L5Gコンソーシアムミーティング 技術討論

「ドローンとL5Gの現状と課題」
職業能力開発総合大学校
渡邉一弘

目的• ドローンやL5G技術に関する現状と課題の共有• ドローンに関する情報提供2

発表の流れドローンとL5Gで実現する世界（遠隔地における無人の点検作業）

ドローン技術の現状

L5Gにおける課題3

ドローンとL5Gで実現する世界ドローンとL5Gで実現する世界の一例

・高い機動性・3次元的な移動能力
・人では困難な場所への展開

・大容量・低遅延・同時多接続
・キャリアに依存しない遠隔地のリアルタイムな点検作業への活用に期待5点検作業で確認する内容の例
一次点検では以下のような内容を確認している．

漏水・浸水

オイル漏れ

メータの値

錆・経年による変化

物理的な破損6

点検作業に求められる要件１➢ 目視（映像）による確認ができること（センサのみでは信用できない）➢遠隔地から作業が可能であること
・点検作業者（特に有識者）は不足傾向
・人が常駐しない施設の増加
・進入に届け出が必要な場合あり※※INTERNET Watch,“日比谷の地下に知られざる「とう道」あり――それはケーブル収容空間と保守作業空間の確保を目的として構築された大規模地中構造物”,
https://internet.watch.impress.co.jp/docs/news/1034187.html

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点検作業に求められる要件２➢ データの読み取りやすさ
写真のみによるデータ取得ではどの場所を点検したのかわかりにくい➢階段や梯子での移動➢高所作業
点検作業においては，階段や梯子を利用した上下移動が必要
また，場合によっては鳶などの高所作業員が必要となる➢既存の環境に大きな変更を加えない

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次世代の点検方法1
車輪型ロボットでは移動困難な場所での作業がドローンに期待されている．

点検作業に移動ロボットの活用が期待されている．

さらに
DJI Matrice300

トピー工業（株）エニー

SEIKO ELECTRIC SP02

ブルーイノベーション
ELIOS 29

次世代の点検方法2
写真やセンサ値から状況を読み取るだけでなく，ロボットが取得したデータから3Dデータを作成して点検を行う．

※ただし，現状では現地への移動，データ取得作業，データアップロード，事後のデータ処理作業といった対応が必要であり，リアルタイム性は乏しい．

※KENKEY,“AI診断、3D化も自動で！日立システムズのドローン点検がセルフサービス化”, https://kenkey.jp/news/article/666

10次世代の点検方法3 理想
ドローンをセンサの一つとして，あらかじめ点検対象のエリアに設置しておく．

ドローンはL5G経由の通信で制御されると同時にデータをサーバに高速・低遅延でアップロードすることで，リアルタイムな3次元モデリングと点検を行う．

・ドローンへの指示
・3次元モデルの確認

・データ取得・データ処理※KENKEY,“AI診断、3D化も自動で！日立システムズのドローン点検がセルフサービス化”, https://kenkey.jp/news/article/666

11ドローンを用いた3次元モデルの生成
大きく2つの方法がある
Image Based Modeling
測量分野で用いられる手法．光学カメラで撮影した映像を処理して3次元モデルを作成する．一般的に精度が高いが処理に長大な時間と計算能力の高いコンピュータが必要．
Simultaneous Localization And Mapping（SLAM）
ロボット分野で用いられている手法．センサから得られた情報に基づいて，地図作成（2次元もしくは3次元地図）と自己位置推定を行う．ロボットのナビゲーションに使われるため，リアルタイム性や計算コストに優れるものが多い．
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Image Based Modeling（SfM/MVS）
Experimental conditions for SfM/MVS（ a）（b）Extract Feature point and matching（This image is simulated.）（c）Generating sparse
point clouds（d）Densification ofpoint clouds※作成時間：約21時間（e）Textured Mesh generation
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SLAM
種々のアルゴリズムが提案されており，センサとしてもレーザ距離計測装置（LiDAR）やステレオカメラ，RGB-Dカメラなどを用いた手法がある．

