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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】P2022075342
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】飛行体及び算出方法
(51)【国際特許分類】
B64D 43/00 20060101AFI20220511BHJP
B64C 27/04 20060101ALI20220511BHJP
G01C 5/00 20060101ALI20220511BHJP
G05D 1/10 20060101ALN20220511BHJP
【ＦＩ】
B64D43/00
B64C27/04
G01C5/00 Z
G05D1/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020186073
(22)【出願日】2020-11-06
(71)【出願人】
【識別番号】519015117
【氏名又は名称】株式会社ＳｋｙＤｒｉｖｅ
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】特許業務法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】芝野 好希
【テーマコード（参考）】
5H301
【Ｆターム（参考）】
5H301AA06
5H301CC04
5H301CC07
5H301GG08
(57)【要約】
【課題】飛行体の高度測定の精度を向上することが可能な飛行体及び算出方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様によれば、飛行体が提供される。この距離は、ボディ、複数のセンサ、及び算出部を備える。複数のセンサは、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定可能に構成される。算出部は、複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態におけるボディの傾斜角とに基づいて、飛行体の高度を算出可能に構成される。高度は、ボディの所定位置と対象物との距離であって、対象物から垂直方向の距離である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様によれば、飛行体が提供される。この距離は、ボディ、複数のセンサ、及び算出部を備える。複数のセンサは、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定可能に構成される。算出部は、複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態におけるボディの傾斜角とに基づいて、飛行体の高度を算出可能に構成される。高度は、ボディの所定位置と対象物との距離であって、対象物から垂直方向の距離である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
飛行体であって、
ボディ、複数のセンサ、及び算出部を備え、
前記複数のセンサは、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定可能に構成され、
前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態における前記ボディの傾斜角とに基づいて、前記飛行体の高度を算出可能に構成され、
前記高度は、前記ボディの所定位置と前記対象物との距離であって、前記対象物から垂直方向の距離である、
飛行体。
ボディ、複数のセンサ、及び算出部を備え、
前記複数のセンサは、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定可能に構成され、
前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態における前記ボディの傾斜角とに基づいて、前記飛行体の高度を算出可能に構成され、
前記高度は、前記ボディの所定位置と前記対象物との距離であって、前記対象物から垂直方向の距離である、
飛行体。
【請求項2】
請求項１に記載の飛行体において、
前記複数のセンサは、第１センサ、第２センサ及び第３センサを含み、
前記傾斜角は、飛行状態における前記ボディのロール角及びピッチ角である、
飛行体。
前記複数のセンサは、第１センサ、第２センサ及び第３センサを含み、
前記傾斜角は、飛行状態における前記ボディのロール角及びピッチ角である、
飛行体。
【請求項3】
請求項２に記載の飛行体において、
前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離に基づいて、飛行状態における前記ボディのロール角及びピッチ角を算出可能に構成される、
飛行体。
