JP7392622B2 - 無人航空機の制御方法、サーバ、及び、無人航空機 - Google Patents

Description

本発明は、無人航空機の制御方法、サーバ、及び、無人航空機に関する。

従来、ドローンなどの無人航空機に飛行経路を設定して、目的地までの経路を案内する装置が提案されている。例えば、特許文献１によれば、ドローンの飛行経路を設定する装置が、ドローンの出発地と目的地との間の地形等に応じて、ドローンに対して緯度、経度、高さを含む座標点列として表現された飛行指示データを送信することが記載されている。

特開２０１８－１６５９３０号公報

地形及び地上の構造物等のみに基づいて無人航空機の経路が設定されると、無人航空機が不適切な経路を飛行することがある。不適切な経路は、例えば、住宅、学校、人が集まる公園、及び、繁華街等の上空を含む。このような経路は、無人航空機が飛行する経路の周辺にいる人に対して不安感及び圧迫感を感じさせたり、無人航空機が不具合等により経路上で着陸をしたとき、人及び物に対して接触をするなどの迷惑を生じさせたりすることが懸念される。

かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、無人航空機を目的地まで安全な経路で飛行させることにある。

本開示の一実施形態に係る無人航空機の制御方法によれば、プロセッサが、無人航空機の現在地、目的地及び地図情報に基づいて、道路及び水路の上を優先して飛行する経路を生成する。さらに、プロセッサが、生成した前記経路に基づいて、前記無人航空機の飛行を制御する。

本開示の一実施形態に係るサーバは、複数の無人航空機と情報を送受信可能な第１の通信部と、第１のプロセッサと、地図データベースとを備える。前記第１のプロセッサは、前記無人航空機の現在地、目的地及び前記地図情報に基づいて、道路及び水路の上を優先して飛行する経路を生成し、生成した前記経路に関する経路情報を、前記第１の通信部を介して前記無人航空機に送信するように構成される。

本開示の一実施形態に係る無人航空機は、第２の通信部と、第２のプロセッサと、カメラと、飛行ユニットとを備える。前記第２の通信部は、道路及び水路の上を優先して飛行する目的地までの経路に関する経路情報、及び、地図情報を受信する。前記第２のプロセッサは、前記経路情報及び前記地図情報に基づいて前記飛行ユニットを制御し、飛行中に前記カメラにより撮像された画像から検出される前記経路を通行する歩行者及び車両の通行量に基づいて、前記目的地までの前記経路を再生成する。

本発明によれば、無人航空機を目的地まで安全な経路で飛行させる無人航空機の制御方法、サーバ、及び、上記制御方法に従う無人航空機を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る無人航空機制御システムの概略構成を示す図である。 図１のサーバ及び無人航空機の概略構成を示す図ブロック図である。 無人航空機の経路案内の一例を説明する図である。 分岐点における無人航空機の経路選択について説明する図である。 第１の制御部及び第２の制御部が実行する処理のフロー図である。 サーバ及び無人航空機の他の概略構成例を示すブロック図である。 サーバ及び無人航空機のさらに他の概略構成例を示すブロック図である。

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

（無人航空機制御システム）
図１は、一実施形態に係る無人航空機２０の経路を制御する無人航空機制御システムの概略構成を示す。無人航空機制御システムは、サーバ１０と、１つ以上の無人航空機２０とを含む。サーバ１０は、各無人航空機２０に対して、目的地を設定することができる情報処理装置である。サーバ１０は、各無人航空機２０に対して、飛行経路を生成して送信してよい。サーバ１０は、各無人航空機２０から現在位置を取得し、各無人航空機２０の現在位置を管理してよい。サーバ１０は一つに限られず、複数の異なる場所に分散して配置されてよい。

無人航空機２０は、サーバ１０からの目的地の指示を受けて、少なくとも部分的に自律飛行する飛行物体である。無人航空機２０は、ドローンとも称される。本実施形態において、無人航空機２０は、物流用途に使用される。無人航空機２０は、出発地で荷物を載せて目的地まで配送する。無人航空機２０は、複数の回転翼を備え、これを回転させることにより揚力を発生させることができる。本実施形態における無人航空機２０は、数百グラムから数キログラム程度までの小型の荷物を運搬可能な機体のものを想定している。しかし、本開示の無人航空機２０は、より大きな荷物の配送を可能に構成されてよい。

