(57)【要約】【課題】  無人飛行体の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合が発生していることを事前に把握することができる無人飛行体制御システム及び方法を提供する。【解決手段】  上空を飛行するための飛行制御系及びあらかじめ定められた飛行状態情報を収集するための情報収集系を備える無人飛行体と、該無人飛行体の飛行を制御するとともに、該無人飛行体からの情報を無線通信ネットワークを介して取得して処理する飛行制御・情報収集系を備える管制センタと、前記無人飛行体の前記情報収集系により収集された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体の飛行状態を検査する飛行状態検査手段と、前記飛行状態検査手段の検査結果に応じて警告を発する警告発生手段とを具備する。【選択図】  図８
2006082775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上空を飛行するための飛行制御系（２０）及びあらかじめ定められた飛行状態情報を収集するための情報収集系（３０）を備える無人飛行体（１０）と、
該無人飛行体（１０）の飛行を制御するとともに、該無人飛行体（１０）からの情報を無線通信ネットワークを介して取得して処理する飛行制御・情報収集系（６０）を備える管制センタ（５０）と、
前記無人飛行体（１０）の前記情報収集系（３０）により収集された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査する飛行状態検査手段（２１又は５３）と、
前記飛行状態検査手段（２１又は５３）の検査結果に応じて警告を発する警告発生手段（５３）と
を具備することを特徴とする、無人飛行体制御システム。
【請求項２】
前記情報収集系（３０）は、前記飛行状態情報を収集する状態情報収集手段（２１及び４０）を含み、
該状態情報収集手段（４０）は、前記無人飛行体（１０）が備えるエンジンの回転数を前記飛行状態情報として検知するエンジン回転数センサ（４１）、前記無人飛行体（１０）の燃料の残量を前記飛行状態情報として検知する燃料残量センサ（４２）、前記無人飛行体（１０）に搭載されている電源装置からの供給電圧を前記飛行状態情報として検知する供給電圧センサ（４３）、前記無人飛行体（１０）の位置を前記飛行状態情報として検知する位置センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）の高度を前記飛行状態情報として検知する高度センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）の速度を前記飛行状態情報として検知する速度センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）と前記管制センタ（５０）との間の通信状態を前記飛行状態情報として検知する電波強度センサ（４６）のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１記載の無人飛行体制御システム。
【請求項３】
前記無人飛行体（１０）は、前記情報収集系（３０）により収集された前記飛行状態情報を、管制センタ（５０）に送信する飛行状態情報送信手段（２２）を含み、
前記管制センタ（５０）は、前記飛行状態情報送信手段（２２）によって送信された前記飛行状態情報を受信する飛行状態情報受信手段（６１）と、前記飛行状態検査手段（５３）と、前記警告発生手段（５３）とを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２記載の無人飛行体制御システム。
【請求項４】
前記無人飛行体（１０）は、飛行状態検査手段（２１）と、当該飛行状態検査手段（２１）の検査結果を管制センタ（５０）に送信する検査結果情報送信手段（２２）を含み、
前記管制センタ（５０）は、前記検査結果情報送信手段（２２）によって送信された前記検査結果情報を受信する検査結果情報受信手段（６１）と、前記警告発生手段（５３）とを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２記載の無人飛行体制御システム。
【請求項５】
前記飛行状態検査手段（２１又は５３）は、前記情報収集系（３０）により収集された前記飛行状態情報が、あらかじめ定められた安全基準を満たしているか否かを判定し、
前記警告発生手段（５３）は、前記飛行状態検査手段（２１又は５３）が安全基準を満たしていないと判定したときに、安全基準を満たしていない旨の警告を発することを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の無人飛行体制御システム。
【請求項６】
前記警告発生手段（５３）は、安全基準を満たしていない旨の警告として、警告表示装置（５４）に警告表示を表示させることを特徴とする、請求項５記載の無人飛行体制御システム。
【請求項７】
前記警告発生手段（５３）は、安全基準を満たしていない旨の警告として、警告音出力装置に警告音を出力させることを特徴とする、請求項５または請求項６記載の無人飛行体制御システム。
【請求項８】
無人飛行体（１０）に搭載された状態情報収集手段（２１及び４０）を用いてあらかじめ定められた飛行状態情報を収集し、
収集された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査し、
