特開 2024-111 飛行支援システム、及び飛行支援方法

(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】P2024000111

(43)【公開日】2024-01-05

(54)【発明の名称】飛行支援システム、及び飛行支援方法

(51)【国際特許分類】

   G08G 5/00 20060101AFI20231225BHJP

   B64F 1/36 20240101ALI20231225BHJP

   B64C 13/18 20060101ALI20231225BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20231225BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20231225BHJP

   G01C 21/20 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

G08G5/00 A

B64F1/36

B64C13/18 Z

B64C39/02

B64C27/08

G01C21/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022098678

(22)【出願日】2022-06-20

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(71)【出願人】

【識別番号】517079593

【氏名又は名称】株式会社Ｓｐｉｒａｌ

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩下 正剛

(72)【発明者】

【氏名】吉田 駿也

(72)【発明者】

【氏名】堀尾 訓之

(72)【発明者】

【氏名】石川 知寛

【テーマコード（参考）】

2F129

5H181

【Ｆターム（参考）】

2F129AA11

2F129BB02

2F129CC12

2F129CC17

2F129EE52

2F129FF02

2F129FF19

2F129FF32

2F129GG02

2F129GG17

2F129GG18

2F129HH02

2F129HH20

2F129HH21

2F129HH22

2F129HH33

5H181AA26

5H181BB04

5H181BB12

5H181BB13

5H181BB20

5H181CC02

5H181CC03

5H181CC04

5H181CC11

5H181CC12

5H181CC14

5H181CC17

5H181CC24

5H181FF04

5H181FF05

5H181FF14

5H181LL01

5H181LL02

5H181LL09

5H181LL14

(57)【要約】

【課題】ダムの監査廊等の狭隘で複雑な経路に沿って飛行体を安定して飛行させる。
【解決手段】飛行体と、飛行体が飛行する予定の経路に沿って設けられる、飛行体に飛行制御に関する情報を提供する複数のマーカとを含み、飛行体が、飛行中にマーカに近づく度に制御情報を取得し、取得した制御情報に従って飛行することにより経路に沿って自律飛行を行うように構成された飛行支援システムにおいて、第１の経路（上り階段又は下り階段等）の終端近傍に、当該第１の経路に沿って飛行中の飛行体を第２の経路（平坦な通路等）に沿った飛行に移行させる制御情報を提供する第１のマーカを設け、第１のマーカを設けた位置よりも第１の経路側の近傍に、飛行体の飛行を安定させるための制御を指示する内容を含む制御情報を提供する第２のマーカを設ける。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行体と、前記飛行体が飛行する予定の経路に沿って設けられる、前記飛行体に飛行制御に関する情報である制御情報を提供する複数のマーカとを含み、前記飛行体が、飛行中に前記マーカに近づく度に前記制御情報を取得し、取得した前記制御情報に従って飛行することにより前記経路に沿って自律飛行を行うように構成された飛行支援システムであって、
第１の前記経路の終端近傍に、当該第１の経路に沿って飛行中の飛行体を第２の前記経路に沿った飛行に移行させる制御情報を提供する第１の前記マーカを設け、
前記第１のマーカを設けた位置よりも前記第１の経路側の近傍に、前記飛行体の飛行を安定させるための制御を指示する内容を含む前記制御情報を提供する第２の前記マーカを設けた
ことを特徴とする飛行支援システム。

【請求項2】

請求項１に記載の飛行支援システムであって、
前記第１の経路は、斜め上方に向けて上昇飛行させる経路であり、
前記第２の経路は、前記飛行体を平坦な通路に沿って水平飛行させる経路である
ことを特徴とする飛行支援システム。

【請求項3】

請求項２に記載の飛行支援システムであって、
前記第１の経路は、前記飛行体を上り階段に沿って飛行させる経路である
ことを特徴とする飛行支援システム。

【請求項4】

請求項１に記載の飛行支援システムであって、
前記第１の経路は、斜め下方に向けて下降飛行させる経路であり、
前記第２の経路は、前記飛行体を平坦な通路に沿って水平飛行させる経路である
ことを特徴とする飛行支援システム。

【請求項5】

請求項４に記載の飛行支援システムであって、
前記第１の経路は、前記飛行体を下り階段に沿って飛行させる経路である
ことを特徴とする飛行支援システム。

【請求項6】

請求項１に記載の飛行支援システムであって、
前記飛行体の飛行を安定させるための制御は、前記飛行体を減速させる制御である
ことを特徴とする飛行支援システム。

【請求項7】

請求項６に記載の飛行支援システムであって、
前記飛行体の飛行を安定させるための制御は、前記飛行体を所定時間ホバリング（空中静止）させる制御を含む
ことを特徴とする飛行支援システム。

【請求項8】

請求項１に記載の飛行支援システムであって、
前記第２のマーカは、前記飛行体の飛行を安定させるための制御情報と、前記制御情報による制御を行った後に前記第１のマーカに向けて飛行させる制御情報とを前記飛行体に提供する
ことを特徴とする飛行支援システム。

【請求項9】

飛行体と、前記飛行体が飛行する予定の経路に沿って設けられる、前記飛行体に飛行制御に関する情報である制御情報を提供する複数のマーカとを含み、前記飛行体が、飛行中に前記マーカに近づく度に前記制御情報を取得し、取得した前記制御情報に従って飛行することにより前記経路に沿って自律飛行を行うように構成された飛行支援システムにおいて、
第１の前記経路の終端近傍に、当該第１の経路に沿って飛行中の飛行体を第２の前記経路に沿った飛行に移行させる制御情報を提供する第１の前記マーカを設け、
前記第１のマーカを設けた位置よりも前記第１の経路側の近傍に、前記飛行体の飛行を安定させるための制御を指示する内容を含む前記制御情報を提供する第２の前記マーカを設けた
ことを特徴とする飛行支援方法。

