(57)【要約】【課題】飛行制限高度に対する飛行応答を行うシステム、方法、及び、装置を提供する。【解決手段】無人航空機（ＵＡＶ）の高度を高度制限と比較してよい。必要に応じて、ＵＡＶが制限高度で飛行しないように、ＵＡＶは飛行応答手段を取ってよい。ＵＡＶの高度測定値と、ＵＡＶの高度制限のいずれか、または両方を修正して、性能を向上させてよい。好みと、ＵＡＶが属する管区の規則に応じて、異なる飛行応答手段を取ってよい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法であって、
１つ以上のプロセッサで、
１つ以上の高度制限を受信するステップと、
地域の地図情報を受信するステップと、
前記地図情報に基づいて前記１つ以上の高度制限を修正するステップと、
前記ＵＡＶが前記地域の上方を移動するとき、前記１つ以上の修正高度制限に従うように、前記１つ以上のプロセッサから前記１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力するステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記１つ以上の高度制限は、最高高度限界値を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の高度制限を修正するステップは、前記地図情報に基づいて前記最高高度限界値を増減するステップを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上の高度制限は、最低高度限界値または許容高度範囲を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上の高度制限は、前記ＵＡＶの飛行前に予め設定される、またはユーザによって入力される、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上の高度制限は、前記１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記地図情報は、前記地域の標高情報、地形の標高、前記地域の１つ以上の人工構造物または自然構造物の高さのうち少なくとも一つを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記地図情報は、制限空域の位置を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記地図情報を受信するステップは、前記地図情報を含む前記地域の地図を受信するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記地図は、地形図である、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＵＡＶの現在位置を判断するステップと、
前記ＵＡＶの前記現在位置に対応する前記地図上の位置を識別するステップと、
前記地図を用いて、前記位置の地図情報を取得するステップと、をさらに含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記修正するステップは、前記ＵＡＶの操作中に行われる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御するシステムであって、
機体の本体と、
前記機体の本体に接続され、前記ＵＡＶを移動させる１つ以上の推進ユニットと、
前記１つ以上の推進ユニットに動作可能に接続された１つ以上のプロセッサと、を備え、
前記１つ以上のプロセッサは、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法のステップを実行する、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
無人航空機（ＵＡＶ）等の航空機は、軍用及び民生用に、監視、偵察、探査の業務を行うために使用できる。このような航空機は、特定の機能を行う搭載物を支持し得る。
【背景技術】
【０００２】
あらゆる国の航空交通管制（例えば、米国では、これは連邦航空局（ＦＡＡ））は、空域に関して様々な規制を有する。例えば、ＵＡＶは、一定の管区では、一定の高度を超えた飛行を禁じられている場合がある。ある一定の高度を超えると、ＵＡＶの飛行及び安全性／安定性に影響し得る。リモートコントローラが故障すると、ＵＡＶは、上昇し続ける可能性があり、これは危険を伴い得る。
【発明の概要】
【０００３】
場合によっては、無人航空機（ＵＡＶ）等の航空機に高度制限や飛行制御を課すことは、法令順守、ユーザ体験向上、安全性向上、の少なくとも１つにとって望ましいと思われる。しかしながら、一部の制限は、過大包摂、過小包摂であり得る。例えば、制限は、地形に関わらず、固定の水準（例えば、海面（ＭＳＬ））からのある一定の高度で設定され得る。これは、全地球測位システム（ＧＰＳ）を用いて高度を測定する場合、当てはまり得る。この場合、ＵＡＶは、高度の高い都市（例えば、デンバー）では、地上から近い距離で飛行可能であり、高度の低い都市（例えば、ワシントンＤＣ）では、地上から遠い距離で飛行可能であり得る。ＵＡＶの適切な高度測定は、地上からの測定でよい。ある管区（例えば、米国）においては、ＵＡＶの飛行が許可されてよい非管制空域は、地上の高さから測定されてよい。地面を無視する高度制限は、飛行場所の複雑な地形や大きい高度勾配を考慮に入れないことがある。高度の高い地面、複雑な地形、及び、大きい高度勾配を考慮に入れない結果、ＵＡＶは、管制空域を侵害し得る、または、監視、偵察、探査、航空写真等の活動に必要な許可された高さに達しないことがある。従って、飛行制限高度に関する改良された動的な高さ制御が必要である。
【０００４】
飛行制限高度を検出し、それに応答するシステム及び方法を提供する。ＵＡＶの相対高度を決定してよい。これは、ＵＡＶと、海面（ＭＳＬ）または局所的な地面との垂直距離の計算を含み得る。ＵＡＶの高度を、高度制限と比較してよい。比較に基づいて、次のＵＡＶの飛行応答を実施してよい。すなわち、ＵＡＶを上昇または下降させる、ＵＡＶを着陸させる、ＵＡＶを高度制限に従わせるための時間を与える、ＵＡＶを高度制限に従わせる、警報または警告をユーザに与える、うちの少なくとも１つ等。
【０００５】
従って、本発明の一態様において、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法を提供する。方法は、１つ以上のプロセッサで、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を受信するステップと、１つ以上のプロセッサで、地域の標高情報を受信するステップと、１つ以上のプロセッサを活用して、１つ以上の修正高度制限を生成するように、標高情報に基づいて１つ以上の高度制限を修正するステップと、ＵＡＶが当該地域の上方を移動しながら１つ以上の修正高度制限に従うように、１つ以上のプロセッサから１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力するステップと、を含み得る。
【０００６】
ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、最高高度限界値を含む。ある実施形態においては、最高高度限界値は、地上約１２０ｍである。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限を修正することは、標高情報に基づいて最高高度限界値を増減することを含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、最低高度限界値を含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、許容高度範囲を含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、ＵＡＶの飛行前に予め設定される。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、ユーザによって入力される。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、標高情報は、地域の地形の標高を示す。ある実施形態においては、標高情報は、地域の１つ以上の人工構造物または自然構造物の高さを示す。ある実施形態においては、標高情報を受信することは、標高情報を含む地域の地図を受信することを含む。ある実施形態においては、地図は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、地図は、ＵＡＶの飛行前に受信される。ある実施形態においては、地図は、ＵＡＶの飛行中に受信される。ある実施形態においては、方法は、ＵＡＶの現在位置を判断するステップと、ＵＡＶの現在位置に対応する地図上の位置を識別するステップと、地図を用いてその場所の標高情報を取得するステップと、をさらに含む。ある実施形態においては、ＵＡＶの現在位置は、ＵＡＶによって支持される１つ以上のＧＰＳセンサを用いて判断される。ある実施形態においては、標高情報を受信するステップは、地域の標高情報を示すセンサデータを受信するステップを含む。ある実施形態においては、センサデータは、１つ以上のセンサによって生成され、当該センサは、ＵＡＶによって支持され、ＵＡＶの地上からの高さを測定する。ある実施形態においては、１つ以上のセンサは、超音波センサ、合成開口レーダ、飛行時間型カメラ、視覚センサ、または、ライダセンサを含む。ある実施形態においては、センサデータは、所定の時間間隔にわたった、ＵＡＶの地上からの高さの測定値の重み付き平均を含む。ある実施形態においては、修正するステップは、ＵＡＶの操作中に行われる。
【０００７】
本発明の別の態様において、無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御するシステムを提供する。システムは、機体の本体と、機体の本体に接続され、ＵＡＶを移動させるように適合された１つ以上の推進ユニットと、１つ以上の推進ユニットに動作可能に接続された１つ以上のプロセッサと、を備えてよい。１つ以上のプロセッサは、個々にまたは一括して、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を受信し、地域の標高情報を受信し、１つ以上の修正高度制限を生成するように標高情報に基づいて１つ以上の高度制限を修正する。また、１つ以上のプロセッサは、ＵＡＶが地域の上方を移動しながら１つ以上の修正高度制限に従うように、１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力する。
【０００８】
ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、最高高度限界値を含む。ある実施形態においては、最高高度限界値は、地上約１２０ｍである。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、標高情報に基づいて最高高度限界値を増減することによって、１つ以上の高度制限を修正する。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、最低高度限界値を含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、許容高度範囲を含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、ＵＡＶの飛行前に予め設定される。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、ユーザによって入力される。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、標高情報は、地域の地形の標高を示す。ある実施形態においては、標高情報は、地域の１つ以上の人工構造物または自然構造物の高さを示す。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、標高情報を含む地域の地図を受信することによって、標高情報を受信する。ある実施形態においては、地図は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、地図は、ＵＡＶの飛行前に受信される。ある実施形態においては、地図は、ＵＡＶの飛行中に受信される。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、ＵＡＶの現在位置を判断し、ＵＡＶの現在位置に対応する地図上の位置を識別し、地図を用いて、その位置の標高情報を取得する。ある実施形態においては、ＵＡＶの現在位置は、ＵＡＶによって支持される１つ以上のＧＰＳセンサを用いて判断される。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、地域の標高情報を示すセンサデータを受信することによって、標高情報を受信する。ある実施形態においては、センサデータは、１つ以上のセンサによって生成され、当該センサは、ＵＡＶによって支持され、ＵＡＶの地上からの高さを測定する。ある実施形態においては、１つ以上のセンサは、超音波センサ、合成開口レーダ、飛行時間型カメラ、視覚センサ、または、ライダセンサを含む。ある実施形態においては、センサデータは、所定の時間間隔にわたった、ＵＡＶの地上からの高さの測定値の重み付き平均を含む。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、ＵＡＶの操作中、１つ以上の高度制限を修正する。
【０００９】
本発明の別の態様において、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法を提供する。方法は、１つ以上のプロセッサで、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を受信するステップと、１つ以上のプロセッサで、地域の地図情報を受信するステップと、１つ以上のプロセッサを活用して、１つ以上の修正高度制限を生成するように、地図情報に基づいて１つ以上の高度制限を修正するステップと、ＵＡＶが地域の上方を移動しながら１つ以上の修正高度制限に従うように、１つ以上のプロセッサから１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力するステップと、を含み得る。
【００１０】
ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、最高高度限界値を含む。ある実施形態においては、最高高度限界値は、地上約１２０ｍである。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限を修正することは、地図情報に基づいて最高高度限界値を増減することを含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、最低高度限界値を含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、許容高度範囲を含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、ＵＡＶの飛行前に予め設定される。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、ユーザにより入力される。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、地図情報は、地域の標高情報を含む。ある実施形態においては、標高情報は、地域の地形の標高を示す。ある実施形態においては、標高情報は、地域の１つ以上の人工構造物または自然構造物の高さを示す。ある実施形態においては、地図情報は、制限空域の位置を含む。ある実施形態においては、制限空域は、空港、都市地域、軍事施設、または、環境保全地域の１つ以上を含む。ある実施形態においては、地図情報を受信するステップは、地図情報を含む地域の地図を受信するステップを含む。ある実施形態においては、地図は、地形図である。ある実施形態においては、地図は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、地図は、ＵＡＶの飛行前に受信される。ある実施形態においては、地図は、ＵＡＶの飛行中に受信される。ある実施形態においては、方法は、ＵＡＶの現在位置を判断するステップと、ＵＡＶの現在位置に対応する地図上の位置を識別するステップと、地図を用いてその位置の地図情報を取得するステップと、をさらに含む。ある実施形態においては、ＵＡＶの現在位置は、ＵＡＶによって支持される１つ以上のＧＰＳセンサを用いて判断される。ある実施形態においては、修正するステップは、ＵＡＶの操作中に行われる。
【００１１】
本発明の別の態様において、無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御するシステムを提供する。システムは、機体の本体と、機体の本体に接続され、ＵＡＶを移動させるように適合された１つ以上の推進ユニットと、１つ以上の推進ユニットに動作可能に接続された１つ以上のプロセッサと、を備えてよい。１つ以上のプロセッサは、個々にまたは一括して、ＵＡＶの１つ以上の高度制限を受信し、地域の地図情報を受信し、１つ以上の修正高度制限を生成するように、地図情報に基づいて１つ以上の高度制限を修正し、ＵＡＶが地域の上方を移動しながら１つ以上の修正高度制限に従うように、１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力する。
