固有の設定を入力し、例えばユーザが事業拠点とする所在地、再生可能エネルギーの利用可否、銀行口座やカード情報など精算時決済方法を入力する。
　利用電力種別設定機能６２は、再生可能エネルギーを利用するか否かを改めて作業ごとに設定する画面であり、初期設定の内容とは異なる要求をする際に使用する。
　サイト利用予約機能６３は、後述する予約画面に従い所望のサイトの利用の照会および予約申込を実行する。
　貨物情報入力機能６４は、予め貨物の内容、例えば重量、寸法、内容物が特定できる場合にこれを通知する画面である。この機能は、例えば寸法が大きく一般の搭載部１に搭載できない場合や、一般のモータ４の上昇能力を超える重量である場合などに有効であり、これらの情報をもとにユーザ端末約定機能５２１が約定可能か否かを判定するとよい。また、重量の情報は料金・環境効果算定機能５３でも利用が可能である。
　航空機情報入力機能６５は、航空機データベース５３０に所有・使用する無人航空機の情報を予め登録する画面である。無人航空機の機体ごとの利用回数をもとに各種サービスのポイント等が付与される場合は、この機能においてポイントを照会できる構成であっても構わない。
　荷役追跡情報表示機能６６は、約定した作業の進捗状況を表示する画面であり、例えば直線または円弧状のゲージで進捗の１００％を示したうえで処理済の作業分の進捗度を着色で示す等の進捗表示画面や、サイト利用にあたってユーザが次に実施しなくてはならない作業をガイダンス表示するなどの機能があればよい。
　精算情報表示機能６７は、約定した作業が完了した以降に、その費用や環境影響を照会・閲覧する画面である。
　図７は、第２の実施形態に係るサービス利用者端末６に関する画面構成の一例を示しており、画面上段にはメニューバー部６００を、画面下段には機能表示部６０１を設け、メニューバー部６００の選択に応じて機能表示部６０１が連動して切り替わるように構成してもよい。図７中の機能表示部６０１には特にサイト利用予約機能６３の内容を表示しているが、初期設定機能６１、貨物情報入力機能６４などの詳細画面も表示可能である。
　利用予約機能６３の機能表示部６０１は、画面左上に配送条件入力部６０２、画面左下に配送条件選択表示部６０３、画面右に配送ルート表示部６０４を配置している。
　配送条件入力部６０２には、例えば出発地および目的地の配送条件（移動条件）に関わる２地点を入力可能なテキストボックスまたはプルダウンメニューを備える。これらの入力は、例えば所在地・住所情報の他、緯度経度など任意の座標情報であればよい。
　配送条件選択表示部６０３は、ユーザ端末約定機能５２１およびサイト利用予約機能６３を通じ、配送条件入力部６０２に適したサイト情報を稼働率データベース５２２から抽出し、これを時間軸に沿ったスケジュール情報として表示する。ここで適合するサイトが複数候補として選択された場合には、画面には複数の配送ルート候補をルートA、ルートBのように複数表示してもよい。また、到着地が遠隔に及ぶ場合は複数のサイトを中継するルートを設定し、これを例えばルートA部にサイトA1、A2のように複数段にわたって表示してもよい。また、時間軸は横方向の線分で示したうえ、各サイトの稼働可能な空き時間帯を時間軸に平行な帯状の着色で示してもよい。また、各サイトのうち各空き時間帯において再生可能エネルギーの利用が見込まれる場合に、これを示す識別符号を各々の帯に付記してもよい（図７では、REの文字表示６０８で識別符号を示した）。さらに、各配送ルートを利用した場合の利用料金の目安金額を〇〇円、△△円といった表示で配送ルート毎に表記してもよい。ここで例えば金額の表示はサイトごとの複数でもよいし、各配送ルートで利用するサイト金額の総和相当を１つだけ表示しても構わない。これによって、利用者は複数の配送ルートの中から、利用者の目的に適した配送ルート候補を選択することができる。例えば、ユーザが再生可能エネルギーを利用する場合に、再生可能エネルギー利用するサイトを含むルート候補を併せて表示するなどが考えられる。
　また、配送条件選択表示部６０３には配送ルート毎に「予約」と表示された押しボタンを設け、ボタンの押下により当該ルートに対応した予約申込確認画面６０６をポップアップさせるとよい。予約申込確認画面６０６には選択した配送ルートのサイト使用時間帯情報とともに、「予約しますか？」の確認メッセージおよび「予約」、「戻る」といった操作ボタンを設け「予約」のボタン押下によって予約が約定されるよう構成するとよい。