前記無人飛行体（１０）の飛行を制御するとともに該無人飛行体（１０）からの情報を無線通信ネットワークを介して取得して処理する管制センタ（５０）に備えられた警告発生手段（５３）が、前記検査の結果に応じて警告を発する
ことを特徴とする、無人飛行体制御方法。
【請求項９】
前記状態情報収集手段（４０）が、前記無人飛行体（１０）が備えるエンジンの回転数を前記飛行状態情報として検知するエンジン回転数センサ（４１）、前記無人飛行体（１０）の燃料の残量を前記飛行状態情報として検知する燃料残量センサ（４２）、前記無人飛行体（１０）に搭載されている電源装置からの供給電圧を前記飛行状態情報として検知する供給電圧センサ（４３）、前記無人飛行体（１０）の位置を前記飛行状態情報として検知する位置センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）の高度を前記飛行状態情報として検知する高度センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）の速度を前記飛行状態情報として検知する速度センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）と前記管制センタ（５０）との間の通信状態を前記飛行状態情報として検知する電波強度センサ（４６）のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項８記載の無人飛行体制御方法。
【請求項１０】
前記無人飛行体（１０）が備える飛行状態情報送信手段（２２）が、収集された前記飛行状態情報を管制センタ（５０）に送信し、
前記管制センタ（５０）が備える飛行状態情報受信手段（６１）が、前記飛行状態情報送信手段（２２）によって送信された前記飛行状態情報を受信し、
前記飛行状態情報受信手段（６１）によって受信された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査する、
ことを特徴とする、請求項８または請求項９記載の無人飛行体制御方法。
【請求項１１】
前記無人飛行体（１０）が備える飛行状態検査手段（２１）が、収集された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査し、
前記無人飛行体（１０）が備える検査結果情報送信手段（２２）が、前記飛行状態検査手段（２１）の検査結果を管制センタ（５０）に送信し、
前記管制センタ（５０）が備える検査結果情報受信手段（６１）が、前記検査結果情報送信手段（２２）によって送信された前記検査結果情報を受信し、
前記警告発生手段（５３）が、前記検査結果情報受信手段（６１）によって受信された前記検査結果情報に応じて、警告を発する、
ことを特徴とする、請求項８または請求項９記載の無人飛行体制御方法。
【請求項１２】
前記状態情報収集手段（２１及び４０）によって収集された前記飛行状態情報が、あらかじめ定められた安全基準を満たしているか否かを判定することで、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査し、
安全基準を満たしていないと判定されたときに、前記警告発生手段（５３）が、安全基準を満たしていない旨の警告を発する、
ことを特徴とする、請求項８乃至１１いずれかに記載の無人飛行体制御方法。
【請求項１３】
前記警告発生手段（５３）が、安全基準を満たしていない旨の警告として、警告表示を表示することを特徴とする、請求項１２記載の無人飛行体制御方法。
【請求項１４】
前記警告発生手段（５３）が、安全基準を満たしていない旨の警告として警告音を出力することを特徴とする、請求項１２または請求項１３記載の無人飛行体制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家やビル等を空中から撮影するなどのために用いられる無人ヘリコプタなどの無人飛行体の運航制御を行う無人飛行体制御システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無人ヘリコプタなどの無人飛行体の運航制御を行う各種の無人飛行体制御システムが提案されている。
【０００３】
具体的には、例えば、架空送電線（以下、「送電線」という。）やダム湖の取水口などの保守及び監視を行うために、ＧＰＳを利用して地形の影響を受けることなく無視界操縦によりラジコンヘリコプタの運航制御を行うようにしたものが特許文献１の特開２００３−１２７９９４号のように提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１２７９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、無人ヘリコプタは、空中を飛行するため、何らかの不具合によって安定な飛行ができなくなると、地面や障害物などに衝突し、その衝突による衝撃で破損したり大破したりしてしまう可能性が高い。
【０００５】