サーバ１０と無人航空機２０とは、通信用のネットワーク５０を介して接続される。サーバ１０とネットワーク５０とは、有線又は無線の通信システムにより接続される。ネットワーク５０としては、インターネットなどの広域ネットワーク、ＶＰＮ（Virtual Private Network）、及び、専用回線によるネットワークを含む。無人航空機２０とネットワーク５０とは、無線通信システムにより接続される。無人航空機２０からネットワーク５０に接続する方法としては、第３世代移動通信システム（３Ｇ）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等の第４世代移動通信システム（４Ｇ）、第５世代移動通信システム（５Ｇ）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、及び、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等による方法を挙げることができるが、これらに限られない。

図２に、サーバ１０及び無人航空機２０のより詳細な構成が示される。

（サーバ）
サーバ１０は、第１の制御部１１、第１の通信部１２、及び、地図データベース１３を含む。

第１の制御部１１は、単一の、または、複数のプロセッサを含んで構成される。プロセッサには、特定のプログラムを読み込ませることにより、プログラムされた機能を実行する汎用プロセッサ、および、特定の処理に特化した専用プロセッサが含まれる。専用プロセッサとしては、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を採用しうる。第１の制御部１１を構成するプロセッサは、第１のプロセッサである。第１の制御部１１は、プロセッサの実行するプログラム、および、プロセッサによる演算中の情報等を記憶することができるメモリを含んでよい。

第１の通信部１２は、有線または無線によりネットワーク５０に接続する通信インタフェースを備える。第１の通信部１２は、情報の送信、受信に係るプロトコル処理、送信信号の変調および受信信号の復調等の処理を行う。第１の通信部１２は、ネットワーク５０を介して無人航空機２０と情報の送受信を行うことができる。

地図データベース１３は、各無人航空機２０が飛行する領域全体の地図情報を格納したデータベースである。地図データベース１３は、道路及び水路の情報を含む。地図データベース１３は、地形の起伏、建物、電柱、歩道橋等の道路上の立体構造物、道路の立体交差などの３次元の情報を含む。地図データベース１３は、さらに、飛行できない領域の情報を含んでよい。例えば、特定の施設の周辺では法律により無人航空機の飛行が禁止されている。

本願において「水路」の用語は、水面で繋がった領域を意味するものとして、広義の意味で用いられる。水路は、船舶等が通行可能な水面及び水を流すために作られた通路を含む。例えば、水路は、河川、運河、及び、用水路等を含む。

第１の制御部１１は、サーバ１０の各部を制御する。第１の制御部１１は、第１の通信部１２を介して、各無人航空機２０と情報の送受信を行う。第１の制御部１１は、外部からの入力を受けて、無人航空機２０に目的地と目的地までの経路を設定することができる。

第１の制御部１１は、無人航空機２０に設定する経路を生成する経路生成部３１を含む。経路生成部３１は、ハードウェアモジュール又はソフトウェアモジュールとして実装されてよい。経路生成部３１は、無人航空機２０の現在地、目的地及び地図データベース１３の地図情報に基づいて、目的地まで道路及び水路の上を優先して飛行する経路を生成する。第１の制御部１１は、第１の通信部１２を介して、生成した経路の情報を無人航空機２０に送信する。

無人航空機２０は、道路又は水路の上を優先して飛行するので、安全な経路を選択して飛行することが容易になる。仮に、飛行中に不具合が生じても、無人航空機２０は、道路又は水路上に安全に着陸又は着水することができる。また、無人航空機２０は、目的地まで安全に飛行するために、できるだけ、歩行者及び車両の通らない経路を選択する。これにより、不具合が生じた場合でも、無人航空機２０が、歩行者又は車両に接触するなどの危険性を小さくすることができる。特に、歩行者に対して無人航空機２０が自分に向かって落下するという不安感及び圧迫感を与えることなく、無人航空機２０は飛行することができる。

経路生成部３１は、無人航空機２０の飛行する経路を生成する際、出発地から目的地まで複数の経路があるとき、それぞれの経路のリスクの高さを評価する。経路生成部３１は、評価したリスクの高さに基づいて、できるだけリスクが低くなるように複数の候補経路から飛行する経路を選択する。

例えば、無人航空機２０の飛行する経路は、できるだけ歩行者及び車両が通っていないことが望ましい。歩行者及び車両が通っていなければ、仮に無人航空機２０に不具合が生じたとしても、歩行者又は車両に接触する危険性が無い。このため、経路生成部３１は、候補経路に関する交通量の情報を取得する。交通量の情報は、第１の通信部１２を介して外部の情報源から取得してよい。あるいは、経路生成部３１は、サーバ１０内に蓄積された過去の時間帯ごと道路ごとの交通量の情報を取得してもよい。

