WO2023238631A1 - 制御方法、ジンバル、飛翔体、ジンバル付き飛翔体及びプログラム - Google Patents

制御方法、ジンバル、飛翔体、ジンバル付き飛翔体及びプログラム Download PDF

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Abstract

本技術に係る制御方法は、飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する。

Description

制御方法、ジンバル、飛翔体、ジンバル付き飛翔体及びプログラム
　本技術は、ドローン等の飛翔体に設けられた、カメラを保持するジンバルにおいて、カメラの向きを制御する技術に関する。
　近年、ドローンに対してカメラを取り付け、このカメラにより画像を撮像する空撮技術が広く知られるようになってきている。一般的に、このカメラは、ジンバルにより保持されてその向きが制御される。
　ジンバルの制御モードとしては、ロックモード、フォローモード、ＦＰＶ（First Person View）モードが知られている。ロックモードでは、カメラは、ロール方向、ピッチ方向及びヨー方向ともに指定された角度（方位）が維持される。フォローモードでは、カメラは、ロール方向、ピッチ方向及びヨー方向のうち、ヨー方向のみ機体の姿勢に追従する。ＦＰＶモードでは、カメラは、ロール方向、ピッチ方向及びヨー方向ともに機体の姿勢に追従する。
　なお、本技術に関連する技術として、下記特許文献１が挙げられる。
国際公開２００７／０９７４３１号
　従来にない新たなジンバル制御モードが求められている。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、従来にない新たなジンバル制御モード等の技術を提供することにある。
　本技術に係る制御方法は、飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する。
　これにより、従来にない新たなジンバル制御モードを提供することができる。
　本技術の他の観点に係る制御方法は、飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体の動きにおける速度ベクトルの向きに応じて変化させる。
　本技術に係るジンバルは、制御部を具備する。前記制御部は、飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する。
　本技術に係る飛翔体は、制御部を具備する。前記制御部は、飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する。
　本技術に係るジンバル付き飛翔体は、制御部を具備する。前記制御部は、飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する。
　本技術に係るプログラムは、飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する処理をコンピュータに実行させる。
本技術の第１実施形態に係る制御システムを示す図である。 ジンバル付きドローンの内部構成を示すブロック図である。 コントローラの内部構成を示すブロック図である。 比較例及び本技術におけるジンバル制御モードを比較した図である。 ジンバル付きドローンにおける制御部の処理を示す図である。 ドローンの機体のロール角度を示す図である。 機体のヨー角度と、ジンバル（カメラ）のヨー角度との角度差を示す図である。 ヨー方向の角度差と、ジンバル（カメラ）のロール角度との関係を示す図である。 図８の部分拡大図であり、式（１）～（３）の関係を示す図である。 図８に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの方向からドローン及びカメラを見たときの様子を示す図である。 第２実施形態において、ジンバル付きドローンにおける制御部の処理を示す図である。 第３実施形態において、制御部の処理を示す図である。 ドローンの機体の動きにおける速度ベクトルと、ジンバル（カメラ）のピッチ角度との関係を示す図である。 ドローンの機体の動きにおける速度ベクトルと、ジンバル（カメラ）のピッチ角度との関係を示す図である。
　以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
≪第１実施形態≫
＜全体構成及び各部の構成＞
　図１は、本技術の第１実施形態に係る制御システム１００を示す図である。図１に示すように、制御システム１００は、ジンバル付きドローン１０と、コントローラ４０とを備えている。
　［ジンバル付きドローン１０］
　ジンバル付きドローン１０は、ドローン１１（飛翔体）と、カメラ３１と、ドローン１１に取り付けられ、カメラ３１を保持するジンバル３０（図２参照）とを有する。
　ドローン１１（飛翔体）は、機体１２と、機体１２に設けられた複数の回転翼１３とを含む。ドローン１１は、回転翼１３の駆動の制御により、前後左右方向への移動、昇降動作、旋回動作等の各種の動作が可能とされている。
　ここで、ドローン１１は、飛翔体の一例である。飛翔体は、ドローン１１に限られず、ラジオコントロール型の飛行機やヘリコプターなどであっても構わない。典型的には、飛翔体は、飛行可能な装置（かつ、比較的小型の装置）であればどのような装置であっても構わない。
　図２は、ジンバル付きドローン１０の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、ジンバル付きドローン１０は、制御部１４と、第１のＩＭＵ１５（Inertial Measurement Unit）と、ＧＰＳ１６（Global Positioning System）と、ビジョンセンサ１７と、回転翼駆動部１８と、記憶部１９と、通信部２０と、ジンバル３０と、カメラ３１と、第２のＩＭＵ３２とを含む。
　制御部１４は、記憶部１９に記憶された各種のプログラムに基づき種々の演算を実行し、ジンバル付きドローン１０の各部を統括的に制御する。
　制御部１４は、ハードウェア、又は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せにより実現される。ハードウェアは、制御部１４の一部又は全部として構成され、このハードウェアとしては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＶＰＵ（Vision Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、あるいは、これらのうち２以上の組合せなどが挙げられる。なお、これについては、コントローラ４０の制御部４５においても同様である。
　第１のＩＭＵ１５は、ドローン１１の機体１２に設けられる。第１のＩＭＵ１５は、ドローン１１において３軸方向の加速度を検出する加速度センサや、ドローン１１において３軸回りの角速度を検出する角速度センサ等を含む。第１のＩＭＵ１５は、検出された加速度情報及び角速度情報を、制御部１４へと送信する。
　ＧＰＳ１６は、複数のＧＰＳ衛星からの信号に基づき、ＧＰＳ位置情報を生成し、ＧＰＳ位置情報を制御部１４へと出力する。
　ビジョンセンサ１７は、例えば、ステレオカメラ３１であり、取得した画像情報を制御部１４へと出力する。
　制御部１４は、第１のＩＭＵ１５からの加速度情報、角速度情報、ＧＰＳ１６からのＧＰＳ情報、ビジョンセンサ１７からの画像情報を統合し、これらの情報に基づいてドローン１１の機体１２の自己位置及び姿勢を推定する。
　回転翼駆動部１８は、例えば、ＥＳＣ（Electric Speed Controller）、モータ等であり、制御部１４の制御に応じて回転翼１３を駆動させる。
　記憶部１９は、制御部１４の処理に必要な各種のプログラムや、各種のデータが記憶される不揮発性のメモリと、制御部１４の作業領域として用いられる揮発性のメモリとを含む。
　なお、上記各種のプログラムは、光ディスク、半導体メモリなどの可搬性の記録媒体から読み取られてもよいし、ネットワーク上のサーバ装置からダウンロードされてもよい。これについては、コントローラ４０のプログラムにおいて同様である。
　通信部２０は、コントローラ４０や、外部機器（例えばネットワーク上のサーバ装置等）との間で通信可能に構成されている。
