特許 6166647 飛行方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6166647

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】飛行方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 21/26 20060101AFI20170710BHJP

   G01C 21/34 20060101ALI20170710BHJP

   B64C 13/20 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   G01C21/26 Z

   G01C21/34

   B64C13/20 C

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-244602(P2013-244602)

(22)【出願日】2013年11月27日

(65)【公開番号】特開2015-102479(P2015-102479A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2016年8月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 伸英

(72)【発明者】

【氏名】平木 健太郎

【審査官】 相羽 昌孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−７７２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１９３８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１６５１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５１２０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４３７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００２２２９４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ ２１／００−２１／３６

Ｇ０１Ｃ ２３／００−２５／００

Ｂ６４Ｃ １３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

航空機に設けられた航路制御装置を用い、経由する順番が定められた複数のウェイポイントを順次目標にして飛行する飛行方法であって、
前記航路制御装置が、
航路に相当する方向を撮像した画像中の航路に対応する位置に設定された判定領域において、雲の占有率が予め定められた第１閾値以上であるか否かを判定し、
前記判定領域の雲の占有率が前記第１閾値以上であれば、前記画像を分割して形成される複数の分割領域のうち、次回以降に選択されるウェイポイントに対する該分割領域において、雲の占有率が予め定められた第２閾値以上であるか否かを判定し、
前記次回以降に選択されるウェイポイントに対する前記分割領域において雲の占有率が前記第２閾値未満であれば、該次回以降に選択されるウェイポイントを目標とすることを特徴とする飛行方法。

【請求項2】

前記次回以降に選択されるウェイポイントに対する前記分割領域において、雲の占有率が前記第２閾値以上であれば、該次回以降に選択されるウェイポイントに対する該分割領域以外の前記分割領域に対応する航路に臨時のウェイポイントを設定し、該臨時のウェイポイントを目標とすることを特徴とする請求項１に記載の飛行方法。

【請求項3】

前記次回以降に選択されるウェイポイントに対する前記分割領域において、雲の占有率が前記第２閾値以上であれば、該次回以降に選択されるウェイポイントに対する該分割領域が複数に跨っていたか否かを判定し、
前記分割領域が複数に跨っていれば、跨っている該複数の分割領域のうち、雲の占有率が前記第２閾値未満である分割領域があるか否かを判定し、
雲の占有率が前記第２閾値未満である前記分割領域があれば、該分割領域に航路を変更することを特徴とする請求項１に記載の飛行方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、航空機が、航路に存在する雲への進入を回避しつつ飛行する飛行方法に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機が飛行する際、航空機が雲に進入すると、操縦者の視界が妨げられて操縦が困難となる。このため、計器指示による飛行である計器飛行方式（ＩＦＲ：Instrument Flight Rules）の適用を受けずに飛行する場合（有視界飛行方式、ＶＦＲ：Visual Flight Rules）は、航空機自体を雲に進入させないことが前提となる。仮に航空機が雲に進入してしまうと、視界が妨げられるだけでなく、機体に水滴が接触して凍結（着氷）する場合がある。例えば翼に着氷が起こると航空機の揚力が減少し、飛行が不安定となるおそれがある。したがって、航空機は雲を回避して飛行する必要がある。

【0003】

有人航空機では、操縦者の目視、あるいは、航空機に搭載されたアクティブな気象レーダやセンサによって航空機の前方（航路に相当する方向）の状況が把握されて航路が修正される（例えば、特許文献１、２）。一方、無人航空機では、消費電力や占有体積が大きいアクティブな気象レーダやセンサの搭載が困難な場合があるため、消費電力や占有体積が比較的小さいパッシブな撮像装置が利用される。例えば、航空機に搭載され、航空機前方（航路方向）を撮像するテレビカメラの画像をもとに、地上の操縦者によって航空機前方の状況が把握され、航路が修正される（例えば、特許文献３、４）。また、このような技術に対し、画像から雲を検出する技術（例えば、特許文献５）も開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−３２１４７５号公報

