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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】P2023088422
(43)【公開日】2023-06-27
(54)【発明の名称】飛行ルート制御システム
(51)【国際特許分類】
G05D 1/10 20060101AFI20230620BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20230620BHJP
【ＦＩ】
G05D1/10
B64C39/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021203115
(22)【出願日】2021-12-15
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】松尾 一毅
(72)【発明者】
【氏名】清水 拓
【テーマコード（参考）】
5H301
【Ｆターム（参考）】
5H301AA06
5H301BB05
5H301BB14
5H301CC04
5H301CC07
5H301CC10
5H301GG09
5H301GG10
(57)【要約】
【課題】飛行体が飛行中に発生する騒音、振動及び落下物の可能性を動的に考慮し総合的に判断して最小となる飛行ルートを算出して飛行体を制御する。
【解決手段】飛行体100と地上管制装置110とで飛行ルートを制御する飛行ルート制御システムであり、飛行体100は地上管制装置110と通信する通信部102と、飛行を制御する制御部107とを備える。地上管制装置110は飛行体100の性能及び目的地までの固定条件情報を取得する固定条件情報取得部103と、高度、速度、気象条件及び目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得する変動条件情報取得部104と、固定条件情報及び変動条件情報に基づき飛行体100が地上に与える影響を三次元的に計算し、数値化する定量化部105と、数値化した影響と、現在地から目的地までの飛行距離に基づき飛行ルートを動的に設定し、通信部102に送信する設定部106とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】飛行体100と地上管制装置110とで飛行ルートを制御する飛行ルート制御システムであり、飛行体100は地上管制装置110と通信する通信部102と、飛行を制御する制御部107とを備える。地上管制装置110は飛行体100の性能及び目的地までの固定条件情報を取得する固定条件情報取得部103と、高度、速度、気象条件及び目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得する変動条件情報取得部104と、固定条件情報及び変動条件情報に基づき飛行体100が地上に与える影響を三次元的に計算し、数値化する定量化部105と、数値化した影響と、現在地から目的地までの飛行距離に基づき飛行ルートを動的に設定し、通信部102に送信する設定部106とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
飛行体と地上制御装置とにより飛行体の飛行ルートを制御する飛行ルート制御システムであって、
前記飛行体は、
前記地上制御装置と通信する通信部と、
前記飛行体の飛行を制御する制御部と、を備え、
前記地上制御装置は、
前記飛行体の性能、および前記飛行体の目的地までのフライトプランを含む固定条件情報を取得する固定条件情報取得部と、
前記飛行体の飛行高度、飛行速度、周辺の気象条件、および前記飛行体の目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得する変動条件情報取得部と、
前記固定条件情報、および前記変動条件情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える影響を三次元的に計算し、前記影響を数値化する定量化部と、
前記定量化部において数値化した前記影響と、前記飛行体の現在地から目的地までの飛行距離とに基づいて、前記飛行体の飛行ルートを動的に設定し、前記飛行体の前記通信部に送信する設定部と、
を備える飛行ルート制御システム。
前記飛行体は、
前記地上制御装置と通信する通信部と、
前記飛行体の飛行を制御する制御部と、を備え、
前記地上制御装置は、
前記飛行体の性能、および前記飛行体の目的地までのフライトプランを含む固定条件情報を取得する固定条件情報取得部と、
前記飛行体の飛行高度、飛行速度、周辺の気象条件、および前記飛行体の目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得する変動条件情報取得部と、
前記固定条件情報、および前記変動条件情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える影響を三次元的に計算し、前記影響を数値化する定量化部と、
前記定量化部において数値化した前記影響と、前記飛行体の現在地から目的地までの飛行距離とに基づいて、前記飛行体の飛行ルートを動的に設定し、前記飛行体の前記通信部に送信する設定部と、
を備える飛行ルート制御システム。
【請求項2】
請求項１に記載の飛行ルート制御システムにおいて、
地上の建造物の所在や人が密集する区域の有無を示す地上情報を求めるために必要な、少なくとも地上の重要施設の位置情報と人の密集度合いを含む情報を収集し、前記地上情報を計算する地上情報取得部を備え、
前記定量化部は、
前記固定条件情報、前記変動条件情報、および前記地上情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える前記影響を動的に計算し、前記飛行体が地上に与える前記影響を数値化する飛行ルート制御システム。
