知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024111630
(43)【公開日】2024-08-19
(54)【発明の名称】集合型飛行体および集合型飛行体の交替制御方法
(51)【国際特許分類】
B64U 70/20 20230101AFI20240809BHJP
B64U 10/13 20230101ALI20240809BHJP
B64U 101/60 20230101ALN20240809BHJP
【ＦＩ】
B64U70/20
B64U10/13
B64U101:60
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023016247
(22)【出願日】2023-02-06
(71)【出願人】
【識別番号】000213909
【氏名又は名称】朝日航洋株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002734
【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】林 昌裕
(57)【要約】
【課題】飛行時間の遅延を低減しながら、長時間飛行、長距離飛行を可能にする。
【解決手段】集合型飛行体２は、複数の飛行体と、フレーム５と、フライトコントロール７と、を備える。複数の飛行体は、例えば、母機３ａおよび子機３ｂを含むＵＡＶ３とすることができる。フレーム５は、ＵＡＶ３を離脱可能に接続するコネクタＣｎを備える。フライトコントロール７は、フレーム５に接続されたＵＡＶ３を制御して、一体的に飛行させるフライトコントロール７と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】集合型飛行体２は、複数の飛行体と、フレーム５と、フライトコントロール７と、を備える。複数の飛行体は、例えば、母機３ａおよび子機３ｂを含むＵＡＶ３とすることができる。フレーム５は、ＵＡＶ３を離脱可能に接続するコネクタＣｎを備える。フライトコントロール７は、フレーム５に接続されたＵＡＶ３を制御して、一体的に飛行させるフライトコントロール７と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の飛行体と、
前記複数の飛行体を接続するコネクタを備えるフレームと、
前記フレームに接続された前記複数の飛行体を制御して一体的に飛行させ、飛行中において、前記複数の飛行体の前記コネクタとの接続および離脱を制御する制御装置と、を備える、集合型飛行体。
前記複数の飛行体を接続するコネクタを備えるフレームと、
前記フレームに接続された前記複数の飛行体を制御して一体的に飛行させ、飛行中において、前記複数の飛行体の前記コネクタとの接続および離脱を制御する制御装置と、を備える、集合型飛行体。
【請求項2】
請求項１において、
前記複数の飛行体は、
電力または燃料によって駆動され、重量物の吊下げ能力を有する第１の飛行体と、
前記第１の飛行体に対して電力または燃料を供給可能であり、前記フレームに接続された前記第１の飛行体と一体的に飛行することで推進力を付与する第２の飛行体と、を有する、集合型飛行体。
前記複数の飛行体は、
電力または燃料によって駆動され、重量物の吊下げ能力を有する第１の飛行体と、
前記第１の飛行体に対して電力または燃料を供給可能であり、前記フレームに接続された前記第１の飛行体と一体的に飛行することで推進力を付与する第２の飛行体と、を有する、集合型飛行体。
【請求項3】
請求項２において、
前記フレームは、
前記第１の飛行体を支持する第１支持部と、
前記第２の飛行体を支持する第２支持部と、を備え、
前記第２支持部は、
前記第１支持部の外周に配置され、複数の前記コネクタが周方向に間隔を空けて設けられた環状部と、
前記環状部を前記第１支持部に接続する接続部と、を備える、集合型飛行体。
前記フレームは、
前記第１の飛行体を支持する第１支持部と、
前記第２の飛行体を支持する第２支持部と、を備え、
前記第２支持部は、
前記第１支持部の外周に配置され、複数の前記コネクタが周方向に間隔を空けて設けられた環状部と、
前記環状部を前記第１支持部に接続する接続部と、を備える、集合型飛行体。
【請求項4】
請求項３において、
前記第１支持部は、前記重量物が吊り下げられる中心部と、前記中心部から放射状に配置された複数の直線部と、を備え、
前記複数の直線部のそれぞれに前記コネクタが設けられる、集合型飛行体。
前記第１支持部は、前記重量物が吊り下げられる中心部と、前記中心部から放射状に配置された複数の直線部と、を備え、
前記複数の直線部のそれぞれに前記コネクタが設けられる、集合型飛行体。
【請求項5】
請求項２において、
前記フレームは、
前記第２の飛行体から供給される電力または燃料を、前記第１の飛行体に供給する供給部を備える、集合型飛行体。
前記フレームは、
前記第２の飛行体から供給される電力または燃料を、前記第１の飛行体に供給する供給部を備える、集合型飛行体。
【請求項6】
請求項１または２において、
前記制御装置は、
前記集合型飛翔体の飛行中に、前記複数の飛行体のそれぞれから状態情報を取得し、前記状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機との交替を判定する交替判定部と、
交替が判定された前記飛行体を前記コネクタから離脱させ、前記集合型飛行体に飛来した前記予備機を当該コネクタに接続させる交替制御部と、を備える、集合型飛行体。
前記制御装置は、
前記集合型飛翔体の飛行中に、前記複数の飛行体のそれぞれから状態情報を取得し、前記状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機との交替を判定する交替判定部と、
交替が判定された前記飛行体を前記コネクタから離脱させ、前記集合型飛行体に飛来した前記予備機を当該コネクタに接続させる交替制御部と、を備える、集合型飛行体。
【請求項7】
請求項６において、
前記フレームに設けられ、衛星測位システムによる位置情報を受信する受信機を備え、
前記制御装置は、前記フレーム上の前記受信機の位置から前記コネクタまでの距離情報を記憶する記憶部を備え、
前記交替制御部は、前記受信機の位置に飛来した前記予備機を、前記距離情報に基づいて、前記飛行体が離脱した前記コネクタまで移動させ、当該コネクタに接続させる、集合型飛行体。
前記フレームに設けられ、衛星測位システムによる位置情報を受信する受信機を備え、
前記制御装置は、前記フレーム上の前記受信機の位置から前記コネクタまでの距離情報を記憶する記憶部を備え、
前記交替制御部は、前記受信機の位置に飛来した前記予備機を、前記距離情報に基づいて、前記飛行体が離脱した前記コネクタまで移動させ、当該コネクタに接続させる、集合型飛行体。
【請求項8】
請求項６において、
前記交替制御部は、前記コネクタから前記飛行体が離脱した際に、前記コネクタに接続している残りの飛行体に対して、離脱した前記飛行体の出力を補うバックアップ制御を行う、集合型飛行体。
前記交替制御部は、前記コネクタから前記飛行体が離脱した際に、前記コネクタに接続している残りの飛行体に対して、離脱した前記飛行体の出力を補うバックアップ制御を行う、集合型飛行体。
【請求項9】
複数の飛行体と、
前記複数の飛行体を離脱可能に接続するコネクタを備えるフレームと、
前記フレームに接続された前記複数の飛行体を制御して、一体的に飛行させる制御装置と、を備える集合型飛行体の交替制御方法であって、
前記制御装置により実行される、
前記集合型飛翔体の飛行中に、前記複数の飛行体のそれぞれから状態情報を取得し、前記状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機との交替を判定する交替判定ステップと、
交替が判定された前記飛行体を前記コネクタから離脱させ、前記集合型飛行体に飛来した前記予備機を当該コネクタに接続させる交替制御ステップと、を含む、交替制御方法。
前記複数の飛行体を離脱可能に接続するコネクタを備えるフレームと、
前記フレームに接続された前記複数の飛行体を制御して、一体的に飛行させる制御装置と、を備える集合型飛行体の交替制御方法であって、
前記制御装置により実行される、
前記集合型飛翔体の飛行中に、前記複数の飛行体のそれぞれから状態情報を取得し、前記状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機との交替を判定する交替判定ステップと、
交替が判定された前記飛行体を前記コネクタから離脱させ、前記集合型飛行体に飛来した前記予備機を当該コネクタに接続させる交替制御ステップと、を含む、交替制御方法。
【請求項10】
請求項９において、
前記交替制御ステップは、
前記制御装置から、前記予備機の制御を行う地上制御装置に対して交替要請を送信するステップと、
前記コネクタから離脱した前記飛行体の制御を、前記地上制御装置に依頼する制御依頼を送信するステップと、を含み、
前記地上制御装置により実行される、
