JP6727268B2 - 無人航空機の飛行制御装置、無人航空機の飛行制御方法及び無人航空機の飛行制御プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、無人航空機のＧＰＳ機器が欺瞞信号を受けているＧＰＳ欺瞞を好適に検知する技術に関する。
現在の無人機（無人航空機）の運用においては、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した自機位置計測が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
そのため、無人機のＧＰＳ機器が偽のＧＰＳ信号（欺瞞信号）によるなりすましを受けた場合、無人機が正確な自機位置を把握できなくなる。特に、欺瞞信号により無人機が予定航路から徐々にずれていくような航跡を辿った場合には、欺瞞信号を受けていることが外部から検知しにくく、対処が遅れてしまうおそれがある。
そのため、無人機のＧＰＳ機器が偽のＧＰＳ信号（欺瞞信号）によるなりすましを受けた場合、無人機が正確な自機位置を把握できなくなる。特に、欺瞞信号により無人機が予定航路から徐々にずれていくような航跡を辿った場合には、欺瞞信号を受けていることが外部から検知しにくく、対処が遅れてしまうおそれがある。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、無人航空機のＧＰＳ機器が欺瞞信号を受けているＧＰＳ欺瞞を好適に検知できるようにすることを目的とするものである。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ＧＰＳ信号により自機位置を取得して航法装置に利用する無人航空機の飛行制御装置であって、
無人航空機の位置を計測してその航跡を取得する航跡取得手段と、
取得された航跡の予定航路からのズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量と、機体損傷時に生じ得る航跡の予定航路からのズレ量とに基づいて、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かを判定する判定手段と、を備える、
ことを特徴とする。
無人航空機の位置を計測してその航跡を取得する航跡取得手段と、
取得された航跡の予定航路からのズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量と、機体損傷時に生じ得る航跡の予定航路からのズレ量とに基づいて、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かを判定する判定手段と、を備える、
ことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無人航空機の飛行制御装置において、
複数の機体損傷と、各機体損傷時に生じる予定航路からの航跡のズレ量とを対応付けて予め記憶しているデータベースを備え、
前記判定手段は、前記ズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量を前記データベースに照合し、該当する機体損傷が当該データベース内に無かった場合に、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けていると判定する、
ことを特徴とする。
複数の機体損傷と、各機体損傷時に生じる予定航路からの航跡のズレ量とを対応付けて予め記憶しているデータベースを備え、
前記判定手段は、前記ズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量を前記データベースに照合し、該当する機体損傷が当該データベース内に無かった場合に、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けていると判定する、
ことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の無人航空機の飛行制御装置において、
前記判定手段は、
前記ズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量に基づいて、機体損傷による航跡のズレ方の違いを定量化した特徴量を人工知能により算出し、
算出された前記特徴量に基づいて、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かを判定する、
ことを特徴とする。
前記判定手段は、
前記ズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量に基づいて、機体損傷による航跡のズレ方の違いを定量化した特徴量を人工知能により算出し、
算出された前記特徴量に基づいて、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かを判定する、
ことを特徴とする。
請求項４及び請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の無人航空機の飛行制御装置と同様の特徴を具備する無人航空機の飛行制御方法及びそのプログラムである。
請求項１に記載の発明によれば、無人航空機の航跡の予定航路からのズレ量が次第に大きくなっていたときに、このズレ量と、機体損傷時に生じ得る航跡の予定航路からのズレ量とに基づいて、無人航空機がＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かが判定される。
したがって、無人航空機のＧＰＳ機器が欺瞞信号を受けているＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
したがって、無人航空機のＧＰＳ機器が欺瞞信号を受けているＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
