(57)【要約】【課題】  無人航空機の利用が急速に拡大し、超低高度の上空から詳細な地理空間情報を取得する技術が成長している。しかしながら、無人航空機に衛星測位用アンテナや、調査用や姿勢観測用のセンサーを搭載する場所は限定されるとともに、高速回転のロータの振動に晒される。そのため、無人航空機から取得した地理空間情報に、機械的に地球上での位置を付与することは困難となっていて、無人航空機を使用した上空からの測量や調査の発展を阻害している。【解決手段】  無人航空機を用いて上空から、地理空間情報の地球上での位置を把握できるようにして観測するために必要となる、衛星測位用のアンテナ、及び調査用や姿勢観測用の各種センサーの位置関係を固定するとともに、無人航空機からの振動を抑制したり、アンテナや各種センサーが無人航空機に衝突するのを緩衝したりする姿勢安定器を具備して、無人航空機に装着する、衛星測位用アンテナや各種センサーの雲台を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人航空機に装着する器具であって、
無人航空機の上方と下方を繋ぐ構造体の
上部に衛星測位用アンテナを、
適当な場所に調査用や姿勢観測用の各種センサーを搭載するセンサー駕籠７を、
装着できる、
衛星測位用アンテナや各種センサーの位置関係固定具。
【請求項２】
請求項１の位置関係固定具を、無人航空機に装着する、次の特徴を有する機構の、いずれかひとつ以上を具備した姿勢安定器。
（１）調査用センサーの姿勢を安定させる機構であって、
位置関係固定具の重みや
適当な場所に装着した調査用や姿勢観測用のセンサーの重み、
位置関係固定具に装着した重しの量で、
位置関係固定具を所定の方向に向かせる。
（２）無人航空機からの振動を抑制する機構であって、
無人航空機の振動を、
防振バネや防振ゴムなどによって抑制する。
【請求項３】
請求項１の位置関係固定具に、請求項２の姿勢安定器を固定し、衛星測位用アンテナや各種センサーの位置関係を固定するとともに、衛星測位用アンテナや各種センサーの姿勢を安定させる、無人航空機に装着する、衛星測位用アンテナや各種センサーの雲台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  無人航空機を用いて上空から、地理空間情報に地球上での位置を付与できるように観測するために必要となる、衛星測位用のアンテナ、及び調査用や姿勢観測用の各種センサーの位置関係を固定するとともに、無人航空機からの振動を抑制したり、調査用センサーの姿勢を安定させたりする、いずれかひとつ以上の機構を具備した、無人航空機に装着する雲台を提供する。
【背景技術】
【０００２】  地球上での位置を付与できる、地理空間情報の広い地域での観測は、航空カメラや航空レーザといったセンサーを、航空機やヘリコプターなどに搭載して実施されてきた。【０００３】  航空機に航空カメラを搭載して行う航空写真測量は、初期には、地上に対空標識と呼ばれる地球上での位置が分かり、航空写真に写る標識を設置し、航空写真が撮影された位置と、撮影された航空写真の姿勢を、空中三角測量によって与えてきた。【０００４】  ２０００年頃からは、航空機の屋根にＧＰＳといった衛星測位用のアンテナを、航空カメラに慣性計測装置を、それぞれ装着するとともに、別途、航空カメラと衛星測位用アンテナとの位置関係と、航空カメラと慣性計測装置との向きの較差を、それぞれ求めることで、衛星測位で得たアンテナの位置と慣性計測装置で得られた慣性計測装置の姿勢から、航空写真が撮影された位置と、撮影された航空写真の姿勢が求められる、直接定位と呼ばれる技術が実用化された（非特許文献１参照）。【０００５】  調査用センサーで取得した地理空間情報に、地球上での位置を、衛星測位と慣性計測装置との組み合わせで与える直接定位技術の実用化は、一発一発に照射位置と照射方向を、機器側で完全に観測する必要がある航空レーザ測量による標高取得をはじめ、多くの種類の地理空間情報に、地球上での位置を与えられるようにし、地理空間情報を上空から観測する技術を発展させた。
【先行技術文献】
【非特許文献１】『−公共測量−作業規程の準則（平成２３年３月３１日改正版）解説と運用』  平成２４年１０月２９日  社団法人日本測量協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  詳細な地理空間情報は、現地測量や航空写真測量、航空レーザ測量などで作成されるのが、一般的である。