経路生成部３１は、無人航空機２０の経路を生成するにあたり、各候補経路の距離の長さを算出する。経路生成部３１は、距離の長さが長い場合、距離の長さが短い場合に比べ、リスクが高いと評価することができる。

また、地図データベース１３は、道路の情報として停車帯及び中央分離帯の有無を含むことができる。停車帯は、車両の停車の用に供するために設けられる帯状の車道の部分である。中央分離帯は、車道を往復の方向別に分離するため、その中央部に設けられる地帯のことである。経路生成部３１は、地図データベース１３から、候補経路に含まれる道路に停車帯又は中央分離帯がある場合、停車帯又は中央分離帯がない場合に比べ、リスクが小さいと評価する。道路に停車帯又は中央分離帯があれば、無人航空機２０は、停車帯又は中央分離帯の上を飛行することができる。無人航空機２０が停車帯又は中央分離帯の上を飛行している場合、無人航空機２０に不具合が生じた場合でも、歩行者及び車両の通行していない中央分離帯又は停車帯に着陸できるので、歩行者又は車両に接触する可能性は低い。

また、地図データベース１３は、道路の情報として歩行者と車両との通行区分が分離されているか否かの情報を含むことができる。歩道と車道とが設けられている道路は、歩行者と車両との通行区分が分離されている。経路生成部３１は、候補経路に含まれる道路が、歩行者と車両との通行区分が分離されている場合、歩行者と車両との通行区分が分離されていない場合に比べ、リスクが低いと評価することができる。歩行者と車両との通行区分が分離されていれば、無人航空機２０は、車両の通行区分の上を飛行することができる。無人航空機２０が、車両の通行区分の上を飛行している場合、無人航空機２０に不具合が生じた場合でも、歩行者に接触する可能性は低い。

経路生成部３１は、制限速度が所定の速さ以上の道路、高速道路、及び、鉄道の線路の上を、無人航空機２０ができるだけ飛行しないように経路を生成することができる。所定の速度は、無人航空機２０と車両とが万が一接触した場合の危険度を評価して決定される。所定の速度は例えば、時速６０ｋｍである。これらの道路及び線路は、無人航空機２０に不具合が生じた場合に安全に着陸できないと考えられるので、無人航空機２０の経路から除外することができる。無人航空機２０は、これらの道路又は線路を横切ることがある。しかし、無人航空機２０は、これらの道路又は線路上をこれらの道路又は線路に沿って飛行しないように経路設定されることができる。

経路生成部３１は、無人航空機２０が、歩行者専用に設定された道路の区間の上を飛行しないように経路を生成することができる。歩行者専用に設定された道路の区間とは、例えば、休日などに設定される車両を通行止めにした歩行者ゾーン（例えば、所謂「歩行者天国」）を含む。歩行者ゾーンでは、多数の歩行者がいる場合が多いので、上空を無人航空機２０が飛行すると、歩行者に不安感又は圧迫感を与える虞がある。

経路生成部３１は、道路上に構造物がある経路を飛行しないように、無人航空機２０の飛行する経路を生成してよい。道路上の構造物には、歩道橋及び道路上の情報表示板等を含む。

経路生成部３１は、地図データベース１３に記憶される地図情報に従って、ナビゲーションシステムと類似に、無人航空機２０の現在地から目的地までの経路を生成することができる。無人航空機２０が出発前の場合、出発地が現在地となる。経路生成部３１は、ナビゲーションシステムと異なり、一方通行又は右折禁止等の交通法規に従う必要はない。経路生成部３１は、経路を生成するに当たって、道路の立体交差又はトンネル等がある場合、道路の上に経路を設定できない場合がある。

（無人航空機）
一実施形態において、無人航空機２０は、第２の制御部２１、第２の通信部２２、メモリ２３、カメラ２４、センサ２５、飛行ユニット２６、保持部２７を含む。

第２の制御部２１は、第１の制御部１１と類似して、単一の、または、複数のプロセッサを含んで構成される。第２の制御部２１を構成するプロセッサは、第２のプロセッサである。第２の制御部２１は、無人航空機２０の各部及び全体を制御する。第２の制御部２１が実行する処理につては、さらに後述する。

第２の通信部２２は、無線によりネットワーク５０に接続する通信インタフェースを備える。第２の通信部２２は、情報の送信、受信に係るプロトコル処理、送信信号の変調および受信信号の復調等の処理を行う。第２の通信部２２は、ネットワーク５０を介してサーバ１０と情報の送受信を行うことができる。