前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離に基づいて、飛行状態における前記ボディのロール角及びピッチ角を算出可能に構成される、
飛行体。
【請求項4】
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の飛行体において、
前記所定位置は、
前記複数のセンサを通る仮想平面上における、前記複数のセンサの重心に相当する位置、又は
前記ボディの下面のうち外部に最も突出している位置、
である、
飛行体。
前記所定位置は、
前記複数のセンサを通る仮想平面上における、前記複数のセンサの重心に相当する位置、又は
前記ボディの下面のうち外部に最も突出している位置、
である、
飛行体。
【請求項5】
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の飛行体において、
前記複数のセンサはそれぞれ、前記ボディの長手方向の長さの３０％以上離れた位置に設置される、
飛行体。
前記複数のセンサはそれぞれ、前記ボディの長手方向の長さの３０％以上離れた位置に設置される、
飛行体。
【請求項6】
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の飛行体において、
キャリブレーション部を備え、
前記キャリブレーション部は、前記複数のセンサが、前記ボディの下面に対して平行な同一の仮想平面上に設置されない場合、前記複数のセンサにおける前記同一の仮想平面からの距離の違いを吸収するようにキャリブレーションを実行可能に構成される、
飛行体。
キャリブレーション部を備え、
前記キャリブレーション部は、前記複数のセンサが、前記ボディの下面に対して平行な同一の仮想平面上に設置されない場合、前記複数のセンサにおける前記同一の仮想平面からの距離の違いを吸収するようにキャリブレーションを実行可能に構成される、
飛行体。
【請求項7】
請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の飛行体において、
前記複数のセンサは、前記ボディの下面に対して平行な同一の仮想平面上に設置される、
飛行体。
前記複数のセンサは、前記ボディの下面に対して平行な同一の仮想平面上に設置される、
飛行体。
【請求項8】
請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の飛行体において、
調整部を備え、
前記調整部は、前記傾斜角に基づいて、前記ボディの下面が前記対象物と平行に近づくように、前記飛行体の飛行機能を調整可能に構成される、
飛行体。
調整部を備え、
前記調整部は、前記傾斜角に基づいて、前記ボディの下面が前記対象物と平行に近づくように、前記飛行体の飛行機能を調整可能に構成される、
飛行体。
【請求項9】
請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の飛行体において、
前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離のうち、最も短い距離に基づいて、前記高度を算出可能に構成される、
飛行体。
前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離のうち、最も短い距離に基づいて、前記高度を算出可能に構成される、
飛行体。
【請求項10】
請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の飛行体において、
表示部を備え、
前記表示部は、前記高度を表示可能に構成される、
飛行体。
表示部を備え、
前記表示部は、前記高度を表示可能に構成される、
飛行体。
【請求項11】
請求項１０に記載の飛行体において、
搭乗部を備え、
前記搭乗部は、前記ボディ内に配置され、乗員が搭乗可能に構成され、
前記表示部は、前記搭乗部から視認可能に設けられる、
飛行体。
搭乗部を備え、
前記搭乗部は、前記ボディ内に配置され、乗員が搭乗可能に構成され、
前記表示部は、前記搭乗部から視認可能に設けられる、
飛行体。
【請求項12】
請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の飛行体において、
前記算出部による処理は、前記飛行体が前記対象物に着陸する前に実行される、
飛行体。
前記算出部による処理は、前記飛行体が前記対象物に着陸する前に実行される、
飛行体。
【請求項13】
請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の飛行体において、
前記所定方向は、垂直方向である、
飛行体。
前記所定方向は、垂直方向である、
飛行体。
【請求項14】
算出方法であって、
測定ステップ及び算出ステップを備え、
前記測定ステップでは、複数のセンサにより、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定し、
