(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元の飛行計画作成方法及び飛行体誘導システムを提供する。【解決手段】測定装置７を搭載し遠隔操作可能な飛行装置２と、位置測定装置３と、飛行体を制御する地上基地４と、制御装置とを有する飛行体誘導システムであって、飛行体は再帰反射体９を具備し、位置測定装置はノンプリズムで測距、測角を行うノンプリズム測定機能と、再帰反射体に対して測距、測角を行うプリズム測定機能とを有し、制御装置は、地図情報、図面、又は測定対象物を含む画像に基づき平面内で設定された飛行範囲を有し、位置測定装置が取得した画像上に設定された２次元の概略飛行ルートを有する概略飛行計画を作成し、概略飛行ルートをノンプリズム測定し、３次元の詳細飛行ルートを演算すると共に、詳細飛行ルートを含む詳細飛行計画を作成し、詳細飛行計画及びプリズム測定の結果に基づき、飛行装置と測定対象物の表面との間を一定に保つ様飛行体を制御する。【選択図】図１
2020126663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定装置を搭載し遠隔操作可能な飛行装置と、画像取得が可能且つ測距、測角、追尾が可能な位置測定装置と、該位置測定装置の測定結果に基づき、飛行体の飛行を制御する地上基地と、前記飛行体又は前記地上基地に設けられた制御装置とを有する飛行体誘導システムであって、前記飛行体は再帰反射体を具備し、前記位置測定装置はノンプリズムで測距、測角を行うノンプリズム測定機能と、前記再帰反射体に対して測距、測角を行うプリズム測定機能とを有し、前記制御装置は、地図情報、図面、又は測定対象物を含む画像に基づき平面内で設定された飛行範囲を有し、該飛行範囲内であり、且つ前記位置測定装置が取得した画像上に設定された２次元の概略飛行ルートを有する概略飛行計画を作成し、前記概略飛行ルートをノンプリズム測定し、測定結果及び前記概略飛行ルートに基づき３次元の詳細飛行ルートを演算すると共に、該詳細飛行ルートを含む詳細飛行計画を作成し、該詳細飛行計画及びプリズム測定の結果に基づき、前記飛行装置と前記測定対象物の表面との間を一定に保ち飛行する様前記飛行体を制御する飛行体誘導システム。
【請求項２】
前記測定装置はカメラ部であり、前記概略飛行計画は、前記概略飛行ルート上に設定された撮影ポイント、オーバラップ率を含む請求項１に記載の飛行体誘導システム。
【請求項３】
前記測定装置はレーザスキャナであり、前記飛行体が前記詳細飛行ルートに沿って飛行中、前記レーザスキャナによって点群データが取得される請求項１に記載の飛行体誘導システム。
【請求項４】
前記詳細飛行ルートは、前記位置測定装置でノンプリズム測定できなかった部分が削除された請求項２に記載の飛行体誘導システム。
【請求項５】
前記位置測定装置は、前記飛行装置の前記詳細飛行ルート上から前記測定対象物側への離脱の検知に基づき、警告音を発する様構成された請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の飛行体誘導システム。
【請求項６】
前記飛行装置がＧＰＳ装置を具備し、前記制御装置による前記飛行体の制御は、前記位置測定装置で取得した前記飛行装置の位置情報と、前記ＧＰＳ装置で取得した前記飛行装置の位置情報のいずれかで該飛行装置の飛行を制御する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の飛行体誘導システム。
【請求項７】
前記飛行装置は、ジンバル機構を介して任意の方向に傾斜自在に支持された前記測定装置と、該測定装置と一体に傾斜し、該測定装置と既知の関係に設けられた前記再帰反射体とを具備する請求項１又は請求項２に記載の飛行体誘導システム。
【請求項８】
遠隔操作可能な飛行装置と、該飛行装置を遠隔操作する制御装置と、画像取得が可能且つノンプリズム測定、プリズム測定が可能な位置測定装置を用いた飛行計画作成方法であって、地図情報、図面、又は測定対象物を含む画像に基づき平面内での飛行範囲を設定し、該飛行範囲内であり、且つ前記位置測定装置が取得した画像上に２次元の概略飛行ルートを設定する工程と、該概略飛行ルートを含む概略飛行計画を作成する工程と、前記概略飛行ルートをノンプリズム測定する工程と、ノンプリズム測定の結果と前記測定対象物と前記飛行装置間の距離の設定に基づき設定した３次元の詳細飛行ルートを含む詳細飛行計画を作成する工程とを有する飛行計画作成方法。
【請求項９】
前記飛行装置が測定装置としてカメラ部を有し、前記概略飛行計画又は前記概略飛行ルートは、該概略飛行ルート上に設定された撮影ポイントと、前記カメラ部で取得される画像で隣接する画像間のオーバラップ率とを含む請求項８に記載の飛行計画作成方法。
【請求項１０】
前記詳細飛行ルートでは、ノンプリズム測定の結果で測距データが得られない部分が除去される請求項８に記載の飛行計画作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型無人飛行体（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｉｒ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）を自律飛行させる飛行計画作成方法及び飛行体誘導システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｉｒ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：小型無人飛行体）の進歩に伴い、ＵＡＶに各種装置を搭載して遠隔操作により、或はＵＡＶを自律飛行させ、所要の作業が行われている。例えば、ＵＡＶに写真測量用カメラ、スキャナを搭載し、上空から下方の測定、或は人の立入れない場所での測定が行われる。又、ＵＡＶ自体の位置測定には、ＵＡＶにＧＰＳを搭載し、該ＧＰＳによりＵＡＶの位置が測定される。
【０００３】
ＵＡＶを自律飛行させる際には、地図データ、或は構築物の設計図面等の既知の情報を基に測定範囲、飛行ルートを定めた飛行計画を作成する。又、該飛行計画に基づいてＵＡＶを飛行させ、橋梁やダム等の測定対象物の画像の取得や測定を行う様になっている。
【０００４】
橋梁やダム等の構築物の場合、表面形状は一定の平面ではなく、傾斜したり、湾曲したり、或は表面に凹凸を有している。然し乍ら、前記飛行計画は地図情報、図面に基づく情報を基にした２次元の飛行計画であり、構築物の傾斜や湾曲、凹凸は考慮されていない。この為、構築物とＵＡＶとの間の距離を一定に維持することはできない。
【０００５】
例えば、構築物のメンテナンスを行う場合、コンクリートの０．２ｍｍ程度の微小なクラックを検出する必要がある。画像の解像度は被写体迄の距離に対応しており、０．２ｍｍ程度の微小なクラックを検出する為には、２ｍ〜１０ｍ程度の至近距離から構築物の画像を取得する必要がある。然し乍ら、従来の飛行計画では、構築物とＵＡＶとの間の距離を一定に維持できず、衝突が回避される所定の距離を置いての撮影となる為、微小なクラック等の検出が困難な場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１６７４１３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１４５０号公報
