特許 6377108 無人機制御システムの異常検知方法

(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】6377108

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】無人機制御システムの異常検知方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 17/18 20150101AFI20180813BHJP

   B64C 13/20 20060101ALI20180813BHJP

   B64F 1/00 20060101ALI20180813BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20180813BHJP

   H04B 17/29 20150101ALI20180813BHJP

   H04B 7/10 20060101ALI20180813BHJP

   H03J 9/02 20060101ALI20180813BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20180813BHJP

   G01S 13/74 20060101ALN20180813BHJP

   G01S 13/95 20060101ALN20180813BHJP

【ＦＩ】

   H04B17/18

   B64C13/20 Z

   B64F1/00 Z

   B64C39/02

   H04B17/29 300

   H04B7/10 A

   H03J9/02

   H04Q9/00 301B

   !G01S13/74

   !G01S13/95

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-180116(P2016-180116)

(22)【出願日】2016年9月15日

(65)【公開番号】特開2018-46426(P2018-46426A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2017年4月25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】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】小野村 陽一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 由

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／１９３８８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／１７１１２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−２１７９４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １７／１８

Ｂ６４Ｃ １３／２０

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｂ６４Ｆ １／００

Ｈ０３Ｊ ９／０２

Ｈ０４Ｂ ７／１０

Ｈ０４Ｂ １７／２９

Ｈ０４Ｑ ９／００

Ｇ０１Ｓ １３／７４

Ｇ０１Ｓ １３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無人機と地上設備とが互いの送受信機及び指向性アンテナにより信号を送受信する無人機制御システムにおける前記送受信機の異常を検知する無人機制御システムの異常検知方法であって、
前記無人機及び前記地上設備の一方または双方の制御部が、
前記送受信機が送受信した信号に基づいて、前記無人機及び前記地上設備の２つの前記指向性アンテナの間のアンテナ間距離を算出する距離算出工程と、
前記送受信機の送信出力と前記指向性アンテナの指向角度とに基づいて、当該指向性アンテナの送信性能を算出する送信性能算出工程と、
前記指向性アンテナの指向角度に基づいて、当該指向性アンテナの受信性能を算出する受信性能算出工程と、
前記無人機及び前記地上設備の一方における前記アンテナ間距離及び前記指向性アンテナの受信性能と、他方における前記指向性アンテナの送信性能とに基づいて、前記一方の前記送受信機での電波の受信レベルを推定する推定工程と、
前記推定工程で推定された受信レベルと前記一方の前記送受信機から取得した実際の受信レベルとの差が所定値以上の場合に、当該一方の送受信機に異常が発生したと判定する判定工程とを、
前記無人機及び前記地上設備の双方の前記送受信機について個別に行うことを特徴とする無人機制御システムの異常検知方法。

【請求項2】

前記無人機及び前記地上設備の少なくとも一方に設けられ、雨雲の位置情報を取得する気象情報取得手段を用い、
前記推定工程では、前記気象情報取得手段により取得された雨雲の位置情報を加味して前記一方の前記送受信機での電波の受信レベルが推定されることを特徴とする請求項１に記載の無人機制御システムの異常検知方法。

【請求項3】

前記無人機及び前記地上設備の各々の前記指向性アンテナのアンテナパターンを記憶した記憶手段を用い、
前記送信性能算出工程及び前記受信性能算出工程では、前記記憶手段に記憶された前記指向性アンテナのアンテナパターンに基づいて、当該指向性アンテナの送信性能及び受信性能が算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の無人機制御システムの異常検知方法。

【請求項4】

前記無人機及び前記地上設備の各々の制御部が、当該制御部を備える前記無人機または前記地上設備の前記送受信機について、前記距離算出工程、前記送信性能算出工程、前記受信性能算出工程、前記推定工程及び前記判定工程を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の無人機制御システムの異常検知方法。