前記算出ステップでは、前記複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態における飛行体のボディの傾斜角とに基づいて、前記飛行体の高度を算出可能に構成され、
前記高度は、前記ボディの所定位置と前記対象物との距離であって、前記対象物から垂直方向の距離である、
算出方法。
測定ステップ及び算出ステップを備え、
前記測定ステップでは、複数のセンサにより、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定し、
前記算出ステップでは、前記複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態における飛行体のボディの傾斜角とに基づいて、前記飛行体の高度を算出可能に構成され、
前記高度は、前記ボディの所定位置と前記対象物との距離であって、前記対象物から垂直方向の距離である、
算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、飛行体及び算出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ドローンと称される飛行体に関する技術が向上している。特許文献１には、複数の無人飛行体が衝突を回避しながら飛行することが可能な無人飛行体の制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－４２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、飛行体の高度を計測するため、レーザを利用する場合がある。ここで、飛行体は機体のバランスをとるときや、離着陸の際に機体の姿勢を傾ける場合がある。このとき、飛行体の高度を計測するためにレーザを対象物に照射しても、機体の傾斜により正確な距離が測定できない。
【0005】
本発明では上記事情を鑑み、飛行体の高度測定の精度を向上することが可能な飛行体及び算出方法を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、飛行体が提供される。この距離は、ボディ、複数のセンサ、及び算出部を備える。複数のセンサは、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定可能に構成される。算出部は、複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態におけるボディの傾斜角とに基づいて、飛行体の高度を算出可能に構成される。高度は、ボディの所定位置と対象物との距離であって、対象物から垂直方向の距離である。
【0007】
本発明の一態様によれば、複数のセンサを利用して飛行体の正確な高度を算出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】飛行体１の斜視図である。
【図2】飛行体１のハードウェア構成を示す図である。
【図3】制御部１０の機能ブロック図である。
【図4】複数のセンサＳの配置例を示す図である。
【図5】複数のセンサＳの配置例を示す図である。
【図6】距離Ｌ１２の算出過程を説明するため模式図である。
【図7】距離Ｌ１の算出過程を説明するため模式図である。
【図8】距離ｄ１と距離ｄ２の比率を変化させたときの高度Ｌの値を表すグラフの一例である。
【図9】高度Ｌの算出方法の流れを表すアクティビティ図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【0010】
本明細書において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、０又は１で構成される２進数のビット集合体として信号値の高低によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。
【0011】
また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。
【0012】
１．飛行体１の概要
飛行体１は、垂直離着陸が可能な機体である。図１に示されるように、飛行体１は、ボディ１２及び複数のセンサＳを備える。複数のセンサＳは、２以上のセンサＳである。本実施形態では、複数のセンサＳは、第１センサＳ１、第２センサＳ２及び第３センサＳ３を含む。複数のセンサＳは、対象物Ｏに対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定可能に構成される。本実施形態では、当該所定方向を垂直方向として説明する。センサＳはレーザ方式であることが好ましい。
飛行体１は、垂直離着陸が可能な機体である。図１に示されるように、飛行体１は、ボディ１２及び複数のセンサＳを備える。複数のセンサＳは、２以上のセンサＳである。本実施形態では、複数のセンサＳは、第１センサＳ１、第２センサＳ２及び第３センサＳ３を含む。複数のセンサＳは、対象物Ｏに対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定可能に構成される。本実施形態では、当該所定方向を垂直方向として説明する。センサＳはレーザ方式であることが好ましい。