　ジンバル３０は、例えば、ドローン１１の機体１２の下側に取り付けられ、カメラ３１を保持する。このジンバル３０は、カメラ３１をロール方向、ピッチ方向、ヨー方向に回転可能とされている。
　なお、本明細書中の説明において、ドローン１１の機体１２のロール角度、ピッチ角度、ヨー角度、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度、ピッチ角度、ヨー角度との用語を使用するが、これは、グローバル座標系におけるロール角度、ピッチ角度、ヨー角度を意味することとする。
　第２のＩＭＵ３２は、ジンバル３０において最も先端側の位置、つまり、カメラ３１を保持しておりカメラ３１と一体的に動く位置に設けられている。なお、第２のＩＭＵ３２は、カメラ３１に設けられていてもよい。
　第２のＩＭＵ３２は、ジンバル３０（カメラ３１）において３軸方向の加速度を検出する加速度センサや、ジンバル３０（カメラ３１）において３軸回りの角速度を検出する角速度センサ等を含む。第２のＩＭＵ３２は、検出された加速度情報及び角速度情報を、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢情報として、制御部１４へと送信する。
　カメラ３１は、空撮用のカメラ３１であり、ジンバル３０に保持されてその姿勢（向き）が制御される。カメラ３１は、制御部１４の制御に応じて、任意の画像を撮像する。
　［コントローラ４０］
　コントローラ４０は、ユーザがドローン１１の動きや、ジンバル３０の動き、カメラ３１の撮像タイミング等をコントロールするための装置である。図１に示すように、コントローラ４０は、筐体４１と、アンテナ４２と、２本の制御スティック４３と、表示部４４とを含む。
　アンテナ４２は、ジンバル付きドローン１０との間で信号を送受信することが可能に構成されている。
　２本の制御スティック４３には、それぞれ、ドローン１１の前後左右への移動、昇降動作、旋回動作等の各種の動作が割り当てられる。
　表示部４４は、各種の画像を画面上に表示させる。表示部４４の画面上には、ユーザの指の近接を検出する近接センサ等が設けられていてもよい。
　図３は、コントローラ４０の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、コントローラ４０は、制御部４５と、操作部４６と、表示部４４と、記憶部４７と、通信部４８とを含む。
　制御部４５は、記憶部４７に記憶された各種のプログラムに基づき種々の演算を実行し、コントローラ４０の各部を統括的に制御する。
　操作部４６は、２本の制御スティック４３や、表示部４４の画面上に設けられた近接センサ等を含む。操作部４６は、ユーザによる操作を検出し、操作に応じた操作信号を制御部４５へと出力する。
　記憶部４７は、制御部４５の処理に必要な各種のプログラムや、各種のデータが記憶される不揮発性のメモリと、制御部４５の作業領域として用いられる揮発性のメモリとを含む。通信部４８は、アンテナ４２を介して、ジンバル付きドローン１０や、外部機器（例えば、ネットワーク上のサーバ装置）との間で通信可能に構成されている。
　なお、図１に示す例では、コントローラ４０が専用のコントローラ４０とされているが、スマートフォン、タブレットＰＣ（Personal Computer）等の汎用の装置がコントローラ４０として用いられてもよい。あるいは、例えば、制御スティック４３を含む専用のコントローラ４０にスマートフォン等が連結されることで、一体的にコントローラ４０が構成されていてもよい。
＜ジンバル制御モードの比較＞
　次に、比較例及び本技術におけるジンバル制御モードの比較について説明する。図４は、比較例及び本技術におけるジンバル制御モードを比較した図である。
　図４に示すように、ロックモード（比較例）では、ジンバル３０（カメラ３１）は、ロール方向、ピッチ方向及びヨー方向の全てで指定された方向に固定される（ドローン１１の機体１２の姿勢とは独立に制御）。
　また、フォローモード（比較例）では、ジンバル３０（カメラ３１）は、ロール方向、ピッチ方向において、指定された方向に固定される（ドローン１１の機体１２の姿勢とは独立に制御）が、一方で、ジンバル３０は、ヨー方向において、ドローン１１の機体１２の姿勢と相関される。
　また、ＦＰＶモード（比較例）では、ジンバル３０（カメラ３１）は、ロール方向、ピッチ方向及びヨー方向の全てにおいて、ドローン１１の機体１２の姿勢と相関される。
　これに対して、本技術の第１実施形態では、ジンバル３０（カメラ３１）は、ロール方向において、ドローン１１の機体１２の姿勢に相関されるように制御され、一方で、ピッチ方向及びヨー方向において、指定された方向に固定される（ドローン１１の機体１２姿勢とは独立に制御）。
　また、本技術の第２実施形態では、ジンバル３０（カメラ３１）は、ロール方向及びヨー方向において、ドローン１１の機体１２の姿勢に相関させるように制御され、一方で、ピッチ方向において、指定された方向に固定される（ドローン１１の機体１２とは独立に制御）。
　このように、本技術では、従来にない新たなジンバル制御モードが提供される。
　なお、本実施形態の説明において、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢（ピッチ及びヨー：第１実施形態、ピッチのみ：第２実施形態）が、ドローン１１の機体１２の姿勢（ピッチ及びヨー：第１実施形態、ピッチのみ：第２実施形態）と"独立して"制御されるとは、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢が、ドローン１１の機体１２の姿勢と一致する関係にも、関連する関係にもないことを意味する。
　また、本実施形態の説明において、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢（ロールのみ：第１実施形態、ロール及びヨー：第２実施形態）が、ドローン１１の機体１２の姿勢（ロールのみ：第１実施形態、ロール及びヨー：第２実施形態）と"相関して"制御されるとは、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢が、ドローン１１の機体１２の姿勢と一致する関係にある場合も、関連する関係にある場合も、いずれをも含む。なお、"相関"には、後述の反映率を用いて相関させる場合も含む。 
　＜動作説明＞
　次に、ジンバル付きドローン１０における制御部１４の処理について説明する。図５は、ジンバル付きドローン１０における制御部１４の処理を示す図である。ここでの説明は、図４における第１実施形態に対応する。図５に示すように、制御部１４は、ドローン１１の機体１２姿勢を制御する機体姿勢制御処理と、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢を制御するジンバル姿勢制御処理とを同時に並行して実行する。
　［機体１２の姿勢制御処理］
　まず、機体姿勢制御処理について説明する。制御部１４は、第１のＩＭＵ１５、ＧＰＳ１６及びビジョンセンサ１７からの情報を統合して、現在の機体１２における自己位置及び姿勢を推定し、現在の機体１２の姿勢角を算出する（ステップ１０１）。
　次に、制御部１４は、コントローラ４０からの入力値（ドローン１１の速度、角度等の情報）に基づき、機体１２における目標の姿勢角（ロール角度φ１、ピッチ角度ψ１、ヨー角度θ１）を算出する（ステップ１０２）。このとき求められた、目標となる機体１２のロール角度φ１、機体１２のヨー角度θ１は、後述のジンバル姿勢制御処理において、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２を算出するために使用される。
　次に、制御部１４は、現在の姿勢角が目標の姿勢角（ロール角度φ１、ピッチ角度ψ１、ヨー角度θ１）に一致するように、回転翼１３を駆動してドローン１１の機体１２の姿勢を制御する（ステップ１０３）。これにより、ドローン１１の機体１２の姿勢が変化し（ステップ１０４）、その後、制御部１４は、ステップ１０１へ戻る。ステップ１０１～ステップ１０４の処理は、所定の周期で繰り返して実行される。
　［ジンバル３０の姿勢制御処理］
　次に、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢制御処理について説明する。制御部１４は、第２のＩＭＵ３２の情報に基づき、現在のジンバル３０（カメラ３１）の姿勢角を算出する（ステップ２０１）。
