(57)【要約】【課題】  無人航空機の遠隔操作が困難な状況であっても、当該無人航空機が自動で飛行可能な仕組みを提供すること。【解決手段】  物体との距離を検出するためのセンサを備える無人航空機を制御する無人航空機制御システムにおいて、センサによる検出結果を取得し、取得したセンサによる検出結果を用いて、無人航空機から構造物の側壁までの距離と、当該無人航空機から当該構造物の底面、または天井までの距離とを特定し、その特定結果に従って、当該無人航空機の飛行方向を決定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体との距離を検出するためのセンサを備える無人航空機を制御する無人航空機制御システムであって、
前記センサによる検出結果を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記センサによる検出結果を用いて、前記無人航空機から構造物の側壁までの距離と、当該無人航空機から当該構造物の底面、または天井までの距離とを特定する特定手段と、
前記特定手段による特定結果に従って、当該無人航空機の飛行方向を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする無人航空機制御システム。
【請求項２】
前記決定手段は、前記特定手段による特定結果に従って、前記無人航空機から前記構造物の側壁までの距離が第１の所定の距離となるように当該無人航空機の飛行方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機制御システム。
【請求項３】
前記構造物は、当該構造物内に待避所を有する構造物であって、
前記構造物の待避所を通過する場合に、前記決定手段は、前記特定手段による特定結果に従って、前記無人航空機から前記構造物の側壁までの距離が第２の所定の距離となるように当該無人航空機の飛行方向を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の無人航空機制御システム。
【請求項４】
前記構造物はトンネルであり、
当該トンネルの全長を管理する管理手段と、
前記無人航空機の飛行速度と、飛行開始してからの経過時間と、前記管理手段で管理する前記トンネルの全長とに基づいて、前記無人航空機が前記トンネルの端まで飛行したかを特定する端特定手段とを備え、
前記端特定手段でトンネルの端まで前記無人航空機が飛行したと特定されることを条件に、当該無人航空機を、当該無人航空機の飛行開始位置に戻るように飛行させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無人航空機制御システム。
【請求項５】
前記無人航空機による救援を求める救援情報を取得する救援情報取得手段を備え、
前記救援情報取得手段により前記救援情報を取得することにより前記無人航空機の飛行を開始させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無人航空機制御システム。
【請求項６】
前記救援情報には、当該救援情報の送信元の位置を特定可能な特定情報を含み、
前記特定情報によって特定される当該救援情報の送信元の位置まで前記無人航空機を飛行させることを特徴とする請求項５に記載の無人航空機制御システム。
【請求項７】
前記センサは、超音波センサ、または赤外線センサであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無人航空機制御システム。
【請求項８】
物体との距離を検出するためのセンサを備える無人航空機を制御する無人航空機制御システムの制御方法であって、
前記無人航空機制御システムの取得手段が、前記センサによる検出結果を取得する取得工程と、
前記無人航空機制御システムの特定手段が、前記取得工程で取得した前記センサによる検出結果を用いて、前記無人航空機から構造物の側壁までの距離と、当該無人航空機から当該構造物の底面、または天井までの距離とを特定する特定工程と、
前記無人航空機制御システムの決定手段が、前記特定手段による特定結果に従って、当該無人航空機の飛行方向を決定する決定工程と
を備えることを特徴とする無人航空機制御システムの制御方法。
【請求項９】
物体との距離を検出するためのセンサを備える無人航空機を制御する無人航空機制御システムで読み取り実行可能なプログラムであって、
前記無人航空機制御システムを、
前記センサによる検出結果を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記センサによる検出結果を用いて、前記無人航空機から構造物の側壁までの距離と、当該無人航空機から当該構造物の底面、または天井までの距離とを特定する特定手段と、