【0013】
ボディ１２には、複数のアーム１３が設けられる。本実施形態では、４つのアーム１３が設けられる。そして、各アーム１３の先端に、一対のプロペラ１４が設けられる。プロペラ１４は、ロータ１４１及びブレード１４２により構成される。各プロペラ１４はそれぞれ独立して制御することができる。
【0014】
また、飛行体１は、搭乗部１１を備える。搭乗部１１は、ボディ１２内に配置され、乗員が搭乗可能に構成される。
【0015】
２．飛行体１のハードウェア構成
図２に示すように、飛行体１は、制御部１０、通信部２０、記憶部３０、入力部４０及び表示部５０を備える。
制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等であって、情報処理装置の全体を制御する。
通信部２０は、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等であって、他の情報処理装置又は構成要素と有線又は無線によりデータ通信可能に構成される。
記憶部３０は、種々のプログラム及びデータを記憶するものであり、例えばメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。また、記憶部３０は、プログラムや種々のデータ等を記憶する。そして、記憶部３０に記憶されているプログラムに基づいて制御部１０が種々の処理を実行することにより、種々の機能が実現する。
入力部４０は、飛行体１に種々の情報を入力するものであり、マウス、キーボード、ポインティングデバイス等により構成される。
表示部５０は、テキストや画像（静止画及び動画を含む）を表示するものであり、任意のディスプレイにより構成される。表示部５０は、高度を表示可能に構成されてもよい。ここで、本実施形態における高度は、ボディ１２の所定位置と対象物Ｏとの距離であって、対象物Ｏから垂直方向の距離である。このとき、表示部５０は、搭乗部１１から視認可能に設けられる。
図２に示すように、飛行体１は、制御部１０、通信部２０、記憶部３０、入力部４０及び表示部５０を備える。
制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等であって、情報処理装置の全体を制御する。
通信部２０は、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等であって、他の情報処理装置又は構成要素と有線又は無線によりデータ通信可能に構成される。
記憶部３０は、種々のプログラム及びデータを記憶するものであり、例えばメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。また、記憶部３０は、プログラムや種々のデータ等を記憶する。そして、記憶部３０に記憶されているプログラムに基づいて制御部１０が種々の処理を実行することにより、種々の機能が実現する。
入力部４０は、飛行体１に種々の情報を入力するものであり、マウス、キーボード、ポインティングデバイス等により構成される。
表示部５０は、テキストや画像（静止画及び動画を含む）を表示するものであり、任意のディスプレイにより構成される。表示部５０は、高度を表示可能に構成されてもよい。ここで、本実施形態における高度は、ボディ１２の所定位置と対象物Ｏとの距離であって、対象物Ｏから垂直方向の距離である。このとき、表示部５０は、搭乗部１１から視認可能に設けられる。
【0016】
３．飛行体１の機能
図３に示すように、飛行体１の制御部１０は、算出部１０１、比較部１０２、出力部１０３、調整部１０４及びキャリブレーション部１０５を備える。
図３に示すように、飛行体１の制御部１０は、算出部１０１、比較部１０２、出力部１０３、調整部１０４及びキャリブレーション部１０５を備える。
【0017】
＜算出部１０１＞
算出部１０１は、複数のセンサＳにより測定された複数の距離と、飛行状態におけるボディ１２の傾斜角とに基づいて、飛行体１の高度を算出可能に構成される。複数のセンサＳが２つの場合、傾斜角は、飛行状態におけるボディ１２のロール角又はピッチ角である。また、本実施形態のように、複数のセンサＳが３つの場合、傾斜角は、飛行状態におけるボディ１２のロール角及びピッチ角である。ここで、ロール角は、図１に示されるＸ軸回転（ボディ１２の左右方向の回転）である。また、ピッチ角は、図１に示されるＹ軸回転（ボディ１２の上下方向の回転）である。
算出部１０１は、複数のセンサＳにより測定された複数の距離と、飛行状態におけるボディ１２の傾斜角とに基づいて、飛行体１の高度を算出可能に構成される。複数のセンサＳが２つの場合、傾斜角は、飛行状態におけるボディ１２のロール角又はピッチ角である。また、本実施形態のように、複数のセンサＳが３つの場合、傾斜角は、飛行状態におけるボディ１２のロール角及びピッチ角である。ここで、ロール角は、図１に示されるＸ軸回転（ボディ１２の左右方向の回転）である。また、ピッチ角は、図１に示されるＹ軸回転（ボディ１２の上下方向の回転）である。
