JP2007248173A - Information processing apparatus, communications system, and mobile unit guidance method, and program - Google Patents

Information processing apparatus, communications system, and mobile unit guidance method, and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system for guiding and retrieving an unmanned aircraft autonomously. <P>SOLUTION: The information processing system receives a positioning signal from a GPS satellite 15 by a GPS antenna 6 and a GPS antenna 7 nearly simultaneously. Pseudo-distance data and carrier phase data obtained from a GPS receiving section 10 on a balloon 3 are transmitted by a transmitting section 12 and are received by a receiving section 11 on an aircraft body 1. A relative navigation calculation section 13 performs a relative navigation operation by combining the pseudo-distance data and the carrier phase data on the balloon 3 received by the receiving section 11 and pseudo-distance data and carrier phase data on the aircraft body 1 obtained from a GPS receiving section 9 and calculates the relative position and relative speed of the aircraft body 1 with respect to the balloon 3. The data on the relative position and relative speed is sent to a guidance control calculation section 14, which calculates the amount of guidance control for allowing the aircraft body 1 to collide with a cable 2. The aircraft body 1 guided by the guidance control calculation section 14 is decelerated by the collision with the cable 2 and is retrieved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、滑走路用に十分な余裕のない空間、例えばビルの屋上に、ＧＰＳを利用した相対航法を用いて無人航空機を自律的に誘導及び回収する方法と装置に関するものである。   The present invention relates to a method and an apparatus for autonomously guiding and collecting an unmanned aerial vehicle using relative navigation using GPS in a space that does not have enough room for a runway, for example, the roof of a building.

無人航空機の回収は、通常の着陸走行のための余裕が十分でない空間、例えばビルの屋上や船上で行う必要が生じる場合がある。この様な状況では、飛行経路を横切って垂直に設置されたケーブル又はポールで飛行物体を捕獲する手段が提案されている（例えば特許文献１）。
特表２００３−５０１３１４号公報（第１０頁、第１図） In some cases, unmanned aerial vehicles need to be collected in a space where there is not enough room for a normal landing, for example, on the roof of a building or on a ship. In such a situation, means for capturing a flying object with a cable or a pole installed vertically across the flight path has been proposed (for example, Patent Document 1).
Japanese translation of PCT publication No. 2003-501314 (page 10, FIG. 1)

しかし、これら装置による飛行物体の回収では、飛行物体の誘導は無線による操縦で行われ、回収装置近辺に誘導を行う熟練した操縦士が必要となる。
このように、従来の無人航空機回収装置には、回収装置までの航空機の誘導及び回収での自律化に関して解決すべき課題があった。 However, in the collection of the flying object by these devices, the flying object is guided by wireless operation, and a skilled pilot who performs guidance in the vicinity of the collecting device is required.
As described above, the conventional unmanned aerial vehicle recovery device has a problem to be solved with respect to the autonomy of the guidance and recovery of the aircraft up to the recovery device.

この発明は、係る問題を解決し、無人航空機の自律的な誘導及び回収を実現することを主な目的とする。   The main object of the present invention is to solve such problems and realize autonomous guidance and recovery of unmanned aerial vehicles.

本発明に係る情報処理装置は、
移動体に搭載され、前記移動体の目標位置に配置されている通信装置と通信する情報処理装置であって、
前記通信装置から測位に関する情報を受信し、受信した情報を第一の測位情報として出力する第一の受信部と、
前記通信装置以外の送信元から測位に関する情報を受信するとともに、受信した情報に対する解析を行い、解析結果を第二の測位情報として出力する第二の受信部と、
前記第一の受信部から出力された第一の測位情報と前記第二の受信部から出力された第二の測位情報とに基づき、前記通信装置に対する前記移動体の相対位置及び相対速度を算出する相対航法計算部と、
前記相対航法計算部により算出された相対位置及び相対速度に基づき、前記移動体を前記目標位置に誘導するための誘導制御計算を行う誘導制御計算部とを有することを特徴とする。 An information processing apparatus according to the present invention includes:
An information processing apparatus that is mounted on a mobile body and communicates with a communication apparatus that is disposed at a target position of the mobile body,
A first receiving unit that receives information on positioning from the communication device, and outputs the received information as first positioning information;
While receiving information on positioning from a transmission source other than the communication device, performing analysis on the received information, and outputting a result of the analysis as second positioning information,
Based on the first positioning information output from the first receiving unit and the second positioning information output from the second receiving unit, the relative position and the relative speed of the moving body with respect to the communication device are calculated. A relative navigation calculation unit,
And a guidance control calculation unit that performs guidance control calculation for guiding the movable body to the target position based on the relative position and the relative speed calculated by the relative navigation calculation unit.