上記のような地面や障害物などに衝突したことによる破損等が起きてしまうと、無人ヘリコプタを正常状態に回復させるための修理に長期間を要してしまうことになるとともに、修理費用によるコスト負担が増大してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、無人飛行体の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合の発生を事前に察知し、安定飛行が不可能となる事態が発生することを防止することができる無人飛行体制御システム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無人飛行体制御システムは、上空を飛行するための飛行制御系（２０）及びあらかじめ定められた飛行状態情報を収集するための情報収集系（３０）を備える無人飛行体（１０）と、該無人飛行体（１０）の飛行を制御するとともに、該無人飛行体（１０）からの情報を無線通信ネットワークを介して取得して処理する飛行制御・情報収集系（６０）を備える管制センタ（５０）と、前記無人飛行体（１０）の前記情報収集系（３０）により収集された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査する飛行状態検査手段（２１又は５３）と、前記飛行状態検査手段（２１又は５３）の検査結果に応じて警告を発する警告発生手段（５３）とを具備する。
【０００８】
前記情報収集系（３０）が、飛行状態情報を収集する状態情報収集手段（２１及び４０）を含み、該状態情報収集手段（４０）が、前記無人飛行体（１０）が備えるエンジンの回転数を前記飛行状態情報として検知するエンジン回転数センサ（４１）、前記無人飛行体（１０）の燃料の残量を前記飛行状態情報として検知する燃料残量センサ（４２）、前記無人飛行体（１０）に搭載されている電源装置からの供給電圧を前記飛行状態情報として検知する供給電圧センサ（４３）、前記無人飛行体（１０）の位置を前記飛行状態情報として検知する位置センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）の高度を前記飛行状態情報として検知する高度センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）の速度を前記飛行状態情報として検知する速度センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）と前記管制センタ（５０）との間の通信状態を前記飛行状態情報として検知する電波強度センサ（４６）のうち、少なくとも１つを含む構成とされていてもよい。
【０００９】
前記無人飛行体（１０）が、前記情報収集系（３０）により収集された前記飛行状態情報を、管制センタ（５０）に送信する飛行状態情報送信手段（２２）を含み、前記管制センタ（５０）が、前記飛行状態情報送信手段（２２）によって送信された前記飛行状態情報を受信する飛行状態情報受信手段（６１）と、前記飛行状態検査手段（５３）と、前記警告発生手段（５３）とを含む構成とされていてもよい。
【００１０】
あるいは、前記無人飛行体（１０）が、飛行状態検査手段（２１）と、当該飛行状態検査手段（２１）の検査結果を管制センタ（５０）に送信する検査結果情報送信手段（２２）を含み、前記管制センタ（５０）は、前記検査結果情報送信手段（２２）によって送信された前記検査結果情報を受信する検査結果情報受信手段（６１）と、前記警告発生手段（５３）とを含む構成とされていてもよい。
【００１１】
前記飛行状態検査手段（２１又は５３）が、前記情報収集系（３０）により収集された前記飛行状態情報が、あらかじめ定められた安全基準（例えば図９の安全基準データが示す安全基準）を満たしているか否かを判定し、前記警告発生手段（５３）が、前記飛行状態検査手段（２１又は５３）が安全基準を満たしていないと判定したときに、安全基準を満たしていない旨の警告を発するように構成されていてもよい。
【００１２】
前記警告発生手段（５３）は、安全基準を満たしていない旨の警告として、例えば、警告表示装置（５４）に警告表示（例えば図１０に示す表示）を表示させる。
【００１３】
前記警告発生手段（５３）は、安全基準を満たしていない旨の警告として、例えば、警告音出力装置（例えばスピーカ）に警告音を出力させる。
【００１４】
本発明の無人飛行体制御方法は、無人飛行体（１０）に搭載された状態情報収集手段（２１及び４０）を用いてあらかじめ定められた飛行状態情報を収集し（例えばステップＳ１０１〜Ｓ１０６）、収集された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査し（例えばステップＳ２０２）、前記無人飛行体（１０）の飛行を制御するとともに該無人飛行体（１０）からの情報を無線通信ネットワークを介して取得して処理する管制センタ（５０）に備えられた警告発生手段（５３）が、前記検査の結果に応じて警告を発する（例えばステップＳ２０３,Ｓ２０５）ことを特徴とする。
【００１５】
前記状態情報収集手段（４０）が、前記無人飛行体（１０）が備えるエンジンの回転数を前記飛行状態情報として検知するエンジン回転数センサ（４１）、前記無人飛行体（１０）の燃料の残量を前記飛行状態情報として検知する燃料残量センサ（４２）、前記無人飛行体（１０）に搭載されている電源装置からの供給電圧を前記飛行状態情報として検知する供給電圧センサ（４３）、前記無人飛行体（１０）の位置を前記飛行状態情報として検知する位置センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）の高度を前記飛行状態情報として検知する高度センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）の速度を前記飛行状態情報として検知する速度センサ（４４）、前記無人飛行体（１０）と前記管制センタ（５０）との間の通信状態を前記飛行状態情報として検知する電波強度センサ（４６）のうち、少なくとも１つを含むように構成されていてもよい。
【００１６】
