(57)【要約】【課題】操作者の操作性を向上させることが可能な制御装置を提供する。【解決手段】移動体３の動作に関する指令を受け付け、当該指令を移動体３に伝達する指令部４と、移動体３の状態を示す状態情報を繰り返し取得し、最新の状態情報と、最新の状態情報に対応する時刻である確定時刻以降に受け付けられた指令の履歴とに基づいて、確定時刻以降の移動体３の状態を推定する推定部５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の動作に関する指令を受け付け、当該指令を前記移動体に伝達する指令部と、
前記移動体の状態を示す状態情報を繰り返し取得し、最新の前記状態情報と、前記最新の状態情報に対応する時刻である確定時刻以降に前記指令部が受け付けた指令の履歴とに基づいて、前記確定時刻以降の前記移動体の状態を推定する推定部と、を備える制御装置。
【請求項２】
前記状態情報が示す状態である確定状態と、前記推定部にて推定された状態である推定状態とを示す情報を出力する出力部をさらに備える、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記出力部は、前記情報として、前記確定状態および前記推定状態を示す画面を出力する、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記状態は、前記移動体の位置を含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記出力部は、前記推定状態に含まれる移動体の位置のうち、現在の位置を、特定のシンボルを用いて示した前記画面を出力する、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記出力部は、前記推定状態に含まれる過去の状態と未来の状態とを、それぞれ異なる表現を用いて示す前記画面を出力する、請求項３ないし５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
指令に従って動作する移動体と、
前記移動体に前記指令を伝達する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
移動体の動作に関する指令を受け付け、当該指令を前記移動体に伝達する指令部と、
前記移動体の状態を示す状態情報を繰り返し取得し、最新の前記状態情報と、前記最新の状態情報に対応する時刻である確定時刻以降に前記指令部が受け付けた指令の履歴とに基づいて、前記確定時刻以降の前記移動体の状態を推定する推定部と、を有する制御システム。
【請求項８】
移動体の動作に関する指令を受け付け、
当該指令を前記移動体に伝達し、
前記移動体の状態を示す状態情報を繰り返し取得し、
最新の前記状態情報と、前記最新の状態情報に対応する時刻である確定時刻以降に前記指令部が受け付けた指令の履歴とに基づいて、前記確定時刻以降の前記移動体の状態を推定する、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の制御装置、制御システム、および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の動きを遠隔地から制御する制御システムでは、制御装置の操作者が移動体の動きに関する指令を入力すると、入力された指令は、制御装置から通信を用いて移動体に伝達される。移動体は、この指令に従って動作し、その結果としてある状態となる。この状態は、例えば風の向きや強さなど、移動体が置かれた環境によって変化する。このため、移動体は、通信を用いて自身の状態を制御装置に伝達し、制御装置が移動体から伝達された状態を出力することで、操作者に対して、指令の結果、移動体がどのような状態となったか通知する。これにより、操作者は、通知された移動体の状態に基づいて、次の指令の内容を判断することができる。
制御装置から移動体に伝達される指令は、操作者の入力に基づいて制御装置にて生成された後、通信を用いて移動体に伝達されるため、コンピュータの演算処理による遅延や、通信による遅延を伴う。また、移動体の状態を示す情報は、移動体にて生成された後、通信を用いて制御装置に伝達されるため、上記の指令と同様に、コンピュータの演算処理による遅延や、通信による遅延を伴う。したがって、制御装置から出力される状態は、出力された時点では既に過去の状態であり、操作者は、移動体の現在の状態を正確に知ることはできない。