このように、本発明によれば、移動体に搭載された通信装置において目標位置に対する相対位置及び相対速度を計算し、移動体を目標位置に誘導するための誘導制御計算を行うため、移動体を自律的かつ正確に目標位置に誘導することができる。   As described above, according to the present invention, in the communication device mounted on the moving body, the relative position and the relative speed with respect to the target position are calculated, and the guidance control calculation for guiding the moving body to the target position is performed. Can be autonomously and accurately guided to the target position.

実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１について説明する。図に記載する無人航空機（以下、単に「機体」と呼ぶ。）には、各種の機器が搭載されているが、ここではこの発明の要旨とする部分だけを説明する。なお、無人航空機１は、移動体の例である。
図１はこの発明の実施の形態１における装置の構成を示すものである。
図１において、回収装置は、概ね垂直方向に直線状のある長さのケーブル２、機体１の経路を横切るケーブル２を吊り下げる気球３、および機体１上一つ以上のフック８を含んでいる。
この回収方法は、機体１のアプローチの経路を横切って吊り下げられたケーブル２に機体１を衝突させ、それが機体１を減速させる。同時に、ケーブル２は機体１の表面に沿ってフック８内に滑り込み、さらにフック８内でケーブル２が捕獲されることで、機体１を回収する。 Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Various devices are mounted on the unmanned aerial vehicle (hereinafter, simply referred to as “airframe”) shown in the figure, but only the part that is the gist of the present invention will be described here. The unmanned aerial vehicle 1 is an example of a moving object.
FIG. 1 shows the configuration of an apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, the recovery device includes a cable 2 having a length that is substantially linear in a vertical direction, a balloon 3 that suspends a cable 2 that traverses the path of the body 1, and one or more hooks 8 on the body 1. .
This recovery method causes the fuselage 1 to collide with a cable 2 suspended across the approach path of the fuselage 1, which decelerates the fuselage 1. At the same time, the cable 2 slides into the hook 8 along the surface of the machine body 1, and the cable 2 is captured in the hook 8 to collect the machine body 1.

図２はこの発明の実施の形態１における誘導装置の構成を示すものである。
本実施の形態においては、気球３側にはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ６、ＧＰＳ受信部１０、送信アンテナ４、および送信部１２を備える通信装置２００が搭載されており、機体１側にはＧＰＳアンテナ７、ＧＰＳ受信部９、受信アンテナ５、受信部１１、相対航法計算部１３、および誘導制御計算部１４を備える情報処理装置１００が搭載されている。 FIG. 2 shows the configuration of the guidance device according to Embodiment 1 of the present invention.
In the present embodiment, a communication device 200 including a GPS (Global Positioning System) antenna 6, a GPS receiving unit 10, a transmitting antenna 4, and a transmitting unit 12 is mounted on the balloon 3 side. An information processing apparatus 100 including a GPS antenna 7, a GPS receiving unit 9, a receiving antenna 5, a receiving unit 11, a relative navigation calculating unit 13, and a guidance control calculating unit 14 is mounted.