地上の建造物の所在や人が密集する区域の有無を示す地上情報を求めるために必要な、少なくとも地上の重要施設の位置情報と人の密集度合いを含む情報を収集し、前記地上情報を計算する地上情報取得部を備え、
前記定量化部は、
前記固定条件情報、前記変動条件情報、および前記地上情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える前記影響を動的に計算し、前記飛行体が地上に与える前記影響を数値化する飛行ルート制御システム。
【請求項3】
請求項２に記載の飛行ルート制御システムにおいて、
前記飛行体が地上に与える前記影響に対し、補償を行う区域の補償情報を求めるために必要な情報を収集し、前記補償情報を計算する補償情報取得部を備え、
前記定量化部は、
前記固定条件情報、前記変動条件情報、前記地上情報、および前記補償情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える前記影響を動的に計算し、前記飛行体が地上に与える前記影響を数値化する飛行ルート制御システム。
前記飛行体が地上に与える前記影響に対し、補償を行う区域の補償情報を求めるために必要な情報を収集し、前記補償情報を計算する補償情報取得部を備え、
前記定量化部は、
前記固定条件情報、前記変動条件情報、前記地上情報、および前記補償情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える前記影響を動的に計算し、前記飛行体が地上に与える前記影響を数値化する飛行ルート制御システム。
【請求項4】
請求項１に記載の飛行ルート制御システムにおいて、
前記定量化部は、前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御システム。
前記定量化部は、前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御システム。
【請求項5】
請求項２に記載の飛行ルート制御システムにおいて、
前記定量化部は、前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値の関数および前記騒音値の地上情報係数から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値の関数および前記振動値の地上情報係数から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物の関数および前記落下物の地上情報係数から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御システム。
前記定量化部は、前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値の関数および前記騒音値の地上情報係数から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値の関数および前記振動値の地上情報係数から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物の関数および前記落下物の地上情報係数から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御システム。
【請求項6】
請求項３に記載の飛行ルート制御システムにおいて、
前記定量化部は、前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値の関数、前記騒音値の地上情報係数および前記騒音値の補償情報係数から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値の関数、前記振動値の地上情報係数および前記振動値の補償情報係数から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物の関数、前記落下物の地上情報係数及び前記落下物の補償情報係数から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御システム。
前記定量化部は、前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値の関数、前記騒音値の地上情報係数および前記騒音値の補償情報係数から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値の関数、前記振動値の地上情報係数および前記振動値の補償情報係数から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物の関数、前記落下物の地上情報係数及び前記落下物の補償情報係数から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御システム。
【請求項7】
飛行体と地上制御装置とにより飛行体の飛行ルートを制御する飛行ルート制御方法であって、
前記飛行体の性能、および前記飛行体の目的地までのフライトプランを含む固定条件情報を取得し、
前記飛行体の飛行高度、飛行速度、周辺の気象条件、および前記飛行体の目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得し、
前記固定条件情報、および前記変動条件情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える影響を三次元的に計算し、前記影響を数値化し、
数値化した前記影響と、前記飛行体の現在地から目的地までの飛行距離とに基づいて、前記飛行体の飛行ルートを動的に設定し、前記飛行体に送信する飛行ルート制御方法。
前記飛行体の性能、および前記飛行体の目的地までのフライトプランを含む固定条件情報を取得し、