メモリ２３は、半導体記憶装置を含む。半導体記憶装置は、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、等を含みうる。ＲＡＭにはＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）とＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）とが含まれうる。メモリ２３は、第２の制御部２１の実行するプログラム、および、第２の制御部２１の演算中の情報等を記憶することができる。メモリ２３は、さらに、サーバ１０から受信した出発地から目的地までの経路情報を記憶する。メモリ２３は、無人航空機２０が飛行を予定する経路の周辺の地図情報を記憶することができる。無人航空機２０は、サーバ１０の地図データベース１３に含まれる地図情報の一部を、サーバ１０から取得してよい。

カメラ２４は、レンズ等の光学系と、ＣＣＤイメージセンサ（Charge-Coupled Device Image Sensor）、又は、ＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary MOS Image Sensor）等の撮像素子とを含む。カメラ２４は、無人航空機２０の周辺の画像を撮像する。カメラ２４は所定のフレームレート、例えば、３０ｆｐｓ（frame per second）で、継続的に画像を撮像してよい。カメラ２４は、撮像した画像の信号を第２の制御部２１に送信する。

センサ２５には、多数のセンサが含まれる。センサ２５には、測位センサ、方位センサ、加速度センサ、角速度センサ、対地高度センサ、障害物センサ等が含まれうる。測位センサは、緯度、経度などで表される絶対位置を検出することができる。測位センサは、全地球測位システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）に対応した受信機を含むことができる。ＧＮＳＳに対応した受信機には、ＧＰＳ（Global Positioning System)受信機が含まれる。方位センサは、地磁気の磁力を検出して方位を測定することができる。加速度センサ及び角速度としては、ジャイロセンサが使用されうる。対地高度センサ及び障害物センサとしては、超音波センサ及び赤外線センサ等が使用される。センサ２５は、さらに、気圧センサ等を含んでよい。

飛行ユニット２６は、複数の回転翼とその駆動装置を含む。回転翼の数は、例えば、４つ又は６つであってよいが、これらに限られない。一例として、複数の回転翼は、無人航空機２０の機体の中心から放射状に配置される。飛行ユニット２６は、第２の制御部２１の制御の下で、各回転翼の回転速度を調整することにより、無人航空機２０に、静止、上昇、下降、前進、後退、旋回等の種々の動作をさせることができる。

保持部２７は、荷物を保持する。保持部２７は、荷物を保持するためのアームを含んでよい。保持部２７は、第２の制御部２１の制御の下で、飛行中に荷物を保持し、目的地でアームを広げて荷物をリリースすることができる。

第２の制御部２１は、無人航空機２０の各部を制御しながら、サーバ１０により設定された目的地及び経路情報に基づいて目的地に向かって無人航空機２０を飛行させる。第２の制御部２１は、飛行制御部２８及び経路制御部３２の２つの機能ブロックを含んでよい。飛行制御部２８及び経路制御部３２は、ハードウェアモジュール又はソフトウェアモジュールとして実装されてよい。

飛行制御部２８は、センサ２５の検出結果に従い飛行ユニットの各部を制御して、自律的に飛行状態を維持する。例えば、飛行制御部２８は、地面からの距離を所定の距離に維持する。所定の距離は、例えば、３ｍ、６ｍ又は９ｍ等に設定しうる。飛行制御部２８は、風等の外部要因により、無人航空機２０の位置が経路上からずれた場合、飛行ユニット２６を制御して経路上に戻る。さらに、飛行制御部２８は、センサ２５により前方に鳥などの予期しない障害物が検出された場合、これを回避するように飛行ユニット２６を制御してよい。

飛行制御部２８は、飛行中の経路に含まれる道路上に歩行者又は車両が存在するとき、歩行者又は車両の上を避けて飛行するように、飛行ユニット２６を制御してよい。このようにすることによって、無人航空機２０が、歩行者又は車両の真上を飛行しないので、歩行者又は運転者に対して不安感又は圧迫感を与えることを避けることができる。また、仮に無人航空機２０に不具合が生じた場合に、歩行者又は車両に無人航空機２０が接触する危険性を低減することができる。

また、飛行制御部２８は、飛行中継続的にセンサ２５で取得した測位情報を、第２の通信部２２を介してサーバ１０に送信してよい。これによりサーバ１０の第１の制御部１１は、無人航空機２０の現在位置を管理することができる。また、無人航空機２０に不具合が生じて、測位情報の送信が停止した場合、サーバ１０の第１の制御部１１は、不具合の発生を認識するとともに、不具合の発生した位置を特定することができる。