【００１２】
ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、最高高度限界値を含む。ある実施形態においては、最高高度限界値は、地上約１２０ｍである。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、地図情報に基づいて最高高度限界値を増減することによって、１つ以上の高度制限を修正する。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、最低高度限界値を含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、許容高度範囲を含む。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、ＵＡＶの飛行前に予め設定される。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、ユーザによって入力される。ある実施形態においては、１つ以上の高度制限は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、地図情報は、地域の標高情報を含む。ある実施形態においては、標高情報は、地域の地形の標高を示す。ある実施形態においては、標高情報は、地域の１つ以上の人工構造物または自然構造物の高さを示す。ある実施形態においては、地図情報は、制限空域の位置を含む。ある実施形態においては、制限空域は、空港、都市地域、軍事施設、または、環境保全地域、の１つ以上を含む。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、地図情報を含む地域の地図を受信することによって、地図情報を受信する。ある実施形態においては、地図は、地形図である。ある実施形態においては、地図は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、地図は、ＵＡＶの飛行前に受信される。ある実施形態においては、地図は、ＵＡＶの飛行中に受信される。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、ＵＡＶの現在位置を判断し、ＵＡＶの現在位置に対応する地図上の位置を識別し、地図を用いて、その位置の地図情報を取得する。ある実施形態においては、ＵＡＶの現在位置は、ＵＡＶによって支持される１つ以上のＧＰＳセンサを用いて判断される。ある実施形態においては、１つ以上のプロセッサは、ＵＡＶの操作中、１つ以上の高度制限を修正する。
【００１３】
本発明の別の態様において、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法を提供する。方法は、以下を含んでよい。（ａ）第１の基準高度に対してＵＡＶの高度を制限する第１の高度制限のセットに従って、ＵＡＶを操作させるように、１つ以上のプロセッサから１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力するステップ。（ｂ）１つ以上のプロセッサを活用して、１つ以上の基準に基づいて、ＵＡＶが第２の高度制限のセットに従って操作すべきか否かを判断するステップ。（ｃ）（ｂ）の判断に従って、１つ以上の基準が満たされている場合、第２の基準高度に対してＵＡＶの高度を制限する第２の高度制限のセットに従って、ＵＡＶを操作させるように、１つ以上のプロセッサから１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力するステップ。
【００１４】
ある実施形態においては、第１の基準高度は、海面の高度であり、第２の基準高度は、ＵＡＶの現在位置における地面の高度である。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、最高高度限界値を含む。ある実施形態においては、最高高度限界値は、第１または第２の基準高度から約１２０ｍ上方である。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、最低高度限界値を含む。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、許容高度範囲を含む。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、ＵＡＶの飛行前に予め設定される。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、ユーザによって入力される。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶの現在の飛行時間が所定の飛行時間閾値を超えたか否かを含む。ある実施形態においては、所定の飛行時間閾値は、約１０秒である。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶの現在高度が所定の高度閾値を超えたか否かを含む。ある実施形態においては、所定の高度閾値は、地上約１００ｍである。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶの現在高度がＵＡＶの最初の位置の高度より高いか否かを含む。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶが現在、制限空域内にいないどうかを含む。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、第２の高度制限のセットがＵＡＶのコントローラによって現在、禁じられていないかどうかを含む。ある実施形態においては、コントローラは、ＵＡＶの機内に配置される。ある実施形態においては、コントローラは、ＵＡＶと通信する遠隔制御装置である。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶの飛行前に予め設定される。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ユーザによって入力される。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。
【００１５】
本発明の別の態様において、無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御するシステムを提供する。システムは、機体の本体と、機体の本体に接続され、ＵＡＶを移動させるように適合された１つ以上の推進ユニットと、１つ以上の推進ユニットに動作可能に接続された１つ以上のプロセッサと、を備えてよい。１つ以上のプロセッサは、個々にまたは一括して以下を行う。（ａ）第１の基準高度に対してＵＡＶの高度を制限する第１の高度制限のセットに従って、ＵＡＶを操作させるように、１つ以上の推進ユニットに信号を出力する。（ｂ）１つ以上の基準に基づいて、ＵＡＶが第２の高度制限のセットに従って操作すべきか否かを判断する。（ｃ）（ｂ）の判断に従って１つ以上の基準が満たされる場合、第２の基準高度に対してＵＡＶの高度を制限する第２の高度制限のセットに従って、ＵＡＶを操作させるように、１つ以上の推進ユニットに信号を出力する。
【００１６】
ある実施形態においては、第１の基準高度は、海面の高度であり、第２の基準高度は、ＵＡＶの現在位置における地面の高度である。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、最高高度限界値を含む。ある実施形態においては、最高高度限界値は、第１または第２の基準高度から約１２０ｍ上方である。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、最低高度限界値を含む。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、許容高度範囲を含む。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、ＵＡＶの飛行前に予め設定される。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、ユーザによって入力される。ある実施形態においては、第１または第２の高度制限のセットの少なくとも１つは、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶの現在の飛行時間が所定の飛行時間閾値を超えたか否かを含む。ある実施形態においては、所定の飛行時間閾値は、約１０秒である。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶの現在高度が所定の高度閾値を超えたか否かを含む。ある実施形態においては、所定の高度閾値は、地上約１００ｍである。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶの現在高度がＵＡＶの最初の位置の高度より高いか否かを含む。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶが現在、制限空域内にいないかどうかを含む。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、第２の高度制限のセットがＵＡＶのコントローラによって現在、禁じられていないかどうかを含む。ある実施形態においては、コントローラは、ＵＡＶの機内に配置される。ある実施形態においては、コントローラは、ＵＡＶと通信する遠隔制御装置である。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ＵＡＶの飛行前に予め設定される。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、ユーザによって入力される。ある実施形態においては、１つ以上の基準は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶される。
【００１７】
本発明の他の目的及び特徴は、明細書、請求書、及び、図面を検討することにより明らかとなろう。
【００１８】
参照による組み込み
本明細書に記載の全ての出版物、特許、及び、特許出願は、各出版物、特許、及び、特許出願を、具体的及び個別に参照により組み込むことによって示すのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１９】
本発明の新規な特徴は、添付の請求項に詳細に記載する。本発明の特徴及び利点については、本発明の原理を利用した例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明を添付図面と共に参照することによって、より深く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る、高度制限の対象となる地面の上方を飛行するＵＡＶを示す図である。
【図２】実施形態に係る、最高高度制限と比較して高度測定値を動的に処理するＵＡＶを示す図である。
【図３】実施形態に係る、ＵＡＶの高度測定値と比較して高度制限を動的に処理するＵＡＶを示す図である。
【図４】実施形態に係る、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法のステップを示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法のステップを示すフローチャートである。
【図６】実施形態に係る、ＵＡＶの絶対高度測定値を１つ以上の高度制限と比較する方法のステップを示すフローチャートである。
【図７】実施形態に係る、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法のステップを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係る、外部装置と通信する無人航空機の概略図である。
【図９】本発明の実施形態に係る、全地球測位システム（ＧＰＳ）を用いて、無人航空機の位置を決定する無人航空機を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る、１つ以上の動的に修正された高度制限をＵＡＶの高度測定値と比較する方法のステップを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態に係る、ＵＡＶの動的に修正された高度測定値を１つ以上の高度制限と比較する方法のステップを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の態様に係る、搭載メモリユニットを有する無人航空機の実施例を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る、無人航空機を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る、支持機構及び搭載物を含む可動物体を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る、可動物体を制御するシステムの概略を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る、ＵＡＶの高度測定値を１つ以上の高度制限と比較する方法のステップを示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施形態に係る、ＭＳＬからの地形の標高のみを考慮する修正高度制限を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、１つ以上の検出された飛行制限高度に応じて航空機を制御するシステム、装置、方法を提供する。航空機は、無人航空機（ＵＡＶ）、または、任意の他のタイプの可動物体でよい。
【００２２】
ＵＡＶ等の航空機に対する高度制限等、１つ以上の飛行制限を提供することが望ましい場合があり得る。ある高度を超えると、ＵＡＶの飛行と安全性／安定性が、影響を受けたり、低下したりすることがある。 別の例において、ＵＡＶのリモートコントローラが故障した場合、ＵＡＶは、上昇し続けることがあり、これは危険となり得る。従って、飛行上昇限度を設けることは、ＵＡＶにとって有利な特徴となり得る。
【００２３】
航空機は、空域の様々な規制の対象となり得る。例えば、米国においては、無認可の航空機は飛行してはいけない制限高度がある。これは、無認可のＵＡＶまたは全てのＵＡＶを含み得る。飛行制限高度は、管区によって異なり得る。管区の例は、大陸、連邦、国家、州、郡、市、町、私有の財産もしくは土地、または、他のタイプの管区を含み得るが、これらに限定されない。従って、ＵＡＶに高度制限を課すことは、ＵＡＶが異なる管区の規制を守ることを確実にし得る。
【００２４】
ＵＡＶの高度を制限すると、安全性の向上、迷惑行為の可能性の低減等、追加の利点を獲得し得る。例えば、ＵＡＶを操縦できる最高高度を制限することによって、ＵＡＶが他の航空機と衝突する可能性は減少し得る。さらに、ＵＡＶに課された最低高度制限は、障害物、建物、地形、人、の少なくとも１つとＵＡＶが衝突する可能性、また、ＵＡＶによる迷惑行為（例えば、ＵＡＶが原因のノイズや妨害）の可能性を低減し得る。
【００２５】
高度制限の選択肢を提供することは、ＵＡＶのオペレータに利益を与え得る。例えば、高度制限を設けることによって、他の航空機もしくは物体との衝突の可能性が低減される場合、ＵＡＶのオペレータにとって、高度制限を有するＵＡＶの操作がより快適になり得る。高度制限を設けることによって、ＵＡＶを見失う、ＵＡＶを損傷、他の財産を損傷、の少なくとも１つの可能性が減少する場合、ＵＡＶのオペレータにとって、高度制限を有するＵＡＶの操作がより快適になり得る。高度制限を設けることによって、ＵＡＶが異なる管区の規制に従う可能性が増加する場合、ＵＡＶのオペレータにとって、ＵＡＶの操作はより快適になり得る。高度制限が、（例えば、ＵＡＶが常に制御可能な範囲にいる確率を増加させることによって）制御プロセスを簡単にする場合、ＵＡＶのオペレータは、高度制限を有するＵＡＶの操作をより楽しみ、またはより有用性を獲得し得る。
【００２６】
ＵＡＶに高度制限を課すことは、ＵＡＶ製造業者にとって望ましいと思われる。例えば、法令順守を保証することによって、訴訟の可能性は低減され得る。ＵＡＶのオペレータに追加の保護手段を提供することによって、顧客の苦情を低減し得る。従って、高度制限機能をＵＡＶに与える必要性が存在する。
【００２７】
しかしながら、一部の制限は、過大包摂、過小包摂の場合がある。例えば、地形に関わらず、固定した水準（例えば、ＭＳＬ）からある一定の高度に制限を設定する場合がある。これは、全地球測位システム（ＧＰＳ）を用いて高度を測定する場合、当てはまり得る。この場合、ＵＡＶは、高度の高い都市（例えば、デンバー）では、地上からごく近い距離を飛行でき、高度の低い都市（例えば、ワシントンＤＣ）では、地上から遠い距離を飛行できる。
【００２８】
ＵＡＶの適切な高度測定は、地面からの測定でよい。ある管区（例えば、米国）においては、ＵＡＶの飛行が許可され得る非管制空域は、地上から測定されてよい。地面を無視する高度制限は、飛行場所の複雑な地形や大きな高度勾配も考慮しない可能性がある。高い高度の地面、複雑な地形、及び、大きな高度勾配を考慮に入れない結果、ＵＡＶは、管制空域を侵害することがあり得る。また、監視、偵察、探査、航空写真等の活動に必要な許容された高さに届かないこともあり得る。従って、飛行制限高度の改良された動的な高さ制御が必要である。
【００２９】