前記飛行体の飛行高度、飛行速度、周辺の気象条件、および前記飛行体の目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得し、
前記固定条件情報、および前記変動条件情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える影響を三次元的に計算し、前記影響を数値化し、
数値化した前記影響と、前記飛行体の現在地から目的地までの飛行距離とに基づいて、前記飛行体の飛行ルートを動的に設定し、前記飛行体に送信する飛行ルート制御方法。
【請求項8】
請求項７に記載の飛行ルート制御方法において、
地上の建造物の所在や人が密集する区域の有無を示す地上情報を求めるために必要な、少なくとも地上の重要施設の位置情報と人の密集度合いを含む情報を収集し、前記地上情報を計算し、
前記固定条件情報、前記変動条件情報、および前記地上情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える前記影響を動的に計算し、前記飛行体が地上に与える前記影響を数値化する飛行ルート制御方法。
地上の建造物の所在や人が密集する区域の有無を示す地上情報を求めるために必要な、少なくとも地上の重要施設の位置情報と人の密集度合いを含む情報を収集し、前記地上情報を計算し、
前記固定条件情報、前記変動条件情報、および前記地上情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える前記影響を動的に計算し、前記飛行体が地上に与える前記影響を数値化する飛行ルート制御方法。
【請求項9】
請求項８に記載の飛行ルート制御方法において、
前記飛行体が地上に与える前記影響に対し、補償を行う区域の補償情報を求めるために必要な情報を収集し、前記補償情報を計算し、
前記固定条件情報、前記変動条件情報、前記地上情報、および前記補償情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える前記影響を動的に計算し、前記飛行体が地上に与える前記影響を数値化する飛行ルート制御方法。
前記飛行体が地上に与える前記影響に対し、補償を行う区域の補償情報を求めるために必要な情報を収集し、前記補償情報を計算し、
前記固定条件情報、前記変動条件情報、前記地上情報、および前記補償情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える前記影響を動的に計算し、前記飛行体が地上に与える前記影響を数値化する飛行ルート制御方法。
【請求項10】
請求項７に記載の飛行ルート制御方法において、
前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御方法。
前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御方法。
【請求項11】
請求項８に記載の飛行ルート制御方法において、
前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値の関数および前記騒音値の地上情報係数から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値の関数および前記振動値の地上情報係数から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物の関数および前記落下物の地上情報係数から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御方法。
前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値の関数および前記騒音値の地上情報係数から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値の関数および前記振動値の地上情報係数から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物の関数および前記落下物の地上情報係数から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御方法。
【請求項12】
請求項９に記載の飛行ルート制御方法において、
前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値の関数、前記騒音値の地上情報係数および前記騒音値の補償情報係数から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値の関数、前記振動値の地上情報係数および前記振動値の補償情報係数から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物の関数、前記落下物の地上情報係数及び前記落下物の補償情報係数から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御方法。
前記飛行体が発生する騒音の地上における騒音値の関数、前記騒音値の地上情報係数および前記騒音値の補償情報係数から計算される騒音ペナルティ値と、前記飛行体が発生する振動の地上における振動値の関数、前記振動値の地上情報係数および前記振動値の補償情報係数から計算される振動ペナルティ値と、前記飛行体から落下される地上における落下物の関数、前記落下物の地上情報係数及び前記落下物の補償情報係数から計算される落下物ペナルティ値と、前記飛行体の現在値から目的地までの飛行ルート長と、を変数とする目的関数が最小となる飛行ルートを算出する飛行ルート制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアモビリティ等の飛行体の飛行ルート制御システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