前記無人飛行体（１０）が備える飛行状態情報送信手段（２２）が、収集された前記飛行状態情報を管制センタ（５０）に送信し（例えばステップＳ１０７）、前記管制センタ（５０）が備える飛行状態情報受信手段（６１）が、前記飛行状態情報送信手段（２２）によって送信された前記飛行状態情報を受信し（例えばステップＳ２０１）、前記飛行状態情報受信手段（６１）によって受信された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査するように構成されていてもよい。
【００１７】
前記無人飛行体（１０）が備える飛行状態検査手段（２１）が、収集された前記飛行状態情報に基づいて、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査し、前記無人飛行体（１０）が備える検査結果情報送信手段（２２）が、前記飛行状態検査手段（２１）の検査結果を管制センタ（５０）に送信し、前記管制センタ（５０）が備える検査結果情報受信手段（６１）が、前記検査結果情報送信手段（２２）によって送信された前記検査結果情報を受信し、前記警告発生手段（５３）が、前記検査結果情報受信手段（６１）によって受信された前記検査結果情報に応じて、警告を発するように構成されていてもよい。
【００１８】
前記状態情報収集手段（２１及び４０）によって収集された前記飛行状態情報が、あらかじめ定められた安全基準を満たしているか否かを判定することで、前記無人飛行体（１０）の飛行状態を検査し、安全基準を満たしていないと判定されたときに、前記警告発生手段（５３）が、安全基準を満たしていない旨の警告を発するように構成されていてもよい。
【００１９】
前記警告発生手段（５３）が、安全基準を満たしていない旨の警告として、警告表示（例えば図１０に示す表示）を表示するように構成されていてもよい。
【００２０】
前記警告発生手段（５３）が、安全基準を満たしていない旨の警告として警告音（例えばサイレン）を出力するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の無人飛行体制御システム及び方法は、以下に示すような効果を奏する。
（１）無人飛行体の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合の発生を事前に把握することができ、安定飛行が不可能となる事態が発生することを防止することができる。
（２）無人飛行体の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合が発生し、無人飛行体が破損や大破などしてしまう前に、事前に点検・修理を行うことができ、システムの稼働率を向上させることができるとともに、修理コストが増大してしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
無人飛行体の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合の発生を事前に察知し、安定飛行が不可能となる事態が発生することを防止するという目的を、エンジン回転数センサや燃料残量センサなどの各種センサを用いてあらかじめ定められた飛行状態情報を収集し、収集した飛行状態情報に基づいて無人飛行体の安全性を検査することにより実現した。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の無人飛行体を制御する無人飛行体制御システム及び方法の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例１による無人飛行体を制御する無人飛行体制御システム１の概略全体構成を示す図である。
本実施例による無人飛行体制御システム１は、図１に示すように、無人飛行体としてのラジオコントロールヘリコプタ１０（以下、「ラジコンヘリ１０」と称する。）と、ラジコンヘリ１０の飛行などを制御及び管理するとともにラジコンヘリ１０からの飛行状態情報を取得するホストコンピュータ５３を備える管制センタ５０とから構成される。
【００２４】
「飛行状態情報」は、具体的には後述するが、ラジコンヘリ１０の飛行状態を管理センタ５０側で把握するために収集される情報であって、ラジコンヘリ１０が安定飛行しているか否かを判定するために利用される情報を意味する。
【００２５】
図２は、ラジコンヘリの構成例を示す側面図である。
ラジコンヘリ１０は、図２に示すように、管制センタ５０との無線通信により各種情報を送受する通信アンテナ１１と、ラジコンヘリ１０の位置を検出するためにＧＰＳ（Global Positioning System）人工衛星１００（図１参照）からの信号を受信するＧＰＳアンテナ１２と、周囲監視カメラ１３と、情報収集用カメラ１４と、距離センサ１５と、方向操作装置１６と、観測センサ１７と、パラシュート装置（安全装置）１８と、制御ボックス１９とを備える。
【００２６】
周囲監視カメラ１３には、例えば、周囲の状況を監視するために前方及び左右側方の３方向を撮影する３式のカメラが用いられる。
【００２７】
情報収集用カメラ１４は、例えば、家、ビル、鉄塔などの所望の対象を撮影するためのカメラである。
【００２８】
距離センサ１５は、所望の撮影対象との距離を測定するためのセンサである。方向操作装置１６は、情報収集用カメラ１４及び距離センサ１５を収納する収納ケース１６ａを水平方向及び垂直方向の２軸で回転させて情報収集用カメラ１４及び距離センサ１５を向ける方向を操作する装置である。
【００２９】
観測センサ１７は、収納ケース１６ａの下部に固設され、ラジコンヘリ１０の周囲における環境測定を行うためのセンサである。例えば、観測センサ１７として、有毒ガスなどの濃度を検知する濃度センサなどが用いられる。なお、図２では図示されていないが、ラジコンヘリ１０には、距離センサ１５や観測センサ１７の他、飛行状態情報の収集のために用いられる各種のセンサが搭載されている（図４参照）。