さらに、物体との衝突等、安全に関する事故を避けるためにＵＡＶが十分に高い高度を飛行できるように、地形に存在する物体（例えば、建物等の人工構造物、樹木や他の植物等の自然構造物）の高さに基づいて、動的高度制限を実施すると有利であり得る。これは、高い構造物が存在する領域（例えば、超高層ビルのある都市地域、特に高い木の生えた森林地域等）で操作する時、有益であり得る。さらに、本明細書に記載の高度制限の調整は、航空写真等、他の種類のＵＡＶの操作にも有益であり得る。
【００３０】
本明細書に記載のシステム及び方法は、下にある地面及び地形のいずれか、または両方を考慮し得る。従って、本明細書に記載のシステム及び方法は、高度制限が地面に依存する時、高度上限を変更可能にし得る。本明細書に記載のシステム及び方法は、異なる飛行高度制限も考慮してよく、当該飛行高度制限は、ＭＳＬまたは地面に基づいてよい。また、本明細書に記載のシステム及び方法は、ＵＡＶの飛行を制御し、許可された高度範囲内にＵＡＶを維持し得る。
【００３１】
本明細書では高度を伴う制限について主に記載したが、理解されるように、ＵＡＶの操作に対する制限は、位置（例えば、緯度、経度、高度）、向き（例えば、ロール、ピッチ、ヨー）、速度（例えば、並進速度、角速度のいずれか、または両方）、加速度（例えば、並進加速度、角加速度のいずれか、または両方）、の少なくとも１つの制限を含み得る。異なる制限は、ＵＡＶの操作に異なる利点を提供し得る。例えば、位置に対する制限は、ＵＡＶの制限空域への侵入を防ぎ、ＵＡＶがスタート地点から遠くに飛行し過ぎるのを防ぎ、または、ＵＡＶが閉ざされた空間内のみを飛行するのを可能にし得る。向きに対する制限は、ＵＡＶが不安定な向きをとるのを防ぎ得る。不安定な向きは、制御能力と飛行能力のいずれか、または両方を失う結果になり得る。また、加速度または速度に対する制限は、ＵＡＶが不安定な移動を行うことを防ぎ得る。不安定な移動は、制御能力と飛行能力のいずれか、または両方を失う結果になり得る。
【００３２】
図１は、実施形態に係る、高度制限１０６の対象となる地面１０４の上方を飛行するＵＡＶ１０２を示す。本明細書の様々な実施形態は、地面上方でのＵＡＶの操作に関して記載するが、理解されるように、本開示は、あらゆるタイプの地形及び表面（例えば、水域、山、砂漠、平野、台地、ジャングル、及び、人工物）の上方でのＵＡＶの操作にも適用できる。ＵＡＶは、様々な高度内を飛行するように制御できる。高度は、本明細書では、ＵＡＶと、基準点または基準面との間の垂直距離を指して用いられてよい。基準面の例は、地面、海面（すなわち、平均海面）、平均地形面、ジオイド面等を含む。地面は、下にある地球の表面を示し得る。地上に置かれた物体の表面は、地面でよい。ある実施例においては、アスファルト道路の表面は、地面でよく、建物の最上部は、地面でよい。山脈の上の大きい巨岩の表面は、地面でよい。また、地面は、ＵＡＶの下に横たわる表面を指してもよい。あるいは、地面は、地形からの小さなずれを含まない大きな地形の輪郭を指してもよい。例えば、地面は、人口の建物や構造物を含まない下にある大地、山、丘、谷を指してよく、または、より小さい自然に存在する特徴（例えば、樹木、巨岩、低木の茂み）を指してもよい。例えば、都市では、通りは、地面にあると考えてよく、建物はそうでない。地面は、ＵＡＶがいる地域の局所的な地面を指してよい。局所的な地面は、ＵＡＶがその真上にある箇所の地表であってよい。図１は、局所的な地面１０７の周囲の均一な地面１０４を示す。「絶対高度」１０８は、本明細書では、ＵＡＶと局所的な地面との間の垂直距離を指して用いられてよい。「真高度」１１０は、本明細書では、ＵＡＶと平均海面（ＭＳＬ）１１２との間の垂直距離を指して用いられてよい。
【００３３】
ＵＡＶは、１つ以上の高度制限の対象であってよい。高度制限は、ＵＡＶの飛行前に予め設定され得る。高度制限は、ＵＡＶを止めると、更新されてよい。高度制限は、ＵＡＶが離陸する前に更新されてよい。高度制限は、ＵＡＶの飛行中に更新されてよい。高度制限は、ＵＡＶに搭載または非搭載のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶されてよい。高度制限は、ルータ、クラウドサーバ、外部装置、または、他のサーバから、ダウンロードされてよい。ＵＡＶは、最高高度限界値、または、「上限」の対象であってよく、ＵＡＶは、それより上は飛行できない。上限は、約１０，０００ｍ、５，０００ｍ、２，０００ｍ、１，０００ｍ、５００ｍ、２００ｍ、１４０ｍ、１２０ｍ、１００ｍ、８０ｍ、６０ｍ、５０ｍ、４０ｍ、３０ｍ、２０ｍ、１０ｍ、５ｍ、または、それ未満であってよい。ＵＡＶは、最低高度、または、「下限」の対象であってよく、ＵＡＶは、それより下を飛行できない。下限は、約１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、７ｍ、１０ｍ、２０ｍ、４０ｍ、１００ｍ、２００ｍ、または、それより上であってよい。ＵＡＶは、許容高度範囲の対象であってよく、ＵＡＶは、その範囲内で操作しなければならない。許容高度範囲は、本明細書に記載した最低高度制限と最高高度制限の組み合わせでよい。例えば、許容高度範囲は、２ｍより上から１４０ｍ未満でよい。高度制限は、本明細書に記載の「絶対高度」と「真高度」等、基準面に対して表されてよい。図１は、高度上限１０６と高度下限１１４を対象とし、高度範囲１１６内で操縦を許可されたＵＡＶ１０２を示す。高度上限１０６及び高度下限１１４は、地面１０４、ＭＳＬ１１２、または、本明細書に記載の任意の他の基準面に対してであってよい。
【００３４】
ＵＡＶは、１つ以上の高度上限と、１つ以上の高度下限のいずれか、または両方の対象としてよい。例えば、ＵＡＶは、ＵＡＶが操作している管区の法律に関係する高度制限、ＵＡＶ製造業者によって規定された（例えば、事前に設定またはダウンロードされた）高度制限、ＵＡＶのオペレータ（ユーザ）によって規定された高度制限、の少なくとも１つを有してよい。ユーザは、自分の好みに基づいて、ユーザ独自の制限を入力してよい。ユーザは、ユーザインタフェース（例えば、リモートコントローラ、ハンドヘルドデバイス、及び、コンピュータ）で制限を入力してよい。ユーザの好みは、飛行コントローラに送られて、ＵＡＶの操作を限定できる。（例えば、法的に必要な）一定状況において、ユーザが、高度制限を無効にしたり、無視したりすることは妨げられてよい。
【００３５】
各高度制限は、高度上限と高度下限のいずれか、または両方を有してよい。ＵＡＶが複数の高度上限と複数の高度下限のいずれか、または両方を有する時、ＵＡＶが従う高度制限の優先順位があってよい。ＵＡＶは、ＵＡＶが操作している管区の法律に関係する高度制限を優先してよい。ＵＡＶは、製造業者が規定した高度制限を優先してよい。ＵＡＶは、ＵＡＶのオペレータが規定した高度制限を優先してよい。高度制限の優先順位は、ＵＡＶの位置に応じて変化してよい。例えば、空港の近くでは、製造業者によって規定された高度制限は、ＵＡＶのオペレータによって規定された高度制限に優先してよい。空港から遠く離れると、ＵＡＶのオペレータによって規定された高度制限が、ＵＡＶの製造業者によって規定された高度制限に優先してよい。優先順位は、ＵＡＶが競合する高度制限の中で１つの高度制限に従って操作するように設定されてよい（例えば、ユーザが高度制限を設定）。優先順位は、ＵＡＶが高度制限の階層に従うように設定されてよい（例えば、ＵＡＶが管区の高度制限内を操作している限り、ユーザが設定した高度制限が、製造業者の高度制限に優先する）。優先順位は、ＵＡＶが最も安全な条件の下で操作するように設定されてよい（例えば、制限のうち最高の高度下限と、制限のうち最低の高度上限を守る）。優先順位は、ＵＡＶが最も自由に操作するように設定されてよい（例えば、最高の高度上限と最低の高度下限を守る）。
【００３６】
高度制限は、ＵＡＶの位置に依存しても、しなくてもよい。例えば、高度制限の優先順位は、本明細書に記載のように、変化してよい。さらに、管区の高度制限は、（例えば、空港の近くで）変化してよい。さらに、製造業者が設定した高度制限は、変化してよい（例えば、田舎ではより高い高度制限、都市近郊ではより低い高度制限）。高度制限と高度制限が具体的に実施される位置に関する情報は、ＵＡＶの機内に記憶されてよい。あるいは、高度制限と高度制限が具体的に実施される位置に関する情報は、ＵＡＶの機外のデータソースからアクセスされてよい。高度制限と高度制限が具体的に実施される位置に関する情報は、地図、地理座標、及び、データベースを含むが、これらに限定されない様々な形態で受信されてよい。
【００３７】
ＵＡＶの位置（例えば、緯度及び経度）を決定してよい。ＵＡＶの位置は、任意の程度の具体性で決定されてよい。例えば、ＵＡＶの位置は、約２０００ｍ、１５００ｍ、１２００ｍ、１０００ｍ、７５０ｍ、５００ｍ、３００ｍ、１００ｍ、７５ｍ、５０ｍ、２０ｍ、１０ｍ、７ｍ、５ｍ、３ｍ、２ｍ、１ｍ、０．５ｍ、０．１ｍ、０．０５ｍ、０．０１ｍ、または、それ以内と決定されてよい。位置の決定は、ＵＡＶの離陸前、ＵＡＶの飛行中のいずれか、または、両方で行われてよい。場合によっては、ＵＡＶは、ＵＡＶの位置決定に使用し得るＧＰＳ受信機を有してよい。他の実施例においては、ＵＡＶは、携帯制御端末等の外部装置と通信してよい。外部装置の位置を決定、使用して、ＵＡＶの位置を概算してよい。 
【００３８】
ＵＡＶの高度を処理して、ＵＡＶが高度制限に従っているか否かを決定してよい。１つ以上のセンサ（例えば、高度計）をＵＡＶに搭載して、高度を検出してよい。ＵＡＶに搭載または非搭載のプロセッサは、現在のＵＡＶの高度値を高度制限と比較し得る。比較はリアルタイムで行ってよい。比較は、１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それらの時間以内毎に、行ってよい。
【００３９】
高度制限は、様々な点でＵＡＶの操作に影響し得る。ＵＡＶが制限高度に近づくと、警告がユーザに送られて、その事実をユーザに知らせてよい。ＵＡＶは、ＵＡＶが飛行制限高度に極めて接近していることに関して、（例えば、モバイルアプリケーション、飛行状況インジケータ、音声インジケータ、または、他のインジケータを介して）ユーザに警報を出してよい。警報は、外部装置を介した視覚警報、音声警報、または、触覚警報を含み得る。外部装置は、モバイル機器（例えば、タブレット、スマートフォン、リモートコントローラ）または固定式装置（例えば、コンピュータ）でよい。例えば、外部装置は、警報（例えば、テキスト、画像、音声、振動等）を提供するソフトウェアアプリケーションを実装するスマートフォンまたはリモートコントローラでよい。他の実施例においては、警報は、ＵＡＶ自体を介して、例えば、ＵＡＶの照明またはサウンドシステムを介して提供されてよい。警報は、以下の少なくとも１つを含む。閃光、テキスト、画像とビデオの情報いずれかあるいは両方、ビープもしくはトーン、可聴音声もしくは情報、振動、他のタイプの警報。例えば、モバイル機器は、振動して警報を示してよい。別の実施例においては、ＵＡＶは、光の点滅、ノイズの発生、のいずれか、または両方を行って、警報を示してよい。このような警報は、他の飛行応答手段と組み合わせて、または、単独で提供されてよい。
【００４０】
高度上限については、ＵＡＶが高度上限を超える場合、または、高度上限未満ではあるが、高度上限から０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、７ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍ、１００ｍ、２００ｍの範囲内にある場合、警告が与えられてよい。高度下限については、ＵＡＶが高度下限未満にある場合、または、高度下限より上ではあるが、高度下限から０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、７ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍ、１００ｍ、または、２００ｍの範囲内にある場合、警告が与えられてよい。
【００４１】
また、高度制限は、ＵＡＶが制限高度で飛行するのを防止し得る。例えば、制限高度でＵＡＶが飛行するように命令するユーザ入力は、無視されてよい、または、ＵＡＶの飛行が制限範囲内になる程度に命令に従うように修正されてよい。
【００４２】
ＵＡＶが、故意にまたは不注意で、高度上限を超えた場合、または、高度下限より下を飛行した場合（例えば、ユーザコマンド、または、熱気泡等上昇気流が原因で）、ＵＡＶ制御システムは、ＵＡＶが許可された高度内に戻るように、ＵＡＶの推進ユニットに自動的に働きかけてよい。高度制限に自動で従うことは、すぐに、または、ＵＡＶがある時間、制限空域内での飛行を続けた場合に、行われてよい。当該時間は、約１０分、５分、２分、１分、３０秒、１０秒、５秒、２秒、１秒、または、それらの時間未満であってよい。
【００４３】
ある実施形態においては、ＵＡＶは、着陸時、高度下限より下への下降を許可されてよい。場合によっては、自動着陸シーケンスを作動させてよい。自動着陸シーケンスの作動によって、ＵＡＶの高度下限より下への下降を可能にし得る。他の実施形態においては、ＵＡＶを手動で着陸して、ＵＡＶが着陸途中であることを示してもよく、または、ＵＡＶの着陸を１つ以上の飛行特性から推測してもよい。
【００４４】
高度センサは固定の水平面と比較した物体の高度測定値の報告を返してよい。高度センサの例は、気圧高度計、音響高度計、レーダ高度計、ＧＰＳ、及び、衛星を含むが、これらに限定されない。レーダ高度計等の一部の高度センサは、絶対高度に対応する高度を測定し得る。ＧＰＳ等の一部の高度センサは、絶対高度ではなく真高度に対応する高度を測定し得る。地面に対してではない高度を測定する高度計では、ＵＡＶの飛行は、過大包摂、過小包摂となり得る。これは、ＵＡＶの飛行が許可される空域は、地面から垂直に測定された高度に基づき得るからである。米国では、例えば、ＡＴＣが航空交通を制御する権利も責任も有さないクラスＧ空域は、地表から、上にあるクラスＥ空域の底面にまで広がる。
【００４５】
図１６は、実施形態に係る、ＵＡＶの高度測定値を１つ以上の高度制限と比較する方法１６００のステップを示すフローチャートである。ステップ１６０２において、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を、ＵＡＶの１つ以上のプロセッサで受信できる。高度制限は、（例えば、メモリ、ユーザ入力等から）本明細書で前述したように受信されてよい。高度制限は、最高高度、最低高度、または、組み合わせ（例えば、範囲）でよい。複数の最高高度（例えば、事前にプログラムされた最高高度、及び、ユーザが入力した最高高度）があってよい。複数の最低高度があってよい。ユーザが入力した高度制限は、他の高度制限を無視することも、しないこともある。高度制限は、ＵＡＶの横方向（例えば、地理的）位置に依存することも、しないこともある。高度制限は、ＵＡＶの絶対高度もしくは真高度、または、それらの任意の組み合わせに基づくことも、基づかないこともある。
【００４６】
ステップ１６０４において、ＵＡＶの高度測定値を、１つ以上のプロセッサで受信できる。高度情報は、本明細書に記載の高度センサ（例えば、ＵＡＶに搭載されたＧＰＳ）によって生成された測定値でよい。高度情報は、本明細書に記載の基準点に対して測定された高度測定値（例えば、ＭＳＬに対して測定された真高度測定値、地面に対して測定された絶対高度測定値）でよい。高度測定は、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、または、０．１秒毎、または、それらの時間以内毎に行われてよい。
【００４７】
ステップ１６０６において、ＵＡＶの高度測定値を、１つ以上のプロセッサを用いて、１つ以上の高度制限と比較できる。比較は、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それらの時間以内毎に行われてよい。高度測定値と高度制限が異なる尺度の場合（例えば、一方がＭＳＬに対して、他方が地面に対して）、下にある地形の情報（例えば、ＭＳＬに対する地面の標高）を用いて、高度測定値の尺度を高度制限の尺度に適切に合わせてよく、逆もまた同様である。例えば、飛行制限が地上４００ｍで、ＵＡＶの高度がＭＳＬから５００ｍと測定された場合、地面の標高に関する情報を組み込んでよい。地面の標高に関する情報は、本明細書の他の箇所でさらに記載するように、多くのソース（例えば、センサ、地図、標高情報、座標情報、地形情報）からでよい。この実施例において、地面がＭＳＬから２００ｍにある場合、ＵＡＶは、地上３００ｍに存在することが分かり、まだ、許可された飛行高度内にある。
【００４８】
ステップ１６０８において、ＵＡＶが地域の上方を移動しながら１つ以上の高度制限に従うように、１つ以上のプロセッサから１つ以上の推進ユニットに制御信号が出力されてよい。ＵＡＶが１つ以上の高度制限に従っている場合、制御信号を出力する理由はないので、ステップ１６０８は任意でよい。ＵＡＶが、１つ以上の高度制限に従っているが、高度制限に極めて接近している（例えば、高度制限から０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、７ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍ、１００ｍ、または、２００ｍの範囲内）場合、ＵＡＶが制限高度からもっと離れるように、または、ＵＡＶが制限高度に、それ以上接近できないように、制御信号が出力されてよい。ステップ１６０８の代わりにまたは、それに加えて、本明細書に記載の警報または警告が、発せられてよい。制御信号は、比較後すぐに、または、ＵＡＶがある時間、制限高度を飛行し続けた場合、ＵＡＶの操作に作用してよい。時間は、約１０分、５分、２分、１分、３０秒、１０秒、５秒、２秒、１秒、または、それ未満でよい。
【００４９】
