(57)【要約】  本発明は、ＵＡＶを目的地まで高精度に到達させることを目的とする。ＵＡＶ制御装置（１０１）は、目的地画像を取得する目的地画像取得部（１１）と、ＵＡＶ（１）の下方の撮影画像を取得する撮影画像取得部（１３）と、ＧＮＳＳ信号を用いてＵＡＶ（１）の位置を測定する測位部（１２）と、着陸準備ポイント（Ｃ）を設定するポイント設定部（１４）と、ＵＡＶ（１）の飛行を制御する飛行制御部（１５）を備える。飛行制御部（１５）は、出発地（Ａ）から着陸準備ポイント（Ｃ）までの第１飛行においては、測位部（１２）が測定したＵＡＶ（１）の位置を利用してＵＡＶ（１）を制御し、着陸準備ポイント（Ｃ）から目的地（Ｄ）までの第２飛行においては、目的地画像と撮影画像とを照合することにより、撮影画像上の目的地（Ｄ）を特定し、ＵＡＶ（１）と目的地（Ｄ）との相対位置を把握し、ＵＡＶ（１）の飛行経路を決定する。
2020012632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得する目的地画像取得部と、
ＵＡＶに搭載されたカメラによる前記ＵＡＶの下方の撮影画像を取得する撮影画像取得部と、
ＧＮＳＳ信号を用いて前記ＵＡＶの位置を測定する測位部と、
前記目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定するポイント設定部と、
前記ＵＡＶが出発地から前記着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、前記着陸準備ポイントから前記目的地まで第２飛行として飛行するように前記ＵＡＶを制御する飛行制御部と、を備え、
前記飛行制御部は、
前記第１飛行においては、前記測位部が測定した前記ＵＡＶの位置を利用して前記ＵＡＶを制御し、
前記第２飛行においては、前記目的地画像と前記撮影画像とを照合することにより、前記撮影画像上の前記目的地を特定し、前記ＵＡＶと前記目的地との相対位置を把握し、前記ＵＡＶの飛行経路を決定する、
ＵＡＶ制御装置。
【請求項２】
前記飛行制御部は、前記目的地画像と前記撮影画像で撮影高度が異なる場合、前記目的地画像と前記撮影画像の一方または両方に撮影高度を変換する画像変換処理を行って、前記目的地画像と前記撮影画像で撮影高度を一致させたうえで両者を照合する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項３】
前記飛行制御部は、前記目的地画像の撮影高度を前記着陸準備ポイントの高度とする、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項４】
前記飛行制御部は、前記目的地画像の中心位置の真上に前記着陸準備ポイントを設定する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項５】
前記飛行制御部は、前記目的地画像と前記撮影画像で撮影位置の水平座標が異なる場合、前記目的地画像に撮影位置の水平座標を変換する画像変換処理を行って、前記目的地画像と前記撮影画像で撮影位置の水平座標を一致させたうえで、両者を照合する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項６】
前記ＵＡＶ制御装置の外部のサーバに前記着陸準備ポイントの高度を送信し、
前記目的地画像取得部は、前記着陸準備ポイントの高度にあわせて撮影高度を変換する画像変換処理が行われた前記目的地画像を前記サーバから取得する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項７】
前記飛行制御部は、前記ＵＡＶ制御装置の外部のサーバに前記着陸準備ポイントの水平座標を送信し、
前記目的地画像取得部は、前記着陸準備ポイントの水平座標にあわせて撮影位置の水平座標を変換する画像変換処理が行われた前記目的地画像を前記サーバから取得する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項８】
前記第１飛行は、前記出発地から前記着陸準備ポイントの高度である着陸準備高度まで上昇する初期飛行と、前記初期飛行の後、前記着陸準備高度を保って前記着陸準備ポイントまで飛行する巡航飛行とを含む、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項９】
前記飛行制御部は、前記目的地と前記目的地画像の撮影位置とを結ぶ線分上に前記着陸準備ポイントを設定する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１０】
前記飛行制御部は、前記第２飛行における複数の地点で、前記目的地画像と前記撮影画像とを照合して、前記撮影画像上の前記目的地を特定することにより、前記ＵＡＶの飛行経路を更新する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１１】
前記目的地画像取得部は、撮影高度が異なる複数の目的地画像と、複数の前記目的地画像における前記目的地の座標とを取得し、
前記飛行制御部は、前記撮影画像の撮影高度に応じて選択した一つの前記目的地画像を前記撮影画像と照合する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１２】
前記目的地画像はオルソ画像である、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１３】
前記飛行制御部は、前記撮影画像を正射変換した上で前記目的地画像と照合する、
請求項１２に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１４】
前記飛行制御部は、前記目的地画像と前記撮影画像に対して、道路、線路または水路の少なくともいずれか一つをマスクした上で、前記目的地画像と前記撮影画像とを照合する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１５】
前記目的地は、停止または走行する移動体であり、
前記飛行制御部は、移動体の現在位置と走行経路から前記移動体の将来の位置を推定し、推定結果と前記ＵＡＶの位置に基づき前記ＵＡＶが前記移動体の上方に到達可能なポイントを前記着陸準備ポイントとする、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１６】
目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得し、
ＵＡＶに搭載されたカメラによる前記ＵＡＶの下方の撮影画像を取得し、
ＧＮＳＳ信号を用いて前記ＵＡＶの位置を測定し、
前記目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定し、
前記ＵＡＶが出発地から前記着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、前記着陸準備ポイントから前記目的地まで第２飛行として飛行するように前記ＵＡＶを飛行制御し、
前記飛行制御は、
前記第１飛行においては、前記ＧＮＳＳ信号を用いて測定された前記ＵＡＶの位置を利用して前記ＵＡＶを制御し、
前記第２飛行においては、前記目的地画像と前記撮影画像とを照合して、前記撮影画像上の前記目的地を特定することにより、前記ＵＡＶの飛行経路を決定する、
ＵＡＶ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＵＡＶ（Unmanned aerial vehicle）の飛行制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ドローンなどのＵＡＶを輸送または情報収集に活用する取り組みが行われている。例えば特許文献１では、道路を観測対象として道路地図に沿った飛行経路を計画し、ＵＡＶを用いた道路状況の観測を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８４１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ＵＡＶに設置されたＧＮＳＳによる測位情報の位置精度は数ｍ程度であるため、平面道路地図または飛行用の３次元地図上で指定した目的地にＵＡＶを到達させる場合、数十ｃｍ単位の位置精度で目的地に到達させることは困難であった。本発明はこの問題点に鑑み、ＵＡＶを目的地まで高精度に到達させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＵＡＶ制御装置は、目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得する目的地画像取得部と、ＵＡＶに搭載されたカメラによるＵＡＶの下方の撮影画像を取得する撮影画像取得部と、ＧＮＳＳ信号を用いてＵＡＶの位置を測定する測位部と、目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定するポイント設定部と、ＵＡＶが出発地から着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、着陸準備ポイントから目的地まで第２飛行として飛行するようにＵＡＶを制御する飛行制御部と、を備え、飛行制御部は、第１飛行においては、測位部が測定したＵＡＶの位置を利用してＵＡＶを制御し、第２飛行においては、目的地画像と撮影画像とを照合することにより、撮影画像上の目的地を特定し、ＵＡＶと目的地との相対位置を把握し、ＵＡＶの飛行経路を決定する。【０００６】