前記交替要請に基づいて、前記スタンバイ位置に待機する前記予備機を制御して、前記集合型飛行体まで飛行させる第１の制御ステップと、
前記制御依頼に基づいて、前記コネクタから離脱した前記飛行体を制御して、前記スタンバイ位置まで飛行させる第２の制御ステップと、を含む、交替制御方法。
前記交替制御ステップは、
前記制御装置から、前記予備機の制御を行う地上制御装置に対して交替要請を送信するステップと、
前記コネクタから離脱した前記飛行体の制御を、前記地上制御装置に依頼する制御依頼を送信するステップと、を含み、
前記地上制御装置により実行される、
前記交替要請に基づいて、前記スタンバイ位置に待機する前記予備機を制御して、前記集合型飛行体まで飛行させる第１の制御ステップと、
前記制御依頼に基づいて、前記コネクタから離脱した前記飛行体を制御して、前記スタンバイ位置まで飛行させる第２の制御ステップと、を含む、交替制御方法。
【請求項11】
電力または燃料によって駆動され、重量物の吊下げ能力を有する第１の飛行体と、
前記第１の飛行体に設けられたコネクタと、
前記コネクタに接続することで、前記第１の飛行体と一体的に飛行可能であり、前記コネクタを介して前記第1の飛行体に電力または燃料を供給可能な第２の飛行体と、
飛行中において、前記第２の飛行体の前記コネクタとの接続および離脱を制御する制御装置と、を有する、集合型飛行体。
前記第１の飛行体に設けられたコネクタと、
前記コネクタに接続することで、前記第１の飛行体と一体的に飛行可能であり、前記コネクタを介して前記第1の飛行体に電力または燃料を供給可能な第２の飛行体と、
飛行中において、前記第２の飛行体の前記コネクタとの接続および離脱を制御する制御装置と、を有する、集合型飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、集合型飛行体および集合型飛行体の交替制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、無人航空機等の飛行体を自律飛行させて、目的地まで貨物を輸送することが試みられている（たとえば、特許文献１参照）。
飛行体は、地上制御装置と通信を行って目的地までの運航情報を取得し、ＧＰＳに代表されるＧＮＳＳ用の受信機で受信した現在位置の情報に基づいて、目的地までのルートを演算しながら飛行する。
飛行体は、地上制御装置と通信を行って目的地までの運航情報を取得し、ＧＰＳに代表されるＧＮＳＳ用の受信機で受信した現在位置の情報に基づいて、目的地までのルートを演算しながら飛行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６７６５４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
飛行体は、例えばバッテリに充電された電力により、ロータ（回転翼）を駆動して飛行する。しかしながら、バッテリの電力には限りがあるため、飛行距離および飛行時間が制限される。例えば、バッテリが消耗した場合に飛行体を中継地に降下させ、バッテリを充電することも考えられるが、離着陸エリアの確保と、バッテリの充電や交換等を行う設備の追加が必要になるため、コストの増加に繋がる。また、飛行時間の遅延にも繋がる。
【0005】
飛行体においては、コストの増加や飛行時間の遅延を低減しながら、長時間飛行および長距離飛行を可能にすることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある態様における集合型飛行体は、
複数の飛行体と、
前記複数の飛行体を接続するコネクタを備えるフレームと、
前記フレームに接続された前記複数の飛行体を制御して一体的に飛行させ、飛行中において、前記複数の飛行体の前記コネクタとの接続および離脱を制御する制御装置と、を備える。
複数の飛行体と、
前記複数の飛行体を接続するコネクタを備えるフレームと、
前記フレームに接続された前記複数の飛行体を制御して一体的に飛行させ、飛行中において、前記複数の飛行体の前記コネクタとの接続および離脱を制御する制御装置と、を備える。
【0007】
また、本発明の別の態様は、
複数の飛行体と、
前記複数の飛行体を離脱可能に接続するコネクタを備えるフレームと、
前記フレームに接続された前記複数の飛行体を制御して、一体的に飛行させる制御装置と、を備える集合型飛行体の交替制御方法であって、
前記制御装置により実行される、
前記集合型飛翔体の飛行中に、前記複数の飛行体のそれぞれから状態情報を取得し、前記状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機との交替を判定する交替判定ステップと、
交替が判定された前記飛行体を前記コネクタから離脱させ、前記集合型飛行体に飛来した前記予備機を当該コネクタに接続させる交替制御ステップと、を含む。
複数の飛行体と、
前記複数の飛行体を離脱可能に接続するコネクタを備えるフレームと、
前記フレームに接続された前記複数の飛行体を制御して、一体的に飛行させる制御装置と、を備える集合型飛行体の交替制御方法であって、
前記制御装置により実行される、
前記集合型飛翔体の飛行中に、前記複数の飛行体のそれぞれから状態情報を取得し、前記状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機との交替を判定する交替判定ステップと、
交替が判定された前記飛行体を前記コネクタから離脱させ、前記集合型飛行体に飛来した前記予備機を当該コネクタに接続させる交替制御ステップと、を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、集合型飛行体が、コストの増加や飛行時間の遅延を低減しながら、長時間飛行および長距離飛行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態に係る集合型飛行体のフライトシステムの概念図である。
【図2】集合型飛行体の構成を示す模式図である。
【図3】ＵＡＶの概略的な構成を示すブロック図である。
【図4】フレームの構成を示す模式図である。
【図5】フライトコントロールおよび地上制御装置の構成を示すブロック図である。
【図6】フライトコントロールの監視部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図7】停止指示が入力された場合の、飛行制御部の処理を示すフローチャートである。
【図8】フライトコントロールの交替制御部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】地上制御装置の交替制御部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】ＵＡＶと予備機の交替を説明する図である。
【図11】予備機のコネクタへのドッキングを説明する図である。
【図12】変形例１に係る集合型飛行体の構成を示す図である。
【図13】変形例２に係る集合型飛行体の一例を示す図である。
【図14】変形例２に係る集合型飛行体の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
次に、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と称する。）について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る集合型飛行体のフライトシステムの概念図である。
図２は、集合型飛行体の構成を示す模式図である。
図１に示すように、集合型飛行体のフライトシステム１は、集合型飛行体２と、地上制御装置９と、を含む。
集合型飛行体２は、複数の飛行体の集合から構成されるものである。集合型飛行体２は、例えば、重量物である貨物１００を輸送する目的で使用される。
集合型飛行体２は、複数の飛行体と、複数の飛行体を接続して一体的に飛行可能とするフレーム５と、地上制御装置９と通信を行いながら、集合型飛行体２の飛行を統括的に制御するフライトコントロール７（制御装置）と、を備える。
図１は、本実施形態に係る集合型飛行体のフライトシステムの概念図である。
図２は、集合型飛行体の構成を示す模式図である。
図１に示すように、集合型飛行体のフライトシステム１は、集合型飛行体２と、地上制御装置９と、を含む。
集合型飛行体２は、複数の飛行体の集合から構成されるものである。集合型飛行体２は、例えば、重量物である貨物１００を輸送する目的で使用される。
集合型飛行体２は、複数の飛行体と、複数の飛行体を接続して一体的に飛行可能とするフレーム５と、地上制御装置９と通信を行いながら、集合型飛行体２の飛行を統括的に制御するフライトコントロール７（制御装置）と、を備える。
【0011】
本実施形態では、飛行体の一例として、電力で駆動される無人航空機（unmanned aerial vehicle、以降「ＵＡＶ３」という）を用いる例を説明する。
図２に示すように、本実施形態において、集合型飛行体２は、母機３ａおよび子機３ｂの２種類のＵＡＶを備える。