【請求項5】

無人機と地上設備とが互いの送受信機及び指向性アンテナにより信号を送受信する無人機制御システムにおいて前記無人機上の位置計測機器の異常を検知する無人機制御システムの異常検知方法であって、
前記無人機及び前記地上設備の一方または双方の制御部が、
前記地上設備の前記送受信機が送受信した信号に基づいて、前記無人機及び前記地上設備の互いの前記指向性アンテナの間のアンテナ間距離を算出する距離算出工程と、
前記地上設備の前記指向性アンテナの指向角度と前記アンテナ間距離とに基づいて、前記無人機の位置を推定する推定工程と、
前記推定工程で推定された前記無人機の位置と前記位置計測機器から取得した前記無人機の位置との距離が所定値以上の場合に、当該位置計測機器に異常が発生したと判定する判定工程と、
を実行することを特徴とする無人機制御システムの異常検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地上設備から無人機を飛行制御する無人機制御システムにおいて機器の異常を検知する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、無人機と地上設備との間でデータリンクを確立し、地上設備から無人機の飛行を制御する無人機制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような無人機制御システムでは、信号の送受信や飛行制御等に用いる各種機器の動作健全性が重要であるが、外囲環境の影響等により機器単独では自らの異常を検知できない場合がある。

【0003】

例えば、信号を送受信する送受信機の信号（電波）の受信レベルが低下していた場合、送受信機単独では、これが無人機と地上設備の距離が離れたことや雨などの外囲環境によるものか、或いは送受信機自体が故障しているのかを判別することが難しい。
また、無人機の飛行制御には飛行位置の計測良否が重要であるが、機上の慣性航法装置や位置姿勢計単独では、偽のＧＰＳ（Global Positioning System）信号で各種情報を欺瞞するＧＰＳ情報欺瞞等を含む位置計測不良を検知することが難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５８０８７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、無人機制御システムにおける送受信機や位置計測機器の異常を好適に検知することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本願の第一の発明は、無人機と地上設備とが互いの送受信機及び指向性アンテナにより信号を送受信する無人機制御システムにおける前記送受信機の異常を検知する無人機制御システムの異常検知方法であって、
前記無人機及び前記地上設備の一方または双方の制御部が、
前記送受信機が送受信した信号に基づいて、前記無人機及び前記地上設備の２つの前記指向性アンテナの間のアンテナ間距離を算出する距離算出工程と、
前記送受信機の送信出力と前記指向性アンテナの指向角度とに基づいて、当該指向性アンテナの送信性能を算出する送信性能算出工程と、
前記指向性アンテナの指向角度に基づいて、当該指向性アンテナの受信性能を算出する受信性能算出工程と、
前記無人機及び前記地上設備の一方における前記アンテナ間距離及び前記指向性アンテナの受信性能と、他方における前記指向性アンテナの送信性能とに基づいて、前記一方の前記送受信機での電波の受信レベルを推定する推定工程と、
前記推定工程で推定された受信レベルと前記一方の前記送受信機から取得した実際の受信レベルとの差が所定値以上の場合に、当該一方の送受信機に異常が発生したと判定する判定工程とを、
前記無人機及び前記地上設備の双方の前記送受信機について個別に行うようにしたものである。

【0007】

望ましくは、前記無人機及び前記地上設備の少なくとも一方に設けられ、雨雲の位置情報を取得する気象情報取得手段を用い、
前記推定工程では、前記気象情報取得手段により取得された雨雲の位置情報を加味して前記一方の前記送受信機での電波の受信レベルが推定されるようにする。

【0008】

また望ましくは、前記無人機及び前記地上設備の各々の前記指向性アンテナのアンテナパターンを記憶した記憶手段を用い、
前記送信性能算出工程及び前記受信性能算出工程では、前記記憶手段に記憶された前記指向性アンテナのアンテナパターンに基づいて、当該指向性アンテナの送信性能及び受信性能が算出されるようにする。

【0009】

さらに望ましくは、前記無人機及び前記地上設備の各々の制御部が、当該制御部を備える前記無人機または前記地上設備の前記送受信機について、前記距離算出工程、前記送信性能算出工程、前記受信性能算出工程、前記推定工程及び前記判定工程を実行するようにする。

