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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022029823
(43)【公開日】2022-02-18
(54)【発明の名称】無人飛行体の制御システム、及び無人飛行体の制御方法
(51)【国際特許分類】
B64F 3/02 20060101AFI20220210BHJP
B64D 47/08 20060101ALI20220210BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20220210BHJP
B64C 13/18 20060101ALI20220210BHJP
G05D 1/04 20060101ALI20220210BHJP
G01C 5/06 20060101ALI20220210BHJP
G01C 15/00 20060101ALI20220210BHJP
G01C 5/00 20060101ALI20220210BHJP
【ＦＩ】
B64F3/02
B64D47/08
B64C39/02
B64C13/18 F
G05D1/04
G01C5/06
G01C15/00 102C
G01C5/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020133345
(22)【出願日】2020-08-05
(71)【出願人】
【識別番号】000010076
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小柳 智義
【テーマコード（参考）】
5H301
【Ｆターム（参考）】
5H301AA04
5H301AA06
5H301BB10
5H301CC04
5H301CC07
5H301CC08
5H301DD01
5H301DD06
5H301DD07
5H301DD13
5H301DD15
5H301FF11
5H301GG09
5H301GG14
5H301GG17
(57)【要約】 （修正有）
【課題】飛行体の高度を移動体に合わせて適切化できる制御システムを提供する。
【解決手段】制御システムは、移動体Ｂに搭載されるベース装置と、無人飛行体Ａと、移動体Ｂから飛行体Ａに電力を供給するための給電ケーブル３１を含みベース装置と飛行体Ａとを接続するケーブル３１・３２と、飛行体Ａの飛行を制御する制御装置とを有している。制御装置は、移動体Ｂに対する無人飛行体Ａの相対高度が目標相対高度に一致するように飛行体Ａを制御する。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】制御システムは、移動体Ｂに搭載されるベース装置と、無人飛行体Ａと、移動体Ｂから飛行体Ａに電力を供給するための給電ケーブル３１を含みベース装置と飛行体Ａとを接続するケーブル３１・３２と、飛行体Ａの飛行を制御する制御装置とを有している。制御装置は、移動体Ｂに対する無人飛行体Ａの相対高度が目標相対高度に一致するように飛行体Ａを制御する。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無人飛行体と、
移動体に搭載されるベース装置と、
前記移動体から前記無人飛行体に電力を供給するための給電ケーブルを含み、前記ベース装置と前記無人飛行体とを接続する少なくとも１本のケーブルと、
前記無人飛行体の飛行を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記移動体に対する前記無人飛行体の相対高度が目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
無人飛行体の制御システム。
移動体に搭載されるベース装置と、
前記移動体から前記無人飛行体に電力を供給するための給電ケーブルを含み、前記ベース装置と前記無人飛行体とを接続する少なくとも１本のケーブルと、
前記無人飛行体の飛行を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記移動体に対する前記無人飛行体の相対高度が目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
無人飛行体の制御システム。
【請求項2】
前記少なくとも１本のケーブルの角度を検知するセンサを有し、
前記制御装置は、前記少なくとも１本のケーブルの角度に基づいて前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度を算出する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
前記制御装置は、前記少なくとも１本のケーブルの角度に基づいて前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度を算出する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項3】
前記少なくとも１本のケーブルの張力を検知するセンサを有し、
前記制御装置は、前記少なくとも１本のケーブルの張力が閾値より低い場合に、前記無人飛行体と前記ベース装置との距離が大きくなるように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
前記制御装置は、前記少なくとも１本のケーブルの張力が閾値より低い場合に、前記無人飛行体と前記ベース装置との距離が大きくなるように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項4】
前記制御装置は、前記無人飛行体の前記相対高度を算出する相対高度算出部を含み、算出される前記相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項5】
前記移動体又は前記無人飛行体のうちの一方に搭載され、他方を撮影するためのカメラを有し、
前記制御装置は、前記カメラで取得する画像を利用して前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度を算出する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
前記制御装置は、前記カメラで取得する画像を利用して前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度を算出する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項6】
前記移動体に搭載される第１ＧＰＳ受信機と、
前記無人飛行体に搭載される第２ＧＰＳ受信機と
を有し、
前記制御装置は、前記第１ＧＰＳ受信機の出力から得られる前記移動体の高度と、前記第２ＧＰＳ受信機の出力から得られる前記無人飛行体の高度とを利用して、前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
前記無人飛行体に搭載される第２ＧＰＳ受信機と
を有し、
前記制御装置は、前記第１ＧＰＳ受信機の出力から得られる前記移動体の高度と、前記第２ＧＰＳ受信機の出力から得られる前記無人飛行体の高度とを利用して、前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項7】
前記移動体に搭載される慣性計測装置を有し、
前記制御装置は、前記第１ＧＰＳ受信機で取得する信号と前記慣性計測装置の出力とに基づいて前記移動体の高度を算出する
請求項６に記載される無人飛行体の制御システム。
前記制御装置は、前記第１ＧＰＳ受信機で取得する信号と前記慣性計測装置の出力とに基づいて前記移動体の高度を算出する
請求項６に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項8】
前記制御装置は、前記第１ＧＰＳ受信機で取得する第１の信号を取得する第１のタイミングと、前記第１の信号の次の信号である第２の信号を前記第１ＧＰＳ受信機で取得する第２のタイミングとの期間における前記移動体の高度を前記慣性計測装置の出力に基づいて算出する
請求項７に記載される無人飛行体の制御システム。
請求項７に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項9】
前記移動体に搭載される第１気圧高度センサと、
前記無人飛行体に搭載される第２気圧高度センサと、
前記制御装置は、前記第１気圧高度センサの出力から算出される前記移動体の高度と、前記第２気圧高度センサの出力から算出される前記無人飛行体の高度とを利用して、前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
前記無人飛行体に搭載される第２気圧高度センサと、
前記制御装置は、前記第１気圧高度センサの出力から算出される前記移動体の高度と、前記第２気圧高度センサの出力から算出される前記無人飛行体の高度とを利用して、前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項10】
前記制御装置は、前記移動体の現在の高度を算出する移動体高度算出部と、前記移動体の前記現在の位置と前記目標相対高度とに基づいて前記無人飛行体の目標高度を算出する飛行体目標高度算出部とを含み、前記無人飛行体の現在の高度が前記目標高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項11】
前記制御装置は、前記少なくとも１本のケーブルに作用する張力が閾値より大きいか否か、及び／又は前記少なくとも１本のケーブルの角度が閾値より大きいか否かを判定するケーブル判定部を有し、
前記制御装置は、前記ケーブル判定部の判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正する
請求項１０に記載される無人飛行体の制御システム。
前記制御装置は、前記ケーブル判定部の判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正する
請求項１０に記載される無人飛行体の制御システム。
【請求項12】
移動体に搭載されるベース装置と、
無人飛行体と、
前記移動体から前記無人飛行体に電力を供給するための給電ケーブルを含み、前記ベース装置と前記無人飛行体とを接続する少なくとも１本のケーブルと、
前記無人飛行体の飛行を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記無人飛行体の目標高度を算出する飛行体目標高度算出部と、
