(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機に設けられ、その撮像範囲が変わるような映像入力装置と、
前記映像入力装置を前記映像入力装置による前記撮像範囲が変わるように移動させる移動装置と、
前記映像入力装置により撮像された画像を地上の操縦者に表示する表示装置と、
前記操縦者の頭の動きを検出する頭部動き検出装置とを備え、
前記移動装置は、前記検出された前記頭の動きを示すデータに基づいて、前記頭の動きに対応する向きに前記撮像範囲を移動させ、
前記映像入力装置は、前記航空機の機内の状況を地上で再現できるように前記航空機の操縦者の目の位置に設置される
遠隔操縦システム。
【請求項２】
請求項１記載の遠隔操縦システムにおいて、
更に、
前記操縦者が地上で前記表示装置を参照しながら前記航空機を遠隔操縦するための操縦装置を備えた
遠隔操縦システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の遠隔操縦システムにおいて、
前記映像入力装置は、前記航空機のコックピットに相当する位置に設けられている
遠隔操縦システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の遠隔操縦システムにおいて、
前記映像入力装置により撮像された前記画像の中央部が相対的に高解像度となるような前記画像のデータが前記表示装置に送信される
遠隔操縦システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の遠隔操縦システムに
おいて、
前記映像入力装置が前記画像を撮像してから当該画像が前記表示装置に表示されるまでの遅れ時間は、０．６秒以下である
遠隔操縦システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠隔操縦システムに関し、特に、無人の航空機の遠隔操縦システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無人航空機の操縦システムでは、無人航空機２１の機体の前方部２１ａに設けられた映像入力装置２２により、機体の前方Ａの画像を撮影し、その画像を送信機２３から地上の映像受信機２４に無線伝送し、ＴＶ画面（前方表示装置）２５に表示していた。
【０００３】
そして、地上の操縦者２７は、ＴＶモニタ２５の表示画面により無人航空機２１の前方視界Ａを確認しながら、操作装置２６を操作して、送信機２９から受信機３０に送信されたその操作信号に基づいて、航空機２１の駆動装置２８の遠隔操作を行うことで、無人航空機２１の操縦を行う方法が試みられていた（特開平８−１６４８９６号公報）。
【０００４】
有人の操縦者による操縦では、操縦者の側方視界も利用して、自機の姿勢状態を総合的に判断している。従って、映像入力装置による前方視界のみを用いて、遠隔操作により、無人飛行機を安全に飛行させるのは困難である。また、技術習得にも長時間の訓練を必要とした。
【０００５】
なお、特開平１１−３１２０１５号公報には、次の無人ヘリコプターの操縦装置が記載されている。受信器と駆動装置とを備えた無人のヘリコプターが、映像入力装置と、この映像入力装置の映像情報を無線信号に変換し送信する映像信号送信器とを備える。コントロール部が、映像信号受信器と、映像信号処理回路と、表示器と、この表示器を見ながら操縦するための操縦部と、送信器とを備える。操縦部を、操縦席と、この操縦席に座って操作するための操縦桿とで形成する。この操縦桿を、右手で操作するためのサイクリックピッチレバーと左手で操作するためのコレクティブピッチレバーと、足で操作するためのテールロータペダルとで形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
地上の操縦者が自機の姿勢状態を判断するレベルが向上し、操縦し易いことが望まれている。
無人航空機の操縦の技術習得が容易となり、複雑な操縦も可能となることが望まれている。
悪環境下でも無人機の遠隔操縦が行い易いことが望まれている。
地上の操縦者が前方視界のみならず側方視界も利用して自機の姿勢状態を判断でき、操縦し易いことが望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、地上の操縦者が自機の姿勢状態を判断するレベルが向上し、操縦し易い遠隔操縦システムを提供することである。
本発明の他の目的は、無人航空機の操縦の技術習得が容易となり、複雑な操縦も可能となる遠隔操縦システムを提供することである。
本発明の更に他の目的は、悪環境下でも無人機の遠隔操縦が行い易い遠隔操縦システムを提供することである。
