(57)【要約】【課題】飛行装置の姿勢および位置を人の操作を介さずに地上から自動的に制御できるようにするとともに、ホバリングに支障をきたさないようにする。【解決手段】姿勢位置制御システム１００は、飛行装置１、監視カメラ２１，２２および姿勢位置制御装置３０を有する。飛行装置１は、２重反転プロペラ２と、モータ５と、姿勢位置情報を姿勢位置制御装置３０から入力し、それを用いてモータ５を作動させる制御ユニット４とを有する。監視カメラ２１，２２は飛行装置１の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、重複撮影範囲が飛行装置１の飛行範囲を網羅し得るように設定され、飛行装置１の動画像を含む動画像情報を出力する。姿勢位置制御装置３０は監視カメラ２１，２２が出力する動画像情報を用いて、飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値等を含む姿勢位置情報を生成する。【選択図】  図１
2005289127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から制御する飛行装置の姿勢位置制御システムであって、
前記飛行装置は、空中における姿勢および位置を変更するための姿勢位置変更手段と、該姿勢位置変更手段を駆動する駆動手段と、姿勢および位置の変更に用いる姿勢位置情報を外部から入力する入力手段と、該入力手段により入力した前記姿勢位置情報を用いて前記駆動手段を作動させる制御手段とを有し、
空中における前記飛行装置の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、その重なった重複撮影範囲が前記飛行装置の飛行範囲を網羅し得るように設定され、それぞれ前記飛行装置の動画像を含む動画像情報を出力する複数の監視装置と、
該各監視装置から出力される前記動画像情報を用いて、前記飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方を含むようにして、前記姿勢位置情報を生成する姿勢位置制御装置とを有することを特徴とする飛行装置の姿勢位置制御システム。
【請求項２】
前記飛行装置が空中における方位を計測して方位情報を生成する方位計測手段と、空中における傾斜を計測して傾斜情報を生成する傾斜計測手段とを更に有し、前記制御手段が前記方位情報および前記傾斜情報を用いて前記駆動手段を作動させることを特徴とする請求項１記載の飛行装置の姿勢位置制御システム。
【請求項３】
飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から制御する飛行装置の姿勢位置制御システムであって、
前記飛行装置は、空中における姿勢および位置を変更するための姿勢位置変更手段と、該姿勢位置変更手段を駆動する駆動手段とを有し、
空中における前記飛行装置の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、その重なった重複撮影範囲が前記飛行装置の飛行範囲を網羅し得るように設定され、それぞれ前記飛行装置の動画像を含む動画像情報を出力する複数の監視装置と、
該各監視装置から出力される前記動画像情報を用いて、前記飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方に対応する駆動信号の出力指示を前記飛行装置に出力する姿勢位置制御装置とを有することを特徴とする飛行装置の姿勢位置制御システム。
【請求項４】
飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から制御する飛行装置の姿勢位置制御装置であって、
空中における前記飛行装置の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、その重なった重複撮影範囲が前記飛行装置の飛行範囲を網羅し得るように設定された複数の監視装置から、前記飛行装置の動画像を含む動画像情報を入力する入力手段と、
該手段により入力する動画像情報を用いて、前記飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方を含むようにして、前記飛行装置の姿勢および位置の変更に用いる姿勢位置情報を生成する姿勢位置情報生成手段とを有することを特徴とする飛行装置の姿勢位置制御装置。
【請求項５】
飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から制御する飛行装置の姿勢位置制御装置であって、
