(57)【要約】【課題】無人航空機の遠隔操作の容易化を図る。【解決手段】本発明の無人航空機１２０は、無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を送信する管制装置１１０と通信可能な管制装置側通信部１２１と、他の無人航空機１３０と通信可能な子機側通信部１２２と、第２の通信部と、自機の位置を検出する親機位置検出部１２３と、自機に対する他の無人航空機１３０の相対的な位置を検出する子機位置検出部１２４と、他の無人航空機に対する動作指令信号を、管制装置側通信部１２１を介して管制装置１１０から受信した場合に、受信した動作指令信号と、自機の位置と、自機に対する他の無人航空機１３０の相対的な位置とに基づいて、他の無人航空機１３０の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、生成した飛行制御信号を、子機側通信部１２２を介して他の無人航空機１３０に送信する制御部と、を有する。【選択図】図１
2015191254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を送信する管制装置と通信可能な第１の通信部と、
他の無人航空機と通信可能な第２の通信部と、
自機の位置を検出する第１の位置検出部と、
自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出する第２の位置検出部と、
前記他の無人航空機に対する前記動作指令信号を、前記第１の通信部を介して前記管制装置から受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記第１の位置検出部が検出した自機の位置と、前記第２の位置検出部が検出した、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記他の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記第２の通信部を介して前記他の無人航空機に送信する制御部と、を有することを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
請求項１記載の無人航空機において、
撮影を行なう撮影部をさらに備え、
前記制御部は、飛行している前記他の無人航空機を前記撮影部により撮影可能な位置で自機を飛行させ、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に基づいて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機。
【請求項３】
請求項２記載の無人航空機において、
前記無人航空機には、前記他の無人航空機の形状が予め記憶されており、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に含まれる、前記記憶されている形状と形状が一致する被写体の位置に基づいて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機。
【請求項４】
請求項１記載の無人航空機において、
レーザー光を出射し、該レーザー光の反射光を受光するレーザーセンサをさらに有し、
前記第２の位置検出部は、前記レーザーセンサを用いて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の無人航空機において、
前記第２の無人航空機に対する動作指令信号は、自機に対する前記他の無人航空機の予め定められた相対的な動作を示す信号であることを特徴とする無人航空機。
【請求項６】
自機の位置を検出し、
自機に対する他の無人航空機の相対的な位置を検出し、
管制装置から無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記検出した自機の位置と、前記検出した、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記他の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記他の無人航空機に送信することを特徴とする無人航空機の制御方法。
【請求項７】
無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を送信する管制装置と、前記管制装置と通信可能な第１の無人航空機と、前記第１の無人航空機と通信可能な第２の無人航空機とを備え、
前記第１の無人航空機は、
前記管制装置と通信可能な第１の通信部と、
前記第２の無人航空機と通信可能な第２の通信部と、
自機の位置を検出する第１の位置検出部と、
自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置を検出する第２の位置検出部と、
前記第２の無人航空機に対する前記動作指令信号を、前記第１の通信部を介して前記管制装置から受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記第１の位置検出部が検出した自機の位置と、前記第２の位置検出部が検出した、自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記第２の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記第２の通信部を介して前記第２の無人航空機に送信する制御部と、を有することを特徴とする管制システム。
【請求項８】
請求項７記載の管制システムにおいて、
前記第１の無人航空機は、撮影を行なう撮影部をさらに備え、
前記制御部は、飛行している前記第２の無人航空機を前記撮影部により撮影可能な位置で自機を飛行させ、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に基づいて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする管制システム。
【請求項９】
請求項８記載の管制システムにおいて、
前記第２の無人航空機には、マーカーが付され、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に含まれる前記マーカーの位置に基づいて、自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする管制システム。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載の管制システムにおいて、
前記第２の無人航空機は、前記管制装置と通信可能であり、
前記第２の通信部は、複数の前記第２の無人航空機と通信可能であり、