前記特定手段による特定結果に従って、当該無人航空機の飛行方向を決定する決定手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人航空機制御システム、無人航空機制御システムの制御方法、およびプログラムに関し、特に、無人航空機の遠隔操作が困難な状況であっても、当該無人航空機が自動で飛行可能な仕組みに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人が搭乗していない航空機である無人航空機が存在する。無人航空機は、大型なものから小型なものまで様々であるが、特に近年では遠隔操縦可能な小型の無人航空機（通称：ドローン）が注目されている（以下、小型の無人航空機を単に無人航空機と称する。）。
【０００３】
無人航空機は、クワッドコプターやマルチコプターとも呼ばれ、複数の回転翼を備えており、この回転翼の回転数を増減させることで、無人航空機の前進・後退・旋回・ホバリング等を行う。
【０００４】
近年、このような無人航空機に各種装置を搭載させ、無人航空機をプロポと呼ばれる遠隔操作端末から遠隔操作して、或は無人航空機を自動飛行させ、所要の作業が行われている。
【０００５】
無人航空機自体の位置測定には、無人航空機にＧＰＳを搭載し、該ＧＰＳにより無人航空機の位置が測定される。
【０００６】
特許文献１には、撮像対象物に対して自動で飛行する無人航空機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５‐１１３１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、トンネルの内部や建物内等では、人工衛星からの電波を受信できず、無人航空機の位置測定ができないため、無人航空機の遠隔操作や、無人航空機による測定が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、無人航空機の遠隔操作が困難な状況であっても、当該無人航空機が自動で飛行可能な仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、物体との距離を検出するためのセンサを備える無人航空機を制御する無人航空機制御システムであって、前記センサによる検出結果を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記センサによる検出結果を用いて、前記無人航空機から構造物の側壁までの距離と、当該無人航空機から当該構造物の底面、または天井までの距離とを特定する特定手段と、前記特定手段による特定結果に従って、当該無人航空機の飛行方向を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、物体との距離を検出するためのセンサを備える無人航空機を制御する無人航空機制御システムの制御方法であって、前記無人航空機制御システムの取得手段が、前記センサによる検出結果を取得する取得工程と、前記無人航空機制御システムの特定手段が、前記取得工程で取得した前記センサによる検出結果を用いて、前記無人航空機から構造物の側壁までの距離と、当該無人航空機から当該構造物の底面、または天井までの距離とを特定する特定工程と、前記無人航空機制御システムの決定手段が、前記特定手段による特定結果に従って、当該無人航空機の飛行方向を決定する決定工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、物体との距離を検出するためのセンサを備える無人航空機を制御する無人航空機制御システムで読み取り実行可能なプログラムであって、前記無人航空機制御システムを、前記センサによる検出結果を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記センサによる検出結果を用いて、前記無人航空機から構造物の側壁までの距離と、当該無人航空機から当該構造物の底面、または天井までの距離とを特定する特定手段と、前記特定手段による特定結果に従って、当該無人航空機の飛行方向を決定する決定手段として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、無人航空機の遠隔操作が困難な状況であっても、当該無人航空機が自動で飛行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】無人航空機制御システムのシステム構成を示す図。
【図２】図１に示した無人航空機１０１のハードウェア構成を示す図。
【図３】図１に示した制御用コンピュータ１０３に適用可能な情報処理装置のハードウェア構成を示す図。
【図４】無人航空機１０１がトンネル内を自動で飛行する一例を示す図。
【図５】無人航空機１０１がトンネル内を自動で飛行する一例を示す図。
【図６】トンネル４０１内を上から見た図。
【図７】無人航空機１０１がトンネル内を自動で飛行する一例を示す図。
【図８】無人航空機１０１を制御するフローチャートの一例を示す図。
【図９】無人航空機１０１を制御するフローチャートの一例を示す図。
