特許 6896501 飛行型描画装置

(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】6896501

(24)【登録日】2021年6月11日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】飛行型描画装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/02 20060101AFI20210621BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20210621BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20210621BHJP

   B64D 1/02 20060101ALI20210621BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20210621BHJP

   F41B 11/80 20130101ALI20210621BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/02

   B64C27/08

   B64C39/02

   B64D1/02

   G01C15/00 105Z

   G01C15/00 102C

   F41B11/80

【請求項の数】9

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-90293(P2017-90293)

(22)【出願日】2017年4月28日

(65)【公開番号】特開2018-189434(P2018-189434A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2020年3月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工機械システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 大司

(72)【発明者】

【氏名】青木 久雄

(72)【発明者】

【氏名】大西 献

【審査官】 山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１２２３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７６３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１２６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２０５９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １／００−１／１４

５／００−１５／１４

Ｂ６４Ｂ １／００−１／７０

Ｂ６４Ｃ １／００−９９／００

Ｂ６４Ｄ １／００−４７／０８

Ｂ６４Ｆ １／００−５／６０

Ｂ６４Ｇ １／００−９９／００

Ｆ４１Ａ １／００−９９／００

Ｆ４１Ｂ １／００−１５／１０

Ｆ４１Ｃ ３／００−３３／０８

Ｆ４１Ｆ １／００−７／００

Ｆ４１Ｇ １／００−１１／００

Ｆ４１Ｈ １／００−１３／００

Ｆ４１Ｊ １／００−１３／０２

Ｆ４２Ｂ １／００−９９／００

Ｆ４２Ｄ １／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

描画対象部上において空中を飛行する飛行体と、
前記飛行体に搭載され、複数の区画ごとにマーカーを発射可能なマーカー発射装置と、
前記飛行体の空中での現在位置を含む情報を取得する情報取得部と、
前記飛行体の飛行を制御すると共に、前記マーカー発射装置によるマーカーの発射を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記飛行体が前記描画対象部上を飛行している間、前記情報取得部により取得された前記飛行体の前記現在位置の変化に応じて、前記現在位置ごとに前記マーカーを描画可能な範囲を規定した発射用マップを作成し、
前記発射用マップ内に、前記描画対象部上に前記マーカーを描画するべき位置である複数の計画マーキング点があるとき、前記複数の区画のうち前記計画マーキング点に対応した区画から前記マーカーを発射させる、
ことを特徴とする飛行型描画装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記発射用マップ内にある前記計画マーキング点が、前記マーカーを描画済みの実績マーキング点である場合には、前記複数の区画のうち前記実績マーキング点に対応した区画からは前記マーカーを発射させないことを特徴とする請求項１に記載の飛行型描画装置。

【請求項3】

前記情報取得部は、前記飛行体の空中での姿勢をさらに取得し、
前記制御部は、前記情報取得部により取得された前記飛行体の前記現在位置において、前記飛行体が前記情報取得部により取得された前記姿勢をとっている場合に、前記マーカーを描画可能な範囲を規定した前記発射用マップを作成する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛行型描画装置。

【請求項4】

前記情報取得部は、前記飛行体の飛行速度をさらに取得し、
前記制御部は、前記情報取得部により取得された前記飛行体の前記現在位置において、前記飛行体が前記情報取得部により取得された前記飛行速度で飛行している場合に、前記マーカーを描画可能な範囲を規定した前記発射用マップを作成する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛行型描画装置。

【請求項5】

前記マーカー発射装置は、前記マーカーを加速して発射し、
前記情報取得部は、前記マーカーの発射速度をさらに取得し、
前記制御部は、前記情報取得部により取得された前記飛行体の前記現在位置において、前記飛行体が前記情報取得部により取得された前記姿勢をとっており、前記情報取得部により取得された前記発射速度で前記マーカーが発射された場合に、前記マーカーを描画可能な範囲を規定した前記発射用マップを作成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の飛行型描画装置。

【請求項6】

前記マーカー発射装置は、前記マーカーを鉛直方向下側に向けて自由落下により発射することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の飛行型描画装置。

【請求項7】

前記マーカーは、前記描画対象部に着弾して突き刺さる杭状の部材であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の飛行型描画装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記複数の計画マーキング点に基づいて作成される複数の予定飛行ラインに沿って前記飛行体を前記描画対象部上で飛行させながら、前記複数の計画マーキング点に前記マーカー発射装置から前記マーカーを発射させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の飛行型描画装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記予定飛行ラインの一つに沿って前記飛行体を一定の飛行速度で停止させることなく飛行させることを特徴とする請求項８に記載の飛行型描画装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行型描画装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば土木工事の用地整形や整形後の基礎工事において、作業基準となるマーキング（標識）点を描画するための技術が知られている。マーキング点の描画をするための位置測定について、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の高精度な計測手法を用いると共に、計測データのデジタル化が進むことによって、マーキング点の描画の自動化環境も改善されている。また、土木作業領域地形や既存の構造物の検査、観察等を行う場合、操縦性や飛行安定性が高いドローンを用いることで、従来は航空機等の利用でしか実現できなかった作業や、高所かつ狭い領域での作業が可能となっている。

【0003】

ドローンは、複数のロータと高精度のジャイロスコープの組み合わせにより飛行状態を自動制御で維持可能であり、飛行空間の制限や風等の外乱に対して、操縦者の負担を大きく軽減した操作が可能である。そのため、マーキング点の描画装置をドローンに搭載し、描画対象部に空中からマーキングを施すことがある。例えば、特許文献１には、塗料を封入したカラーボールを発射して、構造体・建造物の検査や事故・災害時等にターゲットとなる箇所に着弾破裂させて着色特定するためのカラーボール発射装置を、ドローンに搭載することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１６／１８１４２６号

【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、空中を飛行するドローン等の飛行体を用いてマーキング点の描画を行う場合、空中で飛行体の軌道や姿勢を完全に望み通りに制御することは困難である。そのため、風速や飛行体の飛行速度に応じて、飛行体の実際の位置と制御上の目標位置との間には誤差が発生し、この状態でマーキングを行うと、マーキング点が目標位置からずれてしまう。また、飛行体の飛行方向を修正することで、マーキング点のずれの修正を図ることも考えられるが、飛行方向の修正には、ある程度の飛行距離や時間が必要となるため、マーキング位置のずれを速やかに修正できないおそれがある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空中からマーカーを発射して描画対象部上に高精度かつ速やかにマーキング点を描画可能な飛行型描画装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、描画対象部上において空中を飛行する飛行体と、前記飛行体に搭載され、複数の区画ごとにマーカーを発射可能なマーカー発射装置と、前記飛行体の空中での現在位置を含む情報を取得する情報取得部と、前記飛行体の飛行を制御すると共に、前記マーカー発射装置によるマーカーの発射を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記飛行体が前記描画対象部上を飛行している間、前記情報取得部により取得された前記飛行体の前記現在位置の変化に応じて、前記現在位置ごとに前記マーカーを描画可能な範囲を規定した発射用マップを作成し、前記発射用マップ内に、前記描画対象部上に前記マーカーを描画するべき位置である複数の計画マーキング点があるとき、前記複数の区画のうち前記計画マーキング点に対応した区画から前記マーカーを発射させる、ことを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、飛行体が描画対象部上を飛行している間、飛行体の現在位置の変化に応じて、現在位置ごとにマーカーを描画可能な範囲を規定した発射用マップを用いて、発射用マップ内に含まれる計画マーキング点に対応したマーカー発射装置の各区画からマーカーを発射させることができる。それにより、飛行体の現在位置が本来想定する位置からずれている場合に、飛行体自体を移動させなくとも、計画マーキング点と異なる位置にマーカーを描画することを抑制することができる。また、飛行体自体を移動させる必要がないため、速やかに計画マーキング点にマーカーを描画することができる。従って、本発明にかかる飛行型描画装置は、空中からマーカーを発射して描画対象部上に高精度かつ速やかにマーキング点を描画することができる。

【0009】

また、前記制御部は、前記発射用マップ内にある前記計画マーキング点が、前記マーカーを描画済みの実績マーキング点である場合には、前記複数の区画のうち前記実績マーキング点に対応した区画からは前記マーカーを発射させないことが好ましい。