飛行制御部２８は、無人航空機２０の飛行機能に異常が発生したことを検出した場合、サーバ１０又はその他の装置に緊急情報を送信してよい。緊急情報は、無人航空機２０の現在位置情報を含んでよい。無人航空機２０を運用する組織は、サーバ１０又は他の装置を介して受信した緊急情報に基づいて、無人航空機２０及び荷物の回収のため、担当者を派遣することができる。

経路制御部３２は、サーバ１０から受信しメモリ２３に記憶された目的地及び経路情報に基づいて、無人航空機２０の飛行する経路を制御する。経路制御部３２は、飛行する道路の交通量等に応じて、機動的に現在地から目的地までの経路を再生成してよい。経路制御部３２が再生成する経路も、道路及び水路の上を優先して飛行するように経路を選択する。

図３を用いて、経路制御部３２による飛行中の無人航空機２０の経路制御について説明する。図中Ｒ₁は制限速度が時速６０ｋｍ幹線道路を示す。他の道路は、制限速度が時速４０ｋｍ程度の一般の道路である。無人航空機２０は、出発地Ｐ₁から目的地Ｐ₂まで荷物を配送するものとする。

まず、サーバ１０の第１の制御部１１の経路生成部３１が、無人航空機２０の出発地Ｐ₁から目的地Ｐ₂までの経路を、図３の実線で例示するように生成する。無人航空機２０は、目的地Ｐ₂の位置情報及び目的地Ｐ₂迄の経路情報並びに周辺の地図情報を、サーバ１０から受信する。

無人航空機２０は、出発地Ｐ₁を出発すると、サーバ１０が生成した経路情報に従って、実線で示される経路を飛行する。サーバ１０が生成した経路は、複数の分岐点を含む。分岐点は、例えば道路の交差点に対応する。各時点において、無人航空機２０の経路は、現在地、各分岐点、及び目的地Ｐ₂を順次繋ぐリンクを含んで構成される。リンクは、例えば、道路の交差点間の各区間、及び、道路との間で無人航空機２０が移動可能な水路の上の２点間の区間を示す。

経路制御部３２は、無人航空機２０が分岐点の一つに到達する度に、現在飛行中の経路を評価し、必要に応じて経路を変更することができる。このため、経路制御部３２は、無人航空機２０が分岐点の一つに到達する度に、次のリンク上を通行する歩行者又は車両の通行量を示す通行量情報を取得してよい。経路制御部３２は、通行量情報を、カメラ２４で撮像した画像から取得することができる。このため、経路制御部３２は、カメラ２４で撮像した画像に対して画像認識を行い、歩行者及び車両の画像を抽出することができる。経路制御部３２は、通行量情報を、無人航空機２０の外部から提供される交通情報から取得してよい。

図３に示す例において、無人航空機２０は、出発地Ｐ₁を出発した後、経路生成部３１で生成された経路の通り進み、分岐点Ｎ₁に到達する。分岐点Ｎ₁において、経路制御部３２は、飛行中の経路のリンクＬ₁の通行量が所定の通行量より多いと判断することがある。その場合、分岐点Ｎ₁において、経路制御部３２は、リンクＬ₁とリンクＬ₂とを撮像した画像から、リンクＬ₁とリンクＬ₂の通行量を比較する。例えば、リンクＬ₁よりもリンクＬ₂の方の通行量が少ないと判断されるとき、経路制御部３２は現在地から目的地Ｐ₂まで新たに破線で示すリンクＬ₂を通る経路を再生成してよい。分岐点Ｎ₁を通過後、無人航空機２０は、破線で示した再生成された経路を飛行してよい。

経路制御部３２は、分岐点Ｎ₁で次のリンクＬ₁と分岐可能な他のリンクＬ₂との通行量情報、及び、それぞれのリンクＬ₁，Ｌ₂を飛行した場合の現在地から目的地Ｐ₂までの距離に基づいて、それぞれのリンクＬ₁，Ｌ₂に進んだ場合のリスクを評価してよい。経路制御部３２は、評価したリスクに基づいて、リスクが低い方のリンクＬ₁，Ｌ₂を通るように経路を再生成してよい。リスクは、数値化して比較することができる。