本発明の更に他の目的は、地上の操縦者が前方視界のみならず側方視界も利用して自機の姿勢状態を判断でき、操縦し易い遠隔操縦システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明の遠隔操縦システムは、航空機（１０）に設けられ、その撮像範囲が変わるように移動可能に設けられた映像入力装置（１１）と、前記映像入力装置（１１）を前記映像入力装置（１１）による前記撮像範囲が変わるように移動させる移動装置（１７）と、前記映像入力装置（１１）により撮像された画像を地上の操縦者（１２）に表示する表示装置（１３）と、前記操縦者（１２）の頭の動きを検出する頭部動き検出装置（１４）とを備え、前記移動装置（１７）は、前記検出された前記頭の動きを示すデータに基づいて、前記頭の動きに対応する向きに前記映像入力装置（１１）の撮像範囲を移動させる。
【００１０】
本発明の遠隔操縦システムにおいて、更に、前記操縦者（１２）が地上で前記表示装置（１３）を参照しながら前記航空機（１０）を遠隔操縦するための操縦装置（２６）を備えている。
【００１１】
本発明の遠隔操縦システムにおいて、前記映像入力装置（１１）は、前記航空機（１０）のコックピットに相当する位置に設けられている。また、映像入力装置は、航空機の前方などに設置され、その映像が、位置関係からコックピット位置の映像に変更されることもできる。
【００１２】
本発明の遠隔操縦システムにおいて、前記映像入力装置（１１）により撮像された前記画像の中央部が相対的に高解像度となるような前記画像のデータが前記表示装置（１３）に送信される。
【００１３】
本発明の遠隔操縦システムにおいて、前記映像入力装置（１１）が前記画像を撮像してから当該画像が前記表示装置（１３）に表示されるまでの遅れ時間は、０．６秒以下である。
【００１４】
地上の操縦者の頭部の動きに合わせて、航空機上の映像入力装置の撮像範囲の方向を追従させ、地上の操縦者に、あたかも、航空機上にいるかのような視覚を与える。
【００１５】
無人航空機上に、電気信号により上下左右方向に撮像範囲の変更可能な映像入力装置を設置する。また、地上の操縦者は、頭部搭載型表示装置と、頭部の動き検出装置を装着する。また、頭部の動きを無人航空機に無線伝送する装置を設置する。
【００１６】
さらに、２台のカメラを用いてステレオ画像とすることで機能が向上する。無人航空機のコックピットに相当する場所の音、触覚などの（５感）を検知し、その音、触覚などの情報を地上の操縦者に付与することも機能が向上する。機体と地上装置の無線ＬＡＮによる情報の一体化も有効である。
【００１７】
地上の操縦者の頭部の方向に、機上の映像入力装置の撮像範囲を変化させ、その映像入力装置による映像を頭部搭載型表示装置に表示させることで、操縦者は側方視界も利用することが可能となる。これにより、自機の姿勢状態を総合的に判断レベルが向上し、安全性が向上する。また、無人飛行機の操縦の技術習得が容易となり、複雑な操縦も可能となる。ステルス性の向上、悪環境下での利用が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明の遠隔操縦システムの一実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の構成を示すブロック図である。なお、図２と同じ構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
図１に示すように、無人航空機１０上に、電気信号により上下左右方向に回転可能なビデオカメラ１１を設置する。
地上の操縦者１２は、頭部搭載型表示装置（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ）１３を装着する。また、頭部の動き検出装置１４にて頭部の動きが検出される。頭部の動き検出装置１４は、操縦者の頭部にセンサを装着したり、また頭部の動きを画像処理する方法などがあるが、その方法は限定されない。
頭部の動き検出装置１４によって検出された操縦者１２の頭部の動きを示す情報を無人航空機１０に無線伝送する装置（送信機１５、受信機１６）を設置する。送信機１５は、地上に設置され、受信機１６は航空機１０上に設置される。
【００２１】
地上の操縦者１２の頭部の動き（上下左右回転方向）を、頭部の動き検出装置１４で検出する。その検出された動き検出データは、地上送信機１５から、高速データリンクにより送信され、航空機１０上の航空機上受信機１６が受信する。
【００２２】
受信機１６にて受信された動き検出データは、回転装置１７に送られる。映像入力装置１１には、オートフォーカス機構を付けることもできる。
【００２３】
回転装置１７は、上記動き検出データに基づいて作動し、映像入力装置１１の撮像範囲を変化させる。地上の操縦者１２の頭部の動き（上下左右回転方向）に対して、撮像範囲が連動して動くことで、操縦者１２が見たい向きの画像を映像入力装置１１が撮像し、操縦者１２はその画像を地上で頭部搭載型表示装置１３を介して視認することができる。
撮像範囲の変化は、操縦者の頭部の動きに対して、映像入力装置を回転させることや、広角レンズを用いた映像入力装置から、操縦者の頭部の動きに対して画像の一部を切り出すことで実現されるが、その方式は限定されない。
