(57)【要約】  複数の異なる情報項目毎に設けられた表示部（７１ａ）を縦横に並べて表示する飛行体の機体情報表示パネル（７１）である。前記表示部は、表示される情報の内容に応じて色が変化する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる情報項目毎に設けられた表示部を縦横に並べて表示する飛行体の機体情報表示パネルであって、
前記表示部は、表示される情報の内容に応じて色が変化することを特徴とする機体情報表示パネル。
【請求項２】
表示部の色は、表示する情報の内容が正常である場合と、表示する情報の内容が異常である場合とで異なることを特徴とする請求項１に記載の機体情報表示パネル。
【請求項３】
表示部の色は、表示する情報の内容が正常である場合と異常である場合との間で段階的に変化することを特徴とする請求項２に記載の機体情報表示パネル。
【請求項４】
警告音を発する警告発生手段を備え、
表示部の色が正常時の色から異常時の色に変わるときに、警告発生手段が警告音を発することを特徴とする請求項２に記載の機体情報表示パネル。
【請求項５】
飛行体は、地上局と互いに通信可能とされた機体を有する無人ヘリコプタであり、
機体は、地上局から制御可能とされ、かつ地上局に機体状況や飛行状況に関するデータを送信する構成が採られ、
地上局は、機体から送られた各データを表示するモニタ画面を備え、
このモニタ画面に表示部が表示されることを特徴とする請求項１に記載の機体情報表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行体に搭載された機器類の状態を表示する機体情報表示パネルに関し、特に、農薬等を散布したり、カメラ装置を搭載して上空から撮影を行う無人ヘリコプタの機体情報表示パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線操縦による無人ヘリコプタによって、上空から農薬を散布したり、航空写真やビデオを撮影することが行われている。従来のこの種の無人ヘリコプタとしては、例えば特開２００４−２６８７３７号公報に開示されているように、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用してオペレータの視界外でも飛行させることができる、いわゆる自律制御型の無人ヘリコプタがある。このような自律制御型の無人ヘリコプタは、例えば火山や災害現場等のように有人ヘリコプタが近づきにくい場所で使用されている。【０００３】
無人ヘリコプタは、その性質上、風の影響などにより機体の姿勢が乱れやすく、構造上、方向転換など飛行時の姿勢変化が大きい。無人ヘリコプタの姿勢は、主に、機体に搭載されている各種のサーボモータによりメインロータの軸線の傾斜角や、メインロータおよびテールロータのブレードの傾斜角を変化させることによって制御されている。また、この種の無人ヘリコプタにおいては、例えば強い横風を受けたりすると飛行経路が目標とする飛行経路から大きく外れてしまい、自律制御では飛行経路の修正に多大な時間がかかるような場合がある。【０００４】
このような機体状況、飛行状況を地上で把握するとともに適切な制御を行うために、ヘリコプタの機体と地上局との間で互いにデータを送受信するための通信手段が設けられている。上述した機体状況とは、機体の姿勢を制御するサーボモータの動作状況、エンジンの動作状況、機体の姿勢角やエンジンの回転数などを検出する各種のセンサの動作状況おおび機体に搭載されているバッテリーの使用状況などのことをいう。また、飛行状況とは、無人ヘリコプタが飛行している方位、高度、位置などの飛行経路に関する現在の状況や、ＧＰＳ装置が正しく動作しているか否かを示すＧＰＳ装置の動作状況などをいう。そして、これらの機体状況や飛行状況などのデータが、機体から地上局へ送信され、地上局に設けたパソコンのモニタ画面に表示される。【０００５】
無人ヘリコプタがオペレータの視界外を飛行しているときには、上述した機体状況を示すデータや、飛行状況を示すデータを常に注視し、機体状況や飛行状況を把握する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