空中における前記飛行装置の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、その重なった重複撮影範囲が前記飛行装置の飛行範囲を網羅し得るように設定された複数の監視装置から、前記飛行装置の動画像を含む動画像情報を入力する入力手段と、
該手段により入力する動画像情報を用いて、前記飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方に対応する駆動信号の出力指示を出力する出力手段とを有することを特徴とする飛行装置の姿勢位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から監視して制御するための飛行装置の姿勢位置制御システムおよび姿勢位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、模型用飛行機、模型ヘリコプタ等の飛行装置を地上から制御する技術が知られている。例えば、飛行装置にレーダ（電波探知機）を搭載し、そのレーダにより、飛行装置から地上までの距離を測定し、高度を取得することによって、飛行装置の位置制御を行う技術があった。また、特許文献１に示すような技術もあった。この特許文献１には、模型ヘリコプタにノンプリズム測距儀、ビデオカメラ、無線アンテナおよび追尾用ミラーを搭載する一方、地上に追尾装置を配備した構成を有する３次元測量システムが開示されている。そして、このシステムでは、ノンプリズム測距儀により高度の測定を行い、追尾装置と追尾用ミラーを用いて、地上から模型ヘリコプタまでの距離および方向の測定を行って、模型用ヘリコプタの三次元位置を地上から操作可能にしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１１８８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載されている従来技術では、ビデオカメラといった地上を監視するための装置を飛行装置に搭載しているので、飛行装置を地上から操作して所望の位置に配置すれば、飛行装置により所望の場所の様子を監視することが可能となる。この場合、飛行装置によって、正確な場所を監視するためには、飛行装置を空中における正確な位置に配置して姿勢を保つ必要があり、そのためには、飛行装置の空中における姿勢と、高さや方向などの三次元位置を正確に把握し、姿勢および位置の制御を精度良く行う必要がある。
【０００５】
しかし、そのためには、地上に配備した追尾装置によって飛行装置を追跡する必要があり、その追尾装置の操作を人が行わねばならないし、姿勢および位置の制御を精度良く行うためにはそれだけ熟練した技術を要するという問題がある。また、飛行装置に姿勢および位置を把握するためのセンサを複数搭載して、姿勢および位置を制御することも可能であるが、こうすると、飛行装置を小型軽量化することが困難になり、飛行装置の上昇や、空中における停止といったホバリングを行うことに負担がかかることとなる。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、飛行装置の姿勢および位置を人の操作を介さずに地上から自動的に制御でき、ホバリングに支障をきたさないようにすることが可能な飛行装置の姿勢位置制御システムおよび姿勢位置制御装置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】
【０００７】
上記課題の解決のため、本発明は、飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から制御する飛行装置の姿勢位置制御システムであって、飛行装置は、空中における姿勢および位置を変更するための姿勢位置変更手段と、その姿勢位置変更手段を駆動する駆動手段と、姿勢および位置の変更に用いる姿勢位置情報を外部から入力する入力手段と、その入力手段により入力した姿勢位置情報を用いて、駆動手段を作動させる制御手段とを有し、空中における飛行装置の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、その重なった重複撮影範囲が飛行装置の飛行範囲を網羅し得るように設定され、それぞれ飛行装置の動画像を含む動画像情報を出力する複数の監視装置と、その各監視装置から出力される動画像情報を用いて、飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方を含むようにして、姿勢位置情報を生成する姿勢位置制御装置とを有する飛行装置の姿勢位置制御システムを特徴とする。
