JP6726814B1 - 処理システム、無人航空機、及び飛行経路決定方法 - Google Patents

処理システム、無人航空機、及び飛行経路決定方法 Download PDF

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Abstract

UAV１aが粉塵センサ１６及び防塵機能１７を備えるように構成し、UAV１aの飛行中に粉塵センサ１６により検出された粉塵の量に基づいて、防塵機能を備えない他のUAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定する。

Description

本発明は、センサを備える無人航空機を含むシステム等の技術分野に関する。
従来、砂塵等の粉塵の侵入を防止する防塵機能を備える無人航空機が知られている。例えば、特許文献１には、無人飛行体のモータハウジングとプロペラシャフトとの対向部に、モータハウジングの内部に対する異物の侵入を防止する異物侵入防止手段を設けることで塵埃等の異物がモータハウジング内の動力部に侵入することを防止する技術が開示されている。
特開2018-38167号公報
ところで、航空機の種類によっては、重量の問題などで防塵機能を備えることが難しい場合がある。そのため、防塵機能を備えない航空機が粉塵による影響を受けにくくする対策が望まれる。
そこで、本発明は、防塵機能を備えない航空機が粉塵による影響を受けにくくする粉塵対策を行うことが可能な処理システム、無人航空機、及び飛行経路決定方法を提供する。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、飛行を制御する制御部と、少なくとも前記制御部への粉塵の侵入を防止する防塵機能と、少なくとも前記制御部外に設置され粉塵を検出するセンサとを備える無人航空機を含む処理システムであって、前記無人航空機の飛行中に前記センサにより検出された粉塵の量を示す情報を取得する取得部と、前記粉塵の量に基づいて、前記他の航空機が当該粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定する決定部と、を備えることを特徴とする。これにより、他の航空機が粉塵による影響を受けにくくする粉塵対策を行うことができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の処理システムにおいて、前記他の航空機へ前記飛行経路を示す情報を送信する送信部を更に備えることを特徴とする。これにより、他の航空機を、粉塵による影響を受けにくい飛行経路に沿って飛行させることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の処理システムにおいて、前記粉塵の量に基づいて、前記粉塵を抑える液体を投下するか否かを判定する判定部を更に備えることを特徴とする。これにより、他の航空機が粉塵により影響を受けない程度に粉塵を抑えることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の処理システムにおいて、前記制御部は、前記他の航空機へ追従制御指令を送信し、前記他の航空機は、前記追従制御指令に応じて、前記無人航空機に追従しながら前記飛行経路に沿って飛行することを特徴とする。これにより、無人航空機は、他の航空機を粉塵による影響を受けないように的確に誘導することができる。
請求項５に記載の発明は、粉塵の侵入を防止する防塵機能と、粉塵を検出するセンサと、前記無人航空機の飛行中に前記センサにより検出された粉塵の量に基づいて、前記他の航空機のための処理を行う処理部と、を備えることを特徴とする。これにより、他の航空機が粉塵による影響を受けにくくする粉塵対策を行うことができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の無人航空機において、前記処理部は、前記粉塵の量に基づいて、前記他の航空機が前記粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定する処理を行うことを特徴とする。これにより、他の航空機が粉塵による影響を受けにくくする粉塵対策として、粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定することができる。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の無人航空機において、前記処理部は、前記他の航空機宛てに前記飛行経路を示す情報を送信する処理を行うことを特徴とする。これにより、他の航空機を、粉塵による影響を受けにくい飛行経路に沿って飛行させることができる。
請求項８に記載の発明は、請求項６乃至７の何れか一項に記載の無人航空機において、前記処理部は、前記センサにより所定時間間隔で検出された粉塵の量に基づいて、前記無人航空機の進路を変更させながら前記他の航空機が前記粉塵による影響を受けにくい経路を探索することで前記飛行経路を決定する処理を行うことを特徴とする。これにより、他の航空機が粉塵による影響を受けにくい飛行経路を効率良く決定することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項５乃至８の何れか一項に記載の無人航空機において、前記処理部は、他の装置宛てに前記粉塵の量を示す情報を送信する処理を行うことを特徴とする。これにより、他の装置に対して粉塵の量を示す情報をもとに粉塵対策を行わせることができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の無人航空機において、前記他の装置は、前記他の航空機であることを特徴とする。これにより、他の航空機に対して粉塵の量を示す情報をもとに粉塵対策を行わせることができる。