【特許文献2】特開２０００−６２６９８号公報

【特許文献3】特開平１−２４７２９８号公報

【特許文献4】特開平９−１９３８９７号公報

【特許文献5】特開平５−３３３１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１、２、５には航空機の前方に雲がある場合、航空機をどの方向へどの程度飛行させて雲を回避するかを決定する具体的な方法についての記載がないので、雲の位置によっては回避できない状況も起こりうる。また、特許文献３、４では、操縦者による煩雑な操作が必要となっていた。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑み、操縦者による操作を要することなく、航空機が、効率的に雲への進入を回避しつつ飛行する飛行方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の飛行方法は、航空機に設けられた航路制御装置を用い、経由する順番が定められた複数のウェイポイントを順次目標にして飛行する飛行方法であって、航路制御装置が、航路に相当する方向を撮像した画像中の航路に対応する位置に設定された判定領域において、雲の占有率が予め定められた第１閾値以上であるか否かを判定し、判定領域の雲の占有率が第１閾値以上であれば、画像を分割して形成される複数の分割領域のうち、次回以降に選択されるウェイポイントに対する分割領域において、雲の占有率が予め定められた第２閾値以上であるか否かを判定し、次回以降に選択されるウェイポイントに対する分割領域において雲の占有率が第２閾値未満であれば、次回以降に選択されるウェイポイントを目標とすることを特徴とする。

【0008】

また、次回以降に選択されるウェイポイントに対する分割領域において、雲の占有率が第２閾値以上であれば、次回以降に選択されるウェイポイントに対する分割領域以外の分割領域に対応する航路に臨時のウェイポイントを設定し、臨時のウェイポイントを目標とするとしてもよい。

【0009】

また、次回以降に選択されるウェイポイントに対する分割領域において、雲の占有率が第２閾値以上であれば、次回以降に選択されるウェイポイントに対する分割領域が複数に跨っていたか否かを判定し、分割領域が複数に跨っていれば、跨っている複数の分割領域のうち、雲の占有率が第２閾値未満である分割領域があるか否かを判定し、雲の占有率が第２閾値未満である分割領域があれば、当該分割領域に航路を変更するとしてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、操縦者による操作を要することなく、航空機が、効率的に雲への進入を回避しつつ飛行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】無人航空機の飛行制御について説明するための図である。

【図2】無人航空機の概略的な構成を示した機能ブロック図である。

【図3】判定領域を説明するための図である。

【図4】分割領域を説明するための図である。

【図5】航路決定部が設定するウェイポイントを説明するための図である。

【図6】変形例にかかる分割領域を説明するための図である。

【図7】本実施形態にかかる飛行方法の流れを説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0013】

ここでは、まず、無人航空機１００の飛行制御について説明した後、本実施形態の飛行方法に係る航路制御装置１３０を説明する。

【0014】

図１は無人航空機１００の飛行制御について説明するための図である。無人航空機１００は、予め設定された複数のウェイポイントＷＰを、定められた順番で経由しつつ飛行するように制御されている。ウェイポイントＷＰは、三次元情報（例えば、緯度、経度、高度）で定義された、特定の位置を表す地点情報である。

【0015】

図１では、第１ウェイポイントＷＰ１が、無人航空機１００が現在目標とするウェイポイントＷＰである。そして、第２ウェイポイントＷＰ２が第１ウェイポイントＷＰ１の次に目標とする（次回に選択される）ウェイポイントＷＰであり、第３ウェイポイントＷＰ３が第２ウェイポイントＷＰ２の次に目標とするウェイポイントＷＰである。したがって、無人航空機１００は、第１ウェイポイントＷＰ１、第２ウェイポイントＷＰ２、第３ウェイポイントＷＰ３を順次目標にして飛行する。

【0016】

また、無人航空機１００はウェイポイントＷＰ同士を繋ぐ線であるレグＬ上を飛行する。図１の航路では、無人航空機１００は、現在地Ｐから第１レグＬ１上を飛行し第１ウェイポイントＷＰ１へ向かう。そして、第１ウェイポイントＷＰ１を通過後、第２レグＬ２上を飛行し第２ウェイポイントＷＰ２へ向かい、第２ウェイポイントＷＰ２を通過後、第３レグＬ３上を飛行し第３ウェイポイントＷＰ３へ向かい、第３ウェイポイントＷＰ３を通過する。