飛行体の一例であるエアモビリティは、次世代の交通手段として注目されている。しかし、エアモビリティからは、地上の構造物に対して大きな騒音と振動が発生するほか、エアモビリティからの落下物のリスクも存在する。
【0003】
これらの影響を軽減することが、エアモビリティの社会実装への課題となっている。
【0004】
エアモビリティが地上に与える影響を軽減するための技術として、騒音に着目したもの（特許文献１）や、落下物リスクに着目したもの（特許文献２）が挙げられる。
【0005】
特許文献１には、気象条件による騒音分布の変化に拘わらず、飛行体から発生される騒音に対して地上の各地点で受ける騒音を想定レベル以下に安定的に抑える技術が記載されている。
【0006】
また、特許文献２には、飛行体からの落下物が落下する可能領域と落下範囲とに応じて飛行ルートを決定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１４－２４４５６号公報
【特許文献2】特開２０２１－３５８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
エアモビリティ等の飛行体が地上に与える影響を軽減するためには、実際に飛行を行う以前にその影響を計算し、影響が最小になるような飛行ルートを決定する必要がある。
【0009】
しかし、特許文献１や特許文献２に記載された技術に代表される従来技術では、地上に与える影響を騒音や落下物リスクなど個別の事象のみで求めていたほか、地上を単純化した平面として計算を行っている。
【0010】
飛行体が飛行している状況において、地上騒音・振動・落下物リスクなどの複合した要素からの影響を考慮しつつ、高さ方向も含めた地上の構造物に与える影響をより正確に求め、エアモビリティ等の飛行体が飛行するルートを動的に変化させることで地上に与える影響を軽減させることが課題となる。
【0011】
本発明の目的は、飛行体が飛行中に発生する騒音、振動及び落下物の可能性を動的に考慮し、それらを総合的に判断して最小となるような飛行ルートを算出して飛行体を制御可能な飛行ルート制御システム及び制御方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
【0013】
飛行体と地上制御装置とにより飛行体の飛行ルートを制御する飛行ルート制御システムであって、前記飛行体は、前記地上制御装置と通信する通信部と、前記飛行体の飛行を制御する制御部と、を備え、前記地上制御装置は、前記飛行体の性能、および前記飛行体の目的地までのフライトプランを含む固定条件情報を取得する固定条件情報取得部と、前記飛行体の飛行高度、飛行速度、周辺の気象条件、および前記飛行体の目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得する変動条件情報取得部と、前記固定条件情報、および前記変動条件情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える影響を三次元的に計算し、前記影響を数値化する定量化部と、前記定量化部において数値化した前記影響と、前記飛行体の現在地から目的地までの飛行距離とに基づいて、前記飛行体の飛行ルートを動的に設定し、前記飛行体の前記通信部に送信する設定部と、を備える。
【0014】
また、飛行体と地上制御装置とにより飛行体の飛行ルートを制御する飛行ルート制御方法であって、前記飛行体の性能、および前記飛行体の目的地までのフライトプランを含む固定条件情報を取得し、前記飛行体の飛行高度、飛行速度、周辺の気象条件、および前記飛行体の目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得し、前記固定条件情報、および前記変動条件情報に基づいて、前記飛行体が地上に与える影響を三次元的に計算し、前記影響を数値化し、数値化した前記影響と、前記飛行体の現在地から目的地までの飛行距離とに基づいて、前記飛行体の飛行ルートを動的に設定し、前記飛行体に送信する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、飛行体が飛行中に発生する騒音、振動及び落下物の可能性を動的に考慮し、それらを総合的に判断して最小となるような飛行ルートを算出して飛行体を制御可能な飛行ルート制御システム及び制御方法を実現することができる。地上への影響を軽減する飛行体の飛行ルートを動的に決定することで、飛行体の社会実装をさらに進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例１における飛行体の飛行ルート制御システムの構成図である。
【図2】本発明の実施例１における定量化部の処理を示すフローチャートである。
【図3】本発明の実施例２における飛行体の飛行ルート制御システムの構成図である。
【図4】本発明の実施例２における定量化部の処理を示すフローチャートである。
【図5A】本発明の実施例２における地上情報係数の求め方を示す表である。
【図5B】本発明の実施例２における地上情報係数の求め方を示す表である。
【図5C】本発明の実施例２における地上情報係数の求め方を示す表である。
【図6】本発明の実施例３における飛行体の飛行ルート制御システムの構成図である。
【図7】本発明の実施例３における定量化部の処理を示すフローチャートである。
【図8】本発明の実施例４における飛行体の飛行ルート制御システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。なお、実施例１にて言及された符号の意味は、同義として他の実施例の説明にも援用する。また、以下の実施例では、エアモビリティを飛行体の一例として説明する。
【実施例0018】
（実施例１）
本発明の実施例１では、飛行体であるエアモビリティの飛行に関連する地上へのリスクと飛行距離が最適となる飛行ルートを動的に求め、エアモビリティに反映する。地上へのリスクは騒音・振動・落下物の三者をペナルティとして定量的に計算し各空域に対してペナルティ場を作成する。