前記制御部は、所定の動作指令信号を、前記第１の通信部を介して前記管制装置から受信すると、前記複数の第２の無人航空機のうち、特定の無人航空機を前記管制装置と通信可能な位置に飛行させ、前記特定の無人航空機から送信されてきた動作指令信号を、前記第２の通信部を介して受信することを特徴とする管制システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人航空機、無人航空機の制御方法、および、管制システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地上局から遠隔操作可能な無人航空機の利用が進められている。例えば、通信波を中継する機能を有する無人航空機を上空でホバリングさせることで、無線通信の圏外のエリアのノードに対する通信波の中継が行われている。また、カメラ、種々のセンサを搭載した無人航空機を、監視対象の地域を飛行させることで、その地域における種々の環境情報の取得が行われている。
無人航空機の遠隔操作時には、地上局と無人航空機との間での無線通信を用いて信号が送受信される。そのため、地上局からの電波が届かない電波見通し外の地域に無人航空機が移動すると、無人航空機の遠隔操作が困難となる。したがって、電波見通し外の地域では、無人航空機を飛行させることができず、無人航空機の利用が制限されてしまう。
【０００３】
特許文献１（特開２００１−２８３４００号公報）には、地上管制装置と、地上管制装置と通信可能な管制用無人航空機と、管制用無人航空機と通信可能な偵察用無人航空機とを有する管制システムが開示されている。
管制用無人航空機は、偵察用無人航空機に対する飛行制御指令を地上管制装置から受信すると、その飛行制御指令を偵察用無人航空機に送信する。偵察用無人航空機は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信する機能を備えており、受信したＧＰＳ信号に基づいて自機の位置を検出する。そして、偵察用無人航空機は、飛行制御指令を管制用無人航空機から受信すると、ＧＰＳ信号に基づいて検出した自機の位置と、受信した飛行制御指令とに基づいて、自機の飛行制御を行なう。
特許文献１に開示されている管制システムによれば、管制用無人航空機と地上管制装置とが通信可能であり、管制用無人航空機と偵察用無人航空機とが通信可能であれば、偵察用無人航空機が地上管制装置の電波見通し外の地域に移動しても、遠隔操作が可能である。そのため、無人航空機の利用が制限される可能性を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の開示されている管制システムにおいては、地上管制装置から、偵察用無人航空機に対する飛行制御指令が管制用無人航空機に送信され、管制用無人航空機が、その飛行制御指令を偵察用無人航空機に送信する。そして、偵察用無人航空機は、ＧＰＳ信号に基づいて検出した自機の位置と、管制用無人航空機から受信した飛行制御指令とに基づいて、自機の飛行制御を行なう。すなわち、特許文献１の開示されている管制システムにおいては、管制用無人航空機は、地上管制装置と偵察用無人航空機との間で飛行制御指令を中継しているだけである。
そのため、地上管制装置側で、偵察用無人航空機の飛行を制御するための具体的な飛行制御指令を生成する必要がある。このような飛行制御指令を生成することは、操縦者の負荷が大きく、また、偵察用無人航空機の遠隔操作が難しくなる。特に、偵察用無人航空機がＧＰＳ信号を受信できない場合、偵察用無人航空機の位置を、地上管制装置でも管制用無人航空機でも把握できなくなり、このような状況で、偵察用無人航空機の飛行を制御するための具体的な飛行制御指令を生成し、偵察用無人航空機を遠隔操作することは困難となる。
本発明の目的は、無人航空機の遠隔操作の容易化を図ることができる無人航空機、無人航空機の制御方法、および、管制システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の無人航空機は、
無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を送信する管制装置と通信可能な第１の通信部と、
他の無人航空機と通信可能な第２の通信部と、
自機の位置を検出する第１の位置検出部と、
自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出する第２の位置検出部と、
前記他の無人航空機に対する前記動作指令信号を、前記第１の通信部を介して前記管制装置から受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記第１の位置検出部が検出した自機の位置と、前記第２の位置検出部が検出した、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記他の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記第２の通信部を介して前記他の無人航空機に送信する制御部と、を有する。
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の無人航空機の制御方法は、
自機の位置を検出し、
自機に対する他の無人航空機の相対的な位置を検出し、
管制装置から無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記検出した自機の位置と、前記検出した、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記他の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記他の無人航空機に送信する。
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の管制システムは、
無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を送信する管制装置と、前記管制装置と通信可能な第１の無人航空機と、前記第１の無人航空機と通信可能な第２の無人航空機とを備え、
前記第１の無人航空機は、
前記管制装置と通信可能な第１の通信部と、
前記第２の無人航空機と通信可能な第２の通信部と、
自機の位置を検出する第１の位置検出部と、
自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置を検出する第２の位置検出部と、