【０００３】
通信による遅延に関連する技術として、特許文献１には、受信したデータと現在のデータとのずれを、受信したデータに基づいて補償する技術が記載されている。また、移動体の制御に関する他の文献としては、特許文献２および特許文献３が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５０９９７０号公報
【特許文献２】特許第２９７２４２７号公報
【特許文献３】特開平０３−１３９４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、移動体の動きを遠隔地から制御する制御システムに特許文献１に開示された技術を適用して、移動体から受信したデータと現在のデータとのずれを補償したとしても、移動体の現在の状態を正確に知ることができない場合がある。
具体的には、特許文献１に開示された技術では、データのずれを、移動体から受信したデータのみに基づいて補償しており、補償されたデータには、移動体がデータを送信した時点から現在までの間に入力された指令は反映されていない。このため、この指令によって移動体の状態が変化すると、補償されたデータと、現在のデータとの間にはずれが生じてしまい、操作者は、移動体の現在の状態を正確にすることができない。したがって、操作者の操作性が低下してしまう。
なお、特許文献２および特許文献３にも、上記のような問題点は考慮されていない。
本発明の目的は、操作者の操作性を向上させることが可能な制御装置、制御システム、および制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による制御装置は、
移動体の動作に関する指令を受け付け、当該指令を前記移動体に伝達する指令部と、
前記移動体の状態を示す状態情報を繰り返し取得し、最新の前記状態情報と、前記最新の状態情報に対応する時刻である確定時刻以降に前記指令部が受け付けた指令の履歴とに基づいて、前記確定時刻以降の前記移動体の状態を推定する推定部と、を有する。
【０００７】
また、本発明による制御システムは、
指令に従って動作する移動体と、
前記移動体に前記指令を伝達する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
移動体の動作に関する指令を受け付け、当該指令を前記移動体に伝達する指令部と、
前記移動体の状態を示す状態情報を繰り返し取得し、最新の前記状態情報と、前記最新の状態情報に対応する時刻である確定時刻以降に前記指令部が受け付けた指令の履歴とに基づいて、前記確定時刻以降の前記移動体の状態を推定する推定部とを有する。
【０００８】
また、本発明による制御方法は、
移動体の動作に関する指令を受け付け、
当該指令を前記移動体に伝達し、
前記移動体の状態を示す状態情報を繰り返し取得し、
最新の前記状態情報と、前記最新の状態情報に対応する時刻である確定時刻以降に前記指令部が受け付けた指令の履歴とに基づいて、前記確定時刻以降の前記移動体の状態を推定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、移動体の動きを遠隔地から制御する制御システムにおける、操作者の操作性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御システムの構成図である。
【図２】移動体の状態を示す画面の一例を示す図である。
【図３】移動体の状態を示す画面の他の一例を示す図である。
【図４】制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、同一の機能を有する構成要素については同じ符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御システム１００の構成図である。
制御システム１００は、操作者１により操作される制御装置２と、移動体３とを含む管制システムである。操作者１は、制御装置２を操作する管制員である。制御装置２は、移動体を制御する管制装置である。移動体３は、指令に従って動作する無人航空機である。
【００１３】
制御装置２は、指令部４と、運動シミュレーション部５と、表示部６とを有する。
操作者１が、制御装置２に指令を入力すると、指令部４は、この指令を受け付ける。指令部４は、受け付けた指令を移動体３に伝達すると共に、運動シミュレーション部５に入力する。指令として入力される項目は、例えば、ピッチ角、ロール角、エンジン回転数など移動体の動きを変化させる項目である。指令部４は、指令を受け付ける度に、この動作を繰り返す。