本発明の実施例１では、飛行体であるエアモビリティの飛行に関連する地上へのリスクと飛行距離が最適となる飛行ルートを動的に求め、エアモビリティに反映する。地上へのリスクは騒音・振動・落下物の三者をペナルティとして定量的に計算し各空域に対してペナルティ場を作成する。
【0019】
図１は、実施例１に係るエアモビリティ１００の運用システムの構成図である。図１において、エアモビリティ１００の運用システム（飛行ルート制御システム）は、大きくエアモビリティ１００側と地上制御装置である地上管制装置１１０の運用管制側とに分けられる。エアモビリティ１００の機体は、エアモビリティ記録部１０１と、エアモビリティ通信部１０２と、エアモビリティ制御部１０７とを備えている。
【0020】
地上管制装置１１０である運用管制側は、エアモビリティ１００の性能及び目的地までのフライトプランを含む固定条件情報を取得する固定条件情報取得部１０３と、エアモビリティ１００の飛行高度、飛行速度、周辺の気象条件、およびエアモビリティ１００の目的地までの飛行ルートを含む変動条件情報を取得する変動条件情報取得部１０４と、固定条件情報および変動条件情報に基づいて、エアモビリティ１００が地上に与える影響を三次元的に計算し、計算した影響を数値化する定量化部１０５と、定量化部１０５において数値化した影響およびエアモビリティ１００の現在地から目的地までの飛行距離に基づいて、エアモビリティ１００の飛行ルートを動的に設定し、エアモビリティ１００のエアモビリティ通信部１０２に送信するする設定部１０６と、を備えている。
【0021】
エアモビリティ１００の速度性能や騒音性能といった基本的な性能やエアモビリティ１００の目的地情報はエアモビリティ記録部１０１からエアモビリティ通信部１０２を経由して地上管制装置１１０である運用管制側の固定条件情報取得部１０３に送信される。
【0022】
エアモビリティ１００の現在の飛行位置・速度・現在の飛行ルートといった変動条件情報はエアモビリティ記録部１０１からエアモビリティ通信部１０２を経由して変動条件情報取得部１０４に動的に送信される。また、変動条件情報取得部１０４は、エアモビリティ１００周辺の風向・風速・天気・気温などの気象条件を動的に取得する。
【0023】
固定条件情報取得部１０３で得られた固定条件情報及び変動条件情報取得部１０４から得られた変動条件情報から、定量化部１０５でエアモビリティ１００が地上に与える影響を動的に計算する。エアモビリティ１００が地上に与える影響としては騒音値、振動値及び落下物リスクが挙げられる。
【0024】
設定部１０６は、定量化部１０５において数値化した影響と、飛行体であるエアモビリティ１００の現在地から目的地までの飛行距離とに基づいて、エアモビリティ１００の飛行ルートを動的に設定する。
【0025】
エアモビリティ制御部１０７は、設定部１０６で定められたエアモビリティ１００の飛行ルートを、エアモビリティ通信部１０２を通じて動的に取得し、エアモビリティ１００の飛行を制御する。
【0026】
図２は、実施例１における定量化部１０５の処理を示すフローチャートである。
【0027】
図２において、処理ステップＳ２０１で処理は開始され、処理ステップＳ２０２では、固定条件情報取得部１０３及び変動条件情報取得部１０４から固定条件情報及び変動条件情報を取得する。各条件情報を取得したら処理ステップ２０３、処理ステップＳ２０４及び処理ステップＳ２０５に進む。
【0028】
処理ステップＳ２０３では、エアモビリティ１００が飛行する各空域におけるエアモビリティ１００が発生する騒音が地上に与える騒音値と、その範囲と、ペナルティ値とを計算する。計算が終了次第、処理ステップＳ２０６に進む。
【0029】
処理ステップＳ２０４では、エアモビリティ１００が飛行する各空域におけるエアモビリティ１００が発生する振動が地上に与える振動値と、その範囲と、ペナルティ値とを計算する。計算が終了次第、処理ステップＳ２０６に進む。
【0030】
処理ステップＳ２０５では、エアモビリティ１００が飛行する各空域におけるエアモビリティ１００からの落下物の到達範囲と、そのペナルティ値とを計算する。計算が終了次第、処理ステップＳ２０６に進む。
【0031】
処理ステップＳ２０６では、エアモビリティ１００の現在地から目的地までの飛行ルートを飛行距離と各ペナルティ値を変数にする目的関数が最小になるように決定する。
【0032】
処理ステップ２０３における騒音による騒音ペナルティ値ｐｓｌの計算方法を以下に示す。地上における騒音値の計算は公知のものを利用できる。
【0033】
騒音における騒音ペナルティ値ｐｓｌと地上の各地点における騒音値の関係は以下の式（１）で表せる（計算される）。
【0034】
【数1】
【0035】
式（１）において、ｆｓｌは騒音値と騒音ペナルティ値ｐｓｌの関数、Ｓｌｅｖｅｌは地上における騒音値、ｄｓｌは計算半径、ｐｓｌは騒音ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0036】
騒音値Ｓｌｅｖｅｌと騒音ペナルティ値ｐｓｌの関数ｆｓｌは、ユーザが設定可能である。
【0037】
処理ステップＳ２０４における振動による振動ペナルティ値ｐｖｌの計算方法を以下に示す。地上における振動値の計算は公知のものを利用できる。
【0038】
振動における振動ペナルティ値ｐｖｌと地上の各地点における振動値の関係は以下の式（２）で表せる（計算される）。
【0039】
【数2】
【0040】
式（２）において、ｆｖｌは振動値と振動ペナルティ値ｐｖｌの関数、Ｖｌｅｖｅｌは地上における振動値、ｄｖｌは計算半径、ｐｖｌは振動ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0041】
振動値Ｖｌｅｖｅｌと振動ペナルティ値ｐｖｌの関数ｆｖｌはユーザが設定可能である。
