(57)【要約】【課題】鉄道事業者が土地を所有する鉄道線路が敷設された範囲を利用して飛行経路を作成することで、容易かつ安全に無人飛行体を飛行させることができる管理装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、管理装置は、第１入力手段、記憶手段、第２入力手段、作成手段を有する。第１入力手段は、鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する。記憶手段は、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報を記憶する。第２入力手段は、鉄道線路において無人飛行体を航行させる際の出発地点と目的地点とを示す飛行区間情報を入力する。生成手段は、前記飛行区間情報に対応する、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記飛行区間情報が示す区間内で、前記車両が走行しない時間に前記無人飛行体を自律的に航行させるための航行計画を作成する。【選択図】図２
2020006916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する第１入力手段と、
鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報を記憶する記憶手段と、
鉄道線路において無人飛行体を航行させる際の出発地点と目的地点とを示す飛行区間情報を入力する第２入力手段と、
前記飛行区間情報に対応する、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記飛行区間情報が示す区間内で、前記車両が走行しない時間に前記無人飛行体を自律的に航行させるための航行計画を作成する作成手段と
を有する管理装置。
【請求項２】
前記鉄道運行情報とは異なる車両の運行予定に影響を与える状況情報を入力する第３入力手段をさらに有し、
前記作成手段は、新規の状況情報が入力された場合に、前記状況情報、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記航行計画を作成する請求項１記載の管理装置。
【請求項３】
前記飛行区間情報が示す区間内で飛行する前記無人飛行体に対して給電するための給電システムに対して、前記航行計画をもとに、給電のための動作を制御するためのデータを送信する送信手段をさらに有する請求項１記載の管理装置。
【請求項４】
前記作成手段は、前記飛行区間情報が示す区間内で前記無人飛行体により警告を出力させる特定の場所を設定した前記航行計画を作成する請求項１記載の管理装置。
【請求項５】
前記航行計画をもとに前記飛行区間情報が示す区間内を飛行する前記無人飛行体から、前記無人飛行体が飛行に伴って取得するデータを受信する受信手段をさらに有する請求項１記載の管理装置。
【請求項６】
前記作成手段は、前記飛行区間情報が示す区間内の鉄道線路において、前記無人飛行体を、軌道と前記軌道の上方に架設された電線との間の第１経路と、前記電線の上方の第２経路の何れかにおいて飛行させる航行計画を作成する請求項１記載の管理装置。
【請求項７】
飛行するための飛行機能と、
管理装置において作成された、鉄道線路における出発地点と目的地点との間の飛行区間内における航行計画を示す飛行制御データを受信する受信手段と、
前記飛行制御データに基づいて、前記鉄道線路に敷設された軌道あるいは前記軌道の上方に架設された電線の少なくとも何れか一方に追従しながら前記飛行区間内を飛行するように前記飛行機能を制御する飛行制御手段とを有する無人飛行体。
【請求項８】
鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲の境界線を示す境界線データを記憶する記憶手段をさらに有し、
前記飛行制御手段は、前記境界線データをもとに、前記鉄道施設の範囲内において飛行するように制御する請求項７記載の無人飛行体。
【請求項９】
飛行中に周囲に対して警告を出力する警告出力ユニットと、
警告を出力させる特定の場所が設定された前記航行計画を示す飛行制御データに基づいて、前記飛行制御手段の制御による飛行位置が前記特定の場所に到達したと判別される場合に、前記警告出力ユニットにより警告を出力させる警告制御手段と
をさらに有する請求項７記載の無人飛行体。
【請求項１０】
飛行中に受電するための電力受信手段と、
飛行中に受電された電力をバッテリに充電する電源制御手段と
をさらに有する請求項７記載の無人飛行体。
【請求項１１】
前記飛行区間における飛行に伴ってデータを入力する入力手段と、
前記データを無線通信により送信する無線通信手段と
をさらに有する請求項７記載の無人飛行体。
【請求項１２】
コンピュータを、
鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する第１入力手段と、
鉄道線路が敷設された領域を含む鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報を記憶する記憶手段と、
鉄道線路において無人飛行体を航行させる際の出発地点と目的地点とを示す飛行区間情報を入力する第２入力手段と、
前記飛行区間情報に対応する、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記飛行区間情報が示す区間内で、前記車両が走行しない時間に前記無人飛行体を自律的に航行させるための航行計画を作成する作成手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
無人飛行体に搭載されたコンピュータを、
管理装置において作成された、鉄道線路における出発地点と目的地点との間の飛行区間内における航行計画を示す飛行制御データを受信する受信手段と、
前記飛行制御データに基づいて、前記鉄道線路に敷設された軌道あるいは前記軌道の上方に架設された電線の少なくとも何れか一方に追従しながら前記飛行区間内を飛行するように、前記無人飛行体に設けられた飛行機能を制御する飛行制御手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管理装置、無人飛行体、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無人飛行体（以下、ドローンと称する）の利用が広い分野で実施されている。例えば、ドローンを利用した物品の搬送、ドローンによる社会インフラ設備についての巡視点検などが実施されている。
【０００３】
現在、ドローンの飛行は、予め定められた範囲に制限されている。例えば、空港等の周辺の上空の領域、人口集中地区の上空、１５０ｍ以上の高さの空域については、安全性を確保し、地方航空局長の許可を受けた場合に飛行可能とされている。
【０００４】
また、飛行させる場所にかかわらず、ドローンを飛行させる場合には、人（第三者）または物件（第三者の建物）から３０ｍ以上離れること、民家、畑、山林などの上空を飛行させる場合には、土地所有者の許可を得ること、などのルールが定められている。
【０００５】
近年では、リモートコントローラに対する操作により飛行するドローンだけでなく、プログラミングによる制御により自律飛行するドローンも使用されている。自律飛行するドローンの場合、例えば目的地点を設定することで、人による操縦なしに目的地まで飛行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−９６８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自律飛行可能なドローンは、目的地点が設定されることにより、例えば、現在位置から目的地点まで直線状に飛行経路を作成することができるが、ドローンを飛行させる可能性のある範囲の全ての範囲について事前に許可を得ることが困難であるため、飛行経路の全てを飛行が許可された範囲とすることが容易ではなかった。特に、空港等の周辺、人口集中地区、多数の土地所有者が含まれる範囲では許可を得ることが容易ではない。このため従来では、全ての飛行経路をドローンの飛行が許可される範囲において容易に作成できることが望まれていた。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、鉄道事業者が土地を所有する鉄道線路が敷設された範囲を利用して飛行経路を作成することで、容易かつ安全に無人飛行体を飛行させることができる管理装置、無人飛行体、及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、管理装置は、第１入力手段、記憶手段、第２入力手段、作成手段を有する。第１入力手段は、鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する。記憶手段は、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報を記憶する。第２入力手段は、鉄道線路において無人飛行体を航行させる際の出発地点と目的地点とを示す飛行区間情報を入力する。作成手段は、前記飛行区間情報に対応する、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記飛行区間情報が示す区間内で、前記車両が走行しない時間に前記無人飛行体を自律的に航行させるための航行計画を作成する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態における航行支援システムの構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態における管理装置の構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態における飛行管理情報とアラーム管理情報の一例を示す図。
【図４】本実施形態におけるドローンの外観の一例を示す図。
【図５】本実施形態におけるドローンの主要な構成を示すブロック図。
【図６】本実施形態におけるドローンを飛行可能とする鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を概念的に示す図。
【図７】本実施形態における鉄道線路をドローンが航行する様子を示す図。
【図８】本実施形態における鉄道線路をドローンが航行する様子を示す図。
【図９】本実施形態におけるドローンが第１経路を飛行する際のレールと架線の追尾を説明するための図。
【図１０】本実施形態におけるドローンにより撮影された画像データに対する画像処理の結果を示す図。
【図１１】本実施形態における鉄道線路におけるドローンの飛行経路の設定を説明するための図。
【図１２】本実施形態における鉄道線路におけるドローンの飛行経路の設定を説明するための図。
【図１３】本実施形態における給電システムの構成の一例を示すブロック図。
【図１４】本実施形態における給電システムのビーム照射部とドローンの電源部の構成を示すブロック図。
【図１５】本実施形態における管理装置の飛行制御データ生成処理を示すフローチャート。
【図１６】本実施形態における管理装置の飛行制御データ変更処理を示すフローチャート。
