(57)【要約】【課題】迅速に現場に出向くことができ、接近困難なエリアを含む現場の情報を安全に取得し、これを中継可能な中継システムを提供する。【解決手段】情報信号の送受信を仲介する中継システム（１０）であって、自走可能な車両（１２）と、前記車両に搭載され該車両と通信可能な無人航空機（１１）と、を備えており、前記車両は、前記無人航空機が取得した情報を受信してこれを他所へ転送する現場情報中継手段（ＶＦＷ）を有することを特徴とする中継システムにより解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報信号の送受信を仲介する中継システムであって、
自走可能な車両と、
前記車両に搭載され該車両と通信可能な無人航空機と、を備えており、
前記車両は、前記無人航空機が取得した情報を受信してこれを他所へ転送する現場情報中継手段を有することを特徴とする中継システム。
【請求項２】
前記車両は、一人乗りの車両であることを特徴とする請求項１に記載の中継システム。
【請求項３】
前記無人航空機は複数の回転翼を備えるマルチコプターであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中継システム。
【請求項４】
前記無人航空機は前記車両と電力線で接続されており、前記無人航空機は前記車両から有線給電をうけながら飛行可能であることを特徴とする請求項３に記載の中継システム。
【請求項５】
前記無人航空機は前記車両と信号線で接続されており、前記無人航空機は該信号線を介して前記車両と通信を行うことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の中継システム。
【請求項６】
前記無人航空機は一つ以上の撮影手段を有しており、
前記車両の前記現場情報中継手段は、自動的に、または前記他所からの指示により前記撮影手段のいずれかを選択し、その選択された前記撮影手段が取得した映像および／または音声を前記他所に転送することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中継システム。
【請求項７】
前記車両はさらに、前記他所から送信された前記無人航空機の操縦信号を受信して該操縦信号を前記無人航空機に転送する制御信号中継手段を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の中継システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報信号の送受信を仲介する中継システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、無人航空機の姿勢制御や自律飛行に用いられるセンサ類およびソフトウェアの改良が大きく進み、これにより無人航空機の操作性が著しく向上するとともに、高性能な機体を安価に入手できるようになった。こうした背景から現在、特に小型のマルチコプターについては、趣味目的だけでなく、広範な分野における種々のミッションへの応用が試行されている。
【０００３】
テレビニュースなどの報道の現場では、撮影した映像や音声などの番組素材を放送局に伝送するために、ＳＮＧ（Satellite News Gathering）とよばれる衛星通信システムが使われている。ＳＮＧシステムでは、通信衛星が備えるトランスポンダとよばれる中継装置を介して、現場で撮影された番組素材を放送局に伝送する。その他、ＶＳＡＴ（Very Small Aperture Terminal）とよばれる、主に電話やデータ通信に用いられている衛星通信システムで現場から放送局に番組素材を送信することもある。また、ＶＳＡＴシステムで送信した番組素材を放送局がインターネット経由で受信するＩＰ−ＳＮＧとよばれるシステムも使われ始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０２７４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
可搬型のカメラや中継装置を積み込んだ車両で現場に出向き、これを中継局として現地で収集した情報の放送、再配信などを行う場合、次のような問題が生じ得る。なお、ここでいう現場とは、事故現場や被災現場などの報道現場には限られず、例えばイベントなどの催事の中継、または現地調査等の目的で出向いた現場も含んでいる。
【０００６】