オペレータは、無人ヘリコプタの飛行中に機体の姿勢制御、飛行経路の監視および機体に搭載されている部品の異常・正常の監視を行うために、多くのデータを表示する計器等を注視し続けなければならない。【０００７】
このため、オペレータは、ヘリコプタを長時間飛行させる場合は著しく疲労することになる。これは、多くのデータを見ながら上述した機体状況や飛行状況およびペイロード装置の状態を把握しつつ適切な制御を行うことはきわめて煩雑な作業だからである。また、上述した制御や監視に熟練していなければ瞬時の判断が困難である。【０００８】
本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、飛行体に搭載された機器類の状態や各種センサからの情報および制御状況などをオペレータが一度見ただでも容易に視認できる機体情報表示パネルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明に係る機体情報表示パネルは、複数の異なる情報項目毎に設けられた表示部を縦横に並べて表示する飛行体の機体情報表示パネルであって、前記表示部は、表示される情報の内容に応じて色が変化するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表示部は、情報の項目毎に、それぞれの情報の内容が色により区別されて表示される。この色は、情報の内容に応じて変化する。このため、オペレータは、常に表示パネルの全ての表示部を注視する必要はなく、例えば正常状態を示す色であるか否かを監視し、色が変化した表示部のみを注視するだけでよい。従って、長時間の飛行でも疲労が少なく、飛行状態やペイロード装置等、他の情報に注意を向ける余裕ができる。【００１１】
請求項２記載の発明によれば、表示部は、異常が生じた際には正常時とは異なる色で表示される。このため、正常と異常とを容易に判別することができるから、オペレータが代わったとしても異常を見逃すことがない。【００１２】
請求項３記載の発明によれば、正常と異常との間の状態が段階的に色分けされて表示されるため、異常な状態に達する以前に飛行体を着陸させるなど何らかの対策をとることができる。【００１３】
請求項４記載の発明によれば、機体に搭載されている姿勢制御用の機器、飛行制御用の機器や、地上局に設けられている機体制御用の機器が正常状態でなくなったときに、表示部の色が変わることに加えて警告音が発生する。このため、オペレータは、異常を見逃すことがなく、より一層確実かつ迅速に異常状態を知ることができる。【００１４】
請求項５記載の発明によれば、自律飛行が可能な無人ヘリコプタの機体状況や飛行状況を表示するモニタ画面に、本発明の機体情報表示パネルが表示される。このため、この発明によれば、オペレータは、ヘリコプタが視界の外を飛行しているときであっても、機体に搭載された機器類の状態や飛行状態を迅速かつ的確に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係る無人ヘリコプタの側面図である。
【図２】図２は、図１のヘリコプタの上面図である。
【図３】図３は、図１のヘリコプタの正面図である。
【図４】図４は、本発明に係る無人ヘリコプタのブロック構成図である。
【図５】図５は、地上局のブロック構成図である。
【図６】図６は、地上局のモニタ画面の表示例を示す正面図である。
【図７】図７は、本発明の機体情報表示パネルの表示例を示す正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る機体情報表示パネルの一実施の形態を図１ないし図６によって詳細に説明する。図１〜図３は、本発明に係るヘリコプタを示す。図１は側面図、図２は上面図、図３は正面図であり、カメラ装置を搭載した航空写真撮影用の無人ヘリコプタの例を示す。【００１７】