【0017】

なお、大気の条件等により、無人航空機１００が位置ずれすることなくレグＬ上を飛行しウェイポイントＷＰを通過することは困難である。このため、ウェイポイントＷＰには無人航空機１００が通過したとみなせる許容範囲Ｒが設定される。したがって、ウェイポイントＷＰに設定された許容範囲Ｒ内を無人航空機１００が通過した際に、無人航空機１００がウェイポイントＷＰを通過したとみなされる。また、許容範囲Ｒの形状に制限はなく、任意に設定が可能である。

【0018】

本実施形態では、上記のように経由する順番が定められた複数のウェイポイントＷＰを目標にして飛行する無人航空機１００において、効率的に雲を回避して飛行することを目的とする。以下では、無人航空機１００の航路を制御する航路制御装置１３０について詳述する。

【0019】

図２は、無人航空機１００の概略的な構成を示した機能ブロック図である。図２に示すように、無人航空機１００は、撮像装置１１０と、飛行機構１２０と、航路制御装置１３０とを含んで構成される。

【0020】

撮像装置１１０は可視光線を受光する可視光線カメラや、赤外線を受光する赤外線カメラであり、無人航空機１００の前方（航路に相当する方向）を撮像するように無人航空機１００に設けられる。このように、本実施形態では消費電力や占有体積が大きい気象レーダやセンサ等に代えて撮像装置１１０を使用するため、消費電力および占有体積を低減することができる。

【0021】

飛行機構１２０は、内燃機関（例えばジェットエンジンやレシプロエンジン）を有し、推進力により固定翼周りに揚力を生じさせることで機体を移動させる。ただし、揚力を生じさせる機構は、かかる場合に限らず、回転翼機（ヘリコプター）のように、内燃機関によって回転翼を回転させて揚力を生じさせ、機体を大気中に浮上した状態に維持する機構で構成することもできる。

【0022】

航路制御装置１３０は、Ｉ／Ｆ部１３２と、データ保持部１３４と、中央制御部１３６とを含んで構成される。

【0023】

Ｉ／Ｆ部１３２は、撮像装置１１０との双方向の情報交換を行うためのインターフェースである。データ保持部１３４は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、以下に示す各機能部の処理に必要な様々な情報を保持し、また、撮像装置１１０から受信した画像データを一時的に保持する。

【0024】

中央制御部１３６は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、システムバス１３８を通じてＩ／Ｆ部１３２、データ保持部１３４等を制御する。また、本実施形態において、中央制御部１３６は、画像処理部１４０、判定領域雲占有率導出部１４２、判定領域雲占有率判定部１４４、分割領域雲占有率導出部１４６、分割領域雲占有率判定部１４８、分割領域数照会部１５０、航路決定部１５２として機能する。

【0025】

画像処理部１４０は、撮像装置１１０が撮像した無人航空機１００の前方（航路に相当する方向）の画像データを取得し、画像処理（例えば、二値化処理）を行って二値化画像を生成する。二値化処理は、雲の有無を区別可能な輝度値を予め閾値として設定し、画像データにおける各画素の輝度値が当該閾値以上であれば１（白）とし、当該閾値未満であれば０（黒）とする処理である。したがって、二値化画像において、雲は白く示され、雲がない部分は黒く示される。

【0026】

図３は、判定領域１６０を説明するための図である。図３中、判定領域１６０をハッチングで示す。図３に示すように、判定領域１６０は、例えば、楕円形の領域であり、無人航空機１００の航路に対応する位置に設定される。無人航空機１００は第１ウェイポイントＷＰ１を目標として飛行し、撮像装置１１０は無人航空機１００の前方（航路に相当する方向）を撮像する。したがって、第１ウェイポイントＷＰ１は、二値化画像１１０ａの中心付近に位置していると想定される。このため、判定領域１６０は二値化画像１１０ａの中心の位置に設定される。なお、判定領域１６０の形状は楕円形に限らず、円形や方形であってもよい。

【0027】

判定領域雲占有率導出部１４２は、この判定領域１６０内に存在する雲Ｃを検出し、判定領域１６０内での雲Ｃの占有率（判定領域１６０において雲Ｃが占める面積の割合）（以下、「判定領域雲占有率」と称する。）を導出する。