通信装置２００では、ＧＰＳ受信部１０が、ＧＰＳアンテナ６を介して、ＧＰＳ衛星１５（測位衛星）から測位に関する情報を受信するとともに、受信した情報に対する解析を行い、ＧＰＳ衛星１５と気球３との間の擬似距離を示す擬似距離データと、ＧＰＳ衛星１５から受信した情報の搬送波の位相を示す搬送波位相データとを生成する。そして、送信部１２が、送信アンテナ４を介して、生成した擬似距離データと搬送波位相データを情報処理装置１００に対して送信する。
情報処理装置１００では、ＧＰＳ受信部９が、ＧＰＳアンテナ７を介して、ＧＰＳ衛星１５から測位に関する情報を受信するとともに、受信した情報に対する解析を行い、ＧＰＳ衛星１５と機体１との間の擬似距離を示す擬似距離データと、ＧＰＳ衛星１５から受信した情報の搬送波の位相を示す搬送波位相データとを生成する。
また、受信部１１が、受信アンテナ５を介して、通信装置２００から擬似距離データと搬送波位相データとを受信する。
そして、相対航法計算部１３が、通信装置２００から受信した擬似距離データと搬送波位相データと、ＧＰＳ受信部９が生成した擬似距離データと搬送波位相データとに基づき、通信装置２００（気球３）に対する機体１の相対位置及び相対速度を算出し、算出した相対位置及び相対速度に基づき、誘導制御計算部１４が、機体１を気球３（目標位置）に誘導するための誘導制御計算を行う。 In the communication device 200, the GPS receiving unit 10 receives information on positioning from the GPS satellite 15 (positioning satellite) via the GPS antenna 6, analyzes the received information, and determines whether the GPS satellite 15 and the balloon 3 Pseudo-range data indicating the pseudo-range between them and carrier phase data indicating the phase of the carrier of the information received from the GPS satellite 15 are generated. Then, the transmission unit 12 transmits the generated pseudo distance data and carrier phase data to the information processing apparatus 100 via the transmission antenna 4.
In the information processing apparatus 100, the GPS receiving unit 9 receives information on positioning from the GPS satellite 15 via the GPS antenna 7, analyzes the received information, and simulates between the GPS satellite 15 and the airframe 1. The pseudo-range data indicating the distance and the carrier phase data indicating the phase of the carrier wave of the information received from the GPS satellite 15 are generated.
In addition, the reception unit 11 receives pseudorange data and carrier wave phase data from the communication device 200 via the reception antenna 5.
Then, based on the pseudorange data and carrier phase data received from the communication device 200 by the relative navigation calculation unit 13 and the pseudorange data and carrier phase data generated by the GPS receiver 9, the communication device 200 (balloon 3) The relative position and relative speed of the body 1 are calculated, and the guidance control calculation unit 14 performs guidance control calculation for guiding the body 1 to the balloon 3 (target position) based on the calculated relative position and relative speed.

情報処理装置１００の受信部１１は、第一の受信部の例であり、受信部１１から出力される情報は、第一の測位情報の例である。
また、ＧＰＳ受信部９は、第二の受信部の例であり、ＧＰＳ受信部９から出力される情報は、第二の測位情報の例である。 The receiving unit 11 of the information processing apparatus 100 is an example of a first receiving unit, and information output from the receiving unit 11 is an example of first positioning information.
The GPS receiver 9 is an example of a second receiver, and the information output from the GPS receiver 9 is an example of second positioning information.

図４は、実施の形態１における情報処理装置１００及び通信装置２００のハードウェア資源の一例を示す図である。
図４において情報処理装置１００及び通信装置２００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、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、プロセッサともいう）を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介して、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９１４、通信ボード９１５、小型の磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置９２０の代わりに、フラッシュメモリ、メモリカード読み書き装置などの記憶装置でもよい。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、磁気ディスク装置９２０の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置あるいは記憶部の一例である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of hardware resources of the information processing apparatus 100 and the communication apparatus 200 according to the first embodiment.
4, the information processing apparatus 100 and the communication apparatus 200 include a CPU 911 (also referred to as a central processing unit, a central processing unit, a processing unit, a processing unit, a microprocessor, a microcomputer, and a processor) that executes a program. The CPU 911 is connected to, for example, a ROM (Read Only Memory) 913, a RAM (Random Access Memory) 914, a communication board 915, and a small magnetic disk device 920 via the bus 912, and controls these hardware devices. Instead of the magnetic disk device 920, a storage device such as a flash memory or a memory card read / write device may be used.
The RAM 914 is an example of a volatile memory. The storage medium of the ROM 913 and the magnetic disk device 920 is an example of a nonvolatile memory. These are examples of a storage device or a storage unit.

通信ボード９１５は、受信部１１又は送信部１２、及びＧＰＳ受信部９又はＧＰＳ受信部１０の一部を構成し、情報処理装置１００と通信装置２００との間の通信、ＧＰＳ衛星１５と情報処理装置１００又は通信装置２００との間の通信を実現する。
磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。 The communication board 915 constitutes a part of the reception unit 11 or the transmission unit 12 and the GPS reception unit 9 or the GPS reception unit 10, and communicates between the information processing device 100 and the communication device 200, the GPS satellite 15 and the information processing. Communication with the device 100 or the communication device 200 is realized.
The magnetic disk device 920 stores an operating system 921 (OS), a window system 922, a program group 923, and a file group 924. The programs in the program group 923 are executed by the CPU 911, the operating system 921, and the window system 922.