ワンボックスカーや大型バス、トラックなどの中継車両ではなく、バイクやトライクといった一人乗りの車両で現場に出向いた場合、現場における機動性を高めることはできるが、運転者は、現場に到着後、自ら通信環境を構築し、中継に係る設定を行い、中継先からの指示等に基づいて撮影を行う必要があり、運転者は、複数の異なる専門分野の知識を要する複雑な作業を一人でこなさなければならない。なお、通常の中継車両を用いた場合でも、１名で現場に向かう場合には同様の問題が生じ得る。
【０００７】
また、特に被災現場などの報道では、報道員の安全確保のため、立ち入り可能な範囲が制限されることから、中継車で現場に出向いても、現場の状況を伝える素材を十分に収集することができない場合がある。また、現地調査を行う場合、例えば高所や足場のないところでは、大掛かりな装置や仕組みが必要となる。
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、迅速に現場に出向くことができ、接近困難なエリアを含む現場の情報を安全に取得し、これを中継可能な中継システム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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の中継システムは、自走可能な車両と、前記車両に搭載され該車両と通信可能な無人航空機と、を備えており、前記車両は、前記無人航空機が取得した情報を受信してこれを他所へ転送する現場情報中継手段を有することを特徴とする。
【００１０】
自走可能な車両により現場に出向き、無人航空機を使って現場の情報を取得することにより、接近困難なエリアを含む現場の情報を安全に取得することができる。なお、無人航空機により取得する情報は主に映像や音声であることが見込まれるが、その他、信号として転送可能な情報であれば、無人航空機に搭載した種々のセンサなどで取得した情報であってもよい。
【００１１】
また、前記車両は、一人乗りの車両であってもよい。
【００１２】
本発明の車両として、バイクやトライクといった一人乗りの車両を採用することで、より迅速に現場に出向くことが可能となり、また、現場における機動性を高めることができる。
【００１３】
また、前記無人航空機は複数の回転翼を備えるマルチコプターであることが好ましい。
【００１４】
空中で静止可能なマルチコプターを用いて現場の情報を取得することにより、所望の情報をより確実に、かつ容易に得ることが可能となる。
【００１５】
また、前記無人航空機は前記車両と電力線で接続されており、前記無人航空機は前記車両から有線給電をうけながら飛行可能であることが好ましい。
【００１６】
例えばマルチコプター用の大型のバッテリーや発電機を車両が搭載し、ここから有線給電でマルチコプターを飛行させることにより、マルチコプターの飛行可能時間を大幅に延ばすことが可能となる。これにより現場における飛行時間の制約が緩和され、十分な時間をかけて情報収集を行うことが可能となる。
【００１７】
また、前記無人航空機は前記車両と信号線で接続されており、前記無人航空機は該信号線を介して前記車両と通信を行う構成としてもよい。
【００１８】
マルチコプターと車両とを信号線で接続することにより、これらマルチコプターと車両との間の通信品質および通信速度を向上させることができる。
【００１９】
また、前記無人航空機は一つ以上の撮影手段を有しており、前記車両の前記現場情報中継手段は、自動的に、または前記他所からの指示により前記撮影手段のいずれかを選択し、その選択された前記撮影手段が取得した映像および／または音声を前記他所に転送することが好ましい。
【００２０】
前記無人航空機により現場の映像および音声を取得することにより、例えば立ち入り困難な危険エリアの状況を上空から安全に撮影して中継したり、現地調査の対象物を空中から多角的に撮影して中継することが可能となる。
【００２１】
また、前記車両はさらに、前記他所から送信された前記無人航空機の操縦信号を受信して該操縦信号を前記無人航空機に転送する制御信号中継手段を有することが好ましい。
【００２２】
無人航空機が取得した情報の中継先（他所）にいる受信者が、無人航空機を遠隔操縦可能であることにより、受信者は、現場の人員を介すことなく、その求める情報を得るために直接無人航空機を操縦することが可能となる。また、この場合、現場の人員は単に現場まで車両を運転するだけでよく、例えば一人乗りの車両で現場に出向くときであっても、その運転者が無人航空機の操縦技術を習得している必要はない。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の中継システムによれば、迅速に現場に出向くことができ、接近困難なエリアを含む現場の情報を安全に取得し、これを中継することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】中継システムおよび管理センターの機能構成を示すブロック図である。