　次に、制御部１４は、コントローラ４０からの入力値（ジンバル３０（カメラ３１）の角度等）に基づき、ジンバル３０（カメラ３１）における目標の姿勢角（ピッチ角度ψ２、ヨー角度θ２）を算出する（ステップ２０２）。
　なお、ステップ２０２で求められる値は、ジンバル３０（カメラ３１）におけるピッチ角度ψ２（指定された方向に固定）、及びヨー角度θ２（指定された方向に固定）のみであり、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２については、後述のステップ２０３において求められる。
　ステップ２０３では、制御部１４は、機体１２のロール角度φ１や、機体１２のヨー角度θ１及びジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２の角度差Δθ（＝θ２－θ１）等に基づき、ジンバル３０（カメラ３１の）のロール角度φ２を算出し、これを、目標のロール角度φ２とする。
　ステップ２０３においては、具体的に、以下の式（１）～（３）が用いられる。
　（１）　　ｒｏｌｌ＿ｂ＝ｓｉｎφ１
　（２）　　ｒｏｌｌ＿ｇ＝ｒｏｌｌ＿ｂ×ｃｏｓΔθ
　（３）　　φ２＝ａ×ａｔａｎ（ｒｏｌｌ＿ｇ／（１２－ｒｏｌｌ＿ｇ２）１／２）
　ここで、式（１）において、ｒｏｌｌ＿ｂは、機体１２の傾きのロール成分であり、φ１は、機体１２のロール角度である。また、式（２）において、ｒｏｌｌ＿ｇは、ジンバル３０の傾きのロール成分であり、Δθは、機体１２のヨー角度θ１（機首方向）と、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２（カメラ３１正面方向）との角度差である（Δθ＝θ２－θ１）。また、式（３）において、φ２は、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度であり、ａは、ジンバル３０のロール角度φ２に機体１２のロール角度φ１をどの程度反映するかの反映率である。
　図６は、ドローン１１の機体１２のロール角度φ１を示す図である。図７は、機体１２のヨー角度θ１と、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２との角度差Δθを示す図である。図８は、ヨー方向の角度差Δθと、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２との関係を示す図である。図９は、図８の部分拡大図であり、式（１）～（３）の関係を示す図である。
　図９を参照して、機体１２の傾きのロール成分ｒｏｌｌ＿ｂは、機体１２のロール角度φ１を用いてｓｉｎφ１で表される（式（１））。また、ジンバル３０の傾きのロール成分ｒｏｌｌ＿ｇは、機体１２の傾きのロール成分ｒｏｌｌ＿ｂと、ヨー方向での角度差Δθとを用いて、ｒｏｌｌ＿ｂ×ｃｏｓΔθで表される（式（２））。
　単位円内に示されている直角三角形の斜辺は、１であり、正弦成分は、ｒｏｌｌ＿ｇであり、余弦成分は、（ｒｏｌｌ＿ｇ／（１２－ｒｏｌｌ＿ｇ２）１／２）である。従って、ｔａｎφ２＝ｒｏｌｌ＿ｇ／（１２－ｒｏｌｌ＿ｇ２）１／２であり、φ２＝ａｔａｎ（ｒｏｌｌ＿ｇ／（１２－ｒｏｌｌ＿ｇ２）１／２）である。この右辺に、反映率ａが乗算された式が、上記式（３）である。
　本実施形態では、ジンバル３０のロール角度φ２が、最終的に式（３）によって表されるφ２の値となるように、ジンバル３０のロール角度φ２が制御される。
　なお、上記式（１）～（３）に示されているように、本実施形態では、ジンバル３０のロール角度φ１は、機体１２の傾きのロール成分ｒｏｌｌ＿ｂ、機体１２のロール角度φ１、ジンバル３０の傾きのロール成分ｒｏｌｌ＿ｇ、機体１２のヨー角度θ１、ジンバル３０のヨー角度θ２、ヨー方向の角度差Δθ、反映率ａ等に関連しており、これらの値に基づいてジンバル３０のロール角度φ２が制御される（これらの値がジンバル３０のロール角度φ２に反映される）。
　図８には、ヨー方向の角度差Δθが、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°である場合のジンバル３０のロール角度φ２が示されている。なお、図８に示す例では、機体１２のロール角度φ１が３０°であり、反映率ａが１である場合の一例が示されている。
　この場合において、ヨー方向の角度差Δθが、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°であるとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２は、順番に、３０°、２０．７°、０°、－２０．７°、－３０°となる。
　図１０は、図８に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの方向からドローン１１及びカメラ３１を見たときの様子を示す図である。なお、図１０では、機体１２を直方体によって表しており、機体１２の正面を黒、機体１２の左側面を濃い灰色、機体１２の背面を薄い灰色、機体１２の下面を白で表している。また、図１０では、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２については、０°（指定された角度に固定）とされている。
　図１０の一番上の図に示すように、ヨー方向の角度差Δθが０°のとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１と同じ値（反映率が１以外に設定される場合には、反映率が反映された値）となるようにジンバル３０のロール角度φ２が制御される。
　また、図１０の一番下の図に示すように、ヨー方向の角度差Δθが１８０°のとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１と逆向きで同じ値（反映率が１以外に設定される場合には、反映率が反映された値）となるようにジンバル３０のロール角度φ２が制御される。
　また、図１０の上から３番目の図に示すように、ヨー方向の角度差Δθが、９０°のとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１にかかわらず０°となるようにジンバル３０のロール角度が制御される（反映率とは無関係）。
　また、図１０の一番上、上から２番目、上から３番目の図に示すように、ヨー方向の角度差Δθが、０°＜Δθ＜９０°のとき、角度差Δθが大きくなるに従って、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が徐々に小さくなるように、ジンバル３０のロール角度φ２が制御さされる。
　また、図１０の上から３番目、上から４番目、一番下の図に示すように、ヨー方向の角度差Δθが、９０°＜Δθ＜１８０°のとき、角度差Δθが大きくなるに従って、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、０°＜Δθ＜９０°の場合とは逆向きに徐々に大きくなるようにジンバル３０のロール角度が制御される。
　なお、ここでの説明では、ヨー方向の角度差Δθが、０°≦Δθ≦１８０°の場合（図８の左側）について説明したが、ヨー方向の角度差Δθが、０°≧Δθ≧－１８０°の場合（図８の右側）についても同様である。これは、上記式（２）におけるｃｏｓΔθについて、ｃｏｓ（Δθ）＝ｃｏｓ（－Δθ）であるためである。
　つまり、ヨー方向の角度差Δθが、－９０°のとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１にかかわらず０°となるようにジンバル３０のロール角度が制御される（反映率とは無関係）。
　また、ヨー方向の角度差Δθが、０°＞Δθ＞－９０°のとき、角度差Δθの絶対値が大きくなるに従って、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が徐々に小さくなるように、ジンバル３０のロール角度φ２が制御される。
　また、ヨー方向の角度差Δθが、９０°＞Δθ＞－１８０°のとき、角度差Δθの絶対値が大きくなるに従って、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、０°＞Δθ＞－９０°の場合とは逆向きに徐々に大きくなるように、ジンバル３０のロール角度φ２が制御される。
