JP6419986B2 - 航空機の制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は航空機制御の技術分野に関し、特に、航空機の制御方法及び装置に関する。

無人機は無人航空機とも称され、ワイヤレスリモコン・テレメトリ機器及び自蔵プログラム制御装置により操縦される無人飛行機である。無人機にはコクピットがないが、ナビゲーション・飛行制御システム、プログラム制御装置、及び、動力や電源等の設備が取り付けられている。地上リモコン・テレメトリステーションでの操作者は、データ連鎖等の設備により、それについての追尾、測位、遠隔制御、遠隔測定及びデジタル伝送を行う。有人飛行機に比べると、体積が小さく、製作費が低く、使用されやすく、様々な飛行環境の要件に対応できるという特性を有しているため、航空リモートセンシングや、気象研究、飛行機播種、病虫害防除及び戦争に幅広く応用されてきている。

無人機に代表される航空機は、飛行過程において自体の機械故障や他の物体との衝突等に起因して墜落することがあり、それにより歩行者や車両にぶつかって人的・財的損失を招いてしまう可能性がある。このため、無人機に代表される航空機の幅広い応用に伴って、航空機の制御、特に墜落時の制御は早急に解決しなければならない問題となっている。

従来技術では、航空機の墜落の発生を抑えることにより航空機の墜落による損失を低減していたが、墜落の発生後に航空機を制御できないものである。

墜落の発生後に航空機を制御しようとする課題を解決するために、本発明の実施例は航空機の制御方法及び装置を提案した。

一つの態様では、本発明の実施例は、
前記航空機の水平速度ｖ_水平と垂直速度ｖ_垂直を確定することと、
前記航空機の墜落方向において、前記航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得することと、
前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記物体との間の位置関係を予測することと、
前記位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で前記航空機を制御することと、
を含む航空機の制御方法を提供する。

任意的に、前記した航空機のｖ_水平とｖ_垂直を確定する前、さらには、
航空機が墜落しているのを確定することが含まれている。

任意的に、前記した前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記物体との間の位置関係を予測することは、
前記無人機との距離がＬで前記無人機の運動方向に垂直である測定平面での前記航空機の第一投影位置を確定し、前記測定平面での前記物体の走査位置を確定することと、
前記第一投影位置、前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記測定平面での前記航空機の第二投影位置を予測することと、
前記第二投影位置と前記走査位置との間の位置関係を、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記物体との間の位置関係と確定することと、
を含む。

任意的に、前記航空機には、その測定方向が前記航空機の運動方向と一致する被写界深度センサが備えられており、
前記した前記航空機の運動方向において、前記航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得することは、
前記被写界深度センサがＬを被写界深度として測定した物体を取得することを含む。

任意的に、前記した測定平面での前記航空機の第一投影位置を確定することは、
前記航空機の三次元寸法を取得することと、
前記被写界深度センサと前記航空機の初期方向との間の角度を確定することと、
前記三次元寸法と前記角度に基づいて、前記航空機を測定平面に投影させることと、
前記測定平面での前記航空機の投影位置を第一投影位置と確定することと、
を含む。

任意的に、前記した前記第一投影位置、前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記測定平面での前記航空機の第二投影位置を予測することは、
前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機が前記測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測することと、
前記第一投影位置が縦方向に前記距離ｓ移動した位置を第二投影位置と確定することと、
を含む。

任意的に、前記した前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機が前記測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測することは、
以下の式
に基づいてｓを予測することを含み、
ただし、ｇが重力加速度であり、ａが予め設定された縮尺定数である。

任意的に、前記予め設定された制御措置は、エアバッグを立ち上げること、あるいは、前記航空機を解体させることである。

他の態様では、本発明の実施例は、
航空機の水平速度ｖ_水平と垂直速度ｖ_垂直を確定するための第一確定モジュールと、
前記航空機の墜落方向において、前記航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得するための取得モジュールと、
前記第一確定モジュールで確定されたｖ_水平とｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記取得モジュールで取得された物体との間の位置関係を予測するための予測モジュールと、
前記予測モジュールで予測された位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で前記航空機を制御するための制御モジュールと、
を備える航空機の制御装置を提供する。

任意的に、前記装置はさらに、
航空機が墜落しているのを確定するための第二確定モジュールを備える。

任意的に、前記予測モジュールは、
前記無人機との距離がＬで、前記無人機の運動方向に垂直である測定平面での前記航空機の第一投影位置を確定するための第一確定ユニットと、
前記測定平面での前記物体の走査位置を確定するための第二確定ユニットと、
前記第一確定ユニットで確定された第一投影位置、前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記測定平面での前記航空機の第二投影位置を予測するための予測ユニットと、
前記予測ユニットで予測された第二投影位置と前記第二確定ユニットで確定された走査位置との間の位置関係を、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記物体との間の位置関係と確定するための第三確定ユニットと、
を備える。

任意的に、前記航空機には、その測定方向が前記航空機の運動方向と一致する被写界深度センサが備えられており、
前記取得モジュールは、前記被写界深度センサがＬを被写界深度として測定した物体を取得することに用いられる。