【図１７】本実施形態におけるドローンを物流業務に使用する際の搬送処理を示すフローチャート。
【図１８】本実施形態におけるドローンを点検業務に使用する際の点検処理を示すフローチャート。
【図１９】本実施形態におけるドローンによる飛行制御処理を示すフローチャート。
【図２０】本実施形態におけるドローン間調整飛行処理を示すフローチャート。
【図２１】本実施形態における複数のドローンによる連携を説明するための図。
【図２２】本実施形態における複数のドローンによる連携を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。  
図１は、本実施形態における航行支援システム１の構成を示すブロック図である。本実施形態における航行支援システム１は、鉄道事業者が土地を所有する鉄道線路が敷設された範囲を利用して、無人飛行体（以下、ドローン１４と称する）を航行させる飛行経路（航行計画）を管理装置１０において作成する。
【００１２】
ドローン１４の飛行は、空港等の周辺の上空の領域、人口集中地区の上空、１５０ｍ以上の高さの空域については、安全性を確保し、地方航空局長の許可を受けた場合に飛行可能とされている。また、飛行させる場所にかかわらず、ドローン１４を飛行させる場合には、人（第三者）または物件（第三者の建物）から３０ｍ以上離れること、民家、畑、山林などの上空を飛行させる場合には、土地所有者の許可を得ること、などのルールが定められている。
【００１３】
本実施形態における航行支援システム１では、ドローン１４を飛行させる範囲を鉄道線路が敷設された範囲に限定する。鉄道線路とは、枕木をのせてレールを取り付けた軌道を含む鉄道線路の全体に相当するものとする。そして、鉄道線路の軌道（レール）と、軌道上方に架設された電線（例えば、き電線、架線（トロリー線））の少なくとも何れか一方を追尾してドローン１４を飛行させることで、鉄道線路が敷設された範囲を外れずに、また低い高度でドローン１４を飛行させることができる。さらに、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲のみで飛行するように、ドローン１４にジオフェンス機能を設けることで、軌道と電線の追尾が外れたとしても、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を外れず、予め定められた高度より高く飛行しないようにして安全を確保する。また、運航管理システム４から提供される鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報（列車ダイヤ、列車のリアルタイムの走行状況）をもとに、鉄道線路を走行する列車（車両）がない時間にドローン１４を飛行させることで、安全かつ効率的にドローン１４を鉄道線路において航行させることができる。
【００１４】
こうして、ドローン１４の飛行について安全性を確保した上で、土地を所有する鉄道事業者に許可を得ることで、鉄道施設の範囲におけるドローン１４の飛行が可能となる。鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報が既知の情報であるため、この情報を利用することでドローン１４を鉄道線路において安全に航行させるための航行計画を容易に作成することができる。
【００１５】
図１に示すように、航行支援システム１は、管理装置１０、ネットワーク１２、及びドローン１４（１４−１，…，１４−ｍ）を含む。
【００１６】
管理装置１０は、１つの装置として実現することができる。また、管理装置１０は、クラウドコンピューティングにより実現されるものとし、ネットワーク１２（インターネット）を介して接続された１台のサーバ、あるいは複数のサーバが協働して動作することで実現されても良い。
【００１７】
管理装置１０は、ドローン１４の航行の管理／制御、ドローン１４から取得される取得データ（画像データ（動画像、静止画像）、位置データ等を含む）の整理／管理などの処理を実行する。管理装置１０は、鉄道線路を列車が走行しない時間にドローン１４（無人飛行体）を自律的に航行させるための航行計画を作成する。管理装置１０は、航行計画に応じたドローン１４を制御するための飛行制御データを、ネットワーク１２を通じてドローン１４に送信する。
【００１８】
管理装置１０は、複数のドローン１４−１，…，１４−ｍのそれぞれに対応する航行計画を作成し、それぞれに対応する飛行制御データを、ネットワーク１２を通じてドローン１４に送信することができる。複数のドローン１４−１，…，１４−ｍは、例えば、それぞれ異なる駅、荷物集積所などに配置しておくことができる。
【００１９】
ネットワーク１２は、無線あるいは有線によるＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット、携帯電話網、公衆電話網、鉄道用通信ネットワークなどを含む。携帯電話網には、多数の基地局が収容されている。鉄道線路が敷設された鉄道施設は、大部分が基地局による通信可能範囲に含まれている。従って、鉄道線路を航行するドローン１４は、携帯電話網を通じて、飛行中であっても管理装置１０と通信することができる。
【００２０】
また、鉄道用通信ネットワークは、例えば鉄道線路に沿って配置された基地局、あるいは鉄道線路に沿って配線されたケーブルを通じて、移動体と通信するシステムが存在する。従って、鉄道線路を航行するドローン１４は、鉄道用通信ネットワークを通じて、飛行中であっても管理装置１０と通信することができる。
【００２１】
ドローン１４は、管理装置１０により生成される航行計画に対応する飛行制御データ（フライトプラン）をもとに、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System））を利用して生成される位置データ、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）衛星１６から受信されるＧＰＳ信号から生成する位置／時刻データ、及び鉄道線路の軌道（レール）と、軌道上方に架設された電線（例えば、き電線、架線（トロリー線））の少なくとも何れか一方の位置等を利用して、鉄道線路の指定された飛行区間において自律飛行する。また、ドローン１４は、自律飛行のためにＧＰＳ信号から生成する位置データを用いるだけで無く、撮影された画像をもとに周囲に存在する物体までの距離を検出して、飛行制御に用いることもできる。
【００２２】
ドローン１４は、例えば荷物や郵便物などの物品を搬送する物流業務、鉄道線路における被点検物（レール、電線（き電線、架線（トロリー線））、電柱、周辺機器、地形など）についての点検業務、災害発生時における被害調査／復旧活動に利用することができる。
【００２３】
物流業務では、例えば、物品の配送元とする出発地点とする駅と、物品の配送先とする目的地点とする駅を指定することで、出発地点と目的地点の駅間を飛行区間として物品が搭載されたドローン１４を自律飛行させる。
【００２４】
点検業務あるいは被害調査／復旧活動では、例えば点検対象する出発地点と目的地点とを指定することで、出発地点と目的地点の間を飛行区間としてドローン１４を自律飛行させながら、鉄道線路周辺の画像を撮影して画像データ（静止画、動画）を記憶する。特に、被点検物を指定することで、被点検物についての画像の記録、異常診断をすることができる。
【００２５】
運航管理システム４は、列車の運行を管理するためのシステムであり、例えば列車追跡機能、自動進路制御機能、列車ダイヤ作成機能、列車ダイヤ管理機能、運転整理機能などが設けられている。本実施形態の管理装置１０は、運航管理システム４からドローン１４の航行計画の作成に利用可能な情報を、ネットワーク１２を通じて入力する。例えば、管理装置１０は、運航管理システム４から鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する。鉄道運行情報には、各路線において、何れの時間に列車が走行しているかを示す情報（列車ダイヤ、列車のリアルタイムの走行状況）が含まれる。
【００２６】
給電システム６は、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲に設けられるもので、ドローン１４に対して給電するためのシステムである。ドローン１４は、例えば、目的地点への航行途中で、給電システム６から受電することで航続距離を延ばすことができる。給電システム６は、例えばドローン１４が飛行状態のままで非接触給電することができる構成、あるいは鉄道施設の範囲に設けられたドローンポートなどに着陸させた状態で非接触給電あるいは接触給電することができる構成とすることができる。給電システム６は、例えば管理装置１０からの給電のための動作を制御するためのデータを受信し、このデータに応じて給電動作を実行してドローン１４に対して給電することができる。
【００２７】
図２は、本実施形態における管理装置１０の構成を示すブロック図である。管理装置１０は、例えばコンピュータによって実現される。管理装置１０は、プロセッサ１０ａ、メモリ１０ｂ、記憶装置１０ｃ、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０ｄ、表示装置１０ｅ、入力装置１０ｆ、通信装置１０ｇを有する。
【００２８】
プロセッサ１０ａは、メモリ１０ｂに記憶された基本プログラム（ＯＳ）やアプリケーションプログラムを実行して、各種の機能を実現するための回路である。例えば、プロセッサ１０ａは、航行支援プログラムを実行することで、ドローン１４を鉄道線路において自律的に航行させるための航行計画を作成し、航行計画に応じた飛行制御データをドローン１４に送信する飛行制御データ生成処理をする。
【００２９】
飛行制御データ生成処理では、プロセッサ１０ａは、航行支援プログラムに基づいて、鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する入力機能と、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報を記憶する記憶機能と、鉄道線路において無人飛行体を航行させる際の出発地点と目的地点とを示す飛行区間情報を入力する入力機能と、飛行区間情報に対応する、鉄道線路情報及び鉄道運行情報をもとに、飛行区間情報が示す区間内で、車両が走行しない時間にドローン１４を自律的に航行させるための航行計画を作成する作成機能を実現する。
【００３０】
また、プロセッサ１０ａは、航行支援プログラムを実行することで、飛行制御データ変更処理をする。飛行制御データ変更処理では、プロセッサ１０ａは、航行支援プログラムに基づいて、鉄道運行情報とは異なる車両の運行予定に影響を与える状況情報を入力する入力機能を実現し、新規の状況情報が入力された場合に、状況情報、鉄道線路情報及び鉄道運行情報をもとに、航行計画を作成する。
【００３１】
さらに、プロセッサ１０ａは、点検業務においてドローン１４を使用する場合に、画像診断処理プログラムを実行し、ドローン１４により撮影された画像データをもとに、被点検物に生じた異常箇所を検出する。また、プロセッサ１０ａは、異常箇所の検出結果をもとに点検結果をまとめる処理を実行する。
【００３２】
メモリ１０ｂは、プロセッサ１０ａにより実行されるプログラムや一時的なデータ等を記憶する。
【００３３】