【特許文献３】特開２０１５−１４５７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、飛行体と測定対象物との間の距離を一定に維持する３次元の飛行ルートを作成し、該３次元の飛行ルートに基づき飛行体を誘導する３次元の飛行計画作成方法及び飛行体誘導システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、測定装置を搭載し遠隔操作可能な飛行装置と、画像取得が可能且つ測距、測角、追尾が可能な位置測定装置と、該位置測定装置の測定結果に基づき、飛行体の飛行を制御する地上基地と、前記飛行体又は前記地上基地に設けられた制御装置とを有する飛行体誘導システムであって、前記飛行体は再帰反射体を具備し、前記位置測定装置はノンプリズムで測距、測角を行うノンプリズム測定機能と、前記再帰反射体に対して測距、測角を行うプリズム測定機能とを有し、前記制御装置は、地図情報、図面、又は測定対象物を含む画像に基づき平面内で設定された飛行範囲を有し、該飛行範囲内であり、且つ前記位置測定装置が取得した画像上に設定された２次元の概略飛行ルートを有する概略飛行計画を作成し、前記概略飛行ルートをノンプリズム測定し、測定結果及び前記概略飛行ルートに基づき３次元の詳細飛行ルートを演算すると共に、該詳細飛行ルートを含む詳細飛行計画を作成し、該詳細飛行計画及びプリズム測定の結果に基づき、前記飛行装置と前記測定対象物の表面との間を一定に保ち飛行する様前記飛行体を制御する飛行体誘導システムに係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記測定装置はカメラ部であり、前記概略飛行計画は、前記概略飛行ルート上に設定された撮影ポイント、オーバラップ率を含む飛行体誘導システムに係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記測定装置はレーザスキャナであり、前記飛行体が前記詳細飛行ルートに沿って飛行中、前記レーザスキャナによって点群データが取得される飛行体誘導システムに係るものである。
【００１１】
又本発明は、前記詳細飛行ルートは、前記位置測定装置でノンプリズム測定できなかった部分が削除された飛行体誘導システムに係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記位置測定装置は、前記飛行装置の前記詳細飛行ルート上から前記測定対象物側への離脱の検知に基づき、警告音を発する様構成された飛行体誘導システムに係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記飛行装置がＧＰＳ装置を具備し、前記制御装置による前記飛行体の制御は、前記位置測定装置で取得した前記飛行装置の位置情報と、前記ＧＰＳ装置で取得した前記飛行装置の位置情報のいずれかで該飛行装置の飛行を制御する飛行体誘導システムに係るものである。
【００１４】
又本発明は、前記飛行装置は、ジンバル機構を介して任意の方向に傾斜自在に支持された前記測定装置と、該測定装置と一体に傾斜し、該測定装置と既知の関係に設けられた前記再帰反射体とを具備する飛行体誘導システムに係るものである。
【００１５】
又本発明は、遠隔操作可能な飛行装置と、該飛行装置を遠隔操作する制御装置と、画像取得が可能且つノンプリズム測定、プリズム測定が可能な位置測定装置を用いた飛行計画作成方法であって、地図情報、図面、又は測定対象物を含む画像に基づき平面内での飛行範囲を設定し、該飛行範囲内であり、且つ前記位置測定装置が取得した画像上に２次元の概略飛行ルートを設定する工程と、該概略飛行ルートを含む概略飛行計画を作成する工程と、前記概略飛行ルートをノンプリズム測定する工程と、ノンプリズム測定の結果と前記測定対象物と前記飛行装置間の距離の設定に基づき設定した３次元の詳細飛行ルートを含む詳細飛行計画を作成する工程とを有する飛行計画作成方法に係るものである。
【００１６】
又本発明は、前記飛行装置が測定装置としてカメラ部を有し、前記概略飛行計画又は前記概略飛行ルートは、該概略飛行ルート上に設定された撮影ポイントと、前記カメラ部で取得される画像で隣接する画像間のオーバラップ率とを含む飛行計画作成方法に係るものである。
【００１７】
更に又本発明は、前記詳細飛行ルートでは、ノンプリズム測定の結果で測距データが得られない部分が除去される飛行計画作成方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、測定装置を搭載し遠隔操作可能な飛行装置と、画像取得が可能且つ測距、測角、追尾が可能な位置測定装置と、該位置測定装置の測定結果に基づき、飛行体の飛行を制御する地上基地と、前記飛行体又は前記地上基地に設けられた制御装置とを有する飛行体誘導システムであって、前記飛行体は再帰反射体を具備し、前記位置測定装置はノンプリズムで測距、測角を行うノンプリズム測定機能と、前記再帰反射体に対して測距、測角を行うプリズム測定機能とを有し、前記制御装置は、地図情報、図面、又は測定対象物を含む画像に基づき平面内で設定された飛行範囲を有し、該飛行範囲内であり、且つ前記位置測定装置が取得した画像上に設定された２次元の概略飛行ルートを有する概略飛行計画を作成し、前記概略飛行ルートをノンプリズム測定し、測定結果及び前記概略飛行ルートに基づき３次元の詳細飛行ルートを演算すると共に、該詳細飛行ルートを含む詳細飛行計画を作成し、該詳細飛行計画及びプリズム測定の結果に基づき、前記飛行装置と前記測定対象物の表面との間を一定に保ち飛行する様前記飛行体を制御するので、前記測定対象物と前記飛行装置との距離を小さくすることができ、微小なクラックを検出可能な至近距離から前記測定対象物の表面を測定することができる。
【００１９】
又本発明によれば、遠隔操作可能な飛行装置と、該飛行装置を遠隔操作する制御装置と、画像取得が可能且つノンプリズム測定、プリズム測定が可能な位置測定装置を用いた飛行計画作成方法であって、地図情報、図面、又は測定対象物を含む画像に基づき平面内での飛行範囲を設定し、該飛行範囲内であり、且つ前記位置測定装置が取得した画像上に２次元の概略飛行ルートを設定する工程と、該概略飛行ルートを含む概略飛行計画を作成する工程と、前記概略飛行ルートをノンプリズム測定する工程と、ノンプリズム測定の結果と前記測定対象物と前記飛行装置間の距離の設定に基づき設定した３次元の詳細飛行ルートを含む詳細飛行計画を作成する工程とを有するので、前記測定対象物と前記飛行装置との距離を小さくすることができ、微小なクラックを検出可能な至近距離から前記測定対象物の表面を測定することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施例に係る飛行体誘導システムを示す構成図である。
【図２】（Ａ）は本実施例に係る飛行装置を示す斜視図であり、（Ｂ）は方向角センサの一例を示す斜視図である。
【図３】前記飛行装置を示す断面図である。
【図４】該飛行装置の制御系を示す構成図である。