【0028】

判定領域雲占有率判定部１４４は、判定領域雲占有率導出部１４２によって導出された判定領域雲占有率が、予め定められた第１閾値以上であるか否かを判定する。第１閾値は、雲Ｃが少なく、無人航空機１００が飛行することができる値（例えば１０％）とする。なお、第１閾値は無人航空機１００の飛行前および飛行中に適宜変更することができる。

【0029】

図４は、分割領域１７０を説明するための図である。図４（ａ）に示すように、本実施形態において、分割領域１７０は、方形の二値化画像１１０ａの対角線により二値化画像１１０ａを上下左右に分割して形成される領域である。具体的には、分割領域１７０は、二値化画像１１０ａにおいて上側に位置する上側分割領域１７０ａ、下側に位置する下側分割領域１７０ｂ、右側に位置する右側分割領域１７０ｃ、左側に位置する左側分割領域１７０ｄの４つの領域である。

【0030】

二値化画像１１０ａにおける判定領域雲占有率が第１閾値以上である場合、すなわち、無人航空機１００の航路に相当する方向に雲Ｃが多い場合、第１ウェイポイントＷＰ１へ向かうのを諦め、雲Ｃを回避して飛行するために別の航路を設定する必要がある。このときの新たな航路としては、第１ウェイポイントＷＰ１の次の目標である第２ウェイポイントＷＰ２を目標とする航路を選択するのが望ましい。

【0031】

そこで、分割領域雲占有率導出部１４６は、４つの分割領域１７０のうち、第２ウェイポイントＷＰ２に対応する分割領域１７０（以下、「対応分割領域１７２」と称する。）を特定する。図４中、対応分割領域１７２をハッチングで示す。そして、分割領域雲占有率導出部１４６は、対応分割領域１７２における雲Ｃの占有率（対応分割領域１７２に対して雲Ｃが占める面積の割合）（以下、「分割領域雲占有率」と称する。）を導出する。

【0032】

例えば、対応分割領域１７２が右側分割領域１７０ｃである場合、図４（ａ）に示すように、分割領域雲占有率導出部１４６は、対応分割領域１７２として第２ウェイポイントＷＰ２が位置すると想定される右側分割領域１７０ｃを導出し、右側分割領域１７０ｃにおける分割領域雲占有率を導出する。

【0033】

また、対応分割領域１７２が複数の分割領域１７０に跨っている場合、すなわち、第２ウェイポイントＷＰ２に対応する分割領域１７０が２つある場合がある。例えば、図４（ｂ）に示すように、対応分割領域１７２が、上側分割領域１７０ａと右側分割領域１７０ｃとに跨っている場合、分割領域雲占有率導出部１４６は、上側分割領域１７０ａと右側分割領域１７０ｃとを合わせた対応分割領域１７２における雲Ｃの占有率を導出する。

【0034】

分割領域雲占有率判定部１４８は、分割領域雲占有率導出部１４６によって導出された分割領域雲占有率が、予め定められた第２閾値以上であるか否かを判定する。第２閾値は、雲Ｃがあっても、無人航空機１００が雲Ｃに進入せずに飛行できる可能性がある値（例えば、５０％）とする。なお、第２閾値は無人航空機１００の飛行前および飛行中に適宜変更することができる。

【0035】

分割領域数照会部１５０は、分割領域雲占有率導出部１４６が分割領域雲占有率を導出した対応分割領域１７２における、分割領域１７０の数を照会する。

【0036】

航路決定部１５２は、まず、無人航空機１００が目標とするウェイポイントＷＰを設定し、無人航空機１００が目標とするウェイポイントＷＰを通過したら、次に目標とするウェイポイントＷＰを設定する。目標とするウェイポイントＷＰが設定されると、飛行機構１２０により無人航空機１００の飛行が制御される。

【0037】

図５は、航路決定部１５２が設定するウェイポイントＷＰを説明するための図である。ここでは、無人航空機１００が第１ウェイポイントＷＰ１を目標として飛行している場合を例に挙げて説明する。図５中、判定領域１６０および対応分割領域１７２をハッチングで示す。