無人ヘリコプタ１は、メインボディ2とテールボディ３からなる機体４を備えている。メインボディ２の上部にはメインロータ5が備えられており、テールボディ３の後部にテールロータ６が備えられている。メインボディ２の前部にはラジエータ７が備えられてお、その後方にエンジン、吸気系、メインロータ軸、燃料タンクの順にメインボディ２内に収容されている。燃料タンクは、外部サブ燃料タンクを不要とするために、大容量のものが機体中央付近に収容されている。機体４のほぼ中央部のメインボディ２の左右下部に支持脚８を介してスキッド９が備えられている。スキッド９の前端部上方の機体下部には、機体内のエンジン（不図示）に接続された排気管６０と、この排気管６０に接続されたマフラー６１が配設されている。【００１８】
メインボディ２の後部上側にはコントロールパネル１０が備えられており、下側に表示灯１１が備えられている。コントロールパネル１０は、飛行前のチェックポイントやセルフチェック結果等を表示する。コントロールパネル１０の表示は地上局でも確認できる。表示灯１１は、GPS制御の状態や機体の異常警告等の表示を行なう。【００１９】
メインボディ２の前部下側には、赤外線カメラ（もしくはＣＣＤカメラ）を収容したカメラ装置１２がカメラ雲台１３を介して取付けられる。カメラ装置１２は、カメラ雲台１３に対し、パン軸（垂直軸）廻りに回転するとともに、内部のカメラ（不図示）がチルト軸（水平軸）廻りに回転可能である。これにより、カメラが前側の窓１４を通して上空から地上の全方位を撮影できる。【００２０】
メインボディ２の左側には自律制御ボックス１５が搭載されている。自律制御ボックス１５内には、自律制御に必要なＧＰＳ制御装置、地上と通信するデータ通信機や画像通信機、および制御プログラムを組み込んだ制御基板などが収容されている。自律制御では、後述する各種のデータに基づいて、予め定められた運転モードや制御プログラムを自動的に、あるいは地上局からの命令によって選択し、機体状況および飛行状況に応じた最適な操縦制御が行われる。各種のデータとは、機体状況を示す機体の姿勢や速度、エンジン回転数やスロットル開度などの機体データと、飛行状況を示す機体の位置や方位などの飛行データなどである。【００２１】
ヘリコプタ１は、このような自律制御により飛行することができる。また、ヘリコプタ１は、上述した自律制御によって飛行する他に、オペレータによるマニュアル操作によっても飛行させることができる。このマニュアル操作による飛行は、オペレータがヘリコプタ１の姿勢、速度、高度および方位などを目で確認しながら、機体から送信された各種データに基づいて、遠隔操作機またはリモートコントローラを操作することによって行なわれる。【００２２】
メインボディ２の下面側にはアンテナ支持枠１６が取付けられている。このアンテナ支持枠１６には、傾斜したステー１７が取付けられている。このステー１７には、前述の自律制御に必要な機体データや飛行データ等の操縦データ（デジタルデータ）を地上局との間で送受信するために操縦データアンテナ１８が取付けられている。ステー１７にはさらに、カメラ装置１２によって撮影した画像データをアナログ式の画像通信によって地上局に送信するための画像データアンテナ１９が取り付けられている。この画像通信は、アナログ式の他にデジタル式を採用することができる。【００２３】
テールボディ３の下面側には、地磁気等に基づく方位角センサ２０が備えられている。この方位角センサ２０により機体の指向する方向（東西南北）が検出される。メインボディ２内にはさらに、ジャイロ装置からなる姿勢センサ２４（図４参照）が備えられている。【００２４】
テールボディ３の上面側には、メインＧＰＳアンテナ２１およびサブＧＰＳアンテナ２２が備えられている。テールボディ３の後端部には、リモートコントローラからの指令信号を受信するリモコン受信アンテナ２３が備えられている。【００２５】
図４は、本発明に係る無人ヘリコプタのブロック構成図である。カメラ装置の制御に関する構成は、図示を省略している。
自律制御ボックス１５内には、無人ヘリコプタ１の自律制御に必要なデータを地上局との間で送受信するためのデータ通信機３１と、自律制御プログラムが格納されたマイコン等からなる制御基板３２と、メインＧＰＳアンテナ２１に接続されたメインＧＰＳ受信機３３と、サブＧＰＳアンテナ２２に接続されたサブＧＰＳ受信機３４とが収納されている。【００２６】