【図２】中継システムと管理センターによる現場情報の収集方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態に係る中継システム１０および管理センター５０の機能構成を示すブロック図である。本実施形態の中継システム１０は、自走可能な車両により事故現場や被災現場、イベントなどの催事の会場、または現地調査等の現場に出向き、カメラを備えた無人航空機で現場の映像および音声を取得し、これを他所にリアルタイムで転送するシステムである。
【００２６】
［全体構成］
本実施形態における中継システム１０は、一人乗り車両であるトライク１２（三輪バイク）と、トライク１２の荷台に搭載され、トライク１２と通信可能に設定された無人航空機であるマルチコプター１１と、により構成されている。トライク１２は、３Ｇ／ＨＳＰＡ（High Speed Packet Access）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、またはＷｉｍａｘ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などの移動体通信網を介して、インターネットＩに接続された管理センター５０（他所）と通信可能に設定されている。
【００２７】
［マルチコプターの構成］
マルチコプター１１の機体には、主に、フライトコントローラＦＣ、複数の回転翼であるローター２５、および、マルチコプター１１周囲を撮影可能なカメラ４１が搭載されている。
【００２８】
各ローター２５は、ＤＣモータ、その出力軸に取り付けられたブレード、およびＥＳＣ（Electric Speed Controller）により構成されている。ＥＳＣはフライトコントローラＦＣおよびＤＣモータに接続されており、ＥＳＣは、フライトコントローラＦＣから指示された速度でＤＣモータを回転させる。マルチコプター１１のローター数は特に限定されず、求められる飛行安定性や許容されるコスト等に応じて、ローター２５（メインロータ）が１基のヘリコプターから、ローター２５が８基のオクトコプター、さらには８基よりも多くのローター２５を備えるものまで適宜変更可能である。
【００２９】
フライトコントローラＦＣは制御装置２０を備えており、制御装置２０は、中央処理装置であるＣＰＵ２１、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶装置であるメモリ２２を備えている。また、フライトコントローラＦＣは、図示しないＰＷＭコントローラを介して、各ローター２５のＥＳＣに制御信号を送信する。
【００３０】
フライトコントローラＦＣはさらに、飛行制御センサ群２３およびＧＰＳ受信器２４（以下、これらを総称して「センサ等」ともいう。）を備えており、これらは制御装置２０に接続されている。本実施形態におけるマルチコプター１１の飛行制御センサ群２３には、加速度センサ、角速度センサ、気圧センサ（高度センサ）、地磁気センサ（方位センサ）などが含まれている。制御装置２０は、これらセンサ等により、機体の傾きや回転のほか、飛行中の緯度経度、飛行高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得することができる。
【００３１】
また、本実施形態のマルチコプター１１は、トライク１２から送信されてきたマルチコプター１１の操縦信号を受信する操縦信号受信器３４と、カメラ４１で撮影した現場の映像および音声（以下、これらを「現場情報」ともいう。）をトライク１２に送信する映像・音声送信器４２と、を備えている。本実施形態の中継システム１０では、これらの情報は近距離無線通信により送受信されるが、例えばマルチコプター１１とトライク１２とを信号線７２，７３で接続し、有線通信でこれらの情報を送受信してもよい。マルチコプター１１とトライク１２とを信号線７２，７３で接続することにより、マルチコプター１１の飛行可能範囲は制限されることとなるが、マルチコプター１１とトライク１２との間の通信品質および通信速度を向上させることができる。
【００３２】
制御装置２０のメモリ２２には、マルチコプター１１の飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御する飛行制御アルゴリズムが実装された飛行制御プログラムＦＣＰが記憶されている。飛行制御プログラムＦＣＰは、操縦信号受信器３４が受信した操縦信号に従い、センサ等から取得した現在位置を基に各ローター２５の回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプター１１を飛行させる。