請求項１１に記載の発明は、請求項５乃至１０の何れか一項に記載の無人航空機において、前記処理部は、前記粉塵の量に基づいて、前記粉塵を抑える液体を投下する処理を行うことを特徴とする。これにより、他の航空機が粉塵により影響を受けない程度に粉塵を抑えることができる。
請求項１２に記載の発明は、飛行を制御する制御部と、少なくとも前記制御部への粉塵の侵入を防止する防塵機能と、少なくとも前記制御部外に設置され粉塵を検出するセンサとを備える無人航空機を含む処理システムにより実行される飛行経路決定方法であって、前記センサにより検出された粉塵の量を示す情報を取得するステップと、前記粉塵の量に基づいて、前記他の航空機が当該粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定するステップと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、他の航空機が粉塵による影響を受けにくくする粉塵対策を行うことができる。
飛行システムＳの概要構成例を示す図である。 UAV１ａの概要構成例を示す図である。 UAV１ｂの概要構成例を示す図である。 制御サーバＣＳの概要構成例を示す図である。 制御部２３における機能ブロック例を示す図である。 実施例１において制御サーバＣＳの制御部２３により実行される処理の一例を示すフローチャートである。 実施例２においてUAV１ａの制御部１５ａにより実行される処理の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、飛行システムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。
［１．飛行システムＳの構成及び動作概要］
先ず、図１を参照して、無人航空機（以下、「UAV（Unmanned Aerial Vehicle ）」と称する）を所定の目的のために飛行させる飛行システムＳの構成及び動作概要について説明する。所定の目的の例として、例えば、運搬、測量、撮影、点検、監視等が挙げられる。図１は、飛行システムＳの概要構成例を示す図である。図１に示すように、飛行システムＳ（処理システムの一例）は、大気中（空中）を飛行するUAV１ａ、大気中を飛行するUAV１ｂ、運航管理システム（以下、「UTMS（UAV Traffic Management System）」と称する）２、及びポート管理システム（以下、「PMS（Port Management System）」と称する）３を含んで構成される。UAV１ａ、UAV１ｂ、UTMS２、及びPMS３は、通信ネットワークＮＷを介して互いに通信可能になっている。通信ネットワークＮＷは、例えば、インターネット、移動体通信ネットワーク及びその無線基地局等から構成される。なお、図１の例では、UAV１ａとUAV１ｂとをそれぞれ１つずつ示すが実際にはそれぞれ複数存在してよい。UTMS２とPMS３とは、１つの管理システムとして構成されてもよい。
UAV１ａ,UAV１ｂ（つまり、UAV１ａとUAV１ｂの各々）は、地上からオペレータによる遠隔操縦に従って飛行、または自律的に飛行することが可能になっている。UAV１ａ,UAV１ｂは、ドローン、またはマルチコプタとも呼ばれる。UAV１ａは、粉塵の侵入を防止する防塵機能を備える。一方、UAV１ｂ（他の航空機の一例）は、粉塵の侵入を防止する防塵機能を備えない。ここで、粉塵とは、空中に舞う（浮遊する）塵状の粒子をいう。当該粒子が砂である場合、粉塵は砂塵（砂埃）ともいう。UAV１ａ,UAV１ｂは、GCS（Ground Control Station）により管理される。GCSは、例えば、アプリケーションとして通信ネットワークＮＷに接続可能な操縦端末に搭載される。この場合、オペレータは、例えば、操縦端末を操作してUAV１ａ,UAV１ｂを遠隔操縦する人である。或いは、GCSは、サーバ等により構成されてもよい。この場合、オペレータは、例えば、GCSの管理者、またはサーバが備えるコントローラである。
UTMS２は、制御サーバＣＳを含む１以上のサーバ等を備えて構成される。UTMS２は、UAV１ａ,UAV１ｂの運航を管理する。UAV１ａ,UAV１ｂの運航管理には、UAV１ａ,UAV１ｂの運航計画の管理、UAV１ａ,UAV１ｂの飛行状況の管理、及びUAV１ａ,UAV１ｂの制御が含まれる。UAV１ａ,UAV１ｂの運航計画とは、UAV１ａ,UAV１ｂの出発地点（飛行開始地点）から目的地点（または経由地点）までの飛行経路（予定経路）を含む飛行計画である。飛行経路は、例えば、その経路上の緯度及び経度で表され、飛行高度を含んでもよい。UAV１ａ,UAV１ｂの飛行状況の管理は、UAV１ａ,UAV１ｂの航空機情報に基づいて行われる。UAV１ａ,UAV１ｂの航空機情報には、少なくともUAV１ａ,UAV１ｂの位置情報が含まれる。UAV１ａ,UAV１ｂの位置情報は、UAV１ａ,UAV１ｂの現在位置を示す。UAV１ａ,UAV１ｂの現在位置とは、飛行中のUAV１ａ,UAV１ｂの飛行位置である。UAV１ａ,UAV１ｂの航空機情報には、UAV１ａ,UAV１ｂの速度情報等が含まれてもよい。速度情報は、UAV１ａ,UAV１ｂの飛行速度を示す。UAV１ａ,UAV１ｂの制御には、UAV１ａの粉塵センサにより検出された粉塵の量基づく制御が含まれる。なお、UAV１ａ,UAV１ｂの制御には、UAV１ａ,UAV１ｂの飛行状況に応じてUAV１ａ,UAV１ｂに対して情報及び指示を与えるなどの航空管制が含まれてもよい。