【図５】本実施例に係る位置測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】本実施例に係る地上基地の概略構成、及び前記飛行装置、前記位置測定装置、前記地上基地、遠隔操縦機の関連を示す図である。
【図７】本実施例に於ける詳細飛行計画の作成処理を説明するフローチャートである。
【図８】（Ａ）は本実施例に於ける飛行範囲の設定を説明する説明図であり、（Ｂ）は本実施例に於ける概略飛行ルートの設定を説明する説明図である。
【図９】本実施に於ける詳細飛行ルートについて説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２２】
先ず、図１に於いて、本実施例に係る飛行体誘導システムについて説明する。
【００２３】
飛行体誘導システム１は、主に各１台の飛行装置（ＵＡＶ）２、位置測定装置３、地上基地４、遠隔操縦機５から構成される。尚、図１では、前記位置測定装置３として、トータルステーション（ＴＳ）が用いられた場合を示している。
【００２４】
前記飛行装置２は、主に飛行体１５（後述）と、該飛行体１５にジンバル機構を介して鉛直に支持された支持部材としてのシャフト６と、該シャフト６の下端に設けられたカメラ７と、前記シャフト６の上端に設けられたＧＰＳ装置８と、前記シャフト６の下端に設けられた再帰反射体としてのプリズム９と、該プリズム９と一体に設けられ、前記カメラ７の光軸と既知の関係で設けられた方向角センサ１０と、前記地上基地４との間で通信を行う飛行体通信部１１とを具備している。尚、前記カメラ７は、航空写真を撮影し、或は写真測量の為測定対象物を撮影する測定装置として機能する。
【００２５】
ここで、前記飛行装置２について、基準位置が設定され、該基準位置と前記カメラ７、前記ＧＰＳ装置８、前記プリズム９との関係は既知となっている。尚、前記飛行装置２の基準位置としては、例えば、前記カメラ７の撮像素子（図示せず）の中心位置等とする。
【００２６】
尚、該カメラ７は水平軸（後述）を介して回転可能に支持され、前記カメラ７の光軸は前記シャフト６の軸心と平行な平面内を回転する様になっている。又、前記カメラ７の回転範囲は、少なくとも該カメラ７の光軸が鉛直の位置から水平な位置迄の範囲を含む。
【００２７】
前記シャフト６は、前記ジンバル機構により該シャフト６の軸心が鉛直になる様に支持されるので、前記カメラ７の光軸が鉛直となる場合は、該カメラ７の光軸と前記シャフト６の軸心とは合致する。
【００２８】
前記プリズム９の光軸も、前記シャフト６の軸心と平行になる様に設けられており、鉛直となる様に設定されている。更に、前記プリズム９と前記カメラ７との位置関係も既知となっている。尚、該カメラ７及び前記プリズム９の光軸が鉛直になる様支持されればよく、前記シャフト６の軸心は必ずしも鉛直でなくてもよい。
【００２９】
前記プリズム９は下方に向けて設けられ、該プリズム９は下方全範囲から入射される光を再帰反射する光学特性を有している。又、該プリズム９の代わりに反射シールを前記シャフト６の所定位置に設けてもよい。
【００３０】
前記ＧＰＳ装置８が測定する位置は、前記シャフト６の軸心上に存在し、且つ前記ＧＰＳ装置８が測定する位置は、前記カメラ７に対して既知となっている。
【００３１】
前記方向角センサ１０は、前記飛行装置２の向きを検出する。前記方向角センサ１０としては、例えば図２（Ｂ）に示されるものがある。
【００３２】
周囲に円周所要等分した位置に受光センサ３０（図２（Ｂ）中では受光センサ３０ａ〜３０ｄ）が設けられている。それぞれの該受光センサ３０は、前記位置測定装置３から発せられる測距光、或は追尾光を受光可能であり、どの前記受光センサ３０が測距光、或は追尾光を検知したかを判断することで、測距光、或は追尾光に対する向き（即ち、前記位置測定装置３に対する前記飛行装置２の向き）を検出する様になっている。
【００３３】
前記位置測定装置３は任意の位置に設置され、更に該位置測定装置３が水平となる様に整準される。該位置測定装置３は、ノンプリズム測定（プリズム、再帰反射体を用いない測定）及びプリズム測定（プリズム、再帰反射体を測定対象とする測定）による距離測定が可能であると共に、水平角、鉛直角が測定可能である。
【００３４】
ノンプリズム測定は、前記位置測定装置３の設置位置を基準として、予定した範囲をノンプリズム測定可能となっている。
【００３５】
又、該位置測定装置３は追尾機能を有し、プリズム測定している状態では、前記位置測定装置３は前記飛行装置２の飛行中、前記プリズム９を追尾しつつ、該プリズム９の前記位置測定装置３の設置位置を基準とした３次元座標（斜距離（ｓｌｏｐｅ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）、水平角、鉛直角）を測定する。尚、本実施例では、前記位置測定装置３としてトータルステーション（ＴＳ）が用いられているが、追尾機能を有し、斜距離、水平角、鉛直角が測定できる測定装置であれば、トータルステーションに限定されるものではない。
【００３６】
前記位置測定装置３は、前記地上基地４と有線或は無線により電気的に接続され、測定された前記プリズム９（即ち前記飛行装置２）の３次元座標は座標データとして前記地上基地４に入力される。
【００３７】
前記位置測定装置３の設置位置（絶対座標）は、以下の方法により測定できる。
【００３８】
該位置測定装置３により飛行中の前記飛行装置２の位置を測定し、更に前記ＧＰＳ装置８により前記飛行装置２の２箇所の位置座標を測定する。次に、前記位置測定装置３で取得した測定結果、前記ＧＰＳ装置８で取得した位置座標（ＧＰＳ座標）に基づき、後方交会法により、前記位置測定装置３の設置位置（ＧＰＳ座標）が測定される。更に、ＧＰＳ座標を座標変換することで、絶対座標を求めることができる。従って、ＧＰＳ座標を求めれば、前記位置測定装置３の絶対座標を求めることができ、該位置測定装置３の設置位置を基準としてノンプリズム測定した結果も、絶対座標に変換できる。
【００３９】
更に又、前記位置測定装置３により前記プリズム９（即ち、前記飛行装置２）を追尾し、測定した前記プリズム９の３次元座標（即ち、前記飛行装置２の３次元座標）も、同様にＧＰＳ座標、更に絶対座標に変換できる。従って、前記位置測定装置３により測定した前記飛行装置２の位置座標を、前記地上基地４から前記飛行装置２にリアルタイムで送信することで、前記位置測定装置３が測定した位置座標に基づき前記飛行装置２を飛行させることができる。尚、以下の説明では、前記位置測定装置３の測定結果をＧＰＳ座標系に変換したものもＧＰＳ座標と称す。
【００４０】
尚、前記位置測定装置３を既知点に設置し、後方交会法により該位置測定装置３の設置位置を測定する工程を省略してもよい。
【００４１】
前記地上基地４は、例えばＰＣであり、演算機能を有する演算装置、データ、プログラムを格納する記憶部、更に基地通信部を有している。該基地通信部は前記位置測定装置３、前記遠隔操縦機５と通信可能であり、該遠隔操縦機５は前記飛行体通信部１１との間で無線通信が可能となっている。
【００４２】
尚、前記飛行装置２は、後述する様に制御装置を具備している。従って、該制御装置に前記飛行体１５の飛行ルートや測定対象物に対する撮影距離等のデータを有する飛行計画データを設定することで、前記位置測定装置３からの位置データ、又は前記ＧＰＳ装置８が測定した位置データに基づき、前記飛行装置２を自律飛行させることが可能となっている。