【0042】
処理ステップ処理２０５における落下物リスクとペナルティの計算方法を示す。地上の各地点における落下物リスクの求め方は公知のものを利用できる。
【0043】
落下物リスクにおける落下物ペナルティ値ｐｆｒと地上の各地点における落下物リスクとの関係は以下の式（３）で表せる（計算される）。
【0044】
【数3】
【0045】
式（３）において、ｆｆｒは振動値と落下物ペナルティ値ｐｆｒの関数、Ｆｒｉｓｋは地上における落下物リスク、ｄｆｒは計算半径、ｐｆｒは落下物ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0046】
落下物リスクＦｒｉｓｋと落下物ペナルティ値ｐｆｒとの関係はユーザが設定可能である。
【0047】
処理ステップＳ２０６における目的関数ｆを以下に示す。処理ステップＳ２０３、Ｓ２０４及びＳ２０５で得た各ペナルティ値とエアモビリティ１００の現在地から目的地までの飛行ルート長とを変数とし、それぞれをそれぞれの変数に対応するゲイン値と乗算する。
【0048】
【数4】
【0049】
式（４）において、ｋｓｌは騒音ペナルティ値ｐｓｌに対するゲイン、ｋｖｌは振動ペナルティ値ｐｖｌに対するゲイン、ｋｆｒは落下物ペナルティ値ｐｆｒに対するゲイン、ｋｒｏｕｔｅは飛行ルート長に対するゲイン、Ｄｒｏｕｔｅはエアモビリティ１００の現在地から目的地までの飛行ルート長である。
【0050】
上記式（４）において、目的関数ｆが最小となるようにエアモビリティ１００の飛行ルートを算出していき、現時点における最適飛行ルートに従って、エアモビリティ１００の飛行動作を制御する。
【0051】
以上のように、実施例１の飛行制御システム（エアモビリティ運用システム）により、騒音リスク、振動リスク及び落下物リスクに対するペナルティ値に応じて、エアモビリティ１００の飛行が地上に与える影響と飛行距離の両者を極力抑えられ飛行ルートを動的に確定することができる。
【0052】
つまり、実施例１によれば、飛行体１００が飛行中に発生する騒音、振動及び落下物の可能性を動的に考慮し、それらを総合的に判断して最小となるような飛行ルートを算出して飛行体を制御可能な飛行ルート制御システム及び制御方法を実現することができる。
【0053】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。
次に、本発明の実施例２について説明する。
【0054】
実施例２の飛行ルート制御システムであるエアモビリティ運用システムは、実施例１に加えて地上の影響を動的に加えることで飛行ルートを変化させる例であり、この点が実施例１と異なる。
図３は、実施例２に係るエアモビリティの運用システムの構成図である。実施例２の実施例１と異なる部分は、実施例１に地上情報取得部３０７が追加され、実施例１における定量化部１０５が実施例２では定量化部３０５となり、処理の内容が定量化部１０５とは変更されていることである。
図３は、実施例２に係るエアモビリティの運用システムの構成図である。実施例２の実施例１と異なる部分は、実施例１に地上情報取得部３０７が追加され、実施例１における定量化部１０５が実施例２では定量化部３０５となり、処理の内容が定量化部１０５とは変更されていることである。
【0055】
定量化部３０５は、固定条件情報、変動条件情報、および地上の建造物の所在や人が密集する区域の有無を示す地上情報に基づいて、エアモビリティ１００が地上に与える影響を動的に計算し、エアモビリティ１００が地上に与える影響を数値化する。
【0056】
地上情報取得部３０７は地上の様子を示す情報を動的に取得する。地上情報取得部３０７は、地上情報を求めるために必要な、少なくとも地上の重要施設の位置情報と人の密集度合いを含む情報を収集し、地上情報を計算する。ここでは、地上情報は、地上に存在する重要建造物の所在など時間変化があまりない情報や、イベントなどにより人が密集する区域の有無など時間変化に応じて動的に変化する情報などを指す。
【0057】
【0058】
図４において、処理ステップＳ４０２では、固定条件情報取得部１０３、変動条件情報取得部１０４及び地上情報取得部３０７から固定条件、変動条件及び地上情報を取得する。各条件を取得したら処理ステップＳ４０３、処理ステップＳ４０４及び処理ステップＳ４０５に進む。
【0059】
処理ステップＳ４０３では、実施例１の処理ステップＳ２０３と同様に各空域における地上での騒音値と範囲とペナルティ値とを計算する。計算方法は実施例１と同様に公知の手法を用いることができる。計算終了後は処理ステップ４０６に移動する。
【0060】
処理ステップＳ４０４では、実施例１の処理ステップＳ２０４と同様に各空域における地上での振動値と範囲とペナルティ値とを計算する。計算方法は実施例１と同様に公知の手法を用いることができる。計算終了後は処理ステップＳ４０７に移動する。
【0061】
処理ステップＳ４０５では実施例１の処理ステップＳ２０５と同様に各空域における地上での落下物の到達範囲とペナルティ値を計算する。計算方法は実施例１と同様に公知の手法を用いることができる。計算終了後は処理４０８に移動する。
【0062】
処理４０６では処理ステップ４０３で求めたエアモビリティ１００からの騒音による地上での騒音値と、地上情報から地上から発生される騒音値とによるペナルティ値を計算する。騒音とペナルティ値の関係は以下の式（５）で求められる（計算される）。このとき、地上情報によって各地点での騒音値に関する地上情報係数が変化する。
【0063】
【数5】
【0064】
式（５）において、ｆｓｌは飛行体１００が発生する騒音の地上における騒音値の関数、Ｓｌｅｖｅｌは地上における騒音値、ｄｓｌは計算半径、ｃｓｌは地上情報係数（騒音値）、ｐｓｌは騒音ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0065】
騒音値Ｓｌｅｖｅｌと騒音ペナルティ値ｐｓｌの関数ｆｓｌは、ユーザが設定可能である。