【0010】

本願の第二の発明は、無人機と地上設備とが互いの送受信機及び指向性アンテナにより信号を送受信する無人機制御システムにおいて前記無人機上の位置計測機器の異常を検知する無人機制御システムの異常検知方法であって、
前記無人機及び前記地上設備の一方または双方の制御部が、
前記地上設備の前記送受信機が送受信した信号に基づいて、前記無人機及び前記地上設備の互いの前記指向性アンテナの間のアンテナ間距離を算出する距離算出工程と、
前記地上設備の前記指向性アンテナの指向角度と前記アンテナ間距離とに基づいて、前記無人機の位置を推定する推定工程と、
前記推定工程で推定された前記無人機の位置と前記位置計測機器から取得した前記無人機の位置との距離が所定値以上の場合に、当該位置計測機器に異常が発生したと判定する判定工程と、
を実行するようにしたものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、無人機及び地上設備の一方におけるアンテナ間距離及び指向性アンテナの受信性能と、他方における指向性アンテナの送信性能とに基づいて、当該一方の送受信機の受信レベルが推定され、この推定された受信レベルと当該一方の送受信機から取得した実際の受信レベルとの差が所定値以上の場合に、当該一方の送受信機に異常が発生したと判定される。
或いは、地上設備の指向性アンテナの指向角度とアンテナ間距離とに基づいて無人機の位置が推定され、この推定された無人機の位置と、無人機上の位置計測機器から取得した無人機の位置との距離が所定値以上の場合に、当該位置計測機器に異常が発生したと判定される。
これにより、機器単独では自らの異常を検知できない場合であっても、当該機器を備えるものとは別の装置（無人機または地上設備）からの情報を利用することで、当該機器の異常を検知することができる。したがって、無人機制御システムにおいて、送受信機や位置計測機器の異常を好適に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態における無人機制御システムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態における送受信機の異常検知方法の流れを示すフローチャートである。

【図3】実施形態における送受信機の異常検知方法のうち、送受信機の受信レベルを推定する際のデータの流れを示すデータフロー図である。

【図4】実施形態における慣性航法装置の異常検知方法の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係る無人機制御システムの異常検知方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

【0014】

［無人機制御システムの構成］
まず、本実施形態における無人機制御システム１００の構成について、図１を参照して説明する。
図１は、無人機制御システム１００の概略構成を示すブロック図である。
この図に示すように、無人機制御システム１００は、地上設備３０からの制御指令によって無人機２０の飛行を制御するものである。

【0015】

無人機２０は、地上設備３０からの制御指令に基づいて自律飛行可能な無人航空機であり、送受信機２１と、飛行機構２３と、慣性航法装置２４と、気象レーダー２５と、記憶部２６と、飛行制御部２８とを備えて構成されている。

【0016】

送受信機２１は、後述する地上設備３０の送受信機３１とデータリンクを構成しており、指向性アンテナ２２を介して地上設備３０と互いに各種信号を送受信可能なものである。指向性アンテナ２２は、その指向方向を変更可能であるとともに、地上設備３０からの電波の受信強度が最も強くなる方向を探索して可動範囲内で自律的に地上設備３０の方向を向くように構成されている。

【0017】

飛行機構２３は、無人機２０を飛行させるための機構であり、推進力を発生させる内燃機関（例えばジェットエンジン）や舵面駆動用のアクチュエータ等から構成されている。

【0018】

慣性航法装置２４は、外部からの電波に依ることなく無人機２０の位置や姿勢、速度等を計測可能なものであり、本実施形態においては、無人機２０の位置に関する位置情報を飛行制御部２８へ出力する。

【0019】

気象レーダー２５は、気象状況を観測するための機上レーダーであり、本実施形態においては、電波強度を減衰させる雨雲の位置（高度を含む）等に関する雨雲情報を取得し、その信号を飛行制御部２８へ出力する。

【0020】

記憶部２６は、無人機２０の各種機能を実現するため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り、本実施形態においては、機上アンテナ特性２６０を記憶している。
機上アンテナ特性２６０は、無人機２０に搭載された指向性アンテナ２２のアンテナパターンデータであり、より詳しくは、指向性アンテナ２２に対する送受信電波の方向と送信電波強度及び受信感度との関係をプロットしたデータベースである。

【0021】

飛行制御部２８は、無人機２０の各部を中央制御する。具体的に、飛行制御部２８は、飛行機構２３を駆動制御して無人機２０の飛行を制御したり、送受信機２１及び指向性アンテナ２２を通じて地上設備３０と各種信号を送受信したり、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。

【0022】

一方、地上設備３０は、送受信機３１と、気象レーダー３５と、記憶部３６と、指令制御部３８とを備えて構成されている。

【0023】

送受信機３１は、無人機２０の送受信機２１とデータリンクを構成しており、指向性アンテナ３２を介して無人機２０と互いに各種信号を送受信可能なものである。指向性アンテナ３２は、略全天方位を指向可能であるとともに、無人機２０からの電波の受信強度が最も強くなる方向を探索して自律的に無人機２０の方向を向くように構成されている。