PMS３は、１または複数のサーバ等により構成される。PMS３は、UAV１ａ,UAV１ｂの目的地点（または経由地点）に設置された離着陸施設（以下、「ポート」と称する）を管理する。ポートの管理は、ポートの位置情報及びポートの予約情報等に基づいて行われる。ここで、ポートの位置情報は、ポートの設置位置を示す。ポートの予約情報には、ポートを予約したUAV１ａ,UAV１ｂの機体ＩＤ、及び到着予定時刻の情報等が含まれる。UAV１ａ,UAV１ｂの機体ＩＤは、UAV１ａ,UAV１ｂを識別する識別情報である。なお、UAV１ａ,UAV１ｂは、上記ポートのように整備された地点以外の地点（以下、「臨時着陸地点」という）に着陸する場合もある。かかる場合の例として、UAV１ａ,UAV１ｂが飛行する空域の気象が急変（悪化）することなどにより正常な飛行を維持することが困難になった場合や、災害時などUAV１ａ,UAV１ｂが救援物資を配送する場合などが挙げられる。UAV１ａ,UAV１ｂの臨時着陸地点は、一般に、整備されたポートに比べて、より多くの砂塵が発生しやすい。
［１−１．UAV１ａの構成及び機能概要］
次に、図２を参照して、UAV１ａの構成及び機能概要について説明する。図２は、UAV１ａの概要構成例を示す図である。図２に示すように、UAV１ａは、駆動部１１ａ、測位部１２ａ、無線通信部１３ａ、撮像部１４ａ、制御部１５ａ、及び粉塵センサ１６等を備える。粉塵センサ１６は、飛行中のUAV１ａの機体周囲の粉塵を検出（例えば、所定時間間隔で検出）する。粉塵センサ１６により検出された粉塵の量を示す粉塵情報は、所定時間間隔で制御部１５ａへ出力される。ここで、粉塵の量は、例えば１ｍ３中に含まれる粉塵の質量で表される。さらに、UAV１ａは、少なくとも制御部１５ａへの粉塵の侵入を防止する防塵機能１７を備える。粉塵センサ１６は、粉塵を検出する必要があるため、少なくとも制御部１５ａ外に設置される。例えば、防塵機能１７は、特に限定されるものではないが、駆動部１１ａ、測位部１２ａ、無線通信部１３ａ、撮像部１４ａ、及び制御部１５ａが組み込まれる筐体の内部と当該筐体の外部とを繋ぐ通気口をフィルター材で覆うことで実現される（この場合、粉塵センサ１６は、当該筐体外の位置に取り付けられる）。かかるフィルター材により粉塵を除去することで筐体の外部から内部へ粉塵が侵入することを防止することができる。なお、防塵機能１７は、特開2018-38167号公報に開示されるような筐体の内部に対する異物の侵入を防止する異物侵入防止手段がUAV１ａに設けられることで実現されてもよいし、その他、公知の手法により実現されてもよい。
また、図示しないが、UAV１ａは、水平回転翼であるロータ（プロペラ）、UAV１ａの飛行制御に用いられる各種センサ、粉塵を抑える水（液体の一例）を投下（散水）するための散水機構、及びUAV１ａの各部へ電力を供給するバッテリ等を備える。ロータは、水平回転翼であり、垂直方向の推進力を発生させる。UAV１ａはロータとともに固定翼を備える場合（例えば、垂直離着陸（VTOL（Vertical takeoff and landing））型ドローンである場合）もある。UAV１ａの飛行制御に用いられる各種センサには、気圧センサ、３軸加速度センサ、地磁気センサ、及び気象センサ等が含まれる。気象センサは、気象状態の監視に用いられる。各種センサにより検出された検出情報は、制御部１５ａへ出力される。散水機構には、水を蓄えるタンク、及び水を投下するスプリンクラー等が備えられる。なお、粉塵を抑えるために水以外の液体が使用されてもよい。
駆動部１１ａは、モータ及び回転軸等を備える。駆動部１１ａは、制御部１５ａから出力された制御信号に従って駆動するモータ及び回転軸等により複数のロータを回転させる。測位部１２ａは、電波受信機及び高度センサ等を備える。測位部１２ａは、例えば、GNSS（Global Navigation Satellite System）の衛星から発信された電波を電波受信機により受信し、当該電波に基づいてUAV１ａの水平方向の現在位置（緯度及び経度）を検出する。なお、UAV１ａの水平方向の現在位置は、撮像部１４ａにより撮像された画像データや上記無線基地局から発信された電波に基づいて補正されてもよい。さらに、測位部１２ａは、高度センサによりUAV１ａの垂直方向の現在位置（高度）を検出してもよい。測位部１２ａにより検出された現在位置を示す位置情報は、制御部１５ａへ出力される。無線通信部１３ａは、通信ネットワークＮＷを介して行われる通信の制御を担う。撮像部１４ａは、カメラ等を備える。撮像部１４ａは、カメラの画角に収まる範囲内の実空間を連続的に撮像する。撮像部１４ａにより撮像された画像データは、制御部１５ａへ出力される。