【図１０】トンネルデータテーブルの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載した構成の具体的な実施形態の１つである。
【００１６】
図１は、本実施形態における無人航空機制御システムのシステム構成を示す図である。
【００１７】
本実施形態の無人航空機制御システムは、無人航空機１０１、制御用コンピュータ１０３（本発明にける情報処理装置）が、ネットワーク１０２を介して通信接続可能に接続されている。ネットワーク１０２は、本実施形態では無線ネットワークを想定している。
【００１８】
尚、図１のシステム構成は一例であり、用途や目的に応じて様々な構成例がある。
【００１９】
ドローンや、無人飛行機、ＵＡＶとも呼ばれる無人航空機１０１は、制御用コンピュータ１０３からの指示に従って自動で飛行する無人の航空機である。制御用コンピュータ１０３からの指示に応じて、複数の回転翼を動作させて飛行を開始する。なお、トンネル内では、無人航空機１０１が制御用コンピュータ１０３から指示を受け付けることなく自動で飛行する。
【００２０】
この回転翼の回転数を増減させることで、無人航空機の前進・後退・旋回・ホバリング等を行う。尚、図１に示す無人航空機１０１の回転翼は４枚であるが、これに限らない。３枚であっても、６枚であっても、８枚であってもよい。
【００２１】
また、無人航空機１０１は、無線で飛行するものと有線で飛行するものとがあるが、本発明では無線で飛行するものとする。
【００２２】
無人航空機１０１は、カメラを有し、カメラは、その撮影方向を可変させるため、カメラのレンズの向きを左右に動かすパン、上下に動かすチルト、そして、望遠にしたり広角にしたりするズームの機能を有し、遠隔地から操作（ＰＴＺ制御）できるようになっている。
【００２３】
また、無人航空機１０１は、その上下左右にそれぞれ物体との距離を検出するためのセンサを備えている。センサの種類としては、赤外線センサ、磁気センサ、超音波センサが挙げられ、本実施形態では、超音波センサを用いるものとする。
【００２４】
なお、上下の距離を検出するセンサは必須ではなく、これらのセンサの代わりに気圧センサで無人航空機１０１の高度を求めることで、間接的に床や天井から無人航空機１０１までの距離を求めても良い。
【００２５】
制御用コンピュータ１０３は、無人航空機１０１を制御するための機器である。
【００２６】
制御用コンピュータ１０３は、ユーザ操作に従って、無人航空機１０１に飛行開始指示を行ったり、無人航空機１０１にあらかじめ決められた飛行ルートを飛行させる指示を行ったりすることができ、無人航空機１０１は、当該指示を受信すると、当該指示の通りに飛行するようにプロペラ２１３を制御する。
【００２７】
本実施形態では、無人航空機１０１が飛行中は、無人航空機１０１に搭載されたカメラにより常に撮影されているものとする。
【００２８】
以上で、図１の説明を終了する。
【００２９】
次に、図２を用いて、図１に示した無人航空機１０１のハードウェア構成について説明する。
【００３０】
図２は、無人航空機１０１のハードウェア構成を示す図である。尚、図２に示す無人航空機１０１のハードウェア構成は一例であり、用途や目的に応じて様々な構成例がある。
【００３１】
フライトコントローラ２００は無人航空機１０１の飛行制御を行うためのマイクロコントローラであり、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、周辺バスインタフェース２０４（以下、周辺バスＩ／Ｆ２０４という。）を備えている。
【００３２】
ＣＰＵ２０１は、システムバスに接続される各デバイスを統括的に制御する。また、ＲＯＭ２０２あるいは周辺バスＩ／Ｆ３０４に接続される外部メモリ２８０には、ＣＰＵ２０１の制御プログラムであるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）やオペレーティングシステムプログラムが記憶されている。
【００３３】
また外部メモリ２８０（記憶手段）には、無人航空機１０１の実行する機能を実現するために必要な各種プログラム等が記憶されている。ＲＡＭ２０３（記憶手段）は、ＣＰＵ２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。
【００３４】
ＣＰＵ２０１は、処理の実行に際して必要なプログラム等をＲＡＭ２０３にロードして、プログラムを実行することで各種動作を実現するものである。
【００３５】
周辺バスＩ／Ｆ２０４は、各種周辺デバイスと接続するためのインタフェースである。周辺バスＩ／Ｆ２０４には、ＰＭＵ２１０、ＳＩＭアダプタ２２０、無線ＬＡＮ用ＢＢユニット２３０、移動体通信用ＢＢユニット２４０、ＧＰＳユニット２５０、センサ２６０、ＧＣＵ２７０、外部メモリ２８０が接続されている。
【００３６】
ＰＭＵ２１０はパワーマネジメントユニットであり、無人航空機１０１が備えるバッテリからＥＳＣ２１１への電源供給を制御することができる。ＥＳＣ２１１は、エレクトロニックスピードコントローラであり、ＥＳＣ２１１に接続されるモータ２１２の回転数を制御することができる。ＥＳＣ２１１によってモータ２１２を回転させることで、モータ２１２に接続されるプロペラ２１３（回転翼）を回転させる。