【0018】
算出部１０１は、複数のセンサＳにより測定された複数の距離に基づいて、飛行状態におけるボディ１２のロール角及びピッチ角を算出可能に構成されてもよい。算出部１０１による算出手法については後述する。
【0019】
＜比較部１０２＞
比較部１０２は、図６に示すように、第１センサＳ１により測定された距離Ｌ１と、第２センサＳ２により測定された距離Ｌ２を比較し、いずれの値が大きいかを特定可能に構成される。また、比較部１０２は、算出部１０１により算出されたＬ１２とＬ３’を比較し、いずれの値が大きいかを特定可能に構成される。
比較部１０２は、図６に示すように、第１センサＳ１により測定された距離Ｌ１と、第２センサＳ２により測定された距離Ｌ２を比較し、いずれの値が大きいかを特定可能に構成される。また、比較部１０２は、算出部１０１により算出されたＬ１２とＬ３’を比較し、いずれの値が大きいかを特定可能に構成される。
【0020】
＜出力部１０３＞
出力部１０３は、算出部１０１により算出された高度Ｌ（図７参照）を出力可能に構成される。ここで、出力部１０３は、高度Ｌを外部の情報処理装置（例：コントロールセンターに設置された情報処理装置）に出力してもよく、表示部５０に出力してもよい
出力部１０３は、算出部１０１により算出された高度Ｌ（図７参照）を出力可能に構成される。ここで、出力部１０３は、高度Ｌを外部の情報処理装置（例：コントロールセンターに設置された情報処理装置）に出力してもよく、表示部５０に出力してもよい
【0021】
＜調整部１０４＞
調整部１０４は、傾斜角に基づいて、ボディ１２の下面が対象物Ｏと平行に近づくように、飛行体１の飛行機能を調整可能に構成される。かかる調整は、複数のプロペラ１４の回転数を独立制御することにより実現される。
調整部１０４は、傾斜角に基づいて、ボディ１２の下面が対象物Ｏと平行に近づくように、飛行体１の飛行機能を調整可能に構成される。かかる調整は、複数のプロペラ１４の回転数を独立制御することにより実現される。
【0022】
＜キャリブレーション部１０５＞
キャリブレーション部１０５は、複数のセンサＳが、ボディ１２の下面に対して平行な同一の仮想平面ＶＰ（図５参照）上に設置されない場合、複数のセンサＳにおける同一の仮想平面ＶＰからの距離の違いを吸収するようにキャリブレーションを実行可能に構成される。これにより、飛行体１と対象物Ｏの高度を正確に算出することができる。
キャリブレーション部１０５は、複数のセンサＳが、ボディ１２の下面に対して平行な同一の仮想平面ＶＰ（図５参照）上に設置されない場合、複数のセンサＳにおける同一の仮想平面ＶＰからの距離の違いを吸収するようにキャリブレーションを実行可能に構成される。これにより、飛行体１と対象物Ｏの高度を正確に算出することができる。
【0023】
４．センサＳの配置例
複数のセンサＳは、ボディ１２の下方側に任意に設置することができる。図４は、複数のセンサＳの配置例を表す図である。図４の例では、第１センサＳ１～第３センサＳ３が正三角形の頂点に対応する箇所に設けられる。本実施形態では、センサＳの中心点Ｃから光又は電波が出力されるものとする。図４の例では、中心点Ｃ１、中心点Ｃ２及び中心点Ｃ３が正三角形の頂点に相当する。
複数のセンサＳは、ボディ１２の下方側に任意に設置することができる。図４は、複数のセンサＳの配置例を表す図である。図４の例では、第１センサＳ１～第３センサＳ３が正三角形の頂点に対応する箇所に設けられる。本実施形態では、センサＳの中心点Ｃから光又は電波が出力されるものとする。図４の例では、中心点Ｃ１、中心点Ｃ２及び中心点Ｃ３が正三角形の頂点に相当する。
【0024】
また、各中心点Ｃ間の距離をｄ１する。そして、中心点Ｃ１と中心点Ｃ２の中点をＭ１とした場合に、中心点Ｃ３と中点Ｍ１の距離をｄ２とする。また、中心点Ｃ１、中心点Ｃ２及び中心点Ｃ３の重心を重心Ｇとすると、Ｍ１とＧの距離と、Ｃ３とＧの距離の比率は１：２となる。また、複数のセンサＳの重心Ｇと、飛行体１の重心が一致するようにセンサＳを設けてもよい。
【0025】
複数のセンサＳはそれぞれ、ボディ１２の長手方向の長さの３０％以上離れた位置に設置されてもよい。これにより、一定の距離を保った状態で距離を測定することができ、高度の算出精度が向上する。
【0026】
また、図５に示すように複数のセンサＳは、ボディ１２の下面に対して平行な同一の仮想平面ＶＰ上に設置されてもよい。これにより、高度Ｌの算出にあたり、キャリブレーション部１０５によるキャリブレーションが不要になる。
【0027】
５．高度Ｌの算出手法
図６及び図７を用いて、高度Ｌの算出手法について説明する。図６は、図１のＸ軸の前方から見た図であって、第１センサＳ１及び第２センサＳ２を含む平面の模式図である。また、図７は、図１のＹ軸の右側から見た図であって、第３センサＳ３及び中点Ｍ１を含む平面の模式図である。