記憶装置１０ｃは、各種のプログラムや各種データが記憶される。記憶装置１０ｃに記憶されるプログラムには、ＯＳ、航行支援プログラムを含む各種アプリケーションプログラムがある。また、記憶装置１０ｃに記憶されるデータには、ドローン１４の航行計画を作成するために利用される各種情報、航行計画に応じて作成されるドローン１４の航行を制御するための飛行制御データ、ドローン１４から受信される取得データ（画像データ、位置データ）、異常箇所の画像データ、点検結果をまとめた巡視点検データなどがある。
【００３４】
航行計画を作成するために利用される各種情報には、鉄道を走行する車両の運行予定（列車ダイヤ、列車のリアルタイムの走行状況など）を含む鉄道運行情報、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報、定常の運行予定を示す鉄道運行情報とは異なる車両の運行予定に影響を与える状況情報などがある。
【００３５】
鉄道線路情報には、ドローン１４の飛行が許可される鉄道施設の範囲の境界線を示す境界線データが含まれる。鉄道施設の範囲には、レールが敷設された鉄道線路だけでなく、駅舎、鉄道線路と隣接して設けられたドローンポートあるいは待避エリア、ドローン１４を物流業務で使用する場合にドローン１４を離発着させるための物品集積エリアなどが含まれる。鉄道線路情報には、ドローン１４の航行中に飛行制御の切り替えなどが必要となる、例えば踏切、鉄橋、トンネル、立体交差地点など障害物の種類と位置を示す障害物情報を含む。状況情報には、例えば雨量や風速などのドローン１４の飛行に影響する気象情報や高さの情報を含む地図情報などを含む環境情報、鉄道施設に対する工事／保守の対象箇所と実施時間などを含む工事計画／保守計画情報、鉄道線路やその周辺などに発生した事故などの発生場所などを示す障害情報など、各種の情報が含まれる。
【００３６】
鉄道線路情報は、既知の情報であり、例えば通信装置１０ｇ、入出力Ｉ／Ｆ１０ｄあるいは入力装置１０ｆを通じて入力し、予め記憶装置１０ｃに記憶される。状況情報は、変化する情報であり、例えば状況の変化に応じて、通信装置１０ｇ、入出力Ｉ／Ｆ１０ｄあるいは入力装置１０ｆを通じて入力し、予め記憶装置１０ｃに記憶される。
【００３７】
さらに、障害物情報が示す障害物、工事／保守計画情報が示す工事／保守の対象箇所、障害情報が示す事故発生箇所などの警告対象場所をドローン１４に飛行させる場合のドローン１４の制御内容が設定された飛行管理情報とアラーム管理情報が記憶される。
【００３８】
図３は、飛行管理情報とアラーム管理情報の一例を示す図である。  
飛行管理情報では、例えば警告対象場所（位置情報）と対応づけて、警告対象場所の通過時に高度を調整するか否かを示す高度調整要否情報、高度を調整する場合の調整値、ドローン１４を警告対象場所の通過時に飛行させる鉄道線路における経路（後述する第１経路または第２経路）などが設定される。
【００３９】
アラーム管理情報では、例えば警告対象場所（位置情報）と対応づけて、警告対象場所の通過時にアラームを出力するか否かを示すアラーム要否情報、アラームの種類（スピーカ音声、ライト）、アラームの種類に応じたアラーム内容などが設定される。例えば、スピーカ音声によるアラーム出力「要」が設定されている場合に、アラーム内容としてスピーカ音声「ピピピ…頭上をドローンが通過中です。ご注意願います。ピピピ…」が設定される。さらに、ライトによるアラーム出力「要」が設定されている場合に、ライトの点灯あるいは点滅が設定される。これにより、例えば夜間に軌道の保守工事が実行されている場合に、保守工事をしている場所をドローン１４が飛行する際に、保守工事の担当者に対して、スピーカ音声とライトの点灯によってドローン１４に対する注意を促すことができる。
【００４０】
飛行管理情報とアラーム管理情報は、例えば入力装置１０ｆの操作により管理者などが任意に設定することができる。
【００４１】
入出力Ｉ／Ｆ１０ｄは、外部機器とデータを送受信するためのインタフェースである。入出力Ｉ／Ｆ１０ｄは、例えば可搬型のメモリ媒体を介してデータを入出力することができる。
【００４２】
表示装置１０ｅは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などであり、プロセッサ１０ａの処理に応じた画面を表示させる。入力装置１０ｆは、キーボードやポインティングデバイスなどであり、作業員等により操作される。
【００４３】
通信装置１０ｇは、ネットワーク１２を通じた通信を制御するもので、例えばドローン１４、運航管理システム４、給電システム６、その他の電子機器（各種情報を提供するＷｅｂサーバなどを含む）との通信を制御する。
【００４４】
図４は、本実施形態におけるドローン１４の外観の一例を示す図である。  
図４に示すドローン１４は、制御ユニット等を内部に収納するドローン本体１４ａと、ドローン本体１４ａから上方に向けて対称に設けられた４つのローター１４ｂと、ドローン本体１４ａの下方に撮影方向を可変にして設けられたカメラ１４ｃと、荷物を収納可能な収納部１４ｅを有している。ローター１４ｂは、回転によって上向きの揚力を発生させる回転翼であり、制御ユニットにより回転が制御され、ドローン１４を垂直方向及び水平方向へ移動させることができる。また、ほぼ同じ位置で飛行を継続するホバリングをさせることもできる。カメラ１４ｃは、静止画または動画像を撮影するデジタルカメラ、ビデオカメラ等である。
【００４５】
また、ドローン１４には、例えば図４に示す例では、収納部１４ｅの前面側に電力受信部１４ｆが設けられる。図４に示す例は、例えば給電システム６により、ドローン１４が飛行状態のままで受電するためのものである。なお、給電システム６による給電方法に応じた電力受信部１４ｆが設けられるものとする。
【００４６】
例えば、給電システム６が電力をレーザービームに変換して照射する構成の場合、ドローン１４には電力受信部１４ｆとして給電システム６からのレーザービームを受光するための受光ユニットが設けられる（図１３、図１４参照）。同様に、給電システム６が電力を高周波帯（例えばＵＨＦ帯）の電波に変換してアンテナから照射する構成の場合、ドローン１４には電力受信部１４ｆとして給電システム６からの電波を受信するための受信アンテナが設けられる。レーザービームあるいは高周波帯の電波を利用して給電する場合には、ドローン１４の前方に電力受信部１４ｆを設けることで、ドローン１４が前方に飛行中のままで給電することができる。本実施形態では、飛行可能範囲が限定された鉄道線路においてドローン１４を航行させる。従って、鉄道線路に沿って長い距離の範囲で、ドローン１４が飛行する経路に向けて給電用のレーザービームあるいは高周波帯の電波を連続して出力する構成を設けることができる。これにより、前方に飛行中のドローン１４に対して長時間の給電が可能となる。
【００４７】
また、ドローンポートなどに着陸させた状態で非接触給電あるいは接触給電する場合には、図４に示す収納部１４ｅの底面に電力受信部１４ｆが設けられる。例えば、給電システム６が磁気共振結合により給電する構成の場合、ドローンポートに給電コイルを配設し、収納部１４ｅの底面に電力受信部１４ｆとして受電コイルを配設する。ドローン１４は、受電コイル（電力受信部１４ｆ）が給電コイルと相対する位置に着陸（あるいはホバリング）することで受電することができる。
【００４８】
また、給電システム６がドローン１４とケーブルを介して給電する構成の場合、ドローン１４の電力受信部１４ｆとして受電用ケーブルが設ける。ドローン１４は、例えば受電用ケーブルを巻き取り／引き出しが可能な機構を設けて、受電時に受電用ケーブルを引き出して給電システム６と接続する。これにより、ドローン１４は、受電用ケーブルを通じて、給電システム６ら受電することができる。
【００４９】
さらに、ドローン１４に着脱可能な少なくとも２つのバッテリを設けて、消費された１つのバッテリを充電済みのバッテリと交換することで給電する構成とすることも可能である。なお、前述した給電方法は、一例であって、他の給電方法を用いることも可能である。
【００５０】
図５は、本実施形態におけるドローン１４の主要な構成を示すブロック図である。ドローン１４のドローン本体１４ａには、制御ユニット３０ａ（取得データ生成部３０ａ１、撮影制御部３０ａ２、飛行制御部３０ａ３、警告制御部３０ａ４）、記憶装置３０ｂ、スピーカユニット３０ｃ、ライトユニット３０ｄ、センサ群３０ｅ、レーザー部３０ｆ、ＧＰＳデータ受信部３０ｇ、無線通信部３０ｈ、カメラユニット３０ｋ、モータコントローラ３０ｍ、プロペラモータ３０ｎ、電源制御部３０ｐ、電力受信部３０ｒ、バッテリ３０ｓが設けられる。
【００５１】
制御ユニット３０ａは、ドローン１４の全体の制御を司るフライトコントローラであって、専用のコントローラとして構成されても良いし、プロセッサとメモリを含む汎用のユニットであっても良い。制御ユニット３０ａは、自律飛行プログラムを含む各制御プログラムを実行することにより実現される、取得データ生成部３０ａ１、撮影制御部３０ａ２、飛行制御部３０ａ３、警告制御部３０ａ４の各機能モジュールを有する。
【００５２】
取得データ生成部３０ａ１は、管理装置１０に提供する取得データを生成する。取得データ生成部３０ａ１は、例えば取得データとして、カメラ１４ｃにより撮影された画像（動画像あるいは静止画像）の画像データ、ＧＰＳデータ受信部３０ｇにより生成されるドローン１４の位置を示す位置データ（緯度、経度、高度）、あるいは線路に沿って間隔を設けて配置されたビーコン送信機から受信されるビーコンデータ（例えば、ビーコン送信機毎の識別データ（ＩＤ）など）を生成する。
【００５３】
撮影制御部３０ａ２は、飛行制御部３０ａ３の制御によりドローン１４が飛行する間に、カメラ１４ｃにより画像を撮影するための制御をする。撮影制御部３０ａ２は、例えばカメラ１４ｃのレンズ、シャッター、絞り、フォーカス機構、ズーム機構等の制御、撮影方向（レンズ方向）を調整する機能を有している。撮影方向を調整する機能としては、カメラユニット３０ｋを駆動してカメラ１４ｃのレンズ方向をドローン本体１４ａに対して水平方向又は垂直方向に回動させて撮影方向を変更させても良いし、飛行制御部３０ａ３を通じてモータコントローラ３０ｍの駆動を制御し、ドローン１４を傾斜させてカメラ１４ｃの撮影方向を変更させても良い。カメラ１４ｃでは、ドローン１４の下方向の画像だけでなく、横方向あるいは上方向の画像を撮影できるようにする。
【００５４】
飛行制御部３０ａ３は、管理装置１０から受信される航行計画に応じた飛行制御データ、ＧＰＳデータ受信部３０ｇにより生成されるドローン１４の現在位置を示す位置データ、レーザー部３０ｆあるいはセンサ群３０ｅなどにより検出される軌道（レール）、軌道上方に架設された電線、障害物、被点検物等の位置等に基づいて自律飛行を制御する。飛行制御部３０ａ３は、軌道（レール）あるいは軌道上方に架設された電線の少なくとも何れか一方を追尾して飛行するように、モータコントローラ３０ｍによりプロペラモータ３０ｎを駆動させる。また、飛行制御部３０ａ３は、飛行制御データがトンネル区間の飛行を示す場合には、トンネルの内面位置までの距離に基づいて、自律飛行を制御することもできる。さらに、飛行制御部３０ａ３は、ドローン１４の飛行が許可された鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す境界線データをもとに、ジオフェンス機能を実現する。すなわち、飛行制御部３０ａ３は、軌道（レール）あるいは軌道上方に架設された電線の追尾が外れたとしても、境界線データが示す範囲外に移動しないように飛行を制御する。