【0038】

図５（ａ）に示す二値化画像１１０ａでは、例えば、判定領域雲占有率が第１閾値（１０％）以上でない、すなわち１０％未満であったとする。つまり、無人航空機１００の航路に相当する方向の雲Ｃが少なく回避する必要がないとき、航路決定部１５２は、現在目標としているウェイポイントＷＰである第１ウェイポイントＷＰ１を継続して目標とし、無人航空機１００は第１ウェイポイントＷＰ１に向かって飛行する。

【0039】

次に、判定領域雲占有率が第１閾値以上である場合、すなわち、無人航空機１００の航路に相当する方向に雲Ｃが多い場合について説明する。図５（ｂ）に示す二値化画像１１０ａでは、判定領域雲占有率が第１閾値（１０％）以上であるとする。このとき、無人航空機１００の航路に相当する方向には雲Ｃが多いため、無人航空機１００は第１ウェイポイントＷＰ１を目標として飛行することが困難である。そこで、航路決定部１５２は、別の航路を設定して雲Ｃを回避する。

【0040】

例えば、図５（ｃ）に示すように、二値化画像１１０ａにおいて、対応分割領域１７２は左側分割領域１７０ｄであり、左側分割領域１７０ｄにおける分割領域雲占有率は第２閾値（５０％）以上ではない、すなわち５０％未満であるとする。このとき、無人航空機１００は、左側分割領域１７０ｄの方向ならば、雲Ｃに進入せずに飛行できる可能性がある。そこで、航路決定部１５２は、目標とするウェイポイントＷＰを、第１ウェイポイントＷＰ１から第２ウェイポイントＷＰ２へ変更することで航路を更新する。

【0041】

このように、目標とするウェイポイントＷＰを第２ウェイポイントＷＰ２に変更することで、無人航空機１００は、航路に相当する方向の雲Ｃを回避しながら、航路における目的地点の１つである第２ウェイポイントＷＰ２へ到達することができる。したがって、設定されていた航路からの逸脱を極小化でき、効率的に雲Ｃを回避することができる。

【0042】

また、仮に、図５（ｄ）に示すように、二値化画像１１０ａにおいて、対応分割領域１７２が右側分割領域１７０ｃであり、右側分割領域１７０ｃにおける分割領域雲占有率が第２閾値以上である、すなわち５０％以上であったとする。このとき、無人航空機１００は、雲Ｃに進入せずに第２ウェイポイントＷＰ２に対応する分割領域１７０の方向へ飛行することは困難である。

【0043】

そこで、無人航空機１００が雲Ｃを回避して飛行するため、航路決定部１５２は、一時的な処置として、臨時のウェイポイントである臨時ウェイポイントを設定する。臨時ウェイポイントは、分割領域雲占有率が第２閾値以上であった分割領域１７０（ここでは、右側分割領域１７０ｃ）以外の分割領域１７０（例えば、左側分割領域１７０ｄ）に対応する航路に設定される。このとき、分割領域雲占有率導出部１４６が、分割領域雲占有率が第２閾値以上であった分割領域１７０以外の分割領域１７０における雲Ｃの占有率を導出し、雲Ｃの占有率が低い分割領域１７０に臨時ウェイポイントを設定するとしてもよい。

【0044】

そして、航路決定部１５２は目標とするウェイポイントＷＰを、第１ウェイポイントＷＰ１から臨時ウェイポイントに変更することで、航路を更新する。このように、臨時ウェイポイントを設定することで、無人航空機１００は、第１ウェイポイントＷＰ１を目標とする航路、および、第２ウェイポイントＷＰ２を目標とする航路に相当する方向の雲Ｃを回避して飛行することができる。

【0045】

次に、判定領域雲占有率が第１閾値以上である場合、すなわち、無人航空機１００の航路に相当する方向に雲Ｃが多く第１ウェイポイントＷＰ１を目標として飛行することが困難である場合であって、対応分割領域１７２が複数の分割領域１７０に跨っている場合について説明する。

【0046】

図５（ｅ）に示す二値化画像１１０ａでは、判定領域１６０における判定領域雲占有率が第１閾値以上であるとする。そして、図５（ｆ）に示すように、二値化画像１１０ａにおいて、対応分割領域１７２は下側分割領域１７０ｂと右側分割領域１７０ｃを合わせた領域であり、対応分割領域１７２における分割領域雲占有率は第２閾値以上であるとする。