【0010】

この構成によれば、一度マーカーを描画した箇所に重ねてマーカーを描画することを防ぐことができるため、マーキング点の描画品質を向上させることができる。

【0011】

また、前記情報取得部は、前記飛行体の空中での姿勢をさらに取得し、前記制御部は、前記情報取得部により取得された前記飛行体の前記現在位置において、前記飛行体が前記情報取得部により取得された前記姿勢をとっている場合に、前記マーカーを描画可能な範囲を規定した前記発射用マップを作成する、ことが好ましい。

【0012】

この構成によれば、飛行体の現在位置において、飛行体の空中での姿勢に応じてマーカーを描画可能な範囲を規定した発射用マップを用いて、発射用マップ内に含まれる計画マーキング点に対応したマーカー発射装置の区画からマーカーを発射させることができる。それにより、飛行体の空中での姿勢が本来想定する姿勢からずれている場合に、飛行体の姿勢を修正させることなく、計画マーキング点と異なる位置にマーカーを描画することを抑制することができる。また、飛行体の姿勢自体を修正する必要がないため、速やかに計画マーキング点にマーカーを描画することができる。

【0013】

また、前記情報取得部は、前記飛行体の飛行速度をさらに取得し、前記制御部は、前記情報取得部により取得された前記飛行体の前記現在位置において、前記飛行体が前記情報取得部により取得された前記飛行速度で飛行している場合に、前記マーカーを描画可能な範囲を規定した前記発射用マップを作成する、ことが好ましい。

【0014】

この構成によれば、飛行体の現在位置において、飛行体の飛行速度に応じてマーカーを描画可能な範囲を規定した発射用マップを用いて、発射用マップ内に含まれる計画マーキング点に対応したマーカー発射装置の区画からマーカーを発射させることができる。それにより、飛行体の飛行速度を原因として、計画マーキング点と異なる位置にマーカーが描画されることを抑制することができる。

【0015】

また、前記マーカー発射装置は、前記マーカーを加速して発射し、前記情報取得部は、前記マーカーの発射速度をさらに取得し、前記制御部は、前記情報取得部により取得された前記飛行体の前記現在位置において、前記飛行体が前記情報取得部により取得された前記姿勢をとっており、前記情報取得部により取得された前記発射速度で前記マーカーが発射された場合に、前記マーカーを描画可能な範囲を規定した前記発射用マップを作成する、ことが好ましい。

【0016】

この構成によれば、飛行体の現在位置において、飛行体の空中における姿勢及びマーカーの発射速度に応じてマーカーを描画可能な範囲を規定した発射用マップを用いて、発射用マップ内に含まれる計画マーキング点に対応したマーカー発射装置の区画からマーカーを発射させることができる。それにより、飛行体の空中での姿勢が本来想定する姿勢からずれ、かつ、マーカーの発射速度に応じてマーカーの着弾位置が本来想定する位置からずれ得る場合にも、飛行体の姿勢を修正させることなく、計画マーキング点と異なる位置にマーカーを描画することを抑制することができる。また、飛行体の姿勢自体を修正する必要がないため、速やかに計画マーキング点にマーカーを描画することができる。

【0017】

また、前記マーカー発射装置は、前記マーカーを鉛直方向下側に向けて自由落下により発射することが好ましい。

【0018】

この構成によれば、マーカーを加速して強制発射する場合に比べて、マーカーの発射により飛行体に働く反力を低減することができるため、飛行体の空中での位置や姿勢の安定化を図ることができる。それにより、計画マーキング点に精度良くマーカーを描画することができる。

【0019】

また、前記マーカーは、前記描画対象部に着弾して突き刺さる杭状の部材であることが好ましい。

【0020】

この構成によれば、描画対象部に杭状のマーカーを着弾させて固定することができるため、例えばマーカーとしてペイントボール等による塗料を用いた場合に、塗料が描画対象部に吸収されてしまうようなことがない。また、マーカーとしてペイントボール等による塗料を用いた場合、描画対象部上に凹凸（起伏）があり、飛行型描画装置から描画対象部までの距離が一定でないことに起因して、ペイントボールが着弾点で破裂せずに塗料が印字されなかったり、塗料による印字状態が大きく変化したり変形したりすることがない。そのため、描画したマーカーの視認性を向上させることができる。さらに、描画対象部の起伏形状にかかわらず、飛行体を一定の高さで飛行させながら、マーカーを描画することができるため、飛行体を安定に飛行させることができ、マーカーの描画精度をより高めることが可能となる。

【0021】

また、前記制御部は、前記複数の計画マーキング点に基づいて作成される複数の予定飛行ラインに沿って前記飛行体を前記描画対象部上で飛行させながら、前記複数の計画マーキング点に前記マーカー発射装置から前記マーカーを発射させることが好ましい。

【0022】

この構成によれば、複数の計画マーキング点の位置を反映して作成された複数の予定飛行ラインに沿って飛行体を飛行させつつ、計画マーキング点にマーカーを描画することができるため、効率的なマーカーの描画が可能となる。

【0023】

また、前記制御部は、前記予定飛行ラインの一つに沿って前記飛行体を一定の前記飛行速度で停止させることなく飛行させることが好ましい。

【0024】

この構成によれば、マーカーの描画中に飛行体の飛行速度が変化しないため、飛行体の姿勢を安定させ、マーカーの描画精度を高めることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明にかかる飛行型描画装置は、空中からマーカーを発射して描画対象部上に高精度かつ速やかにマーキング点を描画することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、実施形態にかかる飛行型描画装置の概略を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態にかかる飛行型描画装置の概略構成図である。

【図3】図３は、ドローン側制御部によって実行される自動飛行制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、ドローン側制御部によって作成された複数の予定飛行ラインの一例を示す説明図である。

【図5】図５は、ｎライン飛行制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、自動発射制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】図７は、任意の時刻における発射用マップを模式的に示す説明図である。

【図8】図８は、任意の時刻における発射用マップを模式的に示す説明図である。

【図9】図９は、任意の時刻における発射用マップを模式的に示す説明図である。

【図10】図１０は、ドローンの空中での姿勢等に応じて描画対象部上にマーカーが着弾する位置の変化を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下に、本発明にかかる飛行型描画装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0028】

図１は、実施形態にかかる飛行型描画装置の概略を示す斜視図であり、図２は、実施形態にかかる飛行型描画装置の概略構成図である。実施形態にかかる飛行型描画装置１は、例えば土木工事の用地整形や整形後の基礎工事において、地表面を描画対象部１００として、描画対象部１００上に空中からマーカーを発射してマーキング点を描画するための装置である。なお、マーキング点は、描画対象部１００上において何らかの基準となるものであればよく、例えばマラソン等のコースを地表面に描画するものであってもよい。飛行型描画装置１は、図１及び図２に示すように、飛行体としてのドローン１０と、地上操作装置２０と、位置検出支援部３０とを備える。

【0029】

ドローン１０は、図２に示すように、飛行装置１１と、マーカー発射装置１２と、情報取得部１３と、ドローン側制御部１４と、ドローン側記憶部１５と、ドローン側通信部１６とを備える。また、地上操作装置２０は、地上側記憶部２１と、地上側制御部２２と、操縦部２３と、地上側通信部２４とを備える。

【0030】

ドローン１０の飛行装置１１は、複数（本実施形態では、４つ）のロータ１１ａと、ロータ１１ａに取り付けられたプロペラ１１ｂとを含む。ドローン１０は、各ロータ１１ａを個別に回転駆動可能とされており、各ロータ１１ａの回転に伴って各プロペラ１１ｂが回転することで、空中を飛行することができる。本実施形態において、飛行装置１１すなわち各ロータ１１ａの駆動制御は、ドローン側制御部１４により実行される。

【0031】

ドローン１０のマーカー発射装置１２は、複数の区画ごとにマーカー２を発射可能な装置である。本実施形態において、マーカー発射装置１２は、ドローン１０の下部に取り付けられている。マーカー発射装置１２は、図１に示すように、隣り合って並べられた格子状の複数の区画１２ａごとに、複数のマーカー２が収納されており、各区画１２ａからマーカー２を一つずつ発射可能とされている。なお、図１においては、区画１２ａを模式的に示しており、区画１２ａの実際の数は、図示するものよりも多い。本実施形態において、マーカー発射装置１２は、各区画１２ａからマーカー２を鉛直方向下側に向けて自由落下により発射する。