制御部１５ａは、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び不揮発性メモリ等を備える。制御部１５ａは、例えばＲＯＭまたは不揮発性メモリに記憶された制御プログラムに従ってUAV１ａの各種制御を実行する。各種制御には、離陸制御、飛行制御、着陸制御、及び散水制御が含まれる。飛行制御及び着陸制御においては、測位部１２ａから取得された位置情報、撮像部１４ａから取得された画像データ、粉塵センサ１６から取得された粉塵情報、各種センサから取得された検出情報、及び目的地点（経由地点または臨時着陸地点でもよい。以下同様）の位置情報等が用いられて、ロータの駆動制御、UAV１ａの位置、姿勢及び進行方向の制御が行われる。かかる飛行制御において、例えばUTMS２から取得される飛行計画情報（例えば、UAV１ａの飛行経路を示す）が用いられてもよい。一方、散水制御は、例えばUTMS２またはGCSからの、散水制御指令によって行われる。例えば、制御部１５ａは、散水制御指令に応じて、UAV１aまたはUAV１ｂの例えば目的地点で粉塵を抑える水を投下（散水）する。
なお、UAV１ａの飛行中、制御部１５ａは、UAV１ａの機体ＩＤとともに、UAV１ａの航空機情報を、無線通信部１３ａを介して、UTMS２へ定期的に送信する。また、UAV１ａの自律的な飛行は、当該UAV１ａに備えられる制御部１５ａが飛行制御を行うことによる自律飛行に限定されるものではなく、当該UAV１ａの自律的な飛行には、例えば飛行システムＳ全体として飛行制御を行うことによる自律飛行も含まれる。
また、制御部１５ａ（処理部の一例）は、例えばＲＯＭまたは不揮発性メモリに記憶された粉塵対策処理プログラムに従い、UAV１ａの飛行中、粉塵センサ１６から粉塵情報を取得して防塵機能を備えないUAV１ｂのための粉塵対策処理を行う。かかる粉塵対策処理において、制御部１５ａは、例えばUAV１ａの機体ＩＤとともに、無線通信部１３ａを介して、他の装置宛てに粉塵情報を送信する。これにより、他の装置に対して粉塵情報をもとに粉塵対策を行わせることができる。このとき、UAV１ａの位置情報を含む航空機情報が当該他の装置宛てに送信されるとよい。ここで、粉塵情報が送信される他の装置の例として、サーバＣＳ、UAV１ｂ、またはUAV１ｂを管理するGCSが挙げられる。また、制御部１５ａは、所定時間間隔で粉塵情報を送信する期間中の飛行制御において、粉塵センサ１６からの粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、当該粉塵の量が第１閾値以下になるように（例えば、粉塵の量が第１閾値以下になるまで）UAV１ａの進路を変更させるとよい。UAV１ａの進路を変更させることには、例えば、UAV１ａを上昇または下降させること、UAV１ａを左右に移動させること、UAV１ａを旋回させること、UAV１ａを所定時点まで戻って別の経路を飛行させることなどが該当する。
なお、サーバＣＳへ送信される粉塵情報は、後述するように、UAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路の決定のために利用される。ただし、粉塵対策処理において、制御部１５ａは、サーバＣＳへ粉塵情報を送信することなく、上記粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、UAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定してもよい。この場合、制御部１５ａは、例えば、粉塵センサ１６から所定時間間隔で取得される粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、当該粉塵の量が第２閾値以下になるようにUAV１ａの進路を変更させながらUAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい経路を探索することで飛行経路を決定する。これにより、UAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路を、より効率良く決定することができる。
ここで、UAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい経路とは、例えば、粉塵情報が示す粉塵の量（複数回取得された粉塵の量の平均値または最小値でもよい）が第２閾値以下になる経路である。サーバＣＳにより飛行経路が決定される場合、第２閾値は、第１閾値より小さい値（つまり、第１閾値よりも厳しい値とする）とし、防塵機能を備えない他の航空機（例えば、UAV１ｂ）に応じて予め定められるとよい。一方、制御部１５ａにより飛行経路が決定される場合、第２閾値は、第１閾値と同じ値にすればよい。そして、粉塵対策処理において、制御部１５ａは、サーバＣＳまたは制御部１５ａにより決定された飛行経路に沿って（例えば、飛行経路上において）、UAV１ｂを追従させながらUAV１ａの飛行制御を行う。これにより、UAV１ｂを、粉塵による影響を受けないように的確に誘導することができる。或いは、制御部１５ａは、UAV１ａの機体ＩＤとともに、無線通信部１３ａを介して、他の装置（例えば、UAV１ｂ）宛てに、サーバＣＳまたは制御部１５ａにより決定された飛行経路を示す情報を送信してもよい。これにより、UAV１ｂを、粉塵による影響を受けにくい飛行経路に沿って飛行させることができる。
また、サーバＣＳへ送信される粉塵情報は、UAV１ｂの目的地点で粉塵を抑える散水判定のために利用される場合もある。この場合、制御部１５ａは、サーバＣＳによる散水判定に基づく散水制御指令に応じて、例えば目的地点で粉塵を抑える水を投下する。これにより、UAV１ｂが粉塵により影響を受けない程度に粉塵を抑えることができる。ただし、粉塵対策処理において、制御部１５ａは、サーバＣＳへ粉塵情報を送信することなく、上記粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、自ら散水判定を行うことで粉塵を抑える水を投下してもよい。