　次に、反映率ａについて説明する。この反映率ａは、典型的には、ｘ≦ａ≦ｙの範囲の値が用いられ、ｘは、例えば、０．５とされ、ｙは、例えば、１．５とされる。なお、反映率が１である場合、角度差Δθが０のときに、ジンバル３０のロール角度φ２は、機体１２のロール角度φ１に一致する。また、反映率ａが０のとき、角度差Δθにかかわらず、ジンバル３０（カメラ３１）はロール方向には回転しなくなる（本技術では、ジンバル３０のロール角φ２に、機体１２のロール角φ１が反映されるので、反映率は０には設定されない）。
　この反映率ａは、変更不能な固定値として予め設置されていてもよいし、変更可能な可変値として設定されていてもよい。反映率ａが可変値とされる場合、反映率ａは、ユーザからの指示に応じて変更可能であってもよいし、制御部１４によって自動的に変更可能であってもよい（反映率ａが可変に制御されてもよい）。
　図５に戻り、制御部１４は、ステップ２０３において、目標とするジンバル３０のロール角度φ２を算出すると、次のステップ２０４へ進む。ステップ２０４では、制御部１４は、現在のジンバル３０（カメラ３１）の姿勢角が目標の姿勢角（ロール角度φ２、ピッチ角度ψ２、ヨー角度θ２）に一致するように、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢を制御する。
　これにより、ジンバル３０の姿勢が変化し（ステップ２０５）、その後、制御部１４は、ステップ２０１へ戻る。ステップ２０１～ステップ２０５の処理は、所定の周期で繰り返して実行される。
　なお、図５の説明では、ステップ２０３で用いられる機体１２のロール角度φ１、機体１２のヨー角度θ１について、目標値としての機体１２の姿勢角が用いられる場合について説明した。一方、ステップ２０３で用いられる機体１２のロール角度φ１、機体１２のヨー角度θ１として、現在の機体１２の姿勢角が用いられてもよい（ステップ１０１参照）。
　また、図５の説明では、機体姿勢制御処理及びジンバル姿勢制御処理を、ドローン１１の制御部１４が実行する場合について説明した。一方、ジンバル３０に制御部が設けられ、機体姿勢制御処理をドローン１１の制御部１４が実行し、ジンバル姿勢制御処理をジンバル３０の制御部が実行してもよい。あるいは、機体姿勢制御処理及びジンバル姿勢制御処理をジンバル３０の制御部が実行してもよい。
　あるいは、機体姿勢制御処理及びジンバル姿勢制御処理は、コントローラ４０の制御部４５により実行されてもよいし、ネットワーク上のサーバ装置によって実行されてもよい。あるいは、機体姿勢制御処理及びジンバル姿勢制御処理は、ドローン１１の制御部１４、ジンバル３０の制御部、コントローラ４０の制御部４５、ネットワーク上のサーバ装置のうち２以上によって分担して実行されてもよい。なお、これについては、後述の第２実施形態において同様である。
　＜作用等＞
　以上説明したように、本実施形態に係る制御方法では、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２が、機体１２のピッチ角度ψ１とは独立して制御され、一方で、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１と相関して制御される。
　仮に、ヨー方向の角度差Δθが０°の場合に、ドローン１１が機首方向に前進するために、機体１２が前傾した（ピッチ方向に傾いた）とする。このとき、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２は、指定方向に固定される。例えば、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２が０°である場合、ジンバル３０（カメラ３１）は前傾せず、カメラ３１は、水平方向を撮像する。
　一方、ヨー方向の角度差Δθが０°の場合に、機体１２がロール方向に傾いた（バンクした）とする。この場合、ジンバル３０のロール角度φ２が機体１２のロール角度φ１に応じて変化し、カメラ３１により、機体１２のバンクが適切に反映された画像が撮像される。
　ここで、一般的にユーザは、空撮映像として、飛行機の空撮映像のような機体１２のバンク（ロール方向の回転）が反映された空撮映像を想定するのが一般的である。本実施形態では、上述のように、ジンバル３０（カメラ３１の）のピッチ方向では、機体１２のピッチ角度が反映されず、ジンバル３０のロール方向では、機体１２のロール角度が反映されるので、飛行機の空撮映像のような機体１２のバンク（ロール方向の回転）が反映された空撮映像を撮像することができる。従って、ユーザが想定する空撮映像に近い画像を取得することができる。
　さらに、本実施形態に係る制御方法では、ジンバル３０のヨー角度θ２が、機体１２のヨー角度θ１とは独立して制御される。これに加えて、ヨー方向での角度差Δθがある場合でも、ジンバル３０のロール角度φ２に、機体１２のロール角度φ１が反映される。これにより、ユーザが想定する空撮映像にさらに近い画像を取得することができる。
　また、本実施形態では、ヨー方向の角度差Δθに応じて、ジンバル３０のロール角度φ２が変化される。
　図１０を参照して、特に、本実施形態では、ヨー方向の角度差Δθが０°のとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ２と同じ値（反映率が１以外に設定される場合には、反映率が反映された値）となるようにジンバル３０のロール角度が制御される。また、ヨー方向の角度差Δθが１８０°のとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１と逆向きで同じ値（反映率が１以外に設定される場合には、反映率が反映された値）となるようにジンバル３０のロール角度φ２が制御される。
　また、ヨー方向の角度差Δθが、９０°のとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１にかかわらず０°となるようにジンバル３０のロール角度が制御される（反映率とは無関係）。
　また、ヨー方向の角度差Δθが、０°＜Δθ＜９０°のとき、角度差Δθが大きくなるに従って、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が徐々に小さくなるように、ジンバル３０のロール角度φ２が制御さされる。
　また、ヨー方向の角度差Δθが、９０°＜Δθ＜１８０°のとき、角度差Δθが大きくなるに従って、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、０°＜Δθ＜９０°の場合とは逆向きに徐々に大きくなるようにジンバル３０のロール角度が制御される。
　また、ヨー方向の角度差Δθが、－９０°のとき、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１にかかわらず０°となるようにジンバル３０のロール角度が制御される（反映率とは無関係）。
　また、ヨー方向の角度差Δθが、０°＞Δθ＞－９０°のとき、角度差Δθの絶対値が大きくなるに従って、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が徐々に小さくなるように、ジンバル３０のロール角度φ２が制御される。
　また、ヨー方向の角度差Δθが、９０°＞Δθ＞－１８０°のとき、角度差Δθの絶対値が大きくなるに従って、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、０°＞Δθ＞－９０°の場合とは逆向きに徐々に大きくなるように、ジンバル３０のロール角度φ１が制御される。
　ここで、仮に、ユーザが飛行機に乗ってカメラを持ち、飛行機から外側（前方、後方、側方等）を撮像する場合、ユーザは、ここで説明されたような、図１０で示される向きにカメラを向ける場合が多い。つまり、本実施形態では、ユーザが想定する空撮映像にさらに近い画像を取得することができる。
　＜第２実施形態＞
　次に、本技術の第２実施形態について説明する。第２実施形態以降では、上述の第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