本発明のＵＡＶ制御方法は、目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得し、ＵＡＶに搭載されたカメラによるＵＡＶの下方の撮影画像を取得し、ＧＮＳＳ信号を用いてＵＡＶの位置を測定し、目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定し、ＵＡＶが出発地から着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、着陸準備ポイントから目的地まで第２飛行として飛行するようにＵＡＶを飛行制御し、飛行制御は、第１飛行においては、ＧＮＳＳ信号を用いて測定されたＵＡＶの位置を利用してＵＡＶを制御し、第２飛行においては、目的地画像と撮影画像とを照合して、撮影画像上の目的地を特定することにより、ＵＡＶの飛行経路を決定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、目的地画像と撮影画像とを照合することによりＵＡＶと目的地との相対位置を把握するため、ＧＮＳＳ信号の誤差を排除し高精度にＵＡＶを目的地に到達させることが可能である。本発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１のＵＡＶの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１のＵＡＶの飛行経路を示す図である。
【図３】実施の形態１のＵＡＶ制御装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１のＵＡＶ制御装置の第２飛行制御を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２のＵＡＶの構成を示すブロック図である。
【図６】航空写真群を示す図である。
【図７】目的地画像を示す図である。
【図８】目的地画像における目的地の座標を示す図である。
【図９】ＵＡＶ撮影画像を示す図である。
【図１０】目的地画像と着陸準備ポイントとの関係を示す図である。
【図１１】撮影方向の調整後のＵＡＶ撮影画像を示す図である。
【図１２】実施の形態２の変形例に係るＵＡＶの構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態２の変形例に係るＵＡＶの構成を示すブロック図である。
【図１４】目的地が２枚の航空写真の境界に位置する場合の目的地画像を示す図である。
【図１５】４枚の航空写真から生成される目的地画像を示す図である。
【図１６】目的地画像の撮影位置と目的地とを結ぶ線分上の着陸準備ポイントを示す図である。
【図１７】第２飛行制御における飛行経路の更新処理を示すフローチャートである。
【図１８】実施の形態３のＵＡＶの構成を示すブロック図である。
【図１９】オルソ画像である目的地画像を示す図である。
【図２０】実施の形態４のＵＡＶの構成を示すブロック図である。
【図２１】マスク処理が施された目的地画像を示す図である。
【図２２】実施の形態５のＵＡＶの構成を示すブロック図である。
【図２３】実施の形態５のＵＡＶの飛行経路を示す図である。
【図２４】実施の形態５のＵＡＶ制御装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図２５】実施の形態５のＵＡＶ制御装置の第２飛行制御を示すフローチャートである。
【図２６】目的移動体画像を示す図である。
【図２７】ＵＡＶの撮影画像を示す図である。
【図２８】ＵＡＶの撮影画像を示す図である。
【図２９】ＵＡＶの撮影画像を示す図である。
【図３０】実施の形態５の変形例のＵＡＶの構成を示すブロック図である。
【図３１】実施の形態５の変形例のＵＡＶ制御装置の第２飛行制御を示すフローチャートである。
【図３２】着陸準備ポイント周辺の航空写真に目的移動体画像を重畳した画像を示す図である。
【図３３】ＵＡＶ制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図３４】ＵＡＶ制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図３５】サーバを含むＵＡＶ制御装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１は、実施の形態１のＵＡＶ１の構成を示すブロック図である。ＵＡＶ１は、ＵＡＶ制御装置１０１、カメラ２１、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite system）受信機２２、駆動部２３およびバッテリー２４を備えている。カメラ２１は、ＵＡＶ１に搭載されており、主にＵＡＶ１の下方を撮影することが可能である。駆動部２３はバッテリー２４から電力供給を受けて動作し、ＵＡＶ１に飛行のための推力を発生させるモータとプロペラである。ＧＮＳＳ受信機２２は、ＵＡＶ１に搭載されており、ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信する。
【００１０】
ＵＡＶ制御装置１０１は、目的地画像取得部１１、測位部１２、撮影画像取得部１３、ポイント設定部１４および飛行制御部１５を備える。目的地画像取得部１１は、目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得する。測位部１２は、ＧＮＳＳ受信機２２からＧＮＳＳ信号を取得し、これに基づきＵＡＶ１の現在位置を測定する。なお、測位部１２はＧＮＳＳ信号に加えて、図示しない加速度センサまたは高度センサ等のセンサ情報を用いて現在位置の測定を行っても良い。撮影画像取得部１３は、カメラ２１からその撮影画像を取得し、飛行制御部１５に出力する。ポイント設定部１４は、目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定する。着陸準備ポイントでカメラ２１がＵＡＶ１の真下を撮影した際、撮影画像に目的地が含まれることが望ましい。従って、本明細書では、カメラ２１がＵＡＶ１の真下を撮影した際、撮影画像に目的地が含まれる範囲を、「目的地の近傍の上空」と定義する。従って、着陸準備ポイントは、目的地の真上であっても良い。
【００１１】
図２は、出発地Ａから目的地ＤまでのＵＡＶ１の飛行経路を示している。図２において、着陸準備ポイントＣは、目的地Ｄの上空のやや出発地Ａよりに設定されている。出発地Ａから着陸準備ポイントＣまでの区間を第１区間Ｓ１とし、第１区間Ｓ１の飛行を第１飛行とする。また、着陸準備ポイントＣから目的地Ｄまでの区間を第２区間Ｓ２とし、第２区間の飛行を第２飛行とする。飛行制御部１５は、第１区間Ｓ１については、測位部１２が測定したＵＡＶ１の位置情報を用いてＵＡＶ１を着陸準備ポイントＣまで飛行させる。測位部１２の測定した位置情報は、ＧＮＳＳ信号の誤差を含んでおり、その精度はおよそ数ｍである。
【００１２】
従って、飛行制御部１５は、第２区間Ｓ２については、目的地画像と撮影画像を照合することにより、高精度にＵＡＶ１と目的地Ｄとの相対的な位置関係を把握し、目的地ＤまでＵＡＶ１を飛行制御する。これにより、ＵＡＶ１は数十ｃｍ単位の精度で正確に目的地Ｄに到達することが可能となる。
【００１３】
＜Ａ−２．動作＞
図３は、飛行制御部１５によるＵＡＶ１の飛行制御処理を示すフローチャートである。図４は、図３のステップＳ１０４の詳細な処理を示すフローチャートであり、第２区間の飛行制御に関するフローチャートである。以下、図３および図４に沿って飛行制御部１５の動作を説明する。
【００１４】