ＵＡＶの高度制限が、地面に対して与えられており、高度測定値が、異なる基準面（例えば、ＭＳＬ）に対して与えられている場合、ＵＡＶの操作が、不必要に制限されることがある。例えば、高度の高い都市（例えば、デンバー）においては、ＵＡＶは、完全に飛行を禁じられる場合がある、または、飛行が許可されても、法的許可より低い地上から限られた高さだけ許可される場合がある。これによって、ＵＡＶは、飛行地域を適切に操縦できない可能性や、監視、偵察、探査、及び、航空写真等のＵＡＶの活動に必要な高さに達しない可能性がある。
【００５０】
さらに、ＵＡＶの高度制限が地面に対して与えられ、高度測定値が異なる基準面（例えば、ＭＳＬ）に対して与えられる場合、ＵＡＶの操作が、故意ではなく制限空域内となる場合があり、違法となり得る。例えば、高度の低い都市（例えば、ワシントンＤＣ）においては、ＵＡＶは、高度制限に関わらず、制限空域での飛行を許可され得る。これは、良くない法律上の問題と、安全上の問題のいずれか、または両方につながり得る（例えば、ＡＴＣの管理及び権限の下で操作している航空機との衝突）。
【００５１】
さらに、地面に依存しない高度測定値は、飛行場所の複雑な地形も大きい高度勾配も考慮しないことがある。例えば、高度の低い都市でさえ、ＵＡＶは、前述の活動を適切に行うために、高い山脈を探査するのに必要な法的に許可された高さに達しないような制限を受ける場合がある。局所的な地面の高度、複雑な地形、及び、大きい高度勾配を考慮しない結果、ＵＡＶは、管制空域を侵害したり、監視、偵察、探査、または、航空写真等の活動に必要な許可された高さに達しなかったりする場合がある。
【００５２】
図２は、実施形態に係る、時点Ｔ１  ２０２と、Ｔ２  ２０４で動的に高度測定値を処理する１機のＵＡＶを示す。高度測定値を、最高高度制限２０６と比較する。高度制限２０６は、地面２０７に対して一定であり、ＵＡＶの高度は、ＭＳＬ２０８に対して一定である。２つの値は、基準高度が、それぞれ異なるので、適切に比較できないことがある。ＵＡＶの高度測定値は、ＵＡＶの操作中に局所的な地形の標高を考慮して動的に処理されてよい。ＵＡＶの飛行地域の標高情報と地図情報のいずれか、または両方は、ＵＡＶの機内に記憶されてもよく、ＵＡＶの機外のデータソースからアクセスされてもよい。地図情報は、ＵＡＶの飛行地域の標高情報を含み得る。例えば、地図上の各点の標高または地図上の選択された特徴が提供されてよい。地図上の標高情報は、地面の標高情報を含み得る。場合によっては、標高情報は、地図とは別個に提供されてよい。例えば、地理座標は、各座標における標高情報を備えてよい。地図情報または標高情報は、１つ以上のプロセッサに動作可能に接続されたメモリに記憶されてよい。地図情報または標高情報は、前もって（飛行前に）ロードされてもよく、飛行中にリアルタイムでロードされてもよい。地図情報または標高情報は、地域の人工構造物と自然構造物のいずれか、または両方の高さを示すことも、示さないこともある。地図情報または標高情報は、ＵＡＶの飛行地域の地図の形態でよい。地図は、地形図でよい。地図は、地域の地形の標高（例えば、ＭＳＬと比較した地面の高度）を含み得る。地図情報は、ＵＡＶの飛行地域の高度制限に影響し得る情報（例えば、制限空域の位置、高い建物や、高い木の生えた森等、高い人工構造物と自然構造物のいずれか、または両方がある領域の位置）を含んでよい。
【００５３】
ＵＡＶは、（例えば、ＧＰＳを用いて）本明細書に記載のように位置を特定されてよく、ＵＡＶの位置に対応する地図上の位置を識別してよい。さらに、Ｔ２でＵＡＶが操作している真下、または、ＵＡＶが操作している近くの地形のその時の標高または真高度２１０は、プロセッサを活用して決定されてよい（例えば、地図情報または標高情報から読み出されて）。高度センサは、局所的な地形の標高とは異なる基準面に基づいた高度測定値２１２（例えば、ＧＰＳを用いて測定された真高度）を生成してよく、一方、プロセッサは、ＵＡＶの真高度２１２から地形のその時の標高２１０を引くことによって、ＵＡＶの絶対高度測定値２１４を動的に（例えば、飛行中）、処理可能であってよい。
【００５４】
高度制限は、ＵＡＶの操作中、動的に処理されてよい。図３は、最高高度制限を動的に処理する、時点Ｔ１  ３０２とＴ２  ３０４の１機のＵＡＶを示す。最高高度制限を、ＵＡＶの高度測定値と比較する。高度制限の修正は、ＵＡＶが標高情報に基づいて操縦を許可される最高高度または最低高度を増減することを伴い得る。図２と同様、ＵＡＶの高度測定値３０６、３０８を調整する代わりに、局所的な地形の標高に従って、高度制限を調整する。従って、ＵＡＶは、Ｔ１及びＴ２で一定の高度測定値の対象であるが、調整後は、Ｔ１では最高高度制限３１０の対象となるが、Ｔ２では、異なる最高高度制限３１２の対象となる。この実施形態においては、ＵＡＶの高度制限は、地面に対してではなく、ＵＡＶの高度測定値が基づいている同じ基準面３１４（例えば、ＭＳＬ）に対して与えられるので、２つの値の間で適切な比較が行われる。
【００５５】
高度制限は、ある基準面（例えば、ＭＳＬ）からの地形の標高のみが高度制限の調整に考慮されるように、ＵＡＶの動作中、動的に処理されてよい。例えば、図１７は、実施形態に係る、ＭＳＬからの地形の標高のみを考慮する修正高度制限を示す。図１７はＭＳＬ１７０２と、水平軸にわたって標高が変化する地形１７０４とを示す。当該地形の地域１７０６、１７０８、１７１０は、海面より下なので、ＵＡＶの高度制限の調整の際には、考慮されなくてよい。調整された高度制限１７１２は、水平軸にわたって、調整された高度制限と調整されていない高度制限の組み合わせを反映している。ＵＡＶは、異なる高度制限に対する異なる高度制限調整の下、操作してよい。例えば、高度上限については、ＵＡＶは、ある一定の基準面（例えば、ＭＳＬ）より上の地形の標高のみを考慮し得る一方、高度下限については、ＵＡＶは、地形が当該基準面の上であるか下であるかに関係なく、地形の標高を考慮し得る。理解されるように、ＵＡＶの高度測定値は、ある一定の基準面より上の地形の標高のみがＵＡＶの高度測定値の調整に考慮されるように、ＵＡＶの操作中、動的に処理されてもよい。
【００５６】
ある実施形態においては、ＭＳＬまたは地面より高い基準面から特定の高度に、高度制限を規定することによって、類似の効果を提供し得る。例えば、高度制限は、ＭＳＬが地面より高い時、ＭＳＬより高い特定の高度として、また、地面がＭＳＬより高い時、地面より高い特定の高度として、規定されてよい。
【００５７】
代わりに、または、それと併用して、本質的に地面を考慮に入れる高度センサを用いて、ＵＡＶの高度（例えば、ＵＡＶの絶対高度）を決定してよい。さらなる処理を行わずに、ＵＡＶの絶対高度を、高度制限と比較できる。このような高度センサは、音響センサ、レーダセンサ、超音波センサ、合成開口レーダ（ＳＡＲ）センサ、飛行時間型（ＴＯＦ）センサ、または、視覚センサを含むが、これらに限定されない。このような高度センサは、ある時間窓におけるＵＡＶからＵＡＶの真下にある地面または障害物までの距離の重み平均を推定し得る。本質的に地面を考慮に入れる高度センサは、単独で有用であり、または、ＵＡＶの位置が決定できない場合（例えば、ＧＰＳが利用できない場合）、地形図情報にアクセスできない場合、のいずれか、または両方に、有用であり得る。
【００５８】
ある実施形態においては、ＵＡＶは、ＵＡＶの高度決定に使用し得る複数のセンサまたは複数のタイプのセンサを有してよい。任意で、ＵＡＶは、ＵＡＶの絶対高度を検出する１つ以上のセンサと、ＵＡＶの真高度を検出する１つ以上のセンサとを有してよい。様々な要因に応じて、ＵＡＶの高度決定に使用する特定のセンサを選択してよい。例えば、両方のタイプのセンサが稼働して高度データを収集してよいが、ＵＡＶの高度決定においては、選択したセンサのサブセットからのデータのみを考慮してよい。あるいは、所与のシナリオに関して、センサのサブセットが稼働してよい。ある実施形態においては、ＵＡＶの位置に応じて、センサのサブセットを用いて、ＵＡＶの高度決定に考慮されるデータを提供してよい。別の実施例においては、ＵＡＶに対して実施されている高度制限のタイプに応じて、センサのサブセットを用いて、ＵＡＶの高度決定に考慮されるデータを提供してよい。例えば、ＵＡＶが、高度制限が真高度に基づいている領域に存在する場合、ＵＡＶの真高度を検出するセンサからのデータを用いて、ＵＡＶの高度を決定してよい。ＵＡＶが、高度制限が絶対高度に基づいている領域に存在する場合、ＵＡＶの絶対高度を検出するセンサからのデータを用いて、ＵＡＶの高度を決定してよい。
【００５９】
ある実施形態においては、センサからのデータを用いて、ＭＳＬに対する地面の標高を決定してよい。例えば、ＵＡＶの絶対高度を測定するタイプのセンサからのデータを、ＵＡＶの真高度を測定するタイプのセンサからのデータと比較できる。データの比較を用いて、ＵＡＶの真下の地面の推定標高を計算してよい。これは、他の地面情報のソース（例えば、地図、記憶された標高）が入手不可能または使用不可能な場合、有用であろう。一実施例においては、第１のセンサは、ＵＡＶが地上２００ｍを飛行していることを測定してよく、第２のセンサは、ＵＡＶがＭＳＬ上３００ｍを飛行していることを測定してよい。このデータの比較に基づいて、局所的な地面は、約１００ｍであると決定し得る。局所的な地面は、高度制限の調整、または、ＵＡＶ高度と高度制限との間の垂直関係の決定に役立ち得る。
【００６０】
図４は、実施形態に係る、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法４００のステップを示すフローチャートである。方法４００は、標高情報を用いて調整された１つ以上の高度制限に対して、ＵＡＶの高度測定値を比較することを伴い得る。
【００６１】
ステップ４０２において、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を、ＵＡＶの１つ以上のプロセッサで受信できる。高度制限は、（例えば、メモリ、ユーザ入力等から）本明細書で前述したように受信されてよい。当該制限は、最高高度、最低高度、または、それらの組み合わせであってよい（例えば、ＵＡＶの飛行が許可された範囲）。複数の最高高度（例えば、事前にプログラムされた最高高度と、ユーザが入力した最高高度）があってよい。複数の最低高度があってよい。ユーザが入力した高度制限は、他の高度制限を無視することも、しないこともある。高度制限は、ＵＡＶの横方向（例えば、地理的）位置に依存することも、しないこともある。例えば、空港近くの高度上限は、地面を基準としてゼロでよい。
【００６２】
ステップ４０４において、地域の標高情報を、１つ以上のプロセッサで受信できる。標高情報は、標高情報を含む地域の地図でよい。標高情報は、地域の人工構造物（例えば、建物）と、地域の自然構造物（例えば、樹木）のいずれか、または両方の高さを示してよい。標高情報は、地域の地形の標高を示してよい。
【００６３】
高度制限に加えて、人工構造物に適用可能な他の制限があってよい。例えば、ＵＡＶは、人工構造物からの特定の水平距離と垂直距離のいずれか、もしくは両方を維持する必要があってよい。または、人工構造物からのある距離内では特定の速度と加速度のいずれか、もしくは両方を維持する必要があってよい。当該他の制限は、自然の地形及び構造物にも適用可能でよい。例えば、ＵＡＶは、山頂から特定の水平距離と垂直距離のいずれか、または両方を維持する必要があってよい。または、山頂からある距離内では特定の速度と加速度のいずれか、または両方を維持する必要があってよい。
【００６４】
ＵＡＶの高度測定値は、１つ以上のプロセッサで受信されてよい。高度測定値は、本明細書に記載の高度センサ（例えば、ＵＡＶに搭載されたＧＰＳ）によって生成された測定値でよい。高度測定は、本明細書に記載の基準点に対して行われた高度測定でよい（例えば、ＭＳＬに対して測定された真高度測定値）。高度測定は、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それ以内の時間毎に行われてよい。
【００６５】
ＵＡＶは、（例えば、ＧＰＳを用いて）本明細書に記載のように、位置を特定されてよい。ＵＡＶは、地図上で位置を特定されてよい。ＵＡＶの位置の地形の標高は、本明細書に記載のように決定されて（例えば、標高情報から読み出されて）よい。ＵＡＶは、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それ以内の時間毎に位置を特定されてよい。
【００６６】
ステップ４０８においては、ＵＡＶの高度制限は、修正高度制限を生成するように、標高情報に基づいて修正できる。例えば、標高情報に基づいて、（ステップ４０４で受信された）ＵＡＶの位置の地形の標高は、１つ以上の高度制限から減じてよい。計算は、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それ以内の時間毎に行われてよい。ＵＡＶの高度情報が受信された位置と、ＵＡＶの位置の地形の標高が決定された位置は、同一でよい。ＵＡＶの高度情報が受信された横方向位置と、ＵＡＶの位置の地形の標高が受信された横方向位置は、一致してもしなくてもよい。横方向位置は、１０００ｍ、５００ｍ、２００ｍ、１００ｍ、５０ｍ、２０ｍ、１０ｍ、５ｍ、２ｍ、１ｍ、または、０．５ｍ以内でよい。ステップ４０８のＵＡＶの１つ以上の修正高度制限を、ＵＡＶの高度測定値と比較できる。
【００６７】
方法４００は、ＵＡＶの操作中、所定の時間間隔で繰り返されてよい。時間間隔は、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それ以内であってよい。
【００６８】
ステップ４１２において、比較に基づいた高度制限にＵＡＶが従うように、１つ以上のプロセッサからの制御信号が、１つ以上の推進ユニットに出力される。ＵＡＶが１つ以上の調整された高度制限に従っている場合、制御信号を出力する理由がないので、ステップ４１２は任意でよい。ＵＡＶが１つ以上の調整された高度制限に従っているが、高度制限に極めて接近している場合（例えば、高度制限から０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、７ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍ、１００ｍ、または、２００ｍ以内）、ＵＡＶが制限された高度からもっと離れるように、または、ＵＡＶが制限された高度にさらに接近できないように、制御信号が出力されてよい。ステップ４１２の代わりに、または、それに加えて、本明細書に記載の警報または警告が代わりに発せられてよい。制御信号は、比較後すぐに、または、ＵＡＶがある時間、制限高度を飛行し続けた場合、ＵＡＶの操作に作用してよい。当該時間は、約１０分、５分、２分、１分、３０秒、１０秒、５秒、２秒、１秒、または、それ未満であってよい。本明細書では高度制限の調整を主に記載するが、理解されるように、ＵＡＶの高度測定値は、図１０（高度制限の調整）及び図１１（ＵＡＶの高度測定値の調整）に示すように類似の結果を達成するように別の方法で調整されてよい。
【００６９】
図１０は、１つ以上の動的に修正された高度制限を、ＵＡＶの高度測定値と比較する方法１０００のステップを示すフローチャートである。方法は、本明細書に記載のステップの少なくとも１つを含み得る、または、異なる順番で提供されたステップを含み得る。例えば、方法は、１つ以上のプロセッサで、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を受信するステップ（１００２）を含み得る。方法は、１つ以上のプロセッサで、地域の標高情報を受信するステップ（１００４）も含み得る。方法は、１つ以上のプロセッサが、ＵＡＶの高度測定を受信するステップ（１００６）を含み得る。この情報は、本明細書の他の箇所に記載の任意の技術を用いて、収集されてよい。
【００７０】
方法は、１つ以上のプロセッサを活用して、標高情報に基づいて１つ以上の高度制限を修正して、１つ以上の修正高度制限を生成するステップ（１００８）も含み得る。
【００７１】
方法は、高度測定値を、１つ以上の修正高度制限と比較するステップ（１０１０）を含み得る。このような比較は、１つ以上のプロセッサを活用して、個々にまたは一括して行い得る。方法は、１つ以上のプロセッサが、ＵＡＶが地域の上方を移動しながら１つ以上の修正高度制限に従うように、１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力するステップ（１０１２）を含み得る。
【００７２】
図１１は、１つ以上の動的に修正された高度測定値をＵＡＶの高度制限と比較する方法１１００のステップを示すフローチャートである。方法は、本明細書に記載のステップの少なくとも１つを含み得る。または、異なる順番で提供されたステップを含み得る。例えば、方法は、１つ以上のプロセッサで、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を受信するステップ（１１０２）を含み得る。方法は、１つ以上のプロセッサで、地域の標高情報を受信するステップ（１１０４）も含み得る。方法は、１つ以上のプロセッサが、ＵＡＶの高度測定値を受信するステップ（１１０６）を含み得る。この情報は、本明細書の他の箇所に記載の任意の技術を用いて、収集されてよい。
【００７３】
方法は、１つ以上のプロセッサを活用して、標高情報に基づいて高度測定値を修正して、１つ以上の修正高度測定値を生成するステップ（１１０８）も含み得る。
【００７４】
方法は、修正された高度測定値を、１つ以上の高度制限と比較するステップ（１１１０）を含み得る。このような比較は、１つ以上のプロセッサを活用して、個々にまたは一括して行い得る。方法は、１つ以上のプロセッサが、ＵＡＶが地域の上方を移動しながら１つ以上の高度制限に従うように、１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力するステップ（１１１２）を含み得る。