【0032】

本実施形態において、マーカー２は、空中から発射されることにより、地表面である描画対象部１００に突き刺さることが可能な杭状の部材とされている。マーカー２は、描画対象部１００に突き刺さった後、地上に露出している部分の少なくとも一部が放射状に展開するものであってもよい。それにより、マーカー２によるマーキング点の視認性を向上させることができる。

【0033】

ドローン１０の情報取得部１３は、ドローン１０の空中における現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ドローン１０の空中における姿勢（回転角度θ（α，β，γ））、及び、ドローン１０の飛行速度Ｖを取得する。本実施形態において、情報取得部１３は、ＧＰＳの受信機を含み、位置検出支援部３０とドローン側通信部１６を介して通信して、ＧＰＳによりドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得する。また、情報取得部１３は、ドローン１０の空中における姿勢を検出するためのジャイロスコープを含む。情報取得部１３は、ジャイロスコープにより、ドローン１０のＸ軸回りの回転角度θ（α）、Ｙ軸回りの回転角度θ（β）、Ｚ軸回りの回転角度θ（γ）を計測することができる。また、情報取得部１３は、ドローン１０の飛行速度Ｖを検出する速度センサを含む。

【0034】

ドローン１０のドローン側制御部１４は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、及びＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を含む演算処理装置である。

【0035】

ドローン側制御部１４は、地上側制御部２２からドローン１０の自動飛行指令が出力されている場合、自動飛行指令に従って飛行装置１１を駆動制御し、ドローン１０を飛行させる。また、ドローン側制御部１４は、地上側制御部２２からドローン１０の手動飛行指令が出力されている場合、地上操作装置２０の操縦部２３に含まれる飛行操縦装置２３ａによる操縦指令に従って飛行装置１１を駆動制御し、ドローン１０を飛行させる。

【0036】

ドローン側制御部１４は、地上側制御部２２からマーカー発射装置１２の自動発射指令が出力されている場合、自動発射指令に従ってマーカー発射装置１２を駆動制御し、マーカー発射装置１２からマーカー２を発射させる。また、ドローン側制御部１４は、地上側制御部２２からマーカー発射装置１２の手動発射指令が出力されている場合、地上操作装置２０の操縦部２３に含まれる発射操作装置２３ｂによる操作指令に従ってマーカー発射装置１２を駆動制御し、マーカー発射装置１２からマーカー２を発射させる。

【0037】

ドローン１０のドローン側記憶部１５は、飛行装置１１の駆動制御やマーカー発射装置１２の駆動制御に関する各種プログラム等を記憶している。ドローン側記憶部１５は、各種プログラムをドローン側制御部１４との間でやりとりする。

【0038】

ドローン１０のドローン側通信部１６は、地上操作装置２０の地上側通信部２４と無線により通信し、ドローン側制御部１４と地上側制御部２２との間での指令信号のやり取りや、情報取得部１３と地上側制御部２２との間でのドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、回転角度θ（α，β，γ）、及び飛行速度Ｖのやり取りを行う。また、ドローン側通信部１６は、位置検出支援部３０と通信し、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のやり取りを行う。ドローン側通信部１６の無線規格は、いかなるものであってもよい。

【0039】

地上操作装置２０の地上側記憶部２１は、計画マップ４１と、実績マップ４２と、予定飛行ラインデータ４３とを記憶している。計画マップ４１は、図２に示すように、描画対象部１００上にマーカー２を描画するべき位置である複数の計画マーキング点Ｍ＊を記録したデータである。計画マップ４１は、例えば、描画対象部１００へのマーキング位置が線画で設定された図示しないＣＡＤデータを所定のピッチでドット状に変換したものである。すなわち、計画マップ４１の各ドットが描画対象部１００への計画マーキング点Ｍ＊となる。本実施形態では、図示しないＣＡＤデータから計画マーキング点Ｍ＊への変換を予め行った上で、計画マップ４１を地上側記憶部２１に記憶しておく。なお、描画対象部１００へのマーカーの描画を行う際に、ＣＡＤデータから計画マップ４１への変換を行ってもよい。

【0040】

実績マップ４２は、計画マップ４１に従ってマーカー発射装置１２から描画対象部１００へとマーカー２を描画した実績マーキング点Ｍを記録したデータである。実績マップ４２は、地上側制御部２２が実行するマーカー発射装置１２の自動発射制御において作成される。実績マップ４２は、マーカー発射装置１２の自動発射制御の実行が進むことに伴って、随時更新されていく。

【0041】

予定飛行ラインデータ４３は、ドローン１０を描画対象部１００上で飛行させる複数の予定飛行ラインＬｎ（図４参照）を規定したデータである。予定飛行ラインデータは、地上側制御部２３にて実行されるドローン１０の自動飛行制御において作成される。予定飛行ラインＬｎは、図２に示すように、所定のピッチで設定されたドット状の複数の目標飛行位置Ｐ＊をつないだラインである。なお、予定飛行ラインＬｎは、予め作成されて地上側記憶部２１に記憶されるものであってもよい。

【0042】

地上操作装置２０の地上側制御部２２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、及びＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を含む演算処理装置である。

【0043】

地上側制御部２２は、図示しないインターフェースを介して、ユーザーからドローン１０を自動で飛行させる旨の指示がなされている場合、ドローン１０の自動飛行制御を実行し、自動飛行制御の実行により作成した自動飛行指令をドローン側制御部１４へと送信する。また、地上側制御部２２は、図示しないインターフェースを介して、ユーザーからドローン１０を手動で飛行させる旨の指示がなされている場合、ドローン１０の手動飛行指令をドローン側制御部１４、及び操縦部２３へと出力する。

【0044】

地上側制御部２２は、図示しないインターフェースを介して、ユーザーからマーカー発射装置１２からのマーカー２の発射を自動で行う旨の指示がなされている場合、マーカー発射装置１２の自動発射制御を実行し、自動発射制御の実行により作成した自動発射指令をドローン側制御部１４へと送信する。また、地上側制御部２２は、図示しないインターフェースを介して、ユーザーからマーカー発射装置１２からのマーカー２の発射を手動で行う旨の指示がなされている場合、マーカー発射装置１２の手動発射指令をドローン側制御部１４、及び操縦部２３へと出力する。

【0045】

地上操作装置２０の操縦部２３は、飛行操縦装置２３ａと、発射操作装置２３ｂとを有する。飛行操縦装置２３ａは、地上側制御部２２からドローン１０の手動飛行指令が操縦部２３へと出力されている場合に、ドローン１０の飛行をユーザーが手動により実行するためのインターフェースである。飛行操縦装置２３ａは、ユーザーの手動操作に従ってドローン１０の操縦指令をドローン側制御部１４へと出力する。また、発射操作装置２３ｂは、地上側制御部２２からマーカー発射装置１２の手動発射指令が操縦部２３へと出力されている場合に、マーカー発射装置１２からのマーカー２の発射をユーザーが手動により実行するためのインターフェースである。発射操作装置２３ｂは、ユーザーの手動操作に従ってマーカー発射装置１２からのマーカー２の操作指令をドローン側制御部１４へと出力する。

【0046】

地上操作装置２０の地上側通信部２４は、ドローン側通信部１６と無線により通信し、ドローン側制御部１４と地上側制御部２２との間での指令信号のやり取りや、情報取得部１３と地上側制御部２２との間でのドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、回転角度θ（α，β，γ）、及び飛行速度Ｖのやり取りを行う。地上側通信部２４の無線規格は、いかなるものであってもよい。

【0047】

位置検出支援部３０は、本実施形態では、ＧＰＳの固定局である。位置検出支援部３０は、ドローン側通信部１６を介して情報取得部１３のＧＰＳ受信機と通信し、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を情報取得部１３へと送信する。なお、位置検出支援部３０は、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、地上側通信部２２を介して地上側制御部２２へと送信してもよい。