機体４には、自律制御ボックス１５内のデータ通信機３１と地上局との間でデジタルデータを送受信するための操縦データアンテナ１８が備えられている。方位角センサ２０は自律制御ボックス１５内の制御基板３２に接続されている。機体４内には、ジャイロ装置等からなる姿勢角センサ２４が備えられている。この姿勢角センサ２４は、コントロールボックス３５に接続されている。コントロールボックス３５は、自律制御ボックス１５内の制御基板３２とデータ通信して、サーボモータ３６を駆動する。サーボモータ３６は５台あり、メインロータ５およびエンジンを制御して機体４の前後、左右、上下方向の移動を制御するとともに、テールロータ６を制御して機体４の回転を制御する。【００２７】
図５は、地上局のブロック構成図である。
ヘリコプタ１と通信する地上局４０には、ＧＰＳ衛生からの信号を受信するＧＰＳアンテナ４４と、ヘリコプタ１とデータ通信を行うための通信アンテナ４５と、ヘリコプタ１から画像データを受信するための画像受信アンテナ（不図示）とが設けられている。これらのアンテナは地上に設置されている。【００２８】
地上局４０は、データ処理部４１と、監視操作部４２と、電源部４３とによって構成されている。
データ処理部４１は、ＧＰＳ受信機５２と、データ通信機５３と、これらの通信機５２，５３に接続された通信基板５１とによって構成されている。【００２９】
監視操作部４２は、リモートコントローラによる手動用コントローラ５４と、機体４の飛行データの調整等を行うベースコントローラ５７と、バックアップ電源５８と、ベースコントローラ５７に接続されたパソコン５５と、パソコン５５用のモニタ５６とによって構成されている。
電源部４３は、発電機６１と、バッテリブースタ６２を介して発電機６１に接続されたバックアップバッテリ６３とによって構成されている。バックアップバッテリ６３は、飛行前のチェック時等、発電機６１が動作していないときに、機体４側に接続して１２Ｖの電力を供給するためのものである。また、電源部４３は、ヘリコプタ１の飛行中には、発電機６１からデータ処理部４１および監視操作部４２に、１００Ｖの電力を供給する。【００３０】
上記の構成によって、ヘリコプタ１の飛行に関する指令は、地上局４０のパソコン５５によりプログラムされ、データ処理部４１を介して地上局４０からヘリコプタ１へ送信される。ヘリコプタ１のデータアンテナ１５がその指令を受信すると、制御基板３２（図４）により機体の姿勢や位置が制御され、ヘリコプタ１が自律制御される。【００３１】
地上局４０では、ヘリコプタ１の機体４に設けられた各センサから送信される機体状況や飛行状況等のデータをパソコン５５のモニタ５６に表示させる。オペレータは、この表示を見ることによりヘリコプタ１を監視する。飛行中のヘリコプタ１に対して、飛行状況の修正等を行う際には、手動用コントローラ５４またはパソコン５５により遠隔操作によって行うことができる。【００３２】
図６は、地上局４０に設けられるパソコン５５のモニタ画面５６の表示例を示す。表示される情報の配置は、図６の例に限らない。【００３３】
モニタ画面５６の左側には、上から順に、機体情報表示パネル７１、ペイロード装置情報表示パネル７２、機体４の操縦パネル７３が表示される。【００３４】
機体情報表示パネル７１には、ヘリコプタ１の機体状況および飛行状況を示すデータや、サーボモータ３７、各種センサなどの部品の動作状態などが色や数値、文字によって表示される。数値表示される項目は、ＧＰＳの詳細情報（緯度、経度、高度等）や、エンジンの冷却水温度、バッテリ電圧等である。文字表示される項目は、ヘリコプタ１の機体４からの通信状況、飛行時間、ＧＰＳによるナビゲーションの状態、制御が許可されているか否か、および制御レベルの大きさ等である。色による表示に関しては、詳細を後述する。【００３５】