請求項２に記載の発明によれば、無人航空機の航跡の予定航路からのズレ量が、複数の機体損傷とそのときに生じる予定航路からの航跡のズレ量とを対応付けて予め記憶しているデータベースに照合される。そして、該当する機体損傷がデータベース内に無かった場合に、無人航空機がＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けていると判定される。
これにより、無人航空機のＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
これにより、無人航空機のＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
請求項３に記載の発明によれば、無人航空機の航跡の予定航路からのズレ量に基づいて、機体損傷による航跡のズレ方の違いを定量化した特徴量が人工知能により算出され、この特徴量に基づいて、無人航空機がＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かが判定される。
これにより、無人航空機のＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
これにより、無人航空機のＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
＜構成＞
まず、本実施形態における無人機の制御システム（以下、単に「制御システム」という。）１の構成について説明する。
図１は、制御システム１の概略の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、制御システム１は、無人機（無人航空機）１０と、この無人機１０の挙動を監視・制御する地上局２０とから構成されている。
まず、本実施形態における無人機の制御システム（以下、単に「制御システム」という。）１の構成について説明する。
図１は、制御システム１の概略の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、制御システム１は、無人機（無人航空機）１０と、この無人機１０の挙動を監視・制御する地上局２０とから構成されている。
無人機１０は、当該無人機１０を飛行させるための飛行機構１１のほか、送受信機１３と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機１４と、航法装置１５と、制御部１８とを備えている。
送受信機１３は、地上局２０の送受信機２３との間でデータリンクを構築しており、互いに各種信号を送受信可能となっている。
ＧＰＳ受信機１４は、無人機１０の自機位置（現在位置）の情報を含むＧＰＳ信号を、ＧＰＳ衛星から受信するものである。このＧＰＳ受信機１４は、ＧＰＳ信号の受信状況や、ＧＰＳ信号から取得した無人機１０の自機位置の情報を、制御部１８へ出力する。
なお、ＧＰＳ以外の衛星測位システムを利用してもよく、その場合にはＧＰＳ受信機１４を当該システムに対応した機器に替える必要があるのは勿論である。
なお、ＧＰＳ以外の衛星測位システムを利用してもよく、その場合にはＧＰＳ受信機１４を当該システムに対応した機器に替える必要があるのは勿論である。
航法装置１５は、自機に搭載したセンサ等によって、外部からの電波に依ることなく無人機１０の位置や速度等を計測可能なものである。この航法装置１５は、計測した無人機１０の自機位置の情報を制御部１８へ出力する。また、航法装置１５は、誤差の累積を低減するために、ＧＰＳ信号から取得された自機位置に基づく補正を加えて航法位置を出力する。
制御部１８は、無人機１０の各部を中央制御する。具体的に、制御部１８は、飛行機構１１を駆動して無人機１０の飛行を制御したり、送受信機１３やＧＰＳ受信機１４の動作を制御したりする。
地上局２０は、操作部２１と、表示部２２と、送受信機２３と、位置計測手段２４と、記憶部２６と、制御装置２８とを備えている。本発明に係る無人航空機の飛行制御装置は、このうち少なくとも位置計測手段２４、記憶部２６及び制御装置２８を備えて構成されている。
操作部２１は、操作員による操作入力を受け付けるキーボード等を備えており、このキーボード等の操作状態に対応する信号を制御装置２８に出力する。
表示部２２は、ディスプレイを備えており、このディスプレイに各種情報を表示する。
送受信機２３は、無人機１０の送受信機１３との間でデータリンクを構築しており、互いに各種信号を送受信可能となっている。
表示部２２は、ディスプレイを備えており、このディスプレイに各種情報を表示する。
送受信機２３は、無人機１０の送受信機１３との間でデータリンクを構築しており、互いに各種信号を送受信可能となっている。
位置計測手段２４は、ＧＰＳに依らずに無人機１０の位置を直接計測するものであって、例えばレーダーなどである。
記憶部２６は、各種のプログラムやデータを記憶するとともに、作業領域としても機能するメモリである。本実施形態においては、記憶部２６は、飛行制御プログラムを記憶している。
飛行制御プログラム２６０は、後述の飛行制御処理を制御装置２８に実行させるためのプログラムである。
飛行制御プログラム２６０は、後述の飛行制御処理を制御装置２８に実行させるためのプログラムである。
また、記憶部２６は、航跡ズレ量データベース（ＤＢ）２６１を有している。
この航跡ズレ量データベース２６１には、複数の機体損傷の種別及びその程度と、その際に生じる航跡のズレ量（正常な予定航路に対するズレ量）とが対応付けられて予め格納されている。ここで「機体損傷」とは、例えば航法装置１５の故障等を含む、航跡のズレが生じ得る無人機１０の様々な損傷状態を含むものとする。
この航跡ズレ量データベース２６１には、複数の機体損傷の種別及びその程度と、その際に生じる航跡のズレ量（正常な予定航路に対するズレ量）とが対応付けられて予め格納されている。ここで「機体損傷」とは、例えば航法装置１５の故障等を含む、航跡のズレが生じ得る無人機１０の様々な損傷状態を含むものとする。