【００７５】
図５は、実施形態に係る、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法５００のステップを示すフローチャートである。方法５００は、地図情報を用いて調整された１つ以上の高度制限と、ＵＡＶの高度測定値を比較するステップを伴い得る。
【００７６】
ステップ５０２において、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を、ＵＡＶの１つ以上のプロセッサで受信できる。高度制限は、本明細書に前述したように（例えば、メモリ、ユーザ入力等から）受信されてよい。当該制限は、最高高度、最低高度、または、組み合わせ（例えば、範囲）でよい。複数の最高高度（例えば、事前にプログラムされた最高高度、及び、ユーザが入力した最高高度）があってよい。複数の最低高度があってよい。ユーザが入力した高度制限は、他の高度制限を無視することも、しないこともある。高度制限は、ＵＡＶの横方向（例えば、地理的）位置に依存することも、しないこともある。例えば、空港近くの高度上限は、地面を基準としてゼロでよい。
【００７７】
ステップ５０４において、地域の地図情報を、１つ以上のプロセッサで受信できる。地図情報は、地域の標高情報を含んでもよく、含まなくてもよい。標高情報は、地域の地形の標高を示してよい。標高情報は、地域の人工構造物と自然構造物のいずれか、または両方の高さを示してよい。地図情報は、飛行制限領域（例えば、空港）の位置、高い自然構造物と人工構造物のいずれか、または両方を有する領域の位置等、高度制限に影響し得る他の情報を含み得る。地図情報の受信は、地域の地図を受信することを含み得る。地図は、地形図でよい。地図情報は、操作前に、ＵＡＶにプレロードできる。代わりに、または、追加で、地図情報は、操作中、ＵＡＶにアップロードできる。
【００７８】
飛行制限領域は、飛行禁止空域を含み得る。飛行禁止領域は、通常、安全保障上の懸念により航空機の飛行が許可されない空域の面積（または、容量）を指してよい。禁止空域は、航空機の飛行が禁止されている地表の面積によって識別される既定の寸法の空域を含み得る。このような空域は、安全または国の福利に関する他の理由のために確立できる。これらの空域は、連邦公報で公開されてよく、米国の航空図、または、様々な管区の他の出版物に描かれる。飛行制限領域は、１つ以上の特定用途空域（例えば、指定の行動に参加していない航空機に制限が課され得る空域）を含み得る。例えば、制限空域（すなわち、典型的には、全ての航空機の侵入が常に禁じられており、空域の管理機関からの許可手続きの対象でない空域）、軍事行動空域、警戒空域、監視空域、一時的飛行制限（ＴＦＲ）空域、国家安全保障空域、及び、射撃制限空域等。
【００７９】
飛行制限領域の例は、以下を含み得るが、これらに限定されない。空港、飛行コリドー、軍または他の政府施設、要人の近くの場所（例えば、大統領や他の指導者がその場所を訪れている時）、原子力施設、研究施設、私的空域、非武装地帯、一部の管区（例えば、タウンシップ、都市、郡、州、国、水域または他の自然のランドマーク）、または、他のタイプの飛行禁止区域。飛行制限領域は、常設の飛行禁止区域でもよく、一時的に飛行が禁止されている区域でもよい。場合によっては、飛行制限領域のリストは更新されてよい。
【００８０】
高い構造物のある領域の例は、都市域（例えば、多くの超高層ビルと他の高い建物のある都市）、森林地帯（例えば、セコイア等の特に高い樹木のある森林）、遺跡（例えば、ピラミッド）等を含み得るが、これらに限定されない。地図情報は、このような領域の位置を示すＧＰＳデータを含み得る。
【００８１】
高度制限に加えて、人工構造物に適用可能な他の制限があってよい。例えば、ＵＡＶは、人工構造物から特定の水平距離と垂直距離のいずれか、または両方を維持する必要があってよい。または、人工構造物からある一定の距離内では特定の速度と加速度のいずれか、または両方を維持する必要があってよい。これら他の制限は、自然の地形及び構造物にも適用可能でよい。例えば、ＵＡＶは、山頂から特定の水平距離と垂直距離のいずれか、または両方を維持する必要があってよい。または、山頂からある一定の距離内では特定の速度と加速度のいずれか、または両方を維持する必要があってよい。
【００８２】
ＵＡＶの高度測定値を、１つ以上のプロセッサで受信できる。高度情報は、本明細書に記載の高度センサ（例えば、ＵＡＶに搭載されたＧＰＳ）で生成される測定値でよい。高度情報は、本明細書に記載の基準点に関して測定された高度測定値（例えば、ＭＳＬに関して測定された真高度測定値）でよい。高度測定は、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それらの時間以内毎に行われてよい。
【００８３】
ＵＡＶは、（例えば、ＧＰＳを用いて）本明細書に記載のように、位置を特定されてよい。ＵＡＶは、地図上で位置を特定されてよい。ＵＡＶの位置の地形の標高は、本明細書に記載のように決定されて（例えば、プロセッサを用いて標高情報から読み出されて）よい。ＵＡＶは、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それらの時間以内毎に、位置を特定されてよい。
【００８４】
ステップ５０８においては、ＵＡＶの高度制限は、修正高度制限を生成するように、地図情報に基づいて修正できる。例えば、地図情報に基づいて、ＵＡＶは、近くの空港の位置を特定して、飛行制限領域に侵入する場合に、空港近くでの最高高度制限を飛行制限により良く従うように減じてよい。代わりに、または、それと併用して、地図情報が標高情報を含む場合、決定されたＵＡＶの位置の地形の標高を、１つ以上の高度制限から減じてよい。計算は、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それらの時間以内毎に、行われてよい。ＵＡＶの高度情報が受信された位置と、ＵＡＶの位置の地形の標高が決定された位置は、同じであってよい。ＵＡＶの高度情報が受信された横方向位置と、ＵＡＶの位置の地形の標高が受信された横方向位置は、一致してもしなくてもよい。横方向位置は、１０００ｍ、５００ｍ、２００ｍ、１００ｍ、５０ｍ、２０ｍ、１０ｍ、５ｍ、２ｍ、１ｍ、または、０．５ｍ以内でよい。ステップ５０８のＵＡＶの１つ以上の修正高度制限を、ＵＡＶの高度測定値と比較できる。
【００８５】
方法５００は、ＵＡＶの操作中、所定の時間間隔で繰り返されてよい。時間間隔は、約１時間毎、半時間毎、１５分毎、１０分毎、５分毎、３分毎、２分毎、１分毎、４５秒毎、３０秒毎、１５秒毎、１２秒毎、１０秒毎、７秒毎、５秒毎、３秒毎、１秒毎、０．５秒毎、０．１秒毎、または、それらの時間以内毎であってよい。
【００８６】
ステップ５１２において、１つ以上のプロセッサからの制御信号が、１つ以上の推進ユニットに出力されて、比較に基づいてＵＡＶを高度制限に従わせる。ＵＡＶが１つ以上の調整された高度制限に従っている場合、制御信号を出力する理由がないので、ステップ５１２は任意でよい。ＵＡＶが１つ以上の調整された高度制限に従っているが、高度制限に極めて接近している場合（例えば、高度制限から０．５ｍ、１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、７ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍ、１００ｍ、または、２００ｍ以内）、ＵＡＶが制限された高度からもっと離れるように、または、ＵＡＶが制限された高度にそれ以上接近できないように、制御信号が出力されてよい。ステップ５１２の代わりに、または、それに加えて、本明細書に記載の警報または警告が代わりに発せられてよい。制御信号は、比較後すぐに、または、ＵＡＶがある時間、制限された高度を飛行し続けた場合、ＵＡＶの操作に作用してよい。時間は、約１０分、５分、２分、１分、３０秒、１０秒、５秒、２秒、１秒、または、それ未満であってよい。本明細書では高度制限の調整を主に記載するが、理解されるように、ＵＡＶの高度測定値は、図１０（高度制限の調整）及び図１１（ＵＡＶの高度測定値の調整）に示すように類似の結果を達成するように別の方法で調整されてよい。
【００８７】
図６は、実施形態に係る、１つ以上の推進ユニットを有する無人航空機（ＵＡＶ）の移動を制御する方法６００のステップを示すフローチャートである。方法６００は、局所的な地面と、当該地面上の局所的な構造物（例えば、建物、樹木）のいずれか、または両方を自動的に考慮するセンサによって測定されたＵＡＶの高度測定値と、１つ以上の高度制限を比較することを伴い得る。このようなセンサは、音響センサ、レーダセンサ、超音波センサ、合成開口レーダ（ＳＡＲ）センサ、飛行時間型（ＴＯＦ）センサ、視覚センサの少なくとも１つを含むが、これらに限定されない。このようなセンサは、ある時間窓におけるＵＡＶからＵＡＶの下にある地面または障害物までの距離の重み平均を推定し得る。ある実施形態においては、センサは、ＵＡＶと、局所的な地面と局所的な構造物のいずれか、または両方との距離の測定を容易にするために、ＵＡＶに対して真下に向けられる。この距離情報は、高度制限を動的に修正する根拠として用いてよい。
【００８８】
ステップ６０２において、ＵＡＶに対する１つ以上の高度制限を、１つ以上のプロセッサで受信できる。ステップ６０６において、ＵＡＶの絶対高度測定値を、１つ以上のプロセッサで受信できる。ステップ６０８において、ステップ６０６の高度測定値を、１つ以上の高度制限と比較できる。ステップ６１０において、１つ以上のプロセッサは、ＵＡＶを１つ以上の高度制限に従わせるように、１つ以上の推進ユニットに制御信号を出力できる。方法６００は、方法４００または方法５００の特別バージョンであってよく、高度センサが、ＵＡＶの真高度ではなく、絶対高度を測定する。方法６００は、地域の地図情報を任意で受信することを伴い得る。地図情報は、本明細書に前述したように利用し得る。方法６００の高度センサは、本質的に、地形の標高を考慮するので、地形の標高に基づいた高度情報の修正は不要であろう。
【００８９】
高度制限は、ＵＡＶの操作中、常にアクティブであるように設定されてよい。高度制限は、ＵＡＶの操作中、決してアクティブにならないように設定されてもよい。高度制限は、ある時はアクティブで、その他の時は非アクティブなように設定されてよい。例えば、高度制限は、所定のパラメータ（例えば、ＵＡＶの状態、飛行時間、現在高度、位置等）に応じた際、ユーザ入力に基づいた際のいずれか、または、両方で自動的にスイッチを入れたり、切ったりされてよい。
【００９０】
図７は、実施形態に係る、１つ以上の推進ユニットを有するＵＡＶの移動を制御する方法７００のステップを示すフローチャートである。方法７００は、ＵＡＶが複数の高度制限を有するステップと、状況に応じて当該制限を選択的に適用するステップと、を伴い得る。
【００９１】
ステップ７０２において、１つ以上のプロセッサからの制御信号が、第１の高度制限のセットに従ってＵＡＶを操作させるように、１つ以上の推進ユニットに出力され得る。第１の高度制限のセットは、第１の基準高度に基づいてよい。基準高度の例は、地面、海面（ＭＳＬ）、平均地形面、ジオイド面等を含む。第１の高度制限のセット及び第２の高度制限のセットは、最高高度限界値を含み得る。第１の高度制限のセット及び第２の高度制限のセットは、最低高度限界値を含み得る。最高高度限界値は、約１０，０００ｍ、５，０００ｍ、２，０００ｍ、１，０００ｍ、５００ｍ、２００ｍ、１４０ｍ、１２０ｍ、１００ｍ、８０ｍ、６０ｍ、５０ｍ、４０ｍ、３０ｍ、２０ｍ、１０ｍ、５ｍ、または、それ未満であってよい。最低高度限界値は、約１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、７ｍ、１０ｍ、２０ｍ、４０ｍ、１００ｍ、２００ｍ、またはそれより高くてよい。
【００９２】
ステップ７０４において、ＵＡＶが第２の高度制限のセットに従って操作すべきか否かは、１つ以上のプロセッサを活用して、１つ以上の基準に基づいて判断できる。基準は、所定のパラメータ（例えば、ＵＡＶの状態、飛行時間、現在高度、位置）と、ユーザ入力、のいずれか、または、両方に基づいてよい。基準は、ＵＡＶの飛行前に設定されてもよく、飛行中に入力されてもよい。例えば、基準は、ＵＡＶが所定の飛行時間を超えたか否かでよい。所定の飛行時間は、約６０００秒、３０００秒、１２００秒、６００秒、３００秒、１２０秒、６０秒、３０秒、１０秒、５秒、または、それらの時間未満であってよい。飛行時間は、ＵＡＶが記録した総飛行時間を測定してよい。飛行時間は、特定の飛行セッションに関して記録された飛行時間を測定してよい。基準は、ＵＡＶのバッテリが残り少なくなっているか否かでよい。基準は、ＵＡＶが、ある一定の速度または加速度を超えて移動しているか否かでよい。基準は、ＵＡＶが所定の高度閾値を超えたか否かでよい。所定の高度閾値は、約１０ｍ、２０ｍ、４０ｍ、１００ｍ、２００ｍ、もしくは、４００ｍ、または、それらを超えるか否かでよい。基準は、ＵＡＶが所定の高度下限未満であるか否かでよい。基準は、ＵＡＶの現在高度が前の時点の高度を超えるか否かでよい。基準は、ＵＡＶの現在高度がＵＡＶの最初の位置の高度を超えるか否かでよい。基準は、ＵＡＶが制限空域内にいるか否かでよい。基準は、ＵＡＶが制限空域の近くにいるか否かでよい。基準は、第２の高度制限のセットがＵＡＶのコントローラによって現在、禁じられていないかどうかでよい。コントローラは、ＵＡＶの機内に配置されてよい。コントローラは、ＵＡＶと通信する遠隔制御装置でよい。
【００９３】
１つ以上の基準がステップ７０４に従って満たされる場合、第２の高度制限のセットに従ってＵＡＶを操作させるように、ステップ７０６において、１つ以上のプロセッサから制御信号を、１つ以上の推進ユニットに出力してよい。例えば、総飛行時間が、ある一定の閾値を超えると、ＵＡＶは、第１の高度制限のセットより高い高度上限または低い高度下限を有する第２の高度制限のセットの下で操作してよい。それによって、総飛行時間が長くなるに従って、ＵＡＶのオペレータに与えられるＵＡＶの制御の自由が多くなり得る。例えば、ＵＡＶは、バッテリが残り少なくなると、第１の高度制限のセットより低い高度下限を有する第２の高度制限のセットの下で操作してよい。例えば、ＵＡＶは、ある一定の速度を超えて移動している場合、第１の高度制限のセットより高い高度下限を有する第２の高度制限のセットの下で操作してよい。それによって、人々の安全を確実にし、地上の障害物との衝突を低減し得る。例えば、制限空域の近くにいるとき、ＵＡＶは、第１の高度制限のセットと比較して低い高度下限を有する第２の高度制限のセットの下で操作してよく、それによって、ＵＡＶは、制限空域に入る前に、安全に着陸できる。第２の高度制限のセットは、第２の基準高度に基づいてよい。基準高度の例は、地面、海面（平均海面）、平均地形面、ジオイド面、等を含む。第２の基準高度及び第１の基準高度は、同じであっても同じでなくてもよい。
【００９４】
ＵＡＶは、飛行制限高度外にいる時、所定時間（例えば、１分）内に着陸するように、または、制限高度に従った高度に操縦するように、（例えば、モバイルアプリケーション、飛行状況インジケータ、音声インジケータ、または、他のインジケータを介して）ユーザに促してよい。当該時間内に、ＵＡＶのオペレータは、ＵＡＶを所望の高度に操縦する命令と、手動の着陸命令のいずれか、または両方を与えてよい。所定時間を超えた後、ＵＡＶは、ＵＡＶのオペレータから何も入力がなくても自動で高度制限に従うように自動で操縦してよい。または、ＵＡＶのオペレータからの入力を組み込んでよい。ＵＡＶは、所定時間後、高度の下降を自動で開始してよい。ＵＡＶは、所定時間後、高度の上昇を自動で開始してよい。ＵＡＶは、所定の速度で高度を増減してよい。または、高度の増減もしくは着陸の速度の決定に位置データを組み込んでよい。場合によっては、飛行制限領域により近い時の飛行応答手段は、ＵＡＶのより迅速な下降または着陸応答を提供してよい。これは、ＵＡＶの飛行制御におけるユーザの自律性を低減し得るが、より規制を遵守し、また、より安全な手段を提供し得る。飛行制限領域からより離れた場合の飛行応答手段では、ユーザは、ＵＡＶをより制御できる。これは、ＵＡＶの制御におけるユーザの自律性を高め、ユーザは、ＵＡＶが制限空域に入らないようにアクションを取ることができる。距離を用いて、ＵＡＶが制限空域内に入るリスクまたは可能性を測り、そのリスク尺度に基づいて、適切なレベルのアクションを取ることができる。
【００９５】
ある実施形態においては、高度制限の動的調整に関する本明細書に記載の方法は、ＵＡＶの許容可能な高度に関する法律及び規制を考慮している。例えば、本明細書に記載の方法に従って高度制限を修正する前に、ＵＡＶ（例えば、ＵＡＶに関連する１つ以上のプロセッサ）は、修正高度制限を法的な高度制限と比較して、修正高度制限が法に従っているか否かを判断し得る。修正された制限が法に従っている場合、ＵＡＶは修正制限の実施に進んでよい。修正制限が法に従っていな場合、ＵＡＶは元の制限を維持、または、修正制限を法に従うように調整できる。例えば、修正制限が５００ｍの高度上限を設定するが、法的制限が４００ｍの高度上限を設定する場合、ＵＡＶは法に従うために５００ｍではなく４００ｍの高度上限を実施してよい。ある実施形態においては、高度制限を修正すべきであると判断されたが、当該修正が法に従っていない場合、本明細書で前述したように、（例えば、モバイル機器もしくはリモートコントローラ上のアプリケーションを介して、または、ＵＡＶ自体を介して）警報をユーザに与えることができる。適用可能な法律及び規制は、例えば、操作前にＵＡＶにプレロード、操作中にＵＡＶにアップロード等、様々な方法で、ＵＡＶに提供できる。ある実施形態においては、関連する法律及び規制は、ＵＡＶの位置情報（例えば、現在のＧＰＳ座標）に基づいて決定できる。