任意的に、第一確定ユニットは、
前記航空機の三次元寸法を取得するための取得サブユニットと、
前記被写界深度センサと前記航空機の初期方向との間の角度を確定するための第一確定サブユニットと、
前記取得サブユニットで取得された三次元寸法及び前記第一確定サブユニットで確定された角度に基づいて、前記航空機を測定平面に投影させるための投影サブユニットと、
前記投影サブユニットによる前記測定平面での航空機の投影位置を第一投影位置と確定するための第二確定サブユニットと、
を備える。

任意的に、前記予測ユニットは、
前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機が前記測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測するための予測サブユニットと、
前記第一投影位置が縦方向に前記予測サブユニットによる距離ｓ移動した位置を第二投影位置と確定するための確定サブユニットと、
を備える。

任意的に、前記予測サブユニットは、以下の式
に基づいてｓを予測することに用いられ、
ただし、ｇが重力加速度であり、ａが予め設定された縮尺定数である。

任意的に、前記予め設定された制御措置は、エアバッグを立ち上げること、あるいは、前記航空機を解体させることである。

航空機のｖ_水平とｖ_垂直を確定し、航空機の墜落方向において、航空機との間の距離がＬより大きくない物体を取得し、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機と物体との間の位置関係を予測し、位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で航空機を制御するようにすることによって、墜落の発生後の航空機に対する制御が実現される。

以下、図面を参照して、本発明の具体的な実施例を説明する。
本発明の一実施例による航空機の制御方法フロー図である。 本発明の他の実施例による無人機の模式図である。 本発明の他の実施例による他の航空機の制御方法フロー図である。 本発明の他の実施例による無人機の速度模式図である。 本発明の他の実施例による障害情報図である。 本発明の他の実施例による三次元障害情報図である。 本発明の他の実施例による無人機上面図である。 本発明の他の実施例による三次元障害情報図での無人機の投影の模式図である。 本発明の他の実施例による三次元障害情報図での無人機の投影の位置模式図である。 本発明の他の実施例による三次元障害情報図での無人機の投影の変位模式図である。 本発明の他の実施例による他の三次元障害情報図での無人機の投影の模式図である。 本発明の他の実施例による他の航空機の制御方法フロー図である。 本発明の他の実施例による他の障害情報図である。 本発明の他の実施例による他の三次元障害情報図である。 本発明の他の実施例による航空機の制御装置の構造模式図である。 本発明の他の実施例による他の航空機の制御装置の構造模式図である。 本発明の他の実施例による予測モジュールの構造模式図である。 本発明の他の実施例による第一確定ユニットの構造模式図である。 本発明の他の実施例による予測ユニットの構造模式図である。

現在、航空機が墜落している時に制御されることができないため、前方の物体と衝突するのを回避しにくく、歩行者や車両にぶつかることによる人的・財的損失をも回避できなくなっている。航空機の墜落による損失を低減するために、本願は、図１５乃至図１９のいずれかに示される実施例に記載の航空機の制御装置に適用される航空機の制御方法を提案した。当該航空機の制御装置は航空機にあり、同時に、航空機には被写界深度センサが備えられていてもよく、当該被写界深度センサの測定方向が前記航空機の運動方向と一致してもよく、航空機が墜落すると、当該航空機の制御装置は航空機のｖ水平とｖ垂直を確定し、航空機の墜落方向において、被写界深度センサにより航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得し、ｖ水平、ｖ垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機と物体との間の位置関係を予測し、位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で航空機を制御するようにすることができるから、墜落の発生後の航空機に対する制御が実現される。

上記の実施環境に合わせて、本実施例は航空機の制御方法を提供し、図１を参照すると、本実施例による方法のフローは、具体的には以下のようなものとなる。

１０１：航空機の水平速度ｖ_水平と垂直速度ｖ_垂直を確定する。

任意的に、航空機のｖ_水平とｖ_垂直を確定する前、さらには、
航空機が墜落しているのを確定することが含まれる。

１０２：航空機の墜落方向において、航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得する。

任意的に、航空機には、その測定方向が航空機の運動方向と一致する被写界深度センサが備えられており、
航空機の運動方向において、航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得することは、
被写界深度センサがＬを被写界深度として測定した物体を取得することを含む。

１０３：ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機と物体との間の位置関係を予測する。

任意的に、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機と物体との間の位置関係を予測することは、
無人機との距離がＬで、無人機の運動方向に垂直である測定平面での航空機の第一投影位置を確定し、測定平面での物体の走査位置を確定することと、
第一投影位置、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の測定平面での航空機の第二投影位置を予測することと、
第二投影位置と走査位置との間の位置関係を、Ｌ飛行した時の航空機と物体との間の位置関係と確定することと、
を含む。

任意的に、測定平面での航空機の第一投影位置を確定することは、
航空機の三次元寸法を取得することと、
被写界深度センサと航空機の初期方向との間の角度を確定することと、
三次元寸法及び角度に基づいて、航空機を測定平面に投影させることと、
測定平面での航空機の投影位置を第一投影位置と確定することと、
を含む。