【００５５】
なお、飛行制御部３０ａ３は、レーザー部３０ｆあるいはセンサ群３０ｅだけでなく、撮影制御部３０ａ２の制御によりカメラユニット３０ｋに撮影された画像データをもとに飛行制御することもできる。すなわち、飛行制御部３０ａ３は、画像データに対する画像処理によりレールと電線の位置を検出して飛行経路の制御に用いたり、飛行経路に存在する障害物を検出して障害物に対して所定範囲の距離を保って飛行する制御、あるいは障害物に衝突しないように飛行するなどの飛行制御に用いたりすることが可能である。
【００５６】
飛行制御部３０ａ３は、レーザー部３０ｆ、センサ群３０ｅ、カメラ１４ｃを少なくとも何れか１つを利用して飛行制御することができる。複数の検出結果を利用することで、より安全、かつ正確に飛行制御することができる。
【００５７】
警告制御部３０ａ４は、警告を出力させる特定の場所が設定された航行計画を示す飛行制御データに基づいて、飛行制御部３０ａ３の制御による飛行位置が特定の場所に到達したと判別される場合に、警告出力ユニット（スピーカユニット３０ｃ、ライトユニット３０ｄ）により警告を出力させる。
【００５８】
記憶装置３０ｂは、各種データが記憶されるもので、例えば管理装置１０から受信される飛行制御データ、取得データ生成部３０ａ１により生成された取得データなどが記憶される。また、記憶装置３０ｂは、ドローン１４の飛行が許可された鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す境界線データが記憶される。境界線データは、飛行対象区間についてのデータが飛行制御データの一部として受信されても良いし、飛行対象区間以外の範囲を含めて予め記憶されていても良い。なお、記憶装置３０ｂは、例えば脱着可能な可搬型に構成されたメモリ媒体とすることができ、管理装置１０に取得データを提供する場合に、ドローン１４から取り外して管理装置１０にデータを読み取らせることもできる。
【００５９】
スピーカユニット３０ｃは、警告制御部３０ａ４の制御により、警告音、警告音声メッセージなどを出力する。
【００６０】
ライトユニット３０ｄは、例えば複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が実装され、警告制御部３０ａ４の制御により、点灯／点滅、表示色の変化などする。
【００６１】
センサ群３０ｅは、例えば位置、高度、速度及び方向などの各種情報を取得するもので、例えば物体の加速度を計測する３軸加速度計、物体の角度や角速度を検出するジャイロスコープ、３軸磁気センサ等を含む。また、センサ群３０ｅには、障害物や被点検物を検知するために、対象物までの距離を計測するさまざまな方式を含んでいる。例えば、障害物カメラを設けることができる。障害物カメラは、例えば複数（例えば４台）を設けることで、飛行制御部３０ａ３において障害物や被点検物の画像を３次元処理して、障害物や被点検物の位置を３次元空間で認識できるようにすることができる。これにより、障害物や被点検物との接触／衝突を回避する、被点検物に対して所定の距離を保って飛行するといった飛行制御を可能にする。
【００６２】
レーザー部３０ｆは、レーザー光を照射して反射波の受信時間から周囲に存在する物体からの距離を検出すもので、例えばＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）の技術を利用することができる。レーザー部３０ｆは、例えばドローン１４の飛行中にレール、軌道上方に架設された電線（架線、き電線など）、トンネルの内壁などを検出して、飛行制御部３０ａ３による飛行制御に提供する。レーザー部３０ｆは、例えばドローン１４の上下左右の各方向を物体の検出対象方向として実装されるものとする。
【００６３】
ＧＰＳデータ受信部３０ｇは、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号をもとにドローン１４の現在位置を位置データ（緯度、経度、高度）及び時刻データを生成する。ＧＰＳデータ受信部３０ｇにより生成された位置データは、飛行制御部３０ａ３による自律飛行制御や取得データの生成に利用される。
【００６４】
無線通信部３０ｈは、管理装置１０との間、他のドローン１４との間、あるいは携帯電話網に収容された基地局などのネットワーク１２との間の無線通信を制御する。無線通信部３０ｈは、制御ユニット３０ａの制御により、ドローン１４の飛行中に取得データ生成部３０ａ１により生成された取得データをリアルタイムで、ネットワーク１２（携帯電話網など）を通じて管理装置１０に送信することもできる。管理装置１０に送信する取得データには、カメラ１４ｃにより撮影した画像データ、線路に沿って間隔を設けて配置されたビーコン送信機から受信されるビーコンデータ（例えば、ビーコン送信機毎の識別データ（ＩＤ）、ＧＰＳデータ受信部３０ｇにより検出される位置／時刻データなどがある。リアルタイムで管理装置１０に対して送信されるデータは、管理装置１０においてドローン１４の現在の飛行位置や飛行状況を管理するために利用することができる。また、無線通信部３０ｈは、例えば自律飛行中において、無線通信が可能な距離範囲にある他のドローン１４との間で無線通信することができる。
【００６５】
カメラユニット３０ｋは、ドローン本体１４ａの下部においてカメラ１４ｃを支持し、撮影制御部３０ａ２の制御により駆動されてカメラ１４ｃによる撮影方向を調整する。
【００６６】
モータコントローラ３０ｍは、飛行制御部３０ａ３の制御に応じて、プロペラモータ３０ｎを駆動し、複数のローター１４ｂをそれぞれ個別に回転させる。複数のローター１４ｂを個別に回転制御することで、ドローン１４を垂直方向や水平方向へ移動や、ホバリングやドローン本体１４ａを傾斜させたりするなどの姿勢調整が可能となる。
【００６７】
電源制御部３０ｐは、バッテリ３０ｓに対する充電制御、バッテリ３０ｓから各ユニットに対する電源供給を制御する。電源制御部３０ｐは、電力受信部３０ｒにより受電された電力をバッテリ３０ｓに充電させる。また、電源制御部３０ｐは、バッテリ３０ｓの残量を管理しており、残量値を制御ユニット３０ａに通知する。
【００６８】
電力受信部３０ｒは、給電システム６から供給される電力を受信する。電力受信部３０ｒは、給電システム６による給電方法に応じた構成が実装される。例えば、電力受信部３０ｒは、レーザービームを受光するための受光ユニット、高周波帯の電波を受信するアンテナ、磁気共振結合により受電するための受電コイル、受電用ケーブルなどがある。
【００６９】
図６は、ドローン１４を飛行可能とする鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲４０を概念的に示す図である。
【００７０】
図６に示す鉄道施設の範囲４０には、鉄道線路が敷設される領域の他に、例えば駅のホームや駅舎などを含む駅エリア４０ａ，４０ｂ、踏切が設置された踏切エリア４０ｃ、トンネルが設けられたトンネルエリア４０ｄなどがある。さらに、鉄道施設の範囲４０には、鉄道線路と隣接して設けられた物品集積エリア４０ｅ、ドローン１４の充電や待避のためのドローンポート４０ｆなどがある。
【００７１】
ドローン１４は、ジオフェンス機能により鉄道施設の範囲４０を越えて飛行しないように自律飛行を制御する。ドローン１４を物流業務に使用する場合には、出発地点の駅と目的地点の駅を指定することで、例えば出発地点の駅エリア４０ａから目的地点の駅エリア４０ｂまでの航行計画が管理装置１０により作成される。ドローン１４は、航行計画に応じた飛行制御データをもとに鉄道施設の範囲４０内の鉄道線路に沿って航行する。目的地点までの経路に、例えば踏切エリア４０ｃに存在する踏切、トンネルエリア４０ｄのトンネルなど障害物がある場合には、飛行制御データでは、障害物を回避する飛行制御、あるいは踏切エリア４０ｃを通過する際の警告出力などの制御内容が設定される。
【００７２】
図７及び図８は、鉄道線路をドローン１４が航行する様子を示す図である。  
図７は、例えば２本の軌道が敷設された鉄道線路の例を示す図である。例えば、図７に示す左側が上り線の軌道、右側が下り線の軌道とする。
【００７３】
上り線の軌道には、２本のレール５０−１が敷設されている。また、軌道に沿って所定の間隔で電柱５１−１が立てられている。電柱５１−１には、軌道の上方の横方向に伸びる２本の腕金５２−１，５４−１が異なる高さにおいて設けられている。
【００７４】
高い位置の腕金５２−１には、碍子（図示せず）を介して、き電線（高電圧電線）５３−１が架設される。低い位置の腕金５４−１には、碍子（図示せず）を介して、ちょう架線５６−１が架設される。ちょう架線５６−１には、ハンガ５７−１を介して、架線（トロリー線）５５−１が吊り下げられる。き電線５３−１と架線５５−１は、き電分岐線（図示せず）によって接続される。ちょう架線５６−１は、列車のパンタグラフが接触されることで、列車に電力を供給する。
【００７５】
下り線の軌道には、２本のレール５０−２が敷設されている。また、軌道に沿って所定の間隔で電柱５１−２が立てられている。電柱５１−２には、軌道の上方の横方向に伸びる２本の腕金５２−２，５４−２が異なる高さにおいて設けられている。
【００７６】
高い位置の腕金５２−２には、碍子（図示せず）を介して、き電線（高電圧電線）５３−２が架設される。低い位置の腕金５４−２には、碍子（図示せず）を介して、ちょう架線５６−２が架設される。ちょう架線５６−２には、ハンガ５７−２を介して、架線（トロリー線）５５−２が吊り下げられる。き電線５３−２と架線５５−２は、き電分岐線（図示せず）によって接続される。ちょう架線５６−２は、列車のパンタグラフが接触されることで、列車に電力を供給する。
【００７７】
図６及び図７に示すように、ドローン１４は、鉄道線路において、軌道（レール５０）と軌道上方に架設された電線（例えば、架線５５）との間の第１経路と、電線（例えば、き電線５３）の上方の第２経路において航行させることができるものとする。なお、鉄道線路において、き電線５３よりも高い位置に架設された他の電線（あるいは他のケーブル）が架設されている場合には、最も高い位置に架設された電線の上方を第２経路とすることができる。
【００７８】
図６及び図７では、ドローン１４−１がレール５０と架線５５との間の第１経路を航行し、ドローン１４−２が、き電線５３の上方の第２経路を航行している状態を示している。
【００７９】
また、図６に示すように、例えば左側の上り線の軌道では、列車の進行方向と同じように、ドローン１４を上り方向に航行させ（図中の奥方向）、右側の下り線の軌道では、同様にして、列車の進行方向と同じように、ドローン１４を下り方向に航行させている（図中の手前方向）。これにより、列車ダイヤに基づいて、列車が走行していない間にドローン１４を航行させる航行計画を設定し易くなる。
【００８０】