【０００８】
この姿勢位置制御システムでは、各監視装置が撮影した空中における飛行装置の動画像を含む動画像情報を用いて、姿勢位置制御装置が姿勢位置情報を生成し、飛行装置における駆動手段がその姿勢位置情報を用いた制御手段の指示にしたがい姿勢位置変更手段を駆動するから、姿勢および位置の制御を自動的に行える。
【０００９】
この姿勢位置制御システムは、飛行装置が空中における方位を計測して方位情報を生成する方位計測手段と、空中における傾斜を計測して傾斜情報を生成する傾斜計測手段とを更に有し、制御手段が方位情報および傾斜情報を用いて駆動手段を作動させることが好ましい。
これにより、制御手段が方位情報および傾斜情報を用いて駆動手段を作動させるので、飛行装置は、入力手段によって、姿勢位置情報を入力できなくても、駆動手段を作動させることができる。
【００１０】
また、本発明は、飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から制御する飛行装置の姿勢位置制御システムであって、飛行装置は、空中における姿勢および位置を変更するための姿勢位置変更手段と、その姿勢位置変更手段を駆動する駆動手段とを有し、空中における飛行装置の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、その重なった重複撮影範囲が飛行装置の飛行範囲を網羅し得るように設定され、それぞれ飛行装置の動画像を含む動画像情報を出力する複数の監視装置と、その各監視装置から出力される動画像情報を用いて、飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方に対応する駆動信号の出力指示を飛行装置に出力する姿勢位置制御装置とを有する飛行装置の姿勢位置制御システムを提供する。
【００１１】
この姿勢位置制御システムは、各監視装置が撮影した空中における飛行装置の動画像を含む動画像情報を用いて、姿勢位置制御装置が、飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方に対応する駆動信号の出力指示を飛行装置に入力する。飛行装置では、その出力指示を受けて駆動手段が作動し、姿勢位置変更手段を駆動する。
【００１２】
そして、本発明は、飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から制御する飛行装置の姿勢位置制御装置であって、空中における飛行装置の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、その重なった重複撮影範囲が飛行装置の飛行範囲を網羅し得るように設定された複数の監視装置から、飛行装置の動画像を含む動画像情報を入力する入力手段と、その手段により入力する動画像情報を用いて、飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方を含むようにして、飛行装置の姿勢および位置の変更に用いる姿勢位置情報を生成する姿勢位置情報生成手段とを有する飛行装置の姿勢位置制御装置を提供する。
【００１３】
さらに、本発明は、飛行装置の空中における姿勢および位置を地上から制御する飛行装置の姿勢位置制御装置であって、空中における飛行装置の動画像を地上から撮影する撮影範囲が互いに重なり、その重なった重複撮影範囲が飛行装置の飛行範囲を網羅し得るように設定された複数の監視装置から、飛行装置の動画像を含む動画像情報を入力する入力手段と、その手段により入力する動画像情報を用いて、飛行装置の目標とする位置および方位を示す目標値と、位置および方位を変更させるための変更指示情報のいずれか少なくとも一方に対応する駆動信号の出力指示を出力する出力手段とを有する飛行装置の姿勢位置制御装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、飛行装置の姿勢位置制御システムおよび姿勢位置制御装置において、飛行装置の姿勢および位置を人の操作を介さずに地上から自動的に制御でき、ホバリングに支障をきたさないようすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による飛行装置の姿勢位置制御システムおよび姿勢位置制御装置の好適な実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。尚、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図1は、本発明の第１の実施形態に係る飛行装置の姿勢位置制御システム１００全体の模式的な構成を示す図、図２は姿勢位置制御システム１００の構成を示すブロック図である。これらの図に示すように、姿勢位置制御システム１００は、飛行装置１と、監視カメラ２１，２２と、姿勢位置制御装置３０とを有している。