母機３ａは、主に集合型飛行体における揚力の発生を受け持つ。母機３ａは、重量物である貨物１００の吊下げ能力を有し、自立飛行または遠隔制御による単独での飛行が可能な飛行体である。ここで、吊下げ能力とは、重力物を吊り下げた状態で浮揚する力であり、浮揚力または揚力ともいうことができる。集合型飛行体２を構成する母機３ａは、単数または複数とすることができるが、ここでは、集合型飛行体２が複数の母機３ａを備える例を説明する。なお、母機３ａの吊り下げ能力／性能および機数は、貨物１００の重量や吊下げ方法、形状（密度、大きさ、長さ等）に応じて、適宜設定し、増減することができる。
子機３ｂは、自立飛行または遠隔制御による単独での飛行が可能な飛行体である。子機３ｂは、重量物の吊下げ能力は要求されず、フレーム５に接続されて母機３ａと一体に飛行することで、集合型飛行体２の主に推進力（移動のための推力）および方向制御に寄与するものである。さらに、子機３ｂは集合型飛行体２が飛行を継続するための電力または燃料を供給することができるものである。
集合型飛行体２を構成する子機３ｂは単数または複数とすることができるが、ここでは集合型飛行体２が複数の子機３ｂを有する例を説明する。
なお、以下の説明において、ＵＡＶ３の母機３ａおよび子機３ｂを区別しない場合は、単にＵＡＶ３という。
図２に示すように、本実施形態において、集合型飛行体２は、母機３ａおよび子機３ｂの２種類のＵＡＶを備える。
母機３ａは、主に集合型飛行体における揚力の発生を受け持つ。母機３ａは、重量物である貨物１００の吊下げ能力を有し、自立飛行または遠隔制御による単独での飛行が可能な飛行体である。ここで、吊下げ能力とは、重力物を吊り下げた状態で浮揚する力であり、浮揚力または揚力ともいうことができる。集合型飛行体２を構成する母機３ａは、単数または複数とすることができるが、ここでは、集合型飛行体２が複数の母機３ａを備える例を説明する。なお、母機３ａの吊り下げ能力／性能および機数は、貨物１００の重量や吊下げ方法、形状（密度、大きさ、長さ等）に応じて、適宜設定し、増減することができる。
子機３ｂは、自立飛行または遠隔制御による単独での飛行が可能な飛行体である。子機３ｂは、重量物の吊下げ能力は要求されず、フレーム５に接続されて母機３ａと一体に飛行することで、集合型飛行体２の主に推進力（移動のための推力）および方向制御に寄与するものである。さらに、子機３ｂは集合型飛行体２が飛行を継続するための電力または燃料を供給することができるものである。
集合型飛行体２を構成する子機３ｂは単数または複数とすることができるが、ここでは集合型飛行体２が複数の子機３ｂを有する例を説明する。
なお、以下の説明において、ＵＡＶ３の母機３ａおよび子機３ｂを区別しない場合は、単にＵＡＶ３という。
【0012】
図３は、ＵＡＶの概略的な構成を示すブロック図である。
図３に示すように、ＵＡＶ３は、回転翼であるロータ３１と、各ロータ３１に電力を供給するバッテリ３３と、ＵＡＶ３の周囲の画像を撮影可能なカメラＣｍと、ＵＡＶ３の動作を制御するＵＡＶコントローラ３５と、を備える。
ＵＡＶ３は、また、全世界測位衛星システム（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）を構成する衛星から位置情報を受信可能なＧＮＳＳ受信機Ｇｒと、ＵＡＶ３の姿勢を検出するＩＭＵ（慣性計測装置、Inertial Measurement Unit）等の姿勢センサＡｓを備える。ＧＮＳＳ受信機Ｇｒは、一例として、ＧＰＳ受信を用いることができる。
ＵＡＶコントローラ３５は、フライトコントロール７および地上制御装置９と無線通信が可能である。ＵＡＶコントローラ３５は、フライトコントロール７および地上制御装置９からの指示に従い、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒで受信する位置情報、姿勢センサＡｓで検出される姿勢情報等に基づいて、ＵＡＶ３の飛行を制御する。ＵＡＶコントローラ３５は、各ロータ３１の回転を調整することで、上昇、下降および方向転換を行うことができる。ロータ３１の回転の調整には、例えば、ロータブレードのピッチ角、ロータ翅の迎え角、回転数の調整等が含まれる。
ＵＡＶ３は、母機３ａとして用いられる場合に要求される吊下げ能力や、子機３ｂとして用いられる場合に要求される推進力および給電能力等に応じて、ロータ３１の数および出力、バッテリ３３の容量等を適宜変更することができる。例えば、母機３ａが６翅のロータを備え、子機３ｂが４翅のロータを備えるようにしても良い（図２参照）。バッテリ３３は、例えば、リチウムイオン電池や、鉛蓄電池等を用いることができる。図示は省略するが、バッテリ３３は、充放電を管理するバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）と、バッテリ３３の外部回路との接続および遮断を切り替えるリレー等を備える。
なお、図３に示したＵＡＶ３はあくまで一例に過ぎない。ＵＡＶ３が備える浮揚および推進手段は、特定のものに限定されず、例えば、サイクロローターやイオンブースター等を採用しても良い。
図３に示すように、ＵＡＶ３は、回転翼であるロータ３１と、各ロータ３１に電力を供給するバッテリ３３と、ＵＡＶ３の周囲の画像を撮影可能なカメラＣｍと、ＵＡＶ３の動作を制御するＵＡＶコントローラ３５と、を備える。
ＵＡＶ３は、また、全世界測位衛星システム（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）を構成する衛星から位置情報を受信可能なＧＮＳＳ受信機Ｇｒと、ＵＡＶ３の姿勢を検出するＩＭＵ（慣性計測装置、Inertial Measurement Unit）等の姿勢センサＡｓを備える。ＧＮＳＳ受信機Ｇｒは、一例として、ＧＰＳ受信を用いることができる。
ＵＡＶコントローラ３５は、フライトコントロール７および地上制御装置９と無線通信が可能である。ＵＡＶコントローラ３５は、フライトコントロール７および地上制御装置９からの指示に従い、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒで受信する位置情報、姿勢センサＡｓで検出される姿勢情報等に基づいて、ＵＡＶ３の飛行を制御する。ＵＡＶコントローラ３５は、各ロータ３１の回転を調整することで、上昇、下降および方向転換を行うことができる。ロータ３１の回転の調整には、例えば、ロータブレードのピッチ角、ロータ翅の迎え角、回転数の調整等が含まれる。
ＵＡＶ３は、母機３ａとして用いられる場合に要求される吊下げ能力や、子機３ｂとして用いられる場合に要求される推進力および給電能力等に応じて、ロータ３１の数および出力、バッテリ３３の容量等を適宜変更することができる。例えば、母機３ａが６翅のロータを備え、子機３ｂが４翅のロータを備えるようにしても良い（図２参照）。バッテリ３３は、例えば、リチウムイオン電池や、鉛蓄電池等を用いることができる。図示は省略するが、バッテリ３３は、充放電を管理するバッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）と、バッテリ３３の外部回路との接続および遮断を切り替えるリレー等を備える。
なお、図３に示したＵＡＶ３はあくまで一例に過ぎない。ＵＡＶ３が備える浮揚および推進手段は、特定のものに限定されず、例えば、サイクロローターやイオンブースター等を採用しても良い。
【0013】
集合型飛行体２において、各ＵＡＶ３は、離脱可能にフレーム５に接続されている。図１に示すように、フライトシステム１では、地上のスタンバイ位置に配置されるＵＡＶ３である予備機３０を備える。予備機３０は、母機３ａおよび子機３ｂそれぞれに対応して用意されている。予備機３０のスタンバイ位置は、例えば、集合型飛翔体２の出発地、目的地、または中継地とすることができる。
予備機３０は、フレーム５からいずれかのＵＡＶ３が離脱する場合に、集合型飛行体２まで飛行し、離脱するＵＡＶ３と交替してフレーム５に接続する。フレーム５から離脱したＵＡＶ３は、スタンバイ位置まで飛行し、予備機として待機する。
ＵＡＶ３の交替は、様々な目的で行うことができる。例えば、母機３ａに給電を行う子機３ｂのバッテリ３３が消耗した場合、予備機３０と交替することができる。また、例えば、母機３ａまたは子機３ｂに、モータ３２の出力の低下等の不具合が生じた場合に、予備機３０と交替することができる。交替したＵＡＶ３はスタンバイ位置に帰還し、バッテリ３３の充電や修理等の必要な処置を受けることで、予備機３０として使用することができる。
予備機３０は、フレーム５からいずれかのＵＡＶ３が離脱する場合に、集合型飛行体２まで飛行し、離脱するＵＡＶ３と交替してフレーム５に接続する。フレーム５から離脱したＵＡＶ３は、スタンバイ位置まで飛行し、予備機として待機する。