また、３線以上の鉄道線路が敷設されている場合には、それぞれの鉄道線路を効率的に利用してドローン１４を航行させる航行計画を設定することができる。また、単線の鉄道線路の場合には、例えば第１経路を上り方向に航行させるドローン１４のために使用し、第２経路を下り方向に航行させるドローン１４のために使用するなど（逆でも良い）、使い分けをしても良い。これにより、鉄道線路を効率的に使用してドローン１４を航行させることができる。
【００８１】
図９は、ドローン１４が第１経路を飛行する際のレール５０と架線５５の追尾を説明するための図である。
【００８２】
図９に示すように、第１経路を飛行する場合には、ドローン１４は、例えばレーザー部３０ｆにより上方向の架線５５を追尾し、また下方向のレール５０を追尾する。これにより、ドローン１４は、架線５５とレール５０の位置に基づいて、進行方向と上下方向の位置（飛行する高さ）の制御をすることができる。
【００８３】
また、ドローン１４は、図９に示すように、飛行方向（前方）を撮影範囲としたカメラ１４ｃにより撮影された画像データをもとに飛行を制御することができる。
【００８４】
図１０は、ドローン１４により撮影された画像データに対する画像処理の結果を示す図である。図１０に示すように、画像データに対する画像処理により、例えば、レール画像７０Ｌ，７ＯＲ、電線画像７２，７４、電柱画像７６を抽出する。レール画像７０Ｌ，７ＯＲは、並行に存在する連続する線状のパターンを有する。電線画像７２，７４は、架線５５、ちょう架線５６あるいはき電線５３に相当するもので、連続する線状のパターンを有し、レール画像７０Ｌ，７ＯＲの上方に存在する。電柱画像７６は、垂直の直線状のパターンであり、レール画像７０Ｌ，７ＯＲの横に存在する。画像処理では、画像の形状の特徴と位置関係に基づいて、それぞれ、レール画像７０Ｌ，７ＯＲ、電線画像７２，７４、電柱画像７６を抽出することができる。
【００８５】
ドローン１４は、画像処理によって検出されたレール画像７０Ｌ，７ＯＲ、電線画像７２，７４の位置に基づいて、飛行を制御することができる。また、電柱画像７６を障害物として認識して、電柱画像７６を回避するように飛行を制御することができる。
【００８６】
図１１及び図１２は、鉄道線路におけるドローン１４の飛行経路の設定を説明するための図である。図１１は、図７のように２本の軌道が設けられた例を示している。図１２は、鉄道線路がトンネル内にある場合を示している。
【００８７】
図１１に示すように、鉄道線路において通常の航行で使用される範囲は、例えば列車が通過する範囲Ｓ１−Ｓ２とする。すなわち、鉄道線路において障害物が存在しないことが保証された範囲である。以下、図１１に示す左側の軌道（上り線の軌道）を対象として説明する。なお、図１１に示す右側の軌道（下り線の軌道）についても、上り線の軌道と同様に飛行経路が設定されるものとして詳細な説明を省略する。
【００８８】
ドローン１４は、第１経路を航行する場合、レール５０−１の位置（高さ）Ｈ１と架線５５−１の位置（高さ）Ｈ２を検出して、軌道の幅方向の範囲Ｓ１−Ｓ３（Ｓ３は範囲Ｓ１−Ｓ２の中央位置）と、高さ方向の範囲Ｈ１−Ｈ２からなる範囲ＡＲ２１を、ドローン１４により飛行可能な範囲として判別する。
【００８９】
さらに、ドローン１４は、レール５０−１からの距離ＤＨ１１、架線５５−１までの距離ＤＨ２１、位置Ｓ１までの距離ＤＷ１１が確保された範囲ＡＲ１１を、周囲の障害物から十分な距離が確保された安全に飛行可能な経路として判別する。ドローン１４は、レール５０−１と架線５５−１を追尾しながら、基本的に範囲ＡＲ１１で飛行するように制御する。
【００９０】
第１経路では、上下左右方向に飛行可能な範囲が制限されるが、レール５０−１と架線５５−１を追尾しながら飛行できるので安定した飛行制御が可能となる。また、レール５０−１は、２本存在するので、２本のレール５０−１の位置をもとに（例えば２本のレール５０−１の中央となるように）制御することで、軌道の幅方向の位置調整が容易となる。また、レール５０−１と架線５５−１との間は、列車に合わせてほぼ一定の間隔で設けられている。従って、レール５０−１と架線５５−１の位置（高さ）を基準とした範囲ＡＲ１１を飛行することで、上下方向の変動が少なくなる。従って、飛行制御を容易にして、電力の消費を低減できる。
【００９１】
一方、ドローン１４は、第２経路を航行する場合、き電線５３−１の位置（高さ）Ｈ３を検出して、軌道の幅方向の範囲Ｓ１−Ｓ３において、き電線５３−１までの距離ＤＨ３１を確保した範囲ＡＲ３１を、ドローン１４により飛行可能な範囲として判別する。第２経路では、き電線５３−１のみを追尾して飛行するため、第１経路を飛行する場合よりも飛行の変動が大きくなる可能性がある。しかし、範囲ＡＲ３１の周囲には障害物がないため、第２経路では第１経路よりも高速飛行が容易になる。
【００９２】
なお、図１１では、上り線と下り線の軌道において、それぞれ個別にドローン１４を飛行させるものとして説明しているが、例えば、第１経路については、上り線の軌道の範囲ＡＲ２１と下り線の軌道の範囲ＡＲ２２とを合わせた範囲において、軌道の幅方向の位置を変化させながらドローン１４を飛行させることも可能である。第２経路についても、同様に、上り線の軌道の範囲ＡＲ３１と下り線の軌道の範囲ＡＲ３２とを合わせた範囲において、ドローン１４を飛行させることも可能である。
【００９３】
図１２に示すように、鉄道線路がトンネル内にある場合、ドローン１４は、第１経路のみにおいて飛行が可能となる。ドローン１４は、上下方向について、レール５０−１の位置（高さ）Ｈ１と架線５５−１の位置（高さ）Ｈ２を検出して、軌道の幅方向のトンネルの内壁と２つの軌道の中央位置Ｓ４と、高さ方向の範囲Ｈ１−Ｈ２からなる範囲を、ドローン１４により飛行可能な範囲として判別する。
【００９４】
さらに、ドローン１４は、レール５０−１からの距離ＤＨ１１、架線５５−１までの距離ＤＨ２１、トンネルの内壁までの距離ＤＷ２１が確保された範囲ＡＲ４１を、安全にトンネル内の鉄道線路を飛行可能な経路として判別する。ドローン１４は、レール５０−１と架線５５−１を追尾しながら、基本的に範囲ＡＲ４１で飛行するように制御する。
【００９５】
なお、図１２に示す右側の軌道（下り線の軌道）についても、上り線の軌道と同様に飛行経路が設定されるものとして詳細な説明を省略する。
【００９６】
トンネル内では、横方向にトンネルの内壁位置を検出し、レール５０−１と架線５５−１だけでなくトンネルの内壁位置を追尾して飛行制御することができる。これにより、範囲ＡＲ４１における安定した飛行制御が可能となる。
【００９７】
次に、本実施形態における給電システム６について説明する。  
図１３は、本実施形態における給電システム６の構成の一例を示すブロック図である。図１３に示す給電システム６は、電力をレーザービームに変換して照射することで、ドローン１４に給電する構成とする。  
給電システム６は、制御ユニット６０、通信ユニット６２、電源供給部６４、レーザーパワー供給部６６、複数のレーザー生成部６７−１，６７−２，…、複数のビーム照射部６８−１，６８−２，…を含む。
【００９８】
制御ユニット６０は、給電システム６の全体を制御する。制御ユニット６０は、通信ユニット６２により、管理装置１０から給電のための動作を制御するためのデータが受信された場合に、このデータに応じて給電動作を実行する。例えば、制御ユニット６０は、ビーム照射部６８−１，６８−２，…が配置された鉄道線路の範囲をドローン１４が通過予定であることが通知された場合に、ドローン１４の通過予定時刻に合わせて電力供給動作を開始する。
【００９９】
通信ユニット６２は、ネットワーク１２を通じた通信を制御する。  
電源供給部６４は、レーザービームの生成に要する電力をレーザーパワー供給部６６に供給する。
【０１００】
レーザーパワー供給部６６は、電源供給部６４から供給された電力をもとに、レーザー生成のためのレーザーパワーを、複数のレーザー生成部６７−１，６７−２，…のそれぞれに供給する。
【０１０１】
レーザー生成部６７−１，６７−２，…は、レーザーパワー供給部６６から供給されるレーザーパワーをもとに、電力供給のためのレーザービームを生成して、それぞれに対応するビーム照射部６８−１，６８−２，…に出力する。
【０１０２】
ビーム照射部６８−１，６８−２，…は、それぞれに対応するレーザー生成部６７−１，６７−２，…から入力されるレーザービームを照射する。複数のビーム照射部６８−１，６８−２，…は、ドローン１４が航行する鉄道施設の範囲４０の飛行経路に沿って、間隔を設けて連続して配置される。ビーム照射部６８−１，６８−２，…は、それぞれのレーザービームの照射範囲が、ドローン１４の飛行経路（第１経路あるいは第２経路）と一致する範囲が広くなるように設置される。
【０１０３】
すなわち、図１３に示すように、ビーム照射部６８−１，６８−２，…によるレーザービームの照射方向を、ドローン１４の飛行経路とほぼ同じ方向とすることで、レーザービームの照射範囲と飛行経路とが一致する範囲を広くすることができる。レーザービームの照射範囲と飛行経路とが一致する範囲を広くすることにより、ドローン１４の飛行中において、レーザービームをドローン１４の電力受信部１４ｆ（３０ｒ）に対して照射可能な時間を長くすることができる。すなわち、前方へ飛行するドローン１４に対して給電できる電力量を増大させることができる。
【０１０４】
図１４は、給電システム６のビーム照射部６８とドローン１４の電源部の構成を示すブロック図である。  
図１４に示す例では、ビーム照射部６８にドローン１４を追従するためのトラッキングセンサ６９を設けている。また、ビーム照射部６８は、レーザービームの照射方向を制限範囲内で変更可能とする機構を設ける。
【０１０５】
トラッキングセンサ６９は、飛行するドローン１４を検出するためのものである。ビーム照射部６８は、トラッキングセンサ６９によるドローン１４の検出方向に応じて、レーザービームの照射方向をドローン１４に向ける。これにより、飛行中のドローン１４に対して、より効率的にレーザービームを照射して電力を供給することができる。
【０１０６】
なお、図１３及び図１４に示す例では、電力をレーザービームに変換して照射することで、ドローン１４に給電する構成を対象としているが、電力を高周波帯の電波に変換してアンテナから照射する構成の場合についても、図１３と同様に構成することが可能である。
【０１０７】
次に、本実施形態における管理装置１０の飛行制御データ生成処理について説明する。
図１５は、本実施形態における管理装置１０の飛行制御データ生成処理を示すフローチャートである。まず、ドローン１４を物流業務に使用して、物品（荷物）を目的地点まで搬送する場合を想定して説明する。
【０１０８】
まず、管理装置１０では、荷物の搬送先に応じて、出発地点から目的地点までドローン１４を航行させるための航行計画（フライトプラン）の設定を行う。管理装置１０のプロセッサ１０ａは、例えば航行計画を設定するための設定画面を表示装置１０ｅに表示させて、作業員等によりドローン１４の航行に使用する線路、出発地点と目的地点（飛行区間）を入力装置１０ｆに対する操作により入力させる（ステップＡ１）。出発地点と目的地点は、例えば、駅が指定されるものとする。この場合、駅間で荷物をドローン１４により搬送させる。
【０１０９】