【００９６】
ある実施形態においては、ＵＡＶが修正高度制限を必要とする周囲より高い地形と構造物の少なくとも１つの上方への接近、上方の飛行、のいずれかまたは両方の前に、本明細書に記載の高度制限は、動的に修正できる。例えば、ＵＡＶが、周囲より高い地形と構造物の少なくとも１つから所定の距離にある時に、動的に修正できる。例えば、ＵＡＶが高い建物のある地域に向かって飛行している場合、当該地域の上方を飛行している時に上限を高くするのではなく、当該地域まで所定の距離になると、高度上限を高くし始めてよい。ＵＡＶが周囲より高い地形と構造物の少なくとも１つに接近し過ぎた場合、特に、ＵＡＶが比較的速い速度で移動している場合、ＵＡＶの進路を変える十分な時間がないことがある。よって、このアプローチによって、周囲より高い地形と構造物のいずれかまたは両方との衝突を回避するために、ユーザが、ＵＡＶ高度を先制的に高くできるようにしてよい。
【００９７】
本明細書に記載のＵＡＶは、自律的に（例えば、搭載コントローラまたは非搭載のコントローラ等の適切なコンピューティングシステムによって）、半自律的に（例えば、ある側面は手動で制御、他の側面は自動で制御）、または、手動で（例えば、遠隔制御装置または端末を用いる人間ユーザによって）、操作できる。ＵＡＶは、適切な実体（例えば、人間ユーザまたは自律制御システム）からコマンドを受信でき、１つ以上のアクションを行うことによって、このようなコマンドに応答できる。例えば、ＵＡＶは、地面から離陸、空中を移動（例えば、３以下の並進自由度と、３以下の回転自由度で）、目標位置または一連の目標位置への移動、空中でのホバリング、地面への着地等を行うように制御されてよい。別の実施例として、ＵＡＶは、特定の速度と加速度の少なくとも１つ（例えば、３以下の並進自由度と、３以下の回転自由度）で、または、特定の移動経路に沿って、移動するように制御されてよい。さらに、コマンドを用いて、本明細書に記載の部品等（例えば、センサ、アクチュエータ、推進ユニット、搭載物等）の少なくとも１つのＵＡＶ部品を制御できる。例えば、あるコマンドを用いて、カメラ等のＵＡＶ搭載物の位置、向き、操作の少なくとも１つを制御できる。また、ＵＡＶは、１つ以上の所定の操作規則に従って操作できる。操作規則を用いて、ＵＡＶの位置（例えば、緯度、経度、高度）、向き（例えば、ロール、ピッチ、ヨー）、速度（例えば、並進速度と角速度のいずれか、または両方）、加速度（例えば、並進加速度と角加速度のいずれか、または両方）の少なくとも１つ等、ＵＡＶの任意の適切な側面を制御してよい。例えば、操作規則は、ＵＡＶの閾値高度を超えた飛行を許可しないように設計できる。例えば、ＵＡＶは、地上４００ｍ以下の高さで飛行できる。ある実施形態においては、操作規則は、ＵＡＶの安全性を向上し、安全に関する事故を防止する自動機構を提供するように適合できる。例えば、ＵＡＶは、制限飛行領域（例えば、地上１，２００ｆｔ）を検出し、当該制限飛行領域から所定の距離内を飛行しないようにできる。それによって、航空機や他の障害物との衝突の可能性を回避し、法の順守を確実にし、ＵＡＶのオペレータに最適なユーザ体験を提供する。
【００９８】
図８は、発明の実施形態に係る、外部装置８１０と通信する無人航空機８００の概略図を示す。
【００９９】
ＵＡＶ８００は、ＵＡＶの位置を制御し得る１つ以上の推進ユニットを備えてよい。推進ユニットは、（例えば、緯度、経度、高度等、３以下の方向に関する）ＵＡＶの位置と、（例えば、ピッチ、ヨー、ロール等、３以下の回転軸に関する）ＵＡＶの向き、のいずれか、または両方を制御し得る。推進ユニットによって、ＵＡＶは、位置を維持または変更可能であってよい。推進ユニットは、１つ以上の回転羽根を含み得る。回転羽根は、回転してＵＡＶの揚力を生成し得る。推進ユニットは、１つ以上のモータ等の１つ以上のアクチュエータ８５０によって駆動されてよい。場合によっては、１つのモータは、１つの推進ユニットを駆動し得る。他の実施例においては、１つのモータは、複数の推進ユニットを駆動し得る、または、１つの推進ユニットは、複数のモータによって駆動されてよい。
【０１００】
ＵＡＶ８００の１つ以上のアクチュエータ８５０の動作は、飛行コントローラ８２０によって制御されてよい。飛行コントローラは、１つ以上のプロセッサとメモリユニット、のいずれか、または両方を含み得る。メモリユニットは、非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、１つ以上のステップを行うコード、ロジック、または、命令を含み得る。プロセッサは、本明細書に記載の１つ以上のステップを実行可能であってよい。プロセッサは、非一時的コンピュータ可読媒体に従ってステップを提供し得る。プロセッサは、位置ベースの計算とアルゴリズムの利用のいずれか、または、両方を行って、ＵＡＶに対する飛行コマンドを生成し得る。
【０１０１】
飛行コントローラ８２０は、受信部８３０と位置特定部８４０のいずれか、または両方から情報を受信し得る。受信部８３０は、外部装置８１０と通信し得る。外部装置は、遠隔端末でよい。外部装置は、ＵＡＶの飛行を制御する１つ以上の命令セットを提供し得る制御装置でよい。ユーザは、外部装置とやりとりして、ＵＡＶの飛行を制御する命令を発してよい。外部装置は、ユーザインタフェースを有してよく、ユーザインタフェースは、結果的にＵＡＶの飛行を制御するユーザ入力を受けてよい。外部装置の例は、本明細書の他の箇所でより詳細に記載する。
【０１０２】
外部装置８１０は、無線接続を介して受信部８３０と通信し得る。無線通信は、外部装置と受信部との間での直接の実行、ネットワークもしくは他の中継通信の形態を通した実行、のいずれか、または両方であってよい。ある実施形態においては、無線通信は、近接度に基づいた通信でよい。例えば、外部装置は、ＵＡＶの操作を制御するために、ＵＡＶから所定の距離内にあってよい。あるいは、外部装置は、ＵＡＶから所定の近さにある必要はない。通信は、インターネット、クラウド環境、電気通信ネットワーク（例えば、３Ｇ、４Ｇ）、ＷｉＦｉ（登録商標）、ブルートゥース（登録商標）、ラジオ周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、または、任意の他の通信技術等、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）を介して、直接行われてよい。代替実施形態においては、外部装置と受信部との間の通信は、有線接続を介して行われ得る。
【０１０３】
外部装置とＵＡＶとの間の通信は、双方向通信と一方向通信のいずれか、または両方でよい。例えば、外部装置は、ＵＡＶの飛行を制御し得る命令をＵＡＶに提供してよい。外部装置は、ＵＡＶの１つ以上の設定、１つ以上のセンサ、１つ以上の搭載物の操作、搭載物の支持機構の操作、または、ＵＡＶの任意の他の操作等、ＵＡＶの他の機能を操作してよい。ＵＡＶは、外部装置にデータを提供し得る。データは、ＵＡＶの位置に関する情報、ＵＡＶの１つ以上のセンサによって検出されたデータ、ＵＡＶの搭載物によって撮影された画像、または、ＵＡＶからの他のデータを含み得る。外部装置からの命令と、ＵＡＶからのデータのいずれか、または両方は、同時または順次に送信されてよい。それらは、同じ通信チャネルまたは異なる通信チャネルを介して伝えられてよい。場合によっては、外部装置からの命令は、飛行コントローラに伝えられてよい。飛行コントローラは、ＵＡＶの１つ以上のアクチュエータへのコマンド信号の生成の際に、外部装置からの飛行制御命令を利用してよい。
【０１０４】
ＵＡＶは、位置特定部８４０も含み得る。位置特定部を用いて、ＵＡＶの位置を決定してよい。位置は、航空機の緯度、経度、高度の少なくとも１つを含み得る。ＵＡＶの位置は、固定の基準フレーム（例えば、地理座標）に対して決定されてよい。ＵＡＶの位置は、地図情報と標高情報のいずれか、または両方を含むプロセッサによって受信された地図に関して決定されてよい。ＵＡＶの位置は、飛行制限領域に関して決定されてよい。位置特定部は、当分野の任意の技術または今後開発される技術を用いて、ＵＡＶの位置を決定してよい。例えば、位置特定部は、外部位置特定ユニット８４５から信号を受信してよい。一実施例においては、位置特定部は、全地球測位システム（ＧＰＳ）の受信部でよく、外部位置特定ユニットは、ＧＰＳ衛星でよい。別の実施例においては、位置特定部は、慣性計測装置（ＩＭＵ）、超音波センサ、視覚センサ（例えば、カメラ）、または、外部位置特定ユニットと通信する通信ユニットでよい。外部位置特定ユニットは、位置情報を提供可能な衛星、タワー、または、他の構造物を含み得る。１つ以上の外部位置特定ユニットは、ＵＡＶの位置を提供するために、１つ以上の三角測量技術を用いてよい。場合によっては、外部位置特定ユニットは、外部装置８１０または他の遠隔制御装置でよい。外部装置の位置は、ＵＡＶの位置として、または、ＵＡＶの位置を決定するために、用いてよい。外部装置の位置は、外部装置内の位置特定ユニットと、外部装置の位置を決定可能な１つ以上の基地局、のいずれか、または両方を用いて、決定してよい。外部装置の位置特定ユニットは、ＧＰＳ、レーザ、超音波、視覚、慣性、赤外線、もしくは、他の位置検出技術を含むが、それらに限定されない本明細書に記載の技術のいずれかを用いてよい。外部装置の位置特定は、ＧＰＳ、レーザ、超音波、視覚、慣性、赤外線、三角測量、基地局、タワー、リレー、または、任意の他の技術等の、任意の技術を用いて決定してよい。
【０１０５】
代替実施形態においては、ＵＡＶの位置決定に外部装置も外部位置特定ユニットも必要としない。例えば、ＩＭＵを用いてＵＡＶの位置を決定してよい。ＩＭＵは、１つ以上の加速度計、１つ以上のジャイロスコープ、１つ以上の磁力計、または、それらの適切な組み合わせを含み得る。例えば、ＩＭＵは、３以下の並進軸に沿った可動物体の直線加速度を測定する３つ以下の加速度計と、３以下の回転軸を中心とした角加速度を測定する３つ以下の直交するジャイロスコープとを含み得る。ＩＭＵは、航空機の動作がＩＭＵの動作に一致するように、航空機に強固に接続されてよい。あるいは、ＩＭＵは、６以下の自由度に関して航空機に対して移動可能でよい。ＩＭＵは、航空機に直接、取り付けることができる、または、航空機に取り付けられた支持構造に接続できる。ＩＭＵは、可動物体の筐体の外側または筐体内に備えられてよい。ＩＭＵは、可動物体に永続的にまたは取り外し可能に取り付けられてよい。ある実施形態においては、ＩＭＵは、航空機の搭載物の要素でよい。ＩＭＵは、（例えば、１つ、２つ、もしくは、３つの並進軸と、１つ、２つ、もしくは、３つの回転軸とのいずれか、または両方に関して）航空機の位置、向き、速度、加速度の少なくとも１つ等の航空機の動作を示す信号を提供できる。例えば、ＩＭＵは、航空機の加速度を表す信号を検出でき、当該信号は、一度、統合されて速度情報を提供でき、２度、統合されて位置と向きのいずれか、または両方の情報を提供できる。ＩＭＵは、いずれの外部環境要因とも相互作用することなく、また、航空機の外部からのいずれの信号も受信することなく、航空機の加速度、速度、位置／向きを決定できてよい。あるいは、ＩＭＵは、ＧＰＳ、視覚センサ、超音波センサ、または、通信ユニット等、他の位置決定装置と組み合わせて用いてよい。
【０１０６】
位置特定部８４０によって決定された位置は、アクチュエータに提供する１つ以上のコマンド信号を生成するために飛行コントローラ８２０によって用いられてよい。例えば、ＵＡＶの位置は、位置特定部の情報に基づいて決定されてよく、競合する高度制限がある場合、ＵＡＶの位置を用いて、高度制限の優先順位を決定してよい。飛行コントローラは、もしあれば、どの飛行応答手段をＵＡＶが取る必要があるかをさらに決定してよい。飛行コントローラは、アクチュエータ（単数または複数）へのコマンド信号を決定してよく、それによって、ＵＡＶの飛行を制御し得る。
【０１０７】
図９は、発明の実施形態に係る、全地球測位システム（ＧＰＳ）を用いて無人航空機の位置を決定する当該無人航空機の実施例を示す。ＵＡＶは、ＧＰＳモジュールを有してよい。ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳ受信機９４０とＧＰＳアンテナ９４２のいずれか、または両方を備えてよい。ＧＰＳアンテナは、ＧＰＳ衛星または他の構造物から１つ以上の信号を拾い上げ、捕捉した情報をＧＰＳ受信機に伝えてよい。ＧＰＳモジュールは、マイクロプロセッサ９２５も備えてよい。マイクロプロセッサは、ＧＰＳ受信機から情報を受信してよい。マイクロプロセッサは、ＧＰＳ受信機からのデータを未加工で伝えてよい、または、当該データを処理もしくは分析してよい。マイクロプロセッサは、ＧＰＳ受信機のデータを用いた計算、計算に基づいた位置情報の提供、のいずれか、または両方を行ってよい。
【０１０８】
ＧＰＳモジュールは、飛行コントローラ９２０に動作可能に接続されてよい。ＵＡＶの飛行コントローラは、ＵＡＶの１つ以上のアクチュエータに提供するコマンド信号を生成してよく、それによって、ＵＡＶの飛行を制御してよい。ＧＰＳモジュールと飛行コントローラとの間に任意の接続が提供されてよい。例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス等の通信バスを用いて、ＧＰＳモジュールと飛行コントローラを接続してよい。ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナを介してデータを受信してよく、データをマイクロプロセッサに伝えてよい。マイクロプロセッサは、通信バスを介して、データを飛行コントローラに伝えてよい。
【０１０９】
場合によっては、ＵＡＶを作動させると、ＵＡＶは、ＧＰＳ信号を探してよい。ＧＰＳ信号が見つかる場合、ＵＡＶは、その位置と高度を決定可能であってよい。
【０１１０】
ある実施形態は、航空機のＧＰＳモジュールに依存して、ＵＡＶの高度を含む位置を決定してよい。ＧＰＳモジュールが成功裏に位置を決定するのに長くかかり過ぎる場合、飛行能力に影響を及ぼすことになる。ＧＰＳモジュールが作動不能の場合、または、ＧＰＳ信号が検出できない場合、ＵＡＶの飛行の機能性は限定され得る。場合によっては、他のシステム及び方法を用いて、本明細書に記載のＵＡＶの高度等の位置を決定してよい。
【０１１１】
図１２は、発明の態様に係る、搭載メモリユニット１２５０を備える無人航空機１２００の実施例を示す。ＵＡＶは、飛行コントローラ１２２０を有してよく、飛行コントローラ１２２０は、ＵＡＶを飛行させる１つ以上のコマンド信号を生成し得る。位置特定ユニット１２４０が備えられてよい。位置特定ユニットは、ＵＡＶの高度及び位置を示すデータを提供し得る。位置特定ユニットは、ＧＰＳ受信機、外部装置から位置データを受信する通信モジュール、超音波センサ、視覚センサ、ＩＲセンサ、慣性センサ、または、ＵＡＶの位置の決定に役立ち得る任意の他のタイプの装置でよい。飛行コントローラは、ＵＡＶの位置を用いて飛行コマンド信号を生成してよい。
【０１１２】
メモリユニット１２５０は、ＵＡＶが操作してよい領域の標高情報または地図情報に関するデータを含み得る。例えば、地図（例えば、地形図）を記憶する１つ以上の搭載データベースまたはメモリ１２５５Ａを備えてよい。地図（例えば、地形図）は、地形の高度情報と、飛行制限領域と当該領域の位置のいずれかまたは両方のリスト、の少なくとも１つを含む。一実施例においては、様々な領域の地図は、ＵＡＶの搭載メモリに記憶されてよい。一実施例においては、メモリ記憶装置は、地図に含まれる地域の標高情報を記憶してよい。全世界、世界の大陸、国、または、地域の全ての地図（例えば、地形図）が、メモリユニットに記憶されてよい。代わりに、または、それと併用して、飛行制限領域に関する情報、または、ＵＡＶの高度制限に影響し得る任意の他の情報を記憶してよい。座標は、緯度と経度の座標のみ、さらに高度座標、または、飛行制限領域の境界を含み得る。従って、位置と、関連する規則のいずれかまたは両方を含む、地形の標高に関する情報は、ＵＡＶに予めプログラムされてよい。
【０１１３】
ＵＡＶは、ＵＡＶが操作している領域の標高と地図情報のいずれかまたは両方を決定するために搭載メモリにアクセス可能であってよい。これは、ＵＡＶの通信が作動不能、または、外部ソースへのアクセスに問題がある状況において、役立ち得る。例えば、一部の通信システムは、信頼できない場合がある。場合によっては、搭載、記憶された情報にアクセスする方が、信頼できること、消費電力が少ないこと、のいずれか、または両方であり得る。搭載、記憶された情報へのアクセスは、また、情報をリアルタイムでダウンロードするよりも速いことがある。
【０１１４】
場合によっては、他のデータがＵＡＶ内に記憶されてよい。例えば、データベースとメモリ１２５５Ｂのいずれかまたは両方が、特定の飛行制限高度または異なる管区に関する規則に関して備えられてよい。例えば、メモリは、異なる管区の飛行規則に関して機内に情報を記憶してよい。例えば、Ａ国は、地上７００ｆｔを超えたＵＡＶの飛行を許可しておらず、一方、Ｂ国は、地上１２００ｆｔを超えたＵＡＶの飛行を許可してない場合がある。場合によっては、規則は、管区に固有でよい。場合によっては、規則は、管区に関わらず、飛行制限領域に固有でよい。例えば、Ａ国内で、Ａ空港は、常に、空港から５マイル以内ではＵＡＶの飛行を許可しておらず、Ｂ空港は、午前１：００〜５：００の間、空港の近くでのＵＡＶの飛行を許可している場合がある。規則は、ＵＡＶ内に記憶されてよく、任意で、関連する管区と飛行制限領域のいずれかまたは両方に関連付けられてよい。
【０１１５】
データベースに記憶された規則は、異なる管区または異なる領域の高度制限に関連してよい。規則は、製造業者、ユーザ、または、第三者によって提供されてよい。規則は、データベースに記憶されること、または、更新されること、のいずれかまたは両方であってよい。
【０１１６】
