(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体に搭載した監視カメラにより画像データを収集し、前記画像データを基地局に送信する機能を持つ自律飛しょうする監視装置において、
基地局から送信された指令電波を受信し、監視カメラの指向方向を制御する信号および、飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパス指令信号を発生する手段と、
このフライトパス指令信号を慣性座標系に変換計算する手段と、
飛しょう体の運動に伴って発生する飛しょう体の前後方向、左右方向、上下方向の加速度およびそれぞれの方向まわりの角度変化率である角速度を検出する手段と、
飛しょう体の前進方向の速度を検出する手段と、
これらの加速度および角速度から飛しょう体の慣性空間における位置座標を計算する手段と、
慣性座標で示されたフライトパス指令、位置座標、角速度および速度から操舵角および推進力を計算する手段と、
この計算結果より操舵翼および推進翼を駆動し飛しょう体を制御する手段と、
前記飛しょう体に装着した飛しょう高度を測定する手段と、
上記の監視カメラの画像データおよび飛しょう制御データを記録する手段と、
この記録したデータをモニタして基地局に送信する手段とを具備し、
前記フライトパス指令信号を慣性座標系に変換計算する手段は、前記飛しょう高度を測定する手段により計測した高度を用いて、飛しょう高度が一定となるように、前記フライトパスを補正して計算することを特徴とする自律誘導飛しょう監視装置。
【請求項２】
前記フライトパス指令信号を慣性座標系に変換計算する手段が前記フライトパス指令信号を慣性座標系に変換する計算において、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し自己の地球上の位置座標を計算し、これをあらかじめ所持している地形情報との照合により障害物をさける補正計算を行うことを特徴とする請求項１記載の自律誘導飛しょう監視装置。
【請求項３】
前記フライトパス指令信号を慣性座標系に変換計算する手段が前記フライトパス指令信号を慣性座標系に変換する計算において、飛しょう体に搭載した気圧および温度を測定する手段により計測した信号から周辺の気象状況をあらかじめ所持している気象情報との照合により判断し、飛しょうの障害となるような悪天候をさける補正計算を行う機能を持つことを特徴とする請求項１記載の自律誘導飛しょう監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自律誘導飛しょうする飛しょう体に監視カメラおよび記録装置を搭載し、交通管制を行うための遠隔地域の道路状況、もしくは、有人では危険が伴う領域での状況を、監視カメラによる画像データとして収集するための自律誘導飛しょう監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の方法による飛しょう監視装置の全体の構成例を示すブロック図である。図において、２は画像データ取得用の監視カメラ、４は画像データを基地局に送信するためのデータ送信機、５は画像データ送信用のデータ送信アンテナ、６は基地局からの指令送信電波を受信するための指令受信アンテナ、７は指令送信電波から監視カメラ制御信号およびフライトパス指令信号を発生させる指令受信機、９はフライトパス指令信号、角速度信号、速度信号から操舵角および推進力を計算する飛しょう制御装置、１０は飛しょう体、１１は操舵翼を駆動する操舵装置、１２は推進翼を駆動する推進装置、１４は飛しょう体の前後方向、左右方向、上下方向それぞれの方向まわりの角度変化率である角速度信号を測定する角速度計、１５は飛しょう体の前進方向の速度信号を検出する速度計である。
【０００３】
従来の方法による飛しょう監視装置は上記のように構成され、監視カメラ２で収集した画像データ信号Ｓ４をデータ送信機４およびデータ送信アンテナ５を通じて基地局に送信する。一方、図８に示すデータ受信指令送信基地局２９から送信した指令送信電波Ｓ１を、図７に示す指令受信アンテナ６で受信し、指令受信電波Ｓ２を指令受信機７で監視カメラ制御信号Ｓ３と、フライトパス制御信号Ｓ８を発生させる。また、飛しょう体１０に取り付けた角速度計１４で計測した角速度信号Ｓ１２、および速度計１５で測定した飛しょう速度信号Ｓ１４、およびフライトパス制御信号Ｓ８に基づき、操舵装置１５および推進装置１６を動作させ、飛しょう体を安定に制御した上で、基地局から受信した指令信号どおりに飛しょうする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような飛しょう監視装置では、飛しょう体の慣性座標系での位置座標の計算を行わないため、運用中は常に、飛しょう体の挙動を監視して飛しょう体の誘導および制御を基地局から、直接リモートコントロール操作を実施する必要があったために、基地局からの指令電波が届きにくい領域においては、飛しょう監視装置の運用ができないという問題があった。
【０００５】