図４は、経路選択の一例を説明するための図である。分岐点Ｎ₁の手前のリンクＬ₀を通り分岐点Ｎ₁に到達した無人航空機２０は、カメラ２４により分岐点Ｎ₁から分岐する各リンクＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を撮像して、それぞれの通行量を検出する。経路制御部３２は、リンクＬ₃について、目的地Ｐ₂から遠ざかる方向なので、採用し得ない経路としてリスク度を１００とする。経路制御部３２は、通行量及び残りの経路を飛行する距離をそれぞれ数値化し、リスク度を通行量と残りの飛行距離の積により算出してよい。図３の例で、リンクＬ₁のリスク度は８０、リンクＬ₂のリスク度は５０である。経路制御部３２は、よりリスク度の低いリンクＬ₂を通る経路を採用することができる。経路制御部３２は、目的地Ｐ₂迄の経路を、リンクＬ₂を通る経路に設定しなおす。

無人航空機２０は、各分岐点で次に進むリンクに歩行者及び車両の通行量が少ない経路を順次選択することができる。これにより、無人航空機２０は、できるだけ、歩行者及び車両が通らない経路を選択して飛行することができる。なお、上記説明では、無人航空機２０は、道路上の通行量を検出するものとしたが、無人航空機２０が水路上の経路を飛行している場合には、水路を通る船舶等について同様に検出して評価しうる。

経路生成部３１による経路の生成及び経路制御部３２による経路の再生成は、上述した条件以外の種々の条件を考慮に入れることができる。

経路生成部３１及び経路制御部３２は、前記荷物の種類又は重量を考慮して経路を生成してよい。例えば、荷物の重量が重い場合は、仮に、不具合により無人航空機２０が落下した場合、歩行者又は車両と接触すると、大きな被害が発生しうる。このため、荷物の重量が所定の重量より重い場合、無人航空機２０は、歩行者及び車両がほとんど通行していない経路を選択して飛行するように制御されてよい。

また、経路生成部３１及び経路制御部３２は、気象条件を考慮して経路を生成してよい。例えば、風が強い場合、高いビルの近くでは無人航空機２０がビル風の影響を受けやすい。このため、風が所定の強度より強い場合、無人航空機２０は、周辺に高い建物が無い道路又は水路の上の経路を選択して飛行するように制御されてよい。

（無人航空機の制御方法のフロー）
以下に、無人航空機２０の制御方法が、図５を参照して説明される。

まず、サーバ１０の第１の制御部１１が、無人航空機２０の出発地（現在地）から目的地まで、道路及び水路の上を優先して飛行する経路を生成する（ステップＳ１０１）。

無人航空機２０の第２の制御部２１が、サーバ１０で生成された経路情報に従って無人航空機２０の飛行を制御する（ステップ１０２）。第２の制御部２１は、無人航空機２０が目的地に到着したか否かの判断をする（ステップＳ１０３）。

第２の制御部２１は、目的地に到着していないと判断したとき（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、分岐点に到着したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

目的地に到着せず（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、分岐点に到着していない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、第２の制御部２１は、目的地又は分岐点に到着するまで、ステップＳ１０２からＳ１０４を繰り返す。

分岐点に到着すると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、第２の制御部２１は、カメラ２４を制御して分岐点から先の各リンクの画像を撮像する（ステップＳ１０５）。このため、第２の制御部２１は、分岐点において停止し、各リンクの向きにカメラ２４を向けるように、無人航空機２０の向きを変えて画像を撮像してよい。カメラ２４は、広角レンズを備え複数のリンクの方向を一度に撮像してもよい。

第２の制御部２１は、カメラ２４から各リンクの画像を取得し、それぞれのリンクごとの歩行者及び車両の通行量を認識する（ステップＳ１０６）。

第２の制御部２１は、現在設定されている経路に含まれるリンクと他のリンクとを比較して、無人航空機２０が飛行する経路を変更するか否かを判断する（ステップＳ１０７）。一例として、第２の制御部２１は、現在の経路に含まれるリンクの歩行者及び車両の双方又は何れか一方の通行量が所定値より少ないと判断する場合、現在の経路をそのまま進んでよい。第２の制御部２１は、現在の経路に含まれるリンクの歩行者及び車両の双方又は何れか一方の通行量が所定値より多く、他のリンクの通行量が所定値より少ないと判断した場合、経路を変更するか否かを判断する。経路の変更の判断には、目的地までの飛行距離が考慮される。所定値は、無人航空機２０が、リンクを飛行する場合の安全性を考慮して設定される。

ステップＳ１０７において経路を変更しない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、第２の制御部２１は、設定されていた経路を進むとともに、ステップＳ１０２に戻って、ステップＳ１０２以下の処理を繰り返す。