図６及び図７を用いて、高度Ｌの算出手法について説明する。図６は、図１のＸ軸の前方から見た図であって、第１センサＳ１及び第２センサＳ２を含む平面の模式図である。また、図７は、図１のＹ軸の右側から見た図であって、第３センサＳ３及び中点Ｍ１を含む平面の模式図である。
【0028】
本実施形態では、飛行体１のロール角がθｒであり、ピッチ角がθｐであるとする。また、第１センサＳ１により測定された、対象物Ｏに対する第１センサＳ１の設置面からの垂直方向の距離がＬ１であるとする。また、第２センサＳ２により測定された、対象物Ｏに対する第２センサＳ２の設置面からの垂直方向の距離がＬ２であるとする。さらに、第３センサＳ３により測定された、対象物Ｏに対する第３センサＳ３の設置面からの垂直方向の距離がＬ３であるとする。
【0029】
図６に示すように、中点Ｍ１から対象物Ｏまでの距離Ｌ１２を求めるため、まず、ｔａｎθｒを求める。ここで、ｔａｎθｒ＝（点Ｐ２と点Ｐ３の距離）／（点Ｐ１とＰ３の距離）である。点Ｐ２と点Ｐ３の距離は、Ｌ１－Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）となる。なお、Ｌ１がＬ２以上である場合には、点Ｐ２と点Ｐ３の距離は、Ｌ２－Ｌ１となる。一方、点Ｐ１とＰ３の距離は、中心点Ｃ１と中心点Ｃ２の距離ｄ１である。
【0030】
以上より、以下の数式が成り立つ。
【数1】
【0031】
ここで、Ｌ１２＝（中点Ｍ１と点Ｐ４の距離）ｃｏｓθｒである。また、（中点Ｍ１と点Ｐ４の距離）＝（中点Ｍ１と交点Ｉ１の距離）＋（交点Ｉ１と点Ｐ４の距離）である。ここで、中点Ｍ１と交点Ｉ１の距離はＬ１である。また、三角形Ｃ１Ｐ４Ｃ２と三角形Ｐ２Ｐ４Ｐ３が相似であるため、（交点Ｉ１と点Ｐ４の距離）＝（点Ｐ３と中点Ｍ２の距離）＝（Ｌ２－Ｌ１）／２（Ｌ１＜Ｌ２）となる。なお、Ｌ１がＬ２以上である場合には、点Ｐ２と中点Ｍ２の距離は、（Ｌ１－Ｌ２）／２となる。以上より、以下の数式が成り立つ。
【0032】
【数2】
【0033】
【0034】
高度Ｌを求めるため、まず、ｔａｎθｐを求める。ここで、ｔａｎθｐ＝（点Ｐ７と点Ｐ８の距離）／（点Ｐ６とＰ８の距離）である。点Ｐ７と点Ｐ８の距離は、Ｌ１２－Ｌ３’（Ｌ３’＜Ｌ１２）となる。なお、Ｌ３’がＬ１２以上である場合には、点Ｐ７と点Ｐ８の距離は、Ｌ３’－Ｌ１２となる。一方、点Ｐ６とＰ８の距離は、中心点Ｃ３と中点Ｍ１の距離ｄ２である。
【0035】
以上より、以下の数式が成り立つ。
【数4】
【0036】
ここで、高度Ｌ＝（中点Ｍ３と点Ｐ９の距離）ｃｏｓθｐである。なお、本実施形態では、図４に示すように、中点Ｍ４は重心Ｇと一致する。（中点Ｍ３と点Ｐ９の距離）＝（中点Ｍ３と交点Ｉ２の距離）＋（交点Ｉ２と点Ｐ９の距離）である。ここで、点Ｍ３と交点Ｉ２の距離はＬ３’である。また、三角形Ｃ３Ｐ９Ｍ１と三角形Ｐ７Ｐ９Ｐ８が相似であるため、点Ｐ７と中点Ｍ４の距離：点Ｐ８とＭ４の距離＝１：２となる。したがって、（交点Ｉ２と点Ｐ９の距離）＝（点Ｐ８と中点Ｍ４の距離）＝（Ｌ１２－Ｌ３’）×（２／３）（Ｌ３’＜Ｌ１２）となる。なお、Ｌ３’がＬ１２以上である場合には、点Ｐ８と中点Ｍ４の距離は、（Ｌ３’－Ｌ１２）／３となる。以上より、以下の数式が成り立つ。
【0037】
【数5】
【0038】
これにより、複数のセンサＳにより測定された距離（Ｌ１～Ｌ３）が、対象物に対するセンサＳの設置面から垂直方向の距離であるにも関わらず、重心Ｇ（ボディ１２の所定位置の一例）と対象物Ｏの高度Ｌ（対象物から垂直方向の距離）を算出することが可能になる。高度Ｌを算出することにより、ボディ１２の所定位置が対象物Ｏと接触するまでの距離を正確に求めることが可能になる。
【0039】
また、上記の例では、ボディ１２の所定位置を重心Ｇとする例について説明したが、これに限られない。例えば、ボディ１２の所定位置を、ボディ１２の下面のうち外部に最も突出している位置としてもよい。これにより、ボディ１２の下面と対象物Ｏの接触を回避しやすくなる。
すなわち、ボディ１２の所定位置は、以下の（１）又は（２）のいずれかとすることができる。
（１）複数のセンサＳを通る仮想平面ＶＰ上における、複数のセンサＳの重心に相当する位置
（２）ボディ１２の下面のうち外部に最も突出している位置
すなわち、ボディ１２の所定位置は、以下の（１）又は（２）のいずれかとすることができる。
（１）複数のセンサＳを通る仮想平面ＶＰ上における、複数のセンサＳの重心に相当する位置
（２）ボディ１２の下面のうち外部に最も突出している位置
【0040】
ここで、算出部１０１は、複数のセンサＳにより測定された複数の距離のうち、最も短い距離に基づいて、高度Ｌを算出してもよい。例えば、第１センサＳ１と第２センサＳ２を設けた場合において、Ｌ１＞Ｌ２であったときに、Ｌ２を用いて第２センサＳ２の設置面と対象物Ｏの高度Ｌを算出してもよい。これにより、最も対象物Ｏに近いセンサＳと対象物Ｏが接触することを防止しやすくなる。