上記プログラム群９２３には、以下に述べる説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、以下に述べる説明において、「〜の計算結果」、「〜の処理結果」、「〜の評価結果」等として説明する情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリになどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示・抽出のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
また、以下で説明するフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、磁気ディスク装置９２０の磁気ディスク、その他の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。 The program group 923 stores a program for executing a function described as “˜unit” in the following description. The program is read and executed by the CPU 911.
In the file group 924, information, data, signal values, variable values, and parameters described as “calculation result of”, “processing result of”, “evaluation result of”, etc. It is stored as each item of "~ file" and "~ database". The “˜file” and “˜database” are stored in a recording medium such as a disk or a memory. Information, data, signal values, variable values, and parameters stored in a storage medium such as a disk or memory are read out to the main memory or cache memory by the CPU 911 via a read / write circuit, and extracted, searched, referenced, compared, Used for CPU operations such as calculation, calculation, processing, output, printing, and display. Information, data, signal values, variable values, and parameters are stored in the main memory, cache memory, and buffer memory during the CPU operations of extraction, search, reference, comparison, operation, calculation, processing, output, printing, display, and extraction. Temporarily stored.
Also, the arrows in the flowchart described below mainly indicate input / output of data and signals, and the data and signal values are recorded in the memory of the RAM 914, the magnetic disk of the magnetic disk device 920, and other recording media. Data and signals are transmitted online via a bus 912, signal lines, cables, or other transmission media.

また、本実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「手段」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フラッシュメモリ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、以下に述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、以下に述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。   In addition, what is described as “˜unit” in the description of the present embodiment may be “˜circuit”, “˜device”, “˜device”, “means”, and “˜step”, It may be “˜procedure” or “˜processing”. That is, what is described as “˜unit” may be realized by firmware stored in the ROM 913. Alternatively, it may be implemented only by software, or only by hardware such as elements, devices, substrates, and wirings, by a combination of software and hardware, or by a combination of firmware. Firmware and software are stored as programs in a recording medium such as a magnetic disk or a flash memory. The program is read by the CPU 911 and executed by the CPU 911. That is, the program causes the computer to function as “to part” described below. Alternatively, the procedure or method of “to part” described below is executed by a computer.

このように、本実施の形態及び以下に述べる実施の形態に示す情報処理装置１００及び通信装置２００は、処理装置たるＣＰＵ、記憶装置たるメモリ、磁気ディスク等、出力装置たる通信ボード等を備えるコンピュータであり、上記したように「〜部」として示された機能をこれら処理装置、記憶装置、出力装置を用いて実現するものである。   As described above, the information processing apparatus 100 and the communication apparatus 200 shown in this embodiment and the embodiments described below are computers including a CPU as a processing device, a memory as a storage device, a magnetic disk, and a communication board as an output device. As described above, the functions indicated as “˜units” are realized using these processing devices, storage devices, and output devices.