【0047】

一方で、対応分割領域１７２のうち、下側分割領域１７０ｂにおける分割領域雲占有率は第２閾値未満であり、右側分割領域１７０ｃにおける分割領域雲占有率は第２閾値以上である。つまり、対応分割領域１７２全体では雲Ｃは多いが、雲Ｃは右側分割領域１７０ｃに偏って位置しており、下側分割領域１７０ｂには雲Ｃが少ない。したがって、下側分割領域１７０ｂの方向へは、無人航空機１００が雲Ｃに進入せずに飛行できる可能性がある。

【0048】

このとき、航路決定部１５２は、判定領域雲占有率判定部１４４が判定領域１６０における判定領域雲占有率が第１閾値未満であると判定するまで、対応分割領域１７２のうち、第２閾値未満である分割領域１７０（ここでは、下側分割領域１７０ｂ）へ一時的に航路を変更する。その後、判定領域１６０における判定領域雲占有率が第１閾値未満となったとき、航路決定部１５２は、目標とするウェイポイントＷＰを第２ウェイポイントＷＰ２へ変更することで、航路を更新する。したがって、対応分割領域１７２が複数の分割領域１７０に跨っており、分割領域雲占有率が第２閾値未満の分割領域１７０がある場合にも、第２ウェイポイントＷＰ２を目標とすることで、設定されていた航路からの逸脱を低減でき、効率的に雲Ｃを回避することができる。

【0049】

また、対応分割領域１７２が複数の分割領域１７０に跨っていて、複数の分割領域１７０それぞれの分割領域雲占有率が第２閾値以上である場合は、航路決定部１５２は臨時ウェイポイントを設定する。例えば、図５（ｇ）に示す二値化画像１１０ａでは、判定領域雲占有率は第１閾値以上であるとする。

【0050】

そして、図５（ｈ）に示すように、二値化画像１１０ａにおいて、対応分割領域１７２は下側分割領域１７０ｂと右側分割領域１７０ｃとを合わせた領域であり、対応分割領域１７２における分割領域雲占有率は第２閾値以上であるとする。また、下側分割領域１７０ｂおよび右側分割領域１７０ｃのそれぞれにおける分割領域雲占有率も第２閾値以上である。つまり、対応分割領域１７２全体で雲Ｃが多く、下側分割領域１７０ｂおよび右側分割領域１７０ｃそれぞれにおいても雲Ｃが多い。このため、対応分割領域１７２の方向へは、無人航空機１００が雲Ｃに進入せずに飛行することは困難である。

【0051】

そこで、航路決定部１５２は、対応分割領域１７２（下側分割領域１７０ｂおよび右側分割領域１７０ｃ）以外の分割領域１７０（例えば、左側分割領域１７０ｄ）に臨時ウェイポイントを設定する。そして、航路決定部１５２は目標とするウェイポイントＷＰを第１ウェイポイントＷＰ１から臨時ウェイポイントへ変更することで、航路を更新する。臨時ウェイポイントを設定することで、無人航空機１００は、第１ウェイポイントＷＰ１を目標とする航路、および、第２ウェイポイントＷＰ２を目標とする航路に相当する方向の雲Ｃを回避して飛行することができる。

【0052】

このように、本実施形態における飛行方法では、二値化画像１１０ａにおいて判定領域１６０および分割領域１７０における雲Ｃの占有率によって航路が変更される。このため、判定領域１６０の大きさを変えることで、目的に合った飛行を行うことができる。具体的には、無人航空機１００を小さく旋回させて雲Ｃを回避する場合は、判定領域１６０の大きさを相対的に小さくする。判定領域１６０の大きさを相対的に小さくすることで、航路制御装置１３０では、無人航空機１００の前方に多くの雲Ｃがあっても、無人航空機１００の航路に相当する位置における雲Ｃの占有率のみを導出して航路を制御する。その結果、無人航空機１００は雲Ｃの間を、小さく旋回しながら、すり抜けるように飛行することができる。