【0066】
処理ステップＳ４０７では処理ステップ４０４で求めたエアモビリティ１００の振動が地上に与える振動値と、地上情報から地上から発生される振動値とによるペナルティ値を計算する。振動とペナルティ値の関係は以下の式（６）で求められる（計算される）。このとき、地上情報によって各地点での振動値に関する地上情報係数ｃｓｌが変化する。
【0067】
【数6】
【0068】
式（６）において、ｆｖｌは振動値と振動ペナルティ値ｐｖｌの関数、Ｖｌｅｖｅｌは地上における振動値、ｄｖｌは計算半径、ｃｖｌは地上情報係数（振動値）、ｐｖｌは振動ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0069】
振動値Ｖｌｅｖｅｌと振動ペナルティ値ｐｖｌの関数ｆｖｌはユーザが設定可能である。
【0070】
処理ステップＳ４０８では処理ステップＳ４０５で求めたエアモビリティ１００から落下される地上での落下物リスクと、地上情報から地上における建物等からの落下物リスクによるペナルティ値を計算する。落下物リスクとペナルティ値の関係は以下の式（７）で求められる（計算される）。このとき、地上情報によって各地点での落下物リスクに関する係数が変化する。
【0071】
【数7】
【0072】
式（７）において、ｆｆｒは振動値と落下物ペナルティ値ｐｆｒの関数、Ｆｒｉｓｋは地上における落下物リスク、ｄｆｒは計算半径、ｃｆｒは地上情報係数（落下物リスク）、ｐｆｒは落下物ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0073】
落下物リスクＦｒｉｓｋと落下物ペナルティ値ｐｆｒとの関係はユーザが設定可能である。
【0074】
以上の処理を実施例１に加えることにより、地上の建物や人口密集度によってエアモビリティ１００の飛行ルートを変更できる。
【0075】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、地上情報係数の求め方を示す表である。図５Ａ図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、エアモビリティ１００の飛行する領域周辺の人口密度、病院や役所など地上に存在する重要建造物の所在など、長期間にわたり値が安定するものに対応する固定項と、イベントなどで動的に人が密集する場合に対応するよう、短期間での地上情報係数の変化に対応する動的項の２つを用いて計算を行う。
【0076】
地上情報係数の計算に用いる情報の取得は公知のものを利用できる。各項の値は、飛行ルート制御システムであるエアモビリティ運用システムの利用者によって定めることができる。
【0077】
以上のように、実施例２の異常管制装置実施例１と同様な効果を得ることができる他、騒音、振動、落下物リスクに対するペナルティ値と地上情報に応じた飛行ルートを確定できるという効果が得られる。
【0078】
なお、実施例２において、地上情報取得部３０７の動作を停止させ、実施例１と同様な機能により動作させるか、地上情報取得部３０７の動作を開始させるかの選択を行うように構成することも可能である。
【0079】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。
次に、本発明の実施例３について説明する。
【0080】
実施例３の飛行ルート制御システムであるエアモビリティ運用システムは、実施例２に加えて地上の影響に対し補償を支払うことでペナルティ値を下げることを可能にする点が実施例２と異なる。
【0081】
図６は、実施例３に係るエアモビリティ運用システムの構成図である。実施例２と異なる部分は補償情報取得部６０８の追加及び定量化部６０５の処理の変更である。
【0082】
図６に示した補償情報取得部６０８はエアモビリティ１００が地上に与える影響に対し、地権者や関係者に対して補償を行っている区域の補償情報を収集し、取得するものである。
【0083】
【0084】
図７において、処理ステップＳ７０２では、固定条件情報取得部１０３、変動条件情報取得部１０４、地上情報取得部３０７及び補償情報取得部６０８から得た固定条件、変動条件、地上情報及び補償情報を取得する。
【0085】
各情報を取得したら処理ステップＳ４０３、処理ステップＳ４０４、処理ステップＳ４０５に進む。
【0086】
処理ステップＳ７０６では処理ステップＳ４０３で求めた地上での騒音値、地上情報および補償情報から騒音によるペナルティ値を計算する。騒音とペナルティ値の関係は以下の式（８）で求められる（計算される）。このとき、地上情報によって各地点での騒音値に関する地上情報係数が変化する。また、補償情報によって各地点での騒音値に関する補償情報係数が変化する。
【0087】
【数8】
【0088】
式（８）において、ｆｓｌは騒音値と騒音ペナルティ値ｐｓｌの関数、Ｓｌｅｖｅｌは地上における騒音値、ｄｓｌは計算半径、ｃｓｌは地上情報係数（騒音値）、ｒｓｌは補償情報係数（騒音値）、ｐｓｌは騒音ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0089】
騒音値Ｓｌｅｖｅｌと騒音ペナルティ値ｐｓｌの関数ｆｓｌは、ユーザが設定可能である。
【0090】
処理ステップＳ７０７では、処理ステップＳ４０４で求めた地上での振動値、地上情報および補償情報から振動によるペナルティ値を計算する。振動とペナルティ値の関係は以下の式（９）で求められる（計算される）。
【0091】
このとき、地上情報によって各地点での振動値に関する地上情報係数ｃｓｌが変化する。また、補償情報によって各地点での振動値に関する補償情報係数ｒｓｌが変化する。
【0092】
【数9】
【0093】
式（９）において、ｆｖｌは振動値と振動ペナルティ値ｐｖｌの関数、Ｖｌｅｖｅｌは地上における振動値、ｄｖｌは計算半径、ｃｖｌは地上情報係数（振動値）、ｒｖｌは補償情報係数（振動値）、ｐｖｌは振動ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0094】