　第１実施形態及び第２実施形態の主な違いは、第１実施形態では、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２が、機体１２のヨー角度θ１とは独立に制御されていた（指定方向に固定されていた）のに対して、第２実施形態では、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２が、機体１２のヨー角度θ１と相関されて制御される点である（図４参照）。
　典型的には、第２実施形態では、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２は、機体１２のヨー角度θ１に一致する。つまり、ヨー方向の角度差Δθが常に０である（第２実施形態は、第１実施形態において、ヨー方向の角度差Δθが常に０とされた形態であるとも言える）。
　図１１は、第２実施形態において、ジンバル付きドローン１０における制御部１４の処理を示す図である。図１１の機体姿勢制御処理におけるステップ３０１～ステップ３０４は、図５の機体姿勢制御処理におけるステップ１０１～ステップ１０４と典型的に同様である。
　ジンバル姿勢制御処理において、まず、制御部１４は、第２のＩＭＵ３２の情報に基づき、現在のジンバル３０（カメラ３１）の姿勢角を算出する（ステップ４０１）。
　次に、制御部１４は、コントローラ４０からの入力値（ジンバル３０（カメラ３１）の角度等）に基づき、ジンバル３０（カメラ３１）における目標の姿勢角（ピッチ角度ψ２）を算出する（ステップ４０２）。
　なお、ステップ４０２で求められる値は、ジンバル３０（カメラ３１）におけるピッチ角度ψ２（指定された方向に固定）のみである。ジンバル３０のヨー角度θ２については、機体１２のヨー角度θ１に一致し、また、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２については、後述のステップ４０３において求められる。
　ステップ４０３では、制御部１４は、機体１２のロール角度φ１に基づき、ジンバル３０（カメラ３１の）のロール角度φ２を算出し、これを、目標のロール角度とする。
　ステップ４０３においては、具体的に、以下の式（４）が用いられる。
　（４）　　φ２＝ａ×φ１
　ａは、ジンバル３０のロール角度φ２に機体１２のロール角度φ１をどの程度反映するかの反映率である。
　次に、制御部１４は、現在のジンバル３０（カメラ３１）の姿勢角が目標の姿勢角（ロール角度φ２、ピッチ角度ψ２、ヨー角度θ２）に一致するように、ジンバル３０（カメラ３１）の姿勢を制御する（ステップ４０４）。
　これにより、ジンバル３０の姿勢が変化し（ステップ４０５）、その後、制御部１４は、ステップ４０１へ戻る。ステップ４０１～ステップ４０５の処理は、所定の周期で繰り返して実行される。
　第２実施形態においても、上述の第１実施形態と同様に、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２が、機体１２のピッチ角度ψ１とは独立して制御され、一方で、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２が、機体１２のロール角度φ１と相関されて制御される。
　仮に、ドローン１１が機首方向に前進するために、機体１２が前傾した（ピッチ方向に傾いた）とする。このとき、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２は、指定方向に固定される。例えば、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２が０°である場合、ジンバル３０（カメラ３１）は前傾せず、カメラ３１は、水平方向を撮像する。
　一方、機体１２がロール方向に傾いた（バンクした）とする。この場合、ジンバル３０のロール角度φ２が機体１２のロール角度φ１に応じて変化し、カメラ３１により、機体１２のバンクが適切に反映された画像が撮像される。
　このように、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、ジンバル３０（カメラ３１の）のピッチ方向では、機体１２のピッチ角度が反映されず、ジンバル３０のロール方向では、機体１２のロール角度が反映されるので、飛行機の空撮映像のような機体１２のバンク（ロール方向の回転）が反映された空撮映像を撮像することができる。従って、ユーザが想定する空撮映像に近い画像を取得することができる。
　＜第３実施形態＞
　次に、本技術の第３実施形態について説明する。上述の第１実施形態及び第２実施形態においては、ジンバル３０（カメラ３１）は、ピッチ方向において、指定された方向に固定されていた。
　一方、第３実施形態においては、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２が、ドローン１１の機体１２における動きの速度ベクトルＶｘｙｚの向きに応じて変化される（速度ベクトルｘｙｚについては、後述の図１３、図１４参照）。つまり、第３実施形態では、ジンバル３０のピッチ角度ψ２が、ドローン１１の機体１２の速度ベクトルＶｘｙｚの向き（ドローン１１の姿勢角ではない）と相関して制御される。
　第３実施形態の説明では、ドローン１１の速度ベクトルの向きに応じてジンバル３０のピッチ角を変化させる処理を、第１実施形態に適用した場合について説明する（つまり、ジンバルのロール角度：機体姿勢と相関。ジンバルのピッチ角度：機体の速度ベクトルと相関。ジンバルのヨー角度：指定方向に固定。）従って、第３実施形態の説明では、上述の第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
　なお、ドローン１１の速度ベクトルの向きに応じてジンバル３０のピッチ角度ψ２を変化させる処理は、上述の第２実施形態に適用されてもよい（つまり、ジンバルのロール角度：機体姿勢と相関。ジンバルのピッチ角度：機体の速度ベクトルと相関。ジンバルのヨー角度：機体姿勢と相関）。
　図１２は、第３実施形態において、制御部１４の処理を示す図である。
　［機体１２の姿勢制御処理］
　制御部１４は、第１のＩＭＵ１５、ＧＰＳ１６及びビジョンセンサ１７からの情報を統合して、現在の機体１２における自己位置及び姿勢を推定し、現在の機体１２の姿勢角を算出する（ステップ５０１）。
　また、制御部１４は、第１のＩＭＵ１５、ＧＰＳ１６及びビジョンセンサ１７からの情報に基づいて、現在の機体１２における機体速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚを算出する（ステップ５０１）。このとき求められた機体速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚの情報は、ジンバル姿勢制御処理において、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２を算出するために使用される（後述の図１３及び図１４参照）。
　なお、ステップ５０１において、制御部１４は、第１のＩＭＵ１５、ＧＰＳ１６及びビジョンセンサ１７等の情報に基づいて、ドローン１１の機体１２が受ける風速の情報を取得してもよい。
　次に、制御部１４は、コントローラ４０からの入力値に基づき、機体１２における目標の姿勢角（ロール角度φ１、ピッチ角度ψ１、ヨー角度θ１）を算出する（ステップ５０２）。このとき求められた、目標となる機体１２のロール角度φ１、機体１２のヨー角度θ１は、ジンバル姿勢制御処理において、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２を算出するために使用される。
　なお、制御部１４が、ドローン１１の機体１２が受ける風速の情報を取得している場合、ステップ５０２において、制御部１４は、機体のロール角度φ１について、風速の影響を排除するための処理を実行してもよい。
　つまり、制御部１４は、機体１２が風速の影響を受けたとしても、機体のロール角度φ１が目標とするロール角度となるように、機体のロール角度φ１を調整する。なお、この処理については、上述の第１実施形態及び第２実施形態においても適用可能である。
　次に、制御部１４は、現在の姿勢角が目標の姿勢角（ロール角度φ１、ピッチ角度ψ１、ヨー角度θ１）に一致するように、回転翼１３を駆動してドローン１１の機体１２の姿勢を制御する（ステップ５０３）。