前記少なくとも１本のケーブルに作用する張力が所定の条件に該当するか否か、及び／又は前記少なくとも１本のケーブルの角度が所定の条件に該当するか否かを判定するケーブル判定部と、
前記ケーブル判定部の判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正する飛行体目標補正部と、を有している
無人飛行体の制御システム。
無人飛行体と、
前記移動体から前記無人飛行体に電力を供給するための給電ケーブルを含み、前記ベース装置と前記無人飛行体とを接続する少なくとも１本のケーブルと、
前記無人飛行体の飛行を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記無人飛行体の目標高度を算出する飛行体目標高度算出部と、
前記少なくとも１本のケーブルに作用する張力が所定の条件に該当するか否か、及び／又は前記少なくとも１本のケーブルの角度が所定の条件に該当するか否かを判定するケーブル判定部と、
前記ケーブル判定部の判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正する飛行体目標補正部と、を有している
無人飛行体の制御システム。
【請求項13】
給電ケーブルを含む少なくとも１本のケーブルを通して移動体に搭載されているベース装置に接続されている無人飛行体を制御する方法であって、
前記移動体に対する前記無人飛行体の目標相対高度を定めるステップと、
前記移動体に対する前記無人飛行体の相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御するステップと
を含む無人飛行体の制御方法。
前記移動体に対する前記無人飛行体の目標相対高度を定めるステップと、
前記移動体に対する前記無人飛行体の相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御するステップと
を含む無人飛行体の制御方法。
【請求項14】
給電ケーブルを含む少なくとも１本のケーブルを通して移動体に搭載されているベース装置に接続されている無人飛行体を制御する方法であって、
前記無人飛行体の目標高度を算出するステップと、
前記少なくとも１本のケーブルに作用する張力が所定の条件に該当するか否か、及び／又は前記少なくとも１本のケーブルの角度が所定の条件に該当するか否かを判定するケーブル判定ステップと、
前記ケーブル判定ステップにおける判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正するステップと
を含む無人飛行体の制御方法。
前記無人飛行体の目標高度を算出するステップと、
前記少なくとも１本のケーブルに作用する張力が所定の条件に該当するか否か、及び／又は前記少なくとも１本のケーブルの角度が所定の条件に該当するか否かを判定するケーブル判定ステップと、
前記ケーブル判定ステップにおける判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正するステップと
を含む無人飛行体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、無人飛行体の制御システム、及び無人飛行体の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
カメラを搭載し、地上又は海上の映像を上空から撮影することが可能な無人飛行体が利用されている。特許文献１には、移動体（車両又は船舶）とケーブルを介して接続され、このケーブルを通して電力が供給される無人飛行体が開示されている。特許文献２には、ケーブルを介して無人車両と接続され、このケーブルを通して電力が供給される無人飛行体が開示されている。このような無人飛行体は、バッテリの容量に関わらず長時間に亘って飛行させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－２１７９４２号公報
【特許文献2】特開２０１６－１９９１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
移動体がボートである場合、移動体が波を受け、移動体の位置が上下動する。飛行体の位置はこの移動体の動きに合わせて上下動するのが望ましい場合がある。例えば、移動体と飛行体との相対高度を固定すると、飛行体のカメラを通して取得する映像を移動体の運転に利用することが容易となる。また、ケーブルから飛行体に過大な負荷が作用することを抑えるためには、飛行体の位置は移動体の動きに合わせて上下動することが求められる。このことは、移動体が陸上を走行する車両である場合も同様である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
（１）本開示で提案する無人飛行体の制御システムの一例は、移動体に搭載されるベース装置と、無人飛行体と、前記移動体から前記無人飛行体に電力を供給するための給電ケーブルを含み前記ベース装置と前記無人飛行体とを接続する少なくとも１本のケーブルと、前記無人飛行体の飛行を制御する制御装置とを有している。前記制御装置は、前記移動体に対する前記無人飛行体の相対高度が目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する。この制御システムによれば、無人飛行体の高度を移動体に合わせて適切化できる。例えば、無人飛行体の高度を移動体の動きに合わせて上下動させることができる。
【0006】
（２）（１）に記載される制御システムは、前記少なくとも１本のケーブルの角度を検知するセンサを有してよい。前記制御装置は、前記少なくとも１本のケーブルの角度に基づいて前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度を算出してよい。
【0007】
（３）（１）に記載される制御システムは、前記少なくとも１本のケーブルの張力を検知するセンサを有してもよい。前記制御装置は、前記少なくとも１本のケーブルの張力が閾値より低い場合に、前記無人飛行体と前記ベース装置との距離が大きくなるように前記無人飛行体を制御してよい。このシステムによれば、ケーブルの撓みを低減でき、相対高度の算出精度を向上できる。
【0008】
（４）（１）に記載される制御システムにおいて、前記制御装置は、前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度を算出する相対高度算出部を含み、算出される前記相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御してよい。
【0009】
（５）（１）に記載される制御システムは、前記移動体又は前記無人飛行体のうちの一方に搭載され、他方を撮影するためのカメラを有してよい。前記制御装置は、前記カメラを通して取得する画像を利用して前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度を算出してよい。
【0010】
（６）（１）に記載される制御システムは、前記移動体に搭載される第１ＧＰＳ受信機と、前記無人飛行体に搭載される第２ＧＰＳ受信機とを有している。前記制御装置は、前記第１ＧＰＳ受信機の出力から得られる前記移動体の高度と、前記第２ＧＰＳ受信機の出力から得られる前記無人飛行体の高度とを利用して、前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御する。
【0011】
（７）（６）に記載される制御システムは、前記移動体に搭載される慣性計測装置を有してよい。前記制御装置は、前記第１ＧＰＳ受信機で取得する信号と前記慣性計測装置の出力とに基づいて前記移動体の高度を算出してよい。これによれば、移動体の高度を高い精度で検知できるので、無人飛行体の制御の精度も向上できる。
【0012】
（８）（７）に記載される制御システムにおいて、前記制御装置は、前記第１ＧＰＳ受信機で取得する第１の信号を取得する第１のタイミングと、前記第１の信号の次の信号である第２の信号を前記第１ＧＰＳ受信機で取得する第２のタイミングとの期間における前記移動体の高度を前記慣性計測装置の出力に基づいて算出してよい。
【0013】
（９）（１）に記載される制御システムは、前記移動体に搭載される第１気圧高度センサと、前記無人飛行体に搭載される第２気圧高度センサとを有してよい。前記制御装置は、前記第１気圧高度センサの出力から算出される前記移動体の高度と、前記第２気圧高度センサの出力から算出される前記無人飛行体の高度とを利用して、前記移動体に対する前記無人飛行体の前記相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御してよい。これによれば、無人飛行体の制御の精度を向上できる。
【0014】
（１０）（１）に記載される制御システムにおいて、前記制御装置は、前記移動体の現在の高度を算出する移動体高度算出部と、前記移動体の前記現在の位置と前記目標相対高度とに基づいて前記無人飛行体の目標高度を算出する飛行体目標高度算出部とを含み、前記無人飛行体の現在の高度が前記目標高度に一致するように前記無人飛行体を制御する
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
請求項１に記載される無人飛行体の制御システム。
【0015】
（１１）（１０）に記載される制御システムにおいて、前記制御装置は、前記少なくとも１本のケーブルに作用する張力が閾値より大きいか否か、及び／又は前記少なくとも１本のケーブルの角度が閾値より大きいか否かを判定するケーブル判定部を有し、前記制御装置は、前記ケーブル判定部の判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正する。これによれば、無人飛行体の高度を移動体の動きに、より安定的に追従させることができる。
【0016】
（１２）本開示で提案する無人飛行体の制御システムの別の例は、移動体に搭載されるベース装置と、無人飛行体と、前記移動体から前記無人飛行体に電力を供給するための給電ケーブルを含み、前記ベース装置と前記無人飛行体とを接続する少なくとも１本のケーブルと、前記無人飛行体の飛行を制御する制御装置とを有している。前記制御装置は、前記無人飛行体の目標高度を算出する飛行体目標高度算出部と、前記少なくとも１本のケーブルに作用する張力が所定の条件に該当するか否か、及び／又は前記少なくとも１本のケーブルの角度が所定の条件に該当するか否かを判定するケーブル判定部と、前記ケーブル判定部の判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正する飛行体目標補正部と、を有している。この制御システムによれば、移動体と無人飛行体との相対高度を適正に保つことができる。