【0048】

次に、地上側制御部２２によるドローン１０の自動飛行制御、及び、マーカー発射装置１２の自動発射制御について説明する。ドローン１０の自動飛行制御、及び、マーカー発射装置１２の自動発射制御は、地上側制御部２２によって並列的に実行される。それにより、ドローン１０を描画対象部１００上で飛行させながら、描画対象部１００上の計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画させていく。まずは、ドローン１０の自動飛行制御について説明する。図３は、地上側制御部によって実行される自動飛行制御の処理の一例を示すフローチャートである。自動飛行制御においては、地上側制御部２２からドローン側制御部１４へと自動飛行指令が随時出力され、ドローン側制御部１４は、自動飛行指令の内容に従ってドローン１０が飛行するように飛行装置１１を駆動制御する。

【0049】

地上側制御部２２は、ステップＳ１として、マーカー発射開始処理及びドローン１０の離陸処理を実行する。地上側制御部２２は、マーカー発射開始処理として、地上側記憶部２１から、計画マップ４１と、実績マップ４２とを取得する。なお、実績マップ４２は、本制御が開始されたタイミングにおいては、作成されていないが、マーカー発射装置１２の自動発射制御の実行が進むに従って、随時更新されていく。また、地上側制御部２２は、ドローン側制御部１４に飛行装置１１を駆動制御させ、ドローン１０を離陸させる。地上側制御部２２は、計画マップ４１と、実績マップ４２とを取得すると共に、ドローン１０の離陸処理が完了すると、ステップＳ２に進む。

【0050】

地上側制御部２２は、ステップＳ２として、計画マーキング点Ｍ＊にマーカー発射装置１２からマーカー２を発射させながら、描画対象部１００上でドローン１０を飛行させる複数の予定飛行ラインＬｎを作成する。図４は、地上側制御部によって作成された複数の予定飛行ラインの一例を示す説明図である。図４に示す例では、予定飛行ラインＬｎは、描画対象部１００上で間隔を空けて延びる直線状のラインである。本実施形態において、予定飛行ラインＬｎは、鉛直方向における高さが一定に作成される。ドローン側制御部１４は、計画マップ４１の計画マーキング点Ｍ＊及び実績マップ４２の実績マーキング点Ｍの位置に基づいて、マーカー２の描画前の計画マーキング点Ｍ＊に効率的にマーカー２を描画可能な複数の予定飛行ラインＬｎを作成する。効率的にマーカー２を描画可能とは、描画対象部１００の形状や、各計画マーキング点Ｍ＊や実績マーキング点Ｍの位置、及び、マーカー発射装置１２の各区画１２ａの最大幅等を考慮して、描画対象部１００上を飛行するドローン１０の飛行距離、または、飛行時間が最も少なくなるように、複数の飛行予定ラインＬｎを作成することを意味する。

【0051】

また、マーカー発射装置１２の各区画１２ａに収容されるマーカー２の数には、制限がある。さらに、本実施形態においては、マーカー２の発射に伴ってドローン１０の重心がずれることで、ドローン１０の姿勢が安定化しないことを防ぐため、同じタイミングで発射するマーカー２の数に制限を設ける。そのため、ドローン１０を各予定飛行ラインＬｎに沿って１回だけ飛行させても、計画マーキング点Ｍ＊のすべてにマーカー２を描画できない可能性がある。また、ドローン１０の空中での現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が予定飛行ラインＬｎからずれたり、ドローン１０の空中での姿勢が想定したものからずれたりすること等によっても、計画マーキング点Ｍ＊のすべてにマーカー２を描画できない可能性がある。そこで、地上側制御部２２は、各予定飛行ラインＬｎについて、ドローン１０を往復させる回数の上限を設定する。地上側制御部２２は、予定飛行ラインＬｎに沿ってドローン１０を飛行させ、後述する自動発射制御を実行した結果、計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２の描画漏れがあった場合、設定した上限の範囲内で、ドローン１０を予定飛行ラインＬｎに沿って往復させる。作成された予定飛行ラインＬｎは、予定飛行ラインデータ４３として地上側記憶部２１に記憶される。地上側制御部２２は、予定飛行ラインＬｎを作成すると、ステップＳ３に進む。

【0052】

地上側制御部２２は、ステップＳ３として、ステップＳ２で作成し、地上側記憶部２１に記憶された予定飛行ラインＬｎに沿ってドローン１０を飛行させるｎライン飛行制御を実行する。ｎライン飛行制御については、後述する。

【0053】

地上側制御部２２は、ｎライン飛行制御が完了すると、ステップＳ４に進み、計画マップ４１に規定されたすべての計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２の描画が完了したか否かを判定する。上述したように、マーカー発射装置１２の自動発射制御がドローン１０の自動飛行制御と並列的に実行されている。そのため、自動飛行制御の実行中には、計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２の描画が随時行われており、マーカー２の描画が完了した計画マーキング点Ｍ＊は、実績マップ４２において、実績マーキング点Ｍとして記録されていく。地上側制御部２２は、計画マップ４１に記録された計画マーキング点Ｍ＊と、実績マップ４２に記録された実績マーキング点Ｍとに基づいて、すべての計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２の描画が完了したか否かを判定する。

【0054】

地上側制御部２２は、すべての計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２の描画が完了していないと判定した場合（ステップＳ４、Ｎｏ）、再びステップＳ２以降の処理を実行する。それにより、マーカー２の描画が完了されていない計画マーキング点Ｍ＊がある領域に向けてドローン１０を飛行させる複数の予定飛行ラインＬｎが新たに作成され（ステップＳ２）、複数の予定飛行ラインＬｎに沿ったドローン１０のｎライン飛行制御が実行される。一方、地上側制御部２２は、すべての計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２の描画が完了したと判定した場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、自動飛行制御を終了する。

【0055】

次に、ステップＳ３のｎライン飛行制御について説明する。図５は、ｎライン飛行制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【0056】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０１として、ドローン側制御部１４により飛行装置１１を駆動制御させ、ドローン１０を次の予定飛行ラインＬｎの始点位置に移動させる。その後、地上側制御部２２は、ステップＳ３０２に進む。

【0057】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０２として、ドローン側制御部１４により飛行装置１１を駆動制御させ、予定飛行ラインＬｎ上の次の目標飛行位置Ｐ＊に向けてドローン１０が飛行させる。本実施形態では、ドローン１０を停止させる（ホバリング状態とする）ことなく、予定飛行ラインＬｎに沿って一定の飛行速度Ｖで飛行させる。また、予定飛行ラインＬｎは、鉛直方向における高さが一定とされているため、予定飛行ラインＬｎに沿って飛行するドローン１０は、常に同じ高さを飛行することになる。その後、地上側制御部２２は、ステップＳ３０３に進む。

【0058】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０３として、ドローン側通信部１６と地上側通信部２４との通信により情報取得部１３からドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び回転角度θ（α、β、γ）を入力し、ステップＳ３０４に進む。

【0059】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０４として、ドローン１０の回転角度θ（α，β，γ）の値が所定角度θ１以上であるか否かを判定する。地上側制御部２２は、回転角度θ（α，β，γ）の値が所定角度θ１以上であると判定した場合（ステップＳ３０４、Ｙｅｓ）、ドローン１０の姿勢が予定飛行ラインＬｎに対して何れかの方向に傾斜しているため、ステップＳ３０５に進む。

【0060】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０５として、回転角度θ（α，β，γ）が所定角度θ１未満となるように、ドローン側制御部１４により飛行装置１１を駆動制御させ、ドローン１０の姿勢を修正する。その後、地上側制御部２２は、ステップＳ３０６に進む。

【0061】

地上側制御部２２は、ドローン１０の回転角度θ（α，β，γ）の値が所定角度θ１未満であると判定した場合（ステップＳ３０４、Ｎｏ）、ドローン１０の姿勢が予定飛行ラインＬｎに対して傾斜していないため、ステップＳ３０５の処理を省略し、ステップＳ３０６へと進む。

【0062】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０６として、現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が予定飛行ラインＬｎから所定距離Ｄ１以上に離れているか否かを判定する。地上側制御部２２は、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が予定飛行ラインＬｎから所定距離Ｄ１以上に離れていると判定した場合（ステップＳ３０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０７に進む。

【0063】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０７として、ドローン側制御部１４により飛行装置１１を駆動制御させ、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が予定飛行ラインＬｎに近づく方向にドローン１０の飛行を修正する。その後、地上側制御部２２は、ステップＳ３０８に進む。