【００１７】
飛行装置１は、本発明における姿勢位置変更手段を構成する二重反転プロペラ２と、本体部３とを有している。二重反転プロペラ２は、互いに逆方向に回転する上部ロータ２ａと下部ロータ２ｂとを有し、これらがメインシャフト２ｃの回りに互いに逆方向に回転し、地上から空中に上昇するための推進力を発生するようになっている。また、上部ロータ２ａと下部ロータ２ｂは、いずれか少なくとも一方がピッチ角を変えられるピッチ角可変機構を有し、このピッチ角可変機構により、上部ロータ２ａと下部ロータ２ｂが発生する空気の噴出し量を変えることによって、方位と傾斜を変えられ、姿勢および移動する方向を変更し得るようになっている。また、飛行装置１は、地上の様子を監視するための撮像手段と電源ユニットを搭載している（いずれも図示せず）。
【００１８】
本体部３は、制御ユニット４と、モータ５と、方位計６と、傾斜計７とを有し、さらに、スキッド８を有している。
制御ユニット４は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２を有し、駆動回路１３および無線通信部１４を有している。ＣＰＵ１０は本発明における制御手段であって、ＲＯＭ１１に記憶されているプログラムにしたがい作動して、無線通信部１４から入力する後述する姿勢位置情報を用いて駆動回路１３に指示を行い、モータ５を作動させる。ＲＯＭ１１はＣＰＵ１０が実行するプログラムと、恒久的なデータを記憶し、ＲＡＭ１２はＣＰＵ１０が作動する際に用いるデータやプログラムを記憶している。駆動回路１３は、ＣＰＵ１０の指示にしたがい駆動信号をモータ５に入力する。無線通信部１４は、アンテナ１４ａが接続され、このアンテナ１４ａを介して、図示しない無線回線により、姿勢位置制御装置３０と無線による通信を行うための回線の接続および切断を制御する一方、無線によるデータの送受信を実行する。また、無線通信部１４は、本発明における入力手段を構成していて、姿勢位置制御装置３０から後述する姿勢位置情報を受信し、姿勢位置情報を外部から入力する。
【００１９】
モータ５は、本発明における駆動手段であって、モータ５ａとモータ５ｂとを有している。モータ５ａは、駆動回路１３から駆動信号を入力して作動し、その動力を図示しない動力伝達機構を介してメインシャフト２ｃに伝達し、メインシャフト２ｃを回転させる。モータ５ｂは、上部ロータ２ａと下部ロータ２ｂのいずれか少なくとも一方のピッチ角を変更するための動力を出力する。
【００２０】
方位計６は本発明における方位計測手段であって、飛行装置１の空中における方位を計測し、その計測結果を示す方位情報を生成して制御ユニット４のＣＰＵ１０に入力する。傾斜計７は本発明における傾斜計測手段であって、飛行装置１の空中における傾斜を計測し、その計測結果を示す傾斜情報を生成して制御ユニット４のＣＰＵ１０に入力する。スキッド８は飛行装置１が地上に着地するときの脚部となる。また、スキッド８は監視カメラ２１，２２で撮影した飛行装置１の位置検出に用いるマーカ８ａ，８ａを有している。
【００２１】
監視カメラ２１，２２は、本発明における監視装置であって、ビデオカメラにより構成されている。監視カメラ２１，２２は、適宜距離をおいて地上４１に配備されていて、それぞれ撮影用レンズと、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）からなる撮像素子とを有し、空中を飛行する飛行装置１の動画像を示す光信号をその撮影用レンズを介して撮像素子に入力し、映像信号を生成する。また、各監視カメラ２１，２２は、空中を飛行する飛行装置１を撮影した映像信号と、撮影日時を示す日時情報とを含む動画像情報Ｓ１，Ｓ２を生成し、その生成した動画像情報Ｓ１，Ｓ２を出力する。生成された動画像情報Ｓ１，Ｓ２は、それぞれケーブル２１ａ，２２ａを介して姿勢位置制御装置３０に入力されるようになっている。
【００２２】
そして、各監視カメラ２１，２２は、図５に示すように、それぞれの撮影範囲２１ｂ，２２ｂが互いに重なり合って重複撮影範囲２３（図５の斜線部分）を形成し、その重複撮影範囲２３が飛行装置１の飛行範囲を網羅し得るようにして、設置場所、撮影用レンズの倍率および方向等を設定した状態で配備されている。以下、各監視カメラ２１，２２におけるこの設定を初期設定という。
【００２３】