【００３７】
尚、ＥＳＣ２１１、モータ２１２、プロペラ２１３のセットは、プロペラ２１３の数に応じて複数備えられている。例えば、クアッドコプターであれば、プロペラ２１３の数は４枚であるので、このセットが４つ必要となる。
【００３８】
ＳＩＭアダプタ２２０は、ＳＩＭカード２２１を挿入するためのカードアダプタである。ＳＩＭカード２２１の種類は特に問わない。移動体通信網を提供する通信事業者に応じたＳＩＭカード２２１であればよい。
【００３９】
無線ＬＡＮ用ＢＢユニット２３０は、無線ＬＡＮを介して通信を行うためのベースバンドユニットである。無線ＬＡＮ用ＢＢユニット２３０は、送信したいデータや信号からベースバンド信号を生成して変復調回路へ送出することができる。更に、受信したベースバンド信号から元のデータや信号を得ることができる。
【００４０】
また、無線ＬＡＮ用ＲＦユニット２３１は、無線ＬＡＮを介して通信を行うためのＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ユニットである。無線ＬＡＮ用ＲＦユニット２３１は、無線ＬＡＮ用ＢＢユニット２３０から送出されたベースバンド信号を無線ＬＡＮの周波数帯に変調してアンテナから送信することができる。更に、無線ＬＡＮの周波数帯の信号を受信すると、これをベースバンド信号に復調することができる。
【００４１】
移動体通信用ＢＢユニット２４０は、移動体通信網を介して通信を行うためのベースバンドユニットである。移動体通信用ＢＢユニット２４０は、送信したいデータや信号からベースバンド信号を生成して変復調回路へ送出することができる。更に、受信したベースバンド信号から元のデータや信号を得ることができる。
【００４２】
また、移動体通信用ＲＦユニット２４１は、移動体通信網を介して通信を行うためのＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ユニットである。移動体通信用ＲＦユニット２４１は、移動体通信用ＢＢユニット２４０から送出されたベースバンド信号を移動体通信網の周波数帯に変調してアンテナから送信することができる。更に、移動体通信網の周波数帯の信号を受信すると、これをベースバンド信号に復調することができる。
【００４３】
ＧＰＳユニット２５０は、グローバルポジショニングシステムにより、無人航空機１０１の現在位置を取得することの可能な受信機である。ＧＰＳユニット２５０は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、現在位置を推定することができる。
【００４４】
センサ２６０は、無人航空機１０１の傾き、向き、速度や周りの環境を計測するためのセンサである。無人航空機１０１はセンサ２６０として、ジャイロセンサ、加速度センサ、気圧センサ、磁気センサ、超音波センサ等を備えている。これらのセンサから取得したデータに基づいて、ＣＰＵ２０１が無人航空機１０１の姿勢や移動を制御する。
【００４５】
ＧＣＵ２７０はジンバルコントロールユニットであり、カメラ２７１とジンバル２７２の動作を制御するためのユニットである。無人航空機１０１が飛行することにより機体に振動が発生したり、機体が不安定になったりするため、カメラ２７１で撮像した際にブレが発生しないよう、ジンバル２７２によって無人航空機１０１の振動を吸収し水平を維持する。また、ジンバル２７２によってカメラ２７１の遠隔操作を行うことも可能である。
【００４６】
本発明の無人航空機１０１が後述する各種処理を実行するために用いられる各種プログラム等は外部メモリ２８０に記録されており、必要に応じてＲＡＭ２０３にロードされることによりＣＰＵ２０１によって実行されるものである。さらに、本発明に係わるプログラムが用いる定義ファイルや各種情報テーブルは外部メモリ２８０に格納されている。
【００４７】
次に、図３を用いて図１に示した制御用コンピュータ１０３に適用可能な情報処理装置のハードウェア構成について説明する。
【００４８】
図３において、３０１はＣＰＵで、システムバス３０４に接続される各デバイスやコントローラを統括的に制御する。また、ＲＯＭ３０２あるいは外部メモリ３１１には、ＣＰＵ３０１の制御プログラムであるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ  ／  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）やオペレーティングシステムプログラム（以下、ＯＳ）や、ＰＣの実行する機能を実現するために必要な後述する各種プログラム等が記憶されている。
【００４９】
３０３はＲＡＭで、ＣＰＵ３０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。ＣＰＵ３０１は、処理の実行に際して必要なプログラム等をＲＯＭ３０２あるいは外部メモリ３１１からＲＡＭ３０３にロードして、ロードしたプログラムを実行することで各種動作を実現するものである。