ＵＡＶ３の交替は、様々な目的で行うことができる。例えば、母機３ａに給電を行う子機３ｂのバッテリ３３が消耗した場合、予備機３０と交替することができる。また、例えば、母機３ａまたは子機３ｂに、モータ３２の出力の低下等の不具合が生じた場合に、予備機３０と交替することができる。交替したＵＡＶ３はスタンバイ位置に帰還し、バッテリ３３の充電や修理等の必要な処置を受けることで、予備機３０として使用することができる。
【0014】
図２に示すように、フレーム５は、母機３ａを支持する第１支持部５１と、子機３ｂを支持する第２支持部５５と、を備える。
第１支持部５１は、フライトコントロール７が設けられた中心部５２と、中心部５２の外周に放射状に配置された複数の直線部５３と、を備える。中心部５２は、フレーム５全体の中心に位置する。フライトコントロール７は中心部５２の上面に配置されている。中心部５２の下面には、集合型飛行体２が輸送する貨物１００の吊り下げ部５４が設けられている。貨物１００は、ワイヤや固定具等を介して吊り下げ部５４に接続され、集合型飛行体２から吊り下げられる形で輸送される。
図４は、フレーム５の構成を示す模式図である。図４では、ＵＡＶ３をフレーム３から取り外した状態を示している。
直線部５３は、それぞれの内周側の端部が中心部５２に接続し、外周側の端部には、ＵＡＶ３（母機３ａ）とのコネクタＣｎが設けられている。図３では、８つの直線部５３が設けられた例を示しているが、直線部５３とこれらに接続する母機３ａの数は、適宜変更可能である。
第１支持部５１は、フライトコントロール７が設けられた中心部５２と、中心部５２の外周に放射状に配置された複数の直線部５３と、を備える。中心部５２は、フレーム５全体の中心に位置する。フライトコントロール７は中心部５２の上面に配置されている。中心部５２の下面には、集合型飛行体２が輸送する貨物１００の吊り下げ部５４が設けられている。貨物１００は、ワイヤや固定具等を介して吊り下げ部５４に接続され、集合型飛行体２から吊り下げられる形で輸送される。
図４は、フレーム５の構成を示す模式図である。図４では、ＵＡＶ３をフレーム３から取り外した状態を示している。
直線部５３は、それぞれの内周側の端部が中心部５２に接続し、外周側の端部には、ＵＡＶ３（母機３ａ）とのコネクタＣｎが設けられている。図３では、８つの直線部５３が設けられた例を示しているが、直線部５３とこれらに接続する母機３ａの数は、適宜変更可能である。
【0015】
図４に示すように、第２支持部５５は、第１支持部５１の外周側に配置された環状部５６と、環状部５６を第１支持部５１に接続する接続部５７と、を備える。
環状部５６は、第１支持部５１と同心状に設けられる。図４では、フレーム５を水平面に載置した状態で、フレーム５の中心部５２を通り、鉛直線方向に沿って延びる軸をｚ軸と定義している。環状部５６には、ｚ軸周りの周方向に間隔を空けて、ＵＡＶ３（子機３ｂ）とのコネクタＣｎが複数設けられている。
接続部５７は、環状部５６から内周側に直線状に延びて、第１支持部５１の直線部５３に接続する。図４の例では、４つの接続部５７が９０°間隔で配置されている。
図４では、ｚ軸に直交し、かつ互いに直交する線分を、ｘ軸、ｙ軸と定義している。ｘ軸、ｙ軸のそれぞれに沿って、接続部５７と直線部５３が配置されている。すなわち、フレーム５を全体として見ると、環状部５６の内周側に、接続部５７および直線部５３からなる直線が、十字型に交差する形で配置されている。
環状部５６は、第１支持部５１と同心状に設けられる。図４では、フレーム５を水平面に載置した状態で、フレーム５の中心部５２を通り、鉛直線方向に沿って延びる軸をｚ軸と定義している。環状部５６には、ｚ軸周りの周方向に間隔を空けて、ＵＡＶ３（子機３ｂ）とのコネクタＣｎが複数設けられている。
接続部５７は、環状部５６から内周側に直線状に延びて、第１支持部５１の直線部５３に接続する。図４の例では、４つの接続部５７が９０°間隔で配置されている。
図４では、ｚ軸に直交し、かつ互いに直交する線分を、ｘ軸、ｙ軸と定義している。ｘ軸、ｙ軸のそれぞれに沿って、接続部５７と直線部５３が配置されている。すなわち、フレーム５を全体として見ると、環状部５６の内周側に、接続部５７および直線部５３からなる直線が、十字型に交差する形で配置されている。
【0016】
図２に示すように、第１支持部５１は、重量物を吊り下げる母機３ａを支持するものである。そのため、剛性が比較的高い材料で構成することが望ましい。
一方、第２支持部５５は、重量物が直接吊り下げられるものではないため、子機３ｂを支持し、子機３ｂの推進力を第１支持部５１に伝達できるものであれば良い。そのため、第２支持部５５は、第１支持部５１よりも剛性が低い材料で構成しても良い。また、第２支持部５５は可撓性のある材料で構成しても良い。
一方、第２支持部５５は、重量物が直接吊り下げられるものではないため、子機３ｂを支持し、子機３ｂの推進力を第１支持部５１に伝達できるものであれば良い。そのため、第２支持部５５は、第１支持部５１よりも剛性が低い材料で構成しても良い。また、第２支持部５５は可撓性のある材料で構成しても良い。
【0017】
図４に示すように、フレーム５のコネクタＣｎは、ＵＡＶ３側のコネクタ（不図示）と結合することで、ＵＡＶ３をフレーム５に物理的かつ電気的に接続する。コネクタＣｎは既知の構成を用いることができ、特定の構成に限定されない。
コネクタＣｎは、ＵＡＶ３を、ｚ軸に対し、ｘ軸およびｙ軸の両方を包む平面（＝ドローンの水辺面）が、数度～数十度の自由度で自在に傾けられるように固定する。これにより、ＵＡＶ３はコネクタＣｎに固定された状態でも機体（ＵＡＶ３）を傾けることが可能となり、集合飛行体２を方向転換させることが可能となる。さらに、ＵＡＶ３は、ｚ軸回りの全周回転が可能となるようにコネクタＣｎに固定されている。コネクタＣｎには、ＵＡＶ３側のコネクタＣｎ（不図示）と電気的に接続可能とする電極（不図示）が備えられている。また、コネクタＣｎは不図示の駆動機構を備え、フライトコントロール７の制御によってＵＡＶ３との接続および離脱を切り替えることができる。
コネクタＣｎは、ＵＡＶ３を、ｚ軸に対し、ｘ軸およびｙ軸の両方を包む平面（＝ドローンの水辺面）が、数度～数十度の自由度で自在に傾けられるように固定する。これにより、ＵＡＶ３はコネクタＣｎに固定された状態でも機体（ＵＡＶ３）を傾けることが可能となり、集合飛行体２を方向転換させることが可能となる。さらに、ＵＡＶ３は、ｚ軸回りの全周回転が可能となるようにコネクタＣｎに固定されている。コネクタＣｎには、ＵＡＶ３側のコネクタＣｎ（不図示）と電気的に接続可能とする電極（不図示）が備えられている。また、コネクタＣｎは不図示の駆動機構を備え、フライトコントロール７の制御によってＵＡＶ３との接続および離脱を切り替えることができる。
【0018】
図４において、領域Ａの断面図を示しているが、フレーム５は、例えば、内部が中空の筒状部材で構成することができる。フレーム５の内部には、例えばケーブル５８が配設されている。ケーブル５８は、例えば、フレーム５に設けられた各コネクタＣｎ同士を接続する電力ケーブルとすることができる。電力ケーブルは、例えば、各コネクタＣｎに結合されたＵＡＶ３のバッテリ３３同士を、並列に接続する回路を形成する。これによって、コネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３のバッテリ３３の間で、充放電が可能となる。各ＵＡＶ３は、バッテリ３３と電力ケーブル間の電力の流通および遮断を切り替えるリレーを設けている。
なお、電力ケーブルによって形成される充放電回路は特定の態様に限定されず自由に設定可能である。例えば、全てのコネクタＣｎを並列に接続した充放電回路を形成して良い。あるいは、コネクタ一つの母機３ａとその母機３ａに対して給電を行う一以上の子機３ｂを含むグループを複数設けて、グループごとに充放電回路を形成しても良い。
なお、電力ケーブルによって形成される充放電回路は特定の態様に限定されず自由に設定可能である。例えば、全てのコネクタＣｎを並列に接続した充放電回路を形成して良い。あるいは、コネクタ一つの母機３ａとその母機３ａに対して給電を行う一以上の子機３ｂを含むグループを複数設けて、グループごとに充放電回路を形成しても良い。
【0019】
ケーブル５８は、また、各コネクタＣｎとフライトコントロール７を接続する通信ケーブルとすることができる。ＵＡＶ３は、フライトコントロール７と無線通信が可能なものであるが、コネクタＣｎに接続されている間は、通信ケーブルを介してフライトコントロール７と有線通信を行っても良い。
【0020】
図４において、領域Ｂを上から見た図を示しているが、各コネクタＣｎの近傍に、コネクタＣｎの位置を特定するためのターゲットマークＴｍが設けられている。ターゲットマークＴｍは、フレーム５の表面の上側に面して設けられている。これによって、ＵＡＶ３がコネクタＣｎの上方に飛来すると、ＵＡＶ３のカメラＣｍによって、ターゲットマークＴｍが撮影可能である。ターゲットマークＴｍは、例えば、コネクタＣｎのｚ軸周りの周方向両側に設けられている。すなわち、一対のターゲットマークＴｍが、コネクタＣｎを間に挟む形で配置されている。ターゲットマークＴｍは、例えばＵＡＶ３のカメラＣｍで読み取り可能なバーコードとすることができる。ＵＡＶ３がターゲットマークＴｍを読み取ることで、フレーム５に複数設けられた各コネクタＣｎを特定するための位置情報等を取得することができる。また、ターゲットマークＴｍの画像のサイズや、２つのターゲットマークＴの画像の間隔等から、ＵＡＶ３とコネクタＣｎのｚ軸方向の距離や、ｘ軸方向およびｙ軸方向の位置ずれを把握することができる。