制御装置２８は、制御システム１の各部を中央制御する。具体的に、制御装置２８は、操作部２１からの信号に基づいて、送受信機２３を通じて無人機１０との間で各種情報を送受信したり、記憶部２６に記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。
＜動作＞
続いて、無人機１０を飛行制御するときの制御システム１の動作について説明する。
図２は、本実施形態における飛行制御処理の流れを示すフローチャートである。
続いて、無人機１０を飛行制御するときの制御システム１の動作について説明する。
図２は、本実施形態における飛行制御処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態における飛行制御処理は、無人機１０が予定航路からずれた飛行をしていた場合に、これが機体の損傷によるものかＧＰＳ欺瞞によるものかを判断する処理である。ＧＰＳ欺瞞とは、ＧＰＳ信号が偽の信号に欺瞞（なりすまし）されることである。この飛行制御処理は、制御装置２８が記憶部２６から飛行制御プログラム２６０を読み出して展開することで実行される。
ここでは、無人機１０が所定の予定航路に沿うように飛行中であるものとする。
ここでは、無人機１０が所定の予定航路に沿うように飛行中であるものとする。
図２に示すように、飛行制御処理が実行されると、まず制御装置２８は、位置計測手段２４により無人機１０の位置を計測する（ステップＳ１）。
次に、制御装置２８は、実際の無人機１０の航跡と予定航路とを比較し、そのズレ量を算出する（ステップＳ２）。
具体的に、制御装置２８は、ステップＳ１で計測した無人機１０位置に基づいて無人機１０の航跡を算出し、これを予め記憶部２６に記憶されている予定航路と比較して、ズレ量を算出する。
具体的に、制御装置２８は、ステップＳ１で計測した無人機１０位置に基づいて無人機１０の航跡を算出し、これを予め記憶部２６に記憶されている予定航路と比較して、ズレ量を算出する。
次に、制御装置２８は、ステップＳ２で算出したズレ量が次第に大きくなっているか否かを判定し（ステップＳ３）、大きくなっていないと判定した場合には（ステップＳ３；Ｎｏ）、上述のステップＳ１へ処理を移行する。
また、ステップＳ３においてズレ量が次第に大きくなっていると判定した場合には（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、制御装置２８は、このズレ量を航跡ズレ量データベース２６１と照合する（ステップＳ４）。つまり、航跡ズレ量データベース２６１内に、算出したズレ量（またはその変化）と良い一致をみる機体損傷項目があるか否かを判定する。
そして、この照合の結果（ステップＳ５）、該当する機体損傷項目が見つかった場合には（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、制御装置２８は、該当項目の機体損傷が発生していると判定する（ステップＳ６）。
一方、該当する機体損傷項目が無かった場合には（ステップＳ５；Ｎｏ）、制御装置２８は、ＧＰＳ欺瞞が発生していると判定する（ステップＳ７）。つまり、機体損傷などが発生していないにも関わらず、欺瞞信号により偽の位置情報を取得させられた結果、航跡のズレ量が次第に大きくなっていると判定する。
そして、この照合の結果（ステップＳ５）、該当する機体損傷項目が見つかった場合には（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、制御装置２８は、該当項目の機体損傷が発生していると判定する（ステップＳ６）。
一方、該当する機体損傷項目が無かった場合には（ステップＳ５；Ｎｏ）、制御装置２８は、ＧＰＳ欺瞞が発生していると判定する（ステップＳ７）。つまり、機体損傷などが発生していないにも関わらず、欺瞞信号により偽の位置情報を取得させられた結果、航跡のズレ量が次第に大きくなっていると判定する。
そして、制御装置２８は、ステップＳ６またはＳ７での判定に基づいて、例えばＧＰＳを使用しない飛行に切り替えたり、飛行を中止したりするなど、この判定に応じた対応をとった後に（ステップＳ８）、飛行制御処理を終了する。
＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、無人機１０の航跡の予定航路からのズレ量が次第に大きくなっていたときに、このズレ量に基づいて、無人機１０がＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かが判定される。
したがって、無人機１０のＧＰＳ受信機１４が欺瞞信号を受けているＧＰＳ欺瞞を、好適に検知することができる。
以上のように、本実施形態によれば、無人機１０の航跡の予定航路からのズレ量が次第に大きくなっていたときに、このズレ量に基づいて、無人機１０がＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かが判定される。
したがって、無人機１０のＧＰＳ受信機１４が欺瞞信号を受けているＧＰＳ欺瞞を、好適に検知することができる。
また、無人機１０の航跡の予定航路からのズレ量が、複数の機体損傷とそのときに生じる予定航路からの航跡のズレ量とを対応付けて予め記憶している航跡ズレ量データベース２６１に照合される。そして、該当する機体損傷が航跡ズレ量データベース２６１内に無かった場合に、無人機１０がＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けていると判定される。
これにより、無人機１０のＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
これにより、無人機１０のＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
＜変形例＞
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、計測した航跡のズレ量を航跡ズレ量データベース２６１に照合してＧＰＳ欺瞞を検知することとした。