　予約申込確認画面６０６の約定操作をユーザ端末約定機能５２１が処理し終えた際には、約定された内容を予約決定表示画面６０７で表示するとよく、この画面には約定した作業に関する識別コードを表示し、後にユーザ側で識別コードによる作業照会が可能なよう促すとよい。
　配送ルート表示部６０４は、例えば２次元または３次元の地図データを表示したレイヤーと、発送地、到着地、サイト所在地を表示するモデル、サイト間を結ぶ線などを配置したレイヤーを重ねて表示するなどによって、ユーザが直感的に貨物の移動する軌跡を予想できるよう構成するとよい。なお、サイトのモデル近傍にマウス等のカーソルを移動した場合に当該サイト詳細表示６０５をポップアップさせてもよく、例えば写真などサイトの情報を表示させると、当該サイトが再生可能エネルギー発電装置を施設に含むか否かなどの情報をユーザが認識できる。なお、このポップアップは配送条件選択表示部６０３の各サイト情報へのカーソル近接に連動させて表示させても構わない。
［第３の実施形態］
　第３の実施形態としてサイト提供者端末の機能ブロックを説明する。図８は、サイト提供者端末７の機能ブロック図を示している。ここでサイト提供者とは、例えばサイトを所有または商業使用する権利を有する個人または会社、組合などを指しており、例えばビル管理会社や集合住宅の管理組合などであっても構わない。なお、無人航空機による配送事業者などが自身でサイトを所有する場合には、サービス利用者がサイト提供者を兼ねることがある。サイト提供者端末７は物理的には画面およびキーボード等の入力手段を備えたPCやモバイル端末であればよく、図８に示す機能はOSを備えた端末上で主に操作インターフェースとして機能するアプリケーションとして実装されればよい。サイト提供者端末７は、サイト稼働実績表示機能７０、新規サイト設置効果表示機能７３、稼働設定機能７１、精算情報表示機能７２で構成する。
　サイト稼働実績表示機能７０は、サイト提供者が提供するサイトの稼働実績一般を表示する手段で、例えば日単位、時間単位の稼働スケジュール、使用ユーザ属性情報の統計などを表示する。
　新規サイト設置効果表示機能７３は、サイト提供者が提供するサイト情報またはその他のサイト情報に基づき、新規に相応しい地点にサイトを設置した場合の稼働状況の変化などを表示する。
　稼働設定機能７１は、サイト情報データベース５１０に関する情報を入力する機能である。例えばサイトにおけるサービス提供の開始時刻または停止時刻、サービスの利用可能回数、所定時間帯ごとの最大稼働率など稼働に関する稼働予定情報の設定を行う。また、サイト情報データベース５１０に関する情報として、運用時間以外の時間帯に他の電力サービスを利用するか否かの情報を含んでもよい。さらに、近隣の物件所有者または住民の同意を証明する文書の電子的写しの登録、再生可能エネルギー発電装置４３など各種電力取引に関するオプション契約の有無などが設定できるとよい。例えば、各地の規制に対応する文書データを格納しておけば、監査の必要が生じた際などに作業を円滑に進めることができる。
　精算情報表示機能７２は、サイト提供者に対して支払われるサービス対価の情報を閲覧できる表示画面である。
　図９は、第３の実施形態に係るサイト提供者用端末７の一例を示す画面構成の例である。サイト提供者用端末７は、画面構成として、画面上部のメニューバー部７００および詳細表示部７０１を備えている。例えばサイト提供者用端末７は２次元または３次元の地図情報レイヤーと、当該提供者の保有するサイトのモデルを表示するレイヤーを重ねて表示する構成であればよく、各サイトモデルには例えばポップアップや吹き出し等でサイト詳細情報７２が表示できるよう構成する。ここでサイト詳細情報７２は、１日またはより細かな時間単位ごとの稼働率を示す棒グラフなどを表示する他、単位時間あたりの運用収入を表示する。再生可能エネルギー発電装置４３を付帯するサイトにあっては、横軸を時刻としたグラフ上に発電電力量を折れ線等のトレンドグラフで表示しても構わない。横軸を時刻としたグラフには、例えばサイト提供者があらかじめ設定したサービス開始時刻や終了時刻などを表示してもよく、例えばこれら時刻の表示をドラッグした状態で時刻軸方向に移動するなどの操作でこれら設定時刻を変更できるように構成すると、再生可能エネルギー発電装置４３に連動したサービス時刻の設定などが容易となる。