【請求項10】

請求項９に記載の飛行支援方法であって、
前記第１の経路は、前記飛行体を上り階段に沿って飛行させる経路であり、
前記第２の経路は、前記飛行体を平坦な通路に沿って水平飛行させる経路である
ことを特徴とする飛行支援方法。

【請求項11】

請求項９に記載の飛行支援方法であって、
前記第１の経路は、前記飛行体を下り階段に沿って飛行させる経路であり、
前記第２の経路は、前記飛行体を平坦な通路に沿って水平飛行させる経路である
ことを特徴とする飛行支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行支援システム、及び飛行支援方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、無人飛行体（ドローン、無人航空機（ＵＡＶ：Unmanned Aerial Vehicle）。以下、「飛行体」と称する。）の様々な分野での利用が進められている。飛行体は、自律飛行させることで、人が行っていた様々な業務を遂行（代行）することが可能であり、省人化や省力化、作業の安全性の向上等の効果が期待されている。

【0003】

現状、業務に利用されている飛行体の多くは、自律飛行に必要な自己の現在位置の取得をＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等の衛星測位システムを利用して行っている。そのため、例えば、鉄筋コンクリート造の構造物の内部のように衛星から送られてくる測位信号を受信することができない環境では飛行体を利用することができない。また、ダムの監査廊内やトンネル内のように、構造物の内部に似たような形状や景観の特徴の少ない構造が複数存在する場合は、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等による自己位置推定技術の適用も困難である。そこで、こうした環境においても飛行体の自律飛行を可能にするための仕組みが提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、ＧＰＳ（Global Positioning System）を使用せず、飛行ルートも記憶させることなく、飛行体を自律飛行させることを目的として構成された飛行体の制御システムについて記載されている。制御システムは、飛行体の制御に関する制御情報を含む画像が表示される少なくとも１つの目印部と、制御情報を読み取る読み取り部と、読み取り部で読み取られた制御情報に基づき、飛行体に飛行情報を送信する飛行情報送信部とを含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１８／１６３６９９号

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】「ダム定期検査の手引き」，国土交通省，URL:https://www.mlit.go.jp/river/shishin_guideline/dam/08.pdf，2022/6/1検索

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載された仕組みを用いることで、衛星測位システムやＳＬＡＭを利用できない環境でも飛行体を自律飛行させることが可能になる。しかし多くの業務で現在使用されている回転翼方式の飛行体（マルチコプタ、ヘリコプタ等）は、ダウンウオッシュ（downwash）等の影響により上下方向の移動時（上昇／下降時）に不安定になりやすく、また、狭隘で複雑な経路を飛行させるような場合は上記の仕組みによっても飛行体を安定して飛行させることが困難なことがある。また、飛行体を上昇や下降を伴う飛行から水平飛行に移行させる際は飛行の乱れが生じ易く、制御が間に合わずに飛行体が壁面や床面に接触してしまう可能性がある。

【0008】

本発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、飛行体を安定して飛行させることが可能な、飛行体の制御システム及び制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するための本発明の一つは、飛行体と、前記飛行体が飛行する予定の経路に沿って設けられる、前記飛行体に飛行制御に関する情報である制御情報を提供する複数のマーカとを含み、前記飛行体が、飛行中に前記マーカに近づく度に前記制御情報を取得し、取得した前記制御情報に従って飛行することにより前記経路に沿って自律飛行を行うように構成された飛行支援システムであって、第１の前記経路の終端近傍に、当該第１の経路に沿って飛行中の飛行体を第２の前記経路に沿った飛行に移行させる制御情報を提供する第１の前記マーカを設け、前記第１のマーカを設けた位置よりも前記第１の経路側の近傍に、前記飛行体の飛行を安定させるための制御を指示する内容を含む前記制御情報を提供する第２の前記マーカを設けたことを特徴とする。

【0010】

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、飛行体を安定して飛行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】飛行支援システムの概略的な構成を説明する図である。

【図2】ダムの監査廊の一例を示す図である。

【図3A】飛行体が上り階段に沿って斜め上方に上昇飛行した後、平坦廊に沿った水平飛行に移行する際の飛行の様子を説明する図である。

【図3B】飛行体を上り階段に沿った斜め上方に向けた上昇飛行から平坦廊に沿った水平飛行に移行させる際の副マーカの役割を説明する図である。

【図4A】飛行体が下り階段に沿って斜め下方に下降飛行した後、平坦廊に沿った水平飛行に移行する際の飛行の様子を説明する図である。

【図4B】飛行体を下り階段に沿った斜め下方に向けた下降飛行から平坦廊に沿った水平飛行に移行させる際の副マーカの役割を説明する図である。

【図5A】飛行体の主な構成を示すブロック図である。

【図5B】飛行体の主な機能を示すブロック図である。

【図6A】監視制御装置の主な構成を示すブロック図である。

【図6B】監視制御装置の主な機能を示すブロック図である。

【図7】飛行制御処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載及び図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。以下の説明において、同種の構成を区別する必要がある場合、構成を総称する符号の後に括弧書きで識別子（数字、アルファベット等）を表記することがある。また、以下の説明において、符号の前に付した「Ｓ」の文字は処理ステップの意味である。