図３のフローは、例えばＵＡＶ制御装置１０１に目的地の情報が入力されたタイミングで開始する。まず、目的地画像取得部１１は、目的地情報を取得する（ステップＳ１０１）。ここで、目的地情報とは、目的地画像と、目的地画像における目的地Ｄの画像内座標とを含む。次に、ポイント設定部１４は、目的地Ｄの位置情報に基づき、目的地Ｄの近傍の上空に着陸準備ポイントＣを設定する（ステップＳ１０２）。そして、飛行制御部１５は、第１区間Ｓ１の飛行制御を行う（ステップＳ１０３）。ここで飛行制御部１５は、測位部１２から取得したＵＡＶ１の位置情報と、目的地Ｄの位置情報とに基づき、ＵＡＶ１を出発地Ａから着陸準備ポイントＣまで飛行するよう駆動部２３を制御する。ＵＡＶ１が着陸準備ポイントＣに到達すると、続いて飛行制御部１５は、第２区間Ｓ２の飛行制御を行う（ステップＳ１０４）。
【００１５】
本ステップでは、カメラ２１がＵＡＶ１の下方を撮影し、撮影画像取得部１３が撮影画像を取得する（ステップＳ１０４１）。次に、飛行制御部１５は、撮影画像取得部１３から撮影画像を取得し、撮影画像を目的地画像と照合することにより、撮影画像中の目的地Ｄの位置を特定する（ステップＳ１０４２）。飛行制御部１５は、撮影画像中の目的地Ｄの位置から、ＵＡＶ１と目的地Ｄの相対的な位置関係を把握し、これに基づき、ＵＡＶ１を目的地Ｄに近づく方向に飛行制御する（ステップＳ１０４３）。その後、飛行制御部１５は測位部１２から取得する位置情報または撮影画像取得部１３から取得する撮影画像により、ＵＡＶ１が目的地に到達したか否かを判断する（ステップＳ１０４４）。ステップＳ１０４４において、ＵＡＶ１が目的地に到達していなければ、飛行制御部１５の処理はステップＳ１０４３に戻り、ＵＡＶ１が目的地に到達するまでステップＳ１０４３の飛行制御を続ける。
【００１６】
実施の形態１のＵＡＶ制御装置１０１は、目的地Ｄを上空から撮影した画像である目的地画像を取得する目的地画像取得部１１と、ＵＡＶ１に搭載されたカメラ２１によるＵＡＶ１の下方の撮影画像を取得する撮影画像取得部１３と、ＧＮＳＳ信号を用いてＵＡＶ１の位置を測定する測位部１２と、目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントＣを設定するポイント設定部１４と、ＵＡＶ１が出発地から着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、着陸準備ポイントＣから目的地まで第２飛行として飛行するようにＵＡＶ１を制御する飛行制御部１５と、を備える。飛行制御部１５は、第１飛行においては、測位部１２が測定したＵＡＶ１の位置を利用してＵＡＶ１を制御し、第２飛行においては、目的地画像と撮影画像とを照合することにより、撮影画像上の目的地Ｄを特定し、ＵＡＶ１と目的地Ｄとの相対位置を把握し、ＵＡＶ１の飛行経路を決定する。このようにＵＡＶ制御装置１０１は、着陸準備ポイントＣ以降は、ＧＮＳＳ信号を用いず目的地画像と撮影画像の照合により飛行経路を決定するため、高精度にＵＡＶ１を目的地Ｄまで飛行制御することができる。
【００１７】
＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．構成＞
図５は、実施の形態２のＵＡＶ２の構成を示すブロック図である。ＵＡＶ２は、実施の形態１のＵＡＶ１と比較すると、ＵＡＶ制御装置１０１に代えてＵＡＶ制御装置１０２を備えている。ＵＡＶ制御装置１０２は、ＵＡＶ制御装置１０１の構成に加えて、航空写真記憶部１６を備えている。
【００１８】
航空写真記憶部１６は、地理的領域を上空から撮影した航空写真群と、航空写真群がカバーする地理的領域の任意の地点が航空写真上のどこに位置するかを示す画像内座標とが格納されている。航空写真群は、少なくともＵＡＶ１の目的地をカバーしている。
【００１９】
図６は、航空写真記憶部１６に格納されたＮ行Ｍ列の航空写真群を示している。図６では各航空写真Ｑ１１−ＱＮＭが矩形で示されているが、三角形、円形、ハニカム形状など他の形状であっても良く、撮影画像についても同様である。各航空写真Ｑ１１−ＱＮＭは、ある特定の高度から真下の方向に撮影された画像である。つまり、例えば航空写真Ｑ１１の中心に写っている地点の水平座標が、航空写真Ｑ１１の撮影位置の水平座標である。なお、本実施の形態では航空写真について説明するが、目的地Ｄを判別することが可能な解像度である限り、航空写真に代えて衛星写真が用いられても良い。また、各航空写真Ｑ１１−ＱＮＭは、異なる撮影高度で撮影された航空写真に対して、特定の撮影高度に変換する処理が施されたものでも良い。また、航空写真記憶部１６には同一の地理的範囲について、複数の撮影高度の航空写真が格納されていても良い。この場合、目的地画像取得部１１は、複数の撮影高度の航空写真を目的地画像として取得する。そして、飛行制御部１５は、撮影画像の撮影高度に近い一つの目的地画像を撮影画像と照合する。
【００２０】
航空写真記憶部１６には、航空写真群がカバーする地理的領域の任意の地点の画像内座標が格納されている。従って、目的地画像取得部１１は、航空写真群の中から目的地Ｄが撮影されている航空写真、例えば航空写真ＱＮＭを目的地画像Ｑｄｅｓとして取得することが可能である。図７は、目的地画像Ｑｄｅｓを示している。目的地画像Ｑｄｅｓにおいて、中心位置Ｐｎｍからやや左上に写っている建物の屋上が目的地Ｄである。目的地画像Ｑｄｅｓがカバーする地理的座標は、目的地画像Ｑｄｅｓの左上の地点ＰＵＬの地理的座標ＰＵＬ（ｘ、ｙ）と、右下の地点ＰＤＲの地理的座標ＰＤＲ（ｘ、ｙ）により表される。また、目的地画像Ｑｄｅｓにおける目的地Ｄの位置Ｐｄｅｓは、地点ＰＵＬまたは地点ＰＵＬのいずれかを原点とするｘｙ座標系により表される。図８は、地点ＰＵＬを原点とした目的地Ｄの位置Ｐｄｅｓの画像内座標Ｐｄｅｓ（ｘ、ｙ）を表している。ここで、ｘ方向は矩形の目的地画像Ｑｄｅｓの横方向、ｙ方向は縦方向である。これに、目的地Ｄの高度がｚ座標として加えられ、目的地Ｄの画像内座標はＤ（ｘ，ｙ，ｚ）と表されても良い。
【００２１】
＜Ｂ−２．動作＞
以下、第２区間Ｓ２の飛行経路の算出方法を説明する。図９は、ＵＡＶ１が着陸準備ポイントＣに到達したときにカメラ２１が撮影したＵＡＶ１の真下の撮影画像Ｒ１を示している。飛行制御部１５は、図７の目的地画像Ｑｄｅｓと図９の撮影画像Ｒ１を照合して、撮影画像Ｒ１上の目的地Ｄの位置Ｐｄｅｓを特定する。これにより、飛行制御部１５はＵＡＶ１と目的地Ｄの位置関係を把握することが可能である。ここで、説明の簡単化のため、着陸準備ポイントＣの水平座標および高度を、目的地画像Ｑｄｅｓの中心位置Ｐｎｍおよび撮影高度とそれぞれ同一とする。すなわち、着陸準備ポイントＣはＰｎｍの真上に位置する。これにより、目的地画像と撮影画像に対して、後述する撮影高度変換処理と視点変換処理を行わなくても、両画像を照合することが可能になる。このとき、着陸準備ポイントＣと目的地Ｄの位置関係は、図１０に示されるものとなり、着陸準備ポイントＣから見た目的地Ｄの方向は、角度（θ，γ）で表される。ここで、角度θは、ＰｄｅｓとＰｎｍを結ぶ線分と、目的地画像Ｑｄｅｓのｙ方向がなす角である。そして、角度γは、着陸準備ポイントＣと中心位置Ｐｎｍとを結ぶ線分と、着陸準備ポイントＣとＰｄｅｓが結ぶ線分とがなす角である。角度（θ，γ）は、Ｐｄｅｓおよびの画像内座標と、着陸準備ポイントＣの高度から算出される。従って、着陸準備ポイントＣに到達したＵＡＶ１は、（θ，γ）の方向に降下することによって目的地Ｄに到達することができる。
【００２２】
以上は、目的地Ｄの画像内座標を用いた第２区間Ｓ２の飛行経路の算出方法である。飛行制御部１５は、別の方法で第２区間Ｓ２の飛行経路を算出しても良い。例えば、飛行制御部１５が図９に示す撮影画像Ｒ１上の目的地Ｄの位置Ｐｄｅｓを特定した後、ＵＡＶ制御装置１０２は、Ｐｄｅｓが撮影画像の中心に位置するようにカメラ２１の撮影方向を調整する。こうして得られたカメラ２１の撮影画像Ｒ２を図１１に示す。撮影画像Ｒ２では、Ｐｄｅｓが中心に位置している。このときのカメラ２１の撮影方向の変化方向が、ＵＡＶ１から目的地Ｄを見る方向であるため、当該方向にＵＡＶ１を降下させるように、飛行制御部１５は駆動部２３を制御すれば良い。
【００２３】
＜Ｂ−３．変形例＞
図１２は、実施の形態２の第１の変形例のＵＡＶ２Ａの構成を示すブロック図である。ＵＡＶ２Ａは、ＵＡＶ２と比較すると、ＵＡＶ制御装置１０２に代えてＵＡＶ制御装置１０２Ａを備えている。ＵＡＶ制御装置１０２Ａは、飛行制御部１５に画像変換部１５１を備えている。
【００２４】
画像変換部１５１は、必要に応じ画像変換処理を行い、両画像の撮影高度または視点を統一する。すなわち、画像変換部１５１の行う画像変換処理は、視点変換処理と撮影高度変換処理を含む。画像変換部１５１は、目的地画像に対して視点変換処理を行い、目的地画像と撮影画像の一方または両方に対して撮影高度変換処理を行う。
