JP7428678B2 - 運航管理システム、運航管理方法及び運航管理プログラム - Google Patents
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Description
無人飛行機は、自動航行に際し、搭載するカメラにより地図にない障害物を監視し、障害物を回避して自動航行するものがある。
まず、図1から図3により、実施形態の運航管理システムにおいて、飛行中のドローンの接近状態を判定する方法について説明する。
運航管理システムでは、ドローン3の飛行空間において、ドローン位置(P1)を中心にした所定の半径を有する球形の空間を、接近状態を判定する判定圏と定義し、衝突圏P2と警戒圏P3の2つの判定圏を設けてドローンの接近状態を判定する。
換言すれば、警戒圏P3の外縁は、取得したドローン3の測位情報(ドローン位置(P1))を中心とし、距離r2と距離r3の和を半径とする球体の外縁とする。
運航管理システムは、この干渉状態を検知すると、ドローン3aとドローン3bとが衝突する可能性があり、警戒状態にあると判定する。そして、運航管理システムは、ドローン3aとドローン3b、又はドローン3a、3bの運航管理者に、接近警報を通知する。この際、回避行動できるように、接近警報として相手のドローン(接近するドローン)のドローン情報(ドローン位置、進行方向等)を通知してもよい。
図1で、ドローン3a、3bの警戒圏P3の距離r3を、衝突までの猶予時間とドローンの飛行速度の積とすることを説明したが、警戒圏P3の距離r3を、衝突までの猶予時間とドローン3a、3bの接近速度(接近方向の相対速度)の積としてもよい。なお、接近速度は、ドローン3a、3bの飛行速度と進行方向から求める。
運航管理システムは、警戒状態にあると判定すると、図2Aと同様に、接近警報を通知する。
運航管理システムは、この干渉状態を検知すると、ドローン3aとドローン3bとが衝突状態にあると判定する。そして、運航管理システムは、ドローン3aとドローン3b、又はドローン3a、3bの運航管理者に、衝突警報を通知する。この際、相手のドローン(衝突したドローン)の機体情報(ドローン位置、進行方向等)を通知してもよいし、空中で停止飛行するようにホバリングを指示することを衝突回避情報として通知してもよい。
図4は、ドローン3a、3b、3cと、それぞれのドローン3の運航管理を行うドローン運航装置2a、2b、2cと、衝突警報装置1とから構成される実施形態の運航管理システムの構成を示す図である。
衝突警報装置1は、インターネット等の通信システムによりドローン運航装置2a、2b、2cに接続し、飛行中のドローン3a、3b、3cの接近状態を判定して、衝突状態又は警戒状態と判定したドローン3のドローン運航装置2に、警告警報を発するとともに、衝突回避のための情報を発する装置である。
また、飛行計画番号で識別される飛行計画は、発着地点の位置情報と、運航内容と、その優先度を含み、ドローン3の運航開始時に、機体情報記憶部22に記憶される。
さらに、ドローン情報取得部11は、飛行中のドローン3の判定圏の判定を開始する際に、機体登録番号で特定されるドローン3による飛行計画(発着地点の位置情報、運航内容、とその優先度)を、飛行計画番号と共に取得する。
複数のドローン3の機体情報は、ドローン3のそれぞれのタイミングで記憶され、後述する判定圏生成部13で参照する。
図6に示すように、優先度テーブル15は、ドローン3の機体状態(故障中、回避行動中、通常)と、ドローン3の運航内容の優先度(高優先、低優先)と、ドローン3の機体形態(固定翼、回転翼、マルチコプター)と、航続時間との組合せに応じて、ドローン3毎の優先度を定める。接近警報は、優先度の低いドローン3に対して通知される。
警報記録情報は、上記に限らず、事後に必要な報告事項を含むことが望ましい。
図8は、ドローン3とドローン運航装置2と衝突警報装置1の動作を説明するシーケンス図である。
衝突警報装置1は、全ての組合せにおいて、判定圏の干渉状態が生じていない場合には、警報通知を行わずに、つぎのタイミングで判定圏の判定を行う。
図9は、図8のステップS803、S806、S810に対応する衝突警報装置1のドローン情報受信処理のフロー図である。
さらに、判定圏生成部13は、先に求めた機体情報の飛行速度と、所定の衝突までの猶予時間(衝突回避する所要時間)との積を求めて、警戒圏P3aの距離r3を算出する。そして、判定圏生成部13は、中心をドローン位置P1aとし、距離r3と距離r2の和を半径としたドローン3aの警戒圏P3aの外縁形状情報を生成する。
ステップS114で、ドローン情報・警報情報通知部17は、ドローン3aのドローン運航装置2aに接近警報を通知して、優先度通知処理を終了する。
なお、優先度が同一の場合には、ドローン運航装置2a、2bの両方に接近警報を通知するようにしてもよい。
また、ドローン3の判定圏は、球体面でなく、ドローン3の進行方向が長軸方向に対応した進行方向が凸になる楕円体であってもよい。
3、3a、3b、3c ドローン
2、2a、2b、2c ドローン運航装置
11 ドローン情報取得部
12 干渉判定情報記憶部
13 判定圏生成部
14 干渉判定部
15 優先度テーブル
16 警報情報生成部
17 ドローン情報・警報情報通知部
21 機体情報受信部
22 機体情報記憶部
23 ドローン情報送信部
24 ドローン情報・警報情報受信部
Claims (8)
- 複数のドローンと、
前記ドローンの運航を管理する複数のドローン運航装置と、
飛行中の前記ドローンに関する警報を出力する衝突警報装置と、備え、
前記衝突警報装置は、