【0014】

図１は、本発明の一実施形態として説明する無人飛行体（ドローン、無人航空機（ＵＡＶ：Unmanned Aerial Vehicle））の飛行を支援するシステム（以下、「飛行支援システム１」と称する。）の概略的な構成を説明する図である。飛行支援システム１は、飛行体１００、監視制御装置２００、飛行体１００に提供する飛行に関する情報（以下、「制御情報１１３」と称する。）を表示するマーカ２（主マーカ２ａ（第１のマーカ）と副マーカ２ｂ（第２のマーカ））、及び充電ステーション３を含む。

【0015】

飛行体１００は、ホバリング（空中静止）することが可能な回転翼方式の飛行体（マルチコプタ、ヘリコプタ等）であり、自律制御による飛行、もしくは監視制御装置２００からの遠隔制御指令による飛行が可能である。

【0016】

飛行体１００は、マーカ２の情報を読み取ることにより制御情報１１３を取得する装置（以下、「マーカ読取装置１０７」と称する。）を備える。また、飛行体１００は、飛行中に周囲の情報（例えば、飛行中に周囲を撮影することにより得られる映像や画像。以下、「取得情報１１４」と称する。）を取得する装置（以下、「情報取得装置１０８」と称する。）を備える。

【0017】

飛行体１００は、飛行中に監視制御装置２００との間で双方向の無線通信を行う。例えば、飛行体１００は、飛行中に監視制御装置２００に現在の状態を示す情報（以下、「機体情報１１１」と称する。）を送信する。また例えば、飛行体１００は、飛行中に監視制御装置２００から送られてくる飛行制御信号を受信し、受信した飛行制御信号に従って自身の飛行を制御する。また、飛行体１００は、情報取得装置１０８により取得した取得情報１１４を記憶するとともに、取得情報１１４を監視制御装置２００に無線送信する。

【0018】

飛行体１００は、予め設定された飛行経路に沿って飛行することにより業務を遂行する。以下では、ダムの監査廊内を巡回して堤体の状況に関する情報を収集する業務を飛行体１００が行う場合を例として説明する。尚、非特許文献１（「ダム定期検査の手引き」，国土交通省，URL:https://www.mlit.go.jp/river/shishin_guideline/dam/08.pdf，2022/6/1検索）では、ダムの点検のために、監査廊から堤体のコンクリートの状況（壁面のひび割れ、腐食、漏水等）を目視で確認することが基準化されている。しかし、監査廊の長さは通常、数百～数キロメートル以上に及ぶ上、階段等の勾配が急な箇所も多く、現場を人が歩いて点検作業を行うことは人的負荷（肉体的負担）や安全性確保（転倒や怪我のリスク）の点で課題があった。

【0019】

図２にダムの監査廊の一例（断面図）を示す。同図に示すように、例示するダム６の場合、ダム６の底部やダム６の壁面に沿って数百メートル以上に亘り監査廊７が設けられている。監査廊７は、上り階段や下り階段、階段の踊り場や平坦な通路等の平坦部分（以下、「平坦廊」と称する。）が組み合わされた複雑な構造を有する。

【0020】

監査廊７内ではＧＮＳＳ（全球測位衛星システム（Global Navigation Satellite System））等の衛星測位システムを利用することができない。そのため、飛行体１００は、監査廊７の随所に設けたマーカ２を通過する度にマーカ２の情報を読み取ることにより制御情報１１３を取得し、取得した制御情報１１３に従って飛行を制御（マーカ誘導方式制御）することにより、予定されている経路に沿って飛行する。

【0021】

また、監査廊７は狭隘であり（幅や天井高さは数メートル程度）、飛行体１００を監査廊７に沿って飛行させる場合は、天井や床面、壁面等に衝突しないようにこれらから一定の間隔を維持しつつ飛行させる必要がある。本実施形態では、飛行体１００は、搭載されている距離センサから得られる情報（天井や床面、壁面等までの距離。以下、「距離センサ情報１１１５」と称する。）を飛行中にリアルタイムに取得し、取得した情報に基づき飛行を制御することで上記間隔を維持しつつ監査廊７内を飛行する。

【0022】

図１に戻り、監視制御装置２００は、飛行体１００から送られてくる機体情報１１１をリアルタイムに受信し、受信した機体情報１１１に基づき飛行体１００の監視や制御を行う。また、監視制御装置２００は、飛行体１００に飛行制御信号を送信して飛行体１００の飛行を制御する。また、監視制御装置２００は、飛行体１００から送られてくる取得情報１１４を受信し、受信した取得情報１１４の記録や管理、受信した取得情報１１４のユーザインタフェースを介したユーザへの提供（例えば、撮影した映像や画像の表示、印刷等）等を行う。

【0023】

充電ステーション３は、飛行体１００に搭載されているバッテリ（後述のバッテリ１０６）を、例えば、非接触給電により充電する。充電ステーション３は、監査廊７内の要所（飛行体１００の出発点、着陸点、飛行経路の途中等）に設けられている。

【0024】

マーカ２は、例えば、二次元画像（二次元バーコード等）により制御情報１１３を表示する。マーカ２は、例えば、監査廊７の壁面等に設けられる。制御情報１１３は、例えば、次に向かうべきマーカ２の方向や経路、飛行方法等を示す情報（例えば、次に向かうべきマーカ２までの移動距離、移動方向、飛行高度、離陸指示、着陸指示等の情報）を含む。