【0021】
なお、フレーム５の各コネクタＣｎの位置には、それぞれカメラＣｍおよび姿勢センサＡｓ（図５参照）が設けられている。各カメラＣｍの撮影画像と姿勢センサＡｓの測定値はフライトコントロール７に入力される。フライトコントロール７は、これらのデータを用いて、集合型飛行体２の姿勢の制御を行う。
【0022】
母機３ａおよび子機３ｂがフレーム５の各コネクタＣｎに接続されることで、集合型飛行体２が構成される。貨物が吊り下げられた集合型飛行体２の中心部５２を取り囲む母機３ａは、貨物を吊り下げて浮揚される揚力を集合型飛行体２に付与する。また、貨物および母機３ａの外周を囲む子機３ｂは、集合飛行体２が目的地まで進む推進力を集合型飛行体２に付与し、さらに集合型飛行体２の方向制御に用いられる。
なお、これはあくまで一例であり、母機３ａ／子機３ｂのいずれについても揚力／推進力を付与させても良い。
なお、これはあくまで一例であり、母機３ａ／子機３ｂのいずれについても揚力／推進力を付与させても良い。
【0023】
図５は、フライトコントロール７および地上制御装置９の構成を示すブロック図である。
フライトコントロール７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信Ｉ／Ｆ等を有するコンピュータにより構成することができる。ＣＰＵが、ＲＯＭに予め記憶されているプログラムを実行することで、フライトコントロール７の機能を実現する。
図５に示すように、フライトコントロール７は、飛行制御部７１、監視部７２、交替制御部７３、給電制御部７４および記憶部７５を備える。
フライトコントロール７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信Ｉ／Ｆ等を有するコンピュータにより構成することができる。ＣＰＵが、ＲＯＭに予め記憶されているプログラムを実行することで、フライトコントロール７の機能を実現する。
図５に示すように、フライトコントロール７は、飛行制御部７１、監視部７２、交替制御部７３、給電制御部７４および記憶部７５を備える。
【0024】
図５に示すように、フライトコントロール７を構成するコンピュータには、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒ、姿勢センサＡｓ、カメラＣｍ等の計器類が接続され、フライトコントロール７にはこれらが取得するデータが入力される。図２に示すように、フライトコントロール７はフレーム５の中心部５２に設置されており、フレーム５の中心部５２には貨物１００の吊り下げ部５４が設けられている。フライトコントロール７に接続された姿勢センサＡｓは吊り下げ部５４が設けられたフレーム５の中心部５２の姿勢を検出し、カメラＣｍは吊り下げ部５４から吊り下げられた貨物１００の画像を撮影する。
【0025】
飛行制御部７１は、コネクタＣｎに接続された各ＵＡＶ３を制御することで、集合型飛行体２の飛行を制御する。
飛行制御部７１は、地上制御装置９と通信を行い、随時更新される運航情報を受信する。
飛行制御部７１は、受信した運航情報と、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒから受信した位置情報に基づいて、目的地までの飛行ルートおよび飛行速度等を演算し、各ＵＡＶ３のロータ３１の回転を決定する。飛行制御部７１は、また、監視部７２から入力される集合型飛行体２の状態情報に基づいて、各ＵＡＶ３のロータ３１の回転を調整する。
飛行制御部７１は、地上制御装置９と通信を行い、随時更新される運航情報を受信する。
飛行制御部７１は、受信した運航情報と、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒから受信した位置情報に基づいて、目的地までの飛行ルートおよび飛行速度等を演算し、各ＵＡＶ３のロータ３１の回転を決定する。飛行制御部７１は、また、監視部７２から入力される集合型飛行体２の状態情報に基づいて、各ＵＡＶ３のロータ３１の回転を調整する。
【0026】
監視部７２は、飛行中の集合型飛行体２の状態を監視する。監視部７２は、具体的には、フレーム５、フレーム５に接続されたＵＡＶ３、およびフレーム５に吊り下げられた貨物１００の状態を監視する。
監視部７２は、各ＵＡＶ３のＵＡＶコントローラ３５と通信を行い、ＵＡＶ３の状態情報（バッテリ３３の残量、バッテリ３３の出力、ロータ３１の回転、モータ３２の状況、温度等）を定期的に取得する。
監視部７２は、また、各コネクタＣｎおよびフライトコントロール７に設けられたカメラＣｍの撮影画像および姿勢センサＡｓの検出値を定期的に取得する。
監視部７２は、取得したデータから、集合型飛行体２を構成するＵＡＶ３と、集合型飛行体２が輸送する貨物１００の異常の有無を判定する。監視部７２は、例えば、取得したデータを閾値と比較することで、異常の有無を判定することができる。閾値は、予め設定したものを用いても良く、あるいは、地上制御装置９から受信した運航情報等に基づいてリアルタイムで設定しても良い。
監視部７２は、各ＵＡＶ３のＵＡＶコントローラ３５と通信を行い、ＵＡＶ３の状態情報（バッテリ３３の残量、バッテリ３３の出力、ロータ３１の回転、モータ３２の状況、温度等）を定期的に取得する。
監視部７２は、また、各コネクタＣｎおよびフライトコントロール７に設けられたカメラＣｍの撮影画像および姿勢センサＡｓの検出値を定期的に取得する。
監視部７２は、取得したデータから、集合型飛行体２を構成するＵＡＶ３と、集合型飛行体２が輸送する貨物１００の異常の有無を判定する。監視部７２は、例えば、取得したデータを閾値と比較することで、異常の有無を判定することができる。閾値は、予め設定したものを用いても良く、あるいは、地上制御装置９から受信した運航情報等に基づいてリアルタイムで設定しても良い。
【0027】
監視部７２は、異常を判定した場合、飛行制御部７１、給電制御部７４または交替制御部７３、あるいは地上制御装置９に対して異常に対応する処理を指示する。指示の内容は、例えば、ＵＡＶ３と予備機３０との交替指示、ＵＡＶ３の運転停止指示、ＵＡＶ３の運転調整指示、集合型飛行体２の帰還要請等である。
監視部７２は、例えば、ＵＡＶ３のバッテリ残量を閾値と比較することで、バッテリ３３の消耗を判定することができる。監視部７２は、バッテリ３３の消耗を判定した場合は、交替制御部７３にＵＡＶ３と予備機３０との交替指示を出力する。
監視部７２は、例えば、ＵＡＶ３の温度を閾値と比較することで、ＵＡＶ３が故障により発熱しているかを判定することができる。監視部７２は、ＵＡＶ３の故障を判定した場合は、ＵＡＶ３の運転停止の指示を回転数調整の指示を、飛行制御部７１に出力する。
監視部７２は、例えば、各コネクタＣｎの姿勢センサＡｓの検出値を閾値と比較することで、強風等の外乱による集合型飛行体２の姿勢の異常を判定することができる。監視部７２は、集合型飛行体２の姿勢の異常を判定した場合は、ＵＡＶ３の運転調整指示を、飛行制御部７１に出力する。
監視部７２は、フライトコントロール７のカメラＣｍの撮影画像から貨物１００の異常を判定することができる。監視部７２は、貨物１００の異常を判定した場合は、地上制御装置９に出発地への帰還要請を送信する。
監視部７２は、これらの例に限定されず、取得したデータに基づいて、集合型飛行体２の様々な異常を判定することができる。
監視部７２の処理に用いられる各種の閾値は、予め設定され、記憶部７５に記憶されたものを用いても良い。監視部７２は、比較処理を行う際に、航行状況に応じて閾値を逐次決定したり、所定時間ごとに更新したりしても良い。監視部７２は、例えば、スタンバイ位置までの予想飛行ルートと、そのルートを飛んだ場合の予測飛行時間に基づいて、バッテリ残量と比較する閾値を算出することができる。
監視部７２は、例えば、ＵＡＶ３のバッテリ残量を閾値と比較することで、バッテリ３３の消耗を判定することができる。監視部７２は、バッテリ３３の消耗を判定した場合は、交替制御部７３にＵＡＶ３と予備機３０との交替指示を出力する。
監視部７２は、例えば、ＵＡＶ３の温度を閾値と比較することで、ＵＡＶ３が故障により発熱しているかを判定することができる。監視部７２は、ＵＡＶ３の故障を判定した場合は、ＵＡＶ３の運転停止の指示を回転数調整の指示を、飛行制御部７１に出力する。
監視部７２は、例えば、各コネクタＣｎの姿勢センサＡｓの検出値を閾値と比較することで、強風等の外乱による集合型飛行体２の姿勢の異常を判定することができる。監視部７２は、集合型飛行体２の姿勢の異常を判定した場合は、ＵＡＶ３の運転調整指示を、飛行制御部７１に出力する。