前記第２の無人航空機に対する前記動作指令信号を、前記第１の通信部を介して前記管制装置から受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記第１の位置検出部が検出した自機の位置と、前記第２の位置検出部が検出した、自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記第２の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記第２の通信部を介して前記第２の無人航空機に送信する制御部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無人航空機の遠隔操作の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態の管制システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す親機の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の管制システムの構成を示す図である。
【図４】図３に示す子機の上面図である。
【図５】図３に示す親機の要部構成を示すブロック図である。
【図６】図３に示す子機の要部構成を示すブロック図である。
【図７】図３に示す管制システムの動作の一例を示す図である。
【図８】図３に示す管制システムの動作の一例を示す図である。
【図９】図３に示す管制システムの動作の一例を示す図である。
【図１０】図３に示す管制システムの動作の一例を示す図である。
【図１１】図３に示す親機の他の構成を示すブロック図である。
【図１２】図３に示す管制システムの動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の管制システム１００の構成を示す図である。
図１に示す管制システム１００は、管制装置１１０と、無人航空機１２０と、無人航空機１３０とを備える。無人航空機１２０は第１の無人航空機の一例であり、無人航空機１３０は第２の無人航空機の一例である。無人航空機１２０と無人航空機１３０とは主従関係にあり、無人航空機１２０が無人航空機１３０の飛行を制御する。以下では、無人航空機１２０を親機と称し、無人航空機１３０を子機と称する。
管制装置１１０は、無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を送信する。
親機１２０は、管制装置１１０と無線通信可能な無人航空機である。
子機１３０は、親機１２０と無線通信可能な無人航空機である。
【００１２】
次に、親機１２０の構成について説明する。なお、子機１３０は、外部からの信号に従い自動で飛行する機能や、飛行地域における環境情報を取得するための機能を備えている。上述したような機能を有する子機１３０の構成は、当業者によく知られているため、説明を省略する。
図２は、親機１２０の要部構成を示すブロック図である。
図２に示す親機１２０は、管制装置側通信部１２１と、子機側通信部１２２と、親機位置検出部１２３と、子機位置検出部１２４と、制御部１２５とを有する。管制装置側通信部１２１は第１の通信部の一例であり、子機側通信部１２２は第２の通信部の一例である。また、親機位置検出部１２３は第１の位置検出部の一例であり、子機位置検出部１２４は第２の通信部の一例である。
管制装置側通信部１２１は、管制装置１１０と無線通信可能である。
子機側通信部１２２は、他の無人航空機である子機１３０と無線通信可能である。
親機位置検出部１２３は、親機１２０の位置を検出する。なお、親機位置検出部１２３は、例えば、ＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号に基づいて、親機１２０の位置を検出する。
子機位置検出部１２４は、親機１２０に対する子機１３０の相対的な位置を検出する。
制御部１２５は、子機１３０の動作を指示する動作指令信号（第１の制御信号）を、管制装置側通信部１２１を介して管制装置１１０から受信すると、子機１３０の飛行を制御する。具体的には、制御部１２５は、受信した動作指令信号と、親機位置検出部１２３が検出した親機１２０の位置と、子機位置検出部１２４が検出した親機１２０に対する子機１３０の相対的な位置とに基づいて、子機１３０の飛行を制御する飛行制御信号（第２の制御信号）を生成する。そして、制御部１２５は、生成した飛行制御信号を、子機側通信部１２２を介して子機１３０に送信する。
【００１３】
このように、本実施形態の管制システム１００は、管制装置１１０と、管制装置１１０と通信可能な親側無人航空機（親機）１２０と、親機１２０と通信可能な子側無人航空機（子機）１３０とを備える。親機１２０は、親機１２０の位置を検出する親機位置検出部１２３と、親機１２０に対する子機１３０の相対的な位置を検出する子機位置検出部１２４と、管制装置１１０から子機１３０に対する動作指令信号を受信すると、子機１３０の飛行を制御する制御部１２５を有する。制御部１２５は、受信した動作指令信号と、親機位置検出部１２３が検出した親機１２０の位置と、子機位置検出部１２４が検出した親機１２０に対する子機１３０の相対的な位置とに基づいて、子機１３０の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、生成した飛行制御信号を子機１３０に送信する。
【００１４】
親機１２０は、子機１３０に対する動作指令信号を管制装置１１０から受信すると、その動作指令信号に基づいて子機１３０に対する飛行制御信号を生成し、子機１３０に送信する。そのため、親機１２０が管制装置１１０との間で信号の送受信が可能であれば、子機１３０が管制装置１１０の電波見通し外の地域に移動しても、子機１３０の飛行を制御することができるので、無人航空機の利用が制限される可能性を低減することができる。
また、親機１２０は、親機１２０に対する子機１３０の相対的な位置を検出し、子機１３０に対する動作指令信号と、親機１２０の位置と、親機１２０に対する子機１３０の相対的な位置とに基づいて、子機１３０に対する飛行制御指令を生成する。そのため、子機１３０がＧＰＳ信号などに基づいて自機の位置を検出することができない場合にも、子機１３０の飛行を制御することができるので、無人航空機の利用が制限される可能性を低減することができる。また、親機１２０において、子機１３０の飛行を具体的に制御する飛行制御指令を生成するため、管制装置１１０からの子機１３０に対する動作指令信号は、単純化されたコマンドなどを用いて入力することができるので、無人航空機の遠隔操作の容易化を図ることができる。
【００１５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の管制システム２００の構成を示す図である。
図３に示す管制システム２００は、管制装置２１０と、アンテナ２１１と、無人航空機２２０と、複数の無人航空機２３０とを備える。無人航空機２２０は第１の無人航空機の一例であり、無人航空機２３０は第２の無人航空機の一例である。無人航空機２２０と無人航空機２３０とは主従関係にあり、無人航空機２２０が各無人航空機２３０の飛行を制御する。以下では、無人航空機２２０を親機と称し、無人航空機２３０を子機と称する。