【００４３】
前記遠隔操縦機５は、マニュアル操作を行う場合に前記飛行装置２の飛行を遠隔操作可能となっている。マニュアル操作を行う場合、前記地上基地４は、ノンプリズム測定の結果に基づき飛行計画を設定し、該飛行計画に従って前記飛行装置２が遠隔操作される様、前記遠隔操縦機５に飛行範囲、飛行ルートに関する飛行制御データを送信する。前記地上基地４より飛行範囲に関する飛行制御データが送信されることで、前記遠隔操縦機５から送信される飛行制御信号は前記飛行制御データの制限を受け、前記飛行装置２が前記飛行範囲内を飛行する様に制御される。更に、前記遠隔操縦機５は前記カメラ７、該カメラ７のシャッタを遠隔操作可能となっている。
【００４４】
次に、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３に於いて、前記飛行装置２について更に説明する。
【００４５】
前記飛行体１５は、放射状に延出する複数で、且つ偶数のプロペラフレーム１７を有し、各プロペラフレーム１７の先端にプロペラユニットが設けられる。該プロペラユニットは、前記プロペラフレーム１７の先端に取付けられたプロペラモータ１８（図示では、図３中プロペラモータ１８ａ，１８ｅ）と、該プロペラモータ１８の出力軸に取付けられたプロペラ１９（図示ではプロペラ１９ａ〜１９ｈ）により構成される。前記プロペラモータ１８により前記プロペラ１９が回転され、前記飛行体１５が飛行する様になっている。
【００４６】
前記飛行体１５は、中心に中空円筒状の主フレーム２１を有し、該主フレーム２１の上端には外方に向って延出する外フランジ２２、下端には中心に向って延出する内フランジ２３が設けられている。該内フランジ２３の中心部には、円形の孔２４が形成される。
【００４７】
前記プロペラフレーム１７は棒状であり、前記主フレーム２１の軸心と直交する平面内に配設され、水平方向に等角度間隔で所定数（少なくとも４本、好ましくは８本、図示では８本（プロペラフレーム１７ａ〜１７ｈ））設けられている。前記プロペラフレーム１７の内端部は、前記主フレーム２１を貫通すると共に、前記外フランジ２２に固着されている。
【００４８】
前記主フレーム２１を上下に貫通する様に前記シャフト６が設けられ、該シャフト６はジンバル２５により鉛直となる様に支持され、該ジンバル２５は防振部材２６を介して前記内フランジ２３に設けられている。
【００４９】
前記ジンバル２５は、直交する２方向の揺動軸２７ａ，２７ｂを有し、前記ジンバル２５は前記シャフト６を直交する２方向に揺動自在に支持する。前記防振部材２６は、前記プロペラモータ１８、前記プロペラ１９が回転した際の振動を吸収し、振動が前記シャフト６に伝達されない様にしている。
【００５０】
傾斜センサ２８は、前記シャフト６の下端に設けられ、前記飛行体１５の飛行状態の変化により生じる前記シャフト６の傾きを検出する。又、前記傾斜センサ２８は前記シャフト６が鉛直に対して傾斜した場合、鉛直線と前記シャフト６の軸心との角度を検出するものである。前記傾斜センサ２８の検出結果は、後述する制御装置３５（図４参照）に送信される。
【００５１】
前記方向角センサ１０は前記飛行体１５の向きを検出する。該飛行体１５の向きとは、例えば、前記位置測定装置３が設置された位置を基準とした前記飛行体１５の向きである。尚、本実施例では、前記方向角センサ１０として、図２（Ｂ）に示されるものが用いられている。又、該方向角センサ１０として、方位センサが用いられてもよい。
【００５２】
本実施例では、前記方向角センサ１０が前記プリズム９と一体に設けられた場合を示している。カメラホルダ３２（後述）の下面には、支持部材３４を介して前記方向角センサ１０が設けられている。更に、該方向角センサ１０の下面に、前記プリズム９が設けられている。図２（Ｂ）を参照して前記方向角センサ１０を略述する。
【００５３】
円筒状に形成したセンサケース２９の外周面に沿って前記受光センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが設けられている。該受光センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、円周を４等分した位置に配設され、各受光センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは前記位置測定装置３から発せられる測距光或は追尾光を受光した場合に、受光信号を発する様に構成されている。又、どの位置の前記受光センサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが測距光或は追尾光を受光しているかを判断することで、前記飛行装置２の前記位置測定装置３に対する向きが検出される。
【００５４】
前記シャフト６の下端には制御ボックス３１が設けられる。該制御ボックス３１の内部には、前記制御装置３５及びＩＭＵ（（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）：慣性計測装置）４０（後述）が収納されている。前記制御ボックス３１の下面には前記カメラホルダ３２が設けられ、該カメラホルダ３２に水平軸３３を介して前記カメラ７が設けられている。該カメラ７は前記水平軸３３を中心に回転可能であり、前記カメラホルダ３２には前記水平軸３３を介して前記カメラ７を回転する撮像方向変更モータ（図示せず）が設けられている。尚、前記カメラ７の基準姿勢は光軸が鉛直であり、前記撮像方向変更モータは前記制御装置３５の指令に従って前記カメラ７を鉛直に対して所要角度回転させる。図２（Ａ）では、分り易い様に、前記カメラ７の光軸は水平、図３では前記カメラ７の光軸は鉛直となっている。
【００５５】
該カメラ７としてはデジタルカメラが用いられ、静止画像が撮影できると共に、動画像も撮影できる様になっている。又、撮像素子として、画素の集合体であるＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等が用いられ、各画素は撮像素子内での位置が特定できる様になっている。例えば、撮像素子のカメラの光軸が通過する点を原点とする直交座標によって、各画素の位置が特定される。
【００５６】
前記シャフト６の上端には、前記ＧＰＳ装置８が設けられている。該ＧＰＳ装置８の中心（該ＧＰＳ装置８の基準位置）は前記シャフト６の軸心と一致しており、又前記プリズム９の光軸は前記シャフト６の軸心と平行となっている。
【００５７】
前記制御ボックス３１、前記カメラホルダ３２、前記カメラ７、前記プリズム９等は、バランスウェイトとして機能する。前記シャフト６に外力が作用しない状態、即ち、フリーの状態では、前記シャフト６は鉛直な状態となるように前記制御ボックス３１、前記カメラホルダ３２、前記カメラ７、前記プリズム９等の重量バランスが設定される。
【００５８】
前記シャフト６を鉛直姿勢に安定して保持する為、該シャフト６が急激に傾斜した場合（前記飛行体１５の姿勢が急激に変化した場合）に、迅速に鉛直状態に復帰できる様、バランス補助部材を設けてもよい。尚、前記制御ボックス３１、前記カメラホルダ３２、前記カメラ７、前記プリズム９等のバランスウェイト機能で、前記シャフト６を鉛直に充分保持できる場合は、バランス補助部材を設けなくてもよい。