姿勢位置制御装置３０は、地上４１に配備されている。この姿勢位置制御装置３０はＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３を有し、データ記憶部３４、入出力処理部３５、操作入力部３６および入力端子３７を有していている。
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されているプログラムにしたがい作動して、監視カメラ２１，２２から入力する動画像情報Ｓ１，Ｓ２を用いて後述する位置検出処理を実行し、姿勢位置情報を生成する。また、ＣＰＵ３１は、入出力処理部３５を作動させて生成した姿勢位置情報を飛行装置１宛てに送信させる。ＲＯＭ３２はＣＰＵ３１が実行するプログラムと、恒久的なデータを記憶し、ＲＡＭ３３はＣＰＵ３１が作動する際に用いるデータやプログラムを記憶している。データ記憶部３４には、入力端子３７から入力する動画像情報Ｓ１，Ｓ２と、飛行装置１が監視を開始する初期状態における位置および方位を示す後述する指定データが記憶されるようになっている。入出力処理部３５は、接続されているアンテナ３５ａを介して、図示しない無線回線により、飛行装置１と無線による通信を行うための回線の接続および切断の制御を行う一方、無線によるデータの送受信を実行し、生成された姿勢位置情報を飛行装置１宛てに送信する。操作入力部３６は、キーボード、マウス等を有し、それらの操作入力によって、オペレータが姿勢位置制御装置３０を作動させるための指示やデータを入力する。入力端子３７には、それぞれ監視カメラ２１，２２に接続されるケーブル２１ａ，２２ａが接続されている。
【００２４】
以上の構成を有する姿勢位置制御システム１００は、次のようにして作動させることができる。
まず、飛行装置１のホバリングと監視カメラ２１，２２の初期設定を行う。このとき、姿勢位置制御システム１００では、飛行装置１、監視カメラ２１，２２および姿勢位置制御装置３０を次のようにして使用または作動させる。
飛行装置１は、撮像手段により監視しようとする区域（監視区域）を見渡すのに十分な高度（約１０〜５０ｍ程度）になるまで垂直に上昇させ、そこで地上４１を監視するため停止させるとする。これに先立ち、オペレータが姿勢位置制御装置３０において、指定位置の設定プログラムを起動してＣＰＵ３１を作動させ、操作入力部３６を用いたデータの操作入力を行い、監視を行うための高度(標高)、経度及び緯度を含む三次元位置（以下「指定位置」）と、監視を行うときの姿勢を保つための方位（以下「指定方位」という）を設定する。その設定した指定位置と指定方位を示すデータ（以下「指定データ」という）は、本発明における目標値としてデータ記憶部３４に記憶される。さらに、ＣＰＵ３１は、指定データを含む姿勢位置情報Ｔを生成した上で、入出力処理部３５を作動させ、生成した姿勢位置情報Ｔを飛行装置１に送信させる。
【００２５】
飛行装置１は、無線通信部１４によって姿勢位置情報Ｔを受信する。また、続いてＣＰＵ１０がＲＯＭ１１に記憶されている姿勢位置変更プログラムにしたがい作動して、その受信した姿勢位置情報Ｔに含まれる指定データから指定位置と指定方位とを割り出す。また、ＣＰＵ１０は駆動回路１３に対する指示を行い、指定データに対応した分だけモータ５ａ，５ｂを駆動するための駆動信号を出力させる。すると、駆動回路１３がＣＰＵ１０の指示にしたがい駆動信号を出力し、モータ５ａ，５ｂを作動させ、モータ５ａ，５ｂが二重反転プロペラ２を駆動する。これにより、飛行装置１が上昇を開始する。
一方、以上の動作と相前後して、オペレータが監視区域から飛行装置１の飛行範囲を想定した上で、監視カメラ２１，２２について、それぞれの重複撮影範囲２３が飛行装置１の飛行範囲を網羅しえるようにして初期設定を行う。
【００２６】
そして、飛行装置１が指定位置の示す高度付近まで上昇していく過程で、図５に示すように、重複撮影範囲２３内に納まると、各監視カメラ２１，２２が飛行装置１の飛行中の様子を撮影する。また、各監視カメラ２１，２２は、飛行装置１の様子を撮影した映像信号と、撮影日時を示す日時情報を含む動画像情報Ｓ１，Ｓ２を生成して出力する。出力された動画像情報Ｓ１，Ｓ２は、ケーブル２１ａ，２２ａを介して姿勢位置制御装置３０の入力端子３７に入力され、入力端子３７からデータ記憶部３４に記憶される。
【００２７】
一方、ＣＰＵ３１は、指定位置の設定プログラムの起動開始時刻等、所定の時刻からの経過時間の計測を開始し、計測開始から所定の時間を経過する度に位置検出プログラムを実行して、飛行装置１の飛行中における三次元位置と方位を割り出す。
【００２８】