【００１６】
管制装置２１０は、無人航空機の遠隔操作を行なうための操作入力が行われる操作端末（不図示）を備える。管制装置２１０は、操作端末への操作入力に応じて、親機２２０に対する動作指令信号や、子機２３０に対する動作指令信号を生成し、アンテナ２１１を介して親機２２０に送信する。また、管制装置２１０は、親機２２０や子機２３０の位置情報、子機２３０が取得した、子機２３０の飛行地域における環境情報などを親機２２０から受信する。なお、操作端末への操作入力は、例えば、操作端末に設けられたボタンなどの押下、あるいは、音声入力などで行われる。
【００１７】
親機２２０は、管制装置２１０と通信可能であり、親機２２０に対する動作指令信号を管制装置２１０から受信すると、その動作指令信号に従い自動で飛行する。また、親機２２０は、子機２３０に対する動作指令信号を管制装置２１０から受信すると、その子機２３０の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、子機２３０に送信する。
また、親機２２０は、親機２２０の位置情報、子機２３０の位置情報など種々の情報を管制装置２１０に送信する。
【００１８】
子機２３０は、親機２２０と通信可能であり、親機２２０からの飛行制御信号に従い自動で飛行する。また、子機２３０は、カメラ、種々のセンサなどを備えており、カメラ、種々のセンサなどを用いて飛行地域における環境情報を取得し、取得した環境情報を親機２２０に送信する。
図４は、子機２３０の上面図である。図４に示すように、子機２３０には、複数のプロペラ２３１を備えている。また、各プロペラ２３１の上面には、マーカー２３２が設けられている。
【００１９】
次に、親機２２０の構成について説明する。
図５は、親機２２０の要部構成を示すブロック図である。
図５に示す親機２２０は、管制装置側通信部２２１と、子機側通信部２２２と、親機位置検出部２２３と、撮影部２２４と、子機位置検出部２２５と、制御部２２６とを有する。管制装置側通信部２２１は第１の通信部の一例であり、子機側通信部２２２は第２の通信部の一例である。また、親機位置検出部２２３は第１の位置検出部の一例であり、子機位置検出部２２５は第２の位置検出部の一例である。
管制装置側通信部２２１は、管制装置２１０と無線通信可能である。
子機側通信部２２２は、他の無人航空機である複数の子機２３０と無線通信可能である。
親機位置検出部２２３は、親機２２０の位置を検出する。なお、親機位置検出部２２３は、例えば、ＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号に基づいて、親機２２０の位置を検出する。
撮影部２２４は、制御部２２６の制御に従い、撮影を行なう。
子機位置検出部２２５は、撮影部２２４の撮影画像に基づいて、親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置を検出する。
制御部２２６は、親機２２０に対する動作指令信号を、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０から受信すると、その動作指令信号に従い親機２２０の飛行を制御する。また、制御部２２６は、子機２３０に対する動作指令信号を、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０から受信すると、その子機２３０の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、生成した飛行制御信号を、子機側通信部２２２を介して子機２３０に送信する。
また、制御部２２６は、親機２２０の位置情報、子機２３０の位置情報、子機２３０から送信されてきた環境情報などを、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０に送信する。
【００２０】
次に、子機２３０の構成について説明する。
図６は、子機２３０の要部構成を示すブロック図である。
図６に示す子機２３０は、親機側通信部２３３と、環境情報取得部２３４と、制御部２３５とを有する。
親機側通信部２３３は、親機２２０と無線通信可能である。
環境情報取得部２３４は、カメラ、種々のセンサなどを備えており、子機２３０の飛行地域における環境情報を取得する。
制御部２３５は、子機２３０に対する動作制御信号を、親機側通信部２３３を介して親機２２０から受信すると、その動作制御信号に従い子機２３０の飛行を制御する。また、制御部２３５は、環境情報取得部２３４が取得した環境情報を、親機側通信部２３３を介して親機２２０に送信する。
【００２１】
次に、本実施形態の管制システム２００の動作について説明する。
親機２２０を遠隔操作するための操作入力が操作端末に行われると、管制装置２１０は、入力操作に応じた親機２２０に対する動作指令信号を、アンテナ２１１を介して親機２２０に送信する。また、子機２３０を遠隔操作するための操作入力が操作端末に行われると、管制装置２１０は、入力操作に応じた子機２３０に対する動作指令信号を、アンテナ２１１を介して親機２２０に送信する。
ここで、子機２３０に対しては、親機２２０に対する子機２３０の予め定められた相対的な動作を示す、単純化されたコマンドを用いて操作入力が行われる。そのため、子機２３０に対しては、例えば、操作端末に設けられたボタンの押下、あるいは、音声入力といった簡易な方法で操作入力が可能である。なお、親機２２０に対する子機２３０の予め定められた相対的な動作としては、例えば、「親機２２０に追従する」、「親機２２０を中心に旋回する」、「その場でホバリングする」などがある。
【００２２】
親機２２０では、制御部２２６は、親機２２０に対する動作指令信号を、管制装置側通信部２２１を介して受信すると、受信した動作指令信号と、親機位置検出部２２３が検出した親機２２０の位置とに基づいて、親機２２０の飛行経路を決定し、決定した経路に従い、親機２２０を飛行させる。
また、制御部２２６は、子機２３０に対する動作指令信号を、管制装置側通信部２２１を介して受信すると、撮影部２２４に撮影を行なうように指示するとともに、子機位置検出部２２５に子機２３０の位置の検出を指示する。ここで、子機２３０の位置を検出する場合、子機２３０に付されたマーカー２３２を撮影部２２４が撮影可能となるように、親機２２０の飛行が制御される。上述したように、子機２３０のプロペラ２３１の上面に、マーカー２３２が付されている。この場合、飛行高度が子機２３０の飛行高度よりも高く、撮影部２２４の撮影範囲に子機２３０が含まれるように、親機２２０の飛行が制御される。