【００３０】
パラシュート装置（安全装置）１８は、緊急時に起動してパラシュートを拡開させることによりラジコンヘリ１０本体の降下速度を緩和するための装置である。
【００３１】
制御ボックス１９は、ラジコンヘリ１０本体とともに通信アンテナ１１，ＧＰＳアンテナ１２，監視用カメラ１３，情報収集用カメラ１４，方向操作装置１６，距離センサ１５・観測センサ１７等の各種センサ、及びパラシュート装置１８を統括制御するコンピュータ２１（図３参照）などが収納された筐体である。
【００３２】
図３は、ラジコンヘリが備える飛行制御系の構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、ラジコンヘリ１０は、飛行制御系２０として、コンピュータ２１と、コンピュータ２１に接続されたＧＰＳ部２６，距離センサ１５，制御用センサ２７，赤外センサ２８及びスイッチ機構２４（以下、「ＳＷ／Ｍｉｘｅｒ部２４」と称する。）と、ＳＷ／Ｍｉｘｅｒ部２４に接続されたモデム２３及びサーボ制御部２５と、モデム２３に接続されたデータ送受信機２２と、周囲監視カメラ１３と、周囲監視カメラ１３に接続された画像送信機２９とを備えている。
【００３３】
ラジコンヘリ１０は、飛行制御系２０による制御に従って、自律飛行しつつ所望の位置まで自動飛行することができる。
【００３４】
なお、ＳＷ／Ｍｉｘｅｒ部２４は、管制センタ５０からデータ送受信機２２及びモデム２３を介して送信されてくる制御情報に応じてラジコンヘリ１０本体の自動飛行，半自動飛行または手動飛行と飛行制御の切替を行うためのものである。
【００３５】
また、サーボ制御部２５は、ＳＷ／Ｍｉｘｅｒ部２４の切替に応じたデータ送受信機２２及びモデム２３を介する管制センタ５０からの制御信号またはコンピュータ２１からの制御信号に基づいてラジコンヘリ１０の本体各部１０’を機能させるサーボモータの駆動を制御する。
【００３６】
ここで、飛行制御系２０の制御によって実現される自律飛行について説明する。
本例では、ラジコンヘリ１０は、あらかじめ管制センタ５０で導出された軌道にもとづく移動点データ（基幹移動点データ、普通移動点データ、補間移動点データ）を含む自律飛行用のデータを、例えば飛行前に地上にて管制センタ５０から受信することなどによって取得し、自己が備える記憶媒体に保持しておくものとする。
【００３７】
ラジコンヘリ１０が備えるコンピュータ２１が、自律飛行用のデータ（）に従ってサーボモータの駆動制御を行うことで、ラジコンヘリ１０の自律飛行が行われる。
【００３８】
なお、「基幹移動点」は、例えば目的地（例えば建物の画像を撮影する目的であるときは、その建物の周辺位置）など、管制センタ５０からの指令に応じた作業を実行するティーチングポイントを意味する。ラジコンヘリ１０は、基幹基準点に到達すると、一旦ホバリング状態となり、管制センタ５０からの指令を待つ状態となる。
【００３９】
「普通移動点」は、通常のティーチングポイントを意味する。ラジコンヘリ１０は、普通移動点に到達すると、次に設定されている移動点までの移動を開始する。
【００４０】
「補間移動点」は、管制センタ５０にて計算によって求められた仮想の移動点を意味する。ラジコンヘリ１０は、補間移動点に到達すると、次に設定されている移動点までの移動を開始する。
【００４１】
移動点への移動が完了したか否かは、例えば、ＧＰＳ人工衛星１００からの信号にもとづいて算出された現在位置や現在高度が、移動点が示す位置や高度と一致しているか否かによって判断される。
【００４２】
ラジコンヘリ１０が備えるコンピュータ２１は、移動点への移動を開始する際に、移動先を示す移動点データと現在位置とにもとづいて、機首を向ける方向を算出（例えば基準方向（例えば北方向）から目標の方向への回転角度を計算）し、算出結果に応じてサーボモータの駆動制御などを実行する。このような処理を、基幹移動点に到達するまで繰り返し実行することで、あらかじめ定められたで軌道に沿った自律飛行が行われる。
【００４３】
図４は、ラジコンヘリ１０が備える情報収集系３０の構成例を示すブロック図である。
図４に示すように、ラジコンヘリ１０は、情報収集系３０として、情報収集用カメラ１４と、情報収集用カメラ１４で撮影した画像を録画するためのＶＴＲ（Video Tape Recorder）３１と、観測センサ１７と、高圧縮・並行処理部３２と、画像送信機２９と、サーボ制御部３６と、飛行状態情報収集部４０と、コンピュータ２１と、モデム２３と、フライトレコーダ４７とを備えている。
【００４４】
高圧縮・並行処理部３２は、ＶＴＲ３１への録画・録音と並行して情報収集用カメラ１４からの撮影画像などを符号化及び圧縮化する機能を有する。
【００４５】
画像送信機２９は、高圧縮・並行処理部３２で圧縮された撮影画像及び観測センサ１７による測定データを管制センタ５０に送信する機能を有する。
【００４６】
サーボ制御部３６は、データ送受信機２２を介して管制センター５０から受信した制御信号などに基づいて、方向操作装置１６を動作させるサーボモータの駆動を制御する機能を有する。
【００４７】
なお、情報収集用カメラ１４は、通常の撮影カメラに限らず、所望の画像を撮影する場合には高倍率，広角または魚眼レンズなどの特殊なレンズを取り付けた可視カメラでもよく、温度差などの熱解析を行いたい場合やコロナ放電などを観察したい場合には赤外線カメラや紫外線カメラでもよい。
【００４８】