【００５９】
以下の例では、バランス補助部材としてダンパバネ１６を設けた場合を説明する。
【００６０】
前記プロペラフレーム１７と前記シャフト６との間には、前記ダンパバネ１６が掛渡される。該ダンパバネ１６は少なくとも３本、好ましくは４本設けられ、該ダンパバネ１６は前記揺動軸２７ａ，２７ｂと平行に延出する前記プロペラフレーム１７と、前記シャフト６との間に設けられることが好ましい。
【００６１】
又、４本の前記ダンパバネ１６は、それぞれ前記シャフト６と前記プロペラフレーム１７間に張力を作用させており、前記飛行体１５が水平姿勢（前記プロペラフレーム１７が水平な状態）で、張力のバランスにより前記シャフト６が鉛直状態を保つ様に設定されている。又、前記ダンパバネ１６の張力、バネ定数は小さく設定されており、前記飛行体１５が傾いた場合に、重力の作用で前記シャフト６が鉛直方向を向く様になっている。
【００６２】
前記ダンパバネ１６は、前記シャフト６を鉛直な状態に付勢する付勢手段であり、該シャフト６が揺動、振動した場合に、迅速に鉛直状態に復帰させるものであり、振動を減衰させるものである。又、付勢手段としては、前記ダンパバネ１６の他に、前記ジンバル２５の前記揺動軸２７ａ，２７ｂが回転した場合に、復帰方向に回転させる捩りコイルバネとしてもよい。
【００６３】
前記飛行装置２の制御系を、図４を参照して説明する。
【００６４】
前記制御ボックス３１の内部に前記制御装置３５及び前記ＩＭＵ４０が収納される。
【００６５】
該制御装置３５は、主に制御演算部３６、クロック信号発生部３７、記憶部３８、飛行撮像制御部３９、飛行制御部４１、ジャイロユニット４２、モータドライバ部４３、前記飛行体通信部１１を具備している。
【００６６】
前記カメラ７の撮影は、前記飛行撮像制御部３９によって制御され、又前記カメラ７によって撮影された画像は、画像データとして前記飛行撮像制御部３９に入力される。
【００６７】
前記記憶部３８には、プログラム格納部とデータ格納部とが形成される。該プログラム格納部には前記カメラ７の撮影を制御する為の撮影プログラム、前記プロペラモータ１８を駆動制御し、後述する飛行制御信号に基づき飛行を制御する為の飛行制御プログラム、前記ＩＭＵ４０の検出結果を基に前記飛行装置２の位置をリアルタイムで演算する飛行装置位置演算プログラム、演算された位置に基づき前記飛行体１５を所定位置迄復帰させる復帰プログラム、取得したデータを前記地上基地４に送信し、又前記遠隔操縦機５からの飛行指令等を受信する為の通信プログラム、前記カメラ７で取得したデータを処理して格納する為のデータ処理プログラム、前記カメラ７で取得された動画像データを用いてトラッキングする為の画像トラッキングプログラム、飛行計画を作成する飛行計画作成プログラム等のプログラムが格納されている。
【００６８】
前記データ格納部には、自律飛行が実行される為の飛行計画データ、前記カメラ７で取得した静止画像データ、動画像データ、飛行中に前記ＧＰＳ装置８で測定された前記飛行装置２の位置データ、前記遠隔操縦機５から送信される前記位置測定装置３で測定した前記飛行装置２の位置データ、前記ＩＭＵ４０により測定された移動距離データ、前記飛行装置２の位置データ、更に前記静止画像データ、前記動画像データを取得した際の時刻、位置データ等が格納される。
【００６９】
前記飛行撮像制御部３９は、前記制御演算部３６から発せられる制御信号に基づき、前記カメラ７の撮像に関する制御を行う。制御の態様としては、測定対象物に応じたカメラ角度の選定、前記カメラ７の撮像の制御、動画像を取得中、所定時間間隔で静止画像を取得する制御等である。又、前記カメラ７については、前記クロック信号発生部３７から発せられるクロック信号に基づき撮影時期が制御され、或は同期制御される。
【００７０】
前記方向角センサ１０は前記飛行体１５の向きを検出し、検出結果を前記制御演算部３６に入力し、前記ジャイロユニット４２は前記飛行体１５の飛行状態での姿勢を検出し、検出結果を前記制御演算部３６に入力する。
【００７１】
前記飛行体通信部１１は、前記遠隔操縦機５で前記飛行体１５の飛行が遠隔操作される場合に、前記遠隔操縦機５からの飛行制御信号を受信し、該飛行制御信号を前記制御演算部３６に入力する。或は、前記カメラ７で撮影した画像データを、撮影した時刻と共に地上側の前記地上基地４に送信する等の機能を有する。
【００７２】
前記制御演算部３６は、前記位置測定装置３で測定した位置座標をＧＰＳ座標に変換し、前記飛行装置２のＧＰＳ座標として取得する。更に、前記制御演算部３６は、前記ＧＰＳ装置８で測定した前記飛行装置２のＧＰＳ座標を取得する。得られたＧＰＳ座標と前記遠隔操縦機５から送信される飛行指令に基づき飛行制御信号を演算し、或は前記記憶部３８に格納された飛行計画データと前記ＧＰＳ座標に基づき飛行制御信号を演算し、前記飛行制御部４１に出力する。
【００７３】
前記位置測定装置３の測定結果に基づき得られるＧＰＳ座標、及び前記ＧＰＳ装置８で測定したＧＰＳ座標のどちらを利用するかについては、原則として取得できたＧＰＳ座標が利用される。例えば、前記飛行装置２と前記位置測定装置３との間に障害物が存在し、該位置測定装置３により前記飛行装置２の追尾ができない場合は、前記位置測定装置３からの位置データがなくなるので、前記ＧＰＳ装置８により測定したＧＰＳ座標が用いられる。又、前記ＩＭＵ４０により測定された位置データは、前記ＧＰＳ装置８又は前記位置測定装置３によって取得された位置データに基づき、リアルタイムで或は所定時間間隔で更新される。
【００７４】
又、建物等で人工衛星からの電波が遮断される様な環境では、前記位置測定装置３の測定結果に基づき得られるＧＰＳ座標が利用される。尚、前記飛行装置２を飛行させる位置情報として、ＧＰＳ座標から求めた絶対座標を用いてもよい。
【００７５】
更に、前記飛行装置２が人工衛星からの電波が遮断される橋梁の下等に位置し、且つ前記飛行装置２と前記位置測定装置３との間に障害物が存在する場合、即ち該位置測定装置３と前記ＧＰＳ装置８のどちらからもＧＰＳ座標が得られない場合がある。この場合には、ＧＰＳ座標の取得が途切れた位置、例えば前記位置測定装置３が前記飛行装置２を追尾不能となった位置からの移動距離、移動方向（即ち前記飛行装置２の現在位置）を前記ＩＭＵ４０が計測し、計測結果に基づき前記制御演算部３６が前記飛行装置２をＧＰＳ座標が取得可能な位置迄復帰させる為の飛行制御信号を出力する。ここで、復帰させる迄の前記飛行装置２の位置情報は、前記ＩＭＵ４０により取得する。
【００７６】
尚、前記位置測定装置３からの測定結果、前記ＧＰＳ装置８による測定結果の両方が得られる場合は、予め利用する優先順位を定めてもよい。尚、測定精度は前記位置測定装置３の方がよいので、精度を優先する場合は、前記位置測定装置３による測定結果を優先することが好ましい。
【００７７】
又、前記制御演算部３６は、前記記憶部３８に格納された所要のプログラムに基づき、画像を取得する為に必要な制御を実行する。
【００７８】
前記飛行制御部４１は、前記制御演算部３６から飛行制御信号が入力されると、該飛行制御信号に基づき、前記モータドライバ部４３を介して前記プロペラモータ１８ａ〜１８ｈを所要の状態に駆動する。