［１−２．UAV１ｂの構成及び機能概要］
次に、図３を参照して、UAV１ｂの構成及び機能概要について説明する。図３は、UAV１ｂの概要構成例を示す図である。図３に示すように、UAV１ｂは、駆動部１１ｂ、測位部１２ｂ、無線通信部１３ｂ、撮像部１４ｂ、及び制御部１５ｂ等を備える。UAV１ｂは、粉塵の侵入を防止する防塵機能を備えない。駆動部１１ｂ、測位部１２ｂ、無線通信部１３ｂ、及び撮像部１４ｂの構成及び機能は、UAV１ａの駆動部１１ａ、測位部１２ａ、無線通信部１３ａ、及び撮像部１４ａの構成及び機能と同様である。なお、UAV１ｂは、飛行中のUAV１ｂの機体周囲の粉塵を検出する粉塵センサを備えてもよい。また、図示しないが、UAV１ｂは、UAV１ａと同様の水平回転翼であるロータ、各種センサ、及びバッテリ等を備える。UAV１ｂは、UAV１ａと同様、ロータとともに固定翼を備える場合もある。
制御部１５ｂは、プロセッサであるＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び不揮発性メモリ等を備える。制御部１５ｂは、例えばＲＯＭまたは不揮発性メモリに記憶された制御プログラムに従ってUAV１ｂの各種制御を実行する。各種制御には、離陸制御、飛行制御、及び着陸制御が含まれる。飛行制御及び着陸制御においては、測位部１２ｂから取得された位置情報、撮像部１４ｂから取得された画像データ、各種センサから取得された検出情報、及び目的地点の位置情報等が用いられて、ロータの駆動制御、UAV１ｂの位置、姿勢及び進行方向の制御が行われる。かかる飛行制御において、例えばサーバＣＳまたはUAV１ａにより決定された飛行経路を示す情報が用いられる場合もある。なお、UAV１ｂは、UAV１ａに追従飛行する自動追尾機能を備えてもよい。
［１−３．制御サーバＣＳの構成及び機能概要］
次に、図４及び図５を参照して制御サーバＣＳの構成及び機能概要について説明する。図４は、制御サーバＣＳの概要構成例を示す図である。図４に示すように、制御サーバＣＳは、通信部２１、記憶部２２、及び制御部２３等を備える。通信部２１は、通信ネットワークＮＷを介して行われる通信の制御を担う。記憶部２２は、例えば、ハードディスクドライブ等を備える。記憶部２２には、UAV１ａ,UAV１ｂの機体ＩＤ、及びUAV１ａ,UAV１ｂの航空機情報が対応付けられて記憶される。
制御部２３は、プロセッサであるＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び不揮発性メモリ等を備える。図５は、制御部２３における機能ブロック例を示す図である。制御部２３は、例えばＲＯＭまたは不揮発性メモリに記憶されたプログラムに従って、図５に示すように、粉塵情報取得部２３ａ、飛行経路決定部２３ｂ、飛行経路送信部２３ｃ、散水判定部２３ｄ、及び航空機制御部２３ｅ等として機能する。なお、粉塵情報取得部２３ａは取得部の一例である。飛行経路決定部２３ｂは決定部の一例である。飛行経路送信部２３ｃは送信部の一例である。散水判定部２３ｄは判定部の一例である。
粉塵情報取得部２３ａは、UAV１ａの飛行中に粉塵センサ１６により検出された粉塵の量を示す粉塵情報を、UAV１ａの機体ＩＤとともに、例えばUAV１ａまたはGCSから所定時間間隔で取得する。こうして取得された粉塵情報は、例えば、UAV１ａの機体ＩＤ及び取得時刻に対応付けられて時系列的に記憶部２２に記憶される。なお、粉塵情報とともにUAV１ａの位置情報を含む航空機情報が取得された場合、当該粉塵情報に対応付けられてUAV１ａの位置情報が記憶部２２に記憶される。
飛行経路決定部２３ｂは、粉塵情報取得部２３ａにより取得された粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、UAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定する。例えば、飛行経路決定部２３ｂは、記憶部２２に時系列的に記憶されている粉塵情報の中から、粉塵の量が第２閾値以下である粉塵情報を時系列で複数検索し、検索された複数の粉塵情報のそれぞれに対応付けられた位置情報に基づいて飛行経路を作成するとよい。
飛行経路送信部２３ｃは、飛行経路決定部２３ｂにより決定された飛行経路を示す情報を、UAV１ｂまたはUAV１ｂを管理するGCSへ送信する。これにより、UAV１ｂを粉塵による影響を受けにくい飛行経路に沿って飛行させることができる。或いは、飛行経路送信部２３ｃは、飛行経路決定部２３ｂにより決定された飛行経路を示す情報を、UAV１ａまたはUAV１ａを管理するGCSへ送信してもよい。
散水判定部２３ｄは、粉塵情報取得部２３ａにより取得された粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、UAV１ｂの目的地点で粉塵を抑える水を投下するか否かを判定（散水判定）する。これにより、UAV１ｂが粉塵により影響を受けない程度に粉塵を抑えることができる。例えば、散水判定部２３ｄは、粉塵情報取得部２３ａにより取得された粉塵情報が示す粉塵の量が第３閾値以上である場合、当該粉塵を抑える水を投下させると判定する。