【0064】

また、地上側制御部２２は、現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が予定飛行ラインＬｎから所定距離Ｄ１以上に離れていないと判定した場合（ステップＳ３０６、Ｎｏ）、ステップＳ３０７の処理を省略し、ステップＳ３０８へと進む。

【0065】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０８として、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎの終点（最後の目標飛行位置Ｐ＊）に到達したか否かを判定する。地上側制御部２２は、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎの終点に到達していないと判定した場合（ステップＳ３０８、Ｎｏ）、再びステップＳ３０２以降の処理を実行する。また、地上側制御部２２は、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎの終点に到達したと判定した場合（ステップＳ３０８、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０９に進む。

【0066】

地上側制御部２２は、ステップＳ３０９として、ステップＳ３０２からステップＳ３０８までの間に飛行した予定飛行ラインＬｎにおいて、後述する自動発射制御でマーカー２を描画できなかった計画マーキング点Ｍ＊があったか否かを判定する。ステップＳ３０９の判定は、例えば、ドローン１０が位置ずれや姿勢のずれを生じることなく予定飛行ラインＬｎに沿って飛行した場合にマーカー２が描画されるべき計画マーキング点Ｍ＊に対して、マーカー２が実際に描画されたか否かを実績マップ４２に基づいて判定すればよい。

【0067】

地上側制御部２２は、予定飛行ラインＬｎにおいて、後述する自動発射制御でマーカー２を描画できなかった計画マーキング点Ｍ＊があったと判定した場合（ステップＳ３０９，Ｙｅｓ）、ステップＳ３１０に進む。

【0068】

地上側制御部２２は、ステップＳ３１０として、予定飛行ラインＬｎの往復の上限回数に達したか否かを判定する。地上側制御部２２は、予定飛行ラインＬｎの往復の上限回数に達していないと判定した場合（ステップＳ３１０，Ｎｏ）、ステップＳ３０２の処理に戻り、予定飛行ラインＬｎに沿って、前回とは逆方向からドローン１０を飛行させる。

【0069】

一方、地上側制御部２２は、予定飛行ラインＬｎの往復の上限回数に達したと判定した場合（ステップＳ３１０，Ｙｅｓ）、ステップＳ３１１に進む。また、地上側制御部２２は、予定飛行ラインＬｎにおいて、後述する自動発射制御でマーカー２を描画できなかった計画マーキング点Ｍ＊がなかった（予定飛行ラインＬｎにおいて、すべての計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画した）と判定した場合（ステップＳ３０９，Ｎｏ）も、ステップＳ３１１に進む。

【0070】

地上側制御部２２は、ステップＳ３１１として、すべての予定飛行ラインＬｎの飛行が完了したか否かを判定する。地上側制御部２２は、すべての予定飛行ラインＬｎの飛行が完了していないと判定した場合（ステップＳ３１１、Ｎｏ）、ステップＳ３０１に戻り、次の予定飛行ラインＬｎ＋１に沿ってドローン１０を飛行させる。また、地上側制御部２２は、すべての予定飛行ラインＬｎの飛行が完了したと判定した場合（ステップＳ３１１、Ｙｅｓ）、ｎライン飛行制御を終了する。

【0071】

次に、マーカー発射装置１２の自動発射制御について説明する。図６は、自動発射制御の処理の一例を示すフローチャートである。図６に示す自動発射制御は、ドローン１０の自動飛行制御が実行されている間、常時繰り返し実行されている。

【0072】

地上側制御部２２は、ステップＳ１１として、ドローン側通信部１６と地上側通信部２４との通信により情報取得部１３からドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、回転角度θ（α，β，γ）、及び飛行速度Ｖを入力し、ステップＳ１２に進む。

【0073】

地上側制御部２２は、ステップＳ１２として、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ドローン１０が回転角度θ（α，β，γ）の姿勢をとっており、かつ、ドローン１０が飛行速度Ｖで飛行している場合に、マーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４を作成する。地上側制御部２２は、発射用マップ４４を作成すると、ステップＳ１３に進む。

【0074】

地上側制御部２２は、ステップＳ１３として、計画マップ４１から計画マーキング点Ｍ＊を入力し、発射用マップ４４内に計画マーキング点Ｍ＊があるか否かを判定する。地上側制御部２２は、発射用マップ４４内に計画マーキング点Ｍ＊がないと判定した場合（ステップＳ１３、Ｎｏ）、再びステップＳ１１以降の処理を実行する。一方、地上側制御部２２は、発射用マップ４４内に計画マーキング点Ｍ＊があると判定した場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進む。

【0075】

地上側制御部２２は、ステップＳ１４として、地上側記憶部２１から現時点での実績マップ４２を入力し、発射用マップ４４内の計画マーキング点Ｍ＊に実績マーキング点Ｍが含まれるか否かを判定する。

【0076】

地上側制御部２２は、発射用マップ４４内の計画マーキング点Ｍ＊に実績マーキング点Ｍが含まれると判定した場合（ステップＳ１４、Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に進む。地上側制御部２２は、ステップＳ１５として、発射用マップ４４内の計画マーキング点Ｍ＊のうち、実績マーキング点Ｍを削除し、ステップＳ１６に進む。また、地上側制御部２２は、発射用マップ４４内の計画マーキング点Ｍ＊に実績マーキング点Ｍが含まれないと判定した場合（ステップＳ１４、Ｎｏ）、ステップＳ１５の処理を省略し、ステップＳ１６に進む。

【0077】

地上側制御部２２は、ステップＳ１６として、実績マーキング点Ｍを削除した発射用マップ４４内の計画マーキング点Ｍ＊に対応した区画１２ａから、マーカー２を発射させる自動発射指令をドローン側制御部１４に出力する。それにより、自動発射指令を受け取ったドローン側制御部１４が自動発射指令に従ってマーカー発射装置１２を駆動制御し、計画マーキング点Ｍ＊に対応した区画１２ａからマーカー２を発射させる。その結果、描画対象部１００上の計画マーキング点Ｍ＊に対応した位置にマーカー２が描画される。また、実績マーキング点Ｍに対応した区画１２ａからは、マーカー２が発射されない。なお、上述したように、本実施形態では、同じタイミングで発射するマーカー２の数に制限を設ける。そのため、発射用マップ４４内の計画マーキング点Ｍ＊が、同じタイミングで発射するマーカー２の制限数よりも多い場合、ドローン１０の進行方向に対して上流側に位置する計画マーキング点Ｍ＊にのみマーカー２を描画させる。

【0078】

さらに、地上側制御部２２は、ステップＳ１７として、ステップＳ１６においてマーカー２を描画した計画マーキング点Ｍ＊を、実績マーキング点Ｍとして実績マップ４２を更新し、更新した実績マップ４２を地上側記憶部２１に記憶させる。その後、地上側制御部２２は、ステップＳ１１以降の処理を再度実行する。

【0079】

次に、自動発射制御におけるステップＳ１１からＳ１７の処理内容の例について、詳細に説明する。図７から図９は、任意の時刻における発射用マップを模式的に示す説明図である。各図中の二点鎖線は、ドローン１０を示す。各図中の破線は、計画マップ４１の一部を示し、各図中の白色の円は、計画マップ４１に含まれる計画マーキング点Ｍ＊を示している。また、図８から図９中の黒色の円は、実績マーキング点Ｍを示す。各図中の太い実線で囲んだ範囲は、任意の時刻ｔ１〜ｔ３における発射用マップ４４１〜４４３を示し、太い実線で囲んだ範囲内にある実線で区切られた格子状の領域は、発射用マップ４４１〜４４３におけるマーカー発射装置１２の各区画１２ａを示す。また、各図中の上下方向に延びる実線矢印は、ドローン１０が飛行している予定飛行ラインＬｎを示す。

【0080】

図７は、任意の時刻ｔ１において、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎに沿って、かつ、予定飛行ラインＬｎに対して傾斜していない状態で、飛行速度Ｖで飛行している場合の例を示す。図７に示す例は、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎを１回目に飛行している場合を示す。

【0081】

ドローン１０が飛行速度Ｖで飛行しているとき、マーカー発射装置１２から発射されるマーカー２は、飛行速度Ｖに応じてドローン１０の進行方向側への慣性力を受けることになる。その結果、マーカー発射装置１２から発射されたマーカー２は、想定した発射方向（本実施形態では、鉛直方向）からずれた方向に向かう可能性がある。