【0025】

マーカ２は、主マーカ２ａと副マーカ２ｂとに区別される。このうち主マーカ２ａは、第１の経路に沿って飛行中の飛行体１００を第２の経路に沿った飛行に移行させるための制御情報１１３を飛行体に提供する。一方、副マーカ２ｂは、主マーカ２ａが設置されている位置の第１の経路側（進行方向に対して手前側）の近傍に設置され、飛行体１００の飛行を安定させるための制御指示を含む制御情報１１３を飛行体１００に提供する。

【0026】

図３Ａ，図３Ｂ、及び図４Ａ，図４Ｂは、副マーカ２ｂの役割（機能）を説明する図である。以下、これらの図とともに副マーカ２ｂの役割について説明する。

【0027】

図３Ａ及び図３Ｂは、いずれも飛行体１００が上り階段に沿って斜め上方に上昇飛行する経路（以下、「第１の経路３１１」と称する。）で飛行した後、平坦廊に沿った経路（以下、「第２の経路３１２」と称する。）に移行する際の飛行体１００の飛行の様子を説明する図である。このうち図３Ａは、副マーカ２ｂを設けない場合における飛行体１００の飛行の様子を、また、図３Ｂは、副マーカ２ｂを設けた場合における飛行体１００の飛行の様子を説明する図である。

【0028】

図３Ａに示すように、副マーカ２ｂを設けない場合、飛行体１００の実際の飛行経路は次のようになる。即ち、まず飛行体１００は、飛行中に第１の主マーカ２ａの位置に到達すると、第１の主マーカ２ａの制御情報１１３を取得し、取得した制御情報１１３に従い、第２の主マーカ２ａに向けて第１の経路３１１に沿って斜め上方に上昇飛行する。その後、第２の主マーカ２ａの付近に差し掛かると、飛行体１００は、第２の主マーカ２ａに従って第２の経路３１２に沿った飛行に移行しようとするが、飛行体１００の速度が速すぎて減速制御が間に合わず、天井に接触してしまう可能性がある。

【0029】

ここで上記のように飛行体１００が第１の経路３１１の終端付近で加速してしまうのは、飛行体１００が階段に沿って上昇飛行する際、距離センサにより取得される床面からの距離が階段の段差を通過する度に不連続に変化し、制御量の大きな不連続な制御が短い時間間隔で繰り返し行われて誤差の蓄積が大きくなり、高度を安定させるための制御が間に合わなくなるからであると考えられる。

【0030】

この場合、図３Ｂに示すように、第２の主マーカ２ａの第１の経路３１１側の近傍に副マーカ２ｂを設けることで、飛行体１００を第１の経路３１１に沿った飛行から第２の経路３１２に沿った飛行に安定してスムーズに移行させることができる。即ち、この場合、飛行体１００は、副マーカ２ｂの位置に差し掛かると副マーカ２ｂの制御情報１１３を取得し、取得した制御情報１１３に従った制御を行って飛行を安定させてから第２の主マーカ２ａに向かうため、飛行体１００を安定してスムーズに第２の経路３１２に沿った飛行に移行させることができる。

【0031】

尚、副マーカ２ｂにより提供される上記制御情報１１３は、例えば、飛行速度を減速する制御、所定時間ホバリングする制御、所定の高度を維持しつつ第２の主マーカ２ａの方向に向かう制御等を飛行体１００に指示するものである。但し、副マーカ２ｂの位置が手前すぎる（第２の主マーカ２ａから離れすぎる）と階段の段差の上空でホバリングしてしまい高度が安定しなくなる。また逆に、副マーカ２ｂの位置が奥すぎる（第２の主マーカ２ａに近すぎる）と減速制御が間に合わずに飛行体１００が天井に接触してしまう。このため、副マーカ２ｂは、現場の状況や飛行体１００の特性を考慮して適切な位置に設ける必要がある。

【0032】

図４Ａ及び図４Ｂは、いずれも飛行体１００が下り階段に沿って斜め下方に下降飛行する経路（以下、「第１の経路４１１」と称する。）で飛行した後、平坦廊に沿った経路（以下、「第２の経路４１２」と称する。）に移行する際の飛行体１００の飛行の様子を説明する図である。このうち図４Ａは、副マーカ２ｂを設けない場合における飛行体１００の飛行の様子を、また、図４Ｂは、副マーカ２ｂを設けた場合における飛行体１００の飛行の様子を説明する図である。

【0033】

図４Ａに示すように、副マーカ２ｂを設けない場合、飛行体１００の実際の飛行経路は次のようになる。即ち、まず飛行体１００は、飛行中に第１の主マーカ２ａの位置に到達すると、第１の主マーカ２ａの制御情報１１３を取得し、取得した制御情報１１３に従い、第２の主マーカ２ａに向けて第１の経路４１１に沿って斜め下方に下降飛行する。その後、第２の主マーカ２ａの位置に差し掛かると、飛行体１００は、第２の主マーカ２ａに従って第２の経路４１２に沿った飛行に移行しようとするが、飛行体１００の速度が速すぎて減速制御が間に合わず、床に接触してしまう可能性がある。また、仮に床に接触せずに第２の経路４１２に移行しても速度が速いためにしばらく高度が安定せず、飛行体１００が天井に接触してしまう可能性もある。