撮影部２２４は、制御部２２５の指示を受けて、撮影を行なう。そして、子機位置検出部２２５は、撮影部２２４の撮影画像に含まれる子機２３０のマーカー２３２の位置に基づいて、親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置を検出し、検出結果を制御部２２６に通知する。
制御部２２６は、親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置が子機位置検出部２２５から通知されると、通知された位置と、親機２２０の位置と、受信した子機２３０に対する動作指令信号とに基づいて、子機２３０の飛行経路を決定する。そして、制御部２２６は、決定した飛行経路に従い子機２３０を飛行させるための飛行制御信号を生成し、生成した飛行制御信号を、子機側通信部２２２を介して子機２３０に送信する。
【００２３】
子機２３０では、制御部２３５は、飛行制御信号を、親機側通信部２３３を介して親機２２０から受信すると、その飛行制御信号に従い子機２３０を飛行させる。また、制御部２３５は、親機２２０の指示に従い、環境情報取得部２３４に環境情報を取得させ、取得された環境情報を、親機側通信部２３３を介して、親機２２０に送信する。また、子機２３０に通信波を中継する機能が備えられている場合には、制御部２３５は、親機２２０の指示に従い、無線波を中継する。
【００２４】
次に、本実施形態の管制システム２００の動作の具体例について説明する。
まず、親機２２０および子機２３０の離陸から目的地までの移動時の動作の一例について、図７を参照して説明する。
親機２２０および子機２３０を離陸させ、目的地まで移動させる場合、親機２２０に対しては、離陸し、目的地まで飛行するように、操作端末に操作入力が行われる。その操作入力に応じて、親機２２０に対する動作指令信号が、管制装置２１０から親機２２０に送信される。また、子機２３０に対しては、親機２２０に追従する旨を示すコマンドが操作端末に入力される。その操作入力に応じて、親機２２０に追従する旨を示す、子機２３０に対する動作指令信号が、管制装置２１０から親機２２０に送信される。
【００２５】
親機２２０では、制御部２２６は、親機２２０に対する動作指令信号を、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０から受信すると、その動作指令信号に従い、親機２２０を離陸させ、目的地まで飛行させる。
また、制御部２２６は、親機２２０に追従する旨を示す、子機２３０に対する動作指令信号を、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０から受信すると、各子機２３０の飛行経路を決定する。具体的には、制御部２２６は、子機２３０同士が衝突せず、かつ、各子機２３０が親機２２０の近傍を飛行するように、各子機２３０の飛行経路を決定する。そして、制御部２２６は、決定した飛行経路に沿って子機２３０が飛行するように子機２３０の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、子機側通信部２２２を介して、各子機２３０に送信する。
【００２６】
子機２３０では、制御部２３５は、飛行制御信号を、親機側通信部２３３を介して親機２２０から受信すると、受信した飛行制御信号に従い子機２３０を飛行させる。
その結果、図７に示すように、各子機２３０は、他の子機２３０と衝突せず、かつ、親機２２０の近傍を、親機２２０に追従するように飛行することができる。したがって、操縦者は、親機２２０に対しては、目的地まで親機２２０が飛行するように操作入力を行い、子機２３０に対しては、親機２２０に追従する旨を示すコマンドを入力するだけで、親機２２０および子機２３０を目的地まで飛行させることができる。そのため、操縦者は、主に、親機２２０の操縦だけを行なえばよいため、少ない人員で、複数の無人航空機を目的地まで飛行させることができる。
【００２７】
次に、環境情報の取得時の動作の一例について図８を参照して説明する。
環境情報の取得時には、親機２２０に対しては、その場でホバリングを行うように、操作端末に操作入力が行われる。その操作入力に応じて、親機２２０に対する動作指令信号が、管制装置２１０から親機２２０に送信される。また、子機２３０に対しては、親機２２０を中心に旋回する旨を示すコマンドが操作端末に入力される。その操作入力に応じて、親機２２０を中心に旋回する旨を示す、子機２３０に対する動作指令信号が、管制装置２１０から親機２２０に送信される。
【００２８】
親機２２０では、制御部２２６は、管制装置側通信部２２１を介して、その場でホバリングを行なう旨を示す、親機２２０に対する動作指令信号を受信すると、その動作指令信号に従い、親機２２０をその場でホバリングさせる。
また、制御部２２６は、管制装置側通信部２２１を介して、親機２２０を中心に旋回する旨を示す、子機２３０に対する動作指令信号を受信すると、各子機２３０の飛行経路を決定する。具体的には、制御部２２６は、親機２２０を中心として、所定の半径の円に沿って各子機２３０が飛行するように、各子機２３０の飛行経路を決定する。そして、制御部２２６は、決定した飛行経路に沿って子機２３０が飛行するように子機２３０の飛行を制御する飛行制御信号を、子機側通信部２２２を介して、各子機２３０に送信する。なお、所定の半径は、例えば、動作指令信号で指定される。
【００２９】
子機２３０では、制御部２３５は、飛行制御信号を、親機側通信部２３３を介して親機２２０から受信すると、受信した飛行制御信号に従い子機２３０を飛行させる。その結果、図８に示すように、各子機２３０は、親機２２０を中心に旋回することができる。また、制御部２３５は、環境情報取得部２３４に環境情報を取得させ、取得された環境情報を、親機側通信部２３３を介して親機２２０に送信する。
親機２２０では、制御部２２６は、環境情報を、子機側通信部２２２を介して子機２３０から受信すると、受信した環境情報を、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０に送信する。
したがって、操縦者は、親機２２０に対しては、その場でホバリングするように操作入力を行い、子機２３０に対しては、親機２２０を中心に旋回する旨を示すコマンドを入力するだけで、複数の子機２３０から環境情報を取得することができる。そのため、操縦者は、各子機２３０の飛行を常時、制御する必要がなくなり、少ない人員で、広域における環境情報を取得することができる。
【００３０】
次に、環境情報の取得時の動作の他の一例について図９を参照して説明する。
環境情報の取得時には、親機２２０に対しては、所定の方向に飛行するように、操作端末に操作入力が行われる。その操作入力に応じて、親機２２０に対する動作指令信号が、管制装置２１０から親機２２０に送信される。また、子機２３０に対しては、親機２２０に追従し、親機２２０の進行方向に対して平行に飛行する旨を示すコマンドが操作端末に入力される。その操作入力に応じて、親機２２０に追従し、親機２２０に対して平行に飛行する旨を示す、子機２３０に対する動作指令信号が、管制装置２１０から親機２２０に送信される。