【0017】
（１３）本開示で提案する無人飛行体の制御方法の一例は、給電ケーブルを含む少なくとも１本のケーブルを通して移動体に搭載されているベース装置に接続されている無人飛行体を制御する方法である。前記方法は、前記移動体に対する前記無人飛行体の目標相対高度を定めるステップと、前記移動体に対する前記無人飛行体の相対高度が前記目標相対高度に一致するように前記無人飛行体を制御するステップとを含む。この制御方法によれば、無人飛行体の高度を移動体に合わせて適切化できる。例えば、無人飛行体の高度を移動体の動きに合わせて上下動させることができる。
【0018】
（１４）本開示で提案する無人飛行体の制御方法の別の例は、給電ケーブルを含む少なくとも１本のケーブルを通して移動体に搭載されているベース装置に接続されている無人飛行体を制御する方法である。前記方法は、前記無人飛行体の目標高度を算出するステップと、前記少なくとも１本のケーブルに作用する張力が所定の条件に該当するか否か、及び／又は前記少なくとも１本のケーブルの角度が所定の条件に該当するか否かを判定するケーブル判定ステップと、前記ケーブル判定ステップにおける判定結果に応じて前記無人飛行体の前記目標高度を補正するステップと含む。この制御方法によれば、移動体と無人飛行体との相対高度を適正に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1A】本開示で提案する無人飛行体の制御システムの一例を示す概略図である。
【図1B】本開示で提案する無人飛行体の制御システムの別の例を示す概略図である。
【図2A】無人飛行体のハードウェアを示すブロック図である。
【図2B】移動体に搭載されるベース装置のハードウェアを示すブロック図である。
【図3A】ケーブル角度センサを説明するため図であり、移動体と無人飛行体とが側面視で示されている。
【図3B】ケーブル角度センサを説明するため図であり、無人飛行体のケーブル連結器が側面視で示されている。
【図4A】ケーブル角度センサを説明するため図であり、移動体と無人飛行体とが平面視で示されている。
【図4B】ケーブル角度センサを説明するため図であり、無人飛行体のケーブル連結器が平面視で示されている。
【図5】無人飛行体の制御装置とベース装置が有する制御装置の機能を示すブロック図である。
【図6】無人飛行体の制御装置とベース装置が有する制御装置で実行される処理の流れを説明するフロー図である。
【図7A】変形例による無人飛行体の制御装置とベース装置が有する制御装置の機能を示すブロック図である。ここでは、ＧＰＳ信号を利用して無人飛行体の高度が制御される例が示されている。
【図8A】変形例による無人飛行体のハードウェアを示すブロック図である。ここでは、無人飛行体の相対高度を検知するためのカメラを搭載した無人飛行体が示されている。
【図9A】変形例による無人飛行体の制御装置とベース装置が有する制御装置の機能を示すブロック図である。ここでは、係留ケーブルに作用する張力や係留ケーブルの角度を利用して無人飛行体の目標高度を補正する例が示されている。
【図10】変形例による無人飛行体とベース装置のハードウェアを示すブロック図である。ここでは、気圧高度センサが無人飛行体とベース装置とに設けられる例が示されている。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態の一例である無人飛行体の制御システム１を示す概略図である。
【0021】
［システム概要］
図１Ａで示すように、制御システム１は、無人飛行体Ａと、移動体Ｂに搭載されるベース装置Ｕ（図２Ｂ参照）と、無人飛行体Ａとベース装置Ｕとを繋ぐケーブル３１・３２を含んでいる。移動体Ｂの一例は船であるが、移動体Ｂは陸上を走行する車両であってもよい。ベース装置Ｕは、ケーブル３１・３２を巻き取るためのケーブル巻き取り装置２１を有している。飛行体Ａは、例えば、複数のロータを有するマルチコプター（例えば、クアッドコプターや、ヘキサコプター、オクトコプターなど）である。以下では、無人飛行体Ａを単に飛行体と称する。
図１Ａで示すように、制御システム１は、無人飛行体Ａと、移動体Ｂに搭載されるベース装置Ｕ（図２Ｂ参照）と、無人飛行体Ａとベース装置Ｕとを繋ぐケーブル３１・３２を含んでいる。移動体Ｂの一例は船であるが、移動体Ｂは陸上を走行する車両であってもよい。ベース装置Ｕは、ケーブル３１・３２を巻き取るためのケーブル巻き取り装置２１を有している。飛行体Ａは、例えば、複数のロータを有するマルチコプター（例えば、クアッドコプターや、ヘキサコプター、オクトコプターなど）である。以下では、無人飛行体Ａを単に飛行体と称する。
【0022】
制御システム１は、飛行体Ａとベース装置Ｕとを繋ぐケーブルとして、移動体Ｂに搭載されているバッテリ２４及び／又は発電装置２９（図２Ｂ参照）から飛行体Ａに電力を供給する給電ケーブル３１を有している。また、制御システム１は、飛行体Ａとベース装置Ｕとを繋ぐケーブルとして、電気的な接続には用いられず、飛行体Ａの移動体Ｂからの離脱を防止するために用いられる係留ケーブル３２を有している。制御システム１は、飛行体Ａとベース装置Ｕとの間での通信を可能とするための通信ケーブルをさらに有してもよい。図１Ａで示す例とは異なり、制御システム１は給電ケーブル３１だけを有し、係留ケーブル３２を有していなくてもよい。この場合、給電ケーブル３１は、飛行体Ａの移動体Ｂからの離脱を防止する機能を有するように補強されていてよい。言い換えれば、係留ケーブルが給電ケーブル３１の内部に設けられてもよい。
【0023】
ケーブル巻き取り装置２１は、例えば円筒状の回転部を有する。ケーブル３１・３２はこの回転部の周りに巻かれる。図１Ａで示すように、巻き取り装置２１は、給電ケーブル３１と係留ケーブル３２の双方を巻き取るように構成されてよい。この場合、巻き取り装置２１は、回転部と、回転部を支持する部分との接続部として、電気的接続を確立するためのスナップリングを有してよい。これとは異なり、巻き取り装置２１は、図１Ｂで示すように、係留ケーブル３２だけを巻き取るように構成されてよい。この場合、移動体Ｂには、飛行体Ａとベース装置Ｕとの電気的な接続を確立するケーブル（上述した給電ケーブル３１や通信ケーブル）を収容する収容箱Ｃが搭載されていてよい。
【0024】
［無人飛行体］
飛行体Ａのハードウェアを説明する。図２Ａは飛行体Ａのハードウェアを示すブロック図である。
飛行体Ａのハードウェアを説明する。図２Ａは飛行体Ａのハードウェアを示すブロック図である。
【0025】
飛行体Ａは制御装置１１Ａを有している。制御装置１１Ａは、メモリーと、メモリーに記録されているプログラムを実行するマイクロプロセッサとを有し、マイクロプロセッサがプログラムを実行することによって飛行体Ａの運動及び姿勢を制御する。
【0026】
飛行体Ａは、移動体Ｂの周辺を観察するための周辺観察装置を有している。周辺観察装置の一例はカメラ１２Ａである。カメラ１２Ａは、例えば、２つの画像センサを有するステレオカメラである。カメラ１２Ａは１つの画像センサで構成される単眼カメラであってもよい。飛行体Ａは、カメラ１２Ａの向き（カメラ１２Ａのピッチ角）を操作する駆動装置を有してもよい。カメラ１２Ａで取得した画像は、ベース装置Ｕに送信されたり、飛行体Ａが有している記憶装置に記録される。カメラ１２Ａで取得した画像は、移動体Ｂの自動操縦や、移動体Ｂの自動着岸、海上にある浮遊物の検知、遭難者の検知、鳥山・潮目の検知などに利用されてよい。飛行体Ａは、周辺観察装置として、カメラ１２Ａに加えて或いはカメラ１２Ａに代えて、レーダー（電波探知機）や、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）装置を有してよい。
【0027】
飛行体Ａは、慣性計測装置（ＩＭＵ）１２Ｂを有している。ＩＭＵ１２Ｂは、例えば、３軸加速度センサと３軸角速度センサと地磁気センサとを有している。ＩＭＵ１２Ｂの信号は、制御装置１１Ａに入力される。
【0028】
飛行体Ａは、ＧＰＳ受信機１２Ｃを有している。ＧＰＳ受信機１２Ｃとしては、例えば、４台以上のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を１台のアンテナ（１台の受信機）で受信し、ＧＰＳ衛星から受信機まで距離を算出する単独測位を行う受信機（一般的なＧＰＳ受信機）が利用されてよい。また、より高精度な測位が可能な受信機として、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）により測位を行う受信機や、ＲＴＫ－ＧＰＳ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）により測位を行う受信機が、ＧＰＳ受信機１２Ｃとして搭載されてもよい。
【0029】
飛行体Ａは複数のロータ１３を有している。ロータ１３の数は例えば４つや、６つであるが、その数はこれに限定されない。飛行体Ａはバッテリ１５と、ロータドライバ１４とを有している。バッテリ１５は給電ケーブル３１を通して供給される電力によって充電される。ロータドライバ１４は、バッテリ１５から供給される電流、或いは給電ケーブル３１から供給される電流を利用して、制御装置１１Ａからの信号（指令値）に応じた電流を複数のロータ１３のそれぞれに供給する。
【0030】
飛行体Ａは、飛行体Ａとベース装置Ｕとの間での通信を可能とする通信部１６を有している。通信部１６によってなされる通信は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。通信部１６は、カメラ１２Ａを通して取得した画像データをベース装置Ｕに送信したり、ベース装置Ｕから飛行体Ａの目標相対高度を受信する。また、飛行体Ａの制御装置１１Ａと、後述するベース装置Ｕの制御装置１１Ｂとの間では、飛行体Ａの制御に係る種々の情報（飛行体Ａの現在の高度や、移動体Ｂの現在の高度など）が送受信されてよい。こうすることで、飛行体Ａの制御に係る処理は、飛行体Ａの制御装置１１Ａとベース装置Ｕの制御装置１１Ｂのいずれにおいても実行され得る。
【0031】