この発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、飛しょう体の慣性座標系での位置座標の計算を行い、飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパスを慣性座標系で設定することにより、連続した指令信号を得られない場合においても、飛しょう体がフライトパス指令値を自己設定し自律誘導することにより、監視対象道路または監視対象領域の上空を安全かつ確実に飛しょうする監視装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による自律誘導飛しょう監視装置は、基地局から送信された指令電波を受信し監視カメラの指向方向を制御する信号および飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパス指令信号を計算する計算機、このフライトパス指令信号を慣性座標系に変換計算する計算機、飛しょう体の運動に伴って発生する飛しょう体の前後方向、左右方向、上下方向の加速度およびそれぞれの方向まわりの角度変化率である角速度を検出する検出器、飛しょう体の前進方向の速度を検出する速度計、これらの加速度および角速度から飛しょう体の慣性空間における位置座標を計算する計算機、慣性座標で示されたフライトパス指令、位置座標、角速度および速度から操舵角および推進力を計算する計算機、この計算結果より操舵翼および推進翼を駆動し飛しょう体を制御する装置、上記の監視カメラの画像データおよび飛しょう制御データを記録するデータレコーダ、この記録したデータをモニタして基地局に送信する装置を持つ。
【０００７】
また、第２の発明による自律誘導飛しょう監視装置は、飛しょう体の高度を測定する電波高度計、飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパス指令信号を慣性座標系に変換する計算において上記の電波高度計より計測した信号に応じて補正計算する計算機を持つ。
【０００８】
また、第３の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し自己の地球上の位置座標を計算し地形情報と照合する装置、飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパス指令信号を慣性座標系に変換する計算において上記のＧＰＳ衛星からの信号を受信し自己の地球上の位置座標を計算しこれをあらかじめ所持している地形情報と照合する装置により障害物をさける等の補正計算する計算機を持つ。
【０００９】
また、第４の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、飛しょう体まわりの気圧を測定する気圧計、飛しょう体まわりの温度を測定する温度計、飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパス指令信号を慣性座標系に変換する計算において上記の飛しょう体に搭載した気圧計および温度計により計測した信号から周辺の気象状況をあらかじめ所持している気象情報との照合により判断し飛しょうの障害となるような悪天候をさける等の補正計算する計算機を持つ。
【００１０】
また、第５の発明による自律誘導飛しょう監視装置は、監視カメラが指向する方向を制御するための信号を計算する計算機、基地局から送信された指令電波を受信し飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパス指令信号を計算する計算機、飛しょう体の高度を測定する電波高度計、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し自己の地球上の位置を計算しこれをあらかじめ所持している地形情報と照合する装置、飛しょう体に装着した気圧計および温度計により計測した信号から周辺の気象状況をあらかじめ所持している気象情報と照合する装置、これらのフライトパス指令、高度、地形情報、気象情報からフライトパス指令信号を慣性座標系に変換計算するために必要な情報を選択する装置、この選択された指令信号を慣性座標系に変換計算する計算機、飛しょう体の運動に伴って発生する前後方向、左右方向、上下方向の加速度およびそれぞれの方向まわりの角度変化率である角速度を検出する検出器、飛しょう体の前進方向の速度を検出する速度計、加速度および角速度から飛しょう体の慣性空間の位置座標を計算する計算機、慣性座標で示されたフライトパス指令、位置座標、角速度および速度から操舵角および推進力を計算する計算機、この計算結果より操舵翼および推進翼を駆動し飛しょう体を制御する装置、上記の監視カメラの画像データおよび飛しょう制御データを記録するデータレコーダ、基地局からの指令に応じて送信を停止する送信停止装置を持つ。
【００１１】