【００３１】
親機２２０では、制御部２２６は、所定の方向に飛行する旨を示す、親機２２０に対する動作指令信号を、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０から受信すると、その動作指令信号に従い、親機２２０を所定の飛行に飛行させる。
また、制御部２２６は、親機２２０に追従し、親機２２０の進行方向と平行に飛行する旨を示す、子機２３０に対する動作指令信号を、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０から受信すると、各子機２３０の飛行経路を決定する。具体的には、制御部２２６は、複数の子機２３０が、親機２２０の進行方向に対して垂直方向に一定の間隔で整列し、親機２２０と同じ方向に飛行するように、各子機２３０の飛行経路を決定する。そして、制御部２２６は、決定した飛行経路に沿って子機２３０が飛行するように子機２３０の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、子機側通信部２２２を介して、各子機２３０に送信する。
【００３２】
子機２３０では、制御部２３５は、飛行制御信号を、親機側通信部２３３を介して親機２２０から受信すると、受信した飛行制御信号に従い子機２３０を飛行させる。その結果、図９に示すように、各子機２３０は、親機２２０と同じ方向に飛行することができる。また、制御部２３５は、環境情報取得部２３４に環境情報を取得させ、取得された環境情報を、親機側通信部２３３を介して親機２２０に送信する。
親機２２０では、制御部２２６は、環境情報を、子機側通信部２２２を介して子機２３０から受信すると、受信した環境情報を、管制装置側通信部２２１を介して管制装置２１０に送信する。
したがって、操縦者は、親機２２０に対しては、所定の方向に飛行し、子機２３０に対しては、親機２２０に追従し、親機２２０の進行方向と平行に飛行する旨を示すコマンドを入力するだけで、複数の子機２３０から環境情報を取得することができる。そのため、操縦者は、各子機２３０の飛行を常時、制御する必要がなくなり、少ない人員で、広域における環境情報を取得することができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、親機２２０は、親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置を検出する。そして、親機２２０は、子機２３０に対する動作指令信号を管制装置２１０から受信すると、受信した動作指令信号と、親機２２０の位置と、親機２２０に対する子機２３０の位置とに基づいて、子機２３０の動作制御信号を生成し、子機２３０に送信する。そのため、子機２３０は、管制装置２１０との間で直接、信号を送受信する必要がない。
したがって、例えば、図１０に示すように、管制装置２１０からの電波が障害物２４０で遮蔽され、管制装置２１０（アンテナ２１１）からの電波が届かない電波見通し外の地域でも、子機２３０の飛行を制御することができる。
【００３４】
このように、本実施形態の管制システム２００は、管制装置２１０と、管制装置２１０と通信可能な無人航空機（親機）２２０と、親機２２０と通信可能な無人航空機（子機）２３０とを備える。親機２２０は、親機２２０の位置を検出する親機位置検出部２２３と、親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置を検出する子機位置検出部２２５と、管制装置２１０から子機２３０に対する動作指令信号を受信すると、子機２３０の飛行を制御する制御部２２６を有する。制御部２２６は、受信した動作指令信号と、親機位置検出部２２３が検出した親機２２０の位置と、子機位置検出部２２５が検出した親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置とに基づいて、子機２３０に対する飛行制御信号を生成し、子機２３０に送信する。
【００３５】
親機２２０は、子機２３０に対する動作指令信号を管制装置２１０から受信すると、その動作指令信号に基づいて子機２３０に対する飛行制御信号を生成し、子機２３０に送信する。そのため、親機２２０が管制装置２１０との間で信号の送受信が可能であれば、子機２３０が管制装置２１０の電波見通し外の地域に移動しても、子機２３０の飛行を制御することができるので、無人航空機の利用が制限される可能性を低減することができる。
また、親機２２０は、親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置を検出し、子機２３０に対する動作指令信号と、親機２２０の位置と、親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置とに基づいて、子機２３０に対する飛行制御指令を生成する。そのため、子機１３０がＧＰＳ信号などに基づいて自機の位置を検出することができない場合にも、子機２３０の飛行を制御することができるので、無人航空機の利用が制限される可能性を低減することができる。
【００３６】
また、無人航空機の遠隔操作においては、通常、１台の無人航空機に対して、１または複数の操縦者が割り当てられる。そのため、例えば、広範な地域の環境情報を取得するために、複数の無人航空機を利用するシステムでは、運用に多くのコスト（人員、手間）が必要になるという問題がある。
本実施形態においては、子機２３０に対しては、「親機２２０に追従する」、「親機２２０を中心に旋回する」、「その場でホバリングする」などの単純化されたコマンドを用いるという、簡易な方法で操作入力が行われる。また、コマンドを入力するだけで、親機２２０において、子機２３０に対する飛行制御信号が生成され、子機２３０に送信されるので、子機２３０の遠隔操作が容易になる。その結果、少ない人員で複数の無人航空機の遠隔操作が可能となり、また、無人航空機の遠隔操作の容易化を図ることができる。
【００３７】
また、親機２２０が管制装置２１０との通信、子機２３０の飛行の制御、親機２２０に対する子機２３０の相対的な位置の検出などを行なうため、子機２３０が長距離の通信、複雑な演算などを行なう必要がなくなる。その結果、子機２３０が搭載すべき通信装置や制御装置の重量の軽減や、消費電力の低減を図ることができる。
また、親機２２０が管制装置２１０との通信、子機２３０の飛行の制御などを担当し、子機２３０が環境情報の取得を担当することで、親機２２０、子機２３０それぞれの重量の軽減、消費電力の低減を図ることができる。その結果、各無人航空機の飛行可能時間の増大を図ることができる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、子機２３０のプロペラ２３１の上面にマーカー２３２が設けられ、子機位置検出部２２５は、撮影部２２４の撮影画像に含まれるマーカー２３２の位置に基づいて、子機２３０の位置を検出する例を用いて説明したがこれに限られるものではない。