しかし、航跡のズレ量が次第に大きくなっていたときに、制御装置２８が、このズレ量に基づいて、機体損傷による航跡のズレ方の違いを定量化した特徴量を人工知能により算出し、この特徴量に基づいて、無人機１０が欺瞞信号を受けているか否かを判定することとしてもよい。この手法によっても、無人機１０のＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
しかし、航跡のズレ量が次第に大きくなっていたときに、制御装置２８が、このズレ量に基づいて、機体損傷による航跡のズレ方の違いを定量化した特徴量を人工知能により算出し、この特徴量に基づいて、無人機１０が欺瞞信号を受けているか否かを判定することとしてもよい。この手法によっても、無人機１０のＧＰＳ欺瞞を好適に検知することができる。
１ 無人機の制御システム
１０ 無人機
１４ ＧＰＳ受信機
１５ 航法装置
２０ 地上局
２４ 位置計測手段
２６ 記憶部
２８ 制御装置
２６０ 飛行制御プログラム
２６１ 航跡ズレ量データベース
１０ 無人機
１４ ＧＰＳ受信機
１５ 航法装置
２０ 地上局
２４ 位置計測手段
２６ 記憶部
２８ 制御装置
２６０ 飛行制御プログラム
２６１ 航跡ズレ量データベース
Claims (5)
- ＧＰＳ信号により自機位置を取得して航法装置に利用する無人航空機の飛行制御装置であって、
無人航空機の位置を計測してその航跡を取得する航跡取得手段と、
取得された航跡の予定航路からのズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量と、機体損傷時に生じ得る航跡の予定航路からのズレ量とに基づいて、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かを判定する判定手段と、を備える、
ことを特徴とする無人航空機の飛行制御装置。 - 複数の機体損傷と、各機体損傷時に生じる予定航路からの航跡のズレ量とを対応付けて予め記憶しているデータベースを備え、
前記判定手段は、前記ズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量を前記データベースに照合し、該当する機体損傷が当該データベース内に無かった場合に、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けていると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無人航空機の飛行制御装置。 - 前記判定手段は、
前記ズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量に基づいて、機体損傷による航跡のズレ方の違いを定量化した特徴量を人工知能により算出し、
算出された前記特徴量に基づいて、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無人航空機の飛行制御装置。 - ＧＰＳ信号により自機位置を取得して航法装置に利用する無人航空機の飛行制御方法であって、
飛行制御装置が、
無人航空機の位置を計測してその航跡を取得する航跡取得工程と、
取得された航跡の予定航路からのズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量と、機体損傷時に生じ得る航跡の予定航路からのズレ量とに基づいて、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かを判定する判定工程と、
を実行する、
ことを特徴とする無人航空機の飛行制御方法。 - ＧＰＳ信号により自機位置を取得して航法装置に利用する無人航空機の飛行制御プログラムであって、
コンピュータを、
無人航空機の位置を計測してその航跡を取得する航跡取得手段、
取得された航跡の予定航路からのズレ量が次第に大きくなっていたときに、当該ズレ量と、機体損傷時に生じ得る航跡の予定航路からのズレ量とに基づいて、無人航空機が前記ＧＰＳ信号として欺瞞信号を受けているか否かを判定する判定手段、
として機能させる、
ことを特徴とする無人航空機の飛行制御プログラム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018176878A JP6727268B2 (ja) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 無人航空機の飛行制御装置、無人航空機の飛行制御方法及び無人航空機の飛行制御プログラム |
| US16/505,178 US11543539B2 (en) | 2018-09-21 | 2019-07-08 | Aircraft flight control apparatus, aircraft flight controlling method, and non-transitory storage medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018176878A JP6727268B2 (ja) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 無人航空機の飛行制御装置、無人航空機の飛行制御方法及び無人航空機の飛行制御プログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020046380A JP2020046380A (ja) | 2020-03-26 |
| JP6727268B2 true JP6727268B2 (ja) | 2020-07-22 |
Family
ID=69884630
Family Applications (1)
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