図３Ａ～図４Ｂで示すように、飛行体Ａは、係留ケーブル３２の端部が接続されているケーブル連結器３０を有している。ケーブル連結器３０には、飛行体Ａの垂直方向（Ｄｚ方向、図３Ａ）に対して係留ケーブル３２の傾斜を許容するように、係留ケーブル３２の端部が連結されている。ケーブル連結器３０は、係留ケーブル３２の端部が接続され且つ係留ケーブル３２の端部と一体的に動く（一体的に傾く）連結部３０ａを有している。ケーブル連結器３０は、例えば直交する２つの支持軸３０ｂ・３０ｃを有する。連結部３０ａはこの２つの支持軸３０ｂ・３０ｃを中心にして回転できるように支持されていてよい。
【0032】
図２Ａで示すように、飛行体Ａは、係留ケーブル３２の張力に応じた信号を出力する張力センサ１２Ｄを有している。張力センサ１２Ｄは、例えば連結部３０ａからケーブル連結器３０に作用している力に応じた信号を出力する。張力センサ１２Ｄは、飛行体Ａではなく、ベース装置Ｕ（より具体的には、ケーブル巻き取り装置２１）に設けられてもよい。
【0033】
また、飛行体Ａは、係留ケーブル３２の角度を検知するためのケーブル角度センサ１２Ｅを有している。ケーブル角度センサ１２Ｅは、例えば、飛行体Ａの垂直方向（Ｄｚ方向、図３Ｂ）に対する係留ケーブル３２の角度θ１（図３Ｂ参照）に応じた信号を出力するセンサを含む。このようなセンサは、例えば連結部３０ａを支持している支持軸３０ｂ・３０ｃの回転角に応じた信号を出力する回転センサであってよい。これとは異なり、ケーブル角度センサ１２Ｅは、鉛直方向（重力方向、図３ＡにおいてＤｖ方向）に対する係留ケーブル３２の角度θ（図３Ａ参照）に応じた信号を出力するセンサを含んでもよい。この場合、連結部３０ａの姿勢に応じた信号を出力する加速度センサであってもよい。ケーブル角度センサ１２Ｅも、飛行体Ａではなく、ベース装置Ｕ（より具体的には、巻き取り装置２１）に設けられてもよい。後述するように、制御システム１の一例では、係留ケーブル３２の角度を利用して、移動体Ｂに対する飛行体Ａの相対高度が算出される。
【0034】
ケーブル角度センサ１２Ｅは、飛行体Ａの水平面に沿った基準方向（Ｄｈ方向、図４Ｂ）に対する係留ケーブル３２の角度φ１（図４Ｂ参照）に応じた信号を出力するセンサを含んでもよい。図４Ｂにおいて、基準方向Ｄｈは飛行体Ａの前後方向であるが、左右方向であってもよい。センサは、例えば連結部３０ａを支持している支持軸３０ｂ・３０ｃの回転角に応じた信号を出力する回転センサであってよい。これとは異なり、ケーブル角度センサ１２Ｅは、連結部３０ａの姿勢に応じた信号を出力する加速度センサであってもよい。
【0035】
ベース装置Ｕのハードウェアを説明する。図２Ｂはベース装置Ｕのハードウェアを示すブロック図である。
【0036】
ベース装置Ｕは制御装置１１Ｂを有している。制御装置１１Ｂは、メモリーと、メモリーに記録されているプログラムを実行するマイクロプロセッサとを有し、マイクロプロセッサがプログラムを実行することによって飛行体Ａに関する種々の処理を実行する。一例では、制御装置１１Ｂはケーブル巻き取り装置２１を駆動し、飛行体Ａの高度（後述する目標相対高度）に応じた長さだけ係留ケーブル３２を送り出す。なお、制御装置１１Ｂは複数の装置によって構成されてもよい。例えば、制御装置１１Ｂは、パーソナルコンピュータに実装されているＣＰＵとメモリとで構成される制御装置と、移動体Ｂの駆動源（例えば、エンジン）を制御するための制御装置とで構成されてもよい。
【0037】
ベース装置ＵはＧＰＳ受信機２２Ａを有している。ＧＰＳ受信機２２Ａは、飛行体Ａに搭載されているＧＰＳ受信機１２Ｃと同様、例えば単独測位を行う受信機である。また、より高精度な測位が可能な受信機として、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）により測位を行う受信機や、ＲＴＫ－ＧＰＳ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）により測位を行う受信機が、ＧＰＳ受信機２２Ａとしてベース装置Ｕに搭載されてもよい。
【0038】
ベース装置Ｕは、慣性計測装置（ＩＭＵ）２２Ｂを有してもよい。ＩＭＵ２２Ｂは、例えば、３軸加速度センサと３軸角速度センサと地磁気センサとを有している。ＩＭＵ２２Ｂの信号は、制御装置１１Ｂに入力される。
【0039】
入力部２５は、例えば、操縦者が飛行体Ａを操縦するための装置である。制御システム１において、操縦者は入力部２５を通して、移動体Ｂに対する飛行体Ａの目標相対高度を入力できる。入力部２５は、ダイヤルや、ジョイスティック、タッチパネルなどを有してもよい。また、入力部２５はキーボードであってもよい。入力部２５を通して入力された情報は制御装置１１Ｂに入力されたり、通信部２３を通して飛行体Ａに送信される。
【0040】
表示部２６はモニターであり、例えば飛行体Ａのカメラ１２Ａで取得した画像を表示する。
【0041】
ベース装置Ｕは、バッテリ２４を有している。バッテリ２４は、飛行体Ａに搭載されているバッテリ１５よりも大きな電気容量を有するバッテリである。ベース装置Ｕは、給電ケーブル３１を通してバッテリ２４の電力を飛行体Ａに供給する。ベース装置Ｕは、制御装置１１Ｂによって制御されバッテリ２４と給電ケーブル３１との導通を制御するリレーを有してもよい。
【0042】
また、ベース装置Ｕは、発電装置２９を有してもよい。発電装置２９は移動体Ｂの駆動源であるエンジンから動力を受けて発電してよい。バッテリ２４は発電装置２９によって得られた電力によって充電されてよい。
【0043】
［制御装置で実行される処理］
制御装置１１Ａ・１１Ｂが実行する処理について説明する。図５は、制御装置１１Ａ・１１Ｂの機能を示すブロック図である。同図で示す各機能の一部は、飛行体Ａに搭載されている制御装置１１Ａで実行され、残りの一部はベース装置Ｕに搭載されている制御装置１１Ｂで実行される。例えば、相対高度算出部１１ｂ、水平相対位置算出部１１ｄ、張力判定部１１ｅ、及び飛行体制御部１１ｆは、飛行体Ａに搭載されている制御装置１１Ａで実行され、目標相対高度設定部１１ａ、目標水平相対位置設定部１１ｃ、及び巻き取り装置制御部１１ｇは、ベース装置Ｕに搭載されている制御装置１１Ｂで実行されてよい。
制御装置１１Ａ・１１Ｂが実行する処理について説明する。図５は、制御装置１１Ａ・１１Ｂの機能を示すブロック図である。同図で示す各機能の一部は、飛行体Ａに搭載されている制御装置１１Ａで実行され、残りの一部はベース装置Ｕに搭載されている制御装置１１Ｂで実行される。例えば、相対高度算出部１１ｂ、水平相対位置算出部１１ｄ、張力判定部１１ｅ、及び飛行体制御部１１ｆは、飛行体Ａに搭載されている制御装置１１Ａで実行され、目標相対高度設定部１１ａ、目標水平相対位置設定部１１ｃ、及び巻き取り装置制御部１１ｇは、ベース装置Ｕに搭載されている制御装置１１Ｂで実行されてよい。
【0044】
目標相対高度設定部１１ａは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの目標とする相対高度を設定する。相対高度は、例えば、ベース装置Ｕを構成する入力部２５を通して操縦者によって指定される。相対高度は、例えば数メートルから数十メートルであってよい。
【0045】
相対高度算出部１１ｂは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの現在の相対高度を算出する。相対高度算出部１１ｂは、例えば、ケーブル角度センサ１２Ｅの出力に基づいて現在の相対高度を算出する。ケーブル角度センサ１２Ｅが、飛行体Ａの垂直方向（Ｄｚ方向）に対する係留ケーブル３２の角度θ１（図３Ｂ参照）に応じた信号を出力するセンサである場合、相対高度算出部１１ｂは角度θ１を取得するとともに、ＩＭＵ１２Ｂによって検知される飛行体Ａの姿勢（ピッチ角、ロール角、ヨー角）を取得する。そして、相対高度算出部１１ｂは、角度θ１と飛行体Ａの姿勢とに基づいて、鉛直方向（重力方向、図３ＡにおいてＤｖ方向）と係留ケーブル３２との角度θを算出する。相対高度算出部１１ｂは、角度θと現在の係留ケーブル３２の長さＬ（巻き取り装置２１から送り出されている係留ケーブル３２の長さ）とに基づいて、飛行体Ａの現在の相対高度Ｈを算出する。
【0046】
ケーブル角度センサ１２Ｅが係留ケーブル３２の端部に取り付けられている加速度センサである場合、ケーブル角度センサ１２Ｅは、鉛直方向（重力方向、図３ＡにおいてＤｖ方向）と係留ケーブル３２との角度θに応じた信号を出力する。そのため、この場合は、相対高度算出部１１ｂは飛行体Ａの姿勢を利用することなく、角度θと係留ケーブル３２の長さＬとに基づいて、飛行体Ａの現在の相対高度Ｈを算出してよい。係留ケーブル３２の長さＬは、ケーブル巻き取り装置２１の回転部の回転角に基づいて算出され得る。
【0047】
目標水平相対位置設定部１１ｃは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの目標とする水平相対位置を設定する。ここで、水平相対位置とは、移動体Ｂと飛行体Ａとを上空から見たときのそれらの相対位置である。水平相対位置は、例えば移動体Ｂの直上であるが、移動体Ｂから前方、後方、右方、又は左方にずれた位置が設定されてもよい。水平相対位置は、操縦者によって変更することができてもよいし、予め規定されていてもよい。水平相対位置が操縦者によって変更することができる場合、水平相対位置は、例えば、ベース装置Ｕを構成する入力部２５を通して操縦者によって指定されてよい。水平相対位置が予め定められている場合、例えば水平相対位置がケーブル巻き取り装置２１の直上に規定されている場合、制御装置１１Ａ・１１Ｂは目標水平相対位置設定部１１ｃを有していなくてもよい。移動体Ｂは赤外線の発光装置を有していてもよい。この場合、水平相対位置は赤外線の発光装置の直上に規定されていてもよい。
【0048】
水平相対位置算出部１１ｄは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの現在の水平相対位置を算出する。水平相対位置の算出は種々の方法により行うことができる。
【0049】
水平相対位置は、例えば、図４Ａで示すＸ－Ｙ座標で表すことができる。図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら説明したように、ケーブル角度センサ１２Ｅが、飛行体Ａの水平面に沿った基準方向に対する係留ケーブル３２の角度φ１（図４Ｂ参照）に応じた信号を出力するセンサを含んでいる場合、水平相対位置算出部１１ｄは、角度φ１を利用して水平相対位置を算出できる。例えば、水平相対位置算出部１１ｄは、角度φ１と、飛行体Ａの向きを表す角度φ２（図４Ａ参照）と、鉛直方向と係留ケーブル３２との角度θ（図３Ａ参照）と、ＩＭＵ１２Ｂによって検知される飛行体Ａの姿勢（ピッチ角、ロール角、ヨー角）とに基づいて、移動体Ｂに対する係留ケーブル３２の角度φ（図４Ａ参照）を算出できる。水平相対位置算出部１１ｄは、係留ケーブル３２の角度φと係留ケーブル３２の長さＬとに基づいて、移動体Ｂに対する飛行体Ａの、水平面における現在の相対位置を算出できる。