それぞれの測量は、次のような特徴を有する。【０００７】  現地測量では、民地への立ち入りが難しいため、主に道路からの測量となる。そのため、道路から見通せない地理空間情報は、作成することができず、網羅的に地理空間情報を作成したい場合の手法としては適していない。【０００８】  航空写真測量では、低高度から航空写真を撮影すれば、地理空間情報を、詳細かつ網羅的に作成することができるが、航空機をはじめ大掛かりな機材を使用するため、地理空間情報の作成費用が高額になってしまう。【０００９】  航空レーザ測量では、計測高度を低くしていけば、計測できる標高の間隔は短くできるが、計測位置が離散的であるため、詳細かつ網羅的な計測が求められるところに多く存在しがちな人工的な形状の変化を捉えることは困難である。また、航空機をはじめ大掛かりな機材を使用するため、地理空間情報の作成費用が高額になってしまう。【００１０】  ドローン、あるいはＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｅｒｉａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）とも呼ばれる無人航空機の普及に伴い、無人航空機に、数万円から数十万円程度の民生用カメラや、百万円程度の近距離観測用のレーザスキャナを搭載することで、詳細な地理空間情報が、網羅的かつ安価に作成できる可能性が高まってきた。【００１１】  しかしながら普及が進む無人航空機は、空中を飛行することから、機体１が大きく傾くことがあるとともに、ロータの高速回転によって激しい振動が発生する。【００１２】  そのため、カメラを搭載して写真測量を行う場合には、防振機構１１を具備したジンバルに、カメラを装着することにより、カメラを鉛直方向に向けるとともに、機体１の振動の影響を抑えた撮影を実現する。
しかしながら、この方法を採用すると、衛星測位用アンテナとの位置関係、慣性計測装置をはじめとする姿勢観測用センサーとの姿勢の較差が常に変わってしまい、写真が撮影された位置と、撮影された写真の姿勢を、直接定位では観測することができず、効率化が図れない。【００１３】  レーザスキャナを搭載してレーザ測量を行う場合は、照射されるレーザ光線の一発一発の照射した位置と方向を、機械的に把握しなければならないため、衛星測位用アンテナや姿勢観測用センサー、及びレーザスキャナが、無人航空機の機体１に装着され、直接定位装置が機能することになる。
しかしながら、１秒間に３０万発といった数で照射されるレーザ光線の照射位置と照射方向は、回転翼型の無人航空機の機体１が発する振動に、常に晒され、品質の確保が困難となる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  無人航空機の機体１の、上部に台座５、下部にセンサー駕籠７を装着でき、上部の台座５と下部のセンサー駕籠７とを、無人航空機に接触しないように繋げることができる、軽量で高剛性の構造体を用意する。
構造体の形状は、機体１を囲むロの字や、機体１の片面のみを囲むコの字、機体１の中心に、進行方向に構造体が揺動できる充分な空間が備わっているなら、この空間を通るＩの字でも、空間内に収まるロの字でもよい。
センサー駕籠７は、鉤留めで、各種センサーを構造体に固定するものでもよい。【００１５】  ロの字やコの字といった形状の構造体には、下弦材４にセンサー駕籠７を装着するとともに、根元に防振機構１１を、先端に軸受機構１２を、具備した姿勢安定器を、無人航空機の機体１の床下に吊り具１０で固定するとともに、軸受機構１２の中に構造体の下弦材４を通すことで、無人航空機の機体１から構造体への振動を抑制するとともに、軸受機構１２を中心として構造体が、センサー駕籠７と一体となって、自由回転できるようにする。
Ｉの字による無人航空機の機体１の中心を抜ける構造体、あるいはロの字による無人航空機の機体１内の空間に収まる構造体は、構造体の柱２の途中に軸受機構１２を設け、梁を通し、梁の両端の根元に防振機構１１を具備した姿勢安定器を装着し、防振機構１１を無人航空機の機体１に吊り具１０で固定することで、無人航空機の機体１から構造体への振動が抑制され、軸受機構１２を中心として構造体が、センサー駕籠７と一体となって、自由に回転できるようにする。
構造体は、無人航空機の機体１の大きさや形状、構造体の安定度によって、固定する箇所数や配置を設定する。【００１６】  構造体の上弦材３には、衛星測位用アンテナの台座５を設ける。
無人航空機の機体１から衛星測位用アンテナへの影響、あるいは衛星測位用アンテナによる無人航空機の機体１への影響がある場合には、構造体の上弦材３に架台６を立て、架台６の上に衛星測位用アンテナを設置してもよい。
上弦材３には、衛星測位用アンテナに加え、必要に応じて各種センサーを設置してもよい。【００１７】  構造体の適当な場所に、調査用や姿勢観測用の各種センサーを装備するためのセンサー駕籠７を設ける。
センサー駕籠７は、使用するセンサーの数に応じた階層構造にするとともに、調査方向に向け、各種調査用センサーを装着できるようにしてもよい。【００１８】  構造体の上弦材３に装着した台座５と、構造体に装着したセンサー駕籠７は、衛星測位用アンテナ、各種調査用センサー、姿勢観測用センサーが設置された際に、それらの重心が構造体の中央に来るように、設置位置を調整する。