【００３３】
また、制御装置２０のメモリ２２には、カメラ４１の動作を制御するプログラムであるカメラ制御プログラムＶＣＰが記憶されている。カメラ制御プログラムＶＣＰは、操縦信号受信器３４が受信した操縦信号に従い、カメラ４１の撮影方向やＰＴＺ、撮影モードを制御する。
【００３４】
本実施形態のマルチコプター１１を構成する各装置への電力は、後述するトライク１２に積まれたバッテリー６０から、電力線７１を介して有線給電される。これにより、マルチコプター１１の飛行可能範囲は制限されることとなるが、現場におけるマルチコプター１１の飛行時間の制約が緩和され、十分な時間をかけて情報収集を行うことが可能とされている。なお、バッテリー６０に代えて、例えばインバーター発電機など、ガソリンやガスを燃料とする発電機を採用することもできる。
【００３５】
本実施形態の中継システム１０では、空中で静止可能な回転翼機であるマルチコプター１１が採用されていることにより、現場における所望の映像および音声をより確実、かつ容易に得ることができる。例えば、立ち入り困難な危険エリアの状況を上空から安全に撮影したり、現地調査の対象物を空中から多角的に撮影することが可能である。なお、本発明の無人航空機は回転翼機には限定されず、所望の情報が取得可能であることを条件として、固定翼機を採用することもできる。
【００３６】
また、本実施形態のマルチコプター１１はカメラ４１を搭載し、カメラ４１で撮影した現場の映像および音声をトライク１２に送信するが、マルチコプター１１が取得する情報はこれらには限られない。マルチコプター１１が取得する情報は、信号として転送可能な情報であればよく、例えば機体にレーザースキャナを搭載し、これにより取得した測量情報をトライク１２に送信することなども考えられる。また、本実施形態のマルチコプター１１は一台のカメラ４１を備えているが、複数台のカメラを備えていてもよい。
【００３７】
［トライクの構成］
トライク１２は一人乗りの三輪バイクである。三輪バイクは、停車時や低速走行時における安定性が二輪のバイクよりも高く、また、積載能力にも優れている。本実施形態の中継システム１０では、マルチコプター１１の運搬手段としてトライク１２が採用されていることにより、人員が現場により迅速に出向くことができ、また、現場において高い機動性を発揮することが可能とされている。なお、マルチコプター１１の運搬手段はトライク１２には限られず、通常の二輪バイクであってもよい。また、使用する無人航空機が大型のときや、現場において複数の人員が必要になるときなどは、ワンボックスカーやバス、トラックなどを用いてもよい。
【００３８】
トライク１２は、マルチコプター１１が取得した現場情報を受信し、これを管理センター５０に転送する現場情報中継手段ＶＦＷを有している。現場情報中継手段ＶＦＷは、マルチコプター１１から現場情報を受信する映像・音声受信器４３と、受信した現場情報を管理センター５０に送信する映像・音声送信器４４と、により構成されている。これら映像・音声受信器４３および映像・音声送信器４４の動作は、トライク１２が備える図示しない制御装置により制御される。また、例えばトライク１２の前面など、トライク１２の車体にもカメラを搭載し、そのカメラで撮影した映像や音声も映像・音声送信器４４で送信するような構成も考えられる。
【００３９】
トライク１２はまた、管理センター５０から送信されたマルチコプター１１の操縦信号を受信し、これをマルチコプター１１に転送する制御信号中継手段ＣＦＷを有している。制御信号中継手段ＣＦＷは、管理センター５０からマルチコプター１１の操縦信号を受信する操縦信号受信器３２と、受信した操縦信号をマルチコプター１１に送信する操縦信号送信器３３と、により構成されている。これら操縦信号受信器３２および操縦信号送信器３３の動作は、トライク１２が備える図示しない制御装置により制御される。
【００４０】
本実施形態のトライク１２は、移動体通信網を使って管理センター５０と通信するが、トライク１２と管理センター５０との通信方法はこれに限られず、例えばＶＳＡＴシステムや、インマルサット（登録商標）、イリジウム（登録商標）などの衛星通信を使用してもよく、これら衛星通信と移動体通信網とを組み合わせて使用してもよい。
【００４１】
また、トライク１２は、マルチコプター１１へ有線給電を行う電力線７１の繰り出し、および巻き取りを行うウインチ６１を備えている。