また、第６の発明による自律誘導飛しょう監視装置は、監視カメラが指向する方向を制御するための信号を計算する計算機、あらかじめ飛しょう体がどのような経路で飛ぶべきかの道すじであるフライトパスを記録しそれを再生して指令信号を発生する装置、ＧＰＳ衛星からの信号を受け自己の地球上の位置を計算しこれをあらかじめ所持している地形情報と照合する装置、飛しょう体に搭載した気圧計および温度計により計測した信号から周辺の気象状況をあらかじめ所持している気象情報との照合する装置、これらのフライトパス指令信号、地形情報、気象情報からフライトパス指令信号を慣性座標系に変換計算するために必要な情報を選択する装置、この選択された指令信号を慣性座標系に変換計算する計算機、飛しょう体の運動に伴って発生する前後方向、左右方向、上下方向の加速度およびそれぞれの方向まわりの角度変化率である角速度を検出する検出器、飛しょう体の前進方向の速度を検出する速度計、加速度および角速度から飛しょう体の慣性空間の位置座標を計算する計算機、慣性座標に変換計算したフライトパス指令、位置座標、角速度および速度から操舵角および推進力を計算する計算機、この計算結果により操舵翼および推進翼を駆動し飛しょう体を制御する装置、上記の監視カメラの画像データおよび飛しょう制御データを記録するデータレコーダを持つ。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック図、図８はこの発明に関わるデータ受信指令送信基地局を説明する図、図１０はこの発明の操舵翼を駆動する操舵装置を説明する図、図１１はこの発明の推進翼を駆動する推進装置を説明する図、図１２はこの発明の自律誘導飛しょう体の外観図、図１３はこの発明に関わる座標系の定義を説明する図、図１４はこの発明の飛しょう制御に関わる計器および計算機の接続を説明する図、図１５はこの発明の飛しょう制御装置の具体的な構成を説明する図、図１６はこの発明の実施の形態１が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。
【００１３】
図１において、１は自律誘導飛しょう体、２は画像データ取得用の監視カメラ、３は画像データ信号Ｓ４および飛しょう体制御データ信号Ｓ１０を記録するデータレコーダ、４は画像データを基地局に送信するためのデータ送信機、５は画像データ送信用のデータ送信アンテナ、６は基地局からの指令送信電波を受信するための指令受信アンテナ、７は指令送信電波から監視カメラ制御信号およびフライトパス指令信号を発生させる指令受信機、８はフライトパス指令信号Ｓ８を慣性座標系に変換計算するフライトパス慣性座標指令計算機、９は慣性座標系でのフライトパス指令信号、飛しょう体の慣性座標系での位置座標および姿勢角、角速度信号、速度信号から操舵角および推進力を計算する飛しょう制御装置、１０は飛しょう体、１１は操舵翼を駆動する操舵装置、１２は推進翼を駆動する推進装置、１３は飛しょう体の前後方向、左右方向、上下方向の加速度を測定する加速度計、１４は飛しょう体の前後方向、左右方向、上下方向それぞれの方向まわりの角度変化率である角速度信号を測定する角速度計、１５は飛しょう体の前進方向の速度信号を検出する速度計、１６は飛しょう体の慣性座標系での位置座標および姿勢角を計算する慣性座標計算機である。
【００１４】
次にこの実施例について図１を用いて説明する。この自律誘導飛しょう監視装置は、自律誘導する飛しょう体に搭載したカメラで監視対象となる目標の状況を画像データとして取得する。まず、指令受信アンテナ６において、基地局からの指令送信電波Ｓ１を受け、指令受信機７で監視カメラ２の指向方向を指令する監視カメラ制御信号Ｓ３および、飛しょう体１０がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパス指令信号Ｓ８を発生させる。ここでのフライトパス指令信号をフライトパス慣性座標計算機８で慣性座標系に変換計算してフライトパス慣性座標指令Ｓ９とする。
【００１５】
一方、加速度計１３および角速度計１４で、飛しょう体の前後方向、左右方向、上下方向の加速度Ｓ１１および、それぞれの方向まわりの角速度Ｓ１２を検出する。図１３にここでの座標系の定義を示す。図において飛しょう体１０の前後方向での前向きをＸB 軸、左右方向での右向きＹB 軸、上下方向での下向きをＺB 軸とし飛しょう体座標系とする。それぞれの各軸の正方向加速度をａＸB ，ａＹB ，ａＺB とし、それぞれの各軸まわりの角速度をそれぞれｐ，ｑ，ｒと定義する。また、慣性座標系は基準点から真北方向をＸ軸、真東方向をＹ軸、真下方向をＺ軸とし、慣性座標系での飛しょう体１０の位置座標を（ｘ，ｙ，ｚ）で定義する。また、図１３に示すように、慣性座標系から見た飛しょう体座標系の回転変換角度関係をいわゆるオイラー変換で定義し、次の順番で座標系全体を回転させ、横方向の回転をヨー角ψ、縦方向の回転をピッチ角Θ、軸まわりの回転をロール角φとする。
【００１６】
図１４に示すように、慣性座標計算機１６で、飛しょう体１０から検出した加速度、および角速度から、上記に定義した慣性座標系での飛しょう体の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および、飛しょう体の姿勢角（ψ，Θ，φ）を計算する。計算式の例を数１に示す。
【００１７】
【数１】
0003794149.tif 000002
【００１８】