【0024】

気象レーダー３５は、気象状況を観測するためのレーダーであり、本実施形態においては、電波強度を減衰させる雨雲の位置（高度を含む）に関する情報を取得し、その信号を指令制御部３８へ出力する。

【0025】

記憶部３６は、地上設備３０の各種機能を実現するため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り、本実施形態においては、地上アンテナ特性３６０を記憶している。
地上アンテナ特性３６０は、地上設備３０に設置された指向性アンテナ３２のアンテナパターンデータであり、より詳しくは、指向性アンテナ３２に対する送受信電波の方向と送信電波強度及び受信感度との関係をプロットしたデータベースである。

【0026】

指令制御部３８は、ユーザ操作に基づいて地上設備３０の各部を中央制御する。具体的に、指令制御部３８は、送受信機３１及び指向性アンテナ３２を通じて無人機２０と各種信号を送受信したり、記憶部３６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。

【0027】

［送受信機の異常検知方法］
続いて、無人機制御システム１００において送受信機２１，３１の異常を検知する方法について説明する。
図２は、この異常検知方法の流れを示すフローチャートであり、図３は、当該異常検知方法の工程のうち電波の受信レベルを推定する際のデータの流れを示すデータフロー図である。

【0028】

本実施形態における送受信機２１，３１の異常検知方法は、無人機２０の送受信機２１及び地上設備３０の送受信機３１の一方または双方の受信レベルが低下した場合（但し、データリンクが途絶してはいない）などに、当該送受信機２１，３１に異常（故障）が発生したか否かを検知する処理である。
なお、ここでは、無人機２０が飛行中であるものとする。また、以下の説明では、説明の分かり易さのために、無人機２０の構成要素の語頭に「機上」を付し、地上設備３０の構成要素の語頭に「地上」を付すこととする。

【0029】

図２に示すように、本実施形態における送受信機２１，３１の異常検知方法では、まず、機上指向性アンテナ２２及び地上指向性アンテナ３２がいずれも正常であるか否かが判定される（ステップＳ１）。具体的には、無人機２０の飛行制御部２８が機上指向性アンテナ２２について、地上設備３０の指令制御部３８が地上指向性アンテナ３２について、それぞれ正常に動作・機能しているか否かを判定する。
そして、機上指向性アンテナ２２及び地上指向性アンテナ３２のいずれか一方だけでも正常に動作・機能していないと判定された場合には（ステップＳ１；Ｎｏ）、他の処理へ移行する。

【0030】

機上指向性アンテナ２２及び地上指向性アンテナ３２がいずれも正常であると判定された場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、無人機２０上での電波の受信レベルと地上設備３０での電波の受信レベルとが推定される（ステップＳ２）。

【0031】

このステップでは、図３に示すように、無人機２０と地上設備３０との各々において、送受信機２１，３１が正常であった場合での電波の受信レベルが推定される。
具体的に、まず無人機２０では、飛行制御部２８が、機上指向性アンテナ２２の指向方向での送信性能（送信電波強度）及び受信性能（受信感度）を算出する。より詳しくは、飛行制御部２８の機上送信性能算出器２８１が、機上送受信機２１から取得した送信出力と、機上指向性アンテナ２２から取得したアンテナ指向角度と、記憶部２６から読み出した機上アンテナ特性２６０とに基づいて、機上指向性アンテナ２２の指向方向での送信性能を算出する。飛行制御部２８は、算出した機上指向性アンテナ２２の送信性能を、データリンクを介して地上設備３０へ送信する。なお、ここでは便宜的に「指向性アンテナの送信性能」と記載するが、当該送信性能が送受信機による信号出力も加味されたものであることは言うまでもない。
また、飛行制御部２８の機上受信性能算出器２８２が、機上指向性アンテナ２２から取得したアンテナ指向角度と、記憶部２６から読み出した機上アンテナ特性２６０とに基づいて、機上指向性アンテナ２２の指向方向での受信性能を算出する。
さらに、飛行制御部２８の距離算出器２８３が、機上送受信機２１が送受信した信号に基づいて、機上指向性アンテナ２２と地上指向性アンテナ３２との間のアンテナ間距離（すなわち、無人機２０と地上設備３０との間の距離）を算出する。具体的に、距離算出器２８３は、例えば、機上送受信機２１が地上設備３０から受信した時間情報の付いた信号に基づいて、その時間差（受信時刻と信号内の送信時刻）からアンテナ間距離を算出したり、機上送受信機２１により地上設備３０との間でパルス信号を往復させて、この送受信に要した時間からアンテナ間距離を算出したりする。