プロセッサ１０ａは、指定された線路と飛行区間に対応する鉄道運行情報を記憶装置１０ｃから入力し、ドローン１４が飛行可能な時間を判別する（ステップＡ２）。ドローン１４が飛行可能な時間としては、基本的には列車が走行しない終電時刻から始発時刻までの間、列車の運行本数が少ない路線であれば、飛行区間において列車が走行しない時間が、ドローン１４が飛行可能な時間として判別される。さらに、列車が走行する時間帯であっても、飛行区間に待避所（あるいはドローンポート）が設けられており、列車の通過時に待避所に移動して通過待ちが可能であれば飛行可能な時間帯として判別することもできる。この場合、待避所（あるいはドローンポート）に移動して、列車が通過するまで待避する飛行制御の内容が航行計画に設定される。
【０１１０】
また、プロセッサ１０ａは、ドローン１４の飛行に影響を与える、指定された線路と飛行区間に対応する環境情報、工事計画／保守計画情報、障害情報などを入力する（ステップＡ３，Ａ４）。
【０１１１】
プロセッサ１０ａは、作業員等により荷物の配送予定時刻、荷物の重量などの荷物情報を入力装置１０ｆの操作により入力させる（ステップＡ５，Ａ６）。
【０１１２】
プロセッサ１０ａは、入力された各情報をもとに、出発地点から目的地点までドローン１４を航行させるための航行計画を作成する（ステップＡ７）。航行計画では、例えば荷物の重量などからドローン１４の飛行可能な速度を算出し、この飛行速度をもとにして配送予定時刻までに搬送可能な飛行可能な時間を特定する。すなわち、出発地点の駅から目的地点の駅までのドローン１４の飛行予定時間（障害回避など想定した時間を含む）に、出発前と到着後に確保する余裕時間を加えた時間を確保できる列車が走行しない時間帯を抽出する。なお、環境情報の気象情報において、ドローン１４の飛行に影響を与える風速が予想されている場合には、風速を考慮した目的地までの航行時間（飛行速度）を算出することができる。
【０１１３】
さらに、プロセッサ１０ａは、航行予定の鉄道線路における障害物情報が示す障害物（踏切、鉄橋、トンネル、立体交差など）、工事計画／保守計画情報が示す工事／保守箇所や保守用車両の走行予定、障害情報などに基づいて、飛行制御の切り替えが必要な箇所を航行計画に設定する。また、プロセッサ１０ａは、飛行管理情報とアラーム管理情報に基づいて、障害物や工事／保守箇所などを通過する際の飛行制御（高度調整）、警告出力の内容等を設定する。
【０１１４】
また、プロセッサ１０ａは、他のドローン１４についての航行計画が先に作成されている場合には、他のドローン１４の航行計画を参照して、相互に障害が発生しないように航行計画を作成する。例えば、先に作成された航行計画において、同じ区間／時間帯でドローン１４を航行させる予定の場合、先に作成された航行計画において第１経路の航行が設定されている場合には、第２経路を設定することで、他のドローン１４と干渉しないようにできる。また、出発時刻をずらすなどの調整をすることもできる。
【０１１５】
なお、前述した各情報をもとにした航行計画の作成では、ＡＩ（Artificial Intelligence）技術を用いることも可能である。
【０１１６】
プロセッサ１０ａは、ドローン１４に対する航行計画を作成すると、この航行計画に対応する飛行制御データを生成し（ステップＡ８）、対象とするドローン１４に対して、ネットワーク１２を通じて送信する（ステップＡ９）。
【０１１７】
また、プロセッサ１０ａは、ドローン１４が航行する鉄道線路に給電システム６が配置されている場合に、飛行制御データをもとに、ドローン１４が通過する時間に合わせて動作することを指示するデータを給電システム６に送信する（ステップＡ１０）。
【０１１８】
ドローン１４は、管理装置１０から送信される飛行制御データを受信して記憶する。ドローン１４は、飛行制御データが示す出発時刻まで待機し、出発時刻になった時に動作を開始して、飛行制御データに従う自律飛行制御により目的地点までの航行を開始する。
【０１１９】
ドローン１４の出発時刻前には、作業員等の操作によって収納部１４ｅに荷物が収納されているものとする。また、ドローン１４は、荷物が収納された後に作業員等の操作によって収納完了が指示された場合に、飛行制御データに基づく制御を開始するようにしても良い。
【０１２０】
なお、ドローン１４を点検業務に使用する場合には、航行計画において被点検物の設定が行われる。被点検物の設定では、被点検物の位置、被点検物について記録が必要なデータの内容（動画、静止画、撮影方向（周囲、上／下方向など））が設定されるものとする。
【０１２１】
次に、本実施形態における管理装置１０の飛行制御データ変更処理について説明する。
図１６は、本実施形態における管理装置１０の飛行制御データ変更処理を示すフローチャートである。飛行制御データ変更処理では、航行計画の作成に用いる情報に変更があった場合に、新規の情報をもとにリアルタイムで航行計画を変更してドローン１４の自律飛行制御に反映させる。
【０１２２】
プロセッサ１０ａは、航行計画の作成に使用する情報について新規の情報の追加（情報の変更を含む）があるかを監視している。例えば、プロセッサ１０ａは、通信装置１０ｇを通じて外部のシステムや電子機器から新規の情報を受信したか、あるいは入力装置１０ｆを通じて作業員等による操作により情報の追加があるかを判別する。
【０１２３】
ここで、新規の情報の入力があった場合（ステップＢ１、Ｙｅｓ）、プロセッサ１０ａは、新規の情報と関係する航行計画が既に設定されたドローン１４があるかを判別する（ステップＢ２）。ここで該当するドローン１４がある場合（ステップＢ３、Ｙｅｓ）、新規の情報を含む各情報をもとに、前述した飛行制御データ生成処理と同様にして航行計画を作成し（ステップＢ４）、この航行計画に応じた飛行制御データを生成する（ステップＢ５）。
【０１２４】
プロセッサ１０ａは、新規の情報をもとに作成した航行計画に対応する飛行制御データを、対象とするドローン１４に対して、ネットワーク１２を通じて送信する（ステップＢ６）。この時、ドローン１４は、飛行開始前の待機中に限らず、自律飛行中においても受信して、新たに受信した飛行制御データをもとに飛行制御の切り替えが可能とする。これにより、ドローン１４は、例えば、急速に変化した気象情報や、鉄道線路周辺に発生した事故などを示す障害情報をもとに、現在の状況に対応した自律飛行制御を可能にして、適切に障害回避や運行調整をすることができる。
【０１２５】
次に、本実施形態におけるドローン１４による動作について説明する。  
図１７は、本実施形態におけるドローン１４を物流業務に使用する際の搬送処理を示すフローチャートである。
【０１２６】
ドローン１４の制御ユニット３０ａは、管理装置１０から送信された飛行制御データを無線通信部３０ｈを通じて受信し、記憶装置３０ｂに記憶させる。制御ユニット３０ａは、飛行制御データが示す出発時刻まで待機し、出発時刻になった時に動作を開始する。飛行制御部３０ａ３は、モータコントローラ３０ｍを駆動して、飛行制御データに従う自律飛行制御処理により目的地点までの航行を開始する（ステップＣ１）。
【０１２７】
制御ユニット３０ａの飛行制御部３０ａ３は、飛行制御処理により、飛行制御データが示す経路に従い、ＧＰＳデータ受信部３０ｇ、レーザー部３０ｆ及びセンサ群３０ｅから入力される各データ、カメラ１４ｃにより撮影された画像データに対する画像処理結果などをもとに、鉄道線路を飛行経路とした自律飛行を制御する（ステップＣ２）。なお、飛行制御処理の詳細については後述する（図１９参照）。
【０１２８】
飛行制御部３０ａ３は、飛行経路において障害物が検出された場合には（ステップＣ３、Ｙｅｓ）、障害物を回避するように飛行制御する。ドローン１４は、予め航行計画において設定された踏切や鉄橋等、工事／保守箇所などを障害物として検出する他、予め想定されていない障害物（事前に通知されていない工事車両、保守員、一般人、樹木など）を含めて検出する。
【０１２９】
飛行制御部３０ａ３は、検出した障害物に応じて、障害物を回避して通過するために回避飛行制御を行う（ステップＣ４）。ここで、制御ユニット３０ａは、航行計画において設定された踏切等の障害物については、飛行管理情報とアラーム管理情報をもとに設定された飛行制御、警告出力制御をする。
【０１３０】
すなわち、飛行制御部３０ａ３は、飛行管理情報において設定された該当する障害物（位置情報が一致する情報）について設定された高度調整要否について「要」が設定され、調整値の指定（飛行高度の変更）あるいは飛行経路の設定（第１経路または第２経路）がされていれば、設定された内容に応じて回避飛行制御を行う。
【０１３１】
一方、警告制御部３０ａ４は、該当する障害物について、アラーム要否について「要」が設定されているかを判別する。ここで、アラーム「要」が設定されている場合（ステップＣ５、Ｙｅｓ）、アラーム内容に応じてアラームを出力する（ステップＣ６）。例えば、警告制御部３０ａ４は、スピーカユニット３０ｃによるアラーム内容として設定されたアラーム音声や警告音の出力、ライトユニット３０ｄによるライト（ＬＥＤ）の点灯／点滅を実行させる。これにより、障害物を回避するための回避飛行中にアラームを出力して、周囲にドローン１４が飛行中であることを認識させることができる。
【０１３２】
なお、予め想定されていない障害物が検出された場合には、警告制御部３０ａ４は、回避飛行制御が実行される場合に、予め設定されたアラーム出力を無条件に出力するようにしても良い。
【０１３３】
次に、ドローン１４は、自律飛行中に他のドローン１４と近接したことを検出した場合（ステップＣ７、Ｙｅｓ）、ドローン間調整飛行処理を実行する（ステップＣ８）。ドローン間調整飛行処理では、複数のドローン１４が相互に自律飛行制御による航行を継続できるように連携して飛行制御を行うものである。ドローン間調整飛行処理の詳細については後述する（図２０〜図２２参照）。
【０１３４】
また、制御ユニット３０ａは、航行中に電源制御部３０ｐから通知されるバッテリ３０ｓの残量値をもとに、バッテリ３０ｓの充電が必要かを判別する。すなわち、現在のバッテリ３０ｓの残量によって目的地点までの飛行が継続可能であるか判別する。ここで、バッテリ３０ｓの充電が必要と判別される場合（ステップＣ９、Ｙｅｓ）、制御ユニット３０ａは、給電システム６において給電を受けるためのバッテリ充電設定を記憶装置３０ｂに記憶させる（ステップＣ１０）。バッテリ充電設定がされた場合、飛行制御部３０ａ３は、目的地点までの鉄道線路に存在する給電システム６（ドローンポート）に到達した場合に、給電システム６から受電するための飛行制御処理を実行する。
【０１３５】
例えば、図１３及び図１４に示す構成による給電システム６の場合、ドローン１４は、飛行したまま受電することができるが、ビーム照射部６８が配置された期間において、充電時間を長くするために飛行速度を下げるといった飛行制御が可能である。
【０１３６】
また、ドローンポートに給電システム６が設けられている場合には、ドローン１４は、鉄道線路からドローンポートの給電を受けるための位置に移動して、給電のための動作（例えば、給電位置への着陸あるいはホバリング、受電用ケーブルの接続動作など）を実行する。
【０１３７】
このように、目的地点までの航行中にドローン１４に対して給電することができるので、目的地点までの距離が長くても、継続した自律飛行制御により荷物の搬送が可能となる。
【０１３８】
ドローン１４は、飛行制御データに従う航行中に、前述したステップＣ２〜Ｃ１０における処理を実行しながら目的地点に向けて航行する。
【０１３９】