移動体３は、指令部４から伝達された指令を受け付けると、この指令に従って動作してある状態となる。移動体３は、この移動体３自身の状態を示す状態情報を生成して、生成した状態情報を運動シミュレーション部５に伝達する。
移動体３が生成する状態情報は、例えば、移動体３の状態として、移動体３の飛行に関する飛行諸元を示す。飛行諸元は、例えば、移動体３の位置、体勢、移動状態、および動作条件などを含む。状態情報は、位置として、例えば移動体３の位置する緯度、経度、および高度を示す。また状態情報は、移動体３の体勢として、例えば機首方位を示し、移動状態として、例えば対気速度、対地速度、飛行方位、および昇降率を示す。また状態情報は、動作条件として、ピッチ角およびロール角などを示す。
移動体３は、例えば、所定時間毎に状態情報を生成し、状態情報を生成した時刻と対応付けて状態情報を運動シミュレーション部５に伝達する。
【００１４】
運動シミュレーション部５は、指令部４から入力された指令と、移動体３から伝達された状態情報および状態情報と対応する時刻とを受け付ける。運動シミュレーション部５は、データを記憶するメモリ（図示せず）を有しており、指令を受け付けると、受け付けた指令をメモリに記憶して蓄積させる。このとき、運動シミュレーション部５は、指令が入力された時刻と指令とを対応づけて記憶させる。また、運動シミュレーション部５は、状態情報を受け付けると、この状態情報と対応付けられた時刻以降に入力された指令の履歴をメモリから取り出す。そして、運動シミュレーション部５は、受け付けた最新の状態情報と、メモリから取り出した指令の履歴とに基づいて、移動体３の状態を計算する。
なお、最新の状態情報が示す移動体３の状態は、実際に移動体３から伝達された、確定した状態であるため、この状態を確定状態と称し、確定状態に対して、運動シミュレーション部５が推定した移動体の状態を推定状態と称する。また、確定状態を示す最新の状態情報と対応付けられた時刻を、確定時刻と称する。確定時刻は、移動体３が最新の状態情報にて示される状態であるときの時刻ということもできる。この場合、運動シミュレーション部５は、確定時刻以降の移動体３の状態を推定することとなる。運動シミュレーション部５は、移動体３から伝達された最新の確定状態と移動体３の推定状態とを示す情報を表示部６に入力する。
【００１５】
表示部６は、移動体３の確定状態および推定情報を示す情報を出力する出力部の一例である。表示部６は、確定状態および推定状態を示す情報として、確定状態および推定状態を示す画面を出力する。図２および図３は、確定状態および推定状態を示す画面の一例を示す図である。図２の画面２０は、移動体３の水平方向の移動経路を示しており、図３の画面３０は、移動体３の垂直方向の移動経路を示している。
【００１６】
画面２０は、状態情報および運動シミュレーション部５が推定した推定状態が示す飛行諸元を、移動体３を示すシンボル、移動体の移動経路を示す線、および数値などを用いて示している。具体的には、画面２０は、確定シンボル２１を用いて、最新の状態情報が示す移動体３の位置を示しており、飛行諸元ボックス２２内の数値を用いて、最新の状態情報が示す飛行諸元のうち、高度および昇降率と、速度と、方位とを示している。また、画面２０は、現在シンボル２３を用いて、推定状態が示す現在の移動体３の位置を示しており、飛行諸元ボックス２４内の数値を用いて、推定状態が示す飛行諸元のうち、高度および昇降率と、速度と、方位とを示している。
また、画面２０は、推定移動経路線２５を用いて、確定時刻から現在までの間の推定状態に基づいた、移動体３の推定移動経路を示しており、推定移動経路線２６を用いて、未来の推定状態に基づいて、移動体３の推定移動経路を示している。なお、推定移動経路線２５は、確定時刻から現在までの間に受け付けられた指令と、最新の状態情報が示す確定位置とに基づいて推定された移動経路を示す。また、推定移動経路線２６は、１０秒ごとに区切られた未来の推定移動経路を示しており、この推定移動経路は、現在の指令が維持されたと仮定して移動体３の位置を推定することで生成される。
また、表示部６は、過去の推定状態と未来の推定状態とを異なる表現方法で表示しており、具体的には、過去の推定移動経路を示す推定移動経路線２５と、未来の推定移動経路を示す推定移動経路線２６とは、異なる線種が用いられている。