【００２５】
まず、視点変換処理について説明する。図１０では、着陸準備ポイントＣと目的地画像Ｑｄｅｓの中心位置Ｐｎｍとの間で水平位置座標（ＸＹ座標）が同一の場合について説明したが、これらは異なっていても良い。しかし、その場合には目的地画像Ｑｄｅｓと着陸準備ポイントＣにおける撮影画像とで建物等の見え方が異なるため、飛行制御部１５で画像照合をする前に両画像の視点を統一することが望ましい。この視点変換処理は、同一の地理的範囲について撮影方向の異なる複数の航空写真が航空写真記憶部１６に格納されていることが前提となる。目的地画像取得部１１は、目的地を含む地理的範囲について撮影方向の異なる複数の航空写真を目的地画像として取得し、飛行制御部１５に出力する。飛行制御部１５では、画像変換部１５１が複数の目的地画像を用いて、目的地画像の視点を撮影画像の視点に合わせる視点変換処理、すなわち目的地画像の撮影位置の水平座標を撮影画像の撮影位置の水平座標に一致させる処理を行う。飛行制御部１５は、視点変換後の目的地画像を撮影画像と照合することで、容易に照合を行うことができる。
【００２６】
次に、撮影高度変換処理について説明する。図１０では、着陸準備ポイントＣの高度が目的地画像Ｑｄｅｓの撮影高度と同一の場合について説明したが、これらは異なっていても良い。しかし、その場合には目的地画像Ｑｄｅｓと着陸準備ポイントＣにおける撮影画像とで建物等の見え方が異なるため、飛行制御部１５で画像照合をする前に両画像の撮影高度を統一する処理を行うことが望ましい。このとき、画像変換部１５１は、目的地画像Ｑｄｅｓと撮影画像の一方に対して、他方の撮影高度に合わせる高度変換処理を行っても良いし、両方に対して、いずれの画像とも異なる撮影高度に合わせる高度変換処理を行っても良い。飛行制御部１５は、撮影高度を統一する処理が行われた撮影画像と目的地画像を照合することにより、容易に照合を行うことができる。
【００２７】
また、飛行制御部１５は、目的地画像Ｑｄｅｓと撮影画像を照合する際、全領域を一度に照合するのではなく、両画像を複数の領域に分割し、領域ごとに照合しても良い。例えば、目的地画像Ｑｄｅｓと撮影画像をそれぞれ３行３列の９個の矩形の領域に分割し、目的地画像Ｑｄｅｓのうち目的地Ｄの位置Ｐｄｅｓを含む領域と、撮影画像の１つの領域とを照合する。なお、この照合の前に画像変換部１５１は、必要に応じて上記の視点変換処理および撮影高度変換処理を行う。着陸準備ポイントＣが目的地Ｄの真上に設定されている場合、撮影画像の中心に目的地Ｄが写っている可能性が高いため、１回目は撮影画像の中心の領域を照合することが望ましい。１回目の照合で、撮影画像の中心の領域に目的地Ｄが写っていない場合、飛行制御部１５は、撮影画像の別の領域を照合に用いる。
【００２８】
飛行制御部１５は、撮影画像中に目的地Ｄを特定できるまで撮影画像の各分割領域を順番に、目的地画像Ｑｄｅｓのうち目的地Ｄの位置Ｐｄｅｓを含む領域と照合する。以上の方法によれば、照合回数が増えるが、画像変換部１５１が必ずしも撮影画像の全ての領域について画像変換処理を行わなくても良いため、画像変換処理の負荷が削減される。
【００２９】
画像変換部１５１は、目的地画像Ｑｄｅｓに対する画像変換処理を、ＵＡＶ１が着陸準備ポイントＣに着いてから行っても良いし、着陸準備ポイントＣが設定された後、ＵＡＶ１が着陸準備ポイントＣに到達するまでの間の任意のタイミングで行っても良い。後者の場合、ＵＡＶ１が着陸準備ポイントＣに到着してからリアルタイムでＵＡＶ制御装置１０２が行う処理量を削減できるため、ＣＰＵまたはＧＰＵの処理負荷を低減できる。
【００３０】
図１０では、着陸準備ポイントＣが目的地画像Ｑｄｅｓの中心位置Ｐｎｍの真上に設定されているが、目的地Ｄの真上に設定されても良い。そうすれば、撮影画像Ｒ１に目的地Ｄが写りやすいため、画像照合が容易となる。
【００３１】
図１３は、実施の形態２の第２の変形例のＵＡＶ２Ｂの構成を示すブロック図である。ＵＡＶ２Ｂは、カメラ２１、ＧＮＳＳ受信機２２、駆動部２３、バッテリー２４、通信部２５およびＵＡＶ制御装置１０２Ｂを備え、通信部２５によりサーバ３１と接続されている。ＵＡＶ制御装置１０２Ｂは、第１の変形例のＵＡＶ制御装置１０２Ａから、航空写真記憶部１６と画像変換部１５１を除外したものである。その代わりに、サーバ３１が航空写真記憶部３１１と画像変換部３１２を備えている。
【００３２】
第２の変形例では、ＵＡＶ２Ｂが着陸準備ポイントＣに到達すると、撮影画像取得部１３から撮影画像が通信部２５を介してサーバ３１に送信される。サーバ３１では、航空写真記憶部３１１に図６等で説明した航空写真群が格納されており、画像変換部３１２が航空写真記憶部３１１から目的地Ｄを含む航空写真を目的地画像として選択する。さらに画像変換部３１２は、選択した目的地画像に、その撮影高度と視点を着陸準備ポイントＣにおける撮影画像に合わせる画像変換処理を行う。画像変換部３１２で画像変換処理が行われた目的地画像は、通信部２５を介して目的地画像取得部１１に取得される。
【００３３】
ＵＡＶ制御装置１０２Ａは、着陸準備ポイントＣにおける撮影画像に代えて、着陸準備ポイントが定まった時点で、着陸準備ポイントの高度と水平座標をサーバ３１に送信しても良い。サーバ３１は、着陸準備ポイントＣの高度と水平座標が分かれば、それに合せて目的地画像に画像変換処理を行うことができる。
【００３４】
第２の変形例によれば、目的地画像と撮影画像の間で撮影高度と視点を統一するための画像変換処理がサーバ３１で行われるため、ＵＡＶ制御装置１０２Ｂでは画像変換処理を行う必要がない。さらに、サーバ３１に航空写真群が記憶されているため、ＵＡＶ制御装置１０２Ｂでは航空写真群を記憶しておく必要がない。従って、サーバ３１との通信処理が発生するものの、ＵＡＶ制御装置１０２Ｂの構成を簡素化することが可能である。また、ＵＡＶ２Ｂが着陸準備ポイントＣに正確に到達できなかった場合、またはＵＡＶ２Ｂの飛行中に着陸準備ポイントＣが変更された場合にも対応することが可能である。
【００３５】
図６，７では、航空写真群から１枚の航空写真を選択して目的地画像とすることについて説明した。しかし、目的地画像は複数枚の航空写真から作成されても良い。図１４は、隣り合う２枚の航空写真の境界に目的地Ｄが位置する場合を示している。目的地画像取得部１１は、当該２枚の航空写真を合成し、合成写真を１枚の航空写真のサイズに切り取ったものを目的地画像Ｑｄｅｓとしても良い。図１５は、１枚の航空写真内に目的地Ｄが位置する場合を示している。この場合でも目的地画像取得部１１は、目的地Ｄを含む航空写真とそれに隣接する１枚又は複数枚の航空写真を合成し、合成写真を１枚の航空写真のサイズに切り取ったものを目的地画像Ｑｄｅｓとしても良い。このように目的地画像取得部１１は、複数枚の航空写真の合成写真から目的地画像を作成することにより、図１５に示すように目的地Ｄを目的地画像Ｑｄｅｓの中心にすることが可能である。この場合、目的地Ｄの真上に着陸準備ポイントＣが設定されれば、目的地画像Ｑｄｅｓと撮影画像の両方において、それらの中心に目的地Ｄが含まれ、両画像の照合処理が容易になる。
【００３６】
図７，９，１１において、目的地画像Ｑｄｅｓの撮影範囲は撮影画像Ｒ１，Ｒ２の撮影範囲より小さい。しかし、目的地画像Ｑｄｅｓの撮影範囲は撮影画像Ｒ１，Ｒ２の撮影範囲より大きくても良い。撮影範囲が小さくても、目的地画像Ｑｄｅｓには目的地が含まれているため、目的地画像Ｑｄｅｓと撮影画像の画像照合により撮影画像上の目的地の位置を特定することが可能である。そして、目的地画像Ｑｄｅｓの撮影範囲が小さい程、画像照合に要する処理負荷が軽減される。
【００３７】
出発地Ａから着陸準備ポイントＣまでの第１区間Ｓ１の飛行は、出発地Ａから特定の巡航高度まで上昇する初期飛行と、その後、巡航高度を保ちながら着陸準備ポイントＣまで飛行する巡航飛行とで構成されても良い。巡航飛行において巡航高度を保つことにより、無駄なエネルギーの消費が抑えられる。なお、巡航高度は着陸準備ポイントＣの高度である着陸準備高度と同一であっても良い。巡航高度を着陸準備ポイントＣの高度以外の特定の高度とする場合、巡航高度の情報は航空写真記憶部１６に格納されていても良い。
【００３８】
図６では航空写真群について説明したが、航空写真に代えて地上物の３次元データが用いられても良い。３次元データは、同一の地理的範囲を複数の方向から撮影することにより得られる。３次元データを目的地画像とすることにより、視点変換処理を容易に行うことが可能である。
【００３９】