【0050】
水平相対位置の算出の他の例として、水平相対位置算出部１１ｄは、飛行体Ａに搭載されたＧＰＳ受信機１２Ｃによって飛行体Ａの水平位置（海面に沿った水平面上における飛行体Ａの位置）を算出し、ベース装置Ｕが有しているＧＰＳ受信機２２Ａによって移動体Ｂの水平位置（海面に沿った水平面上における移動体Ｂの位置）を算出し、それらの差から水平相対位置を算出してもよい。さらに他の例として、移動体Ｂに赤外線の発光装置が搭載されている場合、飛行体Ａは赤外線カメラを搭載していてよい。水平相対位置算出部１１ｄは赤外線画像における発光装置の位置に基づいて、移動体Ｂに対する飛行体Ａの水平相対位置を算出してもよい。
【0051】
張力判定部１１ｅは、張力センサ１２Ｄの出力に基づいて係留ケーブル３２の張力を検知し、この張力が係留ケーブル３２の張力が予め定めた閾値（上限値）より小さいか否かを判断する。張力がこの閾値（上限値）よりも大きい場合、例えば飛行体制御部１１ｆによって飛行体Ａと移動体Ｂとの距離を小さくする制御がなされる。また、張力判定部１１ｅは、係留ケーブル３２の張力が予め定めた閾値（下限値）より大きいか否かを判断してもよい。張力がこの閾値（下限値）よりも小さい場合、飛行体制御部１１ｆによって、例えば飛行体Ａと移動体Ｂとの距離を大きくする制御がなされてよい。
【0052】
飛行体制御部１１ｆは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの現在の相対高度と目標相対高度の差、及び現在の水平相対位置と目標水平相対位置との差に基づいて、各ロータ１３の角速度に応じた指令値を算出し、その指令値をロータドライバ１４に出力する。ロータドライバ１４から各ロータ１３に指令値に応じた電流が供給される。飛行体制御部１１ｆは、これらの差に基づいて、例えば、飛行体Ａの目標ロール角、目標ピッチ角、及び目標ヨー角を算出する。そして、飛行体制御部１１ｆは、目標ロール角、目標ピッチ角、及び目標ヨー角に基づいて上述した指令値を算出する。飛行体制御部１１ｆは、飛行体Ａのロール角、ピッチ角、及びヨー角についてＰＩＤ制御を実行してよい。飛行体制御部１１ｆのこの処理により、飛行体Ａの相対高度と水平相対位置は、目標相対高度と目標水平相対位置に向けてそれぞれ変化する。
【0053】
飛行体制御部１１ｆは、係留ケーブル３２の張力が予め定めた範囲（上述した上限値と下限値とで規定される範囲）を超える場合、張力が予め定めた範囲に収まるように、飛行体Ａを上昇させたり、飛行体Ａを下降させたりしてよい。
【0054】
飛行体ＡのＩＭＵ１２Ｂと、ベース装置ＵのＩＭＵ２２Ｂは、地磁気センサを有している。飛行体制御部１１ｆは、飛行体Ａの向きが移動体Ｂの向き（進行方向）と一致するように、これら２つの地磁気センサの出力を利用して飛行体Ａの向きを制御してよい。
【0055】
巻き取り装置制御部１１ｇは、ケーブル巻き取り装置２１を駆動することで、巻き取り装置２１から送り出されている係留ケーブル３２の長さLを制御する。巻き取り装置制御部１１ｇは、飛行体Ａの目標相対高度に応じた長さに係留ケーブル３２の長さＬを設定する。飛行体Ａが移動体Ｂから目標相対高度に向けて上昇するとき、巻き取り装置制御部１１ｇは、飛行体Ａの現在の相対高度及び／又は係留ケーブル３２の張力に応じた速度で、係留ケーブル３２の長さＬの長さを増してもよい。
【0056】
制御装置１１Ａ・１１Ｂが飛行体Ａの制御のために実行する処理の流れについて説明する。図６は処理の例を示すフロー図である。
【0057】
まず、目標相対高度設定部１１ａにおいて目標相対高度が設定される（Ｓ１０１）。操縦者が目標相対高度だけでなく、目標水平相対位置を調整できる制御システムには、このＳ１０１において目標水平相対位置も設定されてよい。
【0058】
次に、係留ケーブル３２の張力が検知される（Ｓ１０２）。張力判定部１１ｅは、検知した係留ケーブル３２の張力が予め定めた下限値と上限値との間にあるか否かを判断する（Ｓ１０３）。係留ケーブル３２の張力が下限値よりも小さい場合、飛行体制御部１１ｆは、飛行体Ａを上昇させる（Ｓ１０４）。また、係留ケーブル３２の張力が上限値よりも大きい場合、飛行体制御部１１ｆは、飛行体Ａを下降させる（Ｓ１０４）。そして、制御装置１１Ａ・１１Ｂの処理は、Ｓ１０９に移行する。
【0059】
係留ケーブル３２の張力が予め定めた下限値と上限値との間にある場合、相対高度算出部１１ｂは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの現在の相対高度を算出する（Ｓ１０５）。具体的には、相対高度算出部１１ｂは、ケーブル角度センサ１２Ｅの出力に基づいて、鉛直方向に対する係留ケーブル３２の角度θ（図３Ａ参照）を算出し、現在の係留ケーブル３２の長さＬと角度θとに基づいて相対高度Ｈ（図３Ａ参照）を算出する。
【0060】
また、水平相対位置算出部１１ｄは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの現在の水平相対位置を算出する（Ｓ１０６）。この算出には、上述したように、ケーブル角度センサ１２Ｅの出力（角度φ１）を利用したり、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａを通して得られる移動体Ｂと飛行体Ａの水平位置を利用したり、赤外線画像を利用できる。
【0061】
飛行体制御部１１ｆは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの現在相対高度と目標高度の差、及び現在の水平相対位置と目標水平相対位置との差とに基づいて、各ロータ１３の角速度に応じた指令値を算出し、指令値をロータドライバ１４に出力する（Ｓ１０７、Ｓ１０８）。
【0062】
制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂへの飛行体Ａの追従制御の終了条件が成立したか否かを判断し（Ｓ１０９）、終了条件が成立していなければ、Ｓ１０２の処理に戻る。終了条件が成立している場合、制御装置１１Ａ・１１Ｂは追従制御（Ｓ１０２～Ｓ１０８によって行われる処理）を終了する。終了条件は、例えば、入力部２５への操縦者による終了指示の入力である。追従制御が終了すると、制御装置１１Ｂはケーブル巻き取り装置２１を駆動し、係留ケーブル３２を徐々に回収してもよい。
【0063】
［ＧＰＳで相対高度を制御する例］
制御装置１１Ａ・１１Ｂは、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａによって検知する移動体Ｂと飛行体Ａの位置情報（高度を含む）を利用して、飛行体Ａの相対高度を制御してもよい。この場合、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａは、好ましくは、飛行体Ａ及び移動体Ｂの高度を高い精度で検知できる受信機である。例えば、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａは、ＲＴＫ－ＧＰＳ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）により測位を行う受信機である。ベース装置Ｕ及び飛行体ＡがこのようなＧＰＳ受信機を有している場合、制御システム１は上述した張力センサ１２Ｄとケーブル角度センサ１２Ｅとを有していなくてもよい。他のハードウェアは、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明したものと同じであってよい。
制御装置１１Ａ・１１Ｂは、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａによって検知する移動体Ｂと飛行体Ａの位置情報（高度を含む）を利用して、飛行体Ａの相対高度を制御してもよい。この場合、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａは、好ましくは、飛行体Ａ及び移動体Ｂの高度を高い精度で検知できる受信機である。例えば、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａは、ＲＴＫ－ＧＰＳ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）により測位を行う受信機である。ベース装置Ｕ及び飛行体ＡがこのようなＧＰＳ受信機を有している場合、制御システム１は上述した張力センサ１２Ｄとケーブル角度センサ１２Ｅとを有していなくてもよい。他のハードウェアは、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明したものと同じであってよい。
【0064】
図７Ａは、このような形態における制御装置１１Ａ・１１Ｂが実行する処理を示すブロック図である。
【0065】
移動体高度算出部１１ｉは、ＧＰＳ受信機２２Ａで受信したＧＰＳ信号から移動体Ｂの現在の高度を算出する。移動体高度算出部１１ｉは、ＩＭＵ２２Ｂの出力を利用してもよい。例えば、ＧＰＳ信号に基づく位置情報の取得頻度が飛行体Ａの制御で求められる頻度よりも低い場合、移動体高度算出部１１ｉは、ＧＰＳ信号から算出した最新の高度と、ＩＭＵ２２Ｂの出力とに基づいて、移動体Ｂの現在の高度を算出（推定）してよい。すなわち、移動体高度算出部１１ｉは、ＩＭＵ２２Ｂの出力を利用して、ＧＰＳ信号を受信していない期間の高度を補完してよい。
【0066】
移動体位置算出部１１ｊは、ＧＰＳ受信機２２Ａで受信したＧＰＳ信号から移動体Ｂの現在の水平位置（すなわち、緯度及び経度）を算出する。移動体位置算出部１１ｊは、ＩＭＵ２２Ｂの出力を利用してもよい。例えば、ＧＰＳ信号に基づく位置情報の取得頻度が飛行体Ａの制御で求められる頻度よりも低い場合、移動体位置算出部１１ｊは、ＧＰＳ信号から算出した最新の水平位置と、ＩＭＵ２２Ｂの出力とに基づいて、移動体Ｂの現在の水平位置を算出（推定）してよい。すなわち、移動体位置算出部１１ｊは、ＩＭＵ２２Ｂの出力を利用して、ＧＰＳ信号を受信していない期間の水平位置を補完してよい。
【0067】
飛行体目標高度算出部１１ｋは、算出された移動体Ｂの現在の高度と飛行体Ａの目標相対高度とに基づいて、飛行体Ａの目標高度を算出する。具体的には、飛行体目標高度算出部１１ｋは、算出された移動体Ｂの現在の高度に目標相対高度を加算し、得られた値を飛行体Ａの目標高度としてよい。
【0068】