次に、図３を用いて、本実施の形態に係る通信装置２００及び情報処理装置１００の動作を説明する。
ＧＰＳ衛星１５から送信される測位信号は、ＧＰＳアンテナ６とＧＰＳアンテナ７でほぼ同時に受信される（Ｓ３０１）、（Ｓ３０４、第二の受信ステップ）。
通信装置２００のＧＰＳ受信部１０と情報処理装置のＧＰＳ受信部９はそれぞれＧＰＳ衛星１５からの測位信号から擬似距離データおよび搬送波位相データを生成する（Ｓ３０２）、（Ｓ３０５、第二の受信ステップ）。
通信装置２００のＧＰＳ受信部１０から得られる擬似距離データおよび搬送波位相データは、即座に送信部１２によって送信され（Ｓ３０３）、情報処理装置１００の受信部１１によって受信される（Ｓ３０６、第一の受信ステップ）。
情報処理装置１００の相対航法計算部１３は、受信部１１によって受信された気球３における擬似距離データおよび搬送波位相データとＧＰＳ受信部９から得られる機体１における擬似距離データおよび搬送波位相データを併せて相対航法演算を行って、気球３に対する機体１の相対位置及び相対速度を算出する（Ｓ３０７、相対航法計算ステップ）。
これら相対位置及び相対速度のデータは、誘導制御計算部１４に送られ、この誘導制御計算部１４によってケーブル２へ機体１を衝突させるための誘導制御量算出が行われる（Ｓ３０８、誘導制御計算ステップ）。
誘導制御計算部１４によって誘導された機体１はケーブル２へ衝突することで減速し、回収される。 Next, operations of the communication apparatus 200 and the information processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The positioning signal transmitted from the GPS satellite 15 is received almost simultaneously by the GPS antenna 6 and the GPS antenna 7 (S301) (S304, second receiving step).
The GPS receiving unit 10 of the communication device 200 and the GPS receiving unit 9 of the information processing device respectively generate pseudorange data and carrier wave phase data from the positioning signal from the GPS satellite 15 (S302) (S305, second receiving step) .
The pseudorange data and the carrier phase data obtained from the GPS receiver 10 of the communication device 200 are immediately transmitted by the transmitter 12 (S303) and received by the receiver 11 of the information processing device 100 (S306, first Receiving step).
The relative navigation calculation unit 13 of the information processing apparatus 100 combines the pseudorange data and carrier phase data in the balloon 3 received by the receiver 11 and the pseudorange data and carrier phase data in the airframe 1 obtained from the GPS receiver 9. Relative navigation calculation is performed to calculate the relative position and relative velocity of the airframe 1 with respect to the balloon 3 (S307, relative navigation calculation step).
These relative position and relative velocity data are sent to the guidance control calculation unit 14, and the guidance control calculation unit 14 calculates a guidance control amount for causing the airframe 1 to collide with the cable 2 (S308, guidance control calculation step). ).
The aircraft 1 guided by the guidance control calculation unit 14 decelerates and is recovered by colliding with the cable 2.

ここで使用するＧＰＳ受信部９や受信部１１は、従来の無人航空機にも装備されているものであり、本実施の形態では、機器の追加は不要である。また、相対航法演算は機体１が気球３に接近した回収誘導時のみに必要であるため、気球３に搭載される送信部１２は小型で低コストの特定小電力無線機器で十分であり、既存の気球への装備も容易である。   The GPS receiving unit 9 and the receiving unit 11 used here are also provided in a conventional unmanned aerial vehicle, and in this embodiment, no additional equipment is required. In addition, since the relative navigation calculation is necessary only at the time of recovery guidance when the airframe 1 approaches the balloon 3, a small and low-cost specific low-power radio device is sufficient for the transmitter 12 mounted on the balloon 3. It is easy to equip the balloon.

相対航法計算部１３によって得られる相対位置精度は、擬似距離データを使用した際に５０センチメートル程度であり、搬送波位相データを用いた場合は数センチメートルである。つまり、機体１の衝突面の長さ（例えば翼長）が相対位置精度以上であれば、機体１をケーブル２へ衝突するように容易に誘導できる。   The relative position accuracy obtained by the relative navigation calculation unit 13 is about 50 centimeters when using pseudorange data, and several centimeters when using carrier phase data. That is, if the length (for example, blade length) of the collision surface of the airframe 1 is greater than the relative position accuracy, the airframe 1 can be easily guided to collide with the cable 2.

したがって、本実施の形態は、無人航空機を自律的に誘導・回収するために、低コストで、高精度な装置を提供できる。   Therefore, since this embodiment autonomously guides and collects unmanned aerial vehicles, it can provide a low-cost and high-accuracy device.