【００２４】
映像入力装置１１により撮像された映像の信号は、航空機１０上の航空機上送信機１８より、高速データリンクにより送信され、地上の地上受信機１９で受信される。この映像は、地上操縦者１２の目の前にある広視野の頭部搭載型表示装置１３に送られ表示される。地上操縦者１２は、眼前の映像を見る。このときの遅れ時間は、短いほどよく、０．１５秒以下が望ましいが、最大でも０．６秒以下にする。
【００２５】
ところで、人間の視野は１７０度程度といわれているが、同時に精度良く物体を検知できる領域は３０度程度であり、また臨場感も３０度程度から飽和し始め、８０度程度で飽和することが知られている。このことを考慮して、頭部搭載型表示装置１３で与える視野角は３０度以上とする。
【００２６】
地上の操縦者１２は、頭部搭載型表示装置１３に映る操縦者１２の眼前の映像が、自分の頭部の動きの変化に連動して変化することになる。現在の航空機の操縦者の目の位置に、ビデオカメラ１１を設置すれば、機内の状況等を地上で再現でき、より臨場感を高めることができる。頭部搭載型表示装置１３に代えて、ハーフドーム型の装置を用いることも可能である。
【００２７】
上記のようにすれば、地上の操縦者１２にあたかも、航空機１０上にいるかのような視覚を与えることができる。
【００２８】
さらに、無人航空機１０上に２台のカメラ１１、１１を設置して、地上の操縦者１２にステレオ画像を視覚させることで、奥行き情報の認識ができるようになる。
【００２９】
また、航空機上のコックピットの操縦席に相当する位置にマイクを設置し、地上でスピーカを用いて、音を再生し、操縦者１２に与えることで、音による認識が可能になる。
さらに、無人航空機上のシート等に相当する位置に加速度センサを設け、その加速度センサの検出結果を地上に送信し、地上の触覚付与装置でその検出信号に対応する圧力を操縦者１２に与えることで、機体方向の認識が高まる。
【００３０】
また、機上の操縦装置の表示データ（視覚以外の高度、速度等の飛行データ等）の情報を地上に送り、地上の操縦装置の表示データとして操縦者１２に与えることで、状況認識が高まる。機上の表示データを、地上の操作装置２６に送信し、操作装置２６の表示盤に表示する。
【００３１】
機上の操縦装置および地上の操縦装置の駆動装置（操縦桿等）を同一にし、その地上の駆動装置からの出力信号を航空機に与える。これにより、地上の操縦者の操縦感覚が高まる。
【００３２】
映像入力装置１１には、ぶれ防止機構を設けることで、操縦者１２の視覚疲労低減を図ることができる。
【００３３】
網膜走査表示装置を使用することで、両眼視差をつけた立体画像での課題である、輻輳と調整の不一致による視覚疲労を減少させる。ここで、網膜走査表示装置とは、眼に問題の無い程度の光強度のレーザ光線のスポットを網膜上に直接入射させ、網膜上で水平・垂直方向にスキャンして全体の画像を網膜に直接表示し、航空機等のフライトデータ等の画像を外界の実際の風景と重ねて人間の眼の網膜上に直接表示する装置である。本実施形態では、本発明者の発明である特願２００１−０６５４８３号の技術を適用することができる。
【００３４】
人間１２の眼の特性に合わせ、中央部のみ高解像度の画像を送信する。画像伝送するデータ量の削減を行うことができる。
【００３５】
本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
地上で操縦する操縦者は、自機の姿勢状態を総合的に判断するレベルが向上し、安全性が向上する。また、無人飛行機は、人命救助用や農薬散布用にも使用できる。
また、無人飛行機の操縦の技術習得が容易となり、複雑な操縦も可能となる。
悪条件下での利用が可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の遠隔操縦システムによれば、地上の操縦者が自機の姿勢状態を判断するレベルが向上し、操縦し易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の遠隔操縦システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、従来の遠隔操縦システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  無人航空機
１１  映像入力装置
１２  操縦者
１３  頭部搭載型表示装置：ＨＭＤ
１４  頭部の動き検出装置
１５  送信機
１６  受信機
１７  回転装置
１８  航空機上送信機
１９  地上受信機
２１  無人航空機
２１ａ  前方部
２２  映像入力装置
２３  送信機
２４  映像受信機
２５  前方表示装置
２６  操作装置
２７  操縦者
２８  駆動装置
２９  送信機
３０  受信機
Ａ  機体の前方
【図１】
0003671024.tif 000002
【図２】
0003671024.tif 000003