飛行体目標位置算出部１１ｍは、算出された移動体Ｂの現在の水平位置（緯度及び経度）と、目標水平相対位置とに基づいて、飛行体Ａの目標水平位置（目標緯度及び目標経度）を算出する。例えば、飛行体目標位置算出部１１ｍは、算出された移動体Ｂの現在の水平位置に目標水平相対位置を加算し、得られた値を飛行体Ａの目標水平位置とする。水平相対位置が移動体Ｂの直上に設定されている制御システムにおいては、算出された移動体Ｂの現在の水平位置は、飛行体Ａの目標水平位置として設定されてよい。
【0069】
飛行体制御部１１ｆは、飛行体目標高度算出部１１ｋにおいて算出された目標高度と飛行体Ａの現在の高度との差、及び飛行体目標位置算出部１１ｍにおいて算出された目標水平位置と飛行体Ａの現在の水平位置との差に基づいて、各ロータ１３の角速度に応じた指令値を算出し、この指令値をロータドライバ１４に出力する。飛行体制御部１１ｆのこの処理により、飛行体Ａの高度と水平位置は、目標高度と目標水平位置にそれぞれ近づく。
【0070】
ＧＰＳ受信機を利用して相対高度を算出する制御装置１１Ａ・１１Ｂ実行する処理の流れについて説明する。図７Ｂは処理の例を示すフロー図である。
【0071】
まず、目標相対高度設定部１１ａ（図７Ａ参照）において目標相対高度が設定される（Ｓ２０１）。操縦者が目標相対高度だけでなく、目標水平相対位置を調整できる制御システムには、このＳ２０１において目標水平相対位置も設定されてよい。
【0072】
次に、移動体高度算出部１１ｉは、ＧＰＳ受信機２２Ａで受信したＧＰＳ信号に基づいて移動体Ｂの現在の高度を算出する（Ｓ２０２）。移動体高度算出部１１ｉは、ＩＭＵ２２Ｂの出力を利用して、ＧＰＳ信号を受信していない期間の高度を補完してよい。また、移動体位置算出部１１ｊは、ＧＰＳ受信機２２Ａで受信したＧＰＳ信号に基づいて移動体Ｂの現在の水平位置（すなわち、緯度及び経度）を算出する（Ｓ２０３）。移動体位置算出部１１ｊは、ＩＭＵ２２Ｂの出力を利用して、ＧＰＳ信号を受信していない期間の位置を補完してよい。
【0073】
飛行体目標高度算出部１１ｋは、Ｓ２０２において算出された移動体Ｂの現在高度と、Ｓ２０１で設定された目標相対高度とに基づいて、飛行体Ａの目標高度を算出する（Ｓ２０４）。上述したように、飛行体目標高度算出部１１ｋは、例えば、算出された移動体Ｂの現在高度に目標相対高度を加算し、得られた値を飛行体Ａの目標高度とする。また、飛行体目標位置算出部１１ｍは、算出された移動体Ｂの現在の水平位置（緯度及び経度）と、目標水平相対位置とに基づいて飛行体Ａの目標水平位置（目標緯度及び目標経度）を算出する（Ｓ２０５）。上述したように、飛行体Ａが移動体Ｂの真上に位置していることが求められる制御システムにおいては、算出（推定）された移動体Ｂの現在の水平位置が、飛行体Ａの目標水平位置として設定されてよい。
【0074】
飛行体制御部１１ｆは、Ｓ２０４で算出された目標高度と飛行体Ａの現在の高度との差、及びＳ２０５で算出された目標水平位置と飛行体Ａの現在の水平位置との差に基づいて、各ロータ１３の角速度に応じた指令値を算出し、指令値をロータドライバ１４に出力する（Ｓ２０６、Ｓ２０７）。
【0075】
制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂへの飛行体Ａの追従制御の終了条件が成立したか否かを判断し（Ｓ２０８）、終了条件が成立していなければ、Ｓ２０２の処理に戻る。終了条件が成立している場合、制御装置１１Ａ・１１Ｂは追従制御（Ｓ２０２～Ｓ２０８によって行われる処理）を終了する。終了条件は、例えば、入力部２５への操縦者による終了指示の入力である。
【0076】
［カメラ画像で相対高度を制御する例］
飛行体Ａ及びベース装置Ｕのうちの一方は、飛行体Ａの相対高度を検知するためのカメラを有してもよい。図８Ａはこのようなカメラを有している飛行体Ａの例を示すブロック図である。この図に示す飛行体Ａは、移動体Ｂの周辺を撮影するためのカメラ１２Ａに加えて、相対高度を検知するためのカメラ１２Ｆを有している。カメラ１２Ｆは移動体Ｂに向くように飛行体Ａに設置される。例えば、水平相対位置が移動体Ｂの直上である場合、カメラ１２Ｆは飛行体Ａに真下に向くように設置さえてよい。カメラ１２Ｆは、例えば可視光カメラであってよい。また、カメラ１２Ｆは単眼カメラであってもよいし、ステレオカメラであってもよい。相対高度算出用のカメラはベース装置Ｕに搭載されてもよい。この場合、カメラは飛行体Ａに向くように移動体Ｂに設置されてよい。このようなカメラがベース装置Ｕ又は飛行体Ａに搭載されている場合、図８Ａで示すように、制御システム１は上述した張力センサ１２Ｄとケーブル角度センサ１２Ｅを有していなくてもよい。他のハードウェアは、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明したものと同じであってよい。
飛行体Ａ及びベース装置Ｕのうちの一方は、飛行体Ａの相対高度を検知するためのカメラを有してもよい。図８Ａはこのようなカメラを有している飛行体Ａの例を示すブロック図である。この図に示す飛行体Ａは、移動体Ｂの周辺を撮影するためのカメラ１２Ａに加えて、相対高度を検知するためのカメラ１２Ｆを有している。カメラ１２Ｆは移動体Ｂに向くように飛行体Ａに設置される。例えば、水平相対位置が移動体Ｂの直上である場合、カメラ１２Ｆは飛行体Ａに真下に向くように設置さえてよい。カメラ１２Ｆは、例えば可視光カメラであってよい。また、カメラ１２Ｆは単眼カメラであってもよいし、ステレオカメラであってもよい。相対高度算出用のカメラはベース装置Ｕに搭載されてもよい。この場合、カメラは飛行体Ａに向くように移動体Ｂに設置されてよい。このようなカメラがベース装置Ｕ又は飛行体Ａに搭載されている場合、図８Ａで示すように、制御システム１は上述した張力センサ１２Ｄとケーブル角度センサ１２Ｅを有していなくてもよい。他のハードウェアは、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明したものと同じであってよい。
【0077】
飛行体Ａにカメラ１２Ｆが設置される場合、相対高度算出部１１ｂ（図５参照）は、カメラ１２Ｆで取得した画像について画像認識処理を行い、飛行体Ａの相対高度を算出する。例えば、移動体Ｂに予め目印が設けられていてよい。相対高度算出部１１ｂは、例えば、画像に表れている目印のサイズに基づいて、飛行体Ａの相対高度を算出してよい。飛行体Ａの高度が高くなるほど、画像に表れる目印のサイズが小さくなる。そのため、目印のサイズから飛行体Ａの相対高度が算出され得る。目印として移動体Ｂ自体が利用されてもよい。すなわち、相対高度算出部１１ｂは、画像に表れている移動体Ｂのサイズに基づいて、飛行体Ａの相対高度を算出してよい。なお、カメラ１２Ｆがベース装置Ｕに設けられている場合、相対高度算出部１１ｂは、画像に表示されている飛行体Ａのサイズに基づいて、飛行体Ａの相対高度を算出してよい。
【0078】
水平相対位置算出部１１ｄ（図５参照）は、カメラ１２Ｆで取得した画像を利用して、飛行体Ａの水平相対位置を算出してもよい。水平相対位置算出部１１ｄは、画像における目印の位置に基づいて、移動体Ｂに対する飛行体Ａの水平相対位置を算出してよい。例えば、飛行体Ａが移動体Ｂ（目印）の直上に位置している場合、目印は画像に中心に表れる。飛行体Ａが移動体Ｂ（目印）の位置から外れると、画像に表れる目印の位置も画像の中心から外れる。これとは異なり、水平相対位置算出部１１ｄは、カメラ１２Ｆではなく、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａの出力を利用して、飛行体Ａの水平相対位置を算出してもよい。
【0079】
カメラ１２Ｆを利用して相対高度を算出する制御装置１１Ａ・１１Ｂが実行する処理の流れについて説明する。図８Ｂは処理の例を示すフロー図である。
【0080】
まず、目標相対高度設定部１１ａ（図５参照）において目標相対高度が設定される（Ｓ３０１）。操縦者が目標相対高度だけでなく、目標水平相対位置を調整できる制御システムには、このＳ３０１において目標水平相対位置も設定されてよい。
【0081】
相対高度算出部１１ｂは、カメラ１２Ｆで取得した画像について画像認識処理を行い、飛行体Ａの相対高度を算出する（Ｓ３０２）。
【0082】
水平相対位置算出部１１ｄは、カメラ１２Ｆで取得した画像について画像認識処理を行い、飛行体Ａの現在の水平相対位置を算出する（Ｓ３０３）。水平相対位置算出部１１ｄは、Ｓ３０３において、ＧＰＳ受信機１２Ｃの出力から飛行体Ａの水平位置を算出し、ＧＰＳ受信機２２Ａの出力から移動体Ｂの水平位置を取得してもよい。そして、水平相対位置算出部１１ｄは、移動体Ｂの水平位置と飛行体Ａの水平位置との差から水平相対位置を算出してもよい。
【0083】
飛行体制御部１１ｆ（図５参照）は、移動体Ｂに対する飛行体Ａの現在の相対高度（Ｓ３０２で算出された相対高度）と目標相対高度との差、及び現在の水平相対位置（Ｓ３０３で算出された水平相対位置）と目標水平相対位置との差に基づいて、各ロータ１３の角速度に応じた指令値を算出し、指令値をロータドライバ１４に出力する（Ｓ３０４、Ｓ３０５）。
【0084】
制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂへの飛行体Ａの追従制御の終了条件が成立したか否かを判断し（Ｓ３０６）、終了条件が成立していなければ、Ｓ３０２の処理に戻る。終了条件が成立している場合、制御装置１１Ａ・１１Ｂは追従制御（Ｓ３０２～Ｓ３０５によって行われる処理）を終了する。終了条件は、例えば、入力部２５への操縦者による終了指示の入力である。
【0085】
［ケーブル張力・角度に応じて目標を補正する例］
図７A及び図７Bを参照しながら説明したように、ＧＰＳ信号に基づく位置情報の取得頻度が飛行体Ａの制御で求められる頻度よりも低い場合、移動体高度算出部１１ｉ及び移動体位置算出部１１ｊは、ＧＰＳ信号から算出した最新の高度及び水平位置と、ＩＭＵ２２Ｂの出力とに基づいて、移動体Ｂの現在の高度及び水平位置を算出（推定）する。ところが、移動体Ｂにあたる風や、移動体Ｂのアクセル操作の変化、移動体Ｂの方向転換などの影響、及び、ＧＰＳ信号から算出される位置の精度の低さに起因して、ＧＰＳ信号とＩＭＵ２２Ｂの出力とから算出（推定）された移動体Ｂの現在の高度が、実際の高度からずれることがある。また、同じ理由で、ＧＰＳ信号とＩＭＵ２２Ｂの出力とから算出（推定）された移動体Ｂの現在の水平位置（緯度及び経度）が、実際の水平位置からずれることがある。このようなずれが生じると、飛行体Ａの目標高度及び目標水平位置が正しく設定されない。