【００５０】
また、３０５は入力コントローラで、キーボード（ＫＢ）３０９等のポインティングデバイス等からの入力を制御する。３０６はビデオコントローラで、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）３１０等の表示器への表示を制御する。なお、図２では、ＣＲＴ３１０と記載しているが、表示器はＣＲＴだけでなく、液晶ディスプレイ等の他の表示器であってもよい。
【００５１】
３０７はメモリコントローラで、ブートプログラム、各種のアプリケーション、フォントデータ、ユーザファイル、編集ファイル、各種データ等を記憶する外部記憶装置（ハードディスク（ＨＤ））や、フレキシブルディスク（ＦＤ）、或いはＰＣＭＣＩＡカードスロットにアダプタを介して接続されるコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリ等の外部メモリ３１１へのアクセスを制御する。
【００５２】
３０８は通信Ｉ／Ｆコントローラで、ネットワークを介して外部機器と接続・通信するものであり、ネットワークでの通信制御処理を実行する。例えば、ＴＣＰ／ＩＰを用いた通信等が可能である。
【００５３】
なお、ＣＰＵ３０１は、例えばＲＡＭ３０３内の表示情報用領域へアウトラインフォントの展開（ラスタライズ）処理を実行することにより、ＣＲＴ３１０上での表示を可能としている。また、ＣＰＵ３０１は、ＣＲＴ３１０上の不図示のマウスカーソル等でのユーザ指示を可能とする。
【００５４】
本発明を実現するための後述する各種プログラムは、外部メモリ３１１に記録されており、必要に応じてＲＡＭ３０３にロードされることによりＣＰＵ３０１によって実行されるものである。さらに、上記プログラムの実行時に用いられる設定ファイル等も外部メモリ３１１に格納されており、これらについての詳細な説明も後述する。
【００５５】
次に図４を用いて、本発明において、無人航空機１０１がトンネル内を自動で飛行する一例を示す図である。図４は、トンネルの開口部を正面から見た図である。
【００５６】
４０１は、トンネルを示している。無人航空機１０１は、その上下左右にそれぞれ超音波センサを備えており、当該超音波センサの検出結果により、無人航空機１０１からトンネル４０１の側壁や天井、床までの距離を特定し、それらから所定の距離を保つように飛行する。
【００５７】
なお、側壁や天井までの距離を気にすることなく、床から所定の距離を保って飛行するように制御することも考えられるが、トンネル内が直線とは限らず、うねっている場合もあるため、床から所定の距離を保って飛行するように制御するだけだと、側壁に無人航空機１０１が激突する恐れがある。そのため、本実施形態では、側壁とも所定の距離を保つように制御している。
【００５８】
トンネル４０１の側壁や天井、床からどれぐらいの距離を保たせるかは、ユーザが予め制御用コンピュータ１０３を介して無人航空機１０１に設定するものとする。図４では、無人航空機１０１は、トンネル４０１の各側壁から５．５ｍ、天井と床からそれぞれ２ｍの距離となるように飛行している例を示している。
【００５９】
これにより、無人航空機１０１は、トンネル４０１内に入って、制御用コンピュータ１０３と通信できなくなったとしても、トンネル４０１内を自動で飛行することが可能となる。
【００６０】
無人航空機１０１が、トンネル４０１内を自動で飛行できるようになると、無人航空機１０１は当該無人航空機１０１に搭載されたカメラでトンネル内を撮影できるため、無人航空機１０１が撮影した映像（画像でも良い）をユーザが確認することで、作業者５０１がわざわざトンネル４０１内を歩いて点検しなくともトンネル４０１内の定期点検を行うことが可能となり、作業者５０１の負荷を軽減することが可能となる。
【００６１】
また、図５に示すように、トンネル４０１の奥で作業者５０１が作業を行っていて、急ぎの用事（例えば、体調が悪くなったや、資材を持ってきて欲しい等）がある場合に、無人航空機１０１が自動で作業者５０１のところまで飛行し、体調が悪いのであれば薬や水等を持って行ったり、その際に作業者５０１を撮影することで、トンネル４０１外にいる現場責任者に作業者５０１の様子を伝えたりすることが可能となり、資材を持ってきて欲しいのであれば、資材を作業者５０１の所まで届けることが可能となる。
【００６２】
なお、作業者５０１の位置の特定には、作業者５０１が待避所に備え付けの電話ボックスから電話をすることで、電話ボックスの位置から作業者５０１の位置を特定する方法や、作業者が身に着けるウェアラブル端末からの信号を受信して作業者５０１の位置を特定する方法が考えられる。
【００６３】
ところで、延長が所定よりも長いトンネルの場合、図６に示すように、所定の間隔で待避所（６０１）を設けることが義務付けられている。図６は、トンネル４０１内を上から見た図の一例であり、６０１のでっぱりは待避所を示す。