【0034】

ここで上記のように飛行体１００が第１の経路４１１の終端付近で加速してしまうのは、例えば、飛行体１００が下降時に加速しやすい性質を有することや、飛行体１００が階段に沿って下降飛行する際、距離センサにより取得される床面からの距離が階段の段差を通過する度に不連続に変化し、制御量の大きな不連続な制御が短い時間間隔で繰り返し行われて誤差の蓄積が大きくなり、高度を安定させるための制御が間に合わなくなるからであると考えられる。

【0035】

この場合、図４Ｂに示すように、第２の主マーカ２ａの第１の経路４１１側の近傍に副マーカ２ｂを設けることで、飛行体１００を第１の経路４１１に沿った飛行から第２の経路４１２に沿った飛行に安定してスムーズに移行させることができる。即ち、この場合、飛行体１００は、副マーカ２ｂの位置に差し掛かると副マーカ２ｂの制御情報１１３を取得し、取得した制御情報１１３に従った制御を行って飛行を安定させてから第２の主マーカ２ａに向かうので、飛行体１００を安定してスムーズに第２の経路４１２に沿った飛行に移行させることができる。

【0036】

尚、副マーカ２ｂにより提供される上記制御情報１１３は、例えば、飛行速度を減速する制御、所定時間ホバリングする制御、所定の高度を維持しつつ第２の主マーカ２ａの方向に向かう制御等を飛行体１００に指示するものである。但し、上り階段の場合と同様に、副マーカ２ｂの位置が手前すぎる（第２の主マーカ２ａから離れすぎる）と階段の段差の上空でホバリングしてしまい高度が安定しなくなる。また逆に、副マーカ２ｂの位置が奥すぎる（第２の主マーカ２ａに近すぎる）と減速制御が間に合わずに飛行体１００が床や天井に接触してしまう。このため、副マーカ２ｂは、現場の状況や飛行体１００の特性を考慮して適切な位置に設ける必要がある。

【0037】

ところで、以上では、飛行体１００が、階段（上り階段又は下り階段）に沿った飛行（第１の経路に沿った飛行）から平坦廊に沿った飛行（第２の経路に沿った飛行）に移行する場合を例として説明したが、以上の仕組みは飛行体１００が他の環境で飛行する場合にも適用することができる。例えば、飛行体１００が、連続的に高さが変化する斜面（上り斜面又は下り斜面）に沿った飛行（斜め上方に向かう上昇飛行）から平坦廊に沿った飛行（水平飛行）に移行する場合、主マーカ２ａの手前の適切な位置に副マーカ２ｂを設けることで、飛行体１００を第１の経路に沿った飛行から第２の経路に沿った飛行に安定してスムーズに移行させることができる。

【0038】

図５Ａは、飛行体１００の主な構成を示すブロック図である。同図に示すように、飛行体１００は、飛行制御装置１０１（FCS：Flight Control System、FCU：Flight Control Unit）、各種センサ１０２、慣性航法装置１０３（EKF：Extended Kalman Filter）、推力発生装置１０４、通信装置１０５、バッテリ１０６、マーカ読取装置１０７、及び情報取得装置１０８を備える。

【0039】

飛行制御装置１０１は、マイクロコンピュータ（マイコン）等の情報処理装置を用いて構成され、飛行体１００の飛行や各種動作に関する制御を行う。

【0040】

各種センサ１０２は、３軸ジャイロセンサ（角速度センサ）、３軸加速度センサ、気圧センサ、地磁気センサ（２軸、３軸）、６軸（±ｘ，±ｙ，±ｚ）の各方向に存在する物体までの距離を計測する距離センサ（光学式（ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）等）センサ、電波式（ミリ波レーダ等）センサ、超音波式センサ、各種ＴｏＦ（Time Of Flight）センサ等）、バッテリ残量センサ、温度センサ、湿度センサ等である。

【0041】

慣性航法装置１０３は、各種センサ１０２によりリアルタイムに計測される情報（加速度、角速度等）に基づき、飛行体１００の現在位置を求めて出力する。

【0042】

推力発生装置１０４は、飛行に必要な推力を発生するための、動力モータやモータ制御装置（ESC：Electronic Speed Controller）を含む。

【0043】

通信装置１０５は、監視制御装置２００との間で所定のプロトコルに従った双方向の無線通信を行う。

【0044】

バッテリ１０６は、例えば、リチウムイオンポリマー二次電池であり、飛行体１００の各構成に駆動電力を供給する。バッテリ１０６は、非接触給電により外部から電力を受電してバッテリを充電する回路を含む。

【0045】

マーカ読取装置１０７は、例えば、二次元画像（例えば、ＱＲコード（登録商標）、バーコード等）から制御情報１１３を取得する装置であり、例えば、二次元画像の撮影装置（カメラ）と二次元画像の解析装置を含む。尚、マーカ２は、マーカ読取装置１０７によって読み取り可能な態様で制御情報１１３を提供するものであればよく、マーカ２及びマーカ読取装置１０７の態様は必ずしも限定されない。例えば、マーカ２は、二次元画像以外の表示により制御情報１１３を提供するもの（例えば、文字により制御情報１１３を提供するもの）でもよい。また、マーカ２は、例えば、可視光以外の波長により表示を読み取らせることにより制御情報１１３を提供するものや、電磁的な方法等、光学的な方法以外の方法で制御情報１１３を提供するものでもよい。