図７A及び図７Bを参照しながら説明したように、ＧＰＳ信号に基づく位置情報の取得頻度が飛行体Ａの制御で求められる頻度よりも低い場合、移動体高度算出部１１ｉ及び移動体位置算出部１１ｊは、ＧＰＳ信号から算出した最新の高度及び水平位置と、ＩＭＵ２２Ｂの出力とに基づいて、移動体Ｂの現在の高度及び水平位置を算出（推定）する。ところが、移動体Ｂにあたる風や、移動体Ｂのアクセル操作の変化、移動体Ｂの方向転換などの影響、及び、ＧＰＳ信号から算出される位置の精度の低さに起因して、ＧＰＳ信号とＩＭＵ２２Ｂの出力とから算出（推定）された移動体Ｂの現在の高度が、実際の高度からずれることがある。また、同じ理由で、ＧＰＳ信号とＩＭＵ２２Ｂの出力とから算出（推定）された移動体Ｂの現在の水平位置（緯度及び経度）が、実際の水平位置からずれることがある。このようなずれが生じると、飛行体Ａの目標高度及び目標水平位置が正しく設定されない。
【0086】
そこで、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、係留ケーブル３２の張力及び／又は係留ケーブル３２の角度を利用して、飛行体Ａの目標高度及び目標水平位置を補正してもよい。こうすることで、ＩＭＵ２２Ｂを利用して算出される高度の精度の低さ、及び水平位置の精度の低さを、係留ケーブル３２で補うことができる。なお、このようなシステムにおいて利用されるＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａは、上述したＲＴＫ－ＧＰＳにより測位を行う受信機でなく、４台以上のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を利用して、ＧＰＳ衛星から受信機までの距離を算出する単独測位を行う受信機（一般的なＧＰＳ受信機）であってよい。
【0087】
図９Ａはこのような処理を実行する制御装置１１Ａ・１１Ｂが有する機能を示すブロック図である。この制御装置１１Ａ・１１Ｂは、図７Ａを参照しながら説明した例と同様、目標相対高度設定部１１ａ、移動体高度算出部１１ｉ、移動体位置算出部１１ｊ、飛行体目標高度算出部１１ｋ、及び飛行体目標位置算出部１１ｍを有している。図９で示す制御システムにおいて、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、ケーブル判定部１１ｎと、飛行体目標補正部１１ｐとをさらに有している。
【0088】
ケーブル判定部１１ｎは、例えば、図５を参照しながら説明した張力判定部１１ｅと同様、張力センサ１２Ｄの出力に基づいて係留ケーブル３２の張力を検知する。そして、ケーブル判定部１１ｎは、この張力が所定の条件に該当するか否かを判断する。例えば、ケーブル判定部１１ｎは、この張力が予め定めた閾値（上限値）より小さいか否かを判定する。また、ケーブル判定部１１ｎは、係留ケーブル３２の張力が予め定めた閾値（下限値）より大きいか否かも判定する。
【0089】
また、ケーブル判定部１１ｎは、ケーブル角度センサ１２Ｅの出力を利用して係留ケーブル３２の角度を算出する。ケーブル判定部１１ｎは、この角度が所定の条件に該当するか否かを判定する。例えば、ケーブル判定部１１ｎは、この角度が予め定めた閾値（上限値）より小さいか否かを判定する。ここで、係留ケーブル３２の角度は、例えば鉛直方向に対する係留ケーブル３２の角度θ（図３Ａ参照）である。
【0090】
飛行体目標補正部１１ｐは、ケーブル判定部１１ｎの判定結果に応じて、飛行体目標高度算出部１１ｋにおいて算出された目標高度を補正する。具体的には、係留ケーブル３２の張力及び／又は角度が所定の条件に該当しない場合に（或いは、これらが所定の条件に該当する場合に）、飛行体目標補正部１１ｐは、算出された目標高度を補正する。目標高度の補正は、係留ケーブル３２の張力及び／又は角度に基づいて実行されてよい。
【0091】
例えば、係留ケーブル３２の張力が予め定めた閾値（上限値）より大きい場合、飛行体目標補正部１１ｐは飛行体Ａの目標高度を下げてよい。こうすることで、係留ケーブル３２の張力が緩和される。このとき、目標高度の補正量（下降量）は、係留ケーブル３２の張力に応じて決められてよい。例えば、張力が大きくなるほど、補正量（下降量）は大きくてよい。反対に、係留ケーブル３２の張力が予め定めた閾値（下限値）より小さい場合、飛行体目標補正部１１ｐは飛行体Ａの目標高度を上げてよい。このとき、目標高度の補正量（上昇量）は、係留ケーブル３２の張力に応じて決められてよい。
【0092】
飛行体目標補正部１１ｐは、ケーブル判定部１１ｎの判定結果に応じて、飛行体目標位置算出部１１ｍにおいて算出された目標水平位置を補正してもよい。例えば、係留ケーブル３２の角度が予め定めた閾値（上限値）より大きい場合、飛行体目標補正部１１ｐは、飛行体Ａの目標水平位置を係留ケーブル３２が傾斜している方向にずらしてもよい。図４Ａ及び図４Ｂで示すように係留ケーブル３２が飛行体Ａから斜め左前方に延びている場合、飛行体目標補正部１１ｐは、飛行体Ａの目標水平位置を斜め左前方にずらしてもよい。こうすることで、係留ケーブル３２の傾斜が緩和される。
【0093】
ケーブル判定部１１ｎの判定結果に応じて飛行体Ａの目標を補正する制御装置１１Ａ・１１Ｂが実行する処理の流れについて説明する。図９Ｂは処理の例を示すフロー図である。
【0094】
まず、目標相対高度設定部１１ａにおいて目標相対高度が設定される（Ｓ４０１）。操縦者が目標相対高度だけでなく、目標水平相対位置を調整できる制御システムには、このＳ４０１において目標水平相対位置も設定されてよい。
【0095】
次に、移動体高度算出部１１ｉは、ＧＰＳ受信機２２Ａで受信したＧＰＳ信号に基づいて移動体Ｂの高度を算出し、ＧＰＳ信号に基づく位置情報を取得していない期間の高度を、ＩＭＵ２２Ｂの出力を利用して算出する（Ｓ４０２）。また、移動体位置算出部１１ｊは、ＧＰＳ受信機２２Ａで受信したＧＰＳ信号に基づいて移動体Ｂの水平位置（すなわち、緯度及び経度）を算出し、ＧＰＳ信号に基づく位置情報を取得していない期間の水平位置をＩＭＵ２２Ｂの出力を利用して算出する（Ｓ４０３）。
【0096】
飛行体目標高度算出部１１ｋは、Ｓ４０２において算出された移動体Ｂの現在の高度と、Ｓ４０１で設定された目標相対高度とに基づいて、飛行体Ａの目標高度を算出する（Ｓ４０４）。具体的には、飛行体目標高度算出部１１ｋは、算出された移動体Ｂの現在の高度に目標相対高度を加算し、得られた値を飛行体Ａの目標高度としてよい。また、飛行体目標位置算出部１１ｍは、算出された移動体Ｂの現在の水平位置と、目標水平相対位置とに基づいて飛行体Ａの目標水平位置（すなわち、目標緯度及び目標経度）を算出する（Ｓ４０５）。飛行体Ａが移動体Ｂの真上に位置していることが求められる制御システムにおいては、算出された移動体Ｂの現在の水平位置が、飛行体Ａの目標水平位置として設定されてよい。
【0097】
ケーブル判定部１１ｎは、張力センサ１２Ｄの出力に基づいて係留ケーブル３２の張力を検知し、この張力が予め定めた閾値（上限値）より小さいか否か判定する（Ｓ４０６）。また、ケーブル判定部１１ｎは、係留ケーブル３２の張力が予め定めた閾値（下限値）より大きいか否か判定する（Ｓ４０６）。Ｓ４０６において、係留ケーブル３２の張力が上限値より大きい場合、或いは下限値より小さい場合、飛行体目標補正部１１ｐは、Ｓ４０４で算出された飛行体Ａの目標高度を補正する（Ｓ４０７）。具体的には、係留ケーブル３２の張力が上限値より大きい場合、飛行体目標補正部１１ｐは、例えば、Ｓ４０４で算出された飛行体Ａの目標高度を下げてよい。また、係留ケーブル３２の張力が下限値より小さい場合、飛行体目標補正部１１ｐは、例えば、Ｓ４０４で算出された飛行体Ａの目標高度を上げてよい。
【0098】
なお、Ｓ４０６において、ケーブル判定部１１ｎは、ケーブル角度センサ１２Ｅの出力を利用して係留ケーブル３２の角度を算出し、この角度が予め定めた閾値（上限値）より小さいか否か判断してもよい。（ここでの係留ケーブル３２の角度は、例えば図３Ａで示す角度θである。）係留ケーブル３２の角度が閾値（上限値）より大きい場合には、Ｓ４０７において飛行体目標補正部１１ｐは、Ｓ４０５において算出された目標位置を係留ケーブル３２が傾斜している方向にずらしてもよい。
【0099】
飛行体制御部１１ｆは、飛行体Ａの現在の高度と目標高度との差、及び飛行体Ａの現在の水平位置と目標水平位置との差に基づいて、各ロータ１３の角速度に応じた指令値を算出し、指令値をロータドライバ１４に出力する（Ｓ４０８、Ｓ４０９）。なお、Ｓ４０７において目標高度が補正されている場合、Ｓ４０８においてはその補正後の目標高度が利用される。同様に、Ｓ４０７において目標水平位置が補正されている場合、Ｓ４０８においてはその補正後の目標水平位置が利用される。
【0100】
制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂへの飛行体Ａの追従制御の終了条件が成立したか否かを判断し（Ｓ４１０）、終了条件が成立していなければ、Ｓ４０２の処理に戻る。終了条件が成立している場合、制御装置１１Ａ・１１Ｂは追従制御（Ｓ４０２～Ｓ４０９によって行われる処理）を終了する。終了条件は、例えば、入力部２５への操縦者による終了指示の入力である。
【0101】
［気圧高度センサを用いる例］
一般に、気圧高度センサによって検知される高度は、ＧＰＳ信号から算出される高度よりも高い精度を有する。そこで、飛行体Ａの高度は気圧高度センサを利用して制御されてもよい。
一般に、気圧高度センサによって検知される高度は、ＧＰＳ信号から算出される高度よりも高い精度を有する。そこで、飛行体Ａの高度は気圧高度センサを利用して制御されてもよい。
【0102】
図１０Ａは、このような気圧高度センサを有している飛行体Ａとベース装置Ｕの例を示すブロック図である。この図に示す飛行体Ａとベース装置Ｕは気圧高度センサ１２Ｇ・２２Ｄをそれぞれ有している。この図に示す例では、上述した張力センサ１２Ｄとケーブル角度センサ１２Ｅが飛行体Ａに設けられていないが、これらのセンサ１２Ｄ・１２Ｅは飛行体Ａに設けられていてもよい。気圧高度センサ１２Ｇ・２２Ｄが飛行体Ａ及び移動体Ｂに設けられている場合、ＧＰＳ受信機１２Ｃ・２２Ａは、上述したＲＴＫ－ＧＰＳにより測位を行う受信機でなく、４台以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を利用して、ＧＰＳ衛星から受信機まで距離を算出する単独測位を行う受信機であってよい。
【0103】