以上のように、本実施の形態では、飛行経路を横切って垂直に設置されたケーブルで無人航空機を捕獲する手段において、
上記ケーブルを吊り下げる気球に搭載され、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して擬似距離と搬送波位相の計測を行うＧＰＳ受信機と、
上記気球に搭載され、上記ＧＰＳ受信機の計測値を送信する送信機と、
上記無人航空機に搭載され、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して擬似距離と搬送波位相の計測を行うＧＰＳ受信機と、
上記無人航空機に搭載され、上記送信機によって送信されてきた上記計測値を受信する受信機と、
上記無人航空機に搭載され、上記無人機のＧＰＳ計測値と、上記受信機で受信した上記気球のＧＰＳ計測値から、相対位置及び相対速度を算出する相対航法計算機と、
上記無人航空機に搭載され、上記相対航法計算機で算出された相対位置及び相対速度に基づいて、当該無人航空機を上記ケーブルに衝突するように自律的に誘導する誘導制御計算機と、
を具備する無人航空機の誘導・回収装置について説明した。 As described above, in the present embodiment, in the means for capturing the unmanned aerial vehicle with a cable installed vertically across the flight path,
A GPS receiver mounted on a balloon that suspends the cable, receiving radio waves from GPS satellites and measuring pseudoranges and carrier phase;
A transmitter mounted on the balloon for transmitting the measurement value of the GPS receiver;
A GPS receiver mounted on the unmanned aerial vehicle that receives radio waves from GPS satellites and measures pseudoranges and carrier phase;
A receiver mounted on the unmanned aerial vehicle and receiving the measurement value transmitted by the transmitter;
A relative navigation computer that is mounted on the unmanned aerial vehicle and calculates a relative position and a relative velocity from the GPS measurement value of the unmanned aircraft and the GPS measurement value of the balloon received by the receiver;
A guidance control computer that is mounted on the unmanned aerial vehicle and autonomously guides the unmanned aerial vehicle so as to collide with the cable based on the relative position and the relative speed calculated by the relative navigation computer;
An unmanned aerial vehicle guidance / recovery device equipped with

実施の形態２．
なお、上記の実施の形態１では、ケーブルを吊り下げる手段として気球を用いたが、ケーブルを吊り下げる手段は、凧、飛行機、クレーンなど、ＧＰＳアンテナ６、ＧＰＳ受信部１０、および送信部１２を装備できるものであれば同様の機能を得ることができる。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, a balloon is used as means for suspending the cable. However, means for suspending the cable include the GPS antenna 6, the GPS receiver 10, and the transmitter 12 such as a kite, an airplane, and a crane. The same function can be obtained as long as it can be equipped.

実施の形態３．
或いは、ケーブルの代わりにポールなど垂直方向に固定された固定体を用いることで、吊り下げる手段がなくとも同様の機能を得ることができる。本実施の形態では、ＧＰＳアンテナ６、ＧＰＳ受信部１０、および送信部１２は固定端の先端部に設置される。 Embodiment 3 FIG.
Alternatively, by using a fixed body fixed in the vertical direction such as a pole instead of the cable, the same function can be obtained without means for hanging. In the present embodiment, the GPS antenna 6, the GPS receiver 10, and the transmitter 12 are installed at the tip of the fixed end.

なお、以上では、無人航空機を移動体の例として説明したが、本発明は、無人航空機以外の例えば無人自動車や無人船舶を用いる場合でも適用可能である。   In the above, an unmanned aerial vehicle has been described as an example of a moving body. However, the present invention is applicable even when an unmanned automobile or an unmanned ship other than an unmanned aerial vehicle is used.

この発明の実施の形態１における回収装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the collection | recovery apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における誘導装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the guidance device in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における情報処理装置と通信装置の動作例を示すフローチャート図。The flowchart figure which shows the operation example of the information processing apparatus and communication apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における情報処理装置と通信装置のハードウェア構成例を示す図。The figure which shows the hardware structural example of the information processing apparatus and communication apparatus in Embodiment 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 機体、２ ケーブル、３ 気球、４ 送信アンテナ、５ 受信アンテナ、６ ＧＰＳアンテナ、７ ＧＰＳアンテナ、８ フック、９ ＧＰＳ受信部、１０ ＧＰＳ受信部、１１ 受信部、１２ 送信部、１３ 相対航法計算部、１４ 誘導制御計算部、１００ 情報処理装置、２００ 通信装置。   1 Airframe, 2 Cable, 3 Balloon, 4 Transmitting Antenna, 5 Receiving Antenna, 6 GPS Antenna, 7 GPS Antenna, 8 Hook, 9 GPS Receiver, 10 GPS Receiver, 11 Receiver, 12 Transmitter, 13 Relative Navigation Calculation Unit, 14 guidance control calculation unit, 100 information processing device, 200 communication device.