【0082】

また、図７に示す例ではドローン１０の姿勢が予定飛行ラインＬｎに対して傾斜していないものとしているが、ドローン１０の姿勢がＹ軸回りに傾斜している場合にも、マーカー発射装置１２から発射されたマーカー２は、想定した発射方向（本実施形態では、鉛直方向）からずれた方向に向かったり、想定した描画位置からずれた位置に描画されたりする可能性がある。図１０は、ドローンの空中での姿勢等に応じて描画対象部上にマーカーが着弾する位置の変化を説明するための模式図である。図中において、実線矢印により挟まれた範囲は、ドローン１０が空中で傾斜しておらず、かつ、マーカー発射装置１２の区画１２ａからマーカー２を自由落下させる場合における、マーカー２の最大の描画幅Ｗ１を示す。また、図中において、破線矢印により挟まれた範囲は、ドローン１０が空中で傾斜しており、かつ、マーカー発射装置１２の区画１２ａからマーカー２を自由落下させる場合における、マーカー２の最大の描画幅Ｗ２を示す。図示するように、マーカー２を自由落下させる場合において、ドローン１０の空中における姿勢が傾斜している場合のマーカー２の最大の描画幅Ｗ２は、ドローン１０の空中における姿勢が傾斜していない場合のマーカー２の最大の描画幅Ｗ１よりも狭くなることがある。その結果、ドローン１０の空中における姿勢が傾斜している場合、マーカー発射装置１２から発射されたマーカー２が、想定した描画位置からずれた位置に着弾する可能性がある。

【0083】

そのため、地上側制御部２２は、ドローン１０の回転角度θ（α，β，γ）と、ドローン１０の飛行速度Ｖとに基づいて、現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、各区画１２ａから発射されたマーカー２が描画対象部１００に着弾する予測位置を算出する。地上側制御部２２は、算出した予測位置を現時点でマーカー２を描画可能な範囲であると判断して、図７に示す発射用マップ４４１を作成する（ステップＳ１２）。

【0084】

また、地上側制御部２２は、各区画１２ａに収容されたマーカー２の残数に基づき、現時点で発射可能なマーカー２が残っている区画１２ａに対応する範囲が、現時点でマーカー２を描画可能な範囲であると判断して、図７に示す発射用マップ４４１を作成する（ステップＳ１２）。

【0085】

さらに、地上側制御部２２は、予定飛行ラインＬｎを１回目に飛行している場合、図中に太い実線で囲んだ範囲で示すように、マーカー発射装置１２の中心側に位置する区画１２ａから優先的にマーカー２を発射させるように発射用マップ４４１を作成する（ステップＳ１２）。それにより、外側に位置する区画１２ａ（図中の太い実線と太い破線とで囲まれる範囲の区画１２ａ）から先にマーカー２が発射されないようにすることができる。その結果、外側に位置する区画１２ａからマーカー２が発射されることに伴って、マーカー発射装置１２の重心がずれやすくなることを抑制し、ドローン１０の姿勢の安定化を図ることが可能となる。従って、マーカー２の描画精度をより高めることができる。

【0086】

地上側制御部２２は、図７に示す発射用マップ４４１内に計画マーキング点Ｍ＊が含まれるため（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、発射用マップ４４１内の計画マーキング点Ｍ＊に実績マーキング点Ｍが含まれるか否かを判定する（ステップＳ１４）。図７に示す時刻ｔ１における例では、発射用マップ４４１内に実績マーキング点Ｍが含まれないため、ドローン側制御部１４は、発射用マップ４４１内の計画マーキング点Ｍ＊に対応した区画１２ａから、マーカー２を発射させる自動発射指令をマーカー発射装置１２に出力する（ステップＳ１６）。また、地上側制御部２２は、計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画した実績を実績マーキング点Ｍ（図８中の黒色の円参照）として、地上側記憶部２１に記憶させる（ステップＳ１７）。

【0087】

次に、図８は、任意の時刻ｔ２において、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎから離れ、かつ、予定飛行ラインＬｎに対して傾斜した状態で、飛行速度Ｖで飛行している場合の例を示す。図８に示す例は、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎを１回目に飛行している場合を示す。

【0088】

地上側制御部２２は、上述した図７の例と同様の手順で図８に示す発射用マップ４４２を作成する（ステップＳ１２）。すなわち、ドローン側制御部１４は、ドローン１０の回転角度θ（α，β，γ）と、ドローン１０の飛行速度Ｖとに基づいて、現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、各区画１２ａから発射されたマーカー２が描画対象部１００に着弾する予測位置を算出する。地上側制御部２２は、算出した予測位置を現時点でマーカー２を描画可能な範囲であると判断し、発射用マップ４４２を作成する。また、地上側制御部２２は、現時点で発射可能なマーカー２が残っている区画１２ａに対応する範囲が現時点でマーカー２を描画可能な範囲であると判断し、発射用マップ４４２を作成する。さらに、地上側制御部２２は、マーカー発射装置１２の中心側に位置する区画１２ａから優先的にマーカー２を発射させるように発射用マップ４４２を作成する。

【0089】

地上側制御部２２は、図８に示す発射用マップ４４２内に計画マーキング点Ｍ＊が含まれるため（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、発射用マップ４４２内の計画マーキング点Ｍ＊に実績マーキング点Ｍが含まれるか否かを判定する（ステップＳ１４）。図８に示す例では、発射用マップ４４２内に黒色の円で示す実績マーキング点Ｍが含まれている（ステップＳ１４、Ｙｅｓ）。そのため、地上側制御部２２は、発射用マップ４４２内に含まれる計画マーキング点Ｍ＊のうち、実績マーキング点Ｍを削除し（ステップＳ１５）、残りの計画マーキング点Ｍ＊に対応した区画１２ａから、マーカー２を発射させる自動発射指令をマーカー発射装置１２に出力する（ステップＳ１６）。また、地上側制御部２２は、計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画した実績を実績マーキング点Ｍとして、地上側記憶部２１に記憶させる（ステップＳ１７）。

【0090】

このように、飛行型描画装置１は、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎから離れ、かつ、予定飛行ラインＬｎに対して傾斜した状態で飛行している場合にも、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、姿勢（回転角度θ（α，β，γ））、飛行速度Ｖに基づいて、現時点でマーカー２を描画可能な範囲である発射用マップ４４２を作成し、発射用マップ４４２に従って計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画する。そのため、計画マーキング点Ｍ＊とは異なる位置にマーカー２が描画させることを抑制することができ、マーカー２の描画精度を高めることができる。また、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）や姿勢（回転角度θ（α，β，γ））の修正を行うことなく、速やかに計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画することができる。この手順が繰り返し実行されることにより、予定飛行ラインＬｎの飛行中に、各計画マーキング点Ｍ＊にマーカー発射装置１２からマーカー２が順次描画されていき、予定飛行ラインＬｎにおいてマーカー２が描画された位置が実績マーキング点Ｍとして記憶されていく（図９の黒色の円参照）。

【0091】

次に、図９は、任意の時刻ｔ３において、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎに沿った状態、かつ、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎに対して傾斜していない姿勢に戻った状態で、飛行速度Ｖで飛行している場合の例を示す。図９に示す例は、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎを２回目以降に飛行する場合を示す。

【0092】

地上側制御部２２は、図７及び図８に示す例と同様の手順で、発射用マップ４３３を作成する。ただし、地上側制御部２２は、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎを２回目以降に飛行する場合、マーカー発射装置１２の外側に位置する区画１２ａからもマーカー２を発射させるように、発射用マップ４４３を作成する。それにより、図９に示すように、１回目の予定飛行ラインＬｎの飛行時においてマーカー２が描画されなかった計画マーキング点Ｍ＊に、より確実にマーカー２を描画することが可能となる。従って、計画マーキング点Ｍ＊の描画漏れを良好に抑制することができる。