【0046】

情報取得装置１０８は、外部の情報を取得する装置であり、例えば、外部の様子（例えば、ダム６を構成するコンクリート等の構造物の表面）を撮影するカメラ（可視光カメラ、赤外線カメラ等）である。尚、情報取得装置１０８は、ダム６を構成する構造物に関する情報を取得できるものであればよく、例えば、他の種類のセンサにより構造物に関する情報を取得するものでもよい。

【0047】

図５Ｂは、飛行体１００の主な機能を示すブロック図である。同図に示すように、飛行体１００は、記憶部１１０、飛行計画受信部１２５、飛行制御信号受信部１２７、機体情報送信部１３０、制御情報取得部１３５、バッテリ残量監視部１４０、飛行制御部１４５、情報取得部１５０、及び取得情報送信部１５５の各機能を備える。

【0048】

上記機能のうち、記憶部１１０は、飛行体１００について各種センサ１０２によりリアルタイムに取得される情報である機体情報１１１（位置情報１１１１（緯度、経度、高度）、飛行速度／加速度情報１１１２、飛行針路情報１１１３、バッテリ残量情報１１１４、距離センサ情報１１１５、温湿度情報１１１６（機体の所定位置における温湿度情報））や、飛行計画１１２、制御情報１１３、及び取得情報１１４を記憶する。

【0049】

飛行計画受信部１２５は、監視制御装置２００から送られてくる飛行計画を受信し、受信した飛行計画を飛行計画１１２として管理する。

【0050】

飛行制御信号受信部１２７は、監視制御装置２００から送られてくる飛行制御信号（例えば、飛行体１００の操縦者（監視者、制御者）のマニュアル操作（プロポの操作等）による飛行制御信号）を受信する。

【0051】

機体情報送信部１３０は、記憶部１１０が記憶する機体情報１１１を監視制御装置２００にリアルタイムに送信する。

【0052】

制御情報取得部１３５は、マーカ読取装置１０７によりマーカ２に表示されている制御情報を取得し、取得した制御情報を制御情報１１３として管理する。

【0053】

バッテリ残量監視部１４０は、バッテリ残量情報１１１４が予め設定された下限値未満になっているか否かを監視し、バッテリ残量情報１１１４が予め設定された下限値未満になるとその旨を飛行制御部１４５に通知する。

【0054】

飛行制御部１４５は、例えば、飛行計画１１２や飛行制御信号、及び制御情報１１３に基づき飛行体１００の飛行を制御する。また、飛行制御部１４５は、例えば、距離センサにより取得される距離センサ情報１１１５（飛行体１００から周囲の物体（床、天井、壁、階段面等）までの距離を示す情報）に基づき、周囲の物体から一定の間隔を維持して飛行するように飛行体１００の飛行を制御する。例えば、飛行制御部１４５は、距離センサ情報１１１５に基づき、床面や階段面、天井、壁面等からの距離が一定になるようにＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Control）を行う。

【0055】

また、飛行制御部１４５は、飛行中、例えば、距離センサ情報１１１５に基づき周囲に存在する物体までの距離の変化を求めることにより自己の現在位置や移動量を取得しつつ、飛行計画１１２や飛行制御信号、及び制御情報１１３に従って飛行するように飛行体１００の飛行を制御する。

【0056】

また、飛行制御部１４５は、例えば、特許文献１（国際公開第２０１８／１６３６９９号）に記載されている仕組みにより実際に飛行した経路の制御情報１１３に指定されている飛行経路からのずれ量を求め、求めたずれ量が補正されるように飛行体１００の飛行を制御する。

【0057】

また、飛行制御部１４５は、例えば、マーカ読取装置１０７や情報取得装置１０８に備えられた撮影装置により取得されるマーカ２の画像に基づき、マーカ読取装置１０７がマーカ２に表示されている内容を正確に読み取るために必要な適切な状態になっているか（撮影装置の撮像部がマーカ２に正対しているか、マーカ２表示面の全体が読み取り可能な状態で画角に収まっているか等）を判定し、適切な状態になっていない場合は適切な位置になるように飛行体１００を制御する。

【0058】

また、飛行制御部１４５は、例えば、バッテリ残量監視部１４０からバッテリ残量情報１１１４が予め設定された下限値未満になっている旨の通知を受けると、近くの着陸場所や充電ステーション３を探索（例えば、自己の現在位置を、予め記憶している構内地図情報（マーカ２、着陸場所、及び充電ステーション３の位置を特定する情報を含む）と対照することにより探索）し、探索した着陸場所（例えば、着陸場所に指定されているマーカ２）や充電ステーション３（例えば、充電ステーション３が設けられているマーカ２）に向けて飛行するように飛行体１００を制御する。

【0059】

また、飛行制御部１４５は、例えば、制御情報１１３を飛行計画１１２よりも優先して飛行体１００の飛行を制御する。また、飛行制御部１４５は、例えば、飛行制御信号を制御情報１１３よりも優先して飛行体１００の飛行を制御する。

【0060】

情報取得部１５０は、情報取得装置１０８により情報を取得し、取得した情報を取得情報１１４として管理する。

【0061】

取得情報送信部１５５は、取得情報１１４を監視制御装置２００に随時送信する。

【0062】

図６Ａは、監視制御装置２００の構成例を示すブロック図である。監視制御装置２００は、情報処理装置（コンピュータ）として機能することができる。

【0063】

例示する監視制御装置２００は、プロセッサ２０１、主記憶装置２０２（メモリ）、補助記憶装置２０３（外部記憶装置）、入力装置２０４、出力装置２０５、及び通信装置２０６を備える。これらはバスや通信ケーブル等を介して通信可能に接続されている。情報処理装置１０の例として、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット等がある。