さらに、図１に示す飛しょう制御装置９で、フライトパス慣性座標指令Ｓ９および慣性位置座標計算信号Ｓ１３、飛しょう体の角速度信号Ｓ１２および、速度計１５で測定した飛しょう体の前進方向の飛しょう速度Ｓ１４から、操舵指令信号Ｓ１５、推進指令信号Ｓ１６を計算する。この詳細を図１５に示す。飛しょう制御装置９でフライトパス指令計算機８から、フライトパス慣性座標指令（ｘC ，ｙC ，ｚC ）および、姿勢角指令（ψC ，ΘC ，φC ）を受けた上で、慣性座標計算機１６から慣性座標系での飛しょう体の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および、飛しょう体の姿勢角（ψ，Θ，φ）の計算結果の入力を受ける。ここで、指令（ｘC ，ｙC ，ｚC ）および（ψC ，ΘC ，φC ）と、飛しょう体の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）および姿勢角（ψ，Θ，φ）との差分および、飛しょう体の角速度（ｐ，ｑ，ｒ）および、飛しょう体速度（ｕ）から、飛しょう制御装置９の中の飛しょう制御計算機９ａで、操舵翼および推進翼を制御する指令値を計算する。計算式の例を数２に示す。
【００１９】
【数２】
0003794149.tif 000003
【００２０】
操舵翼は、図１２に示すように、飛しょう体１０の水平尾翼５３に搭載されている可動翼４６を操舵翼（エレベータ）、主翼５４に搭載されている可動翼４７を操舵翼（エルロン）、垂直尾翼５５に搭載されている可動翼４８を操舵翼（ラダー）とする。それぞれの操舵指令をδec，δac，δrcとする。一方、推進翼は図１２の５２に示すように、飛しょう体１０に取り付けてあるプロペラ状の羽で、回転することにより飛しょう体を前進させる推力を発生させる推進指令をＴｃとする。
【００２１】
図１０は、操舵指令信号Ｓ１５に基づき操舵翼を作動させる操舵装置１１の詳細を示したものである。操舵装置１１では、まず、操舵指令信号Ｓ１５を飛しょう制御操舵指令分配器により、それぞれの操舵指令をδec，δac，δrcに分配し、それぞれの操舵翼に対応した操舵サーボにより駆動し、制御する。
【００２２】
図１１は、推進指令信号Ｓ１６に基づき推進翼を作動させる推進装置１２の詳細を示したものである。推進装置１２では、まず、推進指令信号Ｓ１６を回転数制御装置４９で燃料タンク５０から燃料の供給を受けているエンジン５１の回転数を指令値にあわせるように制御し、推進翼５２を駆動する。
【００２３】
図１でのデータレコーダ３で、監視カメラ２で取得した画像データ信号Ｓ４および飛しょう制御装置９で計算した飛しょう制御データ信号Ｓ１０を記録する。これらの信号をデータ送信機４、データ送信アンテナ５を通じて、データ送信電波Ｓ７として基地局に送信する。
【００２４】
図８に基地局の一例を示す。２９はデータ受信指令送信基地局、３０はデータ受信アンテナ、３１はデータ受信装置、３２はデータ受信指令送信入力装置、３３はデータ分析装置、３４は表示モニタ、３５はジョイステック、３６は指令送信機、３７は指令送信アンテナである。データ受信指令送信基地局２９では、自律誘導飛しょう体からデータ送信電波Ｓ７を受信し、データ受信指令送信入力装置３２に接続されている表示モニタ３４で、監視カメラの画像データおよび、飛しょう制御データ信号をモニタし、必要に応じ、ジョイステック３５で監視カメラの指向方向およびフライトパス指令を入力して、指令送信機３６、指令送信アンテナ３７を通じて、指令送信電波Ｓ１を送信する。
【００２５】
図１６はこの発明の実施の形態１が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。図に示すように、自律誘導飛しょう体１が、監視対象道路５７の上空を通行車両５８が監視カメラ２の視野５６に入るように自律誘導飛しょうし、取得した画像データをデータ受信指令送信基地局２９に送信するものである。
【００２６】
以上に示したように、この発明では、従来のように基地局から飛しょう体を常に監視して誘導および制御を行うのではなく、飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパスを慣性座標系で設定し、かつ、飛しょう体の位置座標、姿勢角を飛しょう体の内部においても計算しながら飛しょうするため、従来問題となっていた基地局から電波が届きにくく連続した指令信号を得られない場合においても、飛しょう体がフライトパスを自己設定することにより、監視対象道路または監視対象領域の上空を安全かつ確実に飛しょうできる。
【００２７】
実施の形態２
図２はこの発明の実施の形態２を示すブロック図、図１７はこの発明の実施の形態２が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。上記実施の形態１では、フライトパス慣性座標指令計算機８においてフライトパス慣性座標指令Ｓ９の計算を基地局からのフライトパス指令信号Ｓ８のみに基づいて実施していたが、本実施の形態では、図２に示すように、高度測定アンテナ１７および、電波高度計１８により、高度信号Ｓ１８を求め、この高度信号に応じてフライトパス慣性座標指令計算機８で計算するフライトパス指令信号Ｓ８の補正を実施する。具体的には、図１７でのシステム全体外観図の例に示すように監視対象道路５７または監視対象領域が、丘陵地形５９にさしかかるような場合においても、自律誘導飛しょう体１で飛しょう高度６０を測定しながら飛しょうするために、監視カメラ２での視野５６を一定に保ちながら飛しょうすることが可能となる。