図１０では、着陸準備ポイントＣが目的地画像Ｑｄｅｓの中心位置Ｐｎｍの真上に位置している。しかし、ポイント設定部１４は他の場所に着陸準備ポイントＣを設定しても良い。例えば図１６に示すように、ポイント設定部１４は、目的地画像Ｑｄｅｓの撮影位置Ｅと目的地Ｄとを結ぶ線分上の一点に着陸準備ポイントＣを設定しても良い。このとき、撮影位置Ｅから目的地Ｄを撮影する方向と、着陸準備ポイントＣから目的地Ｄを撮影する方向が等しい。そのため、目的地画像Ｑｄｅｓと着陸準備ポイントＣにおける撮影画像との間で目的地Ｄの写り方に差異が少なくなる。そして、飛行制御部１５が画像照合を行う際に、視点変換処理または高度変換処理が不要になるか、あるいは変換処理にかかる負荷を軽減することができる。
【００４０】
図４のフローで飛行制御部１５は、ＵＡＶ１が着陸準備ポイントＣに到達したときに画像照合を１回きり行い、第２区間Ｓ２の飛行経路を決定した。しかし、飛行制御部１５は、第２区間Ｓ２の飛行経路を決定した後、ＵＡＶが第２区間Ｓ２を飛行中に画像照合を複数回行い、画像照合結果に基づき飛行経路を更新しても良い。飛行経路の更新を行う場合のフローチャートを図１７に示す。図１７のフローチャートは、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１０４４でＮＯの場合の戻り先をステップＳ１０４３からステップＳ１０４１に変更したものである。図１７のフローにおいて、ステップＳ１０４４は、飛行制御部１５がＵＡＶが目的地に到達したか否かを判断するステップであるが、本ステップを行うタイミングは、ＵＡＶが所定高度に達したタイミングでも良いし、所定時間毎でも良い。所定高度毎にステップＳ１０４４を行う場合、目的地画像取得部１１は、ＵＡＶ制御装置１０２，１０２Ａにおいては、所定高度毎の目的地画像を予め航空写真記憶部１６から取得しても良いし、ＵＡＶ制御装置１０２Ｂにおいては、所定高度毎の目的地画像を通信部２５を介してサーバ３１から取得しても良い。
【００４１】
第２の変形例では、撮影画像取得部１３が、通信部２５を介してサーバ３１に着陸準備ポイントＣにおける撮影画像を送信する。撮影画像取得部１３は、着陸準備ポイントＣに限らず、着陸準備ポイントＣから目的地Ｄに到達するまでの任意のタイミングで撮影された撮影画像を、通信部２５を介してサーバ３１に送信しても良い。これらの撮影画像は、目的地Ｄの近傍を上空から撮影した画像であるため、航空写真群としてサーバ３１の航空写真記憶部３１１に格納しても良い。また、撮影画像取得部１３は、サーバ３１に送信する撮影画像に、撮影時の時刻、天候、照度、太陽の方向などの撮影条件の情報を付加しても良い。そして、航空写真記憶部３１１は、撮影条件別に航空写真を格納しても良い。これにより、目的地画像取得部１１は、着陸準備ポイントＣにおいてカメラ２１がＵＡＶの下方を撮影する際の撮影条件に近い撮影条件の航空写真を目的地画像として取得することが可能となる。例えば太陽の方向が異なれば建物の影の方向等も異なるが、撮影画像と撮影条件の近い目的地画像を用意することにより、画像照合を容易に行うことができる。また、夜間に撮影された画像の場合は、建物の窓明かり等の固定照明と、ネオンサインまたはサーチライト等の移動照明による画像の差異が生じるため、サーバ３１は、撮影画像から照明が写っている領域を除外する修正を加えた上で、航空写真記憶部３１１に航空写真として格納しても良い。あるいは、サーバ３１は、移動照明の移動パターンまたは変化パターンをメタデータとして航空写真に付加しても良い。
【００４２】
＜Ｃ．実施の形態３＞
＜Ｃ−１．構成＞
図１８は、実施の形態３のＵＡＶ３の構成を示すブロック図である。ＵＡＶ３は、実施の形態２のＵＡＶ２と比較すると、ＵＡＶ制御装置１０２に代えてＵＡＶ制御装置１０３を備えている。ＵＡＶ制御装置１０３は、飛行制御部１５に正射変換部１５２を備える点がＵＡＶ制御装置１０２と異なる。
【００４３】
実施の形態１，２において、目的地画像は航空カメラで撮影された航空写真であるため、図７に示すように対象物が中心投影された画像である。従って、画像に写る対象物が地面から高いほど、また、画像の中心から周縁部に向かうほど、画像上の像に位置ずれが生じてしまう。
【００４４】
そこで、実施の形態３では、航空写真記憶部１６に格納される航空写真をオルソ画像とし、オルソ画像を目的地画像とする。オルソ画像とは、通常の航空写真を正射変換することにより得られるもので、画像上の像の位置ずれを解消し、地図と同じく真上から見たような傾きの無い、像が正しい大きさと位置に表示される画像である。
【００４５】
図１９に、図７に示す目的地画像が正射変換して得られたオルソ画像を示す。目的地画像取得部１１は、このようなオルソ画像を目的地画像として航空写真記憶部１６から取得する。飛行制御部１５は、目的地画像取得部１１からオルソ画像である目的地画像を取得し、撮影画像取得部１３から着陸準備ポイントＣにおけるカメラ２１の撮影画像を取得する。正射変換部１５２は、撮影画像を正射変換してオルソ画像にする。飛行制御部１５は、オルソ画像に変換された撮影画像を目的地画像と照合し、撮影画像上の目的地の位置を特定する。
【００４６】
実施の形態３では、画像照合される撮影画像と目的地画像がいずれもオルソ画像であるため、両画像の撮影方向が異なっている場合でも正確に画像照合を行うことが可能である。従って、飛行制御部１５において、両画像の視点を統一する画像変換処理を行う必要はない。
【００４７】
なお、撮影画像はオルソ画像に変換されることから、カメラ２１の撮影方向はＵＡＶ３の真下であることが望ましい。
【００４８】
上記では、撮影画像を正射変換することについて説明した。しかし、撮影画像の周縁部において位置ずれが気にならない程度に撮影画像の撮影範囲が小さい場合には、正射変換部１５２は撮影画像の正射変換を行わなくても良い。この場合、飛行制御部１５は撮影画像をそのまま目的地画像と照合することにより、処理負荷を軽減することができる。
【００４９】
＜Ｄ．実施の形態４＞
＜Ｄ−１．構成＞
図２０は、実施の形態４に係るＵＡＶ４の構成を示すブロック図である。ＵＡＶ４は、実施の形態３のＵＡＶ３の構成と比較すると、ＵＡＶ制御装置１０３に代えてＵＡＶ制御装置１０４を備えている。ＵＡＶ制御装置１０４は、飛行制御部１５が正射変換部１５２の他にマスク処理部１５３を備える点がＵＡＶ制御装置１０３と異なる。
【００５０】
＜Ｄ−２．動作＞
飛行制御部１５は、目的地画像と撮影画像を照合する。目的地画像の撮影範囲のうち、道路、線路、水路には移動体が走行している。移動体の位置は時間と共に変化するため、目的地画像と撮影画像の照合において、道路等、移動体が走行する範囲はノイズ成分となる。
【００５１】
そこで、実施の形態４では、マスク処理部１５３により、目的地画像に対して、移動体が走行する範囲を一定のパターンでマスクするマスク処理を施す。このときマスク処理部１５３は、道路地図を基にマスクする領域を決定しても良い。そして、飛行制御部１５は、マスク処理部１５３でマスク処理が施された目的地画像を撮影画像と照合し、撮影画像上の目的地の位置を特定する。これ以外のＵＡＶ制御装置１０４の動作は、実施の形態３のＵＡＶ制御装置１０３と同様である。
【００５２】
図２１は、マスク処理が行われた目的地画像Ｑｄｅｓを示している。目的地画像Ｑｄｅｓにおいて、道路等、移動体が走行している領域がマスク領域Ｒｍとしてマスクされている。なお、マスク処理部１５３は、目的地画像と同様に撮影画像にもマスク処理を施しても良い。
【００５３】
マスク処理部１５３がマスクする領域は、移動体が走行する道路等の他、イルミネーションが行われている領域、移動照明などで撮影画像が変化する領域等を含んでも良い。
【００５４】
＜Ｅ．実施の形態５＞
＜Ｅ−１．構成＞
図２２は、実施の形態５のＵＡＶ５の構成を示すブロック図である。ＵＡＶ５は、カメラ２１、ＧＮＳＳ受信機２２、駆動部２３、バッテリー２４、通信部２６およびＵＡＶ制御装置１０５を備えている。ＵＡＶ制御装置１０５は、実施の形態１のＵＡＶ制御装置１０１と同様の構成である。実施の形態１−４において、目的地は建物の屋上などの地物であり、目的地画像は、図７に示したように目的地を含む地理的範囲を上空から撮影した画像であった。これに対して実施の形態５では、目的地は停止または走行する移動体であり、ＵＡＶ制御装置１０５は、ＵＡＶ５を移動体に着陸させるまでの飛行制御を行う。以下、ＵＡＶ５の目的地となる移動体を目的移動体と称する。本実施の形態は、例えばＵＡＶ５による移動体への荷物の配送、またはＵＡＶ５の移動体での充電などの用途に利用することが可能である。
【００５５】
図２３は、目的移動体を上方から撮影した画像である目的移動体画像ＤＶＰを示している。実施の形態５において目的地画像取得部１１は、図２３の目的移動体画像ＤＶＰを、目的地画像として取得する。