　また、図９のV-Siteで示すように、地図上に現有しないサイトを例えば破線などで仮想の無人航空機支援装置である仮想サイト（新規サイト）として表示してもよい。またこれと同時に、現有するサイトの稼働率情報には仮想サイトを設置した場合の稼働率の予測値を現在の値と比較できるよう並べて表示してもよく、例えば稼働率が過密な地域に新規サイトを設置した場合の変化を容易に検討することができる。
［第４の実施形態］
　第４の実施形態として無人航空機支援装置運用サービスによる業務手順を説明する。図１０は、無人航空機支援装置運用サービスによる業務手順チャートで、本サービスのサービス利用者、運航管制事業者、サービス事業者、およびサイト提供事業者の４者の間で交わされる情報、および各種料金の流れを示している。運航管制事業者は運航管制システム８を、サービス事業者はサービス運用サーバ５を運用する。また、サービス利用者はサービス利用者端末６を、サイト提供事業者はサイト提供者端末７を備えている。業務手順チャートは、大きく事前フェーズＰ０、約定フェーズＰ１、荷役実行フェーズＰ２、ユーザ精算フェ－ズＰ３、サイト事業精算フェーズＰ４に分けることができる。なお、サービス利用者と運航管制事業者は同一の主体によるものであってもよく、例えば運送を主たる事業とする事業者が無人航空機および運航管制システムの両方を保有し運用するケースなどはこの例にあたる。また、サービス事業者が自身のサイトを保有してサイト提供事業者を兼ねる場合も考えられる。
　事前フェーズＰ０は、サービス利用者およびサイト提供事業者がそれぞれ初期の設定情報をサービス事業者（サービス運用サーバ５）へ入力する。また、運航管制事業者（運航管制システム８）は本サービス事業者から稼働情報を取得するとともに、対価としてデータ使用料を支払う。
　次に、約定フェーズＰ１では、サービス利用者が自身の端末から無人航空機１００および貨物１０１に関する発着情報、配送条件を入力し、この内容に基づき運航管制事業者が所定の航路情報を作成し、サービス事業者は航路情報および、航路情報に基づく料金プラン等をサービス利用者に提示する。一方、サービス利用者はこれらの料金プラン等の提示情報の他、再生可能エネルギーの利用可否、貨物重量、時間の変更などのオプション要求を運航管制事業者およびサービス事業者に更新情報として与えることで、適宜これらを見直すサイクルを発生させる。その後、サービス利用者において予約を確定した場合には、運航管制事業者およびサービス事業者にこれが通知され約定となる。
　次に、荷役実行フェーズＰ２では、運航管制事業者からサービス運用サーバ５を介して、サイトの利用予定、当日の気象条件等に基づく無人航空機１００の到着、および離陸の高さ指令等が各サイトに指示される。
　次に、ユーザ精算フェーズＰ３では、荷役実行フェーズＰ２のうちに各サイトで生じた消費電力、および環境効果がサービス利用者に通知されるとともに、各サービス利用に対する費用を請求する通知を行う。費用は、サービス利用者からサービス事業者へ使用料金として支払いがされるとともに、その一部はサイト提供事業者へも従量使用料金として還付される。
　最後に、サイト事業精算フェーズＰ４であるが、これは一連の流れに対し不定期に発生して構わない。サイト提供事業者へサービス事業者から定期の稼働実績が記録として送付されるとともに、サービスの基本料金が支払われる。
［第５の実施形態］
　第５の実施形態として、無人航空機支援装置の変形例を説明する。図１１は、無人航空機支援装置の第１の変形例について、その上昇機構を具体的に示す模式を３次元的に表現した図である。動力伝達部２はロープまたはチェーンなどの索状物２１０（索状部）でモータ４の回転部と搭載部１を接続する。そして、モータ４を高層建築物２０の上部に備え搭載部１を巻き上げるか、高層建築物２０の上部に定滑車等を備える支柱２１１を設置したうえで下部にモータ４を設置して滑車機構により搭載部１を上昇させる構成であっても構わない。なお、インバータ３もモータ４と同様に配置してよい。なお、索状部の材質は、鋼製・樹脂・繊維などであってもよい。