航空機制御部２３ｅは、粉塵情報取得部２３ａにより取得された粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、UAV１aを制御する。かかる制御は、例えば、UAV１aまたはUAV１aを管理するGCSに対して、散水判定に基づく散水制御指令を送信することで行われる。すなわち、当該粉塵を抑える水を投下させると判定された場合、散水判定に基づく散水制御指令を送信することで水を投下するようにUAV１aを制御する。
［２．飛行システムＳの動作］
次に、飛行システムＳの動作について、実施例１と実施例２に分けて説明する。
（実施例１）
先ず、図６を参照して、飛行システムＳの動作の実施例１について説明する。図６は、実施例１において制御サーバＣＳの制御部２３により実行される処理の一例を示すフローチャートである。実施例１においては、飛行予定のUAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定するために、UAV１ａはUAV１ｂの出発地点から目的地点まで飛行する。そして、UAV１ａは飛行中に粉塵センサ１６から所定時間間隔で取得した粉塵情報を、UAV１ａの機体ＩＤ及び航空機情報とともに制御サーバＣＳへ送信する。なお、UAV１ａは、取得した粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、当該粉塵の量が第１閾値以下になるようにUAV１ａの進路を変更しながら飛行するとよい。
図６に示す処理は、UAV１ａの飛行が開始されると開始される。図６に示す処理が開始されると、制御部２３は、UAV１ａが目的地点に到着したか否かを判定する（ステップＳ１）。目的地点への到着判断は、例えば、UAV１ａの位置情報と目的地点の位置情報とに基づき、UAV１ａの現在位置が目的地点の近傍範囲（例えば、数ｍ）以内に入ったか否かを判定することにより行われる。制御部２３は、UAV１ａが目的地点に到着していないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ２へ進む。一方、制御部２３は、UAV１ａが目的地点に到着したと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ステップＳ４へ進む。
ステップＳ２では、制御部２３は、UAV１ａにより検出された粉塵の量を示す粉塵情報を、通信部２１を介して取得したか否かを判定する。制御部２３は、粉塵情報を取得していないと判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。一方、制御部２３は、粉塵情報を取得したと判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、取得された粉塵情報を、その取得時刻及びUAV１ａの位置情報に対応付けて記憶部２２に記憶する（ステップＳ３）。これにより、所定時間間隔で取得された粉塵情報は、時系列的に記憶部２２に記憶されることになる。
ステップＳ４では、制御部２３は、ステップＳ３で記憶された粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、UAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定する。例えば、制御部２３は、記憶部２２に時系列的に記憶されている粉塵情報の中から、粉塵の量が第２閾値以下である粉塵情報を時系列で複数検索する。そして、制御部２３は、検索された複数の粉塵情報のそれぞれに対応付けられた位置情報に基づいて飛行経路を決定する。例えば、複数の位置情報のそれぞれが示す位置（例えば、緯度、経度、及び高度）を経由する飛行経路が決定される。
なお、ステップＳ４において、制御部２３は、連続的に取得された粉塵情報を所定数（例えば、１０〜１００）毎に区切って粉塵情報群とし、粉塵情報群毎に粉塵の量の平均値を算出してもよい。この場合、制御部２３は、粉塵の量の平均値が第２閾値以下である粉塵情報群を時系列で複数検索し、検索された粉塵情報群毎に代表となる位置情報を特定し、特定された位置情報に基づいて飛行経路を決定する。ここで、代表となる位置情報とは、例えば粉塵情報群に含まれる複数の粉塵情報のうち、最後に取得された粉塵情報に対応付けられた位置情報とするとよい。
次いで、ステップＳ５では、制御部２３は、ステップＳ４で決定された飛行経路を示す情報をUAV１ｂへ送信する。なお、当該飛行経路を示す情報は、GCSを介してUAV１ｂへ送信されてもよい。そして、UAV１ｂは、飛行経路を示す情報を受信すると、当該飛行経路に沿って出発地点から目的地点に向かって飛行を開始する。なお、UAV１ｂは、飛行経路を示す情報を受信したとき、既に設定された飛行経路に沿って飛行中であってもよい。この場合、UAV１ｂは、飛行経路を示す情報を受信したとき、現在の飛行経路を新しい飛行経路に変更し、変更された飛行経路に沿って目的地点に向かって飛行を継続する。
次いで、制御部２３は、ステップＳ３で記憶された粉塵情報のうち、目的地点に到着したときに取得された粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、当該目的地点において粉塵を抑える水を投下させるか否かを判定する（ステップＳ６）。例えば、制御部２３は、粉塵情報が示す粉塵の量が第３閾値以上である場合、当該粉塵を抑える水を投下させると判定し（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７へ進む。