【００５６】
測位部１２は、他の実施の形態と同様、ＧＮＳＳ信号に基づきＵＡＶ５の現在位置を測定する。
【００５７】
通信部２６は、目的移動体と通信を行い、目的移動体の現在位置と今後の走行予定経路を取得してポイント設定部１４に出力する。ポイント設定部１４は、通信部２６から目的移動体の現在位置と走行経路を取得し、これらに基づき、目的移動体の将来の位置を推定する。また、ポイント設定部１４は測位部１２からＵＡＶ５の現在位置を取得し、ＵＡＶ５が目的移動体の近傍の上空に到達可能なポイントを着陸準備ポイントＣに設定する。着陸準備ポイントＣでカメラ２１がＵＡＶ５の真下を撮影した際、撮影画像に目的移動体が含まれることが望ましい。従って、本実施の形態では、カメラ２１がＵＡＶ５の真下を撮影した際、撮影画像に目的移動体が含まれる範囲を、「目的地移動体の近傍の上空」と定義する。
【００５８】
図２４は、出発地Ａと目的移動体ＤＶと着陸準備ポイントＣの関係を示している。図２４において、出発地Ａから着陸準備ポイントＣまでの飛行区間が第１区間Ｓ１であり、着陸準備ポイントＣから目的移動体ＤＶに着陸するまでの飛行区間が第２区間Ｓ２（図２４に図示せず）である。
【００５９】
飛行制御部１５は、第１区間Ｓ１においては、他の実施の形態と同様、測位部１２が測定したＵＡＶ５の位置情報に基づきＵＡＶ５を着陸準備ポイントＣまで飛行制御する。また、飛行制御部１５は、第２区間Ｓ２においては、他の実施の形態と同様、目的地画像と撮影画像とを照合することによりＵＡＶ５と目的地との相対的な位置関係を把握し、飛行経路を決定する。
【００６０】
＜Ｅ−２．動作＞
図２５は、飛行制御部１５によるＵＡＶ５の飛行制御処理を示すフローチャートである。図２６は、図２５のステップＳ５０９の詳細な処理を示すフローチャートであり、第２区間の飛行制御に関するフローチャートである。以下、図２５および図２６に沿って飛行制御部１５の動作を説明する。
【００６１】
図２５のフローは、例えばＵＡＶ制御装置１０５に目的移動体の情報が入力されたタイミングで開始する。まず、通信部２６は、目的移動体の現在位置と今後の走行予定経路を含む走行状況を取得し（ステップＳ５０１）、これをポイント設定部１４に出力する。ポイント設定部１４は、目的移動体の走行状況と、測位部１２から取得したＵＡＶ５の現在位置に基づき、着陸準備ポイントＣを設定する（ステップＳ５０２）。
【００６２】
次に、飛行制御部１５がＵＡＶ５の現在位置を出発地Ａとし、出発地Ａから着陸準備ポイントＣまでの第１区間Ｓ１の飛行経路を決定する（ステップＳ５０３）。第１区間Ｓ１の飛行経路の決定処理は実施の形態１−４と同様である。そして、目的地画像取得部１１が目的移動体画像を取得する（ステップＳ５０４）。
【００６３】
次に、飛行制御部１５は、ＵＡＶ５を出発地Ａから着陸準備ポイントＣまでステップＳ５０３で決定した飛行経路に沿って飛行するよう駆動部２３を制御する（ステップＳ５０５）。これが、第１区間Ｓ１の飛行制御である。ＵＡＶ５が第１区間Ｓ１を飛行中、通信部２６は一定周期など随時に目的移動体と通信を行い、目的移動体の最新の走行状況を取得し、ポイント設定部１４に出力する（ステップＳ５０６）。ポイント設定部１４は、目的移動体の走行状況に変化があるか否かを判断し（ステップＳ５０７）、変化があれば最新の走行状況に基づき着陸準備ポイントＣの設定をやり直す（ステップＳ５０２）。例えば、渋滞が発生したため、目的移動体が走行予定経路を変更した場合、または目的移動体の走行速度が当初の予定よりも早い場合などに、ポイント設定部１４は着陸準備ポイントＣを更新する。
【００６４】
目的移動体の走行状況に変化がなければ、ＵＡＶ制御装置１０５の処理はステップＳ５０８に移行する。飛行制御部１５は、測位部１２からＵＡＶ５の現在位置を取得しており、これに基づきＵＡＶ５が着陸準備ポイントＣに到達したか否かを判断する（ステップＳ５０８）。そして、飛行制御部１５はＵＡＶ５が着陸準備ポイントＣに到達するまで第１区間Ｓ１の飛行制御を継続する（ステップＳ５０５）。ＵＡＶ５が着陸準備ポイントＣに到達すれば、続いて飛行制御部１５は第２区間の飛行制御を行う（ステップＳ５０９）。
【００６５】
第２区間の飛行制御では、まずカメラ２１がＵＡＶ５の下方を撮影し、撮影画像取得部１３が撮影画像を取得する（ステップＳ５０９１）。次に、飛行制御部１５は、撮影画像取得部１３から撮影画像を取得し、撮影画像を目的移動体画像と照合することにより、撮影画像中の目的移動体の位置を特定する（ステップＳ５０９２）。なお、図２７に示すように撮影画像中に目的移動体が写っていない場合、飛行制御部１５は目的移動体が写るまでカメラ２１の撮影方向を調整し、図２８または図２９に示すように別の範囲を撮影させる。このとき、目的移動体の走行経路が既知であるため、飛行制御部１５は当該経路に沿ってカメラ２１の撮影方向を変化させると良い。
【００６６】
なお、撮影画像中に目的移動体画像と一致する目的移動体が複数写っている場合、飛行制御部１５は目的移動体の周辺情報を考慮することにより、目的移動体の撮影画像中の位置を特定することができる。目的移動体の周辺情報とは、例えば目的移動体に搭載されたカメラによる目的移動体の周辺の画像を含む。飛行制御部１５は、通信部２６を介して目的移動体の周辺情報として、例えば目的移動体の前方を走行している移動体の画像、または目的移動体の周辺にある建物の画像を取得する。そして、飛行制御部１５はこれらの周辺情報を考慮して撮影画像中と目的移動体画像を照合することにより、目的移動体の撮影画像中の位置を特定する。
【００６７】
飛行制御部１５は、撮影画像中に目的移動体の位置を特定すると、目的移動体が撮影画像の中心に位置するようにカメラ２１の撮影方向を調整させる（ステップＳ５０９３）。このときのカメラ２１の撮影方向がＵＡＶ５から目的移動体を見た方向となるため、飛行制御部１５は当該方向に向かってＵＡＶ５を飛行制御する（ステップＳ５０９４）。但し、ＵＡＶ５がステップＳ５０９３時点の目的移動体の位置に向かって飛行しても、目的移動体が移動している場合には目的移動体に到達できない。そのため、飛行制御部１５は、ステップＳ５０９３時点のカメラ２１の撮影方向に、目的移動体の移動方向による補正を加えて、ＵＡＶ５の飛行経路を決定しても良い。
【００６８】
飛行制御部１５は、測位部１２から取得する位置情報または撮影画像取得部１３から取得する撮影画像により、ＵＡＶ５が目的移動体に着陸したか否かを判断する（ステップＳ５０９５）。ステップＳ５０９５において、ＵＡＶ５が目的地に到達していなければ、飛行制御部１５の処理はステップＳ５０９１に戻り、ＵＡＶ５が目的地に到達するまで飛行制御を続ける。
【００６９】
なお、ＵＡＶ５が目的地移動体の付近まで降下した場合、飛行制御部１５はＵＡＶ５が目的移動体と同一速度で移動するようにＵＡＶ５を飛行制御しても良い。これにより、撮影画像と目的移動体画像との照合が容易になる。この際、撮影画像において目的移動体以外の領域は時間と共に変化するため、飛行制御部１５は実施の形態４のように当該領域にマスク処理を行っても良い。
【００７０】
＜Ｅ−３．変形例＞
図３０は、実施の形態５の変形例のＵＡＶ５Ａの構成を示すブロック図である。ＵＡＶ５Ａは、ＵＡＶ５の構成と比較すると、ＵＡＶ制御装置１０５に代えてＵＡＶ制御装置１０５Ａを備えている。ＵＡＶ制御装置１０５Ａは、ＵＡＶ制御装置１０５の構成に加えて航空写真記憶部１６を備えている。航空写真記憶部１６には、実施の形態２と同様、特定の地理的領域を上空から撮影した航空写真群と、航空写真群がカバーする地理的領域の任意の地点が航空写真上のどこに位置するかを示す画像内座標とが格納されている。航空写真群は、少なくとも目的移動体の走行予定経路をカバーすることが望ましい。
【００７１】
図３１は、ＵＡＶ制御装置１０５Ａによる第２区間の飛行制御を示すフローチャートである。図３１のフローは、図２５のステップＳ５０９の詳細なフローを示すものであり、図２６のステップＳ５０９３に代えてステップＳ５０９３Ａを設けたものである。ＵＡＶ制御装置１０５Ａにおいて、飛行制御部１５は、撮影画像を目的移動体画像と照合して撮影画像中の目的移動体の位置を特定する（ステップＳ５０９２）。その後、目的地画像取得部１１は、航空写真記憶部１６から着陸準備ポイントＣと同一の水平座標の地点を撮影範囲に含む航空写真を取得し、飛行制御部１５に出力する。飛行制御部１５は、撮影画像を航空写真と照合することにより、ＵＡＶ５と目的移動体の位置関係を把握する（ステップＳ５０９３Ａ）。例えば、撮影画像がＵＡＶ５の真下の撮影画像である場合、撮影画像の中心位置がＵＡＶ５の水平座標に一致する。従って、飛行制御部１５は、航空写真上で、撮影画像の中心位置に対応する位置と、目的移動体の位置に対応する位置を特定することにより、ＵＡＶ５と目的移動体の水平方向の相対的位置を把握することができる。これに、着陸準備ポイントＣの高度を加味することによって、飛行制御部１５はＵＡＶ５と目的移動体の３次元の相対的位置を把握し、ＵＡＶ５を目的移動体へ近づけるように第２区間の飛行経路を決定することができる。