【0032】

一方、地上設備３０では、指令制御部３８が、無人機２０におけるものと同様に、地上指向性アンテナ３２の指向方向における送信性能及び受信性能を算出する。より詳しくは、指令制御部３８の地上送信性能算出器３８１が、地上送受信機３１から取得した送信出力と、地上指向性アンテナ３２から取得したアンテナ指向角度と、記憶部３６から読み出した地上アンテナ特性３６０とに基づいて、地上指向性アンテナ３２の送信性能を算出する。指令制御部３８は、算出した地上指向性アンテナ３２の送信性能を、データリンクを介して無人機２０へ送信する。
また、指令制御部３８の地上受信性能算出器３８２が、地上指向性アンテナ３２から取得したアンテナ指向角度と、記憶部３６から読み出した地上アンテナ特性３６０とに基づいて、地上指向性アンテナ３２の受信性能を算出する。
さらに、指令制御部３８の距離算出器３８３が、送受信機３１が送受信した信号に基づいて、機上指向性アンテナ２２と地上指向性アンテナ３２との間のアンテナ間距離（すなわち、無人機２０と地上設備３０との間の距離）を算出する。具体的に、距離算出器３８３は、例えば、地上送受信機３１が無人機２０から受信した時間情報の付いた信号に基づいて、その時間差（受信時刻と信号内の送信時刻）からアンテナ間距離を算出したり、地上送受信機３１により無人機２０との間でパルス信号を往復させて、この送受信に要した時間からアンテナ間距離を算出したりする。

【0033】

そして、無人機２０では、飛行制御部２８の機上受信レベル推定器２８４が、地上設備３０から送信された地上指向性アンテナ３２の送信性能と、機上受信性能算出器２８２が算出した機上指向性アンテナ２２の受信性能と、距離算出器２８３が算出したアンテナ間距離と、気象レーダー２５から取得した雨雲情報とに基づいて、送受信機２１，３１が正常であった場合に得られるであろう無人機２０での電波の受信レベルを推定する。ここで、雨雲情報は、電波の減衰要素としての雨雲が、無人機２０と地上設備３０との間にどの程度の湿り気でどれだけの距離に亘って存在するか等を加味するのに用いられる。

【0034】

また、地上設備３０でも同様にして、指令制御部３８の地上受信レベル推定器３８４が、無人機２０から送信された機上指向性アンテナ２２の送信性能と、地上受信性能算出器３８２が算出した地上指向性アンテナ３２の受信性能と、距離算出器３８３が算出したアンテナ間距離と、気象レーダー３５から取得した雨雲情報とに基づいて、送受信機２１，３１が正常であった場合に得られるであろう地上設備３０での電波の受信レベルを推定する。

【0035】

機上及び地上での各受信レベルが推定されると、図２に示すように、送受信機２１，３１の異常有無が、無人機２０と地上設備３０とで個別に判定される。
具体的に、まず無人機２０では、飛行制御部２８が、機上送受信機２１から実際の受信レベルを取得し、推定された受信レベルと比較する（ステップＳ３１）。
次に、飛行制御部２８は、実際の受信レベルと推定された受信レベルとのレベル差が所定値以上であるか否か、つまり実際の受信レベルと推定された受信レベルとが略同一と見做せるか否かを判定する（ステップＳ４１）。
そして、飛行制御部２８は、実際の受信レベルと推定された受信レベルとのレベル差が所定値以上であると判定した場合（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、機上送受信機２１に異常が発生していると判定し、その旨の信号を地上設備３０へ送信する（ステップＳ５１）。
また、実際の受信レベルと推定された受信レベルとのレベル差が所定値未満であると判定した場合には（ステップＳ４１；Ｎｏ）、飛行制御部２８は、機上送受信機２１は正常であると判定し、その旨の信号を地上設備３０へ送信する（ステップＳ６１）。