【0053】

一方で、無人航空機１００が大きく旋回して雲Ｃを回避する場合は、判定領域１６０の大きさを相対的に大きくする。判定領域１６０の大きさを相対的に大きくすることで、航路制御装置１３０では、無人航空機１００の前方の広い範囲における雲Ｃの占有率を導出して航路を制御する。その結果、航路に相当する方向に雲Ｃが存在していると、判定領域１６０が小さい場合よりも早期に判定領域雲占有率が第１閾値以上であると判定される。したがって、無人航空機１００は早期に旋回して雲Ｃが少なく広い領域を飛行する、すなわち、雲Ｃを大きく旋回して回避することができる。

【0054】

（判定領域１６０の変形例）
図６は、変形例にかかる分割領域２７０、３７０を説明するための図であり、図６（ａ）は分割領域２７０を説明するための図であり、図６（ｂ）は分割領域３７０を説明するための図である。図６中、対応分割領域１７２をハッチングで示す。

【0055】

図６（ａ）に示すように、分割領域２７０はそれぞれ三角形の形状で形成され、二値化画像１１０ａにおいて上側に位置する上側分割領域２７０ａ、下側に位置する下側分割領域２７０ｂ、右側に位置する右側分割領域２７０ｃ、左側に位置する左側分割領域２７０ｄの４つの領域である。また、図６（ｂ）に示すように、分割領域３７０は三角形と方形とを合わせたホームベース形状で形成され、二値化画像１１０ａにおいて上側に位置する上側分割領域３７０ａ、下側に位置する下側分割領域３７０ｂ、右側に位置する右側分割領域３７０ｃ、左側に位置する左側分割領域３７０ｄの４つの領域である。分割領域２７０、３７０は、上述の分割領域１７０よりも小さく、分割領域１７０のうち、無人航空機１００が短時間で実質的に移動できる位置に相当する領域に限定された領域である。

【0056】

例えば、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、下側分割領域２７０ｂ、３７０ｂが対応分割領域１７２であり、上述の下側分割領域１７０ｂに相当する領域（二値化画像１１０ａを対角線により分割したときに下側に位置する領域）の分割領域雲占有率は第２閾値以上であったとする。しかし、下側分割領域２７０ｂ、３７０ｂでの分割領域雲占有率が第２閾値未満であれば、航路制御装置１３０は、臨時ウェイポイントを設定することなく、第２ウェイポイントＷＰ２を目標とする。

【0057】

このように、分割領域２７０、３７０を、無人航空機１００が短時間で実質的に移動できる領域に限定することで、移動不能な領域に雲Ｃが存在するために第２ウェイポイントＷＰ２が航路として選択されないといった非効率な事象を回避でき、効率的に飛行を制御することができる。

【0058】

図７は、本実施形態にかかる飛行方法の流れを説明するためのフローチャートである。当該飛行方法における処理は、予め定められた周期毎に割込処理として繰り返し行われる。当該飛行方法を開始する前に、航路決定部１５２は、目標とするウェイポイントＷＰ（初期値は第１ウェイポイントＷＰ１）を設定する。

【0059】

撮像装置１１０は、無人航空機１００の前方を撮像する。撮像装置１１０により撮像された画像の画像データは、航路制御装置１３０の画像処理部１４０へ送信される（ステップＳ２００）。画像処理部１４０は、撮像装置１１０により撮像された画像を二値化処理して二値化画像１１０ａを生成する（ステップＳ２０２）。

【0060】

次に、判定領域雲占有率導出部１４２は二値化画像１１０ａの判定領域１６０における判定領域雲占有率を導出する（ステップＳ２０４）。そして、判定領域雲占有率判定部１４４は、導出された判定領域雲占有率が第１閾値以上であるか判定する（ステップＳ２０６）。

【0061】

判定領域雲占有率が第１閾値未満である場合（ステップＳ２０６におけるＮＯ）、航路決定部１５２は、現在目標としているウェイポイントＷＰを継続して目標とし、当該飛行方法を終了する。

【0062】

判定領域雲占有率が第１閾値以上である場合（ステップＳ２０６におけるＹＥＳ）、航路決定部１５２は現在目標としているウェイポイントＷＰの次回に選択されるウェイポイントＷＰ（次に目標とするウェイポイントＷＰ）に対応する分割領域１７０を導出する。なお、次に目標とするウェイポイントＷＰに対応する分割領域１７０が複数の分割領域１７０に跨っている場合は、複数の分割領域１７０を合わせた領域における雲Ｃの占有率を導出する（ステップＳ２０８）。