　図１２は、無人航空機支援装置の第２の変形例について、その上昇機構を具体的に示す模式を３次元的に表現した図である。動力伝達部２は回転するねじ部２２１で構成され、ボールネジ機構を備えた搭載部１はねじ部２２１に対し略垂直方向に稼働可能なように構成されており、ねじ部２２１を重力方向に直立させて配置されている。なお、近隣に高層建築物２０が在る場合にはねじ部２２１に略平行となるスライドガイド２２２を設け、スライドガイド２２２の一部は高層建築物２０に対し固定されるように構成してもよい。なお、図１２では１台の搭載部１を２台のモータ４で駆動する２軸推進システムとし、それぞれの軸を構成する機器には添え字Ａ、Ｂを付している。
　図１３は、無人航空機支援装置の第３の変形例について、その上昇機構を具体的に示す模式を３次元的に表現した図である。動力伝達部２は回転するねじ部２３１で構成され、ボールネジ機構によりパンタアーム２３２を介して搭載部１が昇降するよう構成している。なおこの構成にあっても、図１２のように近隣の高層建築物に支持されたスライドガイドを備えても構わない。
　図１４は、無人航空機支援装置の第４の変形例について、その上昇機構を具体的に示す模式を３次元的に表現した図である。本構成では搭載部１にモータ４およびインバータ３が搭載され、モータ４は搭載部１の上昇に関わる負荷に自重を含む構成となっている。高層建築物２０にはその壁面部に略垂直方向にラック２４３が備えられ、ラック２４３に刻まれた溝に対しモータ４と結合するピニオンギア２４１が嵌合することで搭載部１の上昇下降が可能となっている。また、図１４ではラック２４３を２本構成とし、他方のラック２４３にはベルト２４２およびプーリ２４４を設けてモータ４の動力を同時に伝達するような画を示した。なお、高層建築物２０に対するラック２４３の取り付けは、壁面への固定の他、天端２０１に対しラック２４３を懸架するような構成であっても構わない。また、略平行な面をもつ高層建築物２０にあっては、対抗する両面にラック２４３および搭載部１をそれぞれ備え、懸架による荷重の偏りを防ぐ等の構成であってもよい。なお、本構成ではインバータ３も搭載部１に搭載されているため、搭載部１にはインバータ３に電力を供給する図示しない電線を外部から接続するか、外部電源から充電可能な蓄電手段を搭載部１に設けて、インバータ３の動力としてもよい。
　図１１ないし図１４に示す構成は一例であり、これらと同様にモータ４の動力によって搭載部１が上昇下降可能なものであれば、これに限らず適用して構わない。また、各動力伝達の節などにギアや油圧等の中継のための伝達手段を備えてもよいものとする。また、高層建築物２０としては、商業ビル、集合住宅、工場建屋、プラント設備、送電線または放送・通信・気象観測設備・吊り橋・クレーン・ケーブルカー等の設置塔、灯台、望楼、橋脚、風力発電設備などであればよく、崖など高低差のある地形もこれに代用することができる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　なお、本発明は無人航空機を上昇させ、より高い高度から離陸させるものであるが、近年では垂直離着陸だけでなく翼による滑空を併用する無人航空機が開発されており、本発明の無人航空機支援装置と翼による滑空を組み合わせれば、無人航空機に搭載する蓄電池の蓄電エネルギー消費を更に抑制することができる。
１　搭載部
２　動力伝達部
３　インバータ
４　モータ
５　サービス運用サーバ
６　サービス利用者端末
７　サイト提供者端末
８　無人航空機運航管制システム
９　電力取引市場システム
１０　無人航空機支援装置
１００　無人航空機
１０１　貨物
４０　広域通信ネットワーク
４２　上位装置
４３　再生可能エネルギー発電装置
４４　電力系統
４５　受電電力計
５１　使用電力演算機能
５１０　サイト情報データベース
５１１　インバータ情報収集部
５１２　搭載部情報収集部
５１３　受電点情報収集部
５１４　荷役電力算定手段
５１５　使用電力データベース
５１６　第１の作業識別情報判定部
５１７　電力補正手段
５２　稼働予約機能
５２０　管制連携機能
５２１　ユーザ端末約定機能
５２２　稼働状況データベース
５２３　電力売買取引手段
５２４　料金・稼働計画手段
５２５　インバータ指令機能
５３　料金・環境効果算定機能
５３０　航空機データベース
５３１　利用料金データベース
５３２　環境効果データベース
５３３　利用料金算定手段
５３４　環境効果算定手段