【００１７】
図３の画面３０は、垂直面内の移動体３の移動経路を示しており、地面を表す横軸３１と、移動体３の目標接地位置を示す目標点３２とを含む。また画面３０は、確定シンボル３３を用いて、最新の状態情報が示す飛行諸元のうち、移動体３の位置を示しており、飛行諸元ボックス３４内の数値を用いて、最新の状態情報が示す飛行諸元のうち、高度および昇降率と、速度と、方位とを示している。また、画面３０は、機体シンボル３５を用いて、推定状態が示す現在の移動体３の位置と、機体のピッチ角とを示している。具体的には、画面３０における機体シンボル３５の先端部の位置が、移動体３の位置を示しており、画面３０における機体シンボル３５の表示角度が、移動体３のピッチ角を示している。また画面３０は、飛行諸元ボックス３６内の数値を用いて、最新の状態情報が示す飛行諸元のうち、高度および昇降率と、速度と、方位とを示している。
また画面３０は、推定移動経路線３７を用いて、確定時点から現在までの推定移動経路を示しており、推定移動経路線３８を用いて、未来の推定移動経路を示している。推定移動経路線３８は、現在の指令が維持されたと仮定して計算された経路を示しており、１秒ごとに区切られている。図３では、推定移動経路線３８は、３秒後までの経路を示している。
【００１８】
なお、表示部６は、画面２０および画面３０を同時に表示してもよいし、画面２０と画面３０とを切り替えて表示してもよい。画面２０と画面３０とを切り替えて表示する場合、表示部６は、操作者１の切替操作に応じて画面２０と画面３０とを切り替えてもよいし、所定のトリガを検知して画面２０と画面３０とを切り替えてもよい。移動体３の高度変化が小さいときには、水平方向の移動経路が示される画面２０が表示されることが好ましい場合が多く、移動体３の高度変化が大きいときには、垂直方向の移動経路が示される画面３０が表示されることが望ましい場合が多い。このため、表示部６は、移動体３の高度変化の大きさと閾値との大小関係が変化したことをトリガとして、画面２０と画面３０とを自動的に切り替えることができる。
【００１９】
図４は、運動シミュレーション部５の動作について説明するためのフローチャートである。運動シミュレーション部５は、主に３つの処理を同時進行でそれぞれ繰り返し実行している。１つ目の処理は、運動シミュレーション部５が、指令部４から入力された指令を受け付けて（ステップＳ１００）、受け付けた指令を蓄積する（ステップＳ１０１）処理である。運動シミュレーション部５は、指令部４から指令が入力される度に、ステップＳ１００およびステップＳ１０１の処理を繰り返す。
２つ目の処理は、運動シミュレーション部５が、移動体３から伝達された最新の状態情報を受け付ける（ステップＳ１０２）処理である。運動シミュレーション部５は、移動体３が最新の状態情報を伝達する度に、ステップＳ１０２の処理を繰り返す。
３つ目の処理は、運動シミュレーション部５が、移動体３の状態を推定する運動シミュレーション計算（ステップＳ１０３）を行い、運動シミュレーション計算により推定された推定状態および最新の状態情報が示す確定状態を出力する（ステップＳ１０４）処理である。運動シミュレーション計算は、最新の状態情報と、この状態情報に対応する確定時刻以降の指令の履歴とに基づいて行われる。
【００２０】
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、制御装置２は、指令部４と、運動シミュレーション部５とを有する。指令部４は、移動体３の動作に関する指令を受け付け、当該指令を移動体３に伝達する。運動シミュレーション部５は、移動体３の状態を示す状態情報を繰り返し取得する。そして運動シミュレーション部５は、最新の状態情報と、最新の状態情報に対応する時刻である確定時刻以降に受け付けられた指令の履歴とに基づいて、確定時刻以降の移動体３の状態を推定する。
この構成により、最新の状態情報と、確定時刻以降に受け付けられた指令の履歴とに基づいて、確定時刻以降の移動体３の状態が推定される。このため、状態情報の伝達に遅延が生じていて、確定時刻が既に過去の時刻である場合であっても、移動体３への指令を入力する操作者は、確定時刻以降の移動体３の状態を把握することができる。したがって、操作者１は、確定時刻以降の移動体３の状態に基づいて、次に入力する指令の内容を判断することができ、操作者１の操作性を向上させることが可能である。
【００２１】