Claims (6)

移動体に搭載され、前記移動体の目標位置に配置されている通信装置と通信する情報処理装置であって、
前記通信装置から測位に関する情報を受信し、受信した情報を第一の測位情報として出力する第一の受信部と、
前記通信装置以外の送信元から測位に関する情報を受信するとともに、受信した情報に対する解析を行い、解析結果を第二の測位情報として出力する第二の受信部と、
前記第一の受信部から出力された第一の測位情報と前記第二の受信部から出力された第二の測位情報とに基づき、前記通信装置に対する前記移動体の相対位置及び相対速度を算出する相対航法計算部と、
前記相対航法計算部により算出された相対位置及び相対速度に基づき、前記移動体を前記目標位置に誘導するための誘導制御計算を行う誘導制御計算部とを有することを特徴とする情報処理装置。 An information processing apparatus that is mounted on a mobile body and communicates with a communication apparatus that is disposed at a target position of the mobile body,
A first receiving unit that receives information on positioning from the communication device, and outputs the received information as first positioning information;
While receiving information on positioning from a transmission source other than the communication device, performing analysis on the received information, and outputting a result of the analysis as second positioning information,
Based on the first positioning information output from the first receiving unit and the second positioning information output from the second receiving unit, the relative position and the relative speed of the moving body with respect to the communication device are calculated. A relative navigation calculation unit,
An information processing apparatus comprising: a guidance control calculation unit that performs guidance control calculation for guiding the moving body to the target position based on the relative position and relative speed calculated by the relative navigation calculation unit. 前記第一の受信部は、
前記通信装置が測位衛星から受信した情報に基づいて前記通信装置が算出した前記測位衛星と前記通信装置との間の擬似距離を示す擬似距離データと、前記通信装置が前記測位衛星から受信した情報の搬送波の位相を示す搬送波位相データとを前記通信装置から受信し、受信した擬似距離データと搬送波位相データとを第一の測位情報として出力し、
前記第二の受信部は、
前記測位衛星から送信された情報を受信し、受信した情報に対する解析を行い、前記測位衛星と前記移動体との間の擬似距離を示す擬似距離データと、前記測位衛星から受信した情報の搬送波の位相を示す搬送波位相データとを生成し、生成した擬似距離データと搬送波位相データとを第二の測位情報として出力することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。 The first receiver is
Pseudo distance data indicating a pseudo distance between the positioning satellite and the communication device calculated by the communication device based on information received by the communication device from the positioning satellite, and information received by the communication device from the positioning satellite Receiving the carrier phase data indicating the phase of the carrier wave from the communication device, and outputting the received pseudorange data and the carrier phase data as first positioning information,
The second receiver is
The information transmitted from the positioning satellite is received, the received information is analyzed, the pseudorange data indicating the pseudorange between the positioning satellite and the mobile body, and the carrier wave of the information received from the positioning satellite The information processing apparatus according to claim 1, wherein carrier phase data indicating a phase is generated, and the generated pseudorange data and carrier phase data are output as second positioning information. 前記情報処理装置は、
無人航空機に搭載され、
前記第一の受信部は、
前記無人航空機の飛行経路を横切って垂直に設置されたケーブル又はポールを用いて前記無人航空機を目標位置にて捕獲する捕獲手段に配置されている通信装置から測位に関する情報を受信し、
前記誘導制御計算部は、
前記無人航空機を前記ケーブル又はポールに衝突させるための誘導制御計算を行うことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus includes:
On board unmanned aerial vehicles,
The first receiver is
Receiving information on positioning from a communication device arranged in a capture means for capturing the unmanned aircraft at a target position using a cable or pole installed vertically across the flight path of the unmanned aircraft;
The guidance control calculation unit
The information processing apparatus according to claim 1, wherein guidance control calculation for causing the unmanned aircraft to collide with the cable or the pole is performed. 移動体の目標位置に配置されている通信装置と、前記移動体に搭載され前記通信装置と通信する情報処理装置とを有する通信システムであって、
前記通信装置は、
測位衛星から測位に関する情報を受信するとともに、受信した情報に対する解析を行い、測位衛星と通信装置との間の擬似距離を示す擬似距離データと、前記測位衛星から受信した情報の搬送波の位相を示す搬送波位相データとを生成し、生成した擬似距離データと搬送波位相データを前記情報処理装置に対して送信し、
前記情報処理装置は、
前記通信装置から擬似距離データと搬送波位相データとを受信し、
前記測位衛星から測位に関する情報を受信するとともに、受信した情報に対する解析を行い、前記測位衛星と前記移動体との間の擬似距離を示す擬似距離データと、前記測位衛星から受信した情報の搬送波の位相を示す搬送波位相データとを生成し、
前記通信装置から受信した擬似距離データと搬送波位相データと、生成した擬似距離データと搬送波位相データとに基づき、前記通信装置に対する前記移動体の相対位置及び相対速度を算出し、
算出した相対位置及び相対速度に基づき、前記移動体を前記目標位置に誘導するための誘導制御計算を行うことを特徴とする通信システム。 A communication system having a communication device arranged at a target position of a mobile body and an information processing device mounted on the mobile body and communicating with the communication device,