【００２８】
このようにして、監視対象道路が首都圏の高速道路のように起伏が無い場合はもちろん、道路が丘陵地形にさしかかり起伏のはげしい状況になった場合においても、飛しょう高度を一定に保ちながら飛しょう体を安全かつ確実に自律飛しょうさせるため、安定した視野を確保した監視カメラの画像データを得ることができる。
【００２９】
実施の形態３
図３はこの発明の実施の形態３を示すブロック図、図１８はこの発明の実施の形態３が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。上記実施の形態１では、フライトパス慣性座標指令計算機８においてフライトパス慣性座標指令Ｓ９の計算を基地局からのフライトパス指令信号Ｓ８のみに基づいて実施していたが、本実施の形態では、図３に示すように、ＧＰＳ受信アンテナ１９および、地形情報データベース２０により、地形情報データ信号Ｓ２０を求めて、この地形情報データ信号に応じてフライトパス慣性座標指令計算機８で計算するフライトパス指令信号Ｓ８の補正を実施する。具体的には、図１８でのシステム全体外観図の例に示すように監視対象道路５７または監視対象領域が丘陵地形にはいり山間を飛しょうする場合においても、自律誘導飛しょう体１でＧＰＳ衛星６４からの信号を受信し、飛しょう体の地球上での位置座標を計算し、あらかじめ所持している地形情報と照合し、飛しょうを継続する上で障害となる物体を避けて飛しょうする。具体的には、図１８に示すように、トンネル６２があるような山６３にさしかかった場合に、図１８の６１ａに示す飛しょう経路を飛しょう経路Ａではなく、６１ｂに示す飛しょう経路を飛しょう経路Ｂを選択するような飛しょう経路を飛しょうするように自律誘導する。
【００３０】
このようにして、監視対象道路が丘陵地形に入り起伏のはげしい状況で、かつ、山間部にさしかかった場合においても、自律誘導飛しょう体が、障害物を避け、かつ飛しょう高度を一定に保ちながら自律飛しょうするため、安定した視野を確保した監視カメラの画像データを得ることができる。
【００３１】
実施の形態４
図４はこの発明の実施の形態４を示すブロック図、図１９はこの発明の実施の形態４が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。上記実施の形態１では、フライトパス慣性座標指令計算機８においてフライトパス慣性座標指令Ｓ９の計算を基地局からのフライトパス指令信号Ｓ８のみに基づいて実施していたが、本実施の形態では、図４に示すように、気圧計２１および温度計２２で計測した気圧および温度から周辺の気象情報をあらかじめ所持している気象情報データベース２３と照合し気象データ信号Ｓ２３を求め、この気象情報データ信号に応じてフライトパス慣性座標指令計算機８で計算するフライトパス指令信号Ｓ８の補正を実施する。
【００３２】
気象情報データベース２３には、あらかじめ飛しょう前に、飛しょう領域の気圧配置を示すいわゆる天気図の情報を気圧および気温を数値データとして記憶してあり、降雨をともなう悪天候領域にさしかかったことを気圧および気温がともに低下することで検出する。すなわち、飛しょう体に搭載した気圧計および温度計のより計測したデータをデータベースと照合し、このデータベースに比べて気圧および気温がともに低い場合に、降雨をともなう悪天候領域にさしかかったと判断し、気象データ信号Ｓ２３のデータを、一例として、晴れている時は“０”、雨が降っている時は“１”というような設定をする。
【００３３】
具体的には、図１９でのシステム全体外観図の例に示すように、監視対象領域６６に到達するまでの間に、安定した飛しょうを妨げる図１９に示すような降雨をともなう悪天候領域６５が存在する場合に、図１９の６１ａに示す降雨下を飛しょうする飛しょう経路Ａではなく、図１９の６１ｂに示すような降雨領域の上空を飛しょうする飛しょう経路Ｂを選択するように自律誘導する。
【００３４】
このように、監視対象領域にさしかかるまでに悪天候領域を通過しないことにより、不必要な燃料の消費を抑えることができ、結果として、安全かつ確実な自律飛しょうが可能となり、図１９に例を示したように、気象状況によって飛しょう体の安定が著しく損なわれる海上での遠隔領域の情報収集に特に有効で、安定した監視カメラの画像データを期待することができる。
【００３５】
実施の形態５