【００７２】
なお、飛行制御部１５は撮影画像を航空写真と照合する際、航空写真に目的移動体画像を重畳させておいても良い。飛行制御部１５は、通信部２６から目的移動体の位置情報を取得することが出来るため、図３２に示すように、目的移動体の現在位置に対応する航空写真の位置に、目的移動体画像ＤＶＰを重畳することが可能である。そして、飛行制御部１５は、目的移動体画像ＤＶＰが重畳された航空写真と撮影画像とを照合する。この場合、飛行制御部１５は、目的移動体だけでなくその周辺の地物を合せて照合することにより、容易に画像照合を行うことができる。
【００７３】
＜Ｆ．ハードウェア構成＞
上述したＵＡＶ制御装置１０１，１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３，１０４，１０５，１０５Ａにおける、目的地画像取得部１１、測位部１２、撮影画像取得部１３、ポイント設定部１４、飛行制御部１５および航空写真記憶部１６は、図３３に示す処理回路６１により実現される。すなわち、処理回路６１は、目的地画像取得部１１、測位部１２、撮影画像取得部１３、ポイント設定部１４、飛行制御部１５および航空写真記憶部１６（以下、「目的地画像取得部１１等」と称する）を備える。処理回路６１には、専用のハードウェアが適用されても良いし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサが適用されても良い。プロセッサは、例えば中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等である。
【００７４】
処理回路６１が専用のハードウェアである場合、処理回路６１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。目的地画像取得部１１等の各部の機能それぞれは、複数の処理回路６１で実現されてもよいし、各部の機能をまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。
【００７５】
処理回路６１がプロセッサである場合、目的地画像取得部１１等の機能は、ソフトウェア等（ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェア）との組み合わせにより実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリに格納される。図３４に示すように、処理回路６１に適用されるプロセッサ６２は、メモリ６３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、ＵＡＶ制御装置１０１は、目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得するステップと、ＵＡＶに搭載されたカメラによるＵＡＶの下方の撮影画像を取得するステップと、ＧＮＳＳ信号を用いてＵＡＶの位置を測定するステップと、目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定するステップと、ＵＡＶを出発地から着陸準備ポイントまで飛行させた後、着陸準備ポイントから目的地まで第２飛行として飛行するようにＵＡＶを飛行制御するステップと、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ６３を備える。
【００７６】
換言すれば、このプログラムは、目的地画像取得部１１等の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ６３には、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）及びそのドライブ装置等、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。
【００７７】
以上、目的地画像取得部１１等の各機能が、ハードウェア及びソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、目的地画像取得部１１等の一部を専用のハードウェアで実現し、別の一部をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、目的地画像取得部１１については専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、それ以外についてはプロセッサ６２としての処理回路６１がメモリ６３に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
【００７８】
以上のように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。なお、航空写真記憶部１６は、メモリ６３から構成されるが、それらは単一のメモリ６３から構成されてもよいし、それぞれが個別のメモリから構成されてもよい。
【００７９】
ＵＡＶ制御装置は、ＵＡＶに搭載される装置だけでなく、ＰＮＤ（Portable Navigation Device）、通信端末（例えば携帯電話、スマートフォン、およびタブレットなどの携帯端末）、およびこれらにインストールされるアプリケーションの機能、並びにサーバなどを適宜に組み合わせてシステムとして構築されるシステムにも適用することができる。この場合、以上で説明したＵＡＶ制御装置の各機能または各構成要素は、システムを構築する各機器に分散して配置されてもよいし、いずれかの機器に集中して配置されてもよい。その一例として図３５には、ＵＡＶ１とサーバ４０によるＵＡＶ制御装置１０１の構成例を示している。この例では、目的地画像取得部１１、撮影画像取得部１３、ポイント設定部１４および飛行制御部１５がサーバ４０に配置され、測位部１２がＵＡＶ１に配置されている。
【００８０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００８１】
１，２，２Ａ，２Ｂ，３，４，５，５Ａ  ＵＡＶ、１１  目的地画像取得部、１２  測位部、１３  撮影画像取得部、１４  ポイント設定部、１５  飛行制御部、１６  航空写真記憶部、２１  カメラ、２２  ＧＮＳＳ受信機、２３  駆動部、２４  バッテリー、２５，２６  通信部、３１，４０  サーバ、６１  処理回路、６２  プロセッサ、６３  メモリ、１０１，１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３，１０４，１０５，１０５Ａ  ＵＡＶ制御装置、１５１  画像変換部、１５２  正射変換部、１５３  マスク処理部、３１１  航空写真記憶部、３１２  画像変換部。
【図１】
2020012632.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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【図６】
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【図７】
2020012632.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月19日(2020.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得する目的地画像取得部と、
ＵＡＶに搭載されたカメラによる前記ＵＡＶの下方の撮影画像を取得する撮影画像取得部と、
ＧＮＳＳ信号を用いて前記ＵＡＶの位置を測定する測位部と、
前記目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定するポイント設定部と、
前記ＵＡＶが出発地から前記着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、前記着陸準備ポイントから前記目的地まで第２飛行として飛行するように前記ＵＡＶを制御する飛行制御部と、を備え、
前記目的地画像は、前記目的地が前記目的地画像内のどこに位置するかを示す目的地の画像内座標を含み、
前記飛行制御部は、
前記第１飛行においては、前記測位部が測定した前記ＵＡＶの位置を利用して前記ＵＡＶを制御し、