【００６４】
しかしながら、上述したような側壁から所定の距離を保って無人航空機１０１が飛行する仕組みの場合、無人航空機１０１が待避所付近を通過するときに、トンネル４０１の側壁までの距離が所定の距離よりも急激に長くなるため、無人航空機１０１が、自身の位置や進むべき方向が判断できなくなり、そこから動けなくなるという課題があった。
【００６５】
そこで、本発明では、待避所６０１付近を無人航空機１０１が通過することで、トンネル４０１の側壁までの距離が所定の距離（図６の例では５．５ｍ）よりも大きく変化した場合には、変化後の距離（図６の例では７．５ｍ）を一時的に所定の距離としてみなし、再び所定の距離（図６の例では５．５ｍ）になるまでは、変化後の距離を保って無人航空機１０１が飛行するように制御することで、たとえ、トンネル４０１の側壁までの距離が所定の距離（図６の例では５．５ｍ）よりも大きく変化した場合であっても、無人航空機１０１が自動飛行を継続することが可能となる。
【００６６】
次に、無人航空機１０１が自動飛行する際の他の課題、および解決手段について、図７を用いて説明する。図７は、無人航空機１０１がトンネル内を自動で飛行する一例を示す図であり、トンネル工事用の車両７０１がトンネル内に存在している状態を示す図である。
【００６７】
トンネル内には、無人航空機１０１の飛行経路上に障害物が存在する場合があり、そのような場合に、無人航空機１０１がその障害物に衝突する恐れがあった。そこで本発明の実施形態では、無人航空機１０１は、自動飛行中に、飛行経路上に障害物を発見すると、当該障害物を回避して、自動飛行を実行する。図７の例では、車両７０１を回避するためにいったん上昇して車両７０１を回避した後、再度、元の高さまで下降して自動飛行を継続している。
【００６８】
なお、障害物の発見方法としては、超音波センサを無人航空機１０１の進行方向に付けて、超音波センサの検出結果から発見する方法や、無人航空機１０１に備え付けのカメラで撮影した画像データを解析して発見する方法が考えられる。以上の方法により、たとえ無人航空機１０１の飛行経路上に障害物があったとしても、無人航空機１０１が自動飛行を継続することが可能となる。
【００６９】
以上で図７の説明を終了する。
【００７０】
では、ここから本発明の実施形態における無人航空機１０１を制御するフローチャートについて図８以降の図面を用いて説明する。
【００７１】
図８、および図９は、本実施形態において、無人航空機１０１を制御するフローチャートの一例を示す図である。なお、本処理を実行する時点では、無人航空機１０１はトンネルの入り口で待機しているものとする。
【００７２】
図８、図９の各ステップに示す処理は、制御用コンピュータ１０３のＣＰＵ３０１と、無人航空機１０１のＣＰＵ２０１により実行される処理である。
【００７３】
ステップＳ８０１において、制御用コンピュータ１０３は、ユーザの指示に従って、無人航空機１０１の制御システムを起動させる。
【００７４】
ステップＳ８０２において、制御用コンピュータ１０３は、ユーザから無人航空機１０１の飛行指示を受け付けたかを判定する。制御用コンピュータ１０３は、ユーザから無人航空機１０１の飛行指示を受け付けたならばステップＳ８０５に処理を移行し、ユーザから無人航空機１０１の飛行指示を受け付けなければ、ステップＳ８０３に処理を移行する。
【００７５】
ステップＳ８０３において、制御用コンピュータ１０３は、ＨＥＬＰ信号（救援情報ともいう）を受信したかを判定する。ＨＥＬＰ信号を受信したならばステップＳ８０５に処理を移行し、ＨＥＬＰ信号を受信しなければ、ステップＳ８０４に処理を移行する。
【００７６】
ＨＥＬＰ信号は、作業者５０１がトンネル内の待避所に備え付けの電話ボックスと、制御用コンピュータ１０３とを有線で通信させ、作業者５０１が電話ボックスから連絡することで受信する方法や、作業者５０１が身に着けるウェアラブル端末からの信号を受信する方法が考えられる。
【００７７】
ステップＳ８０４において、制御用コンピュータ１０３は、ユーザから終了指示を受け付けたかを判定し、終了指示を受け付けたならば本処理を終了し、そうでなければステップＳ８０２に処理を戻す。
【００７８】
ステップＳ８０５において、制御用コンピュータ１０３は、無人航空機１０１に対して飛行指示を行う。
【００７９】
ステップＳ８０６において、無人航空機１０１は、制御用コンピュータ１０３から送信された飛行開始指示を受信し、ステップＳ８０７において、無人航空機１０１は、飛行処理を行う。ステップＳ８０７の処理の詳細は、図９を用いて説明する。
【００８０】
次に、図９を用いて、図８のステップＳ８０７の処理の詳細について説明する。なお、ステップS９０１の処理を実行する前に、無人航空機１０１は、飛行開始直後に一旦無人航空機１０１に設けられた超音波センサによる検出結果を取得して（取得手段）、取得した検出結果から無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁、天井、床までの距離を特定し、特定した距離を用いて、無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁、天井、床までの距離が所定の距離となるように無人航空機１０１の位置を修正し、修正後、所定の距離を保ってトンネルの奥行方向に飛行（特定手段）する（ステップS９００）。