　［ジンバル３０の姿勢制御処理］
　制御部１４は、第２のＩＭＵ３２の情報に基づき、現在のジンバル３０（カメラ３１）の姿勢角を算出する（ステップ６０１）。
　次に、制御部１４は、コントローラ４０からの入力値に基づき、ジンバル３０における目標の姿勢角（ヨー角度θ２）を算出する（ステップ６０２）。
　なお、ステップ６０２で求められる値は、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２（指定された方向に固定）のみである。ジンバル３０（カメラ３１）におけるピッチ角度ψ２については、後述のステップ６０４において求められ、また、ジンバル３０（カメラ３１）のロール角度φ２については、後述のステップ６０５において求められる。
　なお、制御部１４は、コントローラ４０からの入力値に基づいて、ジンバル３０（カメラ３１）における目標のピッチ角度を算出し、後述のステップ６０３で求められたピッチ角度（速度ベクトル依存）を目標のピッチ角度に加算してもよい。
　ステップ６０４では、制御部は、ドローン１１における機体速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚに基づいて、ジンバルのピッチ角ψ２を算出し、目標のピッチ角度に設定する。
　図１３及び図１４は、ドローン１１の機体１２の動きにおける速度ベクトルＶｘｙｚと、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２との関係を示す図である。
　図１３では、機体の速度ベクトルＶｘｙｚにおける水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２との角度差が０°であり、速度ベクトルＶｘｙｚの向きと一致する方向にカメラの正面が向けられたときの様子が示されている。
　一方、図１４では、機体の速度ベクトルｘｙｚにおける水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２との角度差が１８０°であり、速度ベクトルＶｘｙｚの向きと逆向きにカメラ３１の正面が向けられたときの様子が示されている。
　ステップ６０３では、制御部１４は、まず、以下の式（５）により、機体速度Ｖｘ、Ｖｙに基づき、機体の速度ベクトルの水平方向成分Ｖｘｙを算出する。
　（５）Ｖｘｙ＝＋（Ｖｘ２＋Ｖｙ２）１／２、又は、－（Ｖｘ２＋Ｖｙ２）１／２
　なお、式（５）では、＋の符号及び－の符号のうち、一方の符号が用いられるが、これは、以下のようにして決定される。まず、機体の速度ベクトルの水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２との角度差が±９０以下である場合（－９０°～９０）は、Ｖｘｙの値は、正とされる（図１３参照）。
　一方、機体の速度ベクトルの水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２との角度差が±９０を超える場合（－９０°～－１８０、９０°～１８０°）は、Ｖｘｙの値は、負とされる（図１４参照）。
　次に、制御部１４は、Ｖｘｙの値が正である場合には、下記の式（６）を用いてジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角ψ２を算出し（図１３参照）、Ｖｘｙの値が負である場合には、下記の式（７）を用いてジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角ψ２を算出する（図１４参照）。
　（６）ψ２＝ａｔａｎ（－Ｖｚ／Ｖｘｙ）
　（７）ψ２＝ａｔａｎ（Ｖｚ／－Ｖｘｙ）
　つまり、ステップ６０４において、制御部１４は、ドローン１１の機体１２の動きにおける速度ベクトルＶｘｙｚの向きに応じて、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角ψ２を変化させる処理を実行している。
　また、制御部１４は、速度ベクトルＶｘｙｚが水平方向（ＸＹ平面）に対して傾斜する角度に応じて、ジンバルのピッチ角度ψ２を変化させている。特に、第３実施形態では、速度ベクトルｘｙｚが水平方向（ＸＹ平面）に対して傾斜する角度にジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角度ψ２を一致させるように、ジンバルのピッチ角度ψ２を変化させている。ここで、一致とは、完全に一致する場合に限られず、多少の誤差を含んでいてもよい（例えば、±１０°程度）。
　なお、速度ベクトルＶｘｙｚが水平方向（ＸＹ平面）に対して傾斜する角度を、ジンバルのピッチ角度ψ２にどの程度反映させるかについての反映率が用いられてもよい。
　また、制御部１４は、速度ベクトルＶｘｙｚの水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２との間のヨー角度差が±９０°以下であるという条件下（第１の条件）において、ジンバル３０のピッチ角度ψ２の変化によるカメラ３１の正面の向きがドローン１１の速度ベクトルと同じ側の向きとなるように、ジンバル３０のピッチ角度ψ２を変化させている（図１３参照）。
　また、制御部１４は、速度ベクトルＶｘｙｚの水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２との間のヨー角度差が±９０°を超えるという条件下（第２の条件）において、ジンバル３０のピッチ角度ψ２の変化によるカメラ３１の正面の向きがドローン１１の速度ベクトルと逆側の向きとなるように、ジンバル３０のピッチ角度ψ２を変化させている（図１４参照）。
　なお、制御部１４は、速度ベクトルＶｘｙｚの水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０（カメラ３１）のヨー角度θ２との間のヨー角度差に基づいて、ジンバル３０のピッチ角度ψ２の正負を反転させている。
　ステップ６０４において、ジンバルのピッチ角度φ２を目標値として設定した後、制御部１４は、ステップ６０５以降の処理を実行する。なお、ステップ６０５以降の処理については、上述の第１実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
　＜作用等＞
　以上説明したように、第３実施形態に係る制御方法では、ドローン１１の機体１２の動きにおける速度ベクトルＶｘｙｚの向きに応じて、ジンバル３０（カメラ３１）のピッチ角ψ２が変化される。これにより、機体１２のバンク（ロール方向の回転）が反映された空撮映像を撮像することができるだけでなく、機体１２の上昇動作及び下降動作が反映された空撮映像を撮像することができる。
　これについて、図１３及び図１４を参照して具体的に説明する。
　図１３では、ドローン１１は、左下に向けて飛行しており、速度ベクトルＶｘｙｚが左下の方向を向いている。速度ベクトルＶｘｙｚの水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０のヨー角度θ２の間のヨー角度差は、０°である。
　また、図１３では、ジンバル３０のピッチ角度ψ２は、速度ベクトルｘｙｚが水平面に対して傾く角度（絶対値）と同じ角度に設定され、かつ、ピッチ角度ψ２の正負は速度ベクトルＶｘｙｚのピッチ方向と同じ負である。これにより、カメラ３１の正面の向きが速度ベクトルＶｘｙｚの向きと同じ向きとなる。従って、カメラは、速度ベクトルの向きと同じ向きである左下を撮像することになる。
　図１４では、ドローン１１は、右上に向けて飛行しており、速度ベクトルＶｘｙｚが右上の方向を向いている。速度ベクトルＶｘｙｚの水平方向成分Ｖｘｙと、ジンバル３０のヨー角度θ２の間のヨー角度差は、１８０°である。
　また、図１４では、ジンバル３０のピッチ角度ψ２は、速度ベクトルｘｙｚが水平面に対して傾く角度（絶対値）と同じ角度に設定され、かつ、ピッチ角度ψ２の正負は速度ベクトルＶｘｙｚのピッチ方向と逆の負である。これにより、カメラ３１の正面の向きが速度ベクトルＶｘｙｚの向きと真逆の向きとなる。従って、カメラは、速度ベクトルの向きと真逆の向きである左下を撮像することになる。
　また、第３実施形態では、ドローン１１が、垂直上昇した場合、真上（あるいは、逆に真下）を撮像するようなことも可能であり、ドローン１１が、垂直下降した場合、真下（あるいは、逆に真上）を撮像するようなことも可能である。