前記第２飛行においては、前記目的地画像と前記撮影画像とを照合することにより、前記撮影画像上の前記目的地を特定し、前記ＵＡＶと前記目的地との相対位置を把握し、前記ＵＡＶの飛行経路を決定する、
ＵＡＶ制御装置。
【請求項２】
前記飛行制御部は、前記目的地画像と前記撮影画像で撮影高度が異なる場合、前記目的地画像と前記撮影画像の一方または両方に撮影高度を変換する画像変換処理を行って、前記目的地画像と前記撮影画像で撮影高度を一致させたうえで両者を照合する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項３】
前記飛行制御部は、前記目的地画像の撮影高度を前記着陸準備ポイントの高度とする、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項４】
前記飛行制御部は、前記目的地画像の中心位置の真上に前記着陸準備ポイントを設定する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項５】
前記飛行制御部は、前記目的地画像と前記撮影画像で撮影位置の水平座標が異なる場合、前記目的地画像に撮影位置の水平座標を変換する画像変換処理を行って、前記目的地画像と前記撮影画像で撮影位置の水平座標を一致させたうえで、両者を照合する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項６】
前記ＵＡＶ制御装置の外部のサーバに前記着陸準備ポイントの高度を送信し、
前記目的地画像取得部は、前記着陸準備ポイントの高度にあわせて撮影高度を変換する画像変換処理が行われた前記目的地画像を前記サーバから取得する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項７】
前記飛行制御部は、前記ＵＡＶ制御装置の外部のサーバに前記着陸準備ポイントの水平座標を送信し、
前記目的地画像取得部は、前記着陸準備ポイントの水平座標にあわせて撮影位置の水平座標を変換する画像変換処理が行われた前記目的地画像を前記サーバから取得する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項８】
前記第１飛行は、前記出発地から前記着陸準備ポイントの高度である着陸準備高度まで上昇する初期飛行と、前記初期飛行の後、前記着陸準備高度を保って前記着陸準備ポイントまで飛行する巡航飛行とを含む、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項９】
前記飛行制御部は、前記目的地と前記目的地画像の撮影位置とを結ぶ線分上に前記着陸準備ポイントを設定する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１０】
前記飛行制御部は、前記第２飛行における複数の地点で、前記目的地画像と前記撮影画像とを照合して、前記撮影画像上の前記目的地を特定することにより、前記ＵＡＶの飛行経路を更新する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１１】
前記目的地画像取得部は、撮影高度が異なる複数の目的地画像と、複数の前記目的地画像における前記目的地の座標とを取得し、
前記飛行制御部は、前記撮影画像の撮影高度に応じて選択した一つの前記目的地画像を前記撮影画像と照合する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１２】
前記目的地画像はオルソ画像である、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１３】
前記飛行制御部は、前記撮影画像を正射変換した上で前記目的地画像と照合する、
請求項１２に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１４】
前記飛行制御部は、前記目的地画像と前記撮影画像に対して、道路、線路または水路の少なくともいずれか一つをマスクした上で、前記目的地画像と前記撮影画像とを照合する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１５】
前記目的地は、停止または走行する移動体であり、
前記飛行制御部は、移動体の現在位置と走行経路から前記移動体の将来の位置を推定し、推定結果と前記ＵＡＶの位置に基づき前記ＵＡＶが前記移動体の上方に到達可能なポイントを前記着陸準備ポイントとする、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１６】
前記目的地画像取得部は、複数の地点を撮影した複数の画像から、前記目的地が撮影された１枚の画像を前記目的地画像として取得する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１７】
前記目的地画像取得部は、複数の地点を撮影した複数の画像から、前記目的地が撮影された１枚の画像と、前記目的地が撮影された１枚の画像に撮影範囲が隣接する少なくとも１枚の画像とを合成することにより、前記目的地画像を取得する、
請求項１に記載のＵＡＶ制御装置。
【請求項１８】
目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得し、
ＵＡＶに搭載されたカメラによる前記ＵＡＶの下方の撮影画像を取得し、
ＧＮＳＳ信号を用いて前記ＵＡＶの位置を測定し、
前記目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定し、
前記ＵＡＶが出発地から前記着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、前記着陸準備ポイントから前記目的地まで第２飛行として飛行するように前記ＵＡＶを飛行制御し、
前記目的地画像は、前記目的地が前記目的地画像内のどこに位置するかを示す目的地の画像内座標を含み、
前記飛行制御は、
前記第１飛行においては、前記ＧＮＳＳ信号を用いて測定された前記ＵＡＶの位置を利用して前記ＵＡＶを制御し、
前記第２飛行においては、前記目的地画像と前記撮影画像とを照合して、前記撮影画像上の前記目的地を特定することにより、前記ＵＡＶの飛行経路を決定する、
ＵＡＶ制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明のＵＡＶ制御装置は、目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得する目的地画像取得部と、ＵＡＶに搭載されたカメラによるＵＡＶの下方の撮影画像を取得する撮影画像取得部と、ＧＮＳＳ信号を用いてＵＡＶの位置を測定する測位部と、目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定するポイント設定部と、ＵＡＶが出発地から着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、着陸準備ポイントから目的地まで第２飛行として飛行するようにＵＡＶを制御する飛行制御部と、を備え、目的地画像は、目的地が目的地画像内のどこに位置するかを示す目的地の画像内座標を含み、飛行制御部は、第１飛行においては、測位部が測定したＵＡＶの位置を利用してＵＡＶを制御し、第２飛行においては、目的地画像と撮影画像とを照合することにより、撮影画像上の目的地を特定し、ＵＡＶと目的地との相対位置を把握し、ＵＡＶの飛行経路を決定する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のＵＡＶ制御方法は、目的地を上空から撮影した画像である目的地画像を取得し、ＵＡＶに搭載されたカメラによるＵＡＶの下方の撮影画像を取得し、ＧＮＳＳ信号を用いてＵＡＶの位置を測定し、目的地の近傍の上空に着陸準備ポイントを設定し、ＵＡＶが出発地から着陸準備ポイントまで第１飛行として飛行した後、着陸準備ポイントから目的地まで第２飛行として飛行するようにＵＡＶを飛行制御し、目的地画像は、目的地が目的地画像内のどこに位置するかを示す目的地の画像内座標を含み、飛行制御は、第１飛行においては、ＧＮＳＳ信号を用いて測定されたＵＡＶの位置を利用してＵＡＶを制御し、第２飛行においては、目的地画像と撮影画像とを照合して、撮影画像上の目的地を特定することにより、ＵＡＶの飛行経路を決定する。
【国際調査報告】
2020012632.tif 000038
2020012632.tif 000039
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