この位置検出プログラムは、動画像情報Ｓ１，Ｓ２に含まれるマーカ８ａ，８ｂの三次元位置を両眼視の原理で求めることによって、飛行装置１における三次元位置と方位とを割り出す処理を実行する。
動画像情報Ｓ１，Ｓ２のそれぞれには、刻一刻と位置および方位が変化している飛行装置１の一瞬を捉えた静止画像が連続して含まれている。その動画像情報Ｓ１，Ｓ２において、互いに日時情報が示す時刻が一致している部分の情報は、飛行装置１（のマーカ８ａ，８ｂ）という同じ対象物を適当に離れた（監視カメラ２１，２２の間の距離）２箇所から撮影した静止画像に相当しており、１組の立体写真に相当している。このような動画像情報Ｓ１，Ｓ２を用いて、ＣＰＵ３１が解析空中写真測量で行われる解析処理を行い、飛行装置１の三次元位置と方位を割り出している。
【００２９】
そして、ＣＰＵ３１は、位置検出処理プログラムに続いて、変更指示情報生成プログラムを実行し、その割り出した三次元位置と方位を指定データにおける指定位置および指定方位と比較して、その差分となる情報を用いて変更指示情報を生成し、これを含むようにして本発明における姿勢位置情報Ｔを生成する。この変更指示情報は、飛行装置１に対して、位置または方位のいずれか少なくとも一方を変更させるための情報が含まれている（なお、姿勢位置情報Ｔには目標値を含めるようにしてもよい）。その生成された姿勢位置情報Ｔは、ＣＰＵ３１の指示にしたがい入出力処理部３５が無線回線を介して無線通信部１４に送信する。したがって、飛行装置１の位置および方位が、指定位置および指定方位と異なるときは、両者の一致をみるまでその相違に対応した姿勢位置示情報Ｔが生成される。
【００３０】
一方、飛行装置１は、無線通信部１４により、姿勢位置情報Ｔを受信すると、ＣＰＵ１０が姿勢位置情報Ｔに含まれている変更指示情報を用いて演算処理を行い、駆動指示情報を生成する。この駆動指示情報には、各モータ５ａ，５ｂの作動量に対応した駆動信号の出力を駆動回路１３に指示する情報が含まれている。そして、駆動回路１３がＣＰＵ１０から入力する駆動指示情報に対応する駆動信号をモータ５ａ，５ｂに入力し、モータ５ａ，５ｂが作動する。これにより、二重反転プロペラ２が回転し、またはピッチ角の変更を行うので、飛行装置１が三次元位置および方位を変更でき、これにより、飛行装置１の姿勢および位置が変更されることとなる。
【００３１】
このように、本実施の形態における姿勢位置制御システム１００では、監視カメラ２１，２２が生成した動画像情報Ｓ１，Ｓ２を用いて姿勢位置制御装置３０が飛行している飛行装置１の位置および方位を割り出し、位置および方位を変更させるための変更指示情報を含む姿勢位置情報Ｔを生成して飛行装置１に送信している。飛行装置１は変更指示情報を含む姿勢位置情報Ｔを受信して、その変更指示情報に基づきモータ５ａ，５ｂを駆動し、位置および方位を変更することができる。そのため、本実施の形態における姿勢位置制御システム１００では、飛行装置１がホバリングで垂直に上昇して指定位置および指定方位を保つまでと、指定位置および指定方位を保った後に風の影響などを受けて、位置及び方位が変わり、指定位置および指定方位とは異なる位置および方位を示すようになっても、位置および方位を元通りにすることができる。
【００３２】
しかも、その変更にあたって、監視カメラ２１，２２が飛行装置１の様子を撮影して得られる動画像情報Ｓ１，Ｓ２を用いているから、人が飛行装置１を追跡するための操作といった手間や熟練した技術を要する操作を行うことなく、飛行装置１の位置および方位の変更を自動的に行える。したがって、専門的な熟練した技術を要することなく飛行装置１を簡便に操作することができる。また、飛行装置１の位置および方位の変更による姿勢および位置の変更を行うのに、方位計や傾斜計といったセンサを用いることを要しないから、飛行装置１を小型軽量化することができ、ホバリングに支障を来たすこともない。
【００３３】
ところで、本実施の形態においては、飛行装置１を概ね１０〜５０ｍ程度の（有人飛行を行うヘリコプタ等の飛行装置と比較して）、比較的低い高度に上昇させてホバリングを行いつつ、地上の様子を監視することを想定している。しかし、飛行装置１の高度が高くなるにしたがい、地上４１との距離が離れ、姿勢位置制御装置３０との距離も離れるため、飛行装置１と姿勢位置制御装置３０との間に何らかの障害物が介在してしまい、飛行装置１と姿勢位置制御装置３０との通信が確保されにくくなる。
【００３４】