ペイロード装置情報表示パネル７２には、ヘリコプタ１に例えばパンおよびチルト機能を有するカメラ装置を搭載して撮影を行う場合、カメラの制御やカメラ雲台のパンおよびチルト角度の操作等を行う操作パネルが表示される。また、この場合は、上記表示とともに、それらの動作モードを確認する情報が表示される。ペイロードが他の装置、例えば空中から農薬散布を行う散布装置である場合には、散布装置の制御を行う操作パネル等が表示される。【００３６】
操縦パネル７３には、機体への目標速度を入力する操縦ダイアログや、機体の移動距離や角度を入力する相対移動ダイアログ、機体の制御パラメータを変更するパラメータダイアログ、飛行プログラムの送信や制御を行うプログラムフライトダイアログ等が表示される。これらは、同時にモニタ画面５６上に表示されてもよいし、画面を切り替えて表示可能としてもよい。【００３７】
モニタ画面５６の下方および右側には、機体４の現在の機体状況や飛行状況を知るための複数の計器からなる計器表示部７５が表示される。計器表示部７５には、コントロールボックス３６により制御されるエンジン回転数、ＧＰＳにより認識される水平速度および垂直速度、方位センサおよび姿勢センサから認識される機首方位や高度、および機体の姿勢角を示す水平儀等が表示される。【００３８】
モニタ画面５６の中央部には、ヘリコプタ１が飛行している地域の地図７４が表示される。地図７４には、飛行区域の地形図と、方位および縮尺が表示される。地形図の上には、ヘリコプタ１の飛行経路の軌跡が線８１で表示される。線８１の先端には、機体の現在位置および機首方向を表す機体マーク８２が示される。ヘリコプタにカメラ装置を搭載している場合には、地図画面の一部に、カメラで撮影した画像を表示する画像表示部７４ａを設けることもできる。この画像表示部７４ａには、画像として静止画または動画が表示される。また、地図７４上には、カメラの視点や視界を表示することができる。【００３９】
図７は、本発明に係る機体情報表示パネル７１の表示例であり、機体情報表示パネル７１の全ての表示部分のうち色によって情報の内容を識別するための表示部分を示す。機体情報表示パネル７１は、前述の図６に示すように、モニタ画面５６の一部に表示される。【００４０】
機体情報表示パネル７１には、各情報項目毎に表示部７１ａが縦横に並べて表示される。それぞれの表示部７１ａは、独立した発色が可能で、例えば完全に正常な場合は緑色、正常に作動するが一部の情報が欠ける場合等は黄色、故障が発生している場合や所定範囲の値から外れた場合等は赤色、などのように、モニタ画面５６を構成する発光体の発光色により色分けして表示される。【００４１】
さらに、正常を表す色から他の色に変化したときには、監視操作部４２に装備されているスピーカ４２ａ（図５参照）から警告音を発生させる。このスピーカ４２ａによって、本発明でいう警告発生手段が構成されている。また、例えば現状よりも厳しい条件で制御が可能であるような場合等、正常に作動してはいるがさらに上位のレベルまで余裕がある場合には、青色で表示される。【００４２】
表示部７１ａには、機体４に装備されているランプの点灯状態、送信機が正常か否かを示す動作状況、機体４に搭載されているバッテリの電圧、機体４に搭載されている燃料の残量（消費量）、機体４に装備されている姿勢センサ、方位センサ、ＧＰＳ装置などの各種センサの出力状況、機体４に装備されているサーボモータが正常か否かを示す動作状況、このサーボモータの動作制御するための各種制御装置の動作状況等が色分けして表示される。【００４３】
例えば、この実施の形態による各表示部７１ａは、緑、青、黄、赤、紫の５色で表示可能に構成されている。このうち、緑、青、黄、赤の４色は、表示情報による状態（例えば正常か異常か）に応じて変える。紫色は、全ての表示部７１ａにおいて共通で、機体からのデータが受信できない場合の表示色とする。例えば、緑色は正常またはこれに類する通常の使用状態を示し、赤色は異常または特別な場合の使用状態を示し、青色および黄色は通常と異常との間の状態を示す。【００４４】