任意的に、第一投影位置、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の測定平面での航空機の第二投影位置を予測することは、
ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機が測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測することと、
第一投影位置が縦方向に距離ｓ移動した位置を第二投影位置と確定することと、
を含む。

任意的に、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機が測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測することは、
以下の式
に基づいてｓを予測することを含み、
ただし、ｇが重力加速度であり、ａが予め設定された縮尺定数である。

１０４：位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で航空機を制御する。

任意的に、予め設定された制御措置は、エアバッグを立ち上げること、あるいは、航空機を解体させることである。

本実施例にかかる航空機の制御方法は、以下のような有益な効果がある。

航空機のｖ_水平とｖ_垂直を確定し、航空機の墜落方向において、航空機との間の距離がＬより大きくない物体を取得し、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機と物体との間の位置関係を予測し、位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で航空機を制御するようにすることによって、墜落の発生後の航空機に対する制御が実現される。

上記の実施環境に合わせて、本実施例は航空機の制御方法を提供し、航空機の種類が多いため、説明の便宜上、本実施例は無人機のみについて、そして無人機との間の距離がＬより大きくない物体が一つの物体Ａである場合を例として説明する。

そのうち、無人機には、図２に示されるように３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサが一つ備えられており、当該３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサの測定方向は常に当該無人機の運動方向と一致するように保持されている。

図３を参照すると、本実施例による方法のフローは、具体的には以下のようなものとなる。

３０１：無人機が墜落しているのを確定する。

無人機は、飛行過程において自体の状態や設備の作動状況等を監視し、監視結果に基づいて無人機が墜落しているか否かを判断し、無人機が墜落していると判断すると、無人機が墜落していると確定するようにしている。

そのうち、墜落は様々な原因、例えば図２に示される無人機の機械故障や飛行中の衝突又はその他の原因によるものでありうる。無人機の墜落様式も様々あり、例えば、自由落下様式の墜落や、プロペラ失速による墜落、又はその他の様式の墜落がある。

また、実際の応用では、異なる無人機の墜落時の加速が異なる可能性があり、本実施例は、無人機の墜落時の具体的な加速度が限定されるものではない。

３０２：無人機のｖ_水平とｖ_垂直を確定する。

どんな無人機にもＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ、全地球測位システム）や高度センサ等の設備及びシステムが備えられているため、本ステップでは、ＧＰＳにより無人機のｖ_水平を得て、高度センサにより垂直速度ｖ_垂直を得ることができる。

説明する必要があるのは、本実施例及び後続実施例では、特に説明しない限り、記載される速度（ｖ、ｖ水平、ｖ垂直等）がいずれもベクトルであり、大きさと方向とを含むものである。

また、後続ステップにおいて無人機自体の位置を確定するために、ｖ_水平とｖ_垂直を得た後、さらに、無人機の三次元空間での速度を確定するようにｖ_水平とｖ_垂直に基づいて無人機の飛行速度ｖを算出してもよい。

例えば、ｖ_水平の方向が東微北α度であり、飛行速度即ち無人機の現在の実速度がｖであり、ｖの方向が水平面から下向きにβ度回転したものであると、図４に示されるとおりとなる。

ただし、
、
。

当然ながら、無人機では現在の飛行速度をリアルタイムに推計できるため、ｖを直接無人機における関連推計機器から取得してもよい。

３０３：無人機の墜落方向において、無人機との間の距離がＬより大きくない物体を取得する。

図２に示される無人機に備えられた３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサの測定方向は常に当該無人機の運動方向と一致するように保持されているため、本ステップは、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサがＬを被写界深度として測定した物体を取得することによって実現可能である。

例えば、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサによりリアルタイムの被写界深度Ｌでの走査を行い、ここで、Ｌが最も遠い走査距離であると仮定すると、図５に示されるような障害情報図が得られる。３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサはその可視域について距離計測を行うこともでき、物体が検出されなかった画素点ｄが∞となり、物体Ａが走査された画素点についてはこの点の距離情報ｄ（０−Ｌ）を記録し、点毎の距離情報をプロットすると、図６に示されるような三次元障害情報図を得ることができる。

また、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサの測定方向を常に当該無人機の運動方向と一致させるように保持する具体的な実現手段としては、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサは自体の地磁気センサによれば自体を水平方向において実例での東微北α度に向けるように調整でき、そして、地心垂直方向に角度β回転させ、この時、無人機が墜落過程において回転し又は転がっていても、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサはやはりα、βの二つの絶対角度値により、自体の向く速度の絶対方向が変わらないように保持することができる。

当然ながら、本実施例は単に３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサによる測定を例として説明したものであり、実際の応用では、Ｌを被写界深度として物体を測定でき、その測定方向が常に当該無人機の運動方向と一致するのを保証するように３６０度自由に回転可能にされていれば、無人機に他の仕様の被写界深度センサを備えさせるようにしてもよい。