なお、目的地点に到着したときに取得された複数の粉塵情報のそれぞれが示す粉塵の量の平均値が第３閾値以上である場合に粉塵を抑える水を投下させると判定されてもよい。一方、制御部２３は、粉塵情報が示す粉塵の量が第３閾値以上でない場合、当該粉塵を抑える水を投下させないと判定し（ステップＳ６：ＮＯ）、図６に示す処理を終了する。
ステップＳ７では、制御部２３は、散水判定に基づく散水制御指令をUAV１ａへ送信し、図６に示す処理を終了する。散水制御指令は、GCSを介してUAV１へ送信されてもよい。そして、UAV１ａは、制御サーバＣＳからの散水制御指令に応じて、散水制御により目的地点の上空から粉塵を抑える水を投下する。
（実施例２）
次に、図７を参照して、飛行システムＳの動作の実施例２について説明する。図７は、実施例２においてUAV１ａの制御部１５ａにより実行される処理の一例を示すフローチャートである。実施例２においては、UAV１ａは出発地点から目的地点までにおいてUAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路を選んでUAV１ｂを追従させながら飛行する。
図７に示す処理は、制御部１５ａの飛行制御によりUAV１ａの飛行が開始されると開始される。図７に示す処理が開始されると、制御部１５ａは、UAV１ａに追従させるための追従制御指令をUAV１ｂへ送信する（ステップＳ１１）。なお、追従制御指令は、制御サーバＣＳからUAV１ｂへ送信されてもよい。追従制御指令には、例えばUAV１ａの機体ＩＤが含まれる。UAV１ｂは、追従制御指令を受信すると、自動追尾機能を起動し、UAV１ａの表面に付された識別マークを撮像部１４ｂにより撮像する。そして、UAV１ｂは、撮像部１４ｂにより撮像された識別マークから画像解析によりＩＤを抽出し、抽出されたＩＤと、追従制御指令に含まれる機体ＩＤとを照合し、当該ＩＤが一致する場合にUAV１ａの追従飛行を開始し、追従制御指令に応じて、UAV１ａに追従しながら上記飛行経路に沿って飛行する。
次いで、UAV１ａは、UAV１ａが目的地点に到着したか否かを判定する（ステップＳ１２）。制御部１５ａは、UAV１ａが目的地点に到着していないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１３へ進む。一方、制御部１５ａは、UAV１ａが目的地点に到着したと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１７へ進む。
ステップＳ１３では、制御部１５ａは、粉塵センサ１６により検出された粉塵の量を示す粉塵情報を取得したか否かを判定する。制御部１５ａは、粉塵情報を取得していないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。一方、制御部１５ａは、粉塵情報を取得したと判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、取得された粉塵情報をメモリに記憶する（ステップＳ１４）。
次いで、制御部１５ａは、ステップＳ１４で記憶された粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、UAV１ａの進路を変更するか否かを判定する（ステップＳ１５）。例えば、制御部１５ａは、記憶された粉塵情報が示す粉塵の量が第２閾値以下でない場合、UAV１ａの進路を変更すると判定し（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６へ進む。
なお、記憶された複数の粉塵情報のそれぞれが示す粉塵の量の平均値または最小値が第２閾値以下でない場合に、UAV１ａの進路を変更すると判定されてもよい。一方、制御部１５ａは、記憶された粉塵情報が示す粉塵の量が第２閾値以下である場合、UAV１ａの進路を変更しないと判定し（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。
ステップＳ１６では、制御部１５ａは、粉塵の量（粉塵の量の平均値または最小値でもよい）が第２閾値以下になるように飛行制御を行うことでUAV１ａの進路を変更させ、ステップＳ１２に戻る。なお、UAV１ａの進路を変更させる飛行制御は、所定時間継続して行われてもよい。
ステップＳ１７では、制御部１５ａは、ステップＳ１４で記憶された粉塵情報のうち、目的地点に到着したときに取得された粉塵情報が示す粉塵の量に基づいて、当該目的地点において粉塵を抑える水を投下させるか否かを判定する。例えば、制御部１５ａは、粉塵情報が示す粉塵の量が第３閾値以上である場合、当該粉塵を抑える水を投下させると判定し（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８へ進む。
なお、目的地点に到着したときに取得された複数の粉塵情報のそれぞれが示す粉塵の量の平均値が第３閾値以上である場合に粉塵を抑える水を投下させると判定されてもよい。一方、制御部１５ａは、粉塵情報が示す粉塵の量が第３閾値以上でない場合、当該粉塵を抑える水を投下させないと判定し（ステップＳ１７：ＮＯ）、図７に示す処理を終了する。
ステップＳ１８では、制御部１５ａは、散水制御により目的地点の上空から粉塵を抑える水を投下する。