振動値Ｖｌｅｖｅｌと振動ペナルティ値ｐｖｌの関数ｆｖｌはユーザが設定可能である。
【0095】
処理ステップＳ７０８では、処理ステップＳ４０５で求めた地上での落下物リスク、地上情報および補償情報から落下物リスクによるペナルティ値を計算する。落下物リスクとペナルティ値の関係は以下の式（１０）で求められる（計算される）。このとき、地上情報によって各地点での落下物リスクに関する地上情報係数が変化する。また、補償情報によって各地点での落下物リスクに関する補償情報係数が変化する。
【0096】
【数10】
【0097】
式（１０）において、ｆｆｒは振動値と落下物ペナルティ値ｐｆｒの関数、Ｆｒｉｓｋは地上における落下物リスク、ｄｆｒは計算半径、ｃｆｒは地上情報係数（落下物リスク）、ｒｆｒは補償情報係数、ｐｆｒは落下物ペナルティ値、ｘはエアモビリティ１００からの三次元相対距離である。
【0098】
落下物リスクＦｒｉｓｋと落下物ペナルティ値ｐｆｒとの関係はユーザが設定可能である。
【0099】
以上の処理を実施例２から変更することにより、地上への補償情報によってエアモビリティ１００の飛行ルートを変更できる。
【0100】
補償情報係数ｒｆｒの値は地権者・関係者との補償内容に応じて飛行ルート制御システムであるエアモビリティ運用システムの利用者によって定めることができる。
【0101】
以上のように、実施例３の飛行ルート制御システムによれば、実施例２と同様な効果を得ることができる他、騒音、振動、落下物リスクに対するペナルティ値と地上情報に加えて、地上の地権者・関係者に対する補償に応じた飛行ルートを確定できるという効果が得られる。
【0102】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４について、説明する。
次に、本発明の実施例４について、説明する。
【0103】
図８は、実施例４に係るエアモビリティ１００の運用管理システムの構成図である。図１に示した実施例１との相違点は、実施例４においては、実施例１の地上管制装置１１０に運用管制送信部１１１と、運用管理部１１２と、管理情報記憶部１１３とが追加されている。
【0104】
図８には、エアモビリティ１００が一つのみ示されているが、複数のエアモビリティ１００に対して、地上管制装置１１０が後述する飛行ルートの設定動作を行うことができる。
【0105】
エアモビリティ１００は、エアモビリティ１００の使用者等が、運用管理側にエアモビリティ１００の適切な飛行ルートの設定を依頼する場合には、エアモビリティ通信部１０２から地上管制装置１１０の運用管制通信部１１１に、運用管理側の地上管制装置１１０に飛行ルート設定サービスを受けることの登録を依頼する。
【0106】
この登録依頼は、エアモビリティ１００に関する個別情報であり、そのエアモビリティ１００を特定できる情報を付加して行われる。
【0107】
地上管制装置１１０の運用管理部１１２は、運用管制通信部１１１からエアモビリティ１００の登録依頼を受け取ると、管理情報に登録依頼に付加された個別情報を管理情報記憶部１１３に格納する。
【0108】
上記登録が完了したエアモビリティ１００のエアモビリティ通信部通信部１０２から飛行ルート設定依頼を、運用管理通信部１１１を介して、運用管理部１２が受け取ると、管理情報記憶部１１３に格納された登録情報を確認する。
【0109】
運用管理部１２が、飛行ルート設定依頼を行ったエアモビリティ１００が管理情報記憶部１１３に格納された登録情報と一致するエアモビリティであることを確認すると、運用管理部１２は、エアモビリティ１００の適切な飛行ルートの設定動作の開始を個別条件情報取得部１０３、変動条件情報取得部１０４、定量化部１０５及び設定部１０６に指令する。
【0110】
地上管制装置１１０は、実施例１と同様な動作を行い、エアモビリティ１００の適切な飛行ルートの設定動作を行う。
【0111】
運用管理部１１２は、エアモビリティ１００の適切な飛行ルートの設定動作が完了すると、実行した飛行ルートの設定動作開始日時、終了日時及び設定動作内容を、管理情報記憶部１１３に登録されたエアモビリティ１００の個別情報に対して、格納する。
【0112】
そして、管理情報記憶部１１３格納された実行した飛行ルートの設定動作開始日時、終了日時および設定動作内容を、該当するエアモビリティ１００のエアモビリティ通信部１０２に送信する。
【0113】
以上のように、実施例４の飛行ルート制御システムによれば、飛行体１００が飛行中に発生する騒音、振動及び落下物の可能性を動的に考慮し、それらを総合的に判断して最小となるような飛行ルートを算出して飛行体を制御可能な飛行ルート制御方法を実現することができる。実施例４は、いわゆるビジネスモデルに関する発明の実施例である。
【0114】
以上述べた実施例４は、実施例１に適用した例であるが、実施例２及び実施例３にも適用可能である。
【0115】
なお、上述した実施例１～３においては、エアモビリティ１００とは別個に、地上管制装置１１０を備えるように構成したが、地上管制装置１１０の固定条件情報取得部１０３、変動条件情報取得部１０４、定量化部１０５および設定部１０６をエアモビリティ１００に備えるように構成することも可能である。
【符号の説明】
【0116】
１００・・・エアモビリティ、１０１・・・エアモビリティ記録部、１０２・・・エアモビリティ通信部、１０３・・・固定条件情報取得部、１０４・・・変動条件情報取得部、１０５、３０５、６０５・・・定量化部、１０６・・・設定部、１０７・・・エアモビリティ通信部、１１０・・・地上管制装置（地上制御装置）、１１１・・・運用管理通信部、１１２・・・運用管理部、１１３・・・管理情報記憶部、３０７・・・地上情報取得部、６０８・・・補償情報取得部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】