JP7109174B2 - 経路選定装置、無人航空機、データ処理装置、経路選定処理方法および経路選定処理用プログラム - Google Patents
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Description
(概要)
一般に、UAV等の無人航空機は、空中で高度上昇を伴う動作を行う際に、電力を多く消費し、搭載されているバッテリの量を圧迫する。そこで、本実施形態では、高度上昇動作をできる限り行わずに帰還する経路を選定可能な形態を示す。
図2は、UAV100のブロック図である。UAV100は、レーザースキャナ101、GNSSを利用したGNSS位置特定装置(GNSS受信機)102、IMU(慣性計測装置)103、高度計104、制御装置105、記憶装置106、通信装置107、経路選定装置108を備えている。
図3は、経路選定装置108のブロック図である。本実施形態における経路選定装置108は、着陸位置情報受付部201、機***置情報受付部202、スキャンデータ受付部203、スキャンマップ作成部204、飛行禁止箇所抽出部205、経路選定部206、機体操縦信号生成部207を備えている。
本実施形態における処理の一例を図5に示す。まず、UAV100は、帰還または着陸地点の位置情報を受け付ける。位置情報を受け付けるタイミングは、UAV100の飛行開始前でも、飛行中でもよいが、後述のステップS104までに受け付けることが必要である(ステップS101)。
UAV100の各飛行動作に対応するバッテリの電力消費量が既知である等により、UAV100の現在位置から帰還地点まで飛行した際のバッテリ消費量が試算できるのならば、ステップS101~104を行った後に、飛行禁止箇所の抽出を行い、その飛行禁止箇所を回避できるような経路を検索し、得られた経路について、バッテリ消費量を算出し、最もバッテリ消費量が少ない経路を選定してもよい。
(概要)
UAV等の無人航空機に帰還を要する契機が発生した場合、離陸した地点を帰還地点とすることが多い。しかし、搭載されたバッテリの残量が乏しく離陸地点までの帰還ができない事態が想定し得る。そこで、離陸地点以外に着地可能な地点を終着地点とした経路を選定する形態を示す。
UAV100の構成は、図2のとおりとなり、第1の実施形態と変わらない。ただし、経路選定装置108は、図3における、着陸位置情報受付部201、機***置情報受付部202、スキャンデータ受付部203、スキャンマップ作成部204、飛行禁止箇所抽出部205、経路決定部206、機体操縦信号生成部207、飛行距離算出部208、バッテリ消費量算出部209、着陸可能地点検索部210を備える。
本実施形態における処理の一例を図6に示す。まず、UAV100は、着陸地点の位置情報を受け付ける。ここで、受け付ける着陸地点の位置情報とは、離陸地点とUAV100のオペレータが目視できる範囲で着陸可能地点があれば、その地点の位置情報である。なお、それらの位置情報は、着陸位置情報受付部201で受け付ける(ステップS201)。
着陸位置情報受付部201で、着陸地点を受け付けず、着陸可能地点検索部210により検索された着陸可能な地点を終着地点として、経路の抽出・決定を行ってもよい。ただし、着陸可能地点検索部210が着陸可能な地点を検索できなかった場合は、リスクを冒して、その場に着陸する等の対応をする。
(概要)
UAV側でレーザースキャンを行い、外部データ処理装置側で三次元マップを作成し、その三次元マップをUAV側で利用することで、経路選定する形態も可能である。その場合、UAV側で得られたスキャンデータは、外部データ処理装置側へ送信され、外部データ処理装置側は受信したスキャンデータから三次元マップを作成する。そして、外部データ処理装置側で作成された三次元マップは、UAV側へ送信される。
UAV100の構成は、図2のとおりとなり、第1および2の実施形態と変わらない。ただし、経路選定装置108は、図3における、着陸位置情報受付部201、機***置情報受付部202、スキャンデータ受付部203、スキャンマップ作成部204、飛行禁止箇所抽出部205、経路決定部206、機体操縦信号生成部207、飛行距離算出部208、バッテリ消費量算出部209、外部作成マップ受付部211を備える。
本実施形態における処理の一例を図8に示す。まず、UAV100は、着陸地点の位置情報を受け付ける(ステップS301)。そして、自機の位置情報とスキャンデータを受け付けながら、飛行を行う(ステップS302)。得られた自機の位置情報とスキャンデータは、UAV100から外部データ処理装置へ送信されるとともに(ステップS303)、UAV100側での三次元マップ作成に利用される(ステップS304)。
経路選定装置108は、UAV100に備えられる形態に限定されない。例えば、図9に示すように、通信装置401と経路選定装置108を備える外部データ処理装置400は、通信装置401により、UAV100の位置情報とUAV100が得たスキャンデータを受信し、三次元マップ作成および帰還経路決定を行うことができる。そして、決定した帰還経路を飛行させる機体操縦信号をUAV100へ送信することによって、UAV100を帰還させる。
Claims (10)
- レーザースキャナを備え、飛行開始後に前記レーザースキャナによるレーザースキャンを行いつつ飛行する無人航空機の飛行を制御する装置であって、
当該無人航空機の着陸位置として離陸した地点を受け付ける着陸位置情報受付部と、
当該無人航空機の現在位置を受け付ける機***置情報受付部と、
当該無人航空機が備えた前記レーザースキャナによるスキャン対象の三次元スキャンデータを受け付けることが可能なスキャンデータ受付部と、