気圧高度センサが飛行体Ａ及びベース装置Ｕに設けられている場合、制御装置１１Ａ・１１Ｂの移動体高度算出部１１ｉ（図７Ａ、図９Ａ参照）は、ベース装置Ｕに搭載されている気圧高度センサ２２Ｄの出力から移動体Ｂの現在の高度を算出する。例えば、移動体高度算出部１１ｉは、図７ＢのＳ２０２において、ＧＰＳ受信機２２Ａの出力及びＩＭＵ２２Ｂの出力に代えて、気圧高度センサ２２Ｄの出力から移動体Ｂの現在の高度を算出する。また、移動体高度算出部１１ｉは、図９ＢのＳ４０２において、ＧＰＳ受信機２２Ａの出力及びＩＭＵ２２Ｂの出力に代えて、気圧高度センサ２２Ｄの出力から移動体Ｂの現在の高度を算出してもよい。
【0104】
飛行体目標高度算出部１１ｋ（図７Ａ、図９Ａ参照）は、図７ＢのＳ２０４において、気圧高度センサ２２Ｄの出力から算出された移動体Ｂの現在の高度と、目標相対高度とに基づいて、飛行体Ａの目標高度を算出する。また、飛行体目標高度算出部１１ｋは、図９ＢのＳ４０４において、気圧高度センサ２２Ｄの出力から算出された移動体Ｂの現在の高度と、目標相対高度とに基づいて、飛行体Ａの目標高度を算出する。
【0105】
飛行体制御部１１ｆ（図７Ａ、図９Ａ参照）は、まず飛行体Ａに搭載されている気圧高度センサ１２Ｇの出力から飛行体Ａの現在の高度を算出する。そして、飛行体制御部１１ｆは、図７ＢのＳ２０６又は図９ＢのＳ４０８において、飛行体Ａの現在の高度と目標高度との差、及び、飛行体Ａの現在の水平位置と目標水平位置との差に基づいて、各ロータ１３の角速度に応じた指令値を算出する。
【0106】
［まとめ］
（１）本開示で提案する制御システム１は、移動体Ｂに搭載されるベース装置Ｕと、無人飛行体Ａと、移動体Ｂから飛行体Ａに電力を供給するための給電ケーブル３１を含みベース装置Ｕと飛行体Ａとを接続するケーブル３１・３２と、飛行体Ａの飛行を制御する制御装置１１Ａ・１１Ｂとを有している。制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂに対する無人飛行体Ａの相対高度が目標相対高度に一致するように飛行体Ａを制御する。この制御システム１によれば、飛行体Ａの高度を移動体Ｂに合わせて適切化できる。例えば、飛行体Ａの高度を移動体Ｂの動きに合わせて上下動させることができる。
（１）本開示で提案する制御システム１は、移動体Ｂに搭載されるベース装置Ｕと、無人飛行体Ａと、移動体Ｂから飛行体Ａに電力を供給するための給電ケーブル３１を含みベース装置Ｕと飛行体Ａとを接続するケーブル３１・３２と、飛行体Ａの飛行を制御する制御装置１１Ａ・１１Ｂとを有している。制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂに対する無人飛行体Ａの相対高度が目標相対高度に一致するように飛行体Ａを制御する。この制御システム１によれば、飛行体Ａの高度を移動体Ｂに合わせて適切化できる。例えば、飛行体Ａの高度を移動体Ｂの動きに合わせて上下動させることができる。
【0107】
（２）図２Ａで示すように、制御システム１の一例では、飛行体Ａは、係留ケーブル３２の角度を検知するセンサ１２Ｅを有している。制御装置１１Ａ・１１Ｂは、係留ケーブル３２の角度に基づいて移動体Ｂに対する飛行体Ａの相対高度を算出している。
【0108】
（３）図２Ａで示すように、制御システム１の一例では、飛行体Ａは、係留ケーブル３２の張力を検知するセンサ１２Ｅを有している。制御装置１１Ａ・１１Ｂは、係留ケーブル３２の張力が閾値より低い場合に、飛行機Ａとベース装置Ｕとの距離が大きくなるように飛行機Ａを制御する。このシステムによれば、係留ケーブル３２の撓みを低減でき、相対高度の算出精度を向上できる。
【0109】
（４）図５で示すように、制御システム１の一例では、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂに対する飛行体Ａの相対高度を算出する相対高度算出部１１ｂを含み、算出される相対高度が目標相対高度に一致するように無人飛行体を制御している。
【0110】
（５）図８Ａで示すように、制御システム１の一例では、飛行体Ａは、移動体Ｂを撮影するためのカメラ１２Ｆを有している。制御装置１１Ａ・１１Ｂは、カメラ１２Ｆを通して取得する画像を利用して移動体Ｂに対する飛行体あの相対高度を算出している。
【0111】
（６）制御システム１は、移動体Ｂに搭載されるＧＰＳ受信機２２Ａ（図２Ｂ参照）と、飛行体Ａに搭載されるＧＰＳ受信機１２Ｃ（図２Ａ参照）とを有している。図７Ａ及び図７Ｂで示す例では、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、ＧＰＳ受信機２２Ａの出力から得られる移動体Ｂの高度と、ＧＰＳ受信機１２Ｃの出力から得られる飛行体Ａの高度とを利用して、移動体Ｂに対する飛行体Ａの相対高度が目標相対高度に一致するように飛行体Ａを制御している。
【0112】
（７）ベース装置Ｕは移動体Ｂに搭載される慣性計測装置２２Ｂを有している。図７Ａ及び図７Ｂで示す例、並びに図９Ａ及び図９Ｂで示す例では、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、ＧＰＳ受信機２２Ａで取得する信号と慣性計測装置２２Ｂの出力とに基づいて移動体Ｂの高度を算出してよい。これによれば、移動体Ｂの高度を高い精度で検知できるので、飛行体Ａの制御の精度も向上できる。
【0113】
（８）図７Ａ及び図７Ｂで示す例、並びに図９Ａ及び図９Ｂで示す例では、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、ＧＰＳ受信機２２Ａで信号を受信しない期間の高度を、慣性計測装置２２Ｂの出力に基づいて補完している。すなわち、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、ＧＰＳ受信機２２Ａで取得する第１の信号を取得する第１のタイミングと、第１の信号の次の信号である第２の信号をＧＰＳ受信機２２Ａで取得する第２のタイミングとの期間における移動体Ｂの高度を慣性計測装置２２Ｂの出力に基づいて算出している。
【0114】
（９）図１０で示す例では、移動体Ｂに気圧高度センサ２２Ｄが搭載され、飛行体Ａに気圧高度センサ１２Ｇが搭載されている。制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂの気圧高度センサ２２Ｄの出力から算出される移動体Ｂの高度と、気圧高度センサ１２Ｇの出力から算出される飛行体Ａの高度とを利用して、移動体Ｂに対する飛行体Ａの相対高度が目標相対高度に一致するように飛行体Ａを制御する。これによれば、飛行体Ａの制御の精度を向上できる。
【0115】
（１０）図７Ａ及び図７Ｂで示す例、並びに図９Ａ及び図９Ｂで示す例において、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、移動体Ｂの現在の高度を算出する移動体高度算出部１１ｉと、移動体Ｂの現在の位置と目標相対高度とに基づいて飛行体Ａの目標高度を算出する飛行体目標高度算出部１１ｋとを含み、飛行体Ａの現在の高度が目標高度に一致するように飛行体Ａを制御する。
【0116】
（１１）図９Ａ及び図９Ｂで示す例において、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、係留ケーブル３２に作用する張力が所定の条件に該当するか否か、及び／又は、係留ケーブル３２の角度が所定の条件に該当するか否かを判定するケーブル判定部１１ｎを有している。制御装置１１Ａ・１１Ｂは、ケーブル判定部１１ｎの判定結果に応じて飛行体Ａの目標高度を補正する。これによれば、飛行体Ａの高度を移動体Ｂの動きに、より安定的に追従させることができる。
【0117】
（１２）図９Ａ及び図９Ｂで示す例において、制御装置１１Ａ・１１Ｂは、飛行体Ａの目標高度を算出する飛行体目標高度算出部１１ｋと、係留ケーブル３２に作用する張力が所定の下限値より大きく、所定の上限値より小さいか否か、及び／又は係留ケーブル３２の角度が所定の上限値より小さいか否かを判定するケーブル判定部１１ｎと、ケーブル判定部１１ｎの判定結果に応じて飛行体Ａの目標高度を補正する飛行体目標補正部１１ｐと、を有している。この例によれば、移動体Ｂと飛行体Ａとの相対高度を適正に保つことができる。
【0118】
（１３）本開示で提案する制御方法では、移動体Ｂに対する飛行体Ａの目標相対高度が定められ、移動体Ｂに対する飛行体Ａの相対高度が目標相対高度に一致するように飛行体Ａが制御される。この制御方法によれば、飛行体Ａの高度を移動体Ｂに合わせて適切化できる。例えば、飛行体Ａの高度を移動体Ｂの動きに合わせて上下動させることができる。
【0119】
（１４）本開示で提案する制御方法では、図９Ａ及び図９Ｂで説明したように、飛行体Ａの目標高度が算出され、係留ケーブル３２に作用する張力が所定の条件に該当するか否か、及び／又は係留ケーブル３２の角度が所定の条件に該当するか否かが判定される。そして、その判定結果に応じて、飛行体Ａの目標高度が補正される。この制御方法によれば、移動体Ｂと飛行体Ａとの相対高度を適正に保つことができる。
【0120】
なお、本開示で提案する制御システムは、上述した例に限られない。例えば、１つの例で説明した特徴的事項は、他の例において適用されてもよい。例えば、ケーブル判定部１１ｎと飛行体目標補正部１１ｐは、図９Ａ及び図９Ｂで例示した制御システムだけでなく、図１０を参照しながら説明した気圧高度センサを利用するシステムや、図８Ａ及び図８Ｂを参照しながら説明したカメラ１２Ｆを利用するシステムにおいても、用いられてもよい。
【符号の説明】
【0121】
１ 制御システム、１１Ａ・１１Ｂ 制御装置、１１ａ 目標相対高度設定部、１１ｂ 相対高度算出部、１１ｃ 目標水平相対位置設定部、１１ｄ 水平相対位置算出部、１１ｅ 張力判定部、１１ｆ 飛行体制御部、１１ｇ 巻き取り装置制御部、１１ｉ 移動体高度算出部、１１ｊ 移動体位置算出部、１１ｋ 飛行体目標高度算出部、１１ｍ 飛行体目標位置算出部、１１ｎ ケーブル判定部、１１ｐ 飛行体目標補正部、１２Ａ カメラ、１２Ｃ ＧＰＳ受信機、１２Ｄ 張力センサ、１２Ｅ ケーブル角度センサ、１２Ｆ カメラ（相対高度算出用）、１２Ｇ 気圧高度センサ、１３ ロータ、１４ ロータドライバ、１５ バッテリ、１６ 通信部、２１ ケーブル巻き取り装置、２２Ａ ＧＰＳ受信機、２２Ｂ 慣性計測装置（ＩＭＵ）、２２Ｄ 気圧高度センサ、２３ 通信部、２４ バッテリ、２５ 入力部、２６ 表示部、２９ 発電装置、３０ ケーブル連結器、３０ａ 連結部、３０ｂ・３０ｃ 支持軸、３１ 給電ケーブル、３２ 係留ケーブル、Ａ 無人飛行体、Ｂ 移動体、Ｃ 収容箱、Ｕ ベース装置。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】