　このように、第３実施形態では、機体１２のバンク（ロール方向の回転）が反映された空撮映像を撮像することができるだけでなく、機体１２の上昇動作及び下降動作が反映された空撮映像を撮像することができる。
　第３実施形態の説明では、ドローン１１の速度ベクトルの向きに応じてジンバル３０のピッチ角度ψ２を変化させる処理を、第１実施形態に適用した場合について説明したが、このような処理は、上述の第２実施形態に適用されてもよい。典型的には、第２実施形態での処理において（図１１参照）、ステップ６０４と同様の処理が実行されればよい。
　第２実施形態では、ジンバル３０のヨー角度θ２を、機体１２のヨー角度θ１に一致させるような処理が実行されるので、ヨー方向において、カメラ３０の正面は、基本的にドローン１１の機首方向を向くことになる。
　この場合について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３では、ドローン１１は、機首方向の前方側において、左下に向けて飛行しており、速度ベクトルＶｘｙｚが左下の方向を向いている。この場合、カメラは、機首方向の前方側において、速度ベクトルの向きと同じ向きである左下を撮像することになる。
　図１４では、ドローン１１は、右上に向けてバック飛行しており、速度ベクトルＶｘｙｚが右上の方向を向いている。バック飛行は、機首方向を後ろ側として飛行する方式である。この場合、カメラ３１は、機首方向の前方側において、速度ベクトルの向きと逆向きである左下を撮像することになる。
　つまり、この場合についても、上記と同様に、機体１２のバンク（ロール方向の回転）が反映された空撮映像を撮像することができるだけでなく、機体１２の上昇動作及び下降動作が反映された空撮映像を撮像することができる。
　≪各種変形例≫
　本技術は以下の構成をとることもできる。
（１）飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、
　前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する
　制御方法。
（２）上記（１）に記載の制御方法であって、
　前記ジンバルは、前記カメラをヨー方向に回転可能であり、
　前記制御方法は、さらに、ジンバルのヨー角度を、前記飛翔体のヨー角度とは独立して制御する
　制御方法。
（３）　上記（１）に記載の制御方法であって、
　前記ジンバルは、前記カメラをヨー方向に回転可能であり、
　前記制御方法は、さらに、ジンバルのヨー角度を、前記飛翔体のヨー角度と相関させて制御する
　制御方法。
（４）　上記（２）に記載の制御方法であって、
　前記飛翔体のロール角度に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（５）　上記（４）に記載の制御方法であって、
　前記飛翔体のヨー角度に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（６）　上記（５）に記載の制御方法であって、
　前記ジンバルのヨー角度に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（７）　上記（６）に記載の制御方法であって、
　前記飛翔体のヨー角度及び前記ジンバルのヨー角度の角度差に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（８）　上記（７）に記載の制御方法であって、
　前記ジンバルの前記ロール角度に前記飛翔体の前記ロール角度をどの程度反映するかの反映率に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（９）　上記（７）または（８）に記載の制御方法であって、
　前記角度差が０°のとき、前記ジンバルのロール角度が、前記飛翔体のロール角度と同じ値となるようにジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（１０）　上記（９）に記載の制御方法であって、
　前記角度差が１８０°のとき、前記ジンバルのロール角度が、前記飛翔体のロール角度と逆向きで同じ値となるようにジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（１１）上記（１０）に記載の制御方法であって、
　前記角度差が、９０°及び－９０°のとき、前記ジンバルのロール角度が、前記飛翔体のロール角度にかかわらず０°となるようにジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（１２）　上記（１１）に記載の制御方法であって、
　前記角度差Δが、０°＜Δθ＜９０°のとき、前記角度差が大きくなるに従って、前記ジンバルのロール角度が徐々に小さくなるように前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（１３）　上記（１２）に記載の制御方法であって、
　前記角度差Δθが、９０°＜Δθ＜１８０°のとき、前記角度差が大きくなるに従って、前記ジンバルのロール角度が、０°＜Δθ＜９０°の場合とは逆向きに徐々に大きくなるように前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（１４）　上記（１１）～（１３）のうちいずれか１つに記載の制御方法であって、
　前記角度差Δθが、０°＞Δθ＞－９０°のとき、前記角度差の絶対値が大きくなるに従って、前記ジンバルのロール角度が徐々に小さくなるように前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（１５）　上記（１４）に記載の制御方法であって、
　前記角度差が、９０°＞Δθ＞－１８０°のとき、前記角度差Δθの絶対値が大きくなるに従って、前記ジンバルのロール角度が、０°＞Δθ＞－９０°の場合とは逆向きに徐々に大きくなるように前記ジンバルのロール角度を制御する
　制御方法。
（１６）　上記（８）～（１５）のうちいずれか１つに記載の制御方法であって、
　下記の式により、前記ジンバルのロール角度を算出し、式中、φ１は、前記飛翔体のロール角度であり、Δθは、前記角度差であり、φ２は、前記ジンバルのロール角度であり、ａは、前記反映率である
　ｒｏｌｌ＿ｂ＝ｓｉｎφ１
　ｒｏｌｌ＿ｇ＝ｒｏｌｌ＿ｂ×ｃｏｓΔθ
　φ２＝ａ×ａｔａｎ（ｒｏｌｌ＿ｇ／（１２－ｒｏｌｌ＿ｇ２）１／２）
　制御方法。
（１７）　上記（１）～（１８）のうちいずれか１つに記載の制御方法であって、
　前記飛翔体の動きにおける速度ベクトルの向きに応じて、前記ジンバルのピッチ角度を変化させる
　制御方法。
（１８）　上記（１７）に記載の制御方法であって、
　前記速度ベクトルが水平方向に対して傾斜する角度に応じて、前記ジンバルのピッチ角度を変化させる
　制御方法。
（１９）　上記（１８）に記載の制御方法であって、
　前記速度ベクトルが水平方向に対して傾斜する角度に前記ジンバルのピッチ角度を一致させるように、前記ジンバルのピッチ角度を変化させる
　制御方法。
（２０）上記（１７）～（１９）のうちいずれか１つに記載の制御方法であって、
　第１の条件下において、前記ジンバルのピッチ角度の変化による前記カメラの正面の向きが前記飛翔体の速度ベクトルと同じ側の向きとなるように、前記ジンバルのピッチ角を変化させる
　制御方法
（２１）　上記（２０）に記載の制御方法であって、
　前記第１の条件とは異なる第２の条件下において、前記ジンバルのピッチ角度の変化による前記カメラの正面の向きが前記飛翔体の速度ベクトルと逆側の向きとなるように、前記ジンバルのピッチ角度を変化させる
　制御方法。
（２２）　上記（２１）に記載の制御方法であって、
　前記第１の条件は、前記速度ベクトルの水平方向成分と、前記ジンバルのヨー角度との間のヨー角度差が±９０度以下であることである
　制御方法。
（２３）　上記（２２）に記載の制御方法であって、
　前記第２の条件は、前記速度ベクトルの水平方向成分と、前記ジンバルのヨー角度との間のヨー角度差が±９０度を超えることである
　制御方法。
（２４）　飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体の動きにおける速度ベクトルの向きに応じて変化させる