前記スキャンデータ受付部が受け付けた前記三次元スキャンデータに基づき、飛行経路として通過した場所の三次元マップを作成するスキャンマップ作成部と、
前記三次元マップにおいて、前記現在位置から前記着陸位置までの飛行の障害となる飛行禁止箇所を抽出する飛行禁止箇所抽出部と、
前記三次元マップにおいて、前記現在位置から前記着陸位置までの当該無人航空機の飛行経路であって、前記飛行禁止箇所を回避することができる飛行経路を選定する経路選定部と
を備え、
前記三次元スキャンデータは前記無人航空機に固定された座標系で得られたものであり、
前記スキャンマップ作成部は、前記レーザースキャン時の前記無人航空機の位置と姿勢に基づき、地図データを扱う際に利用される地図座標系に前記三次元スキャンデータを座標変換することで前記三次元マップの作成を行う経路選定装置。 - 前記スキャンマップ作成部は、無人航空機が備えたレーザースキャナが、三次元スキャンデータを得られなかった箇所を前記三次元マップ上で立体的に表現し、
前記飛行禁止箇所抽出部は、前記三次元マップ上で立体的に表現された、無人航空機が備えたレーザースキャナが、三次元スキャンデータを得られなかった箇所を前記飛行禁止箇所とする請求項1に記載の経路選定措置。 - 前記経路選定部によって選定された飛行経路を当該無人航空機に飛行させる信号を生成する機体操縦信号生成部を備える請求項1または2に記載の経路選定措置。
- 前記三次元マップから当該無人航空機が着陸可能な場所を検索する着陸可能地点検索部を備え、
前記経路選定部は、前記着陸可能地点検索部が検索した当該無人航空機が着陸可能な場所を前記着陸位置として、当該無人航空機の経路を選定する請求項1~3のいずれか一項に記載の経路選定装置。 - 当該無人航空機外で作成された前記三次元マップを受け付ける外部作成マップ受付部を備え、
前記経路選定部は、前記外部作成マップ受付部が受け付けた前記三次元マップを用いて、当該無人航空機の経路を選定する請求項1~4のいずれか一項に記載の経路選定装置。 - 前記経路選定部によって選定された飛行経路を当該無人航空機に飛行させた場合の飛行距離を算出できる飛行距離算出部と、
前記経路選定部によって選定された飛行経路を当該無人航空機に飛行させた場合のバッテリ消費量を算出できるバッテリ消費量算出部のうち少なくとも一つを備え、
前記経路選定部は、飛行距離とバッテリ消費量のうち少なくとも一つを経路選定要素として、無人航空機の経路を選定する請求項1~5のいずれか一項に記載の経路選定装置。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の経路選定装置を備えた無人航空機。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の経路選定装置を備えたデータ処理装置。
- レーザースキャナを備え、飛行開始後に前記レーザースキャナによるレーザースキャンを行いつつ飛行する無人航空機の飛行を制御する方法であって、
当該無人航空機の着陸位置として離陸した地点を受け付ける着陸位置情報受付ステップと、
当該無人航空機の現在位置を受け付ける機***置情報受付ステップと、
当該無人航空機が備えた前記レーザースキャナによるスキャン対象の三次元スキャンデータを受け付けることが可能なスキャンデータ受付ステップと、
前記スキャンデータ受付ステップで受け付けた前記三次元スキャンデータに基づき、飛行経路として通過した場所の三次元マップを作成するスキャンマップ作成ステップと、
前記三次元マップにおいて、前記現在位置から前記着陸位置までの飛行の障害となる飛行禁止箇所を抽出する飛行禁止箇所抽出ステップと、
前記三次元マップにおいて、前記現在位置から前記着陸位置までの当該無人航空機の飛行経路であって、前記飛行禁止箇所を回避することができる飛行経路を選定する経路選定ステップと
を有し、
前記三次元スキャンデータは前記無人航空機に固定された座標系で得られたものであり、
前記スキャンマップ作成ステップでは、前記レーザースキャン時の前記無人航空機の位置と姿勢に基づき、地図データを扱う際に利用される地図座標系に前記三次元スキャンデータを座標変換することで前記三次元マップの作成を行う経路選定処理方法。 - レーザースキャナを備え、飛行開始後に前記レーザースキャナによるレーザースキャンを行いつつ飛行する無人航空機の飛行を制御するコンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
コンピュータを
当該無人航空機の着陸位置として離陸した地点を受け付ける着陸位置情報受付部と、
当該無人航空機の現在位置を受け付ける機***置情報受付部と、
当該無人航空機が備えた前記レーザースキャナによるスキャン対象の三次元スキャンデータを受け付けることが可能なスキャンデータ受付部と、
前記スキャンデータ受付部が受け付けた前記三次元スキャンデータに基づき、飛行経路として通過した場所の三次元マップを作成するスキャンマップ作成部と、
前記三次元マップにおいて、前記現在位置から前記着陸位置までの飛行の障害となる飛行禁止箇所を抽出する飛行禁止箇所抽出部と、
前記三次元マップにおいて、前記現在位置から前記着陸位置までの当該無人航空機の飛行経路であって、前記飛行禁止箇所を回避することができる飛行経路を選定する経路選定部として機能させ、
前記三次元スキャンデータは前記無人航空機に固定された座標系で得られたものであり、
前記スキャンマップ作成部は、前記レーザースキャン時の前記無人航空機の位置と姿勢に基づき、地図データを扱う際に利用される地図座標系に前記三次元スキャンデータを座標変換することで前記三次元マップの作成を行う経路選定処理用のプログラム。
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