飛行制御部３０ａ３は、ドローン１４が目的地まで到達すると（ステップＣ１１、Ｙｅｓ）、所定の場所に着陸するための着陸飛行制御を実行する（ステップＣ１２）。着陸が完了すると制御ユニット３０ａは搬送処理を終了する。
【０１４０】
このようにして、ドローン１４は、管理装置１０により各種情報に基づいて作成された航行計画に対応する飛行制御データに従って、鉄道線路に沿って荷物を搬送することができる。ドローン１４は、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲のみを航行するので、鉄道線路に敷設されたレールや電線に追従することで容易かつ安全に自律飛行制御することができる。
【０１４１】
次にドローン１４を点検業務に使用する場合について説明する。  
図１８は、本実施形態におけるドローン１４を点検業務に使用する際の点検処理を示すフローチャートである。
【０１４２】
ドローン１４の飛行制御部３０ａ３は、管理装置１０から受信した飛行制御データを記憶した後、出発時刻になった時に動作を開始して、飛行制御データに従う自律飛行制御処理により点検対象とする範囲を飛行させる飛行制御を開始する（ステップＤ１）。
【０１４３】
また、制御ユニット３０ａは、取得データ生成部３０ａ１により取得データの生成と、取得データの記憶を開始させる。すなわち、取得データ生成部３０ａ１は、被点検物毎の撮影をした期間（あるい開始タイミング）を示す巡回／点検対象データの記憶（ステップＤ２）、カメラ１４ｃにより撮影される画像データ（ここでは、例えば動画像データ）の記録、ＧＰＳデータ受信部３０ｇにより生成される位置データの記憶を開始する（ステップＤ２，Ｄ３，Ｄ４）。
【０１４４】
取得データ生成部３０ａ１は、カメラ１４ｃにより撮影された動画像データ、ＧＰＳデータ受信部３０ｇにより生成される位置データ（図１２（Ｃ））、及び巡回／点検対象データとを対応づけて記憶装置３０ｂに記憶させる。
【０１４５】
巡回／点検データを記憶しておくことで、ドローン１４による撮影が終了した後、巡回／点検データをもとに、動画像データに含まれる被点検物別の記録範囲を容易に検索することができる。例えば、特定の被点検物を示す巡回／点検対象データをもとに、特定の被点検物が撮影された動画像データの範囲を検索することができる。また、動画像データと位置データとが対応づけて記憶されるため、例えば動画像データの範囲に異常箇所が撮影されている場合に、異常箇所が撮影された時のドローン１４の位置を示す位置データをもとに、被点検物に生じている異常箇所の位置（緯度、経度、高度）を把握することができる。
【０１４６】
なお、前述した説明では、取得データをドローン１４（例えば記憶装置３０ｂ）に記憶させるとしているが、リアルタイムで管理装置１０に対して無線通信により送信することも可能である（ステップＤ５）。
【０１４７】
取得データ生成部３０ａ１は、被点検物に対応する範囲の飛行が完了すると（ステップＤ６、Ｙｅｓ）、全ての被点検物に対応する範囲の飛行が完了していなければ（ステップＤ７、Ｎｏ）、次の被点検物に点検対象が移った時点で新たな巡回／点検対象データを記憶させる（ステップＤ２）。以下、同様にして、次の被点検物について撮影した動画像データと位置データとを記憶させる（ステップＤ３、Ｄ４）。
【０１４８】
以下同様にして、取得データの記録を継続し、全ての被点検物に対応する範囲の飛行が完了すると（ステップＤ７、Ｙｅｓ）、飛行制御部３０ａ３は、所定の場所に着陸するための着陸飛行制御を実行する（ステップＣ１１）。着陸が完了すると制御ユニット３０ａは点検処理を終了する。
【０１４９】
このようにして、ドローン１４は、管理装置１０により各種情報に基づいて作成された被点検物を含む鉄道線路を点検するための飛行制御データに従って、鉄道線路に沿って飛行しながら画像を記録することで画像をもとに被点検物について異常検出することができる。ドローン１４は、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲のみを航行するので、鉄道線路に敷設されたレールや電線に追従することで容易かつ安全に自律飛行制御しながら点検業務を実行することができる。
【０１５０】
なお、前述した搬送処理において、点検処理を並行して実行することも可能である。すなわち、ドローン１４は、荷物を搬送するための航行中に、被点検物についての画像の撮影を実行するようにしても良い。
【０１５１】
次に、ドローン１４による飛行制御処理について説明する。  
図１９は、ドローン１４による飛行制御処理を示すフローチャートである。
【０１５２】
ドローン１４は、管理装置１０から受信した飛行制御データにおいて、鉄道線路を航行する時の経路が指定される。例えば、飛行制御データにおいて、第１経路（軌道（レール５０）と軌道上方に架設された電線（例えば、架線５５）との間）が設定されている場合（ステップＥ１、Ｙｅｓ）、制御ユニット３０ａは、図９に示すように、例えばレーザー部３０ｆにより上方向の架線５５と下方向のレール５０を追尾しながら飛行制御する（ステップＥ２）。なお、カメラ１４ｃにより撮影された画像データをもとに検出されるレールと電線の位置をもとにした飛行制御を併用することもできる（図１０参照）。また、ドローン１４、図１１に示す範囲ＡＲ１１，ＡＲ１２において飛行するように制御する。
【０１５３】
また、飛行制御データにおいて、第２経路（電線（き電線５３）の上方）が設定されている場合（ステップＥ３、Ｙｅｓ）、制御ユニット３０ａは、例えばレーザー部３０ｆにより下方向のき電線５３を追尾しながら飛行制御する（ステップＥ４）。なお、制御ユニット３０ａは、１本の電線（き電線５３）を追尾するのではなく、複数の電線の位置をそれぞれ検出して、総合的に電線の位置をもとにした第２経路を判別するようにしても良い。また、カメラ１４ｃにより撮影された画像データをもとに検出される電線の位置をもとにした飛行制御を併用することもできる。また、ドローン１４、図１１に示す範囲ＡＲ３１，ＡＲ３２において飛行するように制御する。
【０１５４】
なお、ドローン１４が航行する範囲の全体において、第１経路あるいは第２経路の何れかが設定される必要はなく、任意の区間毎に第１経路あるいは第２経路の何れかに飛行経路が切り替えられるように航行計画（飛行制御データ）を設定することができる。
【０１５５】
また、飛行制御データにおいて、トンネル（トンネルエリア４０ｄ）の飛行が設定されている場合（ステップＥ５、Ｙｅｓ）、制御ユニット３０ａは、例えばレーザー部３０ｆにより上方向の架線５５、下方向のレール５０、さらに横方向のトンネルの内壁位置を追尾しながら飛行制御する（ステップＥ６）。
【０１５６】
こうして、ドローン１４の飛行制御処理では、それぞれの飛行経路に応じて、鉄道線路に存在する電線、レール、トンネルの内壁の位置を検出して飛行制御することで、安定した飛行を実現することができる。
【０１５７】
次に、ドローン１４によるドローン間調整飛行処理について説明する。  
鉄道線路において複数のドローン１４を鉄道線路において同時に航行させる場合、航行中に他のドローン１４と近接する可能性がある。ドローン１４は、近接した他のドローン１４と連携することで、相互に自律飛行制御による航行を継続できるように飛行制御をする。
【０１５８】
図２０は、ドローン間調整飛行処理を示すフローチャートである。図２１及び図２２は、複数のドローン１４による連携を説明するための図である。
【０１５９】
ドローン間調整飛行処理では、例えば飛行速度の速い方のドローン１４Ｂを先行させるための追い越し制御、追い越し制御のための飛行可能空間が十分ではない場合に実行するドローン連結処理がある。
【０１６０】
ドローン１４の制御ユニット３０ａは、他のドローン１４と近接した場合（予め設定された距離内、あるいは無線通信部３０ｈにより相互に通信可能な距離内）、現在の飛行区間において追い越し制御が可能であるか判別する。すなわち、速度の速い方のドローン１４を先行させるために、飛行経路を変更可能な空間が十分にあるかを判別する。
【０１６１】
ここで、追い越し制御が可能であると判別される場合（ステップＦ１、Ｙｅｓ）、制御ユニット３０ａは、追い越し制御による飛行制御を実行する。
【０１６２】
例えば、図２１（Ａ）に示すように、先行して飛行する速度（Ｆ１）の低いドローン１４Ａが範囲ＡＲ１１の経路で飛行しているものとする。ドローン１４Ａは、別のドローン１４Ｂに追いつかれたことを判別すると、飛行位置（飛行経路）を変更するものと判別し（ステップＦ２、Ｙｅｓ）、例えば範囲ＡＲ２１内の別の経路で飛行するように飛行制御する（ステップＦ３）。
【０１６３】
一方、ドローン１４Ａよりも速い速度（Ｆ２）で飛行するドローン１４Ｂは、先行するドローン１４Ａに追いついたことを判別すると、範囲ＡＲ１１の経路で飛行している場合に、そのまま飛行位置（飛行経路）を変更しないものと判別する（ステップＦ２、Ｎｏ）。
【０１６４】
この結果、図２１（Ｂ）に示すように、ドローン１４Ａは、ドローン１４Ｂを範囲ＡＲ１１の経路で飛行したままで先行させることができる。
【０１６５】
ドローン１４Ａは、ドローン１４Ｂにより追い越しが完了したことを検出すると（ステップＦ４、Ｙｅｓ）、元の飛行位置（範囲ＡＲ１１の経路に飛行位置を戻して自律飛行を継続する（ステップＦ５）。
【０１６６】
なお、前述した追い越し制御では、一方の軌道における第１経路において追い越しをする例について説明しているが、例えばドローン１４Ａを隣の軌道の第１経路に飛行位置を変更する、あるいは同じ軌道の第２経路に変更するなど、他の飛行位置に変更することで追い越しさせるようにしても良い。また、先行するドローン１４Ａに追いついたドローン１４Ｂの方が飛行位置を変更して追い越しするようにしても良い。
【０１６７】
一方、図２２（Ａ）に示すように、速度（Ｆ１）で飛行するドローン１４Ａにドローン１４Ａよりも速い速度（Ｆ２）で飛行するドローン１４Ｂが追いついた場合、ドローン１４Ａ，１４Ｂは、ドローン連結処理を実行すると判別された場合（ステップＦ６、Ｙｅｓ）、連結飛行制御を行う（ステップＦ７）。
【０１６８】
例えば、速度が遅いドローン１４Ａに追いついたドローン１４Ｂは、図２２（Ｂ）に示すように、ドローン１４Ａと予め決められた距離Ｄ（間隔）を設けて、ドローン１４Ａに追従して速度（Ｆ１）により飛行を継続する。同様にして、速度（Ｆ１）よりも速い速度（Ｆ３）で飛行するドローン１４Ｃが、ドローン１４Ｂに追いついた場合、ドローン１４Ｃは、ドローン１４Ｂと距離Ｄを設けて速度（Ｆ１）により飛行を継続する。
【０１６９】
連結飛行制御をする複数のドローン１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、目的地点に到達するなど、連結飛行から離脱する場合には（ステップＦ８、Ｙｅｓ）、連結を解除して目的の位置へ移動する飛行制御に移行する（ステップＦ９）。
【０１７０】
なお、連結飛行からの離脱は、追い越し制御が可能な飛行区域に到達した場合なども含む。この場合、先頭のドローン１４Ａは、前述したように飛行位置を変更（連結飛行から離脱）して、後続するドローン１４Ｂ，１４Ｃを先行させることができる。
【０１７１】
なお、図２１及び図２２では、ドローン１４が第１経路を航行している場合を例にしているが、第２経路を航行している場合にも同様に適用することができる。第２経路は、第１経路よりも飛行可能な範囲が広いため、第１経路よりも容易に飛行位置を変更できる。従って、追い越し制御を短時間で実施することができる。