以上説明したように、上記実施形態によれば、UAV１aが粉塵センサ１６及び防塵機能１７を備えるように構成し、UAV１aの飛行中に粉塵センサ１６により検出された粉塵の量に基づいて防塵機能を備えない他のUAV１ｂのための処理を行うように構成したので、防塵機能を備えないUAV１ｂが粉塵による影響を受けにくくする粉塵対策を行うことができる。また、上記実施形態によれば、UAV１aの飛行中に粉塵センサ１６により検出された粉塵の量に基づいて防塵機能を備えないUAV１ｂが粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定するように構成したので、防塵機能を備えないUAV１ｂが粉塵による影響を受けにくくする粉塵対策を行うことができる。
なお、上記実施形態は本発明の一実施形態であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態から種々構成等に変更を加えてもよく、その場合も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、上記実施形態においては、他の航空機として粉塵機能を備えないUAV１ｂを例にとって説明したが、他の航空機として防塵機能を備える無人航空機に対して適用可能である。また、上記実施形態においては、他の航空機として無人航空機を例にとって説明したが、本発明は、操縦者（パイロット）により操縦される有人航空機や、航空機内に操縦者が存在しなくても飛行することができる有人航空機に対しても適用可能である。これらの有人航空機には、操縦者以外の人（例えば乗客）が搭乗されてもよい。
１ａ，１ｂ UAV
２ UTMS
３ PMS
ＣＳ 制御サーバ
１１ａ，１１ｂ 駆動部
１２ａ，１２ｂ 測位部
１３ａ，１３ｂ 無線通信部
１４ａ，１４ｂ 撮像部
１５ａ，１５ｂ 制御部
１６ 粉塵センサ
１７ 防塵機能
２１ 通信部
２２ 記憶部
２３ 制御部
２３ａ 粉塵情報取得部
２３ｂ 飛行経路決定部
２３ｃ 飛行経路送信部
２３ｄ 散水判定部
２３ｅ 航空機制御部
Ｓ 飛行システム

Claims (12)

  1. 飛行を制御する制御部と、少なくとも前記制御部への粉塵の侵入を防止する防塵機能と、少なくとも前記制御部外に設置され粉塵を検出するセンサとを備える無人航空機を含む処理システムであって、
    前記無人航空機の飛行中に前記センサにより検出された粉塵の量を示す情報を取得する取得部と、
    前記粉塵の量に基づいて、他の航空機が当該粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定する決定部と、
    を備えることを特徴とする処理システム。
  2. 前記他の航空機へ前記飛行経路を示す情報を送信する送信部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の処理システム。
  3. 前記粉塵の量に基づいて、前記粉塵を抑える液体を投下するか否かを判定する判定部を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の処理システム。
  4. 前記制御部は、前記他の航空機へ追従制御指令を送信し、
    前記他の航空機は、前記追従制御指令に応じて、前記無人航空機に追従しながら前記飛行経路に沿って飛行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の処理システム。
  5. 粉塵の侵入を防止する防塵機能と、
    粉塵を検出するセンサと、
    前記無人航空機の飛行中に前記センサにより検出された粉塵の量に基づいて、前記他の航空機のための処理を行う処理部と、
    を備えることを特徴とする無人航空機。
  6. 前記処理部は、前記粉塵の量に基づいて、前記他の航空機が前記粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定する処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の無人航空機。
  7. 前記処理部は、前記他の航空機宛てに前記飛行経路を示す情報を送信する処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の無人航空機。
  8. 前記処理部は、前記センサにより所定時間間隔で検出された粉塵の量に基づいて、前記無人航空機の進路を変更させながら前記他の航空機が前記粉塵による影響を受けにくい経路を探索することで前記飛行経路を決定する処理を行うことを特徴とする請求項６乃至７の何れか一項に記載の無人航空機。
  9. 前記処理部は、他の装置宛てに前記粉塵の量を示す情報を送信する処理を行うことを特徴とする請求項５乃至８の何れか一項に記載の無人航空機。
  10. 前記他の装置は、前記他の航空機であることを特徴とする請求項９に記載の無人航空機。
  11. 前記処理部は、前記粉塵の量に基づいて、前記粉塵を抑える液体を投下する処理を行うことを特徴とする請求項５乃至１０の何れか一項に記載の無人航空機。
  12. 飛行を制御する制御部と、少なくとも前記制御部への粉塵の侵入を防止する防塵機能と、少なくとも前記制御部外に設置され粉塵を検出するセンサとを備える無人航空機を含む処理システムにより実行される飛行経路決定方法であって、
    前記センサにより検出された粉塵の量を示す情報を取得するステップと、
    前記粉塵の量に基づいて、前記他の航空機が当該粉塵による影響を受けにくい飛行経路を決定するステップと、
    を備えることを特徴とする飛行経路決定方法。
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