The communication device
Receives positioning-related information from the positioning satellite, analyzes the received information, shows pseudo-range data indicating the pseudo-range between the positioning satellite and the communication device, and indicates the phase of the carrier wave of the information received from the positioning satellite Generate carrier phase data, and transmit the generated pseudorange data and carrier phase data to the information processing device,
The information processing apparatus includes:
Receiving pseudorange data and carrier phase data from the communication device;
Receiving information on positioning from the positioning satellite, analyzing the received information, pseudorange data indicating a pseudorange between the positioning satellite and the mobile body, and a carrier wave of information received from the positioning satellite Carrier phase data indicating the phase, and
Based on the pseudorange data and carrier phase data received from the communication device, and the generated pseudorange data and carrier phase data, to calculate the relative position and relative speed of the moving body with respect to the communication device,
A communication system that performs guidance control calculation for guiding the mobile body to the target position based on the calculated relative position and relative speed. 移動体に搭載される情報処理装置を用いて、前記移動体の目標位置に前記移動体を誘導する移動体誘導方法であって、
前記目標位置に配置されている通信装置から測位に関する情報を受信し、受信した情報を第一の測位情報として出力する第一の受信ステップと、
前記通信装置以外の送信元から測位に関する情報を受信するとともに、受信した情報に対する解析を行い、解析結果を第二の測位情報として出力する第二の受信ステップと、
前記第一の受信ステップにより出力された第一の測位情報と前記第二の受信ステップにより出力された第二の測位情報とに基づき、前記通信装置に対する前記移動体の相対位置及び相対速度を算出する相対航法計算ステップと、
前記相対航法計算ステップにより算出された相対位置及び相対速度に基づき、前記移動体を前記目標位置に誘導するための誘導制御計算を行う誘導制御計算ステップと有することを特徴とする移動体誘導方法。 A mobile body guidance method for guiding the mobile body to a target position of the mobile body using an information processing device mounted on the mobile body,
A first receiving step of receiving information related to positioning from the communication device arranged at the target position, and outputting the received information as first positioning information;
While receiving information on positioning from a transmission source other than the communication device, performing analysis on the received information, and outputting an analysis result as second positioning information;
Based on the first positioning information output by the first receiving step and the second positioning information output by the second receiving step, the relative position and the relative speed of the moving body with respect to the communication device are calculated. A relative navigation calculation step,
A moving body guidance method comprising: a guidance control calculation step for performing guidance control calculation for guiding the mobile body to the target position based on the relative position and relative speed calculated in the relative navigation calculation step. 移動体に搭載される情報処理装置に、
前記移動体の目標位置に配置されている通信装置から測位に関する情報を受信し、受信した情報を第一の測位情報として出力する第一の受信処理と、
前記通信装置以外の送信元から測位に関する情報を受信するとともに、受信した情報に対する解析を行い、解析結果を第二の測位情報として出力する第二の受信処理と、
前記第一の受信処理により出力された第一の測位情報と前記第二の受信処理により出力された第二の測位情報とに基づき、前記通信装置に対する前記移動体の相対位置及び相対速度を算出する相対航法計算処理と、
前記相対航法計算処理により算出された相対位置及び相対速度に基づき、前記移動体を前記目標位置に誘導するための誘導制御計算を行う誘導制御計算処理とを実行させることを特徴とするプログラム。 In the information processing device mounted on the moving body,
A first reception process for receiving information on positioning from a communication device arranged at a target position of the mobile body, and outputting the received information as first positioning information;
While receiving information on positioning from a transmission source other than the communication device, performing analysis on the received information, and outputting the analysis result as second positioning information,
Based on the first positioning information output by the first receiving process and the second positioning information output by the second receiving process, the relative position and the relative speed of the moving body with respect to the communication device are calculated. Relative navigation calculation processing,
A program for executing guidance control calculation processing for performing guidance control calculation for guiding the moving body to the target position based on the relative position and relative speed calculated by the relative navigation calculation processing.
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