【0036】

一方、地上設備３０では、指令制御部３８が、地上送受信機３１から実際の受信レベルを取得し、推定された受信レベルと比較する（ステップＳ３２）。
次に、指令制御部３８は、実際の受信レベルと推定された受信レベルとのレベル差が所定値以上であるか否か、つまり実際の受信レベルと推定された受信レベルとが略同一と見做せるか否かを判定する（ステップＳ４２）。
そして、指令制御部３８は、実際の受信レベルと推定された受信レベルとのレベル差が所定値以上であると判定した場合（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、地上送受信機３１に異常が発生していると判定する（ステップＳ５２）。
また、実際の受信レベルと推定された受信レベルとのレベル差が所定値未満であると判定した場合には（ステップＳ４２；Ｎｏ）、指令制御部３８は、地上送受信機３１は正常であると判定する（ステップＳ６２）。

【0037】

こうして、機上送受信機２１及び地上送受信機３１の異常有無が判定され、少なくとも一方の送受信機が異常であると判定された場合には、無人機２０の飛行任務を中断するなどの緊急措置が講じられる。また、いずれの送受信機とも正常であると判定された場合には、距離が離れたことや雨雲などの外囲環境により受信レベルが低下していると判断され、飛行経路を変更するなどの対応により無人機２０の飛行任務は続行される。

【0038】

［慣性航法装置の異常検知方法］
続いて、無人機制御システム１００において慣性航法装置２４の異常を検知する方法について説明する。
図４は、この異常検知方法の流れを示すフローチャートである。

【0039】

本実施形態における慣性航法装置２４の異常検知方法は、例えばＧＰＳ情報欺瞞を含む無人機２０の位置計測不良が疑われる場合などに、無人機２０の位置を算出する慣性航法装置２４に異常（故障）が発生したか否かを検知する処理である。
なお、ここでは、無人機２０が飛行中であるものとする。

【0040】

図４に示すように、本実施形態における慣性航法装置２４の異常検知方法では、まず、地上設備３０の指令制御部３８が、地上送受信機３１及び地上指向性アンテナ３２がいずれも正常に動作・機能しているか否かを判定する（ステップＴ１）。
そして、地上送受信機３１及び地上指向性アンテナ３２のいずれか一方だけでも正常に動作・機能していないと判定された場合には（ステップＴ１；Ｎｏ）、他の処理へ移行する。

【0041】

地上送受信機３１及び地上指向性アンテナ３２がいずれも正常であると判定された場合（ステップＴ１；Ｙｅｓ）、地上設備３０でのアンテナ情報に基づいて機上指向性アンテナ２２の位置（すなわち、無人機２０の位置）が推定される（ステップＴ２）。
具体的に、地上設備３０の指令制御部３８は、地上指向性アンテナ３２から取得したアンテナ指向角度（電波追尾方向）と、地上送受信機３１から取得したアンテナ間距離とに基づいて、機上指向性アンテナ２２の位置を推定する。つまり、機上指向性アンテナ２２（無人機２０）が、地上指向性アンテナ３２の指向方向にアンテナ間距離だけ離れた位置に存在するものとして、当該機上指向性アンテナ２２の位置が推定される。ここで、アンテナ間距離は、上述した送受信機の異常検知の場合と同様に、地上送受信機３１が送受信した信号に基づいて算出される。
そして、指令制御部３８は、推定した機上指向性アンテナ２２の位置を、データリンクを介して無人機２０へ送信する。

【0042】

次に、無人機２０の飛行制御部２８が、慣性航法装置２４から当該無人機２０の位置（すなわち、機上指向性アンテナ２２の位置）情報を取得し、地上設備３０から送信されてきた推定位置と比較する（ステップＴ３）。

【0043】

次に、飛行制御部２８は、慣性航法装置２４から得られた無人機２０の位置と、推定された無人機２０の位置との差（距離）が所定値以上であるか否か、つまり、これらの位置が略一致していると見做せるか否かを判定する（ステップＴ４）。

【0044】

そして、飛行制御部２８は、これらの位置の差が所定値以上であると判定した場合（ステップＴ４；Ｙｅｓ）、慣性航法装置２４に異常が発生していると判定し、その旨の信号を地上設備３０へ送信する（ステップＴ５）。
また、これらの位置の差が所定値未満であると判定した場合には（ステップＴ４；Ｎｏ）、飛行制御部２８は、慣性航法装置２４は正常であると判定する（ステップＴ６）。

【0045】

こうして、無人機２０上の慣性航法装置２４の異常有無が判定され、異常があると判定された場合には、無人機２０の飛行任務を中断するなどの緊急措置が、必要に応じて講じられる。