３０４：ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の無人機と物体との間の位置関係を予測する。

具体的な実施に際して、以下のような四つのステップにより実現されることが含まれるが、それに限定されるものではない。

ステップ１：測定平面での無人機の第一投影位置を確定する。

そのうち、測定平面と無人機との距離がＬであり、測定平面が無人機の運動方向に垂直である。

ステップ１の具体的な実施に際して、以下のような３つのサブステップにより実現可能である。

サブステップ１．１：無人機の三次元寸法を取得する。

無人機はその製造時に正確な三次元寸法が分かり、そして当該三次元寸法がその三次元モデル情報として無人機関連プログラムに記憶されているものであり、本ステップでは、直接関連プログラムから三次元寸法を取得することができる。

サブステップ１．２：被写界深度センサと無人機の初期方向との間の角度を確定する。

図２中の３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサは二軸又は多軸として無人機本体に接続されており、任意時刻でもその現在の各軸角度を知ることができる。３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサの現在の各軸角度を、被写界深度センサと無人機の初期方向との間の角度と確定する。

サブステップ１．３：三次元寸法と角度に基づいて、無人機を測定平面に投影させる。

３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサはＸ軸とＹ軸の回りに回転でき、正方向として図２における直前を向く方向を取っている。上面図でＹ軸を見ると、図７に示されるように、この時、Ｙ軸は紙面方向に垂直である。

現在３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサはＹ軸の回りに時計回りに角度ｙ回転すると、無人機が落下する時、Ｙ軸の回りに回転する投影成分としてｙ＋１８０°をとるべきである。Ｘ軸の回りに回転する場合は同様であり、Ｘ軸の回りに角度ｘ回転する時、Ｘ軸の回りに回転する投影成分としてｘ＋１８０°を取るべきである。

（ｘ＋１８０°，ｙ＋１８０°）を無人機の３Ｄモデル投影角度とすれば、その被写界深度センサでの形状を得ることができ、無人機の寸法はステップ１では既知のものであり、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサにおける感光部品の寸法やレンズ焦点距離も既知のものであるから、図８に示されるように、無人機自体はＬでのこの投影の測定画像での実際の大きさを知っているようになる。

サブステップ１．４：測定平面での無人機の投影位置を第一投影位置と確定する。

ステップ２：測定平面での物体Ａの走査位置を確定する。

ステップ３０３での三次元障害情報図と無人機との距離がＬで、測定平面が無人機の運動方向に垂直であるため、ステップ３０３での三次元障害情報図は測定平面における一部となり、ステップ２では、直接ステップ３０３での三次元障害情報図を取得し、当該図を物体Ａによる測定平面での投影結果とし、当該図での物体Ａの投影位置を走査位置と確定することができる。

ステップ１とステップ２の実現順序については、本実施例では、ステップ１を実行してからステップ２を実行する場合を説明したが、実際の応用に際して、ステップ２を実行してからステップ１を実行し、あるいは、ステップ１とステップ２を同時に実行してもよく、本実施例はステップ１とステップ２の具体的な実現順序を限定するものではない。

ステップ３：第一投影位置、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の測定平面での無人機の第二投影位置を予測する。

ステップ３は、以下のような二つのサブステップにより実現可能である。

サブステップ３．１：ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の無人機が測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測し、ｓは以下の式
により予測可能であり、
ただし、ｇが重力加速度であり、ａが予め設定された縮尺定数であり、また、ｓ予測式は以下のようにして導き出すことができる。

ステップ３０２では、無人機のｖ、ｖ_水平及びｖ_垂直が分かり、ｖの方向は水平面から下向きにβ度回転したものである。ステップ３０４におけるサブステップ１．３では、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサと無人機機体のＸ、Ｙ軸角速度も分かるようになり、それぞれω_Ｘとω_Ｙであると仮定する。

風速からの影響を考慮しないと、自由落下では、ｖ_水平が理論的には変わらない一方、ｖ_垂直が重力加速度の作用で次第に大きくなる。

非自由落下では、ｖ_水平とｖ_垂直がいずれも変化するが、無人機はやはり任意時刻でのｖ_水平とｖ_垂直を取得でき、そして落下軌跡に基づいて運動を予断する。

以下、本実施例は自由落下を例としてさらに分析するようにし、測定距離がＬである場合、無人機がＬと遠い測定平面まで飛行する時間がＬ／ｖに近似していることが分かり、図９を参照する。

時間Ｌ／ｖの後、ｖ_垂直がｖ_垂直'になると仮定すると、
この時、
。

図１０に示されるように、時間Ｌ／ｖの後、無人機投影像が時間Ｌ／ｖ前の測定画像において縦方向に移動した距離がｂ（無人機は自由落下墜落中に水平速度と方向が変わらないため、測定画像では横方向移動がない）となる。

が分かり、代入すると、
が得られる。

ｂが実際の縦方向移動距離であり、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサの実面積では移動距離と実距離は等比で小さくなり、縮尺が３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサとレンズ群の製造完了後に既知のパラメータとなり、距離Ｌまでの縮尺が定数ａであると仮定すると、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサでの縦方向移動距離が
となる。