監視部７２は、フライトコントロール７のカメラＣｍの撮影画像から貨物１００の異常を判定することができる。監視部７２は、貨物１００の異常を判定した場合は、地上制御装置９に出発地への帰還要請を送信する。
監視部７２は、これらの例に限定されず、取得したデータに基づいて、集合型飛行体２の様々な異常を判定することができる。
監視部７２の処理に用いられる各種の閾値は、予め設定され、記憶部７５に記憶されたものを用いても良い。監視部７２は、比較処理を行う際に、航行状況に応じて閾値を逐次決定したり、所定時間ごとに更新したりしても良い。監視部７２は、例えば、スタンバイ位置までの予想飛行ルートと、そのルートを飛んだ場合の予測飛行時間に基づいて、バッテリ残量と比較する閾値を算出することができる。
【0028】
監視部７２が取得したデータは、リアルタイムで地上制御装置９にも送信される。前記した閾値との比較による以上の判定処理は、地上制御装置９で行っても良い。この場合、監視部７２には地上制御装置９の判定結果が送信される。監視部７２は判定結果に応じて、飛行制御部７１、給電制御部７４および交替制御部７３への指示を行っても良い。
【0029】
交替制御部７３は、監視部７２からＵＡＶ３の交替指示が入力されると、ＵＡＶ３と予備機３０との交替制御を行う。
交替制御部７３は、地上制御装置９に交替要請を送信し、交替対象のＵＡＶ３のコネクタＣｎとの接続を解除する。交替制御部７３は、コネクタＣｎから離脱したＵＡＶ３の制御を地上制御装置９に受け渡し、スタンバイ位置まで飛行させる。交替対象のＵＡＶ３が離脱するとその分の出力が失われるため、交替制御部７３は、残りのＵＡＶ３のロータ３１の回転を調整して出力を補うバックアップ制御を行う。なお、ここで出力は、ＵＡＶ３の揚力および推進力のいずれか一方または両方を含むものである。
交替制御部７３は、地上制御装置９に制御された予備機３０が集合型飛行体２まで飛来すると、予備機３０の飛行を制御して、ＵＡＶ３が離脱したコネクタＣｎまで飛行させ、コネクタＣｎにドッキングさせる。
交替制御部７３の詳細な処理については後述する。
交替制御部７３は、地上制御装置９に交替要請を送信し、交替対象のＵＡＶ３のコネクタＣｎとの接続を解除する。交替制御部７３は、コネクタＣｎから離脱したＵＡＶ３の制御を地上制御装置９に受け渡し、スタンバイ位置まで飛行させる。交替対象のＵＡＶ３が離脱するとその分の出力が失われるため、交替制御部７３は、残りのＵＡＶ３のロータ３１の回転を調整して出力を補うバックアップ制御を行う。なお、ここで出力は、ＵＡＶ３の揚力および推進力のいずれか一方または両方を含むものである。
交替制御部７３は、地上制御装置９に制御された予備機３０が集合型飛行体２まで飛来すると、予備機３０の飛行を制御して、ＵＡＶ３が離脱したコネクタＣｎまで飛行させ、コネクタＣｎにドッキングさせる。
交替制御部７３の詳細な処理については後述する。
【0030】
給電制御部７４は、フレーム５の各コネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３間で行われる給電を制御する。給電制御部７４は、母機３ａおよび子機３ｂのＵＡＶコントローラ３５から送信されるバッテリ３３の残量等の情報を参照して、ＵＡＶ３のバッテリ３３の間で行われる充放電を統括的に管理する。給電制御部７４は、例えば、各ＵＡＶコントローラ３５を介して、各ＵＡＶ３のバッテリ３３と電力ケーブルの接続および遮断を切り替えることで、充放電を行うバッテリ３３を制御することができる。
給電制御部７４が行う制御は特定の態様に限定されず、自由に設定可能である。一例として、給電制御部７４は、子機群から各母機／母機群に対して給電が行われるように制御することができる。給電制御部７４は、例えば、バッテリ残量が低下した給電対象の母機３ａと、給電可能なバッテリ残量を有する子機３ｂのリレーを制御して充放電回路に接続する。これにより、子機３ｂから放電して母機３ａに充電を行うことができる。
なお、子機３ｂから母機３ａへ給電を行う態様には必ずしも限定されず、必要に応じて子機３ｂが別の子機３ｂに対して給電を行っても良く、あるいは母機３ａが子機３ｂに給電を行っても良い。例えば、子機３ｂ自体に不具合はないが、コネクタＣｎに不具合が生じて、子機３ｂがコネクタＣｎから離脱できない場合が考えられる。このような場合に、子機３ｂに対して他の子機３ｂまたは母機３ａが給電を行うことで、子機３ｂは飛行を継続することができる。
給電制御部７４が行う制御は特定の態様に限定されず、自由に設定可能である。一例として、給電制御部７４は、子機群から各母機／母機群に対して給電が行われるように制御することができる。給電制御部７４は、例えば、バッテリ残量が低下した給電対象の母機３ａと、給電可能なバッテリ残量を有する子機３ｂのリレーを制御して充放電回路に接続する。これにより、子機３ｂから放電して母機３ａに充電を行うことができる。
なお、子機３ｂから母機３ａへ給電を行う態様には必ずしも限定されず、必要に応じて子機３ｂが別の子機３ｂに対して給電を行っても良く、あるいは母機３ａが子機３ｂに給電を行っても良い。例えば、子機３ｂ自体に不具合はないが、コネクタＣｎに不具合が生じて、子機３ｂがコネクタＣｎから離脱できない場合が考えられる。このような場合に、子機３ｂに対して他の子機３ｂまたは母機３ａが給電を行うことで、子機３ｂは飛行を継続することができる。
【0031】
記憶部７５は、ＲＯＭおよびＲＡＭから構成され、各部の処理に必要な各種のデータが格納される。また、記憶部７５には、各部の処理結果が一時的に記憶される。
記憶部７５には、一例として、集合型飛行体２を構成するＵＡＶ３の機体情報を記録したＵＡＶテーブルＵＴが記憶されている。ＵＡＶテーブルＵＴは、フレーム５に接続されている母機３ａおよび子機３ｂと、スタンバイ位置に待機している予備機３０を含むものである。ＵＡＶ３の機体情報は、例えば、各ＵＡＶ３の識別子、種別情報（母機３ａ、子機３ｂ等）、性能情報、状態情報（コネクタＣｎに接続中、スタンバイ中、充電中、停止中等）等を含むことができる。
記憶部７５には、また、一例として、監視部７２の処理に用いられる各種の閾値や、閾値を算出するためのデータが記憶される。閾値算出用のデータは、例えば、ＵＡＶ３の交替を判定するために、ＵＡＶ３のバッテリ残量と比較する閾値である。閾値算出用のデータは、例えば、スタンバイ位置までの予想飛行ルートと、そのルートを飛んだ場合の予測飛行時間とすることができる。
記憶部７５には、一例として、集合型飛行体２を構成するＵＡＶ３の機体情報を記録したＵＡＶテーブルＵＴが記憶されている。ＵＡＶテーブルＵＴは、フレーム５に接続されている母機３ａおよび子機３ｂと、スタンバイ位置に待機している予備機３０を含むものである。ＵＡＶ３の機体情報は、例えば、各ＵＡＶ３の識別子、種別情報（母機３ａ、子機３ｂ等）、性能情報、状態情報（コネクタＣｎに接続中、スタンバイ中、充電中、停止中等）等を含むことができる。
記憶部７５には、また、一例として、監視部７２の処理に用いられる各種の閾値や、閾値を算出するためのデータが記憶される。閾値算出用のデータは、例えば、ＵＡＶ３の交替を判定するために、ＵＡＶ３のバッテリ残量と比較する閾値である。閾値算出用のデータは、例えば、スタンバイ位置までの予想飛行ルートと、そのルートを飛んだ場合の予測飛行時間とすることができる。
【0032】
また、記憶部７５には、一例として、フレーム５の各部の位置情報を記録したＰＩＤテーブルＰＴが記憶される。ＰＩＤテーブルＰＴは、具体的には、フレーム５に設けられた各コネクタＣｎの位置情報を含むものである。
図４に示すように、フレーム５の中心部５２が、基準位置ＰＩＤ０として設定され、各コネクタＣｎの位置が位置ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４として設定されている。なお、図４では、位置ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４については、「ＰＩＤ」を省略して、（１）～（２４）の括弧つきの数字で示している。
ＰＩＤテーブルＰＴには、位置ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４の位置情報として、基準位置ＰＩＤ０からの距離情報が記録されている。距離情報は、例えば、基準位置ＰＩＤ０のｘ軸方向およびｙ軸方向の座標を（０，０）とした場合の、各位置の座標として記録することができる。
図４に示すように、フレーム５の中心部５２が、基準位置ＰＩＤ０として設定され、各コネクタＣｎの位置が位置ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４として設定されている。なお、図４では、位置ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４については、「ＰＩＤ」を省略して、（１）～（２４）の括弧つきの数字で示している。
ＰＩＤテーブルＰＴには、位置ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４の位置情報として、基準位置ＰＩＤ０からの距離情報が記録されている。距離情報は、例えば、基準位置ＰＩＤ０のｘ軸方向およびｙ軸方向の座標を（０，０）とした場合の、各位置の座標として記録することができる。