また、画像送信機２９は、観測センサ１７による測定データを送信する際には、高圧縮・並行処理部３２からの撮影画像に重畳してまたは時分割して両者を同時に送信することができるようになっている。
【００４９】
飛行状態情報収集部４０は、飛行状態情報を収集するための複数のセンサによって構成される。なお、飛行状態情報収集部４０に含まれる各センサは、収集対象のデータが得られる機器であれば、スイッチ、計測器、測定器などであってもよい。
【００５０】
本実施例では、飛行状態情報収集部４０は、エンジン回転数センサ４１と、燃料残量センサ４２と、電圧センサ４３と、位置・高度・速度センサ４４と、ＧＰＳ捕獲数センサ４５と、電波強度センサ４６とを含む。
【００５１】
エンジン回転数センサ４１は、ラジコンヘリ１０に搭載されているエンジンの回転数を検知するためのセンサである。燃料残量センサ４２は、ラジコンヘリ１０の燃料（例えばガソリンを含む混合燃料）の残量を検知するセンサである。
【００５２】
電圧センサ４３は、ラジコンヘリ１０に搭載されている電源装置から、ラジコンヘリ１０の各部に供給されている電圧を検知するためのセンサである。
【００５３】
位置・高度・速度センサ４４は、ラジコンヘリ１０の現在位置、高度、及び速度を検知するためのセンサである。すなわち、位置・高度・速度センサ４４は、ラジコンヘリ１０の現在位置を検知する位置センサと、現在高度を検知する高度センサと、速度を検知する速度センサとによって構成される。
【００５４】
ＧＰＳ捕獲数センサ４５は、正常に受信できているＧＰＳ信号の数（有効なＧＰＳ人工衛星１００の数）を検知するためのセンサである。
【００５５】
電波強度センサ４６は、ラジコンヘリ１０と管制センタ５０との間のデータ通信を正常に行うことができる電波状態であるか否かを検査するため、例えば電界強度などを検知するためのセンサである。
【００５６】
フライトレコーダ４７は、例えばコンパクトフラッシュ（登録商標）などの電力供給が途絶えても記憶内容を保持可能な記憶媒体によって構成される。フライトレコーダ４７には、ラジコンヘリ１０の各種状態が記憶される。具体的には、フライトレコーダ４７には、例えば、飛行した軌跡を示すデータ、飛行状態情報、制御実行データ（コンピュータ２１による制御内容）、サーボ出力データ（サーボ制御部２５,３６による制御内容）、ＧＰＳ信号の受信データなどが記憶保持される。フライトレコーダ４７は、例えば１０時間分程度のデータを記憶可能な容量を備えている。
【００５７】
図５は、管制センタが備える飛行制御・情報収集系の構成例を示すブロック図である。
図５に示すように、管制センタ５０は、飛行制御・情報収集系６０として、ホストコンピュータ５３と、ホストコンピュータ５３に接続された操作パネル６５と、ホストコンピュータ５３に接続された情報モニタ５４と、ホストコンピュータ５３及び情報モニタ５４に接続されたナビゲーションシステム６３（目的地設定手段、障害物設定手段及び経路決定手段を構成する。）と、通信アンテナ５１（図１参照）を介してラジコンヘリ１０との間で各種情報を送受するデータ送受信機６１と、データ送受信機６１とホストコンピュータ５３との間に接続されたモデム６２と、画像受信機６４と、安全監視モニタ５５と、画像受信機６４及びホストコンピュータ５３に接続された収集映像モニタ５６と、ホストコンピュータ５３との間に接続された記憶装置８１とを備えている。
【００５８】
画像受信機６４は、ラジコンヘリ１０から同時に送られてくる周囲監視カメラ１３の監視映像情報及び情報収集用カメラ１４の映像情報をパラボラアンテナ５２（図１参照）を介して受信して復号化・伸長化させる機能を有する。
【００５９】
安全監視モニタ５５は、画像受信機６４から入力される周囲監視カメラ１３の監視映像を表示する表示装置である。
【００６０】
なお、収集映像モニタ５６は、情報収集用カメラ１４の情報収集映像や観測センサ１７の測定データをホストコンピュータ５３に受け渡して、ホストコンピュータ５３からその映像などを分析した結果の注目箇所などの分析映像が返送されてきたときには情報収集映像と重畳させて表示する。
【００６１】
モデム６２は、ホストコンピュータ５３が処理する各種情報をデータ送受信機６１とのやり取り可能にＡ／Ｄ変換またはＤ／Ａ変換する。記憶装置８１には、取得済の飛行状態情報や、後述する安全基準データなどの各種のデータが格納される。
【００６２】
次に、本例の無人飛行体制御システム１の動作について図面を参照して説明する。
図６は、飛行状態情報収集処理の例を示すフローチャートである。
飛行状態情報収集処理は、ラジコンヘリ１０が備えるコンピュータ２１によって実行される。すなわち、コンピュータ２１は、飛行状態情報収集処理を実行する飛行状態情報収集手段の一例である。なお、飛行状態情報を収集するための各センサを含んで飛行状態情報収集手段が構成されるとしてもよい。図７は、収集された飛行状態情報の例を示す説明図である。ここでは、飛行状態情報収集部４０を構成する各センサによって、図７に示すような飛行状態情報が検知されたものとして説明する。
【００６３】
飛行状態情報収集処理において、コンピュータ２１は、エンジン回転数センサ４１から、ラジコンヘリ１０に搭載されているエンジンの回転数を示すエンジン回転数データを取得する（ステップＳ１０１）。ここでは、エンジン回転数データとして「２０００［回転／分］」が取得されたものとする。
【００６４】
また、コンピュータ２１は、ラジコンヘリ１０の燃料の残量を示す燃料残量データを燃料残量センサ４２から取得し（ステップＳ１０２）、ラジコンヘリ１０に搭載されている電源装置の供給電圧を示す供給電圧データを電圧センサ４３から取得する（ステップＳ１０３）。ここでは、燃料残量データとして「２０［ｌ］」が取得され、供給電圧データとして「１００［Ｖ］」が検出されたものとする。