【0046】

［効果］
以上のように、本実施形態によれば、無人機２０及び地上設備３０の一方におけるアンテナ間距離及び指向性アンテナの受信性能と、他方における指向性アンテナの送信性能とに基づいて、両送受信機が正常であれば得られるであろう当該一方の送受信機の受信レベルが推定される。そして、この推定された受信レベルと当該一方の送受信機から取得した実際の受信レベルとの差が所定値以上の場合に、当該一方の送受信機に異常が発生したと判定される。
これにより、送受信機２１，３１単独では自らの異常を検知できない場合であっても、当該送受信機２１，３１を備えるものとは別の装置（無人機２０または地上設備３０）からの情報を利用することで、当該送受信機２１，３１の異常を検知することができる。
したがって、無人機制御システム１００において、信号を送受信する送受信機２１，３１の異常を好適に検知することができる。ひいては、受信レベルの低下が送受信機２１，３１の異常によるものか、或いは外囲環境によるものかを好適に判別することができるため、受信レベル低下時には常に任務を中断させていた従来に比べ、任務中断リスクを低減させることができる。

【0047】

また、地上設備３０の送受信機３１が送受信した信号に基づいてアンテナ間距離が算出され、このアンテナ間距離と地上設備３０の指向性アンテナ３２の指向角度とに基づいて無人機２０の位置が推定される。そして、この推定された無人機２０の位置と、無人機２０上の慣性航法装置２４から取得した無人機２０の位置との距離が所定値以上の場合に、当該慣性航法装置２４に異常が発生したと判定される。
これにより、無人機２０上の慣性航法装置２４単独では自らの異常を検知できない場合であっても、地上設備３０からの情報を利用することで、当該慣性航法装置２４の異常を検知することができる。
したがって、無人機制御システム１００において、無人機２０の位置を計測する慣性航法装置２４の異常（ＧＰＳ情報欺瞞を含む位置計測不良）を好適に検知することができる。

【0048】

［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。

【0049】

例えば、上記実施形態では、無人機２０及び地上設備３０の各々に設けられた気象レーダーが雨雲情報を取得することとしたが、これら無人機２０及び地上設備３０が雨雲情報を含む気象情報を取得可能であればその具体構成は特に限定されず、例えば通信手段により通信ネットワーク上から気象情報を取得することとしてもよい。また、無人機２０及び地上設備３０のいずれか一方が気象レーダーまたは通信手段により気象情報を取得し、この情報をデータリンクで他方に送信することなどとしてもよい。例えば、地上設備３０のみに気象レーダー３５を設けることとしてもよい。

【0050】

また、上記実施形態における送受信機の異常検知方法では、無人機２０及び地上設備３０の各々の制御部（飛行制御部２８、指令制御部３８）が、当該制御部を備える無人機２０または地上設備３０の送受信機について各工程を実行することとしたが、いずれか一方の制御部が双方の送受信機についての各工程を実行することとしてもよい。
例えば、地上設備３０の指令制御部３８が、無人機２０から機上のアンテナ指向角度や送信出力を取得して、機上の送受信性能の算出や受信レベルの推定等を行うことなどとしてもよい。但し、この場合には、機上アンテナ特性２６０を地上設備３０の記憶部３６に予め記憶させておき、無人機２０の記憶部２６に代えて地上設備３０の記憶部３６を用いるようにすることが好ましい。地上設備３０の指令制御部３８の方が無人機２０の飛行制御部２８よりも高い演算処理能力が期待できるため、できるだけ地上設備３０の指令制御部３に演算処理させるように構成することが好ましい。

【0051】

また、慣性航法装置の異常検知方法においても、無人機２０及び地上設備３０のいずれか一方の制御部（飛行制御部２８、指令制御部３８）が、略全ての工程を実行することとしてもよい。
例えば、地上設備３０の指令制御部３８が、無人機２０から慣性航法装置２４による位置情報を取得して、当該位置情報の比較等を行うことなどとしてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１００ 無人機制御システム
２０ 無人機
２１ 送受信機
２２ 指向性アンテナ
２４ 慣性航法装置
２５ 気象レーダー
２６ 記憶部
２６０ 機上アンテナ特性
２８ 飛行制御部
３０ 地上設備
３１ 送受信機
３２ 指向性アンテナ
３５ 気象レーダー
３６ 記憶部
３６０ 地上アンテナ特性
３８ 指令制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】