図５はこの発明の実施の形態５を示すブロック図、図２０はこの発明の実施の形態５が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。本実施の形態では、基地局からのフライトパス指令信号Ｓ８のみでなく、高度測定アンテナ１７および電波高度計１８により求めた高度信号Ｓ１８、ＧＰＳ受信アンテナ１９および地形情報データベース２０により求めた地形情報データ信号Ｓ２０、気圧計２１および温度計２２で計測した気圧および温度のデータをあらかじめ所持している気象情報データベース２３と照合し気圧および気温がともに低い場合に降雨をともなう悪天候領域にさしかかったと判断しデータ設定を行う気象データ信号Ｓ２３を、図５に示すような情報選択装置２４において、データの連続性からデータの信頼性を判定し、フライトパス慣性座標指令計算機８でフライトパス慣性座標指令Ｓ９を計算するための情報を選択する。
【００３６】
一例として、図２０でのシステム全体外観図の例に示すように、海上６７の監視領域に自律誘導飛しょう体１を飛しょうさせるにあたり、支援航空機７０や、陸上６８の基地局支援車両６９の存在を秘匿するため、図２０において、自律誘導飛しょう体１は、電波を発信して高度を測定出来ないような場合は、ＧＰＳ受信アンテナ１９および地形情報データベース２０により求めた地形情報データ信号Ｓ２０を優先的に選択してこれに基づき飛しょうする。一方で、図５に示す秘匿信号受信装置２５および送信停止装置２６により、データの送信を一時停止する機能により、さらに秘匿性を向上させることができる。このように、監視すべき周辺の状況に応じ、自律飛しょうするために必要な情報選択を実施して監視すべき領域の上空を飛しょうする。この実施の形態は図２０に例を示したように、周辺の状況によって飛しょう体の安全な飛しょうが著しく損なわれる環境下での情報収集に特に有効で、監視対象から追尾、捕捉される危険を回避し、安定した監視カメラの画像データを期待することができる。
【００３７】
実施の形態６
図６はこの発明の実施の形態６を示すブロック図、図９はこの発明の実施の形態６にかかわるデータ再生指令入力基地局を説明する図、図２１はこの発明の実施の形態６が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。本実施の形態では、あらかじめ図９に示すデータ再生指令入力基地局３８で入力したフライトパス指令を、図６に示す指令記録保持装置２７に記録し、これを飛しょう中に指令記録再生装置２８で再生することによりフライトパス指令再生信号Ｓ２８を得る。一方で、図６に示すように、情報選択装置２４において、フライトパス指令再生信号Ｓ２８だけでなく、ＧＰＳ受信アンテナ１９および地形情報データベース２０により求めた地形情報データ信号Ｓ２０、気圧計２１および温度計２２で計測した気圧および温度から周辺の気象情報をあらかじめ所持している気象情報データベース２３と照合することにより求めた気象データ信号Ｓ２３の中から、フライトパス慣性座標指令計算機８でフライトパス慣性座標指令Ｓ９を計算するための情報を選択する。
【００３８】
具体的には、図２１でのシステム全体外観図の例に示すように、自律誘導中は一切、電波を送受信することなく飛しょうするため、飛しょう危険領域７１を、図２１での６１ｃに示すような飛しょう経路Ｃ（超低空）を、障害物および障害物から発生する探知電波を避けながら飛しょうし、監視対象建造物７２の監視を実施し、画像データ取得後、安全が確認されている飛しょう経路Ｃを再び逆戻りするような図２１での６１ｄに示す飛しょう経路Ｄを選択し、基地局に帰還させるといった飛しょう体自身の飛しょうについても秘匿性が要求される運用に特に有効である。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果がある。
【００４０】
第１の発明によれば、基地局から電波が届きにくく連続した指令信号を得られない場合においても、飛しょう体がどのような経路を飛ぶべきかを示す道すじであるフライトパスを慣性座標系で設定し、かつ、飛しょう体の位置座標、姿勢角を飛しょう体の内部においても計算しながら飛しょうするため、監視対象道路または監視対象領域の画像データを得ることができる。
【００４１】
また、第２の発明によれば、監視対象道路または監視対象領域が、丘陵地形にさしかかるような場合においても、飛しょう体で飛しょう高度を測定しながら飛しょうするために、監視カメラでの視野を一定に保ちながら飛しょうすることが可能となる。すなわち、監視対象道路が首都圏の高速道路のように起伏が無い場合はもちろん、道路が丘陵地形にさしかかり起伏のはげしい状況になった場合においても、飛しょう高度を一定に保ちながら飛しょう体が安全かつ確実に自律飛しょうするため、安定した視野を確保した監視カメラの画像データを得ることができる。
【００４２】
また、第３の発明によれば、監視対象道路または監視対象領域が、丘陵地形にはいり山間を飛しょうする場合においても、飛しょう体でＧＰＳ衛星からの信号を受信し、飛しょう体の地球上での位置座標を計算し、あらかじめ所持している地形情報と照合し、飛しょうを継続する上で障害となる物体を避けて飛しょうすることが可能となる。すなわち、監視対象道路にトンネルがあるような山にさしかかった場合に、山をつらぬく飛しょう経路ではなく、山を避ける飛しょう経路を選択して飛しょうする。このようにして、監視対象道路が丘陵地形にさしかかり起伏のはげしい状況で、かつ、山間部にさしかかった場合においても、飛しょう体が、障害物を避け、かつ飛しょう高度を一定に保ちながら自律飛しょうするため、安定した視野を確保した監視カメラの画像データを得ることができる。