また、センサー駕籠７の一部に重しを取り付け、重しの量や重しの配置によって、重心を構造体の中央にくるように調整してもよい。【００１９】  無人航空機の飛行中、機体１の激しい揺れによって、構造体が機体１に衝突することを防ぐため、機体１と構造体との間に、衝突緩衝具１３を装着する。
衝突緩衝具１３としては、構造体の上弦材３が無人航空機の機体１の屋上に衝突する、機体１の屋上の前方と後方に、それぞれ装着してもよい。
あるいは、下弦材４に吊り下げたセンサー駕籠７と無人航空機の機体１の床下との間をバネで留め、バネの伸縮によって、構造体の下弦材４に装着したセンサー駕籠７が、無人航空機の機体１にぶつからないようにしてもよい。
【発明の実施するための最良の形態】
【００２０】  無人航空機の機体１の上部に台座５を、機体１の下部にセンサー駕籠７を、それぞれ装着でき、上部の台座５と下部のセンサー駕籠７を、無人航空機の機体１に接触しないように繋げることができる、無人航空機の機体１の周囲を囲う、軽量で高剛性の、柱２と上弦材３及び下弦材４で構成される、構造体を用意する。
【００２１】  無人航空機の機体１を囲う構造体には、根元に防振機構１１を、先端に軸受機構１２を、それぞれ具備した姿勢安定器を用意し、防振機構１１を無人航空機の機体１の床下に吊り具１０で固定するとともに、軸受機構１２に構造体の下弦材４を通すことで、無人航空機の機体１から構造体への振動が抑制されるとともに、軸受機構１２を中心として構造体が、センサー駕籠７と一体となって、自由に回転できるようにする。
【００２２】  構造体の上弦材３に架台６を立て、架台６の上に衛星測位用アンテナを装着できるようにする。
【００２３】  構造体の下部には、調査用や姿勢観測用の各種センサーを吊り下げるためのセンサー駕籠７を装着する。センサー駕籠７は二層構造とし、上層には収納棚９を設けて姿勢観測用センサーを、下層には固定機構８を設けて調査用センサーを、それぞれ固定できるようにする。
【００２４】  構造体の上弦材３に装着した台座５と構造体の下弦材４に装着したセンサー駕籠７は、衛星測位用アンテナや各種センサーが設置された際に、それらの重心が構造体の中央に来るように、設置位置を調整する。
また、センサー駕籠７の一部に重しを取り付け、重しの量や重しの配置によって、重心を構造体の中央に調整できるようにしてもよい。
【００２５】  無人航空機の飛行中、機体１の激しい揺れによって、構造体が機体１に衝突することを防ぐため、機体１の屋上と構造体との間に、衝突緩衝具１３を装着する。
【発明の効果】
【００２６】  上空からの、地理空間情報の取得に必要となる衛星測位用アンテナ、調査用や姿勢観測用の各種センサーを設置するセンサー駕籠７を装着した、構造体を提供し、無人航空機の機体１自体に、個々に、測位用アンテナや各種センサーを設置する場所を用意する必要がなくなる。
【００２７】  構造体の下弦材４をセンサー駕籠７の先端に設けて軸受機構１２で支えるとともに、各種センサーの重みや重しの量や重しの配置によって、各種センサーの向きを観測に必要となる向きとすることができる。
【００２８】  構造体の下弦材４に姿勢安定器を固定し、吊り具１０で、無人航空機の機体１に吊り下げることで、無人航空機の機体１が発する振動を抑制できる。
【００２９】  衛星測位用アンテナが無人航空機の機体１の屋上に、調査用や姿勢観測用の各種センサーが無人航空機の機体１に、所定の位置と方向で、それぞれ装着できるとともに、衛星測位用アンテナと各種センサーの関係が固定され、機体１からの振動が抑制され、雲台の施肥性が安定することで、衛星測位や姿勢観測による、調査用センサーが取得した地理空間情報に対し、地球上での位置を精度よく与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】  正面図
【図２】  側面図
【図３】  センサー駕籠７の斜視図
【符号の説明】
【００３１】１    無人航空機の機体
２    柱（構造体）
３    上弦材（構造体）
４    下弦材（構造体）
５    台座（測位用アンテナ用）
６    架台
７    センサー駕籠７
８    固定機構（センサー駕籠７のセンサー用）
９    収納棚（センサー駕籠７のセンサー用）
１０  吊り具（センサー駕籠７用）
１１  防振機構（センサー駕籠７用）
１２  軸受機構
１３  衝突緩衝具
【図１】
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【図２】
2019189196.tif 000004
【図３】
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