【００６５】
また、コンピュータ２１は、ラジコンヘリ１０の現在位置を示す位置データ、現在の高度を示す高度データ、及び現在の速度を示す速度データを、位置・高度・速度センサ４４から取得する（ステップＳ１０４）。ここでは、位置データとしてＧＰＳ信号から算出される緯度・経度の値が取得され、高度データとしてＧＰＳ信号から算出される値「２５［ｍ］」が取得され、速度データとして「３０［ｋｍ／ｈ］」が取得されたものとする。
【００６６】
さらに、コンピュータ２１は、正常に受信できているＧＰＳ信号の数を示すＧＰＳ捕獲数データをＧＰＳ捕獲数センサ４５から取得し（ステップＳ１０５）、管制センタ５０との通信環境状態を示す電波強度データを電波強度センサ４６から取得する（ステップＳ１０６）。ここでは、ＧＰＳ捕獲数データとして「５個」が取得され、電波強度データとして「電界強度：○△［Ｖ／ｍ］」が取得されたものとする。
【００６７】
そして、コンピュータ２１は、収集した飛行状態情報を、管理センタ５０に送信する（ステップＳ１０７）。
【００６８】
なお、飛行状態情報収集処理は、例えば定期的（例えば１秒ごと、１分ごと）に実行されるものとする。ただし、飛行状態情報収集部４０を構成する各センサによって、情報を収集するタイミングを異ならせるようにしてもよい。
【００６９】
図８は、飛行状態情報解析処理の例を示すフローチャートである。
飛行状態情報解析処理は、管理センタ５０に備えられているホストコンピュータ５３によって実行される。すなわち、ホストコンピュータ５３は、飛行状態情報解析処理（飛行状態検査処理と警告発生処理とを含む処理）を実行する飛行状態情報解析手段（飛行状態検査手段と警告発生手段とを含む手段）の一例である。飛行状態情報解析処理は、ラジコンヘリ１０からの飛行状態情報が受信される度に実行される。ここでは、図７に示すような飛行状態情報がラジコンヘリ１０から送信されてきたものとして説明する。
【００７０】
ラジコンヘリ１０からの飛行状態情報を受信すると（ステップＳ２０１）、ホストコンピュータ５３は、受信した飛行状態情報と、あらかじめ定められた安全基準データとを比較する処理を行う（ステップＳ２０２）。
【００７１】
「安全基準データ」は、ラジコンヘリ１０の安全な飛行を継続することができると認められる各飛行状態情報の値の範囲を示すデータを意味し、あらかじめ定められ記憶装置８１に格納されている。
【００７２】
図９は、安全基準データの例を示す説明図である。
図９に示すように、安全基準データには、各飛行状態情報それぞれについて、安全基準を満たす範囲を示す値が設定されている。なお、図９に示す値は一例であって、他の値とされていてもよい。また、安全基準データが示す安全基準は、安全基準を満たす範囲を示す値でなく、安全基準を満たす範囲を示す記号（例えば、飛行状態情報が示す値の範囲を複数レベルに分割し、分割したレベルのうちどのレベルが安全レベルであるかを示すようにした場合、その安全レベルを示す記号）等によって表すようにしてもよい。さらに、安全基準データが示す安全基準が、通常値と比較した割合（例えば、燃料について満タン状態（通常値）の１／４以上、エンジン回転数について通常状態（３５００回転／分）の４割減から４割増までの範囲）によって表すようにしてもよい。
【００７３】
ホストコンピュータ５３は、受信した飛行状態情報と安全基準データとの比較の結果、すべての飛行状態情報が安全基準を満たしているか否か判定する（ステップＳ２０３）。
【００７４】
すべての飛行状態情報が安全基準を満たしていれば、ホストコンピュータ５３は、受信した飛行状態情報を情報モニタ５４に表示する（ステップＳ２０４）。なお、今回受信した飛行状態情報だけでなく、過去に受信した飛行状態情報も同時に表示するようにしてもよい。また、すべての飛行状態情報が安全基準を満たしている旨の表示（安全表示：例えば「ヘリの飛行状態は順調です。」などの表示）を行うようにしてもよい。
【００７５】
何れかの飛行状態情報が安全基準を満たしていなければ、ホストコンピュータ５３は、オペレータに対して、情報モニタ５４に警告表示を行う（ステップＳ２０５）。
【００７６】
図１０は、警告表示の例を示す説明図である。例えばエンジン回転数が基準値を超えていた場合には、図１０に示すように、「エンジン回転数が基準値をオーバーしています」のような警告表示がなされる。なお、図１０には示されていないが、警告表示とともに、今回受信した飛行状態情報と、過去に受信した飛行状態情報（例えば過去１０分に得られた情報）とを同時に表示することが望ましい。
【００７７】
なお、警告表示の他、例えばスピーカやブザーなどによって警告音を発するようにしてもよいし、赤色灯などの警告ランプを点灯するようにしてもよい。この場合、ステップＳ２０５にて、ホストコンピュータ５３が、スピーカへの音声出力指示や、警告ランプへの点灯指示を行うようにすればよい。
【００７８】
オペレータは、警告表示によりラジコンヘリ１０に発生している不具合を把握し、その不具合に応じて、ラジコンヘリ１０の飛行を継続させるか、帰還させるか、その場に着陸させるか、その場に落下（この場合、パラシュート装置１８を用いて落下させ、機体の劣化・損傷、周囲への影響を最小限にする。）させるかなどの対応を決定し、決定結果に応じてラジコンヘリ１０に指示を出す。
【００７９】