飛行コントローラ１２２０は、搭載メモリにアクセスして、高度制限に対するＵＡＶの高度を計算してよい。ある実施形態においては、センサデータを用いて、ＵＡＶの高度を高度制限と比較して、ＵＡＶの高度を決定してよい。任意で、搭載メモリは、地面に関する標高データを含んでよく、搭載メモリを用いて、比較を支援してよい。場合によっては、飛行コントローラは、搭載メモリにアクセスして、ＵＡＶと飛行制限領域との間の距離を計算してもよい。飛行コントローラは、ＵＡＶの位置として、位置特定ユニット１２４０からの情報を用いてよく、飛行制限領域の位置に関して、搭載メモリ１２５０からの情報を用いてよい。ＵＡＶと飛行制限領域との間の距離の計算は、プロセッサを活用して、飛行コントローラによって行われてよい。
【０１１７】
飛行コントローラ１２２０は、搭載メモリにアクセスして、取るべき飛行応答手段を決定してよい。例えば、ＵＡＶは、異なる規則に関して搭載メモリにアクセスしてよい。ＵＡＶの位置を用いて、関連する規則に従ってＵＡＶが取るべき飛行応答手段を決定してよい。例えば、ＵＡＶの位置をＡ国内で決定する場合、飛行コントローラは、取るべき飛行応答手段を決定する際に、Ａ国の規則を検討してよい。例えば、これは、ＵＡＶが高度上限に接近または超えるとき、高度上限より下に下降するようにＵＡＶに命令することを含み得る。これは、生成されてＵＡＶの１つ以上のアクチュエータに送信されるコマンド信号に影響を与え得る。
【０１１８】
ＵＡＶの搭載メモリ１２５０は更新されてよい。例えば、ＵＡＶと通信するモバイル機器は、更新に用いられてよい。モバイル機器とＵＡＶを接続する時、搭載メモリを更新してよい。モバイル機器とＵＡＶは、直接または間接の無線接続等、無線接続を介して更新されてよい。一実施例においては、接続は、ＷｉＦｉまたはブルートゥース（登録商標）を介して提供されてよい。モバイル機器を用いて、ＵＡＶの飛行制御と、ＵＡＶからのデータ受信のいずれかまたは両方を行ってよい。領域の標高情報または地図情報等の情報は更新されてよい。このような更新は、モバイル機器がＵＡＶとやり取りしている間に行われてよい。このような更新は、モバイル機器が最初にＵＡＶに接続した時、周期的な時間間隔で、イベント検出時、または、リアルタイムで継続的に、行われてよい。
【０１１９】
別の実施例においては、搭載メモリを更新するために、ＵＡＶと外部装置との間に、有線接続が備えられてよい。例えば、ＵＡＶ上のＵＳＢポートまたは類似のポートを用いて、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に接続してよく、ＰＣソフトウェアを用いて更新を行ってよい。別の実施例においては、外部装置は、モバイル機器、または、他のタイプの外部装置でよい。更新は、ＵＡＶが最初に外部装置に接続された時、有線接続を維持したまま周期的な時間間隔で、イベント検出時、または、有線接続を維持したままリアルタイムで継続的に、行われてよい。
【０１２０】
追加の実施例においては、ＵＡＶは、インターネットまたは他のネットワークにアクセスするための通信装置を有してよい。ＵＡＶは、動き始めるたびに、搭載メモリを更新する必要があるか否かを自動的にチェックできる。例えば、ＵＡＶは、動き始めるたびに、標高または地図情報を更新する必要があるか否かを自動的にチェックできる。ある実施形態においては、ＵＡＶは、作動された時のみ、行うべき更新があるか否かをチェックする。他の実施形態においては、ＵＡＶは、周期的に、イベントもしくはコマンド検出時、または、継続的に、チェックしてよい。
【０１２１】
場合によっては、異なる管区は異なる高度制限を有し得る。例えば、以下のいずれか、または両方でよい。異なる国は異なる規則を有する。管区によっては、規則はより複雑で段階的に達成する必要がある。管区の例は、大陸、連邦、国、州、郡、市、町、私有の財産もしくは土地、または、他のタイプの管区を含み得るが、これらに限定されない。
【０１２２】
ＵＡＶの位置を用いて、ＵＡＶが現在いる管区と、適用し得る全ての規則を決定してよい。例えば、ＧＰＳ座標を用いて、ＵＡＶがいる管区と、どの法律を適用するかを決定できる。例えば、Ａ管区は、地上７００ｆｔのＵＡＶの飛行を禁止し、Ｂ管区は、地上１２００ｆｔの飛行を禁止する場合がある。そして、航空機は、ＧＰＳ座標を取得した後、現在、Ａ管区にいるかＢ管区内にいるかを決定できる。この決定に基づいて、航空機は、飛行制限が地上７００ｆｔで有効か１２００ｆｔで有効かを判断し得、それに従って、飛行応答手段を取ってよい。
【０１２３】
例えば、管区間に境界を備えてよい。ＵＡＶの位置に基づいて、ＵＡＶが、境界の右にあるＡ管区内にいると決定し得る。Ｂ管区は、境界の左側でよく、Ａ管区とは異なる規則を有してよい。一実施例においては、ＵＡＶの位置は、本明細書の他の箇所に記載の任意の位置特定技術を用いて決定し得る。ＵＡＶの座標は計算し得る。場合によっては、ＵＡＶの搭載メモリは、異なる管区の境界を含み得る。例えば、ＵＡＶの位置に基づいてＵＡＶがどの管区内にいるかを決定するために、ＵＡＶは、搭載メモリにアクセス可能であってよい。他の実施例においては、異なる管区に関する情報は、機外に記憶されてよい。例えば、ＵＡＶは、外部と通信して、どの管区にＵＡＶがいるかを決定し得る。
【０１２４】
従って、ＵＡＶは、ＵＡＶがいる管区と、ＵＡＶに適用可能な飛行規則のいずれか、または両方に関する情報にアクセス可能であってよい。適用可能な高度制限を、位置情報と共に用いて、飛行応答手段が必要か否か、どの飛行応答手段を取るべきか、のいずれかまたは両方を決定し得る。
【０１２５】
本明細書に記載のシステム、装置、及び、方法は、多種多様な可動物体に適用できる。前述のように、ＵＡＶに関する本明細書の記載はいずれも任意の可動物体に適用及び使用してよい。ＵＡＶに関する本明細書の記載はいずれも任意の航空機に適用し得る。本発明の可動物体は、以下のような任意の適切な環境内を移動する。空中（例えば、固定翼航空機、回転翼航空機、または、固定翼も回転翼を持たない航空機）、水中（例えば、船または潜水艦）、地上（例えば、車、トラック、バス、バン、オートバイ、及び、自転車等の自動車、杖及び釣り竿等の可動の構造もしくはフレーム、または、電車）、地下（例えば、地下鉄）、宇宙（例えば、宇宙飛行機、衛星、または、宇宙探査機）、または、これらの環境の任意の組み合わせ内等。可動物体は、本明細書の他の箇所に記載の輸送機等の輸送手段でよい。ある実施形態においては、可動物体は、人間もしくは動物等の生体によって支持できる、または、生体から離陸してよい。適切な動物は、鳥類、犬類、猫科、馬科、牛亜科、羊、豚、イルカ科、齧歯動物、または、昆虫類を含み得る。
【０１２６】
可動物体は、６自由度（例えば、並進の３自由度と回転の３自由度）に関して環境内で自由に移動可能でよい。あるいは、可動物体の移動は、所定の経路、軌道、または、向きによって等、１以上の自由度に関して制約できる。移動は、エンジンやモータ等の任意の適切な作動機構によって作動できる。可動物体の作動機構は、任意の適切なエネルギー源によって動力を供給されてよい。例えば、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風力エネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、または、これらの任意の適切な組み合わせ等。可動物体は、本明細書の他の箇所に記載のように、推進システムを介して自走し得る。推進システムは、任意で、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風力エネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー等のエネルギー源、または、それらの任意の適切な組み合わせで動作し得る。あるいは、可動物体は、生物によって支持されてよい。
【０１２７】
場合によっては、可動物体は輸送機でよい。適切な輸送機は、船舶、航空機、宇宙船、または、地上車を含み得る。例えば、航空機は固定翼航空機（例えば、飛行機、グライダ）、回転翼航空機（例えば、ヘリコプタ、回転翼機）、固定翼及び回転翼の両方を有する航空機、または、固定翼も回転翼も備えていない航空機（例えば、小型軟式飛行船、熱気球）でよい。輸送機は空中、水上、水中、宇宙、地上、または、地下を自走する等、自走式でよい。自走式輸送機は、推進システムを利用できる。例えば、１つ以上のエンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、回転翼、プロペラ、羽根、ノズル、または、それらの任意の適切な組み合わせを含む推進システム等。場合によっては、推進システムを用いて、可動物体は以下の少なくとも１つが可能である。表面から離陸、表面に着陸、可動物体の現在の位置と向きのいずれかあるいは両方の維持（例えば、ホバリング）、向きの変更、位置の変更。
【０１２８】
可動物体は、ユーザが遠隔で制御できる。または、可動物体内または可動物体上の人がローカルで制御できる。ある実施形態においては、可動物体は、ＵＡＶ等の無人の可動物体である。ＵＡＶ等の無人の可動物体は、可動物体に誰も乗車していなくてよい。可動物体は、人間または自律制御システム（例えば、コンピュータ制御システム）または、それらの任意の適切な組み合わせによって制御できる。可動物体は、人工知能を備えて構成されたロボット等、自律型または半自律型ロボットでよい。
【０１２９】
可動物体は、任意の適切なサイズと寸法の少なくとも１つを有してよい。ある実施形態においては、可動物体は、輸送機内または輸送機上に人間を乗せるためのサイズと寸法の少なくとも１つでよい。あるいは、可動物体は、輸送機内または輸送機上に人間を乗せることが可能なサイズと寸法の少なくとも１つより小さくてよい。可動物体は、人間が持ち上げるまたは支持するのに適したサイズと寸法の少なくとも１つでよい。あるいは、当該サイズと寸法より大きくてもよい。場合によっては、可動物体は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、または、１０ｍ以下の最大寸法（例えば、長さ、幅、高さ、直径、対角線）を有してよい。最大寸法は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、または、１０ｍ以上でもよい。例えば、可動物体の対向する回転翼の軸間距離は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、または、１０ｍ以下でよい。あるいは、対向する回転翼の軸間距離は、約２ｃｍ、５ｃｍ、１０ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、５ｍ、または、１０ｍ以上でよい。
【０１３０】
ある実施形態においては、可動物体は、１００ｃｍ×１００ｃｍ×１００ｃｍ未満、５０ｃｍ×５０ｃｍ×３０ｃｍ未満、または、５ｃｍ×５ｃｍ×３ｃｍ未満の体積を有してよい。可動物体の総体積は約１ｃｍ３以下、２ｃｍ３以下、５ｃｍ３以下、１０ｃｍ３以下、２０ｃｍ３以下、３０ｃｍ３以下、４０ｃｍ３以下、５０ｃｍ３以下、６０ｃｍ３以下、７０ｃｍ３以下、８０ｃｍ３以下、９０ｃｍ３以下、１００ｃｍ３以下、１５０ｃｍ３以下、２００ｃｍ３以下、３００ｃｍ３以下、５００ｃｍ３以下、７５０ｃｍ３以下、１０００ｃｍ３以下、５０００ｃｍ３以下、１０，０００ｃｍ３以下、１００，０００ｃｍ３以下、１ｍ３以下、または１０ｍ３以下でよい。逆に、可動物体の総体積は、約１ｃｍ３以上、２ｃｍ３以上、５ｃｍ３以上、１０ｃｍ３以上、２０ｃｍ３以上、３０ｃｍ３以上、４０ｃｍ３以上、５０ｃｍ３以上、６０ｃｍ３以上、７０ｃｍ３以上、８０ｃｍ３以上、９０ｃｍ３以上、１００ｃｍ３以上、１５０ｃｍ３以上、２００ｃｍ３以上、３００ｃｍ３以上、５００ｃｍ３以上、７５０ｃｍ３以上、１０００ｃｍ３以上、５０００ｃｍ３以上、１０，０００ｃｍ３以上、１００，０００ｃｍ３以上、１ｍ３以上、または１０ｍ３以上でよい。
【０１３１】
ある実施形態においては、可動物体は、約３２，０００ｃｍ２以下、２０，０００ｃｍ２以下、１０，０００ｃｍ２以下、１，０００ｃｍ２以下、５００ｃｍ２以下、１００ｃｍ２以下、５０ｃｍ２以下、１０ｃｍ２以下、または５ｃｍ２以下の専有面積（可動物体によって囲まれた横方向断面積を指してよい）を有してよい。逆に、フットプリントは、約３２，０００ｃｍ２以上、２０，０００ｃｍ２以上、１０，０００ｃｍ２以上、１，０００ｃｍ２以上、５００ｃｍ２以上、１００ｃｍ２以上、５０ｃｍ２以上、１０ｃｍ２以上、または５ｃｍ２以上でよい。
【０１３２】
場合によっては、可動物体は、１０００ｋｇ以下の重量でよい。可動物体の重量は、約１０００ｋｇ以下、７５０ｋｇ以下、５００ｋｇ以下、２００ｋｇ以下、１５０ｋｇ以下、１００ｋｇ以下、８０ｋｇ以下、７０ｋｇ以下、６０ｋｇ以下、５０ｋｇ以下、４５ｋｇ以下、４０ｋｇ以下、３５ｋｇ以下、３０ｋｇ以下、２５ｋｇ以下、２０ｋｇ以下、１５ｋｇ以下、１２ｋｇ以下、１０ｋｇ以下、９ｋｇ以下、８ｋｇ以下、７ｋｇ以下、６ｋｇ以下、５ｋｇ以下、４ｋｇ以下、３ｋｇ以下、２ｋｇ以下、１ｋｇ以下、０．５ｋｇ以下、０．１ｋｇ以下、０．０５ｋｇ以下、または０．０１ｋｇ以下でもよい。逆に、重量は、約１０００ｋｇ以上、７５０ｋｇ以上、５００ｋｇ以上、２００ｋｇ以上、１５０ｋｇ以上、１００ｋｇ以上、８０ｋｇ以上、７０ｋｇ以上、６０ｋｇ以上、５０ｋｇ以上、４５ｋｇ以上、４０ｋｇ以上、３５ｋｇ以上、３０ｋｇ以上、２５ｋｇ以上、２０ｋｇ以上、１５ｋｇ以上、１２ｋｇ以上、１０ｋｇ以上、９ｋｇ以上、８ｋｇ以上、７ｋｇ以上、６ｋｇ以上、５ｋｇ以上、４ｋｇ以上、３ｋｇ以上、２ｋｇ以上、１ｋｇ以上、０．５ｋｇ以上、０．１ｋｇ以上、０．０５ｋｇ以上、または０．０１ｋｇ以上でよい。
【０１３３】
ある実施形態においては、可動物体は、可動物体が支持する積載物に比較して小さくてよい。積載物は、本明細書の他の箇所にさらに詳しく記載する搭載物と支持機構の少なくとも１つを含み得る。ある実施例においては、可動物体の重量と積載物の重量の比は、約１：１より大きくても、小さくても、等しくてもよい。場合によっては、可動物体の重量と積載物の重量の比は、約１：１より大きくても、小さくても、等しくてもよい。任意で、支持機構重量と積載物の重量の比は、約１：１より大きくても、小さくても、等しくてもよい。必要に応じて、可動物体の重量と積載物の重量の比は、１：２、１：３、１：４、１：５、１：１０以下、または、それより小さくてもよい。逆に、可動物体の重量と積載物の重量の比は、２：１、３：１、４：１、５：１、１０：１以上、または、それより大きくてもよい。
【０１３４】
ある実施形態においては、可動物体は、消費エネルギーが少なくてよい。例えば、可動物体は、約５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ未満、または、それより少ないエネルギーを使用し得る。場合によっては、可動物体の支持機構は、消費エネルギーが少なくてよい。例えば、支持機構は、約５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ未満、または、それより少ないエネルギーを使用し得る。任意で、可動物体の搭載物は、５Ｗ／ｈ、４Ｗ／ｈ、３Ｗ／ｈ、２Ｗ／ｈ、１Ｗ／ｈ未満、または、それより小さい等、消費エネルギーが少なくてよい。
【０１３５】
図１３は、本発明の実施形態に係る、無人航空機（ＵＡＶ）１３００を示す。ＵＡＶは、本明細書に記載の可動物体の実施例でよい。ＵＡＶ１３００は、４つの回転翼１３０２、１３０４、１３０６、１３０８を有する推進システムを備えてよい。任意の数の回転翼を（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、または、７つ以上）を備えてよい。無人航空機の回転翼、回転翼アッセンブリ、または、他の推進システムは、無人航空機のホバリング／位置の維持、向きの変更、位置の変更、の少なくとも１つを可能にし得る。対向する回転翼の軸間距離は、任意の適切な長さ１３１０でよい。例えば、長さ１３１０は、２ｍ以下でもよく、１１ｍ以下でもよい。ある実施形態においては、長さ１３１０は、４０ｃｍ〜７ｍ、７０ｃｍ〜２ｍ、または、１１ｃｍ〜１１ｍの範囲内でよい。ＵＡＶに関する本明細書の記載はいずれも、異なるタイプの可動物体等の可動物体に適用してよく、逆もまた同様である。ＵＡＶは、本明細書に記載の補助装置を使った離陸システムまたは方法を用いてよい。
【０１３６】
ある実施形態においては、可動物体は、積載物を支持できる。積載物は、乗客、貨物、設備、機器等、のうちの１つ以上を含み得る。積載物は、筐体内に備えられてよい。筐体は、可動物体の筐体とは別個でもよく、可動物体の筐体の一部でもよい。あるいは、積載物は筐体を備えてもよいが、可動物体は筐体を有さない。あるいは、積載物の一部または積載物全体が、筐体を備えない場合もある。積載物は、可動物体に固着できる。任意で、積載物は、可動物体に対して可動でよい（例えば、可動物体に対して並進可能または回転可能）。積載物は、本明細書の他の箇所に記載のように、搭載物と支持機構のいずれか、または両方を含み得る。
【０１３７】
ある実施形態においては、可動物体、支持機構、及び、搭載物の固定基準フレーム（例えば、周囲環境）に対する移動と互いに対する移動のいずれかまたは両方は、端末によって制御できる。端末は、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つから離れた場所にある遠隔制御装置でよい。端末は、支持台に置いてもよく、取り付けてもよい。あるいは、端末は、ハンドヘルドまたはウェアラブルな装置でよい。例えば、端末は、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、眼鏡、手袋、ヘルメット、マイクロフォン、または、それらの適切な組み合わせを含み得る。端末は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、または、ディスプレイ等のユーザインタフェースを備えてよい。任意の適切なユーザ入力を用いて、端末とやりとりできる。例えば、手動入力コマンド、音声制御、ジェスチャ制御、または、（例えば、端末の移動、位置、または、傾きを介した）位置制御等。