【0064】

プロセッサ２０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＩ（Artificial Intelligence）チップ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を用いて構成されている。

【0065】

主記憶装置２０２は、プロセッサ２０１がプログラムを実行する際に利用する装置であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM））等である。

【0066】

補助記憶装置２０３は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ハードディスクドライブ、光学式記憶装置、ＳＤカードや光学式記録媒体等の非一時的な記録媒体の読取／書込装置等である。

【0067】

入力装置２０４は、外部からの情報の入力を受け付けるインタフェースであり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、カードリーダ、ペン入力方式のタブレット、音声入力装置等である。

【0068】

出力装置２０５は、処理経過や処理結果等の各種情報を外部に出力するインタフェースである。出力装置２０５は、例えば、上記の各種情報を可視化する表示装置（液晶モニタ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等）、上記の各種情報を音声化する装置（音声出力装置（スピーカ等））、上記の各種情報を文字化する装置（印字装置等）である。

【0069】

入力装置２０４と出力装置２０５は、ユーザとの間での対話処理（情報の受け付け、情報の提供等）を実現するユーザインタフェースを構成する。

【0070】

通信装置２０６は、飛行体１００等の他の装置との間の通信を実現する装置である。通信装置２０６は、無線方式又は優先方式の通信インタフェースであり、例えば、無線通信モジュール、ＵＳＢモジュール、ＮＩＣ（Network Interface Card）等である。通信装置２０６は、例えば、遠隔操縦端末（プロポ）としての機能を有する。

【0071】

監視制御装置２００には、例えば、オペレーティングシステム、ファイルシステム、ＤＢＭＳ（DataBase Management System）（リレーショナルデータベース、ＮｏＳＱＬ等）、ＫＶＳ（Key-Value Store）等が導入されていてもよい。

【0072】

監視制御装置２００が備える各種の機能は、プロセッサ２０１が、主記憶装置２０２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、もしくは、夫々を構成するハードウェアによって実現される。監視制御装置２００は、各種の情報（データ）を、例えば、データベースのテーブルやファイルシステムが管理するファイルとして記憶する。

【0073】

図６Ｂは、監視制御装置２００が備える主な機能を説明するブロック図である。同図に示すように、監視制御装置２００は、記憶部２１０、飛行計画管理部２２０、飛行計画送信部２２５、飛行制御信号送信部２３０、機体情報受信部２３５、飛行監視制御部２４０、取得情報受信部２４５、及び取得情報管理部２５０の各機能を備える。

【0074】

上記機能のうち、記憶部２１０は、飛行計画２１１、機体情報２１２、及び取得情報２１３を記憶する。

【0075】

飛行計画管理部２２０は、飛行体１００についてユーザ等により設定された飛行計画を飛行計画２１１として管理する。飛行計画管理部２２０は、例えば、ユーザインタフェースを介して飛行計画の設定をユーザから受け付ける。

【0076】

飛行計画送信部２２５は、飛行計画２１１を飛行体１００に送信する。

【0077】

飛行制御信号送信部２３０は、例えば、ユーザインタフェース（プロポ等）を介してユーザのマニュアルによる操作指示（操縦指示）を受け付け、受け付けた操作指示に対応する飛行制御信号を生成し、生成した飛行制御信号を飛行体１００に送信する。

【0078】

機体情報受信部２３５は、飛行体１００から送られてくる機体情報を随時受信（例えば、リアルタイムに受信）し、受信した機体情報を機体情報２１２として管理する。

【0079】

飛行監視制御部２４０は、機体情報２１２に基づき飛行体１００の飛行を監視する。飛行監視制御部２４０は、例えば、飛行体１００のリアルタイムな現在位置や機体情報２１２を示す情報や、マーカ読取装置１０７や情報取得装置１０８によって撮影されたリアルタイムな映像等を、ＧＵＩ（Graphical User Interface）等のユーザインタフェースを介してユーザに提供する。

【0080】

また、飛行監視制御部２４０は、例えば、飛行体１００に何らかの異常が発生した場合、異常が生じていることを示す情報をユーザインタフェースを介してユーザに提示する。また、飛行監視制御部２４０は、飛行体１００に何らかの異常が発生した場合、例えば、飛行体１００を安全に飛行させるための飛行制御信号を生成して飛行体１００に送信する。

【0081】

取得情報受信部２４５は、飛行体１００から送られてくる取得情報を受信し、受信した取得情報を取得情報２１３として管理する。

【0082】

取得情報管理部２５０は、例えば、取得情報２１３をＧＵＩ等のユーザインタフェースを介してユーザに提供する。例えば、取得情報管理部２５０は、飛行中に構造物を撮影した映像について画像解析を行い、その結果をユーザに提供する。また例えば、取得情報管理部２５０は、飛行中に構造物を撮影した映像や、同じ構造物について過去に飛行した際に撮影した映像（比較映像）をユーザに提供する。

【0083】

図７は、飛行体１００を飛行させて監査廊７の点検を行う際に飛行体１００が行う処理（以下、「飛行制御処理Ｓ７００」と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに飛行制御処理Ｓ７００について説明する。