サブステップ３．２：第一投影位置が縦方向に距離ｓ移動した位置を第二投影位置と確定する。

ｓを得た後、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサと機体のＸ、Ｙ軸角速度がそれぞれω_Ｘとω_Ｙであることも分かっており、自由落下運動ではこの角速度が変わらないため、時間Ｌ／ｖの後の無人機がＸ、Ｙ軸の回りに回転した角度がそれぞれω_Ｘ×Ｌ／ｖとω_Ｙ×Ｌ／ｖになるが、時間Ｌ／ｖの後の無人機が第一投影位置から縦方向に距離ｓ移動した位置の、時間Ｌ／ｖ前の検出画像での位置が図１１に示されるとおりになると仮定すると、当該位置を第二投影位置と確定する。

ステップ４：第二投影位置と走査位置との間の位置関係を、Ｌ飛行した時の無人機と物体Ａとの間の位置関係と確定する。

第二投影位置と走査位置は重なり部分があると、Ｌ飛行した時に無人機が物体Ａに衝突するのを確定する。

第二投影位置と走査位置は何らかの重なりがないと、第二投影位置と走査位置との間は走査画像での距離がｃとなり、Ｌ飛行した時に無人機と物体Ａとの間の位置において衝突が発生しないのを確定し、また、無人機と物体Ａとの間の実距離がｃ×ａとなる。

３０５：位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で無人機を制御する。

そのうち、予め設定された制御措置は、エアバッグを立ち上げること、あるいは、無人機を解体させることを含むが、これらに限定されるものではない。

事前設定関係は無人機と物体Ａとの間の位置に重なり部分があるとされていると、ステップ３０４にてＬ飛行した時に無人機と物体Ａとの間の位置に重なり部分があるのを確定した場合のみに、予め設定された制御措置で無人機を制御するようにする。

事前設定関係は無人機と物体Ａとの間の実距離がｅより大きくないとされていると、ステップ３０４にてＬ飛行した時に無人機と物体Ａとの間の位置に重なり部分があるのを確定した場合に、予め設定された制御措置で無人機を制御するようにするばかりではなく、ステップ３０４にてＬ飛行した時に無人機と物体Ａとの間の位置にいかなる重なりがなく、無人機と物体Ａとの間の実距離がｃ×ａで、ｃ×ａがｅより大きくないのを確定した場合にも、予め設定された制御措置で無人機を制御するようにする。

以上のことから分かるように、現在の運動状態について予断することで、距離Ｌ経過した後に無人機が物体Ａに衝突しようとしているか否かを知ることができる。

例えば、予断により距離Ｌ経過した後に物体（歩行者、地面、建物等）に衝突することが分かると、無人機は非常保護装置を立ち上げ、例えばエアバッグを立ち上げ又は解体させる等をするべき、無人機自体を損傷から保護することもできれば、歩行者や財物を傷から保護することもできる。

本実施例による無人機墜落時の衝突防止方法は、無人機において３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサによりリアルタイムに現在の速度方向に向かわせ、距離Ｌまでレーザを超高周波で走査させて距離測定を行い、あるいはパターンに基づく完全被写界深度分析等の技術により、さらに当該時刻と当該角度での自体輪郭の投影像に合わせて、現在速度での投影平面における双方向成分及び回転速度に基づいて、衝突が発生しようとしているか否かを予測するようにしている。衝突が発生しようとすると、無人機自体及び地上の人や財物に対する損傷を最大限回避するために、非常措置（例えばエアバッグの立ち上げ、自体構造の解体等）を取るようにする。無人機の応用がますます広くなっている今日では、本実施例による方法は、設備と地上物体及び歩行者の安全性を極めて大きく向上した。

また、本実施例では、単に図２に示される無人機に３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサが一つ備えられている場合を例として解釈し説明していたが、実際の応用では、当該３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサに発生しうる視線の遮りや他の不具合が発生すると、３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサを適宜２つ又は複数備えさせるようにしてもよく、本実施例はその具体的な数を制限したものではない。無人機に３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサが複数備えられていると、各々の３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサによるデータをまとめて一つのデータとし、３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサによる最終データとして後続処理を行えばよい。

本実施例による無人機墜落時の衝突防止方法は無人機が墜落し始める時に実行を開始し、そして継続して実行し繰り返しているものであり、即ち、本実施例による無人機墜落時の衝突防止方法によりその水平速度と垂直速度、及び、その運動方向における距離がＬより大きくない物体をリアルタイムに取得し、物体に衝突しようとするのを確定すると、墜落中に物体に衝突するのを防止するように、予め設定された衝突防止措置を取るようにするものである。

本実施例による無人機墜落時の衝突防止方法は、以下のような有益な効果がある。

無人機のｖ_水平とｖ_垂直を確定し、無人機の墜落方向において、無人機との間の距離がＬより大きくない物体を取得し、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の無人機と物体との間の位置関係を予測し、位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で無人機を制御することによって、墜落の発生後の無人機に対する制御が実現される。

上記実施例では、無人機との間の距離がＬより大きくない物体が一つの物体Ａである場合について説明した。以下、上記の実施環境に合わせて、無人機との間の距離がＬより大きくない物体が複数である場合について、本願による航空機の制御方法を説明する。

本実施例では、やはり図２に示される無人機、及び、当該無人機に３６０度自由に回転可能な赤外レーザ被写界深度センサが一つ備えられており、当該３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサの測定方向が常に当該無人機の運動方向と一致するように保持されている場合を例としている。