　制御方法。
（２５）　飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、
　前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する制御部
　を具備するジンバル。
（２６）　飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、
　前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する制御部
　を具備する飛翔体。
（２７）　飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、
　前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する制御部
　を具備するジンバル付き飛翔体。
（２８）　飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、
　前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する
　処理をコンピュータに実行させるプログラム。
　１０…ジンバル付きドローン
　１１…ドローン
　１２…機体
　３０…ジンバル
　３１…カメラ
　４０…コントローラ
　１００…制御システム

Claims (20)

  1. 　飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向及びロール方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体のピッチ角度とは独立して制御し、
    　前記ジンバルのロール角度を、前記飛翔体のロール角度と相関させて制御する
    　制御方法。
  2. 　請求項１に記載の制御方法であって、
    　前記ジンバルは、前記カメラをヨー方向に回転可能であり、
    　前記制御方法は、さらに、ジンバルのヨー角度を、前記飛翔体のヨー角度とは独立して制御し、又は、ジンバルのヨー角度を、前記飛翔体のヨー角度と相関させて制御する
    　制御方法。
  3. 　請求項１に記載の制御方法であって、
    　前記ジンバルは、前記カメラをヨー方向に回転可能であり、
    　前記制御方法は、さらに、ジンバルのヨー角度を、前記飛翔体のヨー角度とは独立して制御し、
    　前記飛翔体のロール角度に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  4. 　請求項３に記載の制御方法であって、
    　前記飛翔体のヨー角度又は前記ジンバルのヨー角度に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  5. 　請求項４に記載の制御方法であって、
    　前記飛翔体のヨー角度及び前記ジンバルのヨー角度の角度差に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  6. 　請求項５に記載の制御方法であって、
    　前記ジンバルの前記ロール角度に前記飛翔体の前記ロール角度をどの程度反映するかの反映率に基づいて、前記ジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  7. 　請求項５に記載の制御方法であって、
    　前記角度差が０°のとき、前記ジンバルのロール角度が、前記飛翔体のロール角度と同じ値となるようにジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  8. 　請求項７に記載の制御方法であって、
    　前記角度差が１８０°のとき、前記ジンバルのロール角度が、前記飛翔体のロール角度と逆向きで同じ値となるようにジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  9. 　請求項８に記載の制御方法であって、
    　前記角度差が、９０°及び－９０°のとき、前記ジンバルのロール角度が、前記飛翔体のロール角度にかかわらず０°となるようにジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  10. 　請求項９に記載の制御方法であって、
    　前記角度差Δが、０°＜Δθ＜９０°のとき、前記角度差が大きくなるに従って、前記ジンバルのロール角度が徐々に小さくなるように前記ジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  11. 　請求項１０に記載の制御方法であって、
    　前記角度差Δθが、９０°＜Δθ＜１８０°のとき、前記角度差が大きくなるに従って、前記ジンバルのロール角度が、０°＜Δθ＜９０°の場合とは逆向きに徐々に大きくなるように前記ジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  12. 　請求項９に記載の制御方法であって、
    　前記角度差Δθが、０°＞Δθ＞－９０°のとき、前記角度差の絶対値が大きくなるに従って、前記ジンバルのロール角度が徐々に小さくなるように前記ジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  13. 　請求項１２に記載の制御方法であって、
    　前記角度差が、９０°＞Δθ＞－１８０°のとき、前記角度差Δθの絶対値が大きくなるに従って、前記ジンバルのロール角度が、０°＞Δθ＞－９０°の場合とは逆向きに徐々に大きくなるように前記ジンバルのロール角度を制御する
    　制御方法。
  14. 　請求項６に記載の制御方法であって、
    　下記の式により、前記ジンバルのロール角度を算出し、式中、φ１は、前記飛翔体のロール角度であり、Δθは、前記角度差であり、φ２は、前記ジンバルのロール角度であり、ａは、前記反映率である
    　ｒｏｌｌ＿ｂ＝ｓｉｎφ１
    　ｒｏｌｌ＿ｇ＝ｒｏｌｌ＿ｂ×ｃｏｓΔθ
    　φ２＝ａ×ａｔａｎ（ｒｏｌｌ＿ｇ／（１２－ｒｏｌｌ＿ｇ２）１／２）
    　制御方法。
  15. 　請求項１に記載の制御方法であって、
    　前記飛翔体の動きにおける速度ベクトルの向きに応じて、前記ジンバルのピッチ角度を変化させる
    　制御方法。
  16. 　請求項１５に記載の制御方法であって、
    　前記速度ベクトルが水平方向に対して傾斜する角度に応じて、前記ジンバルのピッチ角度を変化させる
    　制御方法。
  17. 　請求項１６に記載の制御方法であって、
    　前記速度ベクトルが水平方向に対して傾斜する角度に前記ジンバルのピッチ角度を一致させるように、前記ジンバルのピッチ角度を変化させる
    　制御方法。
  18. 　請求項１５に記載の制御方法であって、
    　前記速度ベクトルの水平方向成分と、前記ジンバルのヨー角度との間のヨー角度差が±９０度以下である場合、前記ジンバルのピッチ角度の変化による前記カメラの正面の向きが前記飛翔体の速度ベクトルと同じ側の向きとなるように、前記ジンバルのピッチ角を変化させる
    　制御方法。
  19. 　請求項１８に記載の制御方法であって、
    　前記速度ベクトルの水平方向成分と、前記ジンバルのヨー角度との間のヨー角度差が±９０度を超える場合、前記ジンバルのピッチ角度の変化による前記カメラの正面の向きが前記飛翔体の速度ベクトルと逆側の向きとなるように、前記ジンバルのピッチ角度を変化させる
    　制御方法。
  20. 　飛翔体に設けられ、カメラをピッチ方向に回転可能なジンバルのピッチ角度を、前記飛翔体の動きにおける速度ベクトルの向きに応じて変化させる
    　制御方法。
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JP2017524958A (ja) * 2015-07-10 2017-08-31 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ ジンバル及びジンバルシミュレーションシステム
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