【００４２】
［管理センターの構成］
管理センター５０は、中継システム１０から現場情報を受信し、また、マルチコプター１１を遠隔操縦する施設または装置である。
【００４３】
本実施形態の管理センター５０は、トライク１２から送信された現場情報を受信する映像・音声受信器４５と、受信した現場情報を記録する映像・音声記録部４６、並びに、記録された映像および音声を再生するモニター４７およびスピーカー４８を備えている。管理センター５０のオペレータは、モニター４７およびスピーカー４８により、マルチコプター１１の周囲の状況をリアルタイムで監視することができる。
【００４４】
管理センター５０はまた、マルチコプター１１に操縦信号を送信する操縦端末３１を備えている。これにより、管理センター５０のオペレータは、マルチコプター１１の周囲の状況を確認しながらマルチコプター１１を遠隔操縦することが可能とされている。管理センター５０のオペレータが、マルチコプター１１を遠隔操縦可能であることにより、オペレータは、現場の人員を介すことなく、その求める情報を得るために直接マルチコプター１１を操縦することができる。そのため、現場の人員は単に現場までトライク１２を運転するだけでよく、その運転者がマルチコプター１１の操縦技術を習得している必要はない。
【００４５】
なお、管理センター５０からマルチコプター１１を遠隔操縦できることは本発明の中継システムの必須要件ではなく、管理センター５０からの指示を受けて現場の人員がマルチコプター１１を操縦してもよい。
【００４６】
［現場情報の収集方法］
図２は、中継システム１０と管理センター５０による現場情報の収集方法を示すフローチャートである。以下、図２を参照してその流れを説明する。
【００４７】
まず、情報を収集する現場へトライク１２で出向く（Ｓ１）。現場到着後、トライク１２の運転者はマルチコプター１１を飛行可能な状態に準備し（Ｓ２）、管理センター５０のオペレータへ準備の完了を通知する（Ｓ３）。管理センター５０への準備完了通知は、携帯電話など一般的な手段を使用すればよいが、例えば移動体通信網にアクセスできない現場などのときは、その現場における管理センター５０との通信手段を用いて合図を送ることも考えられる。
【００４８】
管理センター５０のオペレータは、運転者からの準備完了通知を受信すると（Ｓ４）、マルチコプター１１から現場情報の受信を開始する（Ｓ５）。ここで、トライク１２は自動的に現場情報の転送を開始してもよく、オペレータからの指示を待って転送を開始してもよい。オペレータは、管理センター５０のモニター４７とスピーカー４８でマルチコプター１１の周囲の状況をリアルタイムで目視確認しつつ、マルチコプター１１の操縦を開始する（Ｓ６）。ここで、例えばトライク１２が複数のカメラを備えているような場合には、オペレータは対象のカメラを適宜切り替えながら現場情報を再生可能であることが望ましい。また、トライク１２の車体にも別途カメラが搭載されているときには、オペレータはマルチコプター１１が取得した現場情報と、トライク１２のカメラが取得した現場情報とを適宜切り替えながら再生可能であることが望ましい。現場での撮影が完了すると、管理センター５０のオペレータは、マルチコプター１１をトライク１２へ帰投させ、撮影の終了をトライク１２の運転者へ通知する（Ｓ７）。
【００４９】
運転者は撮影終了通知を受信すると（Ｓ８）、マルチコプター１１をトライク１２に格納し（Ｓ９）、現場から移動する（Ｓ１０）。例えばこのとき、単に撮影する現場を移動するだけのときには、マルチコプター１１をトライク１２に格納せず、マルチコプター１１の自動追尾機能（いわゆるフォローミーモード）によりトライク１２を追尾させながら現場を移動してもよい。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  中継システム
１１  マルチコプター（無人航空機）
１２  トライク（車両）
２５  ローター（回転翼）
３１  操縦端末
３４  操縦信号受信器
４１  カメラ（撮影手段）
４２  映像・音声送信器
４５  映像・音声受信器
４６  映像・音声記録部
４７  モニター
４８  スピーカー
ＣＦＷ  制御信号中継手段
ＶＦＷ  現場情報中継手段
５０  管理センター（他所）
６０  バッテリー
７１  電力線
７２，７３  信号線
【図１】
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【図２】
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