Image of 3D mapping by RGB-D Camera
点検業務における3Dモデリング手法としては，リアルタイム性のあるSLAMを用いたアプローチが望ましい．
点検業務に適用するために必要な精度の調査や，軽量なアルゴリズムの実現のための研究を行っている．

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ドローン技術の現状

ドローンとはドローンの定義
・無人の航空機 ⇒ 無人の車両，航空機，船，潜水艇
なぜドローン（オスバチ）なのか

Source:Imperial War Museum”

16ドローン（マルチコプタ）のハードウェア構成

Source: Sky Link

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ドローンはセンサの塊
ドローンの代表的なセンサは以下の通り

・ジャイロセンサ

ビジョンセンサ

・加速度センサ・方位センサ（コンパス）

・気圧センサ・超音波センサ
・衛星測位システム（GNSS）

ドローン底面のセンサ

・ビジョンポジショニングシステム
・・・etc18

ラジコンとの違いとはドローンはフライトコント―ローラを搭載

Source:ロボショップ

フライトコントローラーの例（CubePilotPixhawk2.1）
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ドローンの飛行原理
ドローンはプロペラの回転数を制御して飛行する

ドローンの飛行原理※DJI社Phantom4ユーザーマニュアルの画像をもとに作成

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ドローン技術の進展1
軍事手段としてのドローン
ドローンは訓練用の標的機から始まり、偵察・攻撃を目的とした軍事手段の一つとして発展した．現在ではドローンが有人戦闘機と協調して飛行を行う構想が各国で検討されている．
Source:U.S. Air Force

RQ-4 無人偵察機

民間（産業用）のドローン
日本では民間用の無人航空機の研究が1980年ごろから開始され、世界初の農薬散布ドローンR-50（1987）を中心に、日本はドローンの民間利用先進国であった．
Source:ヤマハ発動機

ヤマハ発動機

R-50
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ドローン技術の進展2
民間（ホビー用）のドローン• 2010年にCESでParrot社（仏）がWiFiとスマートフォンアプ
リを使って容易に操作可能なAR.Droneを発表する．

Source:Parrot• 現在の民間向けドローンのベースとなる形態であり、入手性の高さから多くの人がドローンを利用する機会を得た．

Parrot AR.Drone 2.0

空撮用ドローンとしての発展• 高画質映像を撮影するためには別途GoProなどのカメラを搭載することが当たり前で使い勝手が悪かった．

• DJI社（中国）は2015年に遠隔で操作可能な専用カメラを搭載し、かつ長時間飛行可能なPhantom3でシェアを拡大した．
Source:DJI

DJI Phantom3

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ドローン技術の進展3

ホビー用から産業用への移行
Source:DJI

DJI Matrice 600 Pro

ドローンメーカー各社はホビー用のドローン開発で得た成果をもとに、産業用ドローンの開発を行った．
特にDJI社は2015年以降、赤外線カメラや高倍率カメラ、農薬散布装置へ対応するドローン、冗長化された制御装置を搭載したドローンなど、様々な産業用ドローンをリリースしている．既存の産業用ドローン製造業者を脅かす存在になっている．

Source:DJI

Mavic 2 Enterprise Dual23

ドローン利活用の拡大
ドローンは様々な場面で活躍している
空撮

点検

Source:DroneBank

輸送

測量

Source: SankeiBiz

農業

Source:USA TODAY

Source:空力計画株式会社

レース

Source:SMART AGRY

Source:AFP BB Newsドローン利活用の例

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ドローンの新しい活用方法
アートとしてのドローン
LED照明を装着した複数のドローンを一斉に飛行させるパフォーマ
ンスがオリンピックなどで行われている。
また，ダンサーやミュージシャンと協調したパフォーマンスを行うなど、アートのジャンルにおいてもドローンが用いられている．