【0084】

まず、飛行体１００は、飛行計画１１２を取得する（Ｓ７１１）。飛行体１００は、飛行計画１１２を、例えば、監視制御装置２００から取得してもよいし、例えば、飛行計画１１２を制御情報１１３として表示したマーカ２の表示を読み取らせることにより取得してもよい。

【0085】

続いて、飛行体１００は、出発地点（ホーム）から離陸し、飛行計画１１２に指定されている高度まで上昇して所定の高さでホバリングする（Ｓ７１２）。

【0086】

続いて、飛行体１００は、１枚目のマーカ２を読み取り、制御情報１１３を取得する（Ｓ７１３）。上記の制御情報１１３には、飛行体１００が移動を開始する前に飛行体１００を適切な位置に位置決めするための情報（マーカ２との相対位置、高度）や、次のマーカ２までの飛行を指示する情報を含む。

【0087】

続いて、飛行体１００は、取得した制御情報１１３に従って自機を適切な状態（適切な位置及び姿勢）になるように制御（例えば、マーカ読取装置１０７のカメラの撮影方向がマーカ２の正面に正対し、かつ、高度が指定された高度になるように制御）する（Ｓ７１４、Ｓ７１５：ＮＯ）。

【0088】

続いて、飛行体１００は、飛行体１００が適切な状態になった（位置決め完了）と判定すると（Ｓ７１５：ＹＥＳ）、制御情報１１３に指定されている次のマーカ２に向けて移動を開始する（Ｓ７１６）。尚、移動中、飛行体１００は、距離センサの情報に基づき飛行を制御（底面、天井面、壁面等からの距離が所定の距離になるように制御）する（Ｓ７１７）。

【0089】

続いて、次のマーカ２に到達すると（Ｓ７１８：ＹＥＳ）、飛行体１００は、マーカ２を読み取り（Ｓ７２０）、当該マーカ２の制御情報１１３が着陸（目的地への着陸、充電のための着陸等）を指示するものであるものか否かを判定する（Ｓ７２１）。制御情報１１３が着陸を指示するものでない場合（Ｓ７２１：ＮＯ）、飛行体１００は、取得した制御情報１１３に従って自機を適切な状態に制御する（Ｓ７３１，Ｓ７３２：ＮＯ）。飛行体１００が自機が適切な状態になった（位置決め完了）と判定すると（Ｓ７３２：ＹＥＳ）、処理はＳ７１６に戻る。

【0090】

一方、制御情報１１３が着陸を指示するものであった場合（Ｓ７２１：ＹＥＳ）、飛行体１００は、制御情報１１３に従って自機を制御することにより着陸する（Ｓ７２２）。

【0091】

尚、以上の飛行制御処理Ｓ７００において、飛行体１００の飛行中、情報取得部１５０は、情報取得装置１０８により情報（周囲の撮影映像等）を取得し、取得した情報を取得情報１１４として管理するとともに、取得した情報を監視制御装置２００に随時送信する。また、以上の飛行制御処理Ｓ７００において、飛行体１００は、バッテリ残量をリアルタイムに監視し、バッテリ残量が下限値未満となった場合、例えば、近場の充電ステーション３に着陸してバッテリ１０６を充電してから、業務のための飛行を再開する。

【0092】

以上詳細に説明したように、本実施形態の飛行支援システム１にあっては、第１の経路（上り階段又は下り階段）の終端近傍に、当該第１の経路に沿って飛行中の飛行体１００を第２の経路（平坦廊）に沿った飛行に移行させる制御情報１１３を提供する主マーカ２ａを設け、主マーカ２ａを設けた位置よりも第１の経路側の近傍に、飛行体１００の飛行を安定させるための制御を指示する内容を含む制御情報１１３を提供する副マーカ２ｂを設け、主マーカ２ａの制御情報１１３に従い飛行体１００が第１の経路に沿った飛行から第２の経路に沿った飛行に移行する際、事前に飛行体１００が副マーカ２ｂの制御情報１１３に従って飛行を安定させるようにしている。このため、飛行体１００を第１の経路に沿った飛行から第２の経路に沿った飛行に安定してスムーズに移行させることができる。また、これにより、例えば、衛星測位システムやＳＬＡＭが利用できないダムの監査廊やトンネルのような環境においても飛行体１００を用いて業務を遂行することが可能になり、省人化や省力化、作業の安全性の向上等を図ることができる。

【0093】

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれ、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【0094】

例えば、以上の実施形態では、ダムの監査廊内を飛行させる場合を例として説明したが、本発明は、例えば、ビルの監視や警備のためにビルの内部で飛行体１００を飛行させる場合等、衛星測位システムやＳＬＡＭ等を利用することができない他の様々な環境に適用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１ 飛行支援システム、２ マーカ、２ａ 主マーカ、２ｂ 副マーカ、３ 充電ステーション、６ ダム、７ 監査廊、１００ 飛行体、１０１ 飛行制御装置、１０２ 各種センサ、１０６ バッテリ、１０７ マーカ読取装置、１０８ 情報取得装置、１１０ 記憶部、１１１ 機体情報、１１２ 飛行計画、１１３ 制御情報、１１４ 取得情報、１３５ 制御情報取得部、１４０ バッテリ残量監視部、１４５ 飛行制御部、１５０ 情報取得部、２００ 監視制御装置、２４０ 飛行監視制御部、２４５ 取得情報受信部、３１１ 第１の経路、３１２ 第２の経路、４１１ 第１の経路、４１２ 第２の経路、Ｓ７００ 飛行制御処理

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】