なお、ホストコンピュータ５３が、ラジコンヘリ１０の飛行を継続させるか、帰還させるか、その場に着陸させるかなどの対応策の選択をも行い、警告表示とともに対応策（あるいは対応策の案）を表示するようにしてもよい。この場合、安全基準を満たさない飛行状態情報の種類、安全基準を満たさない程度、あるいはこれら双方に応じて対応策を決定するようにすればよい。具体的には、例えば、燃料残量が２リットル以上あれば「帰還」と指示し、２リットル未満であれば「着陸」を指示し、２リットル未満であって燃料の減り方が極端に早い場合（過去に受信した飛行状態情報と今回受信した飛行状態情報とを比較することによって判断できる。）には「落下」を指示するようにすればよい。
【００８０】
以上により、管制センタ５０のオペレータは、情報モニタ５４に表示された警告表示に基づいて、無人飛行体の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合が発生していることを事前に把握することができ、安定飛行が不可能な状態となる前に無人飛行体の帰還指示などの対応をとることができるため、安定飛行が不可能な状態となる事態が発生することを防止することができる。
【００８１】
また、以上により、管制センタ５０のオペレータは、情報モニタ５４に表示された警告表示に基づいて、無人飛行体の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合が発生していることを事前に把握することができ、安定飛行が不可能な状態となる前に無人飛行体を帰還させ、点検や修理などの対応をとることができるようになるため、無人飛行体が破損や大破などしてしまう前に、事前に点検・修理を行うことができるようになり、システムの稼働率を向上させることができるとともに、修理コストが増大してしまうことを防止することができる。
【００８２】
以上の説明では、飛行状態情報解析処理を管制センタ５０のホストコンピュータ５３が実行する構成としたが、飛行状態情報解析処理の一部（飛行状態検査処理：ステップＳ２０２の処理）をラジコンヘリ１０のコンピュータ２１が実行する構成とし、ステップＳ２０２での比較結果（解析結果（検査結果））を画像送信機２９及びデータ送受信機２２を介して管制センタ５０に送信し、ホストコンピュータ５３が受信した解析結果に基づいて情報モニタ５４に安全表示あるいは警告表示（警告発生処理：ステップＳ２０３,Ｓ２０５）を行うようにしてもよい。すなわち、ラジコンヘリ１０に、自己の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合が発生しているか否かを検査する自己診断機能（飛行状態検査手段）を搭載し、その診断結果を管制センタ５０にて報知する構成としてもよい。
【００８３】
また、飛行状態情報収集部４０に含まれる各センサは一例であり、ラジコンヘリ１０の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合を発見できるものであればどのようなものが含まれていてもよく、例えば、ラジコンヘリ１０の傾きを検知する姿勢センサ、ラジコンヘリ１０周辺の風力を検知する風力センサ、ラジコンヘリ１０内の温度やラジコンヘリ１０周辺の温度を検知する温度センサ、ラジコンヘリ１０の振動状態を検知する振動センサなどの、他のセンサを含む構成としてもよい。
【００８４】
また、管制センタ５０よりラジコンヘリ１０を自動飛行させる構成としていたが、管制センタ５０の飛行制御・情報収集系６０を用いてラジコンヘリ１０を半自動飛行または手動飛行させてもよい。
【００８５】
さらに、無人飛行体としてラジコンヘリ１０（無人ヘリコプタ）を用いたが、無人気球、無人飛行船及び無人飛行機などを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明の無人飛行体制御システム及び方法は、無人飛行体の安定飛行に影響を及ぼす可能性のある不具合が発生していることを把握するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施例１による無人飛行体制御システムの概略全体構成を示す図である。
【図２】図１に示したラジコンヘリの構成を示す図である。
【図３】図１に示したラジコンヘリの飛行制御系の構成を示す図である。
【図４】図１に示したラジコンヘリの情報収集系の構成を示す図である。
【図５】図１に示した管制センタの飛行制御・情報収集系の構成を示す図である。
【図６】図４に示したコンピュータが実行する飛行状態情報収集処理の例を示すフローチャートである。
【図７】飛行状態情報収集処理によって取得された飛行状態情報の例を示す説明図である。
【図８】図５に示したホストコンピュータが実行する飛行状態情報解析処理の例を示すフローチャートである。
【図９】安全基準データの例を示す説明図である。
【図１０】警告表示の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  ラジコンヘリ
２０  飛行制御系
２１  コンピュータ
３０  情報収集系
４０  飛行状態情報収集部
４７  フライトレコーダ
５０  管制センタ
５３  ホストコンピュータ
６０  飛行制御・情報収集系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006082775.tif 000008
【図７】
2006082775.tif 000009
【図８】
2006082775.tif 000010
【図９】
2006082775.tif 000011
【図１０】
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