図１２を参照すると、本実施例による方法のフローは、具体的には以下のようなものとなる。

１２０１：無人機が墜落しているのを確定する。

このステップの実現手段はステップ３０１と同様であり、詳細はステップ３０１を参照するが、ここで贅言しない。

１２０２：無人機のｖ_水平とｖ_垂直を確定する。

このステップの実現手段はステップ３０２と同様であり、詳細はステップ３０２を参照するが、ここで贅言しない。

１２０３：無人機の墜落方向において、無人機との間の距離がＬより大きくないすべての物体を取得する。

無人機の墜落方向においては、無人機との間の距離がＬより大きくない物体は複数であるため、このステップでは、無人機との間の距離がＬより大きくないすべての物体を取得する。

物体毎の取得については、その実現手段はステップ３０３と同様であり、詳細はステップ３０３を参照するが、ここで具体的に説明しない。

例えば、３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサによりＬまでの被写界深度走査をリアルタイムに行って、図１３に示されるような障害情報図が得られる。３６０度自由に回転する赤外レーザ被写界深度センサはさらにその可視域について距離計測を行うこともできれば、図１４に示されるような三次元障害情報図を得ることができる。

１２０４：ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の無人機と物体毎との間の位置関係を予測する。

物体毎については、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の無人機との間の位置関係を予測する実現手段はステップ３０４と同様であり、詳細はステップ３０４を参照するが、ここで具体的に説明しない。

１２０５：無人機との間の位置関係が事前設定関係を満たす物体があると、予め設定された制御措置で無人機を制御する。

Ｌ飛行した時に無人機と物体毎との間の位置関係が事前設定関係を満たすか否かをそれぞれ確定し、無人機との間の位置関係が事前設定関係を満たす物体が一つあると、予め設定された制御措置で無人機を制御する。

Ｌ飛行した時に無人機と物体毎との間の位置関係が事前設定関係を満たすか否かを確定する手段はステップ３０５と同様であり、詳細はステップ３０５を参照するが、ここで具体的に説明しない。

本願による航空機の制御方法は、以下のような有益な効果がある。

無人機のｖ_水平とｖ_垂直を確定し、無人機の墜落方向において、無人機との間の距離がＬより大きくないすべての物体を取得し、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の無人機と物体との間の位置関係を予測し、無人機との間の位置関係が事前設定関係を満たす物体があると、予め設定された制御措置で無人機を制御することによって、墜落の発生後の無人機に対する制御が実現される。

同一の発明思想に基づいて、図１５に示される実施例を参照すれば、本実施例は航空機の制御装置を提供するが、航空機の制御装置にかかる問題を解決する原理は航空機の制御方法に類似しているため、その実施については方法の実施を参照でき、繰り返し部分について贅言しない。

図１５を参照すると、当該航空機の制御装置は、
航空機の水平速度ｖ_水平と垂直速度ｖ_垂直を確定するための第一確定モジュール１５０１と、
航空機の墜落方向において、航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得するための取得モジュール１５０２と、
第一確定モジュール１５０１で確定されたｖ_水平とｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機と取得モジュール１５０２で取得された物体との間の位置関係を予測するための予測モジュール１５０３と、
予測モジュール１５０３で予測された位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で航空機を制御するための制御モジュール１５０４と、
を備える。

図１６を参照すると、当該装置はさらに、
航空機が墜落しているのを確定するための第二確定モジュール１５０５を備える。

図１７を参照すると、予測モジュール１５０３は、
無人機との距離がＬで、無人機の運動方向に垂直である測定平面での航空機の第一投影位置を確定するための第一確定ユニット１５０３１と、
測定平面での物体の走査位置を確定するための第二確定ユニット１５０３２と、
第一確定ユニット１５０３１で確定された第一投影位置、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の測定平面での航空機の第二投影位置を予測するための予測ユニット１５０３３と、
予測ユニット１５０３３で予測された第二投影位置と第二確定ユニット１５０３２で確定された走査位置との間の位置関係を、Ｌ飛行した時の航空機と物体との間の位置関係と確定するための第三確定ユニット１５０３４と、
を備える。

そのうち、航空機には、その測定方向が航空機の運動方向と一致する被写界深度センサが備えられており、
取得モジュール１５０２は、被写界深度センサがＬを被写界深度として測定した物体を取得することに用いられる。

図１８を参照すると、第一確定ユニット１５０３１は、
航空機の三次元寸法を取得するための取得サブユニット１５０３１１と、
被写界深度センサと航空機の初期方向との間の角度を確定するための第一確定サブユニット１５０３１２と、
取得サブユニット１５０３１１で取得された三次元寸法及び第一確定サブユニット１５０３１２で確定された角度に基づいて、航空機を測定平面に投影させるための投影サブユニット１５０３１３と、
投影サブユニット１５０３１３による測定平面での航空機の投影位置を第一投影位置と確定するための第二確定サブユニット１５０３１４と、
を備える。

図１９を参照すると、予測ユニット１５０３３は、
ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機が測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測するための予測サブユニット１５０３３１と、
第一投影位置が縦方向に予測サブユニット１５０３３１による距離ｓ移動した位置を第二投影位置と確定するための確定サブユニット１５０３３２と、
を備える。