【0093】

以上説明したように、実施形態にかかる飛行型描画装置１は、飛行体としてのドローン１０が描画対象部１００上を飛行している間、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の変化に応じて、現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）ごとにマーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４（発射用マップ４４１〜４４３）を用いて、発射用マップ４４内に含まれる計画マーキング点Ｍ＊に対応したマーカー発射装置１２の各区画１２ａからマーカー２を発射させることができる。それにより、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ．Ｚ）が本来想定する位置からずれている場合に、ドローン１０自体を移動させなくとも、計画マーキング点Ｍ＊と異なる位置にマーカー２を描画することを抑制することができる。また、ドローン１０自体を移動させる必要がないため、速やかに計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画することができる。従って、実施形態にかかる飛行型描画装置１は、空中からマーカー２を発射して描画対象部１００上に高精度かつ速やかにマーキング点を描画することができる。

【0094】

また、地上側制御部２２は、発射用マップ４４内にある計画マーキング点Ｍ＊が、マーカー２を描画済みの実績マーキング点Ｍである場合には、複数の区画１２ａのうち実績マーキング点Ｍに対応した区画１２ａからはマーカー２を発射させない（ステップＳ１４からステップＳ１６）。

【0095】

この構成によれば、一度マーカー２を描画した箇所に重ねてマーカー２を描画することを防ぐことができるため、マーキング点の描画品質を向上させることができる。

【0096】

また、情報取得部１３は、ドローン１０の空中での姿勢（回転角度θ（α，β，γ））をさらに取得し、地上側制御部２２は、情報取得部１３により取得されたドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ドローン１０が情報取得部１３により取得された姿勢をとっている場合に、マーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４（発射用マップ４４２）を作成する。

【0097】

この構成によれば、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ドローン１０の空中での姿勢に応じてマーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４（発射用マップ４４２）を用いて、発射用マップ４４（発射用マップ４４２）内に含まれる計画マーキング点Ｍ＊に対応したマーカー発射装置１２の区画１２ａからマーカー２を発射させることができる。それにより、ドローン１０の空中での姿勢が本来想定する姿勢からずれている場合に、ドローン１０の姿勢を修正させることなく、計画マーキング点Ｍ＊と異なる位置にマーカー２を描画することを抑制することができる。また、ドローン１０の姿勢自体を修正する必要がないため、速やかに計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画することができる。

【0098】

また、情報取得部１３は、ドローン１０の飛行速度Ｖをさらに取得し、地上側制御部２２は、情報取得部１３により取得されたドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ドローン１０が情報取得部１３により取得された飛行速度Ｖで飛行している場合に、マーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４（発射用マップ４４１〜４４３）を作成する。

【0099】

この構成によれば、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ドローン１０の飛行速度Ｖに応じてマーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４（発射用マップ４４１〜４４３）を用いて、発射用マップ４４（発射用マップ４４１〜４４３）内に含まれる計画マーキング点Ｍ＊に対応したマーカー発射装置１２の区画１２ａからマーカー２を発射させることができる。それにより、ドローン１０の飛行速度Ｖを原因として、計画マーキング点Ｍ＊と異なる位置にマーカー２が描画されることを抑制することができる。

【0100】

また、マーカー発射装置１２は、マーカー２を鉛直方向下側に向けて自由落下により発射する。

【0101】

この構成によれば、マーカー２を加速して強制発射する場合に比べて、マーカー２の発射によりドローン１０に働く反力を低減することができるため、ドローン１０の空中での位置や姿勢の安定化を図ることができる。それにより、計画マーキング点Ｍ＊に精度良くマーカー２を描画することができる。

【0102】

また、マーカー２は、描画対象部１００に着弾して突き刺さる杭状の部材である。

【0103】

この構成によれば、描画対象部１００に杭状のマーカー２を着弾させて固定することができるため、例えばマーカー２としてペイントボール等による塗料を用いた場合に、塗料が地表面といった描画対象部１００に吸収されてしまうようなことがない。また、マーカー２としてペイントボール等による塗料を用いた場合、描画対象部１００上に凹凸（例えば大型土木作業用車両による轍や、局所的な地形の起伏）があり、飛行型描画装置１から描画対象部１００までの距離が一定でないことに起因して、ペイントボールが着弾点で破裂せずに塗料が印字されなかったり、塗料による印字状態が大きく変化したり変形したりすることがない。そのため、描画したマーカー２の視認性を向上させることができる。さらに、描画対象部１００の起伏形状にかかわらず、ドローン１０を一定の高さで飛行させながら、マーカー２を描画することができるため、ドローン１０を安定に飛行させることができ、マーカー２の描画精度をより高めることが可能となる。

【0104】

また、地上側制御部２２は、複数の計画マーキング点Ｍ＊に基づいて作成される複数の予定飛行ラインＬｎに沿ってドローン１０を描画対象部１００上で飛行させながら、複数の計画マーキング点Ｍ＊にマーカー発射装置１２からマーカー２を発射させる。

【0105】

この構成によれば、複数の計画マーキング点Ｍ＊の位置を反映して作成された複数の予定飛行ラインＬｎに沿ってドローン１０を飛行させつつ、計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画することができるため、効率的なマーカー２の描画が可能となる。

【0106】

また、地上側制御部２２は、予定飛行ラインＬｎの一つに沿ってドローン１０を一定の飛行速度Ｖで停止させることなく飛行させる。

【0107】

この構成によれば、マーカー２の描画中にドローン１０の飛行速度Ｖが変化しないため、ドローン１０の姿勢を安定させ、マーカー２の描画精度を高めることができる。

【0108】

なお、本実施形態では、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、姿勢（回転角度（θ（α，β，γ））、及び、飛行速度Ｖのすべてに基づいて、発射用マップ４４を作成するものとしたが、発射用マップ４４は、少なくともドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて作成されればよい。発射用マップ４４は、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び姿勢（回転角度（θ（α，β，γ））に基づいて作成されるものであってもよいし、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び、飛行速度Ｖに基づいて作成されるものであってもよい。

【0109】

また、マーカー発射装置１２は、マーカー２を鉛直方向に沿って加速して強制発射するものであってもよい。この場合、情報取得部１３は、マーカー発射装置１２によるマーカー２の発射速度Ｖｍを取得し、地上側制御部２２は、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ドローン１０が情報取得部１３により取得された姿勢（回転角度θ（α，β，γ）をとっており、発射速度Ｖｍでマーカー２が発射された場合に、マーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４を作成するものであってもよい。

【0110】

図１０において、一点鎖線矢印により挟まれた範囲は、ドローン１０が空中で傾斜しており、かつ、マーカー発射装置１２の区画１２ａからマーカー２を発射速度Ｖｍで加速して発射させた場合における、マーカー２の最大の描画幅Ｗ３を示す。図示するように、ドローン１０が空中で傾斜している場合に、マーカー２を発射速度Ｖｍで加速して発射させたときのマーカー２の描画幅Ｗ３は、マーカー２を自由落下させたときのマーカー２の描画幅Ｗ１，Ｗ２よりも広くなることがある。つまり、ドローン１０の空中における姿勢が傾斜している場合、マーカー発射装置１２から発射されたマーカー２は、発射速度Ｖｍに応じて、想定した描画位置からのずれ量が大きくなる可能性がある。

【0111】

そのため、地上側制御部２２は、ドローン１０の回転角度θ（α，β，γ）と、ドローン１０の飛行速度Ｖと、マーカー２の発射速度Ｖｍとに基づいて、現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、各区画１２ａから発射されたマーカー２が描画対象部１００に着弾する予測位置を算出する。地上側制御部２２は、算出した予測位置を現時点でマーカー２を描画可能な範囲であると判断して、発射用マップ４４を作成する（ステップＳ１２）。

【0112】

この構成によれば、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ドローン１０の空中における姿勢及びマーカー２の発射速度Ｖｍに応じてマーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４を用いて、発射用マップ４４内に含まれる計画マーキング点Ｍ＊に対応したマーカー発射装置１２の区画１２ａからマーカー２を発射させることができる。それにより、ドローン１０の空中での姿勢が本来想定する姿勢からずれ、かつ、マーカー２の発射速度Ｖｍに応じてマーカー２の着弾位置が本来想定する姿勢からずれ得る場合にも、ドローン１０の姿勢を修正させることなく、計画マーキング点Ｍ＊と異なる位置にマーカー２を描画することを抑制することができる。また、ドローン１０の姿勢自体を修正する必要がないため、速やかに計画マーキング点Ｍ＊にマーカー２を描画することができる。