ステップＳ１０７において経路を変更する場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、第２の制御部２１は、経路情報を新たな経路に変更する（ステップＳ１０８）。第２の制御部２１は、新たな経路を、無人航空機２０が道路又は水路の上を優先して飛行するように設定する。第２の制御部２１は、新たな経路を進むとともに、ステップＳ１０２に戻って、ステップＳ１０２以下の処理を繰り返す。

第２の制御部２１は、無人航空機２０を制御して、全ての分岐点を通過して目的地に到着すると（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、目的地で荷物をリリースする（ステップＳ１０９）。無人航空機２０は、目的地で着陸して荷物を離してから再度離陸してよい。あるいは、無人航空機２０は、目的地で飛行した状態から荷物を投下してもよい。

荷物の配送が終了すると、無人航空機２０は、予め出発点に戻るようにプログラムされてよい。又は、荷物の配送が終了すると、無人航空機２０は、サーバ１０からの指示を受けて、他の地点に向けて飛行してよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、無人航空機２０を目的地まで安全な経路で飛行させることができる。無人航空機２０は、できるだけ、歩行者及び車両が通らない経路を飛行するので、歩行者及び車両の運転者に不安感及び圧迫感を与えたり、不具合が発生した際に歩行者又は車両に接触したりする危険性を低減することができる。

上記実施形態において、サーバ１０の第１の制御部１１に経路生成部３１が含まれ、無人航空機２０の第２の制御部２１に経路制御部３２が含まれている。しかし、経路生成部３１及び経路制御部３２の機能は、サーバ１０と無人航空機２０との間で任意に分散して配置することができる。

例えば、経路生成部３１及び経路制御部３２の機能は、図６に示すように、サーバ１０の第１の制御部１１に配置することが可能である。この場合、各分岐点において、無人航空機２０の第２の制御部２１は、カメラ２４が撮像した画像、又は、カメラ２４が撮像した画像を分析した各リンクの通行量の情報を、第２の通信部２２を介してサーバ１０に送信する。サーバ１０は、第１の通信部１２で無人航空機２０から受信した情報に基づいて、第１の制御部１１の経路制御部３２が、無人航空機２０が飛行する経路を再生成するか否かを決定する。第１の制御部１１は、経路を再生成した場合、再生成した経路を第１の通信部１２を介して無人航空機２０に送信する。

また、経路生成部３１及び経路制御部３２の機能は、図７に示すように、無人航空機２０の第２の制御部２１に配置することが可能である。この場合、最初に、サーバ１０の第１の制御部１１は、第１の通信部１２を介して、無人航空機２０に目的地の位置情報と出発地と目的地を含む周辺の地図情報を送信する。無人航空機２０では、第２の制御部２１の経路生成部３１が目的地までの経路を生成する。出発地を出発後、第２の制御部２１の経路制御部３２が、必要に応じて現在地から目的地に到着するまでの経路の再生成を実行する。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または改変が可能である。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段またはステップ等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。

本明細書で開示される無人航空機２０の制御方法は、サーバ１０及び無人航空機２０に含まれるプロセッサがプログラムに従って実行することができる。そのようなプログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体において記憶されることが可能である。非一時的なコンピュータ可読媒体の例としては、ハードディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス等を含むが、これらに限定されない。

１０ サーバ
１１ 第１の制御部（第１のプロセッサ）
１２ 第１の通信部
１３ 地図データベース
２０ 無人航空機
２１ 第２の制御部（第２のプロセッサ）
２２ 第２の通信部
２３ メモリ
２４ カメラ
２５ センサ
２６ 飛行ユニット
２７ 保持部
２８ 飛行制御部
３１ 経路生成部
３２ 経路制御部
５０ ネットワーク
Ｐ₁ 出発地
Ｐ₂ 目的地
Ｒ₁ 幹線道路
Ｌ₀，Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃ リンク
Ｎ₁ 分岐点

Claims (17)