Source:intel

大量のドローンが夜空に絵を描くイメージ

Source: THE MIDIASSOCIATION

音楽と協調したパフォーマンス

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ドローン（マルチコプタ）の優位性
マルチコプタはホバリングの安定性を活かした“空撮”に最も適している

空撮のイメージ26

ドローン技術のトレンド➢ 近距離 → 長距離➢ 手動飛行 → 自動・自律飛行➢ 作業代替 → 総合的なDX

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近距離から長距離へ（動力源）
ドローンの動力源はバッテリが一般的バッテリで飛べる時間は短い ⇒Source:ロボショップ

別の動力源を模索中

Source:ドローンジャーナル28

近距離から長距離へ（飛行形態）
マルチコプタから Vertical Take-Off and Landing （VTOL）へ
VTOLは飛行機とマルチコプタの良いとこどり！

Source:DJI

マルチコプタ
DJI Matrice 600 Pro

Source:防衛省
Source:ドローンジャーナル

様々なVTOL機

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近距離から遠距離へ（VTOLデモ映像）

非公開資料

VTOLの飛行の様子

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手動飛行から自動・自律飛行へ
ドローンは現状では手動操作が前提→人間の操作を必要としない自動飛行や自律飛行が求められる

Source:ARDUPILOT

手動飛行

GNSSを用いた自動飛行

自律飛行のイメージ

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手動飛行から自動・自律飛行へ（物体検出）
ドローンが業務を遂行するためには障害物や業務対象の検出と検出内容に応じた動作が必要

超音波など

従来の障害物検知のイメージ

障害物回避のイメージ
MITCSAIL,” Drone Autonomously Avoiding Obstacles
at 30 MPH”

物体認識の例（人の検出）

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物体検出の例

ドローン撮影画像に対する物体認識の適用（機体制御は未実施）

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作業代替から総合的なＤＸへ１
ドローンは既存の作業を代替する手段として活用されてきたSource:ATCL

手作業での太陽光パネルの点検Source:ENERGY VISION

ドローンでの太陽光パネルの点検

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作業代替から総合的なＤＸへ２
他のデジタル技術と融合し、省人化・効率化をさらに加速

AI
IoT
センサ

5G
ドローン取得データを3次元化

・・・

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ドローン市場規模
2021年度の国内市場規模は2,308億円であった．
今後もドローン市場の拡大が見込まれている．

ドローン国内市場規模※インプレス総合研究所作成資料より抜粋

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ドローン業界の巨人

DJIの一強状態が続く• 左記の資料はアメリカにおけるドローンのマーケットシェアを示したものである．
• この資料から中国のDJI社が7割以上という圧倒的なシェアを有していることがわかる．

DRONEII.com,”Top 10 Drone Manufactures’ Market
Shares in the US”,2019• 世界シェアについても、DJIが7割以上を占めているといわれている．

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注意

65
令和2年度に報告されている日本国内での無人航空機の事故・トラブル件数

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ドローン関連のトラブル1• ドローンは空飛ぶ凶器となりうる！
• 高速で回転するプロペラは指も切断できるといわれている

Source: LEPTIDRONE,”Drone Blender DJI Phantom 2 – Fruit Ninja”• 墜落すると大変危険（ホビー用主力製品の重さは1kg前後 ）39

ドローン関連のトラブル2
ドローンの普及に伴い以下のようなトラブル・事件が発生し、ネガティブイメージが拡大している。
また、ドローンに対する法規制の根拠にもなっている．
• 2015年4月9日 首相官邸の屋上にて放射能汚染土を搭載したドローンが見つかる⇒福井県の男性が逮捕され、懲役2年の判決• 2015年5月21日Youtuberが三社祭でドローンを飛ばす趣旨の投稿⇒威力業務妨害として警視庁により逮捕• 2017年2月28日 操縦不能になったドローンがクレーンに衝突⇒30代の男性作業員に衝突し国内初のドローンによる人身事故となった• 2017年10月12日 カナダでドローンが旅客機に衝突⇒世界初の旅客機との衝突事故ではないかと言われている40