【0033】
また、ＰＩＤテーブルＰＴには、各位置ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４に設けられたコネクタＣｎについて、ＵＡＶ３との接続状態が記録されている。接続状態として、例えば、「接続」、「離脱」、「ドッキング中」が記録される。また、ＰＩＤテーブルＰＴには、各コネクタＣｎに接続されているＵＡＶ３の識別子が記録される。これによってＰＩＤテーブルＰＴとＵＡＶテーブルＵＴが紐づけられる。
【0034】
地上制御装置９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信Ｉ／Ｆ等を有するコンピュータにより構成することができる。ＣＰＵが、ＲＯＭに予め記憶されているプログラムを実行することで、図５に示す各部の機能構成を実現する。
地上制御装置９は、飛行制御部９１、監視部９２、交替制御部９３および記憶部９４を備える。
記憶部９４は、ＲＯＭおよびＲＡＭから構成され、集合型飛行体２の飛行制御に必要な各種のデータが格納される。また、記憶部９４には、各部の処理結果が一時的に記憶される。一例として、記憶部７５には、フライトコントロール７の記憶部７５と同様に、ＵＡＶテーブルＵＴおよびＰＩＤテーブルＰＴが記憶されている。地上制御装置９およびフライトコントロール７のいずれかでＵＡＶテーブルＵＴまたはＰＩＤテーブルＰＴの更新が行われた場合は、他方に更新内容が送信され、他方でも更新が行われる。
地上制御装置９は、飛行制御部９１、監視部９２、交替制御部９３および記憶部９４を備える。
記憶部９４は、ＲＯＭおよびＲＡＭから構成され、集合型飛行体２の飛行制御に必要な各種のデータが格納される。また、記憶部９４には、各部の処理結果が一時的に記憶される。一例として、記憶部７５には、フライトコントロール７の記憶部７５と同様に、ＵＡＶテーブルＵＴおよびＰＩＤテーブルＰＴが記憶されている。地上制御装置９およびフライトコントロール７のいずれかでＵＡＶテーブルＵＴまたはＰＩＤテーブルＰＴの更新が行われた場合は、他方に更新内容が送信され、他方でも更新が行われる。
【0035】
飛行制御部９１は、フライトコントロール７と通信を行いながら、集合型飛行体２の飛行を制御する。飛行制御部９１は、集合型飛行体２が目的地まで飛行するのに必要な航行情報を作成して、フライトコントロール７の飛行制御部９１に送信する。飛行制御部９１は、また、集合型飛行体２の航行中に、フライトコントロール７から位置情報を定期的に受信し、目的地までの運航情報を随時更新する。飛行制御部９１は、例えば、インターネットを介して航行ルートにおける天候情報や風速情報を取得し、これらの情報に基づいて運航情報を随時更新しても良い。飛行制御部９１は、航行情報および運航情報を作成する際に、例えば、ＡＤＳ－ＢやＡＤＳ－Ｃに代表されるＡＤＳ（Automatic Dependent Surveillance）を利用して、集合型飛行体２と同じエリアを飛行中の他の飛行体の情報を取得しても良い。ＡＤＳ－Ｂ（Automatic Dependent Surveillance － Broadcast）は、飛行中に自機位置の情報を無線送信することで、相互の位置把握に利用できる機器のための規格である。この場合、集合型飛行体２にＡＤＳ－Ｂの規格に応じた機器を搭載する。ＡＤＳ－Ｃ（Automatic dependent surveillance － contract）は、主に旅客機等の大型機で利用される、より広範囲をカバーするシステムである。飛行制御部９１は、他にも、航空機で一般的に使用されている航空機衝突防止装置である、ＡＣＡＳ／ＴＣＡＳ（Airborne collision avoidance system/ Traffic alert and collision avoidance system）、小型機向けのＴＣＡＤ（Traffic and collision alerting device）等を利用しても良い。
飛行制御部９１は、また、必要に応じて、広域の航空管制システムと通信を行い、航行許可の取得や航行に必要な情報を取得することができる。
飛行制御部９１は、また、必要に応じて、広域の航空管制システムと通信を行い、航行許可の取得や航行に必要な情報を取得することができる。
【0036】
監視部９２は、フライトコントロール７の監視部７２からリアルタイムで送信されるデータを用いて、集合型飛行体２を監視する。監視部９２の処理は、フライトコントロール７の監視部７２の処理と並行して行っても良く、あるいは、フライトコントロール７との通信状態等から、フライトコントロール７自体の異常の有無を判定しても良い。
監視部９２は、異常を判定した場合、フライトコントロール７に対して異常に対応する処理を指示する。指示の内容は、例えば、ＵＡＶ３の予備機３０との交替指示、運転停止指示、ロータ３１の回転の調整指示等である。
監視部９２は、異常を判定した場合、フライトコントロール７に対して異常に対応する処理を指示する。指示の内容は、例えば、ＵＡＶ３の予備機３０との交替指示、運転停止指示、ロータ３１の回転の調整指示等である。
【0037】
交替制御部９３は、フライトコントロール７の交替制御部７３と連携して、ＵＡＶ３と予備機３０の交替を制御する。
交替制御部９３は、フライトコントロール７から交替要請を受信した場合、交替対象のＵＡＶ３に対応する予備機３０を制御して、スタンバイ位置から集合型飛行体２まで飛行させる。予備機３０が集合型飛行体２に到着すると、予備機３０の制御をフライトコントロール７に受け渡す。さらに、交替制御部７３は、コネクタＣｎから離脱したＵＡＶ３を制御して、ＵＡＶ３の位置が、集合飛行体２からあらかじめ設定された距離Ｄに離れるまで飛行させる。交替制御部７３は、離脱したＵＡＶ３が設定した距離Ｄに離れると、ＵＡＶ３の制御を地上制御装置９に受け渡す。地上制御装置の交代制御部９３は、ＵＡＶ３をスタンバイ位置まで飛行させる。交替制御部９３は、必要に応じて、スタンバイ位置に帰還したＵＡＶ３に対して充電等を行わせる。
交替制御部９３は、フライトコントロール７から交替要請を受信した場合、交替対象のＵＡＶ３に対応する予備機３０を制御して、スタンバイ位置から集合型飛行体２まで飛行させる。予備機３０が集合型飛行体２に到着すると、予備機３０の制御をフライトコントロール７に受け渡す。さらに、交替制御部７３は、コネクタＣｎから離脱したＵＡＶ３を制御して、ＵＡＶ３の位置が、集合飛行体２からあらかじめ設定された距離Ｄに離れるまで飛行させる。交替制御部７３は、離脱したＵＡＶ３が設定した距離Ｄに離れると、ＵＡＶ３の制御を地上制御装置９に受け渡す。地上制御装置の交代制御部９３は、ＵＡＶ３をスタンバイ位置まで飛行させる。交替制御部９３は、必要に応じて、スタンバイ位置に帰還したＵＡＶ３に対して充電等を行わせる。
【0038】
続いて、地上制御装置９とフライトコントロール７による集合型飛行体２の飛行制御の概要を説明する。
＜飛行開始時＞
出発地において、フレーム５の各コネクタＣｎにＵＡＶ３を接続して、図２に示す集合型飛行体２を構成する。コネクタＣｎへのＵＡＶの接続は、手作業で行っても良く、あるいはＵＡＶ３を自立飛行させて行っても良い。また、フレーム５の中心部５２に設けられた吊り下げ部５４に、貨物１００を、ワイヤや固定具等を介して接続する。また、予備機３０をスタンバイ位置にセットする。この際、予備機３０は完全充電の状態としておき、さらに外部電源に接続して充電状態にしておいても良い。
＜飛行開始時＞
出発地において、フレーム５の各コネクタＣｎにＵＡＶ３を接続して、図２に示す集合型飛行体２を構成する。コネクタＣｎへのＵＡＶの接続は、手作業で行っても良く、あるいはＵＡＶ３を自立飛行させて行っても良い。また、フレーム５の中心部５２に設けられた吊り下げ部５４に、貨物１００を、ワイヤや固定具等を介して接続する。また、予備機３０をスタンバイ位置にセットする。この際、予備機３０は完全充電の状態としておき、さらに外部電源に接続して充電状態にしておいても良い。
【0039】
地上制御装置９は、フライトコントロール７、ＵＡＶ３、予備機３０、フレーム５に設けられたカメラＣｍおよびセンサとの通信テストを行う。地上制御装置９は、ＵＡＶ３が接続されたコネクタＣｎの総数（ＰＩＤｍａｘ）をカウントする。地上制御装置９は、ＰＩＤテーブルＰＴのコネクタＣｎの各位置ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４について、接続されたＵＡＶ３の識別子を記録し、ＵＡＶテーブルＵＴと紐づけを行う。地上制御装置９は、ＵＡＶテーブルＵＴとＰＩＤテーブルＰＴの内容を、フライトコントロール７と共有する。
地上制御装置９は、目的地までの航行情報をフライトコントロール７に送信し、フライトコントロール７の飛行制御部７１は、航行情報に基づいてＵＡＶ３を制御し、目的地までの飛行を開始する。