【００８１】
ステップＳ９０１において、無人航空機１０１は、当該無人航空機１０１に設けられたセンサによる検出結果を取得する。
【００８２】
より具体的には、例えば、本実施形態では、図４に示す通り、無人航空機１０１の上下左右（上の超音波センサ、および左右のいずれか一方のセンサは必須ではない）に設けられた超音波センサによる検出結果を取得し、取得した検出結果から無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁、天井、床までの距離を特定する。
【００８３】
ステップS９０１は、本発明における、前記センサによる検出結果を取得する取得手段の一例であり、前記取得手段で取得した前記センサによる検出結果を用いて、前記無人航空機から構造物の側壁までの距離と、当該無人航空機から当該構造物の底面、または天井までの距離とを特定する特定手段の一例である。
【００８４】
ステップＳ９０２において、無人航空機１０１は、ステップＳ９０１で特定した無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁、天井、床までの距離の値が所定の範囲内であるかを判定する。図４の例では、トンネル４０１の各側壁から約５．５ｍ、天井と床からそれぞれ約２ｍの距離に無人航空機１０１が位置しているかを判定する。
【００８５】
無人航空機１０１は、特定した値（距離）が所定の範囲内であれば、その距離を保つように飛行しつつ、ステップＳ９０９に処理を移行し、所定の範囲内でなければステップＳ９０３に処理を移行する。
【００８６】
ステップＳ９０３において、無人航空機１０１は、当該無人航空機１０１が現在待避所（例えば図６の待避所６０１）を通過中であるかを判定する。無人航空機１０１は、待避所を通過中であれば、待避所を通過したことに起因する値の変化であるとしてステップＳ９０８に処理を移行し、そうでなければ障害物（例えば作業用の車両等）による値の変化であるとして、ステップＳ９０４で当該無人航空機１０１に備え付けのカメラで撮影した画像データを取得・解析することで、障害物を特定し、ステップＳ９０５で障害物を回避する動作を行う。
【００８７】
無人航空機１０１が現在待避所を通過中であるかの判定方法は、無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁までの距離の値が所定の範囲よりも大きく上回った場合に（障害物であれば無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁までの距離の値が所定の範囲よりも下回るはずであるので）待避所を通過中であると判定する方法、図１０のトンネルのデータテーブル中の待避所の間隔１００５と、無人航空機１０１の飛行速度と飛行してからの経過時間によって求められる無人航空機１０１の位置とに基づいて、待避所を通過中であると判定する方法、および図１０のトンネルのデータテーブル中の待避所の位置における幅１００６と、ステップＳ９０１で取得した値とが一致する場合に待避所を通過中であると判定する方法、無人航空機１０１に備え付けのカメラで撮影した画像データを解析して特定する方法がある。
【００８８】
ここで、図１０に示すトンネルデータテーブルの一例について説明する。図１０のトンネルデータテーブルは、無人航空機１０１の外部メモリ２８０に記憶される。なお、制御用コンピュータ１０３の外部メモリ３１１にも記憶しても良い。
【００８９】
名前１００１は、トンネルを一意に識別するためのトンネルの名前を示し、幅１００２は、名前１００１に示されるトンネルの横幅を示し、高さ１００３は、名前１００１に示されるトンネルの高さを示し、全長１００４は、名前１００１に示されるトンネルの全長を示し、待避所の間隔１００５は、名前１００１に示されるトンネルの入り口からどれぐらいの間隔で待避所が設けられているかを示し、待避所の位置における幅１００６は、名前１００１に示されるトンネルの待避所の位置における横幅を示している。以上で図１０の説明を終了し、図９の説明に戻る。
【００９０】
ステップＳ９０６において、無人航空機１０１は、ステップＳ９０５で回避行動を行ったことにより、トンネル４０１の各側壁、天井、床までの距離が変化してしまっているため、ステップＳ９０１と同様に、再度当該無人航空機１０１に設けられたセンサによる検出結果を取得する。
【００９１】
ステップＳ９０７において、無人航空機１０１は、ステップＳ９０６で取得した値を用いて、当該無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁、天井、床までの距離が所定の範囲内となるように当該無人航空機１０１の位置を補正する。