また、上記実施形態によれば、制御装置２は、状態情報が示す移動体３の状態である確定状態と、推定状態とを示す情報を出力する表示部６をさらに有する。この構成により、操作者１が、確定状態および推定状態をより確実に把握することができる。このため、操作者１は、確定状態および推定状態に基づいて、次に入力する指令の内容を判断することができる。したがって、操作者１の操作性をより確実に向上させることが可能である。
【００２２】
また、上記実施形態によれば、表示部６は、確定状態および推定状態を示す情報として、確定状態および推定状態を示す画面を出力する。この構成により、確定状態および推定状態が視覚的に示されるため、操作者１は、直感的に確定状態および推定状態を把握することができる。したがって、操作者１の操作性をより向上させることが可能である。
【００２３】
また、上記実施形態によれば、移動体３の状態は、移動体３の位置を含む。これにより、表示部６は、確定状態および推定状態として、移動体の位置を示す画面を出力することになる。この構成により、移動体３の位置が視覚的に示されるため、操作者１は、示された位置に基づいて、次に入力する指令の内容を素早く判断することができる。したがって、操作者１の操作性をより向上させることが可能である。
【００２４】
また、上記実施形態によれば、表示部６は、推定状態に含まれる移動体３の位置のうち、現在の位置を、特定のシンボルを用いて示した画面を出力する。この構成により、現在の移動体３の位置が視覚的に示される。このため、操作者１は、現在の移動体３の位置をより直感的に把握することができ、現在の移動体３の位置に基づいて、次に入力する指令の内容を素早く判断することができる。したがって、操作者１の操作性をより向上させることが可能である。
【００２５】
また、上記実施形態によれば、表示部６は、推定状態に含まれる、移動体３の過去の状態と、未来の状態とを、それぞれ異なる表現を用いて示す画面を出力する。これにより、操作者１は、過去の状態と未来の状態とを直感的に把握することができ、過去の推定状態と、未来の推定状態とに基づいて、次に入力する指令の内容を素早く判断することができる。したがって、操作者１の操作性をより向上させることが可能である。
【００２６】
状態情報が移動体３から制御装置２に遅延を伴って伝達され、操作者１がこの状態情報に基づいた過去の状態しか知ることができない場合、操作者１は、過去の状態から現在の移動体３の状態を推測する必要がある。そして、操作者１は、指令が移動体３に伝達されるまでの遅延の影響をさらに考慮して、指令を入力する必要がある。この操作を行うためのスキルは、経験を通して、時間をかけて身に着ける必要があった。これに対して上記実施形態によれば、操作者１の操作性が向上することによって、このスキルを身に着けるまでの期間を短縮することができる。
【００２７】
また、操作者１が、移動体３から伝達された状態情報に基づいた移動体３の過去の位置しか知ることができない場合には、移動体３と制御装置２との間の通信が途絶えた場合に、移動体３の状態を知ることができなくなる。これに対して上記実施形態によれば、移動体３と制御装置２との間の通信が途絶えた場合であっても、操作者１は、推定した移動体３の位置を知ることができる。したがって、操作者１の操作性を向上させることが可能である。
【００２８】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば、上記実施形態では、移動体は、無人航空機であることとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、移動体は、有人の航空機であってもよいし、船舶または車両などであってもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１          操作者
２          制御装置
３          移動体
４          指令部
５          運動シミュレーション部（推定部）
６          表示部（出力部）
１００      制御システム
２１、３３  確定シンボル
２３        現在シンボル
３５        機体シンボル
【図１】
2016018472.tif 000003
【図２】
2016018472.tif 000004
【図３】
2016018472.tif 000005
【図４】
2016018472.tif 000006