【０１７２】
このようにして、複数のドローン１４が連携して追い越し制御あるいはドローン連結処理を実行することで、鉄道線路の限られた範囲で同時に複数のドローン１４を航行させる場合であっても、効率的かつ安全にドローン１４による自律飛行を継続させることができる。
【０１７３】
なお、上記の各実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。また、記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。
【０１７４】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が上記実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
【０１７５】
さらに、各実施形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【０１７６】
また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から上記の各実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。
【０１７７】
なお、各実施形態におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上記の各実施形態における各処理を実行するものであって、パーソナルコンピュータ等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
【０１７８】
また、各実施形態におけるコンピュータとは、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【０１７９】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１８０】
１…航行支援システム、４…運行管理システム、６…給電システム、１０…管理装置、１０ａ…プロセッサ、１０ｂ…メモリ、１０ｃ…記憶装置、１０ｄ…入出力Ｉ／Ｆ、１０ｅ…表示装置、１０ｆ…入力装置、１０ｇ…通信装置、１２…ネットワーク、１４（１４−１，１４−２，…，１４−ｍ）…ドローン、１４ａ…ドローン本体、１４ｂ…ローター、１４ｃ…カメラ、１４ｅ…収納部、１４ｆ…電力受信部、３０ａ…制御ユニット、３０ａ１…取得データ生成部、３０ａ２…撮影制御部、３０ａ３…飛行制御部、３０ａ４…警告制御部、３０ｅ…センサ群、３０ｆ…レーザー部、３０ｇ…ＧＰＳデータ受信部、３０ｈ…無線通信部、３０ｋ…カメラユニット、３０ｍ…モータコントローラ、３０ｎ…プロペラモータ、３０ｐ…電源制御部、３０ｒ…電力受信部、３０ｓ…バッテリ。
【図１】
2020006916.tif 000003
【図２】
2020006916.tif 000004
【図３】
2020006916.tif 000005
【図４】
2020006916.tif 000006
【図５】
2020006916.tif 000007
【図６】
2020006916.tif 000008
【図７】
2020006916.tif 000009
【図８】
2020006916.tif 000010
【図９】
2020006916.tif 000011
【図１０】
2020006916.tif 000012
【図１１】
2020006916.tif 000013
【図１２】
2020006916.tif 000014
【図１３】
2020006916.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2020006916.tif 000017
【図１６】
2020006916.tif 000018
【図１７】
2020006916.tif 000019
【図１８】
2020006916.tif 000020
【図１９】
2020006916.tif 000021
【図２０】
2020006916.tif 000022
【図２１】
2020006916.tif 000023
【図２２】
2020006916.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月2日(2019.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
実施形態によれば、管理装置は、第１入力手段、記憶手段、第２入力手段、作成手段を有する。第１入力手段は、鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する。記憶手段は、鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報を記憶する。第２入力手段は、鉄道線路において無人飛行体を航行させる際の出発地点と目的地点とを示す飛行区間情報を入力する。作成手段は、前記飛行区間情報に対応する、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記飛行区間情報が示す区間内の鉄道施設の範囲内において、前記無人飛行体を、軌道と前記軌道の上方に架設された電線との間の第１経路と、前記電線の上方の第２経路の何れかに航行経路を切り替えて自律的に航行させるための航行計画を作成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する第１入力手段と、
鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報を記憶する記憶手段と、
鉄道線路において無人飛行体を航行させる際の出発地点と目的地点とを示す飛行区間情報を入力する第２入力手段と、
前記飛行区間情報に対応する、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記飛行区間情報が示す区間内の鉄道施設の範囲内において、前記無人飛行体を、軌道と前記軌道の上方に架設された電線との間の第１経路と、前記電線の上方の第２経路の何れかに航行経路を切り替えて自律的に航行させるための航行計画を作成する作成手段と
を有する管理装置。
【請求項２】
前記鉄道運行情報とは異なる車両の運行予定に影響を与える状況情報を入力する第３入力手段をさらに有し、
前記作成手段は、新規の状況情報が入力された場合に、前記状況情報、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記第１経路または前記第２経路の何れかで航行させる前記航行計画を作成する請求項１記載の管理装置。
【請求項３】
前記飛行区間情報が示す区間内で飛行する前記無人飛行体に対して給電するための給電システムに対して、前記航行計画をもとに、給電のための動作を制御するためのデータを送信する送信手段をさらに有する請求項１記載の管理装置。
【請求項４】
前記作成手段は、前記飛行区間情報が示す区間内で前記無人飛行体により警告を出力させる特定の場所を設定した前記航行計画を作成する請求項１記載の管理装置。
【請求項５】
前記航行計画をもとに前記飛行区間情報が示す区間内を飛行する前記無人飛行体から、前記無人飛行体が飛行に伴って取得するデータを受信する受信手段をさらに有する請求項１記載の管理装置。
【請求項６】
前記無人飛行体により搬送させる物品に関する情報を入力する第４入力手段をさらに有し、
前記作成手段は、前記物品に関する情報をもとに、前記無人飛行体により前記出発地点から前記目的地点に、予定時刻までに前記物品を搬送する航行計画を作成する請求項１記載の管理装置。
【請求項７】
飛行するための飛行機能と、
管理装置において作成された、鉄道線路における出発地点と目的地点との間の飛行区間内における鉄道施設の範囲内において、前記鉄道線路に敷設された軌道と前記軌道の上方に架設された電線との間の第１経路と、前記電線の上方の第２経路の何れかに航行経路を切り替えて自律的に航行する航行計画を示す飛行制御データを受信する受信手段と、
前記飛行制御データに基づいて、前記第１経路と前記第２経路の何れかに航行経路を切り替えて飛行し、前記第１経路と前記第２経路の何れを飛行するかに応じて、前記鉄道線路に敷設された軌道あるいは前記軌道の上方に架設された電線の少なくとも何れか一方に追従する対象を変更しながら前記飛行区間内を自律的に飛行するように前記飛行機能を制御する飛行制御手段とを有する無人飛行体。
【請求項８】
鉄道線路が敷設された鉄道施設の範囲の境界線を示す境界線データを記憶する記憶手段をさらに有し、
前記飛行制御手段は、前記境界線データをもとに、前記鉄道施設の範囲内において飛行するように制御する請求項７記載の無人飛行体。
【請求項９】
飛行中に周囲に対して警告を出力する警告出力ユニットと、
警告を出力させる特定の場所が設定された前記航行計画を示す飛行制御データに基づいて、前記飛行制御手段の制御による飛行位置が前記特定の場所に到達したと判別される場合に、前記警告出力ユニットにより警告を出力させる警告制御手段と
をさらに有する請求項７記載の無人飛行体。
【請求項１０】
飛行中に受電するための電力受信手段と、
飛行中に受電された電力をバッテリに充電する電源制御手段と
をさらに有する請求項７記載の無人飛行体。
【請求項１１】
前記飛行区間における飛行に伴ってデータを入力する入力手段と、
前記データを無線通信により送信する無線通信手段と
をさらに有する請求項７記載の無人飛行体。
【請求項１２】
コンピュータを、
鉄道を走行する車両の運行予定を含む鉄道運行情報を入力する第１入力手段と、
鉄道線路が敷設された領域を含む鉄道施設の範囲を示す鉄道線路情報を記憶する記憶手段と、
鉄道線路において無人飛行体を航行させる際の出発地点と目的地点とを示す飛行区間情報を入力する第２入力手段と、
前記飛行区間情報に対応する、前記鉄道線路情報及び前記鉄道運行情報をもとに、前記飛行区間情報が示す区間内の鉄道施設の範囲内において、前記無人飛行体を、軌道と前記軌道の上方に架設された電線との間の第１経路と、前記電線の上方の第２経路の何れかに航行経路を切り替えて自律的に航行させるための航行計画を作成する作成手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
無人飛行体に搭載されたコンピュータを、
管理装置において作成された、鉄道線路における出発地点と目的地点との間の飛行区間内における鉄道施設の範囲内において、前記鉄道線路に敷設された軌道と前記軌道の上方に架設された電線との間の第１経路と、前記電線の上方の第２経路の何れかに航行経路を切り替えて自律的に航行する航行計画を示す飛行制御データを受信する受信手段と、
前記飛行制御データに基づいて、前記第１経路と前記第２経路の何れかに航行経路を切り替えて飛行し、前記第１経路と前記第２経路の何れを飛行するかに応じて、前記鉄道線路に敷設された軌道あるいは前記軌道の上方に架設された電線の少なくとも何れか一方に追従する対象を変更しながら前記飛行区間内を自律的に飛行するように、前記無人飛行体に設けられた飛行機能を制御する飛行制御手段として機能させるためのプログラム。