地上制御装置９は、目的地までの航行情報をフライトコントロール７に送信し、フライトコントロール７の飛行制御部７１は、航行情報に基づいてＵＡＶ３を制御し、目的地までの飛行を開始する。
【0040】
＜飛行中＞
集合型飛行体２の飛行中は、フライトコントロール７の監視部７２が、定期的に飛行中の集合型飛行体２の状態を監視する。
図６は、フライトコントロール７の監視部７２の処理の流れを示すフローチャートである。
図６では、監視部７２は、各位置ＰＩＤｎ（ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４）のコネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３の異常の有無を順次判定する処理を示している。なお、図６の処理は簡略化したものであり、フレーム５の中心部５２（ＰＩＤ０）の吊り下げ部５４に接続された貨物１００の異常の判定処理は省略している。また、各ＵＡＶ３の異常の判定についても、バッテリ３３の消耗と故障の有無の判定のみを示している。
また、フローチャートでの記載は省略しているが、地上制御装置９およびフライトコントロール７のいずれか一方で、ＵＡＶテーブルＵＴまたはＰＩＤテーブルＰＴの更新が行われた場合は、他方に更新内容が送信され、他方でもＵＡＶテーブルＵＴまたはＰＩＤテーブルＰＴの更新が行われる。
集合型飛行体２の飛行中は、フライトコントロール７の監視部７２が、定期的に飛行中の集合型飛行体２の状態を監視する。
図６は、フライトコントロール７の監視部７２の処理の流れを示すフローチャートである。
図６では、監視部７２は、各位置ＰＩＤｎ（ＰＩＤ１～ＰＩＤ２４）のコネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３の異常の有無を順次判定する処理を示している。なお、図６の処理は簡略化したものであり、フレーム５の中心部５２（ＰＩＤ０）の吊り下げ部５４に接続された貨物１００の異常の判定処理は省略している。また、各ＵＡＶ３の異常の判定についても、バッテリ３３の消耗と故障の有無の判定のみを示している。
また、フローチャートでの記載は省略しているが、地上制御装置９およびフライトコントロール７のいずれか一方で、ＵＡＶテーブルＵＴまたはＰＩＤテーブルＰＴの更新が行われた場合は、他方に更新内容が送信され、他方でもＵＡＶテーブルＵＴまたはＰＩＤテーブルＰＴの更新が行われる。
【0041】
図６に示すように、監視部７２は、カウンターをリセットして、カウント値をｎ＝１と初期化する（ステップＳ０１）。
監視部７２は、位置ＰＩＤｎのコネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３から状態情報を取得する（ステップＳ０２）。
監視部７２は、ＵＡＶ３の状態情報に基づいて、ＵＡＶ３の故障の有無を判定する（ステップＳ０３）。
監視部７２は、ＵＡＶ３の故障有りを判定した場合は（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、飛行制御部７１に当該ＵＡＶ３の停止指示を出力して（ステップＳ０７）、ステップＳ０５に進む。
監視部７２は、位置ＰＩＤｎのコネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３から状態情報を取得する（ステップＳ０２）。
監視部７２は、ＵＡＶ３の状態情報に基づいて、ＵＡＶ３の故障の有無を判定する（ステップＳ０３）。
監視部７２は、ＵＡＶ３の故障有りを判定した場合は（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、飛行制御部７１に当該ＵＡＶ３の停止指示を出力して（ステップＳ０７）、ステップＳ０５に進む。
【0042】
監視部７２は、ＵＡＶ３の故障を判定しなかった場合は（ステップＳ０３：Ｎｏ）、ステップＳ０４に進んで、バッテリ３３の消耗の有無を判定する。
監視部７２は、バッテリ３３が消耗していると判定した場合（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）、交替制御部７３に当該ＵＡＶ３の交替指示を出力して（ステップＳ０８）、ステップＳ０５に進む。
監視部７２は、バッテリ３３が消耗していないと判定した場合（ステップＳ０４：Ｎｏ）、ステップＳ０５に進む。
監視部７２は、状態確認を行ったＰＩＤｎが、総数ＰＩＤｍａｘに到達していない場合は（ステップＳ０５：Ｎｏ）、カウンターを更新して、ｎ＝ｎ＋１とし（ステップＳ０６）、ステップＳ０２に戻って、次の位置ＰＩＤｎのコネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３の状態確認を行う。
監視部７２は、状態確認を行った位置ＰＩＤｎが、総数ＰＩＤｍａｘである場合は（ステップＳ０５：Ｙｅｓ）、監視処理を終了する。
監視部７２は、所定時間経過後に再びステップＳ０１から処理を行うことで、集合型飛行体２の飛行中は、各ＵＡＶ３の監視を繰り返し行う。
監視部７２は、バッテリ３３が消耗していると判定した場合（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）、交替制御部７３に当該ＵＡＶ３の交替指示を出力して（ステップＳ０８）、ステップＳ０５に進む。
監視部７２は、バッテリ３３が消耗していないと判定した場合（ステップＳ０４：Ｎｏ）、ステップＳ０５に進む。
監視部７２は、状態確認を行ったＰＩＤｎが、総数ＰＩＤｍａｘに到達していない場合は（ステップＳ０５：Ｎｏ）、カウンターを更新して、ｎ＝ｎ＋１とし（ステップＳ０６）、ステップＳ０２に戻って、次の位置ＰＩＤｎのコネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３の状態確認を行う。
監視部７２は、状態確認を行った位置ＰＩＤｎが、総数ＰＩＤｍａｘである場合は（ステップＳ０５：Ｙｅｓ）、監視処理を終了する。
監視部７２は、所定時間経過後に再びステップＳ０１から処理を行うことで、集合型飛行体２の飛行中は、各ＵＡＶ３の監視を繰り返し行う。
【0043】
図７は、停止指示が入力された場合の、飛行制御部７１の処理を示すフローチャートである。
図７に示すように、飛行制御部７１は、監視部７２から故障が判定されたＵＡＶ３の停止指示が入力されると（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、停止指示を地上制御装置９に通知する（ステップＳ１０２）。飛行制御部７１は、地上制御装置９から承認応答を受信すると（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、故障が判定されたＵＡＶ３のＵＡＶコントローラ３５に、運転を停止させる（ステップＳ１０４）。飛行制御部７１は、残りのＵＡＶ３のＵＡＶコントローラ３５に対して、停止したＵＡＶ３の出力（揚力や推進力）を補うバックアップ制御を行う（ステップＳ１０５）。飛行制御部７１は、ＵＡＶテーブルＵＴの状態情報を「運転停止」に書き換えて、地上制御装置９に完了を通知して（ステップＳ１０６）、処理を終了する。
図７に示すように、飛行制御部７１は、監視部７２から故障が判定されたＵＡＶ３の停止指示が入力されると（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、停止指示を地上制御装置９に通知する（ステップＳ１０２）。飛行制御部７１は、地上制御装置９から承認応答を受信すると（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、故障が判定されたＵＡＶ３のＵＡＶコントローラ３５に、運転を停止させる（ステップＳ１０４）。飛行制御部７１は、残りのＵＡＶ３のＵＡＶコントローラ３５に対して、停止したＵＡＶ３の出力（揚力や推進力）を補うバックアップ制御を行う（ステップＳ１０５）。飛行制御部７１は、ＵＡＶテーブルＵＴの状態情報を「運転停止」に書き換えて、地上制御装置９に完了を通知して（ステップＳ１０６）、処理を終了する。
【0044】
なお、図示は省略しているが、監視部７２は、一定数以上のＵＡＶ３の故障を判定した場合等、集合型飛行体２の目的地までの飛行が困難と判定した場合は、飛行制御部７１に、集合型飛行体２の出発地への帰還指示や、集合型飛行体２をその場で降下させる降下指示等を出力しても良い。
また、集合飛行体２が自律制御を優先した運用を行う場合は、ステップＳ１０２～ステップＳ１０３に例示したような、地上制御装置９から承認応答を得るための処理は省略しても良い。その場合も、飛行制御部７１が、故障が判定されたＵＡＶ３の停止処理を終了した後に、ステップＳ１０６と同様に、地上制御装置７１へ通知を行う。
また、集合飛行体２が自律制御を優先した運用を行う場合は、ステップＳ１０２～ステップＳ１０３に例示したような、地上制御装置９から承認応答を得るための処理は省略しても良い。その場合も、飛行制御部７１が、故障が判定されたＵＡＶ３の停止処理を終了した後に、ステップＳ１０６と同