５３５　第２の作業識別情報判定部
５４　サイト運用計画機能
５４１　地図情報取得手段
５４２　新規サイト計画手段

Claims (15)

  1. 　無人航空機が搭載される搭載部と、該搭載部の昇降を制御する制御部と、を備え、
    　前記搭載部を所定の高さへ上昇させて前記無人航空機を離陸可能とする、無人航空機支援装置。
  2. 　前記搭載部は、前記搭載部に搭載された前記無人航空機を検知する検知部を有し、
    　前記制御部は、前記検知部の検知結果に基づいて、前記搭載部の昇降を制御する、
    請求項１記載の無人航空機支援装置。
  3. 　前記制御部は、前記検知部が前記搭載部への前記無人航空機の着陸あるいは搭載を検知した場合、前記搭載部を上昇させる、
    請求項２記載の無人航空機支援装置。
  4. 　前記制御部は、前記検知部において前記搭載部からの前記無人航空機の離陸を検知した場合、前記搭載部を下降させる、
    請求項２記載の無人航空機支援装置。
  5. 　前記搭載部に電力を供給可能な蓄電池と、該蓄電池を充電する手段と、を備える、
    請求項１記載の無人航空機支援装置。
  6. 　前記制御部は、
    前記搭載部を昇降駆動するモータと、
    前記モータに電力を供給するとともに、前記モータの回転を制御するインバータと、
    を有する請求項１記載の無人航空機支援装置。
  7. 　無人航空機が搭載される搭載部と、該搭載部の昇降を制御する制御部と、を有し、前記搭載部を所定の高さへ上昇させて前記無人航空機を離陸可能とする無人航空機支援装置と、
    　前記無人航空機支援装置と通信可能であり、外部から入力された少なくとも前記無人航空機の出発地および目的地を含む移動情報に基づき、前記無人航空機が飛行する経路および該経路上の１つ以上の前記無人航空機支援装置を選択するサーバと、
    を備える無人航空機支援システム。
  8. 　前記無人航空機支援装置は、前記無人航空機が飛行する経路上の中継点に位置する、
    請求項７記載の無人航空機支援システム。
  9. 　前記搭載部は、前記搭載部に搭載された前記無人航空機を検知する検知部を有し、
    　前記検知部は、搭載された前記無人航空機の識別情報を検知し、
    　前記移動情報には、前記搭載部への搭載が予約された前記無人航空機の識別情報が含まれており、
    　前記制御部は、前記搭載された前記無人航空機の識別情報と、前記搭載部への搭載が予約された前記無人航空機の識別情報とが対応する場合、前記搭載部の昇降を制御する、
    請求項７記載の無人航空機支援システム。
  10. 　前記サーバは、前記搭載部を昇降させる時間である予約情報を送信し、
    　前記制御部は、前記予約情報に基づいて前記搭載部を制御する、
    請求項７記載の無人航空機支援システム。
  11. 　前記サーバは、前記搭載部を上昇させる高さを指示する高さ指令を送信し、
    　前記制御部は、前記高さ指令に基づいて前記搭載部を上昇させる、
    請求項７記載の無人航空機支援システム。
  12. 　前記無人航空機支援装置は、再生可能エネルギーの発電設備を有し、
    　前記サーバは、前記搭載部の上昇に要する前記無人航空機支援装置の消費電力または消費電力量から、前記再生可能エネルギーの発電設備が供給した電力成分を算出し、外部に送信する、
    請求項７記載の無人航空機支援システム。
  13. 　前記サーバは、前記制御部内部で計測した電力情報、前記搭載部内部で計測した電力情報に基づき、前記無人航空機の上昇に費やした正味電力情報を算出する、
    請求項７記載の無人航空機支援システム。
  14. 　前記サーバとネットワークを介して接続された貨物重量情報を入力可能な利用者端末を備え、
    　前記サーバは、前記無人航空機の上昇に費やした正味電力情報を前記貨物重量情報で補正する、
    請求項１３記載の無人航空機支援システム。
  15. 　前記サーバは、前記無人航空機支援装置の稼働率、売上収支、環境効果の少なくとも１つについて新規な前記無人航空機支援装置を設置した場合の変化を予測し、候補地および予測結果を出力する、
    請求項７記載の無人航空機支援システム。
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