そこで、本実施の形態における姿勢位置制御システム１００では、飛行装置１に方位計６と傾斜計７とを搭載して、方位情報および傾斜情報の生成を行い、その生成された方位情報および傾斜情報を用いて位置および方位の割り出しと、変更を自動的に行えるようにしている。この場合、位置検出処理プログラムを実行する際に、ＣＰＵ１０が方位計６と傾斜計７から方位情報および傾斜情報を入力して、飛行装置１の三次元位置と方位を割り出すようにすればよい。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る飛行装置の姿勢位置制御システム１０１について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る飛行装置の姿勢位置制御システム１０１全体の模式的な構成を示す説明図、図４は姿勢位置制御システム１０１の構成を示すブロック図である。これらの図に示すように、姿勢位置制御システム１０１は、飛行装置５１と、監視カメラ２１，２２と、姿勢位置制御装置３０とを有している。姿勢位置制御システム１０１は、姿勢位置制御システム１００と比較して、飛行装置５１を有する点で相違している。
【００３６】
飛行装置５１は、飛行装置１と比較して本体部５２が異なっている。その本体部５２は、モータ５と駆動回路１３を有しているが、制御ユニット４における駆動回路１３以外の構成要素（ＣＰＵ１０など）、方位計６および傾斜計７のいずれも有していない構成になっている。また、駆動回路１３は、姿勢位置制御装置３０における入出力処理部３５と、ケーブル５３を介して接続されている。
【００３７】
そして、飛行装置５１は、上述した飛行装置１と同様の手順で監視区域を見渡すのに十分な高度に上昇させる。このとき、姿勢位置制御装置３０から入出力処理部３５によって、指定位置および指定方位に位置させるのに必要となる駆動信号の出力指示をケーブル５３を介して駆動回路１３に入力する。すると、飛行装置１は、駆動回路１３が入力した出力指示にしたがい駆動信号をモータ５ａ，５ｂに入力し、モータ５ａ，５ｂが作動する。すると、二重反転プロペラ２が回転し、またはピッチ角を変更する。これによって、飛行装置５１は指定位置および指定方位の示す高さまで上昇し、必要に応じて、位置および方位の変更を行う。
【００３８】
さらに、姿勢位置制御装置３０は、上記同様にして各監視カメラ２１，２２から入力する動画像情報Ｓ１，Ｓ２を用いて、飛行装置５１の位置および方位を割り出し、その目標値との差分に応じた駆動信号の出力指示をケーブル５３を介して駆動回路１３に入力している。これにより、飛行装置５１では、入力した駆動信号の出力指示に応じてモータ５ａ，５ｂが作動して、二重反転プロペラ２が回転し、またはピッチ角を変更して、位置および方位の変更が行われる。
【００３９】
このように、本実施の形態における姿勢位置制御システム１０１も、姿勢位置制御装置３０の制御によって、位置および方位の変更を行い、姿勢および位置を変更することができる。しかも、その変更にあたって、監視カメラ２１，２２が飛行装置１を監視して得られる動画像情報Ｓ１，Ｓ２を用いているから、人が飛行装置５１を追跡する必要がなく、飛行装置５１の姿勢および位置変更を自動的に行える。
特に、本実施の形態における姿勢位置制御システム１０１では、制御ユニット４における駆動回路１３以外の構成要素を設けることなく、さらに方位計６および傾斜計７のいずれをも有しないようにしている。このようにすることにより、飛行装置５１を一層軽量化することができるので、飛行装置５１が上昇や空中における停止など、ホバリングを行うのに一層適したものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る飛行装置の姿勢位置制御システム全体の模式的な構成を示す図である。
【図２】図１に示した姿勢位置制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る飛行装置の姿勢位置制御システム全体の模式的な構成を示す図である。
【図４】図３に示した姿勢位置制御システムの構成を示すブロック図である。
【図５】２台の監視カメラと、それぞれの撮影範囲を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，５１…飛行装置、２…二重反転プロペラ
３，５2…本体部、４…制御ユニット
５，５ａ，５ｂ…モータ
６…方位計、７…傾斜計
１０，３１…ＣＰＵ、１３…駆動回路
１４…無線通信部、２１，２２…監視カメラ
２３…重複撮影範囲
３０…姿勢位置制御装置、３５…入出力処理部
【図１】
2005289127.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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