1. プロセッサが、無人航空機の現在地、目的地及び地図情報に基づいて、道路及び水路の上を優先して飛行する経路を生成し、生成した前記経路に基づいて、前記無人航空機の飛行を制御する、無人航空機の制御方法であって、
   前記プロセッサは、前記現在地から前記目的地までの複数の候補経路があるとき、それぞれの経路のリスクの高さを評価し、該リスクの高さに基づいて前記複数の候補経路から飛行する経路を選択し、
   前記プロセッサは、前記候補経路に含まれる道路に停車帯又は中央分離帯がある場合、停車帯又は中央分離帯がない場合に比べ、前記リスクが低いと評価する、制御方法。
2. 前記プロセッサは前記候補経路に係る交通量の情報を取得し、前記交通量が多い場合は前記交通量が少ない場合に比べ、前記リスクが高いと評価する、請求項１に記載の制御方法。
3. 前記プロセッサは、前記候補経路に係る距離の長さを算出し、前記距離の長さが長い場合は前記距離の長さが短い場合に比べ、前記リスクが高いと評価する、請求項１又は２に記載の制御方法。
4. プロセッサが、無人航空機の現在地、目的地及び地図情報に基づいて、道路及び水路の上を優先して飛行する経路を生成し、生成した前記経路に基づいて、前記無人航空機の飛行を制御する、無人航空機の制御方法であって、
   前記プロセッサは、前記現在地から前記目的地までの複数の候補経路があるとき、それぞれの経路のリスクの高さを評価し、該リスクの高さに基づいて前記複数の候補経路から飛行する経路を選択し、
   前記プロセッサは、前記候補経路に含まれる道路が、歩行者と車両との通行区分が分離されている場合、歩行者と車両との通行区分が分離されていない場合に比べ、前記リスクが小さいと評価する、制御方法。
5. 前記プロセッサは、前記車両の通行区分の上を優先して飛行するように、前記無人航空機を制御する、請求項４に記載の制御方法。
6. 前記プロセッサは、制限速度が所定の速さ以上の道路、高速道路、鉄道の線路、及び、歩行者専用に設定された道路の区間の少なくとも何れかの上を飛行しないように前記経路を生成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御方法。
7. 前記プロセッサは、道路上に構造物がある経路を飛行しないように前記経路を生成する、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御方法。
8. 前記生成した経路は、他の経路へ分岐可能な一つ以上の分岐点を含み、前記経路は、前記現在地、前記一つ以上の分岐点、及び、前記目的地を順次繋ぐリンクを含んで構成され、前記プロセッサは、前記無人航空機が前記分岐点の一つに到達する度に、次のリンク上を通行する歩行者又は車両の通行量を示す通行量情報を取得する、請求項１から７の何れか一項に記載の制御方法。
9. 前記プロセッサは、前記通行量情報を、カメラにより撮像された画像から取得する、請求項８に記載の制御方法。
10. 前記プロセッサは、前記通行量情報を、前記無人航空機の外部から取得する、請求項８に記載の制御方法。
11. 前記プロセッサは、前記通行量情報に基づいて、前記経路を再生成するか否かを決定する、請求項８から１０の何れか一項に記載の制御方法。
12. 前記プロセッサは、前記分岐点で次の前記リンクと分岐可能な他のリンクとの通行量情報、及び、それぞれのリンクを飛行した場合の目的地までの距離に基づいて、それぞれのリンクに進んだ場合のリスクを評価し、該リスクが低い方のリンクを通るように前記経路を再生成する、請求項１１に記載の制御方法。
13. 前記プロセッサは、歩行者及び車両の上を避けて飛行するように、前記無人航空機を制御する、請求項１から１２の何れか一項に記載の制御方法。
14. 前記無人航空機は荷物を配送し、前記プロセッサは、前記荷物の種類及び重量の少なくとも何れかを考慮して前記経路を生成する、請求項１から１３の何れか一項に記載の制御方法。
15. 前記プロセッサは、前記無人航空機の異常を検出したとき、前記無人航空機の外部に緊急情報を送信する、請求項１から１４の何れか一項に記載の制御方法。
16. 前記無人航空機と、前記無人航空機の外部のサーバとに分散して配置された前記プロセッサにより実行される請求項１から１５に記載の制御方法。
17. 複数の無人航空機と情報を送受信可能な第１の通信部と、第１のプロセッサと、地図情報を記憶する地図データベースとを備えるサーバであって、
    前記第１のプロセッサは、前記無人航空機の現在地、目的地及び前記地図情報に基づいて、道路及び水路の上を優先して飛行する経路を生成し、生成した前記経路に関する経路情報を、前記第１の通信部を介して前記無人航空機に送信するように構成され、
    前記第１のプロセッサは、前記現在地から前記目的地までの複数の候補経路があるとき、それぞれの経路のリスクの高さを評価し、該リスクの高さに基づいて前記複数の候補経路から飛行する経路を選択し、
    前記第１のプロセッサは、前記候補経路に含まれる道路に停車帯又は中央分離帯がある場合、停車帯又は中央分離帯がない場合に比べ、前記リスクが低いと評価する、サーバ。

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