【００７９】
次に、図５を参照して前記位置測定装置３について説明する。
【００８０】
該位置測定装置３は、主に測定制御装置４５、カメラ部４６（図１参照）、測距部４７、水平角検出器４８、鉛直角検出器４９、水平回転駆動部５１、鉛直回転駆動部５２、表示部５３、操作部５４等を具備する。
【００８１】
前記カメラ部４６としては、デジタルカメラが用いられ、静止画像が撮影できると共に、動画像も撮影できる様になっている。又、撮像素子として、画素の集合体であるＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等が用いられ、各画素は撮像素子内での位置が特定できる様になっている。又、前記カメラ部４６は、光学的或はデジタル処理或は光学的、デジタル処理の両方で、ズーム可能なカメラとなっている。前記カメラ部４６により撮像された動画像又は静止画像の中から測定対象物を検出し、該測定対象物を視準（画像追尾）する様になっている。
【００８２】
前記測距部４７は前記カメラ部４６を介して測距光を射出し、更に該カメラ部４６を介して前記測定対象物からの反射光を受光し、測距を行うものである。又、前記測距部４７は、測定モードとしてノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、更にプリズム測定を行いつつ前記測定対象物（プリズム）を追尾する追尾測定モードの３モードを有し、３モードのいずれかで前記測定対象物迄の距離を測定可能となっている。尚、追尾測定モードは、前記測距光の他に前記カメラ部４６を介して追尾光が射出される。
【００８３】
前記水平角検出器４８は、前記カメラ部４６の視準方向の内、水平角を検出する。又、前記鉛直角検出器４９は、前記カメラ部４６の視準方向の内、鉛直角を検出する。前記水平角検出器４８、前記鉛直角検出器４９の検出結果は、前記測定制御装置４５に入力される。
【００８４】
前記表示部５３は、例えばタッチパネルであり、又タッチした状態で指をスライドさせることで視準位置の調整が行える様になっている。又、前記操作部５４は、測定モードの変更、測定条件の設定、視準位置の微調整等の各種操作が行える様になっている。又、前記表示部５３は前記操作部５４の機能を兼ねることもできる。
【００８５】
前記測定制御装置４５は、主に演算処理部５５、撮像制御部５６、測距制御部５７、位置測定記憶部５８、位置測定通信部５９、追尾制御部６０、モータ駆動制御部６１、画像処理部６２等を有する。
【００８６】
前記撮像制御部５６は、前記演算処理部５５からの指令に基づき前記カメラ部４６の倍率、撮影のタイミング等を設定する。又、前記撮像制御部５６は、設定された倍率や撮影のタイミング等に従って前記カメラ部４６を制御する。
【００８７】
前記測距制御部５７は、前記演算処理部５５からの測定モード選択指令に基づき、前記測距部４７がノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、追尾測定モードのいずれかのモードで測定を実行するかを決定する。又、前記測距制御部５７は、決定された測定モードに従って前記測距部４７による測定を制御する。ここで、ノンプリズム測定モードでは、前記位置測定装置３は橋梁やダム等の構築物を測定対象物として測定を実行する。追尾測定モードでは、測定対象物が前記プリズム９となり、前記飛行装置２を追尾しつつ該飛行装置２の位置を測定する。
【００８８】
前記位置測定記憶部５８には、ノンプリズム測定モード、プリズム測定モード、追尾測定モードの各測定モードにより測距を行う為の測定プログラム、追尾光を受光して追尾を行う追尾プログラム、画像処理で追尾を行う画像追尾プログラム、前記飛行装置２及び前記地上基地４と通信を行う為の通信プログラム等のプログラム等が格納されている。又、前記位置測定記憶部５８には、測定対象物の測定結果（測距、測角）、前記カメラ部４６で取得された画像が格納される様になっている。
【００８９】
前記位置測定通信部５９は、追尾測定モードで測定対象物（前記プリズム９）を測定した結果（前記プリズム９の斜距離、鉛直角、水平角）をリアルタイムで前記地上基地４に送信する。尚、プリズム追尾と、撮像画像から測定対象物を検出し追尾を行う画像追尾とは、同時に並行して行われ、プリズム追尾が優先して実行される。
【００９０】
前記追尾制御部６０は、前記プリズム９に反射された追尾光を受光した際の撮像素子上での受光位置を基に撮像素子の中心と前記プリズム９の受光位置との差を演算する。又、前記追尾制御部６０は、演算結果を基に撮像素子の中心と前記プリズム９の受光位置との偏差を０とする様制御信号を前記モータ駆動制御部６１に送信する。
【００９１】
前記モータ駆動制御部６１は、前記カメラ部４６に測定対象物を視準させる為に、或は前記追尾制御部６０からの制御信号を基に前記カメラ部４６に測定対象物を追尾させる為に、前記水平回転駆動部５１、前記鉛直回転駆動部５２を制御し、前記カメラ部４６を鉛直方向に、或は水平方向に回転させる。
【００９２】
又、前記画像処理部６２は、例えば前記カメラ部４６で取得された画像から特徴点やエッジを抽出する等、所定の画像処理を行う。画像処理により、測定対象物が検出され、該測定対象物の撮像素子中の位置と、前記水平角検出器４８、前記鉛直角検出器４９との検出結果に基づき、測定対象物の方向角が演算される。画像追尾が実行される場合は、この演算された方向角が用いられる。
【００９３】
図６は、前記地上基地４の概略構成、及び前記飛行装置２、前記位置測定装置３、前記地上基地４、前記遠隔操縦機５の関連を示す図である。
【００９４】
前記地上基地４は、演算機能を有する制御装置６３、基地記憶部６４、更に基地通信部６５を有する。
【００９５】
前記制御装置６３は、クロック信号発生部（図示せず）を有している。前記制御装置６３は、前記遠隔操縦機５を介して受信した画像データ、シャッタ時刻データ、座標データをそれぞれクロック信号に関連付け、該クロック信号に基づき時系列のデータとして処理し、前記基地記憶部６４に保存する。又、前記制御装置６３は、概略飛行計画（後述）を作成し、該概略飛行計画データを基に詳細飛行計画データ（後述）を作成する。
【００９６】
前記基地記憶部６４には、インターネット等から得られる地図情報、或は前記カメラ部４６で取得された画像に基づき飛行範囲や飛行ルート等を設定し、概略の飛行計画を作成する概略飛行計画作成プログラム、前記位置測定装置３によって得られる飛行範囲の測定結果を基に概略飛行計画を修正し、詳細な飛行計画を作成する詳細飛行計画作成プログラム、詳細飛行計画に基づき前記飛行装置２の飛行を制御する為の飛行制御データを作成する為の飛行制御プログラム、前記遠隔操縦機５と前記位置測定装置３間でデータ通信を行う通信プログラム、前記飛行装置２から送信される２位置以上の該飛行装置２のＧＰＳ座標に基づき、前記位置測定装置３の設置位置のＧＰＳ座標を演算するプログラム、前記位置測定装置３の測定結果（前記プリズム９の斜距離、鉛直角、水平角）を、前記位置測定装置３の設置位置のＧＰＳ座標に基づきＧＰＳ座標に変換するプログラム等の各種プログラムが格納される。
【００９７】