【0063】

分割領域雲占有率導出部１４６は、ステップＳ２０８で決定された、次に目標とするウェイポイントＷＰに対応する分割領域１７０における分割領域雲占有率を導出する（ステップＳ２１０）。そして、分割領域雲占有率判定部１４８は、導出された分割領域雲占有率が第２閾値以上であるか判定する（ステップＳ２１２）。

【0064】

分割領域雲占有率が第２閾値未満である場合（ステップＳ２１２におけるＮＯ）、航路決定部１５２は、目標とするウェイポイントＷＰを、次に目標とするウェイポイントＷＰに変更して（ステップＳ２２６）、当該飛行方法を終了する。

【0065】

分割領域雲占有率が第２閾値以上である場合（ステップＳ２１２におけるＹＥＳ）、分割領域数照会部１５０は、上記のステップＳ２０８で、分割領域雲占有率導出部１４６が分割領域雲占有率を導出した次回に選択されるウェイポイントＷＰに対応する分割領域１７０において分割領域１７０の数を照会する（ステップＳ２１４）。

【0066】

分割領域雲占有率を導出した領域における分割領域１７０の数が２つでない（１つである）場合（ステップＳ２１６におけるＮＯ）、航路決定部１５２は、分割領域雲占有率が導出された分割領域１７０（次回に目標とするウェイポイントＷＰに対応する分割領域１７０）以外の分割領域１７０に、臨時ウェイポイントを設定する。そして、航路決定部１５２は、目標とするウェイポイントＷＰを臨時ウェイポイントに変更して（ステップＳ２１８）、当該飛行方法を終了する。

【0067】

分割領域雲占有率を導出した分割領域１７０の数が２つである場合（ステップＳ２１６におけるＹＥＳ）、分割領域雲占有率導出部１４６は、２つの分割領域１７０それぞれについて分割領域雲占有率を導出する（ステップＳ２２０）。そして、分割領域雲占有率判定部１４８は、ステップＳ２２０で分割領域雲占有率を導出した２の分割領域１７０の中で、分割領域雲占有率が第２閾値未満の分割領域１７０があるかを判定する（ステップＳ２２２）。

【0068】

分割領域雲占有率が第２閾値未満の分割領域１７０がない場合（ステップＳ２２２におけるＮＯ）、航路決定部１５２は、分割領域雲占有率が導出された分割領域１７０（次に目標とするウェイポイントＷＰに対応する分割領域１７０）以外の分割領域１７０に、臨時ウェイポイントを設定する。そして、航路決定部１５２は、目標とするウェイポイントＷＰを臨時ウェイポイントに変更して（ステップＳ２１８）、当該飛行方法を終了する。

【0069】

分割領域雲占有率が第２閾値未満の分割領域１７０がある場合（ステップＳ２２２におけるＹＥＳ）、航路決定部１５２は、分割領域雲占有率が第２閾値未満の分割領域１７０へ航路を変更する（ステップＳ２２４）。その後、航路決定部１５２は、目標とするウェイポイントＷＰを、次に目標とするウェイポイントＷＰに変更して（ステップＳ２２６）、当該飛行方法を終了する。

【0070】

このように、本実施形態によれば、無人航空機１００において操縦者による操作を要することなく、効率的に雲Ｃへの進入を回避しつつ飛行することができる。

【0071】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0072】

例えば、上述の実施形態において、分割領域雲占有率導出部１４６は、分割領域雲占有率を導出する分割領域１７０、２７０、３７０として、対応分割領域１７２を設定した。しかしながら、分割領域雲占有率導出部１４６が設定する分割領域１７０、２７０、３７０は、第２ウェイポイント以降のウェイポイントＷＰ（次回以降に選択されるウェイポイントＷＰ）に対する分割領域１７０、２７０、３７０であればよく、例えば第３ウェイポイントＷＰ３等に設定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本発明は、航空機が、航路に存在する雲への進入を回避しつつ飛行する飛行方法に利用することができる。

【符号の説明】

【0074】

ＷＰ ウェイポイント
１００ 航空機（無人航空機）
１３０ 航路制御装置
１６０ 判定領域
１７０、２７０、３７０ 分割領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】