ドローン関連のトラブル3• 2017年11月4日 大垣ロボフェス会場でのドローン墜落⇒子供を含む6人が顔や背中に軽いけが• 2019年9月4日 みなとみらいで無許可ドローン飛行
映像制作会社の女性社員書類送検⇒女性社員は「会社で許可申請をしていると思った」と供述• 2019年11月10日 NECで開発中のドローンが試験中に行方不明に⇒府中事業所で発生、どこかに不時着したものと考えられている• 2020年6月27日 警視庁機動隊員、ドローン点検中に指を切断⇒操作ミスにより飛行中のドローンに接触した

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ドローン関連のトラブル4
データの不正利用疑惑• 米軍や米国土安全保障省の所管機関がDJI製ドローンの情報流出の可能性やリモートアクセスの可能性について懸念を示している．
• DJI社はデータを送信できない仕様のドローン（アプリ）提供や米国内への工場の設置を行っている．

米国の移民・関税執行局（ICE）作成資料

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ドローン関連のトラブル5
American Drone Security Act• 米国では中国政府の影響を受けるドローンの購入・使用を全ての連邦機関において禁止する法律（American Drone Security Act）が提案されている．すでに米軍や一部の法執行機関ではDJI製品の使用を停止している．
• 2020年12月18日、米商務省がDJIを「エンティティ・リスト」（事実上の対中禁輸リスト）に加えたことを発表．これによりDJIへの米国製品輸出が許可制となった．

43

参考

2021年3月時点でのマーケットシェア

Source:DRONEIITop 10 Drone Manufacturers‘ Market Shares in the US (March 2021)

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国産ドローンの躍進？
• 政府主導のドローン開発プロジェクト（※）が進行．
※新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）「安全安心なドローン基盤技術開発」• 新規日本メーカーの参入

NEDOのドローン想定仕様

SONY製 Airpeak S1

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ドローンの法規制
ドローンが制限を受ける、もしくは受ける可能性が高い法律を以下に示す．
法律等の名称航空法
小型無人機等飛行禁止法
道路交通法
民法
電波法
都道府県、市町村条例

制限される内容
200g以上のドローンが飛行方法や飛行範囲の制限を受ける．
防衛関係施設などの重要施設周辺において、機体重量に関係なく飛行の制限を受ける．
道路での離発着や道路を跨ぐ飛行の制限を受ける．
他者の私有地での飛行の制限を受ける．
ドローンやそのコントローラーが発する電波の種類・強度の制限を受ける．
地域住民のプライバシーの侵害や精神的苦痛を与えないよう飛行範囲や撮影範囲の制限を受ける．

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ドローンの法規制

航空法１
航空法に関しての詳細• ドローンを飛ばす際にまず確認すべ
きは航空法の適用対象かどうかと制限される内容である．
• 左記のとおり、飛行にあたって様々な制限を受ける．夜間の飛行や目視外の飛行が必要な場合には個別に許可を取る必要がある．

Source:国土交通省『無人航空機(ドローン・ラジコン機等)の安全な飛行に向けて！』

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ドローンの法規制

航空法２100g以上のドローンが制限を受ける空域は以下の通り

Sorce：国土交通省

48ドローンの法規制

航空法３

DJI フライトマップ
https://www.dji.com/jp/flysafe/geo-map（※赤色は人口密集地を示す）49

ドローンの法規制 航空法４
航空法で制限された条件での飛行を行う場合は機体の登録・飛行許可申請・飛行情報の登録が必要

ドローン情報基盤システム（DIPS）

飛行情報共有システム(FISS)
https://www.fiss.mlit.go.jp/menu

https://www.dips.mlit.go.jp/portal/50

ドローンの法規制

小型無人機等飛行禁止法

防衛関係施設などの重要施設周辺において、機体重量に関係なく飛行の制限を受ける．

Source:警察庁

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ドローンの法規制 道路交通法
道路での離発着や道路を跨ぐ飛行の制限を受ける