【0041】
図８は、ｄ１とｄ２（図４参照）の比率を変化させ、種々の状態における高度Ｌの算出値を示すグラフの一例である。図８の例では、ボディ１２の所定位置が第１センサＳ１～第３センサＳ３の重心Ｇである。なお、最上段の結果は、第１センサＳ１～第３センサＳ３を正三角形の頂点に配置した例である。
【0042】
６．処理の流れ
次に、図９を用いて、高度Ｌの算出方法の流れについて説明する。
次に、図９を用いて、高度Ｌの算出方法の流れについて説明する。
【0043】
まず、測定ステップでは、複数のセンサＳにより、対象物Ｏに対するセンサＳの設置面からの垂直方向の距離を測定する（Ａ１）。そして、Ｌ１及びＬ２を用いて、算出部１０１により、ロール角θｒを算出する（Ａ２）。そして、比較部１０２による比較の結果により、Ａ３ａ又はＡ３ｂに処理が分岐する。Ａ３ａでは、算出部１０１により、（数２ａ）を用いてＬ１２を算出する。一方、Ａ３ｂでは、算出部１０１により、（数２ｂ）を用いてＬ１２を算出する。
【0044】
算出ステップでは、複数のセンサＳにより測定された複数の距離と、飛行状態における飛行体１のボディ１２の傾斜角とに基づいて、高度Ｌを算出可能に構成される。ここで、高度Ｌは、ボディ１２の所定位置と対象物Ｏの距離であって、対象物Ｏから垂直方向の距離である。
本実施形態では、Ａ２～Ａ６が算出ステップに相当する。
本実施形態では、Ａ２～Ａ６が算出ステップに相当する。
【0045】
算出部１０１は、Ｌ３’及びθｐを算出する（Ａ４～Ａ５）。そして、比較部１０２による比較の結果により、Ａ６ａ又はＡ６ｂに処理が分岐する。Ａ６ａでは、算出部１０１により、（数５ａ）を用いて高度Ｌを算出する。一方、Ａ６ｂでは、算出部１０１により、（数５ｂ）を用いて高度Ｌを算出する。その後、出力部１０３により、高度Ｌが出力され（Ａ７）、処理を終了する。ここで、コントロールセンターに設置された情報処理装置に高度Ｌを出力する場合、通信部２０を介して高度Ｌの値が送信される。そして、飛行体１が搭乗部１１を備え、搭乗員が飛行体１を操縦している場合には、コントロールセンターの担当者とのやりとりに基づいて飛行体１の姿勢を制御してもよい。
【0046】
７．その他
本発明は、次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記飛行体において、前記複数のセンサは、第１センサ、第２センサ及び第３センサを含み、前記傾斜角は、飛行状態における前記ボディのロール角及びピッチ角である、飛行体。
前記飛行体において、前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離に基づいて、飛行状態における前記ボディのロール角及びピッチ角を算出可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、前記所定位置は、前記複数のセンサを通る仮想平面上における、前記複数のセンサの重心に相当する位置、又は前記ボディの下面のうち外部に最も突出している位置、である、飛行体。
前記飛行体において、前記複数のセンサはそれぞれ、前記ボディの長手方向の長さの３０％以上離れた位置に設置される、飛行体。
前記飛行体において、キャリブレーション部を備え、前記キャリブレーション部は、前記複数のセンサが、前記ボディの下面に対して平行な同一の仮想平面上に設置されない場合、前記複数のセンサにおける前記同一の仮想平面からの距離の違いを吸収するようにキャリブレーションを実行可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、前記複数のセンサは、前記ボディの下面に対して平行な同一の仮想平面上に設置される、飛行体。
前記飛行体において、調整部を備え、前記調整部は、前記傾斜角に基づいて、前記ボディの下面が前記対象物と平行に近づくように、前記飛行体の飛行機能を調整可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離のうち、最も短い距離に基づいて、前記高度を算出可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、表示部を備え、前記表示部は、前記高度を表示可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、搭乗部を備え、前記搭乗部は、前記ボディ内に配置され、乗員が搭乗可能に構成され、前記表示部は、前記搭乗部から視認可能に設けられる、飛行体。
前記飛行体において、前記算出部による処理は、前記飛行体が前記対象物に着陸する前に実行される、飛行体。
前記飛行体において、前記所定方向は、垂直方向である、飛行体。
算出方法であって、測定ステップ及び算出ステップを備え、前記測定ステップでは、複数のセンサにより、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定し、前記算出ステップでは、前記複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態における飛行体のボディの傾斜角とに基づいて、前記飛行体の高度を算出可能に構成され、前記高度は、前記ボディの所定位置と前記対象物との距離であって、前記対象物から垂直方向の距離である、算出方法。