前記ドローン運航装置から飛行中のドローンの機体情報を取得するドローン情報取得部と、
前記機体情報に基づいて、前記ドローンの位置を中心とし外縁が所定半径の球形空間を判定圏として生成する判定圏生成部と、
前記判定圏と前記ドローンの飛行の障害となる障害物の判定圏との干渉状態を判定する干渉判定部と、
前記干渉判定部の判定結果に応じて警報情報を生成する警報情報生成部と、を有し、
前記ドローン情報取得部は、
少なくとも2つの前記ドローンのそれぞれについて、前記ドローンの位置情報と飛行速度と位置情報の測位時刻とを少なくとも含む機体情報を取得し、
前記判定圏生成部は、
少なくとも2つの前記ドローンのそれぞれについて、前記判定圏として、
前記ドローンの位置情報を中心とし、現在時刻から前記測位時刻を減じた飛行時間と前記飛行速度との積を半径とした球体空間を他方のドローンと異常接近状態を含み衝突状態とみなす空間である衝突圏として生成し、
前記衝突圏の外側の空間であって、所定の衝突回避のための時間と前記飛行速度との積である距離の空間を前記ドローンが飛行継続すると衝突状態となる危険性のある空間である警戒圏として生成し、
前記干渉判定部は、
前記衝突圏が干渉した場合に衝突状態と判定し、
前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定
することを特徴とする運航管理システム。 - 複数のドローンと、
前記ドローンの運航を管理する複数のドローン運航装置と、
飛行中の前記ドローンに関する警報を出力する衝突警報装置と、備え、
前記衝突警報装置は、
前記ドローン運航装置から飛行中のドローンの機体情報を取得するドローン情報取得部と、
前記機体情報に基づいて、前記ドローンの位置を中心とし外縁が所定半径の球形空間を判定圏として生成する判定圏生成部と、
前記判定圏と前記ドローンの飛行の障害となる障害物の判定圏との干渉状態を判定する干渉判定部と、
前記干渉判定部の判定結果に応じて警報情報を生成する警報情報生成部と、を有し、
前記ドローン情報取得部は、
少なくとも2つの前記ドローンのそれぞれについて、前記ドローンの位置情報と飛行速度と進行方向と位置情報の測位時刻とを少なくとも含む機体情報を取得し、
前記判定圏生成部は、
少なくとも2つの前記ドローンのそれぞれについて、前記判定圏として、
前記ドローンの位置情報を中心とし、現在時刻から前記測位時刻を減じた飛行時間と前記飛行速度との積を半径とした球体空間を他方のドローンと異常接近状態を含み衝突状態とみなす空間である衝突圏として生成し、
前記衝突圏の外側の空間であって、前記ドローンの位置情報を中心とし、所定の衝突回避のための時間と前記飛行速度と前記進行方向から求めた2つの前記ドローンの接近速度との積を距離の幅の空間を前記ドローンが飛行継続すると衝突状態となる危険性のある空間である警戒圏として生成し、
前記干渉判定部は、
前記衝突圏が干渉した場合に衝突状態と判定し、
前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定し、
一方の前記衝突圏と他方の前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定することを特徴とする運航管理システム。 - 請求項1または2に記載の運航管理システムにおいて、
前記警報情報生成部は、
前記干渉判定部が衝突状態と判定した場合に衝突警報を生成し、
前記干渉判定部が接近状態と判定した場合に2つの前記ドローンのうち優先度が低いドローンに関する接近警報を生成することを特徴とする運航管理システム。 - 請求項3に記載の運航管理システムにおいて、
前記警報情報生成部は、
前記ドローンの機体状態と運航内容の優先度と機体形態と航続時間とから前記優先度を求めることを特徴とする運航管理システム。 - 請求項1または2に記載の運航管理システムにおいて、
前記衝突警報装置は、さらに、
前記干渉判定部で衝突状態又は接近状態と判定された2つの前記ドローンの前記ドローン運航装置に、前記警報情報を通知するドローン情報・警報情報通知部を有することを特徴とする運航管理システム。 - 少なくとも2つの飛行中のドローンに関する警報を出力する運航管理システムの運航管理方法であって、
少なくとも前記ドローンの位置情報と飛行速度と位置情報の測位時刻とを含む機体情報を取得するステップと、
前記ドローンの位置情報を中心とし、現在時刻から前記測位時刻を減じた飛行時間と前記飛行速度との積を半径とした球体空間を衝突圏として生成するステップと、
前記衝突圏の外側の空間であって、所定の衝突回避のための時間と前記飛行速度との積である距離の幅の空間を警戒圏として生成するステップと、
前記衝突圏が干渉した場合に衝突状態と判定し、前記警戒圏が干渉した場合に接近状態と判定するステップと、
前記衝突状態の判定結果に応じて衝突警報を生成し、接近状態の判定結果に応じて接近警報を生成するステップ、
前記衝突警報又は前記接近警報を通知するステップと、を含むことを特徴とする運航管理方法。 - 請求項6に記載の運航管理方法において、
前記ドローンの機体状態と運航内容の優先度と機体形態と航続時間とから前記優先度を求めるステップを含み、
接近状態の判定結果に応じて、2つの前記ドローンのうち優先度が低いドローンに関する接近警報を生成することを特徴とする運航管理方法。 - コンピュータを請求項1~5のいずれか一項に記載の運航管理システムにおける衝突警報装置として機能させるための運航管理プログラム。
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