変形例として、マーカー２３２は、子機２３０の機体の上下などに設けられてもよい。
また、親機２２０の記憶部などに、子機２３０の形状を記憶しておき、子機位置検出部２２５は、撮影部２２４の撮影画像に含まれる、記憶されている形状と同じ形状を有する被写体の位置に基づいて、子機２３０の位置を検出するようにしてもよい。
【００３９】
また、図１１に示すように、親機２２０は、撮影部２２７の代わりに、レーザーセンサ２２７を備えていてもよい。この場合、子機位置検出部２２６５は、レーザーセンサ２２７の検出結果を示すセンサ情報に基づいて、子機２３０の位置を検出する。なお、レーザーセンサ２２７としては、三次元レーザーセンサ、あるいは、二次元レーザーセンサなどが用いられる。
レーザーセンサ２２７として三次元レーザーセンサを用いる場合、再帰性の反射テープを子機２３０に付す必要がある。子機位置検出部２２５は、三次元レーザーセンサからレーザー光を出射させ、そのレーザー光が子機２３０で反射された反射光で示されるセンサ情報に基づいて、子機２３０の位置を検出する。
また、レーザーセンサ２２７として二次元レーザーセンサを用いる場合、子機位置検出部２２５は、二次元レーザーセンサを揺動させながらレーザー光を出射させ、そのレーザー光が子機２３０で反射された反射光で示されるセンサ情報に基づいて、子機２３０の位置を検出する。
【００４０】
また、本実施形態においては、管制装置２１０と通信を行なう機能は、親機２２０のみが有する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、子機２３０の管制装置２１０と通信を行なう機能を有していてもよい。
この場合、例えば、図１２のように、複数の子機２３０のうち、特定の子機２３０を管制装置２１０と無線通信可能な位置に移動させ、その子機２３０を介して、管制装置２１０と親機２２０とが信号の送受信をするようにしてもよい。こうすることで、親機２２０、および、複数の子機２３０のうち、特定の子機２３０以外の子機２３０が管制装置２１０の電波見通し外を飛行している状態でも、親機２２０および特定の子機２３０以外の子機２３０の遠隔操作が可能となり、無人航空機の利用が制限される可能性をさらに低減することができる。
【００４１】
また、上述した実施形態においては、親機だけがＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号に基づいて、自機の位置を検出する機能を有する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、この機能を、子機も有していてもよい。この場合、例えば、子機０がＧＰＳ信号を受信可能である場合には、子機がＧＰＳ信号に基づいて自機の位置を検出して親機に報告し、ＧＰＳ信号を受信できない場合には、親機が、親機に対する子機の相対的な位置を検出する。
【００４２】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を送信する管制装置と通信可能な第１の通信部と、
他の無人航空機と通信可能な第２の通信部と、
自機の位置を検出する第１の位置検出部と、
自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出する第２の位置検出部と、
前記他の無人航空機に対する前記動作指令信号を、前記第１の通信部を介して前記管制装置から受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記第１の位置検出部が検出した自機の位置と、前記第２の位置検出部が検出した、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記他の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記第２の通信部を介して前記他の無人航空機に送信する制御部と、を有することを特徴とする無人航空機。
（付記２）
付記１記載の無人航空機において、
撮影を行なう撮影部をさらに備え、
前記制御部は、飛行している前記他の無人航空機を前記撮影部により撮影可能な位置で自機を飛行させ、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に基づいて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機。
（付記３）
付記２記載の無人航空機において、
前記無人航空機には、前記他の無人航空機の形状が予め記憶されており、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に含まれる、前記記憶されている形状と形状が一致する被写体の位置に基づいて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機。
（付記４）
付記１記載の無人航空機において、
レーザー光を出射し、該レーザー光の反射光を受光するレーザーセンサをさらに有し、
前記第２の位置検出部は、前記レーザーセンサを用いて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機。
（付記５）
付記１から４のいずれか１つに記載の無人航空機において、
前記第２の無人航空機に対する動作指令信号は、自機に対する前記他の無人航空機の予め定められた相対的な動作を示す信号であることを特徴とする無人航空機。
（付記６）
自機の位置を検出し、
自機に対する他の無人航空機の相対的な位置を検出し、
管制装置から無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記検出した自機の位置と、前記検出した、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記他の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記他の無人航空機に送信することを特徴とする無人航空機の制御方法。
（付記７）
付記６記載の無人航空機の制御方法において、
前記無人航空機には、撮影を行なう撮影部が設けられ、
飛行している前記他の無人航空機を前記撮影部により撮影可能な位置で自機を飛行させ、
前記撮影部の撮影画像に基づいて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機の制御方法。
（付記８）
付記７記載の無人航空機の制御方法において、