【００４３】
また、第４の発明によれば、監視対象領域に到達するまでの間に、安定した飛しょうを妨げるような悪天候領域が存在する場合においても、飛しょう体に搭載している気圧計および温度計で計測した気圧および温度から周辺の気象情報をあらかじめ所持している気象情報データベースと照合して、悪天候領域を通過しないことにより、不必要な燃料の消費を抑えることができ、安全かつ確実な自律飛しょうが可能となり、気象状況によって飛しょう体の安定が著しく損なわれる海上での遠隔領域の情報収集において、安定した監視カメラの画像データを期待することができる。
【００４４】
また、第５の発明によれば、監視対象領域に到達するまでの間に、周辺の支援航空機や基地局支援車両６９の存在を秘匿するために、データの送信を一時停止する機能を持ち、かつ、監視すべき周辺の状況に応じて、自律飛しょうするために必要な情報選択する機能を持つことにより、周辺の状況によって飛しょう体の安全な飛しょうが著しく損なわれる環境下においても、安定した監視カメラの画像データを期待することができる。
【００４５】
また、第６の発明によれば、自律誘導中は一切、電波を送受信することなく、飛しょう危険領域を地面すれすれの超低空で、障害物および障害物から発生する探知電波を避けながら飛しょうし、画像データ取得後、再度、危険地帯を避けながら基地局に帰還させるといった飛しょう体自身の飛しょうについても秘匿性が要求される運用が可能となり、基地局から見て危険領域の反対側にある監視対象建造物を監視した画像データを得ることができる。
【００４６】
ところで、上記の実施の形態では、光学式の監視カメラを搭載した場合について述べたが、合成開口レーダなどの電波的に地上の状況を監視できるセンサに適用することもできる。このような場合には、飛しょう高度を高くする必要があるが、より広い視野での監視が可能となるため本発明の自律飛しょう監視装置がさらに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態２を示すブロック図である。
【図３】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態３を示すブロック図である。
【図４】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態４を示すブロック図である。
【図５】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態５を示すブロック図である。
【図６】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態６を示すブロック図である。
【図７】  従来の飛しょう監視装置を示すブロック図である。
【図８】  この発明に関わるデータ受信指令送信基地局を示す図である。
【図９】  この発明に関わるデータ再生指令入力基地局を示す図である。
【図１０】  この発明の操舵翼を駆動する操舵装置を示す図である。
【図１１】  この発明の推進翼を駆動する推進装置を示す図である。
【図１２】  この発明の自律誘導飛しょう体の外観を示す図である。
【図１３】  この発明に関わる座標系の定義を示す図である。
【図１４】  この発明の飛しょう制御に関わる計器および計算機の接続を示す図である。
【図１５】  この発明の飛しょう制御装置の構成を示す図である。
【図１６】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態１が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。
【図１７】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態２が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。
【図１８】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態３が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。
【図１９】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態４が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。
【図２０】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態５が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。
【図２１】  この発明による自律飛しょう監視装置の実施の形態６が適用されるシステム全体の具体例を示す外観図である。
【符号の説明】
１  自律誘導飛しょう体
２  監視カメラ
３  データレコーダ
４  データ送信機
５  データ送信アンテナ
６  指令受信アンテナ
７  指令受信機