このように表示される情報の内容が正常である場合と異常である場合の中間の状態を段階的に色分けして表示する構成を採ることにより、異常な状態に達する以前に機体４を着陸させるなど何らかの対策をとることができる。また、各表示部７１ａは、表示する情報の種類により、緑と赤の２色で状態を表示する項目と、更に青色および黄色を用いる項目と、青色または黄色を用いる項目がある。【００４５】
図７の例について説明すると、例えば「ランプ」の項目は、機体のランプが消灯しているときは緑色で表示し、点灯しているときは赤色の２段階で表示する。「制御許可」の項目では、緑色は全ての自律制御が許可されている状態を示し、青色はサブＧＰＳ装置によるバックアップができない状態を示し、黄色は、メインＧＰＳ装置は使用できないが、サブＧＰＳ装置による自律制御を投入できる状態であることを示し、赤色は自律制御を行うことができない状態を示す。【００４６】
「電圧」の項目に関しては、バッテリ電圧が所定の範囲内のときには緑色に点灯し、範囲外になると赤色で点灯する。また、「自律」の項目が緑色のときはリモートコントローラの自律スイッチがオン状態であることを示し、赤色に表示されているときは、自律飛行のスイッチがオフ状態になっていることを示す。赤色に表示されている場合には、機体をリモートコントローラ（図５の手動用コントローラ５４）により手動で遠隔操作する。【００４７】
したがって、この実施の形態による機体情報表示パネル７１によれば、全ての表示部７１ａにおいて色によって情報の内容が表示されているから、オペレータは、全ての表示が正常を示す緑色であれば、個々の表示部７１ａを見てそれぞれ正常・異常の判断を行う必要がない。【００４８】
また、表示部７１ａの色は、表示する情報の内容が正常である場合と、表示する情報の内容が異常である場合とでは異なるから、正常と異常とを容易に判別するができるようになる。このため、このオペレータが交代しても異常を見逃すようなことはない。【００４９】
この実施の形態による機体情報表示パネル７１によれば、機体４に搭載されている例えばサーボモータ３６などの姿勢制御用の機器や、方位センサ２０などの飛行制御用の機器や、地上局４０に設けられている機体制御用の機器が正常ではなくなったときに、表示部７１ａの色が変わることに加えてスピーカ４２ａから警告音が発生する。すなわち、オペレータは、複数の表示部７１ａのうちいずれかの表示部７１ａが緑色以外に変化したり警告音が聞こえたときに、機体情報表示パネル７１を見て機器の状況を判断し、必要な対処を行う。表示部７１ａの色が表す情報毎の値の範囲や状態は、予めユーザによって設定することができる。なお、表示部７１ａに用いる色の種類は、上記のものに限らない。【００５０】
また、機体情報表示パネル７１において、情報を数値または文字で表示する項目については、モニタ画面５６を構成する発光体を用いて、情報の内容に対応させて数値や文字あるいはその背景を色分けして表示することができる。この場合、数値が所定範囲から外れたときやエラーが生じたときに、例えば背景を赤色に点灯させるとともに警告音を発生させる。【００５１】
さらに、この実施の形態による機体情報表示パネル７１は、自律飛行が可能な無人ヘリコプタ１の機体状況や飛行状況を表示するモニタ画面５６に表示されている。このため、この実施の形態によれば、オペレータは、無人ヘリコプタ１が視界の外を飛行しているときであっても、機体４に搭載された機器類の状態や機体４の飛行状態を迅速かつ的確に知ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、農薬散布や航空写真撮影用の無人ヘリコプタの他、有人ヘリコプタや、その他航空機等の飛行体の機体情報表示パネルとして適用できる。
【図１】
2006106730.tif 000002
【図２】
2006106730.tif 000003
【図３】
2006106730.tif 000004
【図４】
2006106730.tif 000005
【図５】
2006106730.tif 000006
【図６】
2006106730.tif 000007
【図７】
2006106730.tif 000008
【国際調査報告】
2006106730.tif 000009
2006106730.tif 000010