そのうち、予測サブユニット１５０３３１は、以下の式
に基づいてｓを予測することに用いられ、
ただし、ｇが重力加速度であり、ａが予め設定された縮尺定数である。

そのうち、予め設定された制御措置は、エアバッグを立ち上げること、あるいは、航空機を解体させることである。

本実施例による航空機の制御装置は、以下のような有益な効果がある。

航空機のｖ_水平とｖ_垂直を確定し、航空機の墜落方向において、航空機との間の距離がＬより大きくないすべての物体を取得し、ｖ_水平、ｖ_垂直及びＬに基づいて、Ｌ飛行した時の航空機と物体との間の位置関係を予測し、航空機との間の位置関係が事前設定関係を満たす物体があると、予め設定された制御措置で航空機を制御することによって、墜落の発生後の航空機に対する制御が実現される。

上記の実施例は、いずれも従来の機能部品・モジュールにより実施することができる。例えば、処理モジュールに従来のデータ処理部品を採用でき、少なくとも従来の測位技術に採用されている測位サーバには当該機能を実現する部品が備えられており、受信モジュールについては、信号伝送機能を備える任意の設備にも備えられている部品であり、同時に、処理モジュールが行うＡ，ｎパラメータ計算、強度調整等はいずれも従来の技術手段を採用しており、当業者は対応する設計開発を行えば実現可能になる。

説明の便宜上、以上に記載した装置の各部分は機能で各種のモジュールやユニットに分けられてそれぞれ説明されていた。本発明を実施する場合、各モジュールやユニットの機能を同一又は複数のソフトウェア又はハードウェアにて実現可能であることは言うまでもない。

本発明の実施例は方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として提供可能であることは、当業者にとっては明らかであるはずである。このため、本発明は完全ハードウェア形態の実施例、完全ソフトウェア形態の実施例、又は、ソフトウェアとハードウェアとを組み合わせた形態の実施例として実施することができる。また、本発明は、コンピュータ使用可能プログラム・コードが含まれる一つ又は複数のコンピュータ使用可能記憶媒体（ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、光メモリ等を含むがそれらに限定されるものではない）にて実行されるコンピュータプログラム製品として実施することができる。

本発明は、その実施例に記載の方法、設備（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフロー図及び／又はブロック図を参照して説明されていた。コンピュータプログラム指令により、フロー図及び／又はブロック図中のフロー及び／又はブロック毎、並びに、フロー図及び／又はブロック図中のフロー及び／又はブロックの組合せを実現可能であることは理解されるはずである。これらのコンピュータプログラム指令を、マシンを生成するように汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組込みプロセッサ又はその他のプログラム可能データ処理機器のプロセッサに提供することができ、それにより、コンピュータ又はその他のプログラム可能データ処理機器のプロセッサにより実行される指令から、フロー図の一つ又は複数のフロー及び／又はブロック図の一つ又は複数のブロックにおいて指定された機能を実現するための装置を生成する。

これらのコンピュータプログラム指令をコンピュータ又はその他のプログラム可能データ処理機器を所定の方式で動作させるようにガイドしうるコンピュータ可読メモリに記憶することもでき、それにより、当該コンピュータ可読メモリに記憶された指令から、フロー図の一つ又は複数のフロー及び／又はブロック図の一つ又は複数のブロックにおいて指定された機能を実現する指令装置を含む製造品を生成する。

これらのコンピュータプログラム指令をコンピュータ又はその他のプログラム可能データ処理機器にロードすることもでき、それにより、コンピュータ又はその他のプログラム可能機器にて一連の操作工程を実行してコンピュータで実現される処理を生成し、そしてコンピュータ又はその他のプログラム可能機器にて実行される指令において、フロー図の一つ又は複数のフロー及び／又はブロック図の一つ又は複数のブロックにおいて指定された機能を実現するための工程を提供する。

本発明の好ましい実施例を説明したが、当業者が基本的な創造的思想を分かっていれば、これらの実施例について他の変更や手直しをすることが可能になる。このため、添付されている特許請求の範囲は、好ましい実施例及び本発明の範囲にあるすべての変更や手直しを含むものと解釈されようとしている。

Claims (16)