公道での離発着“第76条 3 何人も、交通の妨害となるような方法で物件をみだりに道路に置いてはならない．”などに抵触する可能性が高い．

公道上空の飛行第77条について01（警察庁）国家戦略特区等提案検討要請回答より“単にドローンを利用して道路上空から撮影を行おうとする場合は、現行制度上、道路使用許可を要しない．”とあり，原則として許可は不要だが，長時間滞空したり，大規模な道路を横断するな
ど判断に迷う場合は事前相談することが望ましいと考えられる．

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ドローンの法規制 民法
土地の所有権は地下から上空まで“第二百七条 土地の所有権は、法令の制限内において、その土地の上下に及ぶ．””常に土地所有者の同意を得る必要がある訳ではないものと解される”
第16回 小型無人機に係る環境整備に向けた官民協議会2021年6月28日

まずは土地の管理者に相談を
まず土地の管理者は誰なのか探して，飛行許可を得る必要がある．
その際は事前に飛行計画を立ててから相談すること．

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2022年度の状況
航空法の規制強化へ
航空法改正案が閣議決定し、以下の変更が加えられる見通しとなっている．
• 登録・許可承認対象重量の変更
機体重量200g以上 → 100g以上へ• ドローン登録制度の開始（車のナンバー制度に近い）• 操縦ライセンス制度の導入

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L5Gにおける課題

システム構成（案）56航空法の影響
ドローンへセンサや通信端末の搭載は改造に該当する．
対処①：許可申請を行う
所管の航空局に許可申請を行い，研究開発用として承認を得る．
対処②：係留ドローン
2021年の法改正により地上に係留されたドローンであれば許可申請が不要となった．

係留ドローンのイメージ
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電波法の影響１
大容量のデータを安定してやり取りするためにもL5Gを活用することが望ましい．
しかし，ドローンで容易に活用できるのは2.4GhzのWiFiに限られる．
分類

無線局免許不要

免許及び登録を要しない無線局

携帯局

携帯局陸上移動局

周波数帯
73MHz帯等

送信出力
※１

利用形態
操縦用

ラジコン用微弱無線局

920MHz帯

20mW

操縦用

920MHz帯テレメータ用、テレコ
ントロール用特定小電力無線局

2.4GHz帯

10mW/MHz

操縦用画像伝送用
データ伝送用

2.4GHz帯小電力
データ通信システム

1.2GHz帯

最大１W

画像伝送用

アナログ方式限定※４

169MHz帯

10mW

操縦用
画像伝送用
データ伝送用

最大１W

操縦用
画像伝送用
データ伝送用

最大１W

操縦用
画像伝送用
データ伝送用

不要※２

要

要※３

備考

2.4GHz帯

5.7GHz帯

無線従事者資格不要

無人移動体画像伝 第三級陸上特殊無送システム（平成2 線技士以上の資格8年８月に制度整備）

日本国内でドローンが使用可能な電波の種類や条件※総務省ホームページより

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電波法の影響２L5G用MiFiルータはスマートフォンと同じく“陸上移動局”に該当する．
よって上空での利用について電波法では想定されていない．（許可されていない）

送受信装置（MiFiルータ）

陸上移動局

ただし，”実験試験局”と呼ばれる免許制度があり，申請を行い許可を受けた場合は今回想定している構成での実験が可能である．

現在，都立大5G担当メンバおよび支援業者の協力を得て実験試験局の免許申請の手続きを進めている．
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申請内容（エリア）日野キャンパス

南大沢キャンパス

60

申請内容（スケジュール）61

内容は以上です。
ありがとうございました。