【０１３８】
端末を用いて、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つ任意の適切な状態を制御できる。例えば、端末を用いて、固定基準フレームと互いの少なくとも１つに対して、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つの、位置と向きのいずれかまたは両方を方を制御できる。ある実施形態においては、端末を用いて、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つの個々の要素を制御できる。例えば、支持機構の作動アセンブリ、搭載物のセンサ、または、搭載物のエミッタ等。端末は、可動物体、支持機構、または、搭載物の少なくとも１つと通信するように適合された無線通信装置を含み得る。
【０１３９】
端末は、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つの情報を見るための適切なディスプレイユニットを備えてよい。例えば、端末は、位置、並進速度、並進加速度、向き、角速度、角加速度、または、それらの任意の適切な組み合わせに関して、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つの情報を表示できる。ある実施形態においては、端末は、機能的搭載物によって提供されたデータ等（例えば、カメラまたは他の撮像装置によって記録された画像）、搭載物によって提供された情報を表示できる。
【０１４０】
任意で、同じ端末で、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つ、または、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つの状態の制御の両方を行ってよい。同様に可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つからの情報の受信と表示のいずれかあるいは両方を行ってよい。例えば、端末は、搭載物によって捕捉された画像データ、または、搭載物の位置に関する情報を表示しながら、環境に対する搭載物の位置決めを制御し得る。あるいは、異なる端末を異なる機能に用いてよい。例えば、第１端末が、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つの移動または状態を制御してよく、第２端末が、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つからの情報の受信と表示のいずれかあるいは両方を行ってよい。例えば、第１端末を用いて、環境に対する搭載物の位置決めを制御してよく、第２端末は、搭載物によって捕捉された画像データを表示する。可動物体と、可動物体の制御とデータ受信の両方を行う統合端末との間、または、可動物体と、可動物体の制御とデータ受信の両方を行う複数の端末との間で、様々な通信モードが利用されてよい。例えば、可動物体と、可動物体の制御と可動物体からのデータ受信の両方を行う端末との間に、少なくとも２つの異なる通信モードが形成されてよい。
【０１４１】
図１４は、実施形態に係る、支持機構１４０２及び搭載物１４０４を備える可動物体１４００を示す。可動物体１４００は、航空機として示されているが、この図は制限を意図するものではなく、本明細書に前述した任意の適切なタイプの可動物体を用い得る。航空機システムの文脈で本明細書に記載した実施形態はいずれも、任意の適切な可動物体（例えば、ＵＡＶ）に適用可能なことを当業者は理解されよう。場合によっては、搭載物１４０４は、支持機構１４０２を必要とせずに、可動物体１４００上に備えられてよい。可動物体１４００は、推進機構１４０６、検出システム１４０８、及び、通信システム１４１０を備えてよい。
【０１４２】
推進機構１４０６は、前述したように、回転翼、プロペラ、羽根、エンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、または、ノズルの少なくとも１つを備え得る。可動物体は、１つ以上、２つ以上、３つ以上、または、４つ以上の推進機構を有してよい。推進機構は、全て、同じタイプでよい。あるいは、１つ以上の推進機構は、異なるタイプの推進機構でもよい。推進機構１４０６は、本明細書の他の箇所に記載の支持要素（例えば、駆動軸）等の任意の適切な手段を用いて可動物体１４００に取り付け可能である。推進機構１４０６は、可動物体１４００の、上部、底部、前部、後部、側部、または、それらの適切な組み合わせ等、任意の適切な部分に取り付け可能である。
【０１４３】
ある実施形態においては、推進機構１４０６は、可動物体１４００が、その水平方向の動作を必要とせずに（例えば、滑走路を進むことなく）、表面から垂直に離陸、または、表面に垂直に着陸することを可能にし得る。任意で、推進機構１４０６は、可動物体１４００が空中の特定の位置と向きのいずれか、または両方でホバリングできるように、動作可能でよい。推進機構１４００の少なくとも１つは、他の推進機構とは独立して制御されてよい。あるいは、推進機構１４００は、同時に制御できる。例えば、可動物体１４００は、揚力と推力のいずれか、または両方を可動物体に提供できる複数の水平方向に向いた回転翼を有してよい。複数の水平方向に向いた回転翼を作動させて、垂直方向の離着陸能力、及び、ホバリング能力を可動物体１４００に提供できる。ある実施形態においては、水平方向に向いた回転翼の少なくとも１つは、時計回りに回転してよく、水平方向に向いた回転翼の少なくとも１つは、反時計回りに回転してよい。例えば、時計回りの回転翼の数は、反時計回りの回転翼の数と等しくてよい。水平方向に向いた各回転翼の回転速度は、各回転翼が提供する揚力と推力のいずれかまたは両方を制御するために独立して変更できる。それによって、（例えば、３以下の並進度と３以下の回転度に関して）可動物体１４００の空間的配置、速度、加速度、の少なくとも１つを調整する。
【０１４４】
検出システム１４０８は、（例えば、３以下の並進度と３以下の回転度に関して）可動物体１４００の空間的配置、速度、加速度、の少なくとも１つを検出し得る少なくとも１つのセンサを備え得る。１つ以上のセンサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、または、画像センサを含み得る。検出システム１４０８が提供した検出データを用いて、（例えば、以下に記載のように、適切な処理ユニットと制御モジュールのいずれかまたは両方を用いて）可動物体１４００の空間的配置、速度、向き、の少なくとも１つを制御できる。あるいは、検出システム１４０８を用いて、天候条件、潜在的障害物への近接性、地理的特徴のある位置、人工的構造物の位置等、可動物体の周囲の環境に関するデータを提供できる。
【０１４５】
通信システム１４１０によって、無線信号１４１６を介して通信システム１４１４を有する端末１４１２と通信が可能になる。通信システム１４１０、１４１４は、無線通信に適した任意の数の送信機、受信機、送受信機、の少なくとも１つを備えてよい。通信は、データを一方向にのみ送信可能な一方向通信でよい。例えば、一方向通信は、可動物体１４００がデータを端末１４１２に送信することのみを伴ってよい。逆もまた同様である。データは、通信システム１４１０の少なくとも１つの送信機から通信システム１４１２の少なくとも１つの受信機に送信されてよい。逆もまた同様である。あるいは、通信は、データが可動物体１４００と端末１４１２との間で両方向に送信できる双方向通信でよい。双方向通信は、通信システム１４１０の少なくとも１つの送信機から通信システム１４１４の少なくとも１つの受信機にデータを送信することを伴ってよい。逆もまた同様である。
【０１４６】
ある実施形態においては、端末１４１２は、可動物体１４００、支持機構１４０２、及び、搭載物１４０４の少なくとも１つに制御データを提供し、可動物体１４００、支持機構１４０２、及び、搭載物１４０４の少なくとも１つから情報を受信できる（例えば、可動物体、支持機構、または、搭載物の位置と動作のいずれかまたは両方の情報、搭載物カメラによって撮影された画像データ等、搭載物によって検出されたデータ）。場合によっては、端末からの制御データは、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つの相対的な位置、移動、作動、または、制御に関する命令を含み得る。例えば、制御データによって、（例えば、推進機構１４０６の制御を介して）可動物体の位置と向きのいずれかまたは両方の修正を行ってよい。または、（例えば、支持機構１４０２の制御を介して）可動物体に対して搭載物を移動させてよい。端末からの制御データによって、カメラまたは他の撮像装置の操作の制御等、搭載物を制御してよい（例えば、静止画または動画の撮影、ズームインまたはズームアウト、電源のオンまたはオフ、撮像モードの切り替え、画像解像度の変更、フォーカスの変更、被写界深度の変更、露光時間の変更、視野角または視野の変更）。場合によっては、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つからの通信は、（例えば、検出システム１４０８または搭載物１４０４の）少なくとも１つのセンサからの情報を含み得る。通信は、少なくとも１つの異なるタイプのセンサ（例えば、ＧＰＳセンサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、または、画像センサ）からの検出した情報を含み得る。このような情報は、可動物体、支持機構、搭載物、の少なくとも１つの位置（例えば、位置、向き）、移動、または、加速度に関してよい。搭載物からのこのような情報は、搭載物によって捕捉されたデータまたは搭載物の検出された状態を含み得る。端末１４１２によって送信、提供された制御データは、可動物体１４００、支持機構１４０２、または、搭載物１４０４の少なくとも１つの状態を制御できる。代わりに、または、それと併用して、支持機構１４０２及び搭載物１４０４は、端末１４１２と通信する通信モジュールも備えてよい。よって、端末は、可動物体１４００、支持機構１４０２、及び、搭載物１４０４のそれぞれと独立して通信し、制御できる。
【０１４７】
ある実施形態においては、可動物体１４００は、端末１４１２に加えて、または、端末１４１２の代わりに、別のリモート装置と通信できる。端末１４１２は、別のリモート装置、及び、可動物体１４００と通信してもよい。例えば、可動物体１４００と端末１４１２のいずれかまたは両方は、別の可動物体、または、別の可動物体の支持機構もしくは搭載物と通信してよい。必要に応じて、リモート装置は、第２の端末または他のコンピュータ装置（例えば、コンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、もしくは、他のモバイル機器）でよい。リモート装置は、可動物体１４００にデータを送信、可動物体１４００からデータを受信、端末１４１２にデータを送信、及び、端末１４１２からデータを受信、の少なくとも１つを行い得る。任意で、リモート装置は、インターネットまたは他の電気通信ネットワークに接続できる。よって、可動物体１４００と端末１４１２のいずれかまたは両方から受信したデータをウェブサイトまたはサーバにアップロードできる。
【０１４８】
図１５は、実施形態に係る、可動物体を制御するシステム１５００の概略をブロック図で示す。システム１５００は、本明細書に開示のシステム、装置、及び、方法の任意の適切な実施形態と組み合わせて使用できる。システム１５００は、検出モジュール１５０２、処理ユニット１５０４、非一時的コンピュータ可読媒体１５０６、制御モジュール１５０８、及び、通信モジュール１５１０を備え得る。
【０１４９】
検出モジュール１５０２は、異なる方法で可動物体に関する情報を収集する異なるタイプのセンサを利用できる。異なるタイプのセンサは、異なるタイプの信号、または、異なるソースからの信号を検出し得る。例えば、センサは、慣性センサ、ＧＰＳセンサ、近接センサ（例えば、ライダ）、または、視覚及び画像センサ（例えば、カメラ）を含み得る。検出モジュール１５０２は、複数のプロセッサを有する処理ユニット１５０４に動作可能に接続できる。ある実施形態においては、検出モジュールは、適切な外部装置またはシステムに検出データを直接送信する送信モジュール１５１２（例えば、Ｗｉ‐Ｆｉ画像送信モジュール）に動作可能に接続できる。例えば、送信モジュール１５１２を用いて、検出モジュール１５０２のカメラによって撮影された画像を遠隔端末に送信できる。
【０１５０】
処理ユニット１５０４は、プログラム可能プロセッサ（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ））等、１つ以上のプロセッサを有し得る。処理ユニット１５０４は、非一時的コンピュータ可読媒体１５０６に動作可能に接続できる。非一時的コンピュータ可読媒体１５０６は、１つ以上のステップを行うために処理ユニット１５０４によって実行可能なロジック、コード、及び、プログラム命令、の少なくとも１つを記憶できる。非一時的コンピュータ可読媒体は、１つ以上のメモリユニットを含み得る（例えば、ＳＤカードもしくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の取り外し可能媒体または外部記憶装置）。ある実施形態においては、検出モジュール１５０２からのデータは、非一時的コンピュータ可読媒体１５０６のメモリユニットに、直接、伝達し、記憶できる。非一時的コンピュータ可読媒体１５０６のメモリユニットは、本明細書に記載の方法の任意の適切な実施形態を行うために処理ユニット１５０４によって実行可能なロジック、コード、プログラム命令、の少なくとも１つを記憶できる。例えば、処理ユニット１５０４は、検出モジュールが生成した検出データを処理ユニット１５０４の１つ以上のプロセッサに分析させる命令を実行できる。メモリユニットは、処理ユニット１５０４が処理すべき検出モジュールからの検出データを記憶できる。ある実施形態においては、非一時的コンピュータ可読媒体１５０６のメモリユニットを用いて、処理ユニット１５０４が生成する処理結果を記憶できる。
【０１５１】
ある実施形態においては、処理ユニット１５０４は、可動物体の状態を制御する制御モジュール１５０８に動作可能に接続できる。例えば、制御モジュール１５０８は、６自由度に関して、可動物体の空間的配置、速度、加速度、の少なくとも１つを調整するように可動物体の推進機構を制御できる。代わりに、または、それと併用して、制御モジュール１５０８は、支持機構、搭載物、または、検出モジュールの状態の少なくとも１つを制御できる。
【０１５２】
処理ユニット１５０４は、１つ以上の外部装置（例えば、端末、ディスプレイ装置、または、他のリモートコントローラ）にデータを送信、当該外部装置からデータを受信のいずれかまたは両方を行い得る通信モジュール１５１０に動作可能に接続できる。有線通信または無線通信等、任意の適切な通信手段を使用できる。例えば、通信モジュール１５１０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信等の１つ以上を利用できる。任意で、タワー、衛星、または、移動局等の中継局を使用できる。無線通信は、近接性に依存してもよく、近接性には無関係でもよい。ある実施形態においては、通信のために見通し線が必要なことも、必要でないこともある。通信モジュール１５１０は、検出モジュール１５０２からの検出データ、処理ユニット１５０４が生成した処理結果、所定の制御データ、端末もしくはリモートコントローラからのユーザコマンド等、の１つ以上の送信及び受信のいずれかまたは両方を行うことができる。
【０１５３】
システム１５００の部品は、任意の適切な構成で配置できる。例えば、システム１５００の部品の１つ以上は、可動物体、支持機構、搭載物、端末、検出システム、または、これらの１つ以上と通信する追加の外部装置に配置できる。さらに、図１５は、１つの処理ユニット１５０４と１つの非一時的コンピュータ可読媒体１５０６を示すが、これは制限を意図しているのではなく、システム１５００は、複数の処理ユニットと、非一時的コンピュータ可読媒体のいずれか、または両方を備えてよいことを当業者は理解されよう。ある実施形態においては、１つ以上の複数の処理ユニットと、非一時的コンピュータ可読媒体と、のいずれか、または両方は、異なる場所に配置できる。例えば、可動物体、支持機構、搭載物、端末、検出モジュール、これらの少なくとも１つと通信する追加の外部装置、または、それらの適切な組み合わせ等。よって、システム１５００によって行われる処理とメモリ機能のいずれかあるいは両方の任意の適切な態様は、上記場所の少なくとも１つで行い得る。
【０１５４】
本発明の好ましい実施形態を、本明細書に図示し記載したが、このような実施形態は、例示のみを目的としていることは当業者には明らかであろう。本発明を逸脱することなく、多くの変形形態、変更、代替形態を当業者は着想するであろう。理解されるように、本明細書に記載の本発明の実施形態の様々な代替形態も、本発明の実践にあたって採用し得る。請求項は本発明の範囲を規定し、請求項の範囲内の方法及び構造、並びに、それと等価なものは本発明の範囲に含まれるものとする。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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