【００９２】
ステップＳ９０８において、無人航空機１０１は、一時的にトンネル４０１の各側壁までの所定の距離の値を変更し、変更した所定の距離の値となるように当該無人航空機１０１の位置を補正する。変更した所定の距離とは、図１０のトンネルデータテーブルの待避所の位置における幅１００６の値を用いる場合は、待避所の位置における幅１００６の値の約半分の値を示し、図１０のトンネルデータテーブルの待避所の位置における幅１００６の値を用いない場合には、無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁までの距離の値が所定の範囲よりも大きく上回ったときの値を示す。
【００９３】
ステップS９０８で無人航空機１０１の位置を補正する処理、およびステップS９０２で無人航空機１０１からトンネル４０１の各側壁、天井、床まで所定の距離を保つように飛行する処理は、前記特定手段による特定結果に従って、当該無人航空機の飛行方向を決定する決定手段の一例である。
【００９４】
ステップＳ９０９において、無人航空機１０１は、目的地に到着したかを判定する。無人航空機１０１は、目的地に到着したならば、ステップＳ９１０に処理を移行し、そうでなければステップＳ９０１に処理を戻す。ここでいう目的地とは、日常点検であれば、トンネルの端の地点を示し、ＨＥＬＰ信号を受信することに応じて無人航空機１０１が飛行した場合には、ＨＥＬＰ信号の発信元の位置を示す。
【００９５】
また、目的地に到着したか否かは、日常点検であれば、図１０のトンネルデータテーブルの全長１００４と、無人航空機１０１の飛行速度と飛行してからの経過時間によって求められる無人航空機１０１の位置とに基づいてトンネルの端の地点まで到着したことを判定したり、無人航空機１０１が人工衛星からの電波を受信可能になったことによってトンネルの端の地点まで到着したことを判定したりすることが可能であり、ＨＥＬＰ信号（救援情報ともいう）を受信することに応じて無人航空機１０１が飛行した場合には、作業者５０１がトンネル内の待避所に備え付けの電話ボックスから連絡することで、電話ボックスの位置から作業者５０１の位置（ＨＥＬＰ信号の発信元の位置）を特定し、その特定した位置と、無人航空機１０１の飛行速度と飛行してからの経過時間によって求められる無人航空機１０１の位置とに基づいて判定することが可能である。
【００９６】
ステップＳ９１０において、無人航空機１０１は、到着した目的地が出発地点かを判定する。無人航空機１０１は、出発地点であれば本処理を終了し、そうでなければ、ステップＳ９１１に処理を移行する。出発地点であるかの判定は、ステップＳ９０９で２回目にＹＥＳと判定される場合に出発地点であると判定する。
【００９７】
ステップＳ９１１において、無人航空機１０１は、折り返して出発地点に向けて飛行する。
【００９８】
以上で、図９の説明を終了する。
【００９９】
以上、本発明によると、無人航空機の遠隔操作が困難な状況であっても、当該無人航空機が自動で飛行することができる。
【０１００】
本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【０１０１】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接、或いは遠隔から供給するものを含む。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合も本発明に含まれる。
【０１０２】
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０１０３】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【０１０４】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。
【０１０５】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
【０１０６】
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１０７】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１０８】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１０９】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１１０】
なお、前述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０１  無人航空機
１０３  制御用コンピュータ
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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