1. 航空機の墜落が発生した後の航空機の制御方法であって、
   第一確定モジュールが、航空機の水平速度ｖ_水平と垂直速度ｖ_垂直を確定することと、
   取得モジュールが、前記航空機の墜落方向において、前記航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得することと、
   予測モジュールが、前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記物体との間の位置関係を予測することと、
   制御モジュールが、前記位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で前記航空機を制御することと、を含み、
   予測モジュールが、前記した前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記物体との間の位置関係を予測することは、
   第一確定ユニットで、前記航空機との距離がＬで前記航空機の運動方向に垂直である測定平面での前記航空機の第一投影位置を確定し、第二確定ユニットで、前記測定平面での前記物体の走査位置を確定することと、
   予測ユニットが、前記第一確定ユニットで確定された前記第一投影位置、前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記測定平面での前記航空機の第二投影位置を予測することと、
   第三確定ユニットが、前記第二投影位置と前記走査位置との間の位置関係を、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記物体との間の位置関係と確定することと、
   を含むことを特徴とする航空機の制御方法。
2. 前記した航空機のｖ_水平とｖ_垂直を確定する前、さらには、
   第二確定モジュールで航空機が墜落しているのを確定することが含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記航空機には、その測定方向が前記航空機の運動方向と一致する被写界深度センサが備えられており、
   前記被写界深度センサで、前記した前記航空機の運動方向において、前記航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得することは、
   前記被写界深度センサがＬを被写界深度として測定した物体を取得することを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第一確定ユニットが前記した測定平面での前記航空機の第一投影位置を確定することは、
   取得サブユニットが、前記航空機の三次元寸法を取得することと、
   第一確定サブユニットが、前記被写界深度センサと前記航空機の初期方向との間の角度を確定することと、
   投影サブユニットが、前記三次元寸法と前記角度に基づいて、前記航空機を測定平面に投影させることと、
   第二確定サブユニットが、前記測定平面での前記航空機の投影位置を第一投影位置と確定することと、
   を含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記予測ユニットが、前記した前記第一投影位置、前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記測定平面での前記航空機の第二投影位置を予測することは、
   予測サブユニットが、前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機が前記測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測することと、
   確定サブユニットが、前記第一投影位置が縦方向に前記距離ｓ移動した位置を第二投影位置と確定することと、
   を含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
6. 前記予測サブユニットが、前記した前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機が前記測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測することは、
   以下の式
   に基づいてｓを予測することを含み、
   ただし、ｇが重力加速度であり、ａが予め設定された縮尺定数であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記予め設定された制御措置は、エアバッグを立ち上げること、あるいは、前記航空機を解体させることであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
8. 航空機の墜落が発生した後の航空機の制御装置であって、
   航空機の水平速度ｖ_水平と垂直速度ｖ_垂直を確定するための第一確定モジュールと、
   前記航空機の墜落方向において、前記航空機との間の距離が事前設定距離Ｌより大きくない物体を取得するための取得モジュールと、
   前記第一確定モジュールで確定されたｖ_水平とｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記取得モジュールで取得された物体との間の位置関係を予測するための予測モジュールと、
   前記予測モジュールで予測された位置関係が事前設定関係を満たすと、予め設定された制御措置で前記航空機を制御するための制御モジュールと、を備え、
   前記予測モジュールは、
   前記航空機との距離がＬで、前記航空機の運動方向に垂直である測定平面での前記航空機の第一投影位置を確定するための第一確定ユニットと、
   前記測定平面での前記物体の走査位置を確定するための第二確定ユニットと、
   前記第一確定ユニットで確定された第一投影位置、前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記測定平面での前記航空機の第二投影位置を予測するための予測ユニットと、
   前記予測ユニットで予測された第二投影位置と前記第二確定ユニットで確定された走査位置との間の位置関係を、Ｌ飛行した時の前記航空機と前記物体との間の位置関係と確定するための第三確定ユニットと、
   を備えることを特徴とする航空機の制御装置。
9. 航空機が墜落しているのを確定するための第二確定モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記航空機には、その測定方向が前記航空機の運動方向と一致する被写界深度センサが備えられており、
    前記取得モジュールは、前記被写界深度センサがＬを被写界深度として測定した物体を取得することに用いられることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。
11. 第一確定ユニットは、
    前記航空機の三次元寸法を取得するための取得サブユニットと、
    前記被写界深度センサと前記航空機の初期方向との間の角度を確定するための第一確定サブユニットと、
    前記取得サブユニットで取得された三次元寸法及び前記第一確定サブユニットで確定された角度に基づいて、前記航空機を測定平面に投影させるための投影サブユニットと、
    前記投影サブユニットによる前記測定平面での航空機の投影位置を第一投影位置と確定するための第二確定サブユニットと、
    を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記予測ユニットは、
    前記ｖ_水平、前記ｖ_垂直及び前記Ｌに基づいて、Ｌ飛行した時の前記航空機が前記測定平面において縦方向に移動した距離ｓを予測するための予測サブユニットと、
    前記第一投影位置が縦方向に前記予測サブユニットによる距離ｓ移動した位置を第二投影位置と確定するための確定サブユニットと、
    を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
13. 前記予測サブユニットは、以下の式
    に基づいてｓを予測することに用いられ、
    ただし、ｇが重力加速度であり、ａが予め設定された縮尺定数であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記予め設定された制御措置は、エアバッグを立ち上げること、あるいは、前記航空機を解体させることであることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。
15. コンピュータのプログラム指令を備え、前記コンピュータのプログラム指令は航空機により実行される時、航空機が請求項１〜７のいずれかに記載の方法を実行することを特徴とするコンピュータ可読メモリ。
16. コンピュータの読み出し可能のメモリに記憶されるコンピュータプログラムとを含み、前記コンピュータプログラムはプログラム指令とを含み、前記プログラム指令は航空機により実行される時、航空機が請求項１〜７のいずれかに記載の方法を実行することを特徴とするコンピュータプログラム製品。