８  フライトパス慣性座標計算機
９  飛しょう制御装置
９ａ  飛しょう制御計算機
９ｂ  飛しょう制御操舵指令合成器
１０  飛しょう体
１１  操舵装置
１２  推進装置
１３  加速度計
１３ａ  加速度計（Ｘ）
１３ｂ  加速度計（Ｙ）
１３ｃ  加速度計（Ｚ）
１４  角速度計
１４ａ  角速度計（ｐ）
１４ｂ  角速度計（ｑ）
１４ｃ  角速度計（ｒ）
１５  速度計
１６  慣性座標計算機
１７  高度測定アンテナ
１８  電波高度計
１９  ＧＰＳ受信アンテナ
２０  地形情報データベース
２１  気圧計
２２  温度計
２３  気象情報データベース
２４  情報選択装置
２５  秘匿信号受信装置
２６  送信停止装置
２７  指令記録保持装置
２８  指令記録再生装置
２９  データ受信指令送信基地局
３０  データ送信アンテナ
３１  データ受信装置
３２  データ受信指令送信入力装置
３３  データ分析装置
３４  表示モニタ
３５  ジョイステック
３６  指令送信機
３７  指令送信アンテナ
３８  データ再生指令入力基地局
３９  データ再生装置
４０  データ再生指令入力装置
４１  指令入力記録装置
４２  飛しょう制御操舵指令分配器
４３  操舵サーボ（エレベータ）
４４  操舵サーボ（エルロン）
４５  操舵サーボ（ラダー）
４６  操舵翼（エレベータ）
４７  操舵翼（エルロン）
４８  操舵翼（ラダー）
４９  回転数制御装置
５０  燃料タンク
５１  エンジン
５２  推進翼
５３  水平尾翼
５４  主翼
５５  垂直尾翼
５６  視野
５７  監視対象道路
５８  通行車両
５９  丘陵地形
６０  飛しょう高度
６１  飛しょう経路
６１ａ  飛しょう経路Ａ
６１ｂ  飛しょう経路Ｂ
６１ｃ  飛しょう経路Ｃ
６１ｄ  飛しょう経路Ｄ
６２  トンネル
６３  山
６４  ＧＰＳ衛星
６５  悪天候領域
６６  監視対象領域
６７  海上
６８  陸上
６９  基地支援車両
７０  操舵翼（エルロン）
７１  操舵翼（ラダー）
７２  回転数制御装置
Ｓ１  指令送信電波
Ｓ２  指令受信電波
Ｓ３  監視カメラ制御信号
Ｓ４  画像データ信号
Ｓ５  データモニタ信号
Ｓ６  データ送信信号
Ｓ７  データ送信電波
Ｓ８  フライトパス指令信号
Ｓ９  フライトパス慣性座標指令
Ｓ９ａ  フライトパス慣性座標Ｘ軸機体位置指令ｘC 
Ｓ９ｂ  フライトパス慣性座標Ｙ軸機体位置指令ｙC 
Ｓ９ｃ  フライトパス慣性座標Ｚ軸機体位置指令ｚC 
Ｓ９ｄ  フライトパス慣性座標機体ヨー角指令ψC 
Ｓ９ｅ  フライトパス慣性座標機体ピッチ角指令ΘC 
Ｓ９ｆ  フライトパス慣性座標機体ロール角指令φC 
Ｓ１０  飛しょう制御データ信号
Ｓ１１  加速度信号
Ｓ１１ａ  ＸB 軸加速度信号ａＸB 
Ｓ１１ｂ  ＹB 軸加速度信号ａＹB 
Ｓ１１ｃ  ＺB 軸加速度信号ａＺB 
Ｓ１２  角速度信号
Ｓ１２ａ  ＸB 軸まわり角速度信号ｐ
Ｓ１２ｂ  ＹB 軸まわり角速度信号ｑ
Ｓ１２ｃ  ＺB 軸まわり角速度信号ｒ
Ｓ１３  慣性位置座標計算信号
Ｓ１３ａ  慣性座標Ｘ軸飛しょう体位置信号ｘ
Ｓ１３ｂ  慣性座標Ｙ軸飛しょう体位置信号ｙ
Ｓ１３ｃ  慣性座標Ｚ軸飛しょう体位置信号ｚ
Ｓ１３ｄ  慣性座標飛しょう体ヨー角信号ψ
Ｓ１３ｅ  慣性座標飛しょう体ピッチ角信号Θ
Ｓ１３ｆ  慣性座標飛しょう体ロール角信号φ
Ｓ１４  ＸB 軸方向飛しょう速度ｕ
Ｓ１５  操舵指令信号
Ｓ１６  推進指令信号
Ｓ１７  高度測定信号
Ｓ１８  高度信号
Ｓ１９  ＧＰＳ受信信号
Ｓ２０  地形情報データ信号
Ｓ２１  気圧信号
Ｓ２２  温度信号
Ｓ２３  気象データ信号
Ｓ２４  情報選択信号
Ｓ２５  秘匿信号
Ｓ２６  送信停止信号
Ｓ２７  フライトパス指令データ信号
Ｓ２８  フライトパス指令再生信号
Ｓ２９  監視カメラ指向方向信号
Ｓ３０  データ受信電波
Ｓ３１  データ受信信号
Ｓ３２  指令送信データ
Ｓ３３  受信データ信号
Ｓ３４  受信モニタ信号
Ｓ３５  指令入力データ信号
Ｓ３６  指令送信信号
Ｓ３７  データ再生信号
Ｓ３８  指令記録信号
Ｓ３９  操舵指令信号（エレベータ）
Ｓ４０  操舵指令信号（エルロン）
Ｓ４１  操舵指令信号（ラダー）
Ｓ４２  操舵角（エレベータ）
Ｓ４３  操舵角（エルロン）
Ｓ４４  操舵角（ラダー）
Ｓ４５  エンジン回転数指令信号
Ｓ４６  燃料
Ｓ４７  エンジン回転力
【図１】
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【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】
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【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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