もちろん、この限りではない。
本発明は、次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記飛行体において、前記複数のセンサは、第１センサ、第２センサ及び第３センサを含み、前記傾斜角は、飛行状態における前記ボディのロール角及びピッチ角である、飛行体。
前記飛行体において、前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離に基づいて、飛行状態における前記ボディのロール角及びピッチ角を算出可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、前記所定位置は、前記複数のセンサを通る仮想平面上における、前記複数のセンサの重心に相当する位置、又は前記ボディの下面のうち外部に最も突出している位置、である、飛行体。
前記飛行体において、前記複数のセンサはそれぞれ、前記ボディの長手方向の長さの３０％以上離れた位置に設置される、飛行体。
前記飛行体において、キャリブレーション部を備え、前記キャリブレーション部は、前記複数のセンサが、前記ボディの下面に対して平行な同一の仮想平面上に設置されない場合、前記複数のセンサにおける前記同一の仮想平面からの距離の違いを吸収するようにキャリブレーションを実行可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、前記複数のセンサは、前記ボディの下面に対して平行な同一の仮想平面上に設置される、飛行体。
前記飛行体において、調整部を備え、前記調整部は、前記傾斜角に基づいて、前記ボディの下面が前記対象物と平行に近づくように、前記飛行体の飛行機能を調整可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、前記算出部は、前記複数のセンサにより測定された複数の距離のうち、最も短い距離に基づいて、前記高度を算出可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、表示部を備え、前記表示部は、前記高度を表示可能に構成される、飛行体。
前記飛行体において、搭乗部を備え、前記搭乗部は、前記ボディ内に配置され、乗員が搭乗可能に構成され、前記表示部は、前記搭乗部から視認可能に設けられる、飛行体。
前記飛行体において、前記算出部による処理は、前記飛行体が前記対象物に着陸する前に実行される、飛行体。
前記飛行体において、前記所定方向は、垂直方向である、飛行体。
算出方法であって、測定ステップ及び算出ステップを備え、前記測定ステップでは、複数のセンサにより、対象物に対するセンサの設置面からの所定方向の距離を測定し、前記算出ステップでは、前記複数のセンサにより測定された複数の距離と、飛行状態における飛行体のボディの傾斜角とに基づいて、前記飛行体の高度を算出可能に構成され、前記高度は、前記ボディの所定位置と前記対象物との距離であって、前記対象物から垂直方向の距離である、算出方法。
もちろん、この限りではない。
【符号の説明】
【0047】
１ ：飛行体
１０ ：制御部
１１ ：搭乗部
１２ ：ボディ
１３ ：アーム
１４ ：プロペラ
２０ ：通信部
３０ ：記憶部
４０ ：入力部
５０ ：表示部
１０１ ：算出部
１０２ ：比較部
１０３ ：出力部
１０４ ：調整部
１０５ ：キャリブレーション部
１４１ ：ロータ
１４２ ：ブレード
Ｃ ：中心点
Ｃ１ ：中心点
Ｃ２ ：中心点
Ｃ３ ：中心点
Ｇ ：重心
Ｉ１ ：交点
Ｉ２ ：交点
Ｌ ：高度
Ｌ１ ：距離
Ｌ１２ ：距離
Ｌ２ ：距離
Ｍ１ ：中点
Ｍ２ ：中点
Ｍ３ ：中点
Ｍ４ ：中点
Ｏ ：対象物
Ｓ ：センサ
Ｓ１ ：第１センサ
Ｓ２ ：第２センサ
Ｓ３ ：第３センサ
ＶＰ ：仮想平面
ｄ１ ：距離
ｄ２ ：距離
θｒ ：ロール角
１０ ：制御部
１１ ：搭乗部
１２ ：ボディ
１３ ：アーム
１４ ：プロペラ
２０ ：通信部
３０ ：記憶部
４０ ：入力部
５０ ：表示部
１０１ ：算出部
１０２ ：比較部
１０３ ：出力部
１０４ ：調整部
１０５ ：キャリブレーション部
１４１ ：ロータ
１４２ ：ブレード
Ｃ ：中心点
Ｃ１ ：中心点
Ｃ２ ：中心点
Ｃ３ ：中心点
Ｇ ：重心
Ｉ１ ：交点
Ｉ２ ：交点
Ｌ ：高度
Ｌ１ ：距離
Ｌ１２ ：距離
Ｌ２ ：距離
Ｍ１ ：中点
Ｍ２ ：中点
Ｍ３ ：中点
Ｍ４ ：中点
Ｏ ：対象物
Ｓ ：センサ
Ｓ１ ：第１センサ
Ｓ２ ：第２センサ
Ｓ３ ：第３センサ
ＶＰ ：仮想平面
ｄ１ ：距離
ｄ２ ：距離
θｒ ：ロール角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