尚、前記位置測定装置３の測定結果を、該位置測定装置３の設置位置のＧＰＳ座標に基づきＧＰＳ座標に変換する作業については、前記位置測定装置３の測定結果をそのまま前記飛行装置２に送信し、該飛行装置２の前記制御装置３５で実行させてもよい。
【００９８】
更に、前記飛行装置２で取得した画像、前記位置測定装置３で測定した測定データ（座標データ）、画像を取得した時の時刻、位置座標、詳細飛行計画データ等の各種データが前記基地記憶部６４に保存される。
【００９９】
前記基地通信部６５は、前記地上基地４と前記遠隔操縦機５との間で有線通信或は無線通信を行う。
【０１００】
尚、詳細飛行計画データが前記遠隔操縦機５又は前記基地通信部６５を介して、前記飛行装置２に送信され、詳細飛行計画データは前記記憶部３８に保存される。前記飛行制御部４１は前記飛行装置２を詳細飛行計画データに基づき自律飛行させる。或は、詳細飛行計画データを前記地上基地４の前記基地記憶部６４に保存し、詳細飛行計画を基に作成された飛行制御信号を前記飛行装置２に送信することで、該飛行装置２が自律飛行する様にしてもよい。
【０１０１】
橋梁やダム等の構築物の点検作業を行う場合、例えば０．２ｍｍ程度の微小なクラックを検出する必要がある。従って、該クラックを前記飛行装置２により撮影した画像から検出する為には、該飛行装置２を測定対象物に接近させた状態で飛行させ、撮影距離（オフセット）を２ｍ〜１０ｍ程度として画像を取得する必要がある。
【０１０２】
先ず、既存の地図情報や写真や設計図等を基に測定範囲が設定され、地図上で飛行ルートが設定される。又、飛行ルートの設定では、例えば航空写真を撮影する場合では、オーバラップ率、撮影ポイント等が考慮される。以上により、飛行条件、撮影条件等を含む飛行計画（概略飛行計画）が作成される。該概略飛行計画は、地図等２次元の情報に基づいており、２次元の飛行計画データであり、測定対象物表面の凹凸、傾斜、湾曲には対応していない。従って、前記飛行装置２を自律飛行させた場合、撮影距離が変動することで、クラックを検出できなくなる虞れがある。又、単に前記飛行装置２を測定対象物に接近させた状態で飛行させた場合、前記飛行装置２と測定対象物とが接触する虞れがある。
【０１０３】
前記飛行装置２と測定対象物との撮影距離を適正に維持しつつ、前記飛行装置２を飛行させる為には、測定対象物の表面の凹凸に対応した３次元の飛行計画（詳細飛行計画）を作成する必要がある。
【０１０４】
以下、図７のフローチャート及び図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９を参照し、前記飛行装置２を測定対象物に接近させた状態で飛行させる為の、詳細飛行計画の作成処理について説明する。尚、詳細飛行計画は、橋梁やダム等の構築物の点検作業に先立って、予め作成される様になっている。
【０１０５】
ＳＴＥＰ：０１  先ず始めに、橋梁やダム等の構築物を測定対象物とし、図面、或は写真に基づき測定範囲６８の設定に必要な測定点を決定する。測定点としては、図８（Ａ）に示される様に、測定対象物６６（図示では橋脚の上部）の角点６７等であり、測定点によって閉空間が形成される様にする。
【０１０６】
前記位置測定装置３を前記測定対象物６６に対して所定の位置、例えば既知点に設置する。前記位置測定装置３により決定された測定点をノンプリズム測定モードにて測定する。測定結果と写真や既知の地図情報を基に前記測定範囲６８を設定する。該測定範囲６８に基づき前記飛行装置２を飛行させる為の飛行範囲を設定する。該飛行範囲は、前記測定範囲６８を充分にカバーする様に設定され、好ましくは該測定範囲６８より大きく設定される。
【０１０７】
尚、本実施例では、図８（Ａ）に示される様に、橋脚の上部を前記測定対象物６６とし、前記カメラ部４６で取得された写真から前記測定対象物６６の前記角点６７を検出し、該角点６７で囲まれた部分を前記測定範囲６８として設定してもよい。又、図８（Ａ）では、前記測定範囲６８と飛行範囲とを同一に設定した場合を示している。
【０１０８】
ＳＴＥＰ：０２  次に、前記位置測定装置３により該測定範囲６８内での概略飛行ルート６９（図８（Ｂ）参照）を設定する。該概略飛行ルート６９は進行方向で隣接する画像間及び隣接する前記概略飛行ルート６９間のそれぞれのオーバラップ率、前記測定対象物６６に対する撮影距離を考慮して設定される。又、前記概略飛行ルート６９上に撮影位置（撮影ポイント）等を設定し、概略飛行計画を作成する。尚、前記概略飛行ルート６９は、図面上で設定したものを撮像画像上に転写してもよく、或は撮像画像上で直接設定してもよい。又、概略飛行計画の作成は、前記操作部５４を介し手動で行ってもよいし、前記位置測定記憶部５８に格納されたプログラムに基づいて自動で作成される様にしてもよい。
【０１０９】
ここで、前記飛行装置２による撮影位置は、該飛行装置２の移動速度とインターバルタイマー等を用いた撮影のタイミングにより設定してもよいし、前記位置測定装置３や前記ＧＰＳ装置８により測定された座標データを用いて設定してもよい。
【０１１０】
ＳＴＥＰ：０３  概略飛行計画を作成した後、前記位置測定装置３により設定した前記概略飛行ルート６９を、ノンプリズム測定モードでスキャン測定する。該概略飛行ルート６９をスキャン測定することで、該概略飛行ルート６９上の前記測定対象物６６表面の３次元座標（ＧＰＳ座標）が測定される。更に、３次元座標に基づき概略飛行ルート６９上の凹凸、湾曲、傾斜が測定できる。又、前記位置測定装置３による前記概略飛行ルート６９のスキャン測定の過程で測定値が得られなかった部分、即ち前記概略飛行ルート６９のうち障害物により死角となっている部分（死角部分）を検出する。
【０１１１】
ＳＴＥＰ：０４  前記位置測定装置３による前記概略飛行ルート６９のスキャン結果に基づき、前記測定制御装置４５は概略飛行計画を修正する。即ち、前記測定対象物６６表面（測定面）の凹凸、湾曲、傾斜に対応した、前記飛行装置２と前記測定対象物６６の表面との距離が一定となる様、該測定対象物６６に対する近接離反方向の移動を含む詳細飛行ルートを演算する。更に、前記測定制御装置４５は、概略飛行計画から、死角部分を削除し、死角となる部分のない前記詳細飛行ルートを作成する。
【０１１２】
尚、撮影ポイントの設定、オーバラップ率の設定、前記測定対象物６６と前記飛行装置２間の距離の設定は、詳細飛行ルートに基づき設定してもよい。
【０１１３】
上記した様に、前記測定対象物６６に対する近接離反方向の移動を含む詳細飛行ルートを作成し、又死角部分を削除した該詳細飛行ルートを作成する。このことで、図９に示される様に、前記測定対象物６６の表面に対して一定距離を保った、３次元の詳細飛行ルート７１が作成される。更に、該詳細飛行ルート７１に基づき概略飛行計画が修正される。例えば、撮影ポイントの位置の変更、撮影ポイントの数の増減、撮影ポイントでの前記飛行装置２の向きの修正等である。概略飛行計画が修正されることで、詳細飛行計画が作成される。
【０１１４】
衛星からの電波の受信ができる場合は、前記ＧＰＳ装置８で取得した位置情報に基づき設定された前記詳細飛行ルート７１に基づき前記飛行装置２が自律飛行する。
【０１１５】
次に、衛星からの電波が受信できない場所で、詳細飛行計画を基に前記飛行装置２を自律飛行させる場合について説明する。尚、詳細飛行計画は事前に前記飛行装置２に設定されている。
【０１１６】