前記他の無人航空機には、マーカーが付され、
前記撮影部の撮影画像に含まれる前記マーカーの位置に基づいて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機の制御方法。
（付記９）
付記７記載の無人航空機の制御方法において、
前記他の無人航空機の形状を予め記憶し、
前記撮影部の撮影画像に含まれる、前記記憶している形状と形状が一致する被写体の位置に基づいて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機の制御方法。
（付記１０）
付記６記載の無人航空機の制御方法において、
前記無人航空機には、レーザー光を出射し、該レーザー光の反射光を受光するレーザーセンサが設けられ、該レーザーセンサを用いて、自機に対する前記他の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする無人航空機の制御方法。
（付記１１）
付記６から１０のいずれか１つに記載の無人航空機の制御方法において、
前記第２の無人航空機に対する動作指令信号は、自機に対する前記他の無人航空機の予め定められた相対的な動作を示す信号であることを特徴とする無人航空機の制御方法。
（付記１２）
付記６から１１のいずれか１つに記載の無人航空機の制御方法において、
前記他の無人航空機は、前記管制装置と通信可能であり、
所定の動作指令信号を前記管制装置から受信すると、複数の他の無人航空機のうち、特定の無人航空機を前記管制装置と通信可能な位置に飛行させ、前記特定の無人航空機から送信されてきた動作指令信号を受信することを特徴とする無人航空機の制御方法。
（付記１３）
無人航空機に対して動作を指令する動作指令信号を送信する管制装置と、前記管制装置と通信可能な第１の無人航空機と、前記第１の無人航空機と通信可能な第２の無人航空機とを備え、
前記第１の無人航空機は、
前記管制装置と通信可能な第１の通信部と、
前記第２の無人航空機と通信可能な第２の通信部と、
自機の位置を検出する第１の位置検出部と、
自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置を検出する第２の位置検出部と、
前記第２の無人航空機に対する前記動作指令信号を、前記第１の通信部を介して前記管制装置から受信した場合に、該受信した動作指令信号と、前記第１の位置検出部が検出した自機の位置と、前記第２の位置検出部が検出した、自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置とに基づいて、前記第２の無人航空機の飛行を制御する飛行制御信号を生成し、該生成した飛行制御信号を、前記第２の通信部を介して前記第２の無人航空機に送信する制御部と、を有することを特徴とする管制システム。
（付記１４）
付記１３記載の管制システムにおいて、
前記第１の無人航空機は、撮影を行なう撮影部を備え、
前記制御部は、飛行している前記第２の無人航空機を前記撮影部により撮影可能な位置で自機を飛行させ、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に基づいて、自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする管制システム。
（付記１５）
付記１４記載の管制システムにおいて、
前記第２の無人航空機には、マーカーが付され、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に含まれる前記マーカーの位置に基づいて、自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする管制システム。
（付記１６）
付記１５記載の管制システムにおいて、
前記第１の無人航空機には、前記第２の無人航空機の形状が予め記憶されており、
前記第２の位置検出部は、前記撮影部の撮影画像に含まれる、前記記憶されている形状と形状が一致する被写体の位置に基づいて、自機に対する前記第２の無人航空機の相対的な位置を検出することを特徴とする管制システム。
（付記１７）
付記１３記載の管制システムにおいて、
前記第２の位置検出部は、レーザー光を出射し、該レーザー光の反射光を受光するレーザーセンサを備え、該レーザーセンサを用いて、前記第２の無人航空機の位置を検出することを特徴とする管制システム。
（付記１８）
付記１３から１７のいずれか１つに記載の管制システムにおいて、
前記第２の無人航空機に対する動作指令信号は、前記第１の無人航空機に対する前記第２の無人航空機の予め定められた相対的な動作を示す信号であることを特徴とする管制システム。
（付記１９）
付記１３から１８のいずれか１つに記載の管制システムにおいて、
前記第２の無人航空機は、前記管制装置と通信可能であり、
前記第２の通信部は、複数の前記他の無人航空機と通信可能であり、
前記制御部は、所定の動作指令信号を、前記第１の通信部を介して前記管制装置から受信すると、前記複数の他の無人航空機のうち、特定の無人航空機を前記管制装置と通信可能な位置に飛行させ、
前記特定の無人航空機は、前記管制装置から前記動作指令信号を受信すると、該受信した動作指令信号を前記第１の無人航空機に送信し、
前記制御部は、前記特定の無人航空機を送信されてきた動作指令信号を、前記第２の通信部を介して受信することを特徴とする管制システム。
【符号の説明】
【００４３】
１００，２００    管制システム
１１０，２１０    管制装置
１２０，２２０    無人航空機（親機）
１２１，２２１    管制装置側通信部
１２２，２２２    子機側通信部
１２３，２２３    親機位置検出部
１２４，２２５    子機位置検出部
１２５，２２６    制御部
１３０，２３０    無人航空機（子機）
２２４    撮影部
２２７    レーザーセンサ
２３１    プロペラ
２３２    マーカー
２３３    親機側通信部
２３４    環境情報取得部
２３５    制御部
【図１】
2015191254.tif 000003
【図２】
2015191254.tif 000004
【図３】
2015191254.tif 000005
【図４】
2015191254.tif 000006
【図５】
2015191254.tif 000007
【図６】
2015191254.tif 000008
【図７】
2015191254.tif 000009
【図８】
2015191254.tif 000010
【図９】
2015191254.tif 000011
【図１１】
2015191254.tif 000012
【図１０】
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【図１２】
2015191254.tif 000014