【0113】

なお、マーカー発射装置１２は、マーカー２を鉛直方向に対して所定角度で加速して強制発射するものであってもよい。この場合、情報取得部１３は、マーカー発射装置１２によるマーカー２の発射速度Ｖｍに加えて、マーカー２の発射の所定角度を取得し、地上側制御部２２は、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ドローン１０が情報取得部１３により取得された姿勢（回転角度θ（α，β，γ）をとっており、発射速度Ｖｍ及び所定角度でマーカー２が発射された場合に、マーカー２を描画可能な範囲を規定した発射用マップ４４を作成するものであってもよい。

【0114】

また、本実施形態では、１回目の予定飛行ラインＬｎの飛行時には、マーカー発射装置１２の中心側に位置する区画１２ａから優先的にマーカー２を発射させ、２回目以降の予定飛行ラインＬｎの飛行時には、マーカー発射装置１２の外側に位置する区画１２ａからもマーカー２を発射させるように、発射用マップ４４を作成するものとした。マーカー発射装置１２の中心側に位置する区画１２ａと、外側に位置する区画１２ａとの区分は、いずれの位置で区分されてもよいし、２つ以上に区分されてもよい。また、１回目の予定飛行ラインＬｎの飛行時においても、マーカー発射装置１２の外側に位置する区画１２ａからもマーカー２を発射させるように発射用マップ４４を作成してもよい。また、２回目以降ではなく、３回目以降の予定飛行ラインＬｎの飛行時に、マーカー発射装置１２の外側に位置する区画１２ａからもマーカー２を発射させるように発射用マップ４４を作成してもよい。

【0115】

また、情報取得部１３は、描画対象部１００の起伏形状を取得可能なものであってもよい。例えば、ドローン１０に描画対象部１００の起伏形状を取得可能なスキャン装置を搭載しておき、マーカー２を描画する制御を実行する前に、一旦ドローン１０を描画対象部１００上で飛行させ、起伏形状を取得する。そして、発射用マップ４４を作成する際に、情報取得部１３により取得した描画対象部１００の起伏形状と、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とに基づいて、ドローン１０から描画対象部１００までの鉛直方向の距離を算出する。その上で、算出したドローン１０から描画対象部１００までの鉛直方向の距離と、ドローン１０の回転角度θ（α，β，γ）と、ドローン１０の飛行速度Ｖとに基づいて（さらに、マーカー２の発射速度Ｖｍやマーカー２の発射の所定角度にも基づいて）、現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、各区画１２ａから発射されたマーカー２が描画対象部１００に着弾する予測位置を算出する。これにより、マーカー２が描画対象部１００に着弾する予測位置をより精度良く算出して発射用マップ４４を作成することができる。その結果、ドローン１０を一定の高さで飛行させる場合にも、計画マーキング点Ｍ＊へのマーカー２の描画精度をさらに高めることができる。

【0116】

また、本実施形態では、ドローン１０を停止させる（ホバリング状態とする）ことなく、予定飛行ラインＬｎに沿って一定の飛行速度Ｖで飛行させるものとしたが、ドローン１０は、予定飛行ラインＬｎのいずれかの位置で停止してもよい（ホバリング状態となってもよい）し、飛行速度Ｖは、一定でなくてもよい。例えば、ドローン１０が予定飛行ラインＬｎに沿って飛行している際に、計画マップ４１において計画マーキング点Ｍ＊が存在しない範囲が所定距離以上続く場合、飛行速度Ｖを大きくするものとしてもよい。また、予定飛行ラインＬｎは、鉛直方向における高さが一定とされるものでなくともよい。すなわち、予定飛行ラインＬｎに沿って飛行するドローン１０は、常に同じ高さを飛行するものでなくともよい。

【0117】

また、飛行体は、ドローン１０に限られず、無線ヘリコプターや無人航空機（ＵＡＶ）、または、航空機等の有人の飛行体であってオートパイロット機能付きのもの、地上側制御部２４からの飛行指示に従ってパイロットが操作する飛行体等であってもよい。

【0118】

また、マーカー２は、描画対象部１００に着弾して突き刺さる杭状の部材に限られず、塗料を含んだペイントボール等であってもよい。

【0119】

また、本実施形態では、地上側記憶部２１が計画マップ４１、実績マップ４２及び予定飛行ラインデータ４３を記憶するものとし、地上側制御部２２がドローン１０の自動飛行制御及びマーカー装置１２の自動発射制御を実行するものとした。それにより、ドローン側制御部１４及びドローン側記憶部１５の機能を簡易化し、大型化を抑制することができる。その結果、ドローン１０の小型化や軽量化を図ることが可能となる。

【0120】

なお、地上側記憶部２１及び地上側制御部２２が備える機能の一部は、ドローン１０側に持たせるものとしてもよい。例えば、ドローン１０の自動飛行制御をドローン側制御部１４が実行し、自動飛行制御において作成された（または、予め作成された）予定飛行ラインデータ４３をドローン側記憶部１５に記憶させてもよい。この場合、ドローン側制御部１４は、地上側記憶部２１から計画マップ４１や実績マップ４２を通信により取得し、取得した計画マップ４１や実績マップ４２に基づいて、自動飛行制御において予定飛行ラインデータ４３を作成すると共に、予定飛行ラインＬｎに沿ったドローン１０のｎライン飛行制御を実行すればよい。

【0121】

また、マーカー発射装置１２の自動発射制御をドローン側制御部１４が実行してもよい。この場合も、ドローン側制御部１４は、地上側記憶部２１から計画マップ４１や実績マップ４２を通信により取得し、取得した計画マップ４１や実績マップ４２に基づいて、自動発射制御において発射用マップ４４を作成すると共に、作成した発射用マップ４４に基づいてマーカー発射装置１２の自動発射制御を実行すればよい。また、自動発射制御により実績マップ４２を更新し、更新した実績マップ４２を地上側記憶部２１へと送信すればよい。このように、自動飛行制御や自動発射制御をドローン側制御部１４において実行することで、制御応答性を高めることが可能となる。

【0122】

また、位置検出支援部３０は、レーザートラッカーであってもよい。この場合、ドローン１０にレーザートラッカーからのレーザー光を反射させる反射ターゲットを取り付け、レーザートラッカーからドローン１０の反射ターゲットに向けてレーザー光を照射すると共に、反射ターゲットから反射されたレーザー光を入力することで、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および回転角度θ（α，β，γ）を計測することができる。また、位置検出支援部３０は、複数の撮影機器により描画対象部１００上を飛行するドローン１０を周辺映像も含めて撮影し、撮影した映像を合成処理することで、ドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計測する機能をもった画像処理による位置検出装置であってもよい。

【0123】

また、位置検出支援部３０は、図５に示すｎライン飛行制御において、ステップＳ３０５のドローン１０の姿勢の修正や、ステップＳ３０７のドローン１０の飛行方向の修正に際して、ＧＰＳにより取得またはレーザートラッカーや画像処理による位置算出装置により計測したドローン１０の現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、回転角度θ（α，β，γ）に基づいて、現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、回転角度θ（α，β，γ）の補正量を算出し、地上側制御部２２へと送信する補正量算出部を備えてもよい。地上側制御部２２は、補正量算出部から受信した現在位置Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、回転角度θ（α，β，γ）の補正量に基づいて、ドローン１０の姿勢の修正または飛行方向の修正を行う。

【符号の説明】

【0124】

１ 飛行型描画装置
２ マーカー
１０ ドローン
１１ 飛行装置
１１ａ ロータ
１１ｂ プロペラ
１２ マーカー発射装置
１２ａ 区画
１３ 情報取得部
１４ ドローン側制御部
１５ ドローン側記憶部
１６ ドローン側通信部
２０ 地上操作装置
２１ 地上側記憶部
２２ 地上側制御部
２３ 操縦部
２３ａ 飛行操縦装置
２３ｂ 発射操作装置
２４ 地上側通信部
３０ 位置検出支援部
４１ 計画マップ
４２ 実績マップ
４３ 予定飛行ラインデータ
４４，４４１，４４２，４４３ 発射用マップ
１００ 描画対象部
Ｌｎ 予定飛行ライン
Ｍ＊ 計画マーキング点
Ｍ 実績マーキング点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】