該飛行装置２が前記位置測定装置３により追尾された状態で、前記制御演算部３６が、前記記憶部３８に格納された詳細飛行計画から前記詳細飛行ルート７１を読込み、更に前記位置測定装置３は測定結果を前記飛行装置２に送信する。該飛行装置２は前記位置測定装置３の測定結果を受信することで、前記飛行装置２の現在の位置情報（ＧＰＳ座標）を取得する。
【０１１７】
尚、前記位置測定装置３が設置されている位置の座標が不明（既知点でない場合）、衛星からの電波を受信できる空間で前記飛行装置２を飛行させ、前記ＧＰＳ装置８により２点のＧＰＳ座標を取得する。更に、該２点それぞれの前記飛行装置２の位置を前記位置測定装置３で測定することで、後方交会法により該位置測定装置３の設置位置のＧＰＳ座標、絶対座標が取得できる。
【０１１８】
次に、前記詳細飛行ルート７１と前記飛行装置２の現在位置とを比較し、現在位置が前記詳細飛行ルート７１上を移動する様に前記飛行制御部４１に飛行制御信号を発し、該飛行制御部４１は前記飛行制御信号に基づき前記モータドライバ部４３を介して前記プロペラモータ１８の駆動を制御する。
【０１１９】
次に、撮影ポイント（目標位置）を前記記憶部３８から読込み、前記制御演算部３６は目標位置と現在位置とが一致したかどうかを判断する。偏差が０又は許容範囲となった場合、前記カメラ７による撮影等所要の作業が実行される。所要の作業が完了すると、詳細飛行計画から次の撮影ポイント（目標位置）が読込まれ、順次目標位置と現在位置とが一致する様前記飛行装置２の飛行を制御する。
【０１２０】
上記した処理は、前記飛行装置２が詳細飛行計画の前記詳細飛行ルート７１を飛行し終える迄繰返され、予定された作業が終了すると、前記飛行装置２は元の待機位置に帰還する。
【０１２１】
尚、前記飛行装置２の自律飛行中、風等の影響により、該飛行装置２が前記詳細飛行ルート７１上から外れることがある。この場合、特に前記飛行装置２が前記測定対象物６６に接近した場合、前記飛行装置２と前記測定対象物６６との接触を避ける為、前記飛行装置２を早期に前記詳細飛行ルート７１上へと復帰させる必要がある。
【０１２２】
本実施例では、前記飛行装置２の前記詳細飛行ルート７１上から前記測定対象物６６側への離脱を前記位置測定装置３が検知すると、該位置測定装置３が警告音を発する様にしている。警告音が発せられると、作業者は、前記地上基地４に前記飛行装置２を前記詳細飛行ルート７１上へと復帰させる為の復帰処理を実行させる。復帰処理としては、例えば、前記飛行装置２を前記詳細飛行ルート７１上を最初に外れた地点迄復帰させる等である。
【０１２３】
復帰処理が実行されることで、前記飛行装置２と前記測定対象物６６との接触が防止される。
【０１２４】
尚、警告音に基づき作業者が前記地上基地４に復帰処理を実行させるのではなく、前記飛行装置２が前記測定対象物６６へと接近した時点で、前記位置測定装置３が前記地上基地４へと警告信号を発し、該地上基地４が警告信号に基づき自動で復帰処理を実行する様にしてもよい。
【０１２５】
上述の様に、本実施例では、地図情報や写真等に基づき作成された概略飛行計画の２次元の前記概略飛行ルート６９を前記位置測定装置３によりスキャン測定し、前記概略飛行ルート６９に於ける前記測定対象物６６表面（測定面）の凹凸、湾曲、傾斜を測定し、該測定面に対応する近接離反方向の移動を含む３次元の前記詳細飛行ルート７１を作成している。
【０１２６】
従って、前記測定対象物６６の測定面の凹凸、湾曲、傾斜に拘わらず、該測定面と前記飛行装置２との距離（オフセット）を一定とすることができるので、該飛行装置２を前記測定対象物６６の表面に接近させた状態での飛行が可能となり、微小なクラックを検出可能な至近距離から前記測定対象物６６の表面の画像を撮影することができる。これにより、クラックの検出精度を向上させることができる。
【０１２７】
又、詳細飛行計画では、前記概略飛行ルート６９を前記位置測定装置３でスキャン測定した際に、前記測定対象物６６をスキャンできなかった部分、即ち障害物等により死角となっている部分を検出し、詳細飛行計画から死角部分に対応する前記詳細飛行ルート７１の部分を削除することで、死角部分のない前記詳細飛行ルート７１を作成している。
【０１２８】
従って、前記飛行装置２の自律飛行中、前記位置測定装置３による追尾が途切れることがないので、前記位置測定装置３による位置情報が得られなくなる状態が回避でき、前記飛行装置２は安定、確実な自律飛行を行うことができる。
【０１２９】
尚、本実施例では、測定装置として、前記飛行装置２に前記カメラ７を搭載し、該カメラ７により測定対象物の画像を取得する様にしているが、前記飛行装置２に前記カメラ７の代わりに他の測定装置を搭載してもよい。例えば、測定装置としてレーザスキャナを前記飛行装置２に搭載し、該飛行装置２が前記詳細飛行ルート７１に沿って飛行中、前記レーザスキャナにより測定対象物の点群データを取得させる様にしてもよい。或は、測定装置が地質の調査、作物の生長状態を調査する為のスペクトルカメラであってもよい。
【０１３０】
更に、前記飛行装置２の前記カメラ７で撮影された画像を基に、前記測定対象物６６の写真測量を行ってもよいのは言う迄もない。この場合、前記カメラ７は測定装置として機能する。
【符号の説明】
【０１３１】
１              飛行体誘導システム
２              飛行装置
３              位置測定装置
４              地上基地
５              遠隔操縦機
７              カメラ
８              ＧＰＳ装置
９              プリズム
１０            方向角センサ
１１            飛行体通信部
１５            飛行体
３０            受光センサ
３６            制御演算部
３８            記憶部
３９            飛行撮像制御部
４１            飛行制御部
４５            測定制御装置
４６            カメラ部
４７            測距部
５６            撮像制御部
５７            測距制御部
５８            位置測定記憶部
５９            位置測定通信部
６４            基地記憶部
６５            基地通信部
６６            測定対象物
６９            概略飛行ルート
７１            詳細飛行ルート
【図１】
2020126663.tif 000003
【図２】
2020126663.tif 000004
【図３】
2020126663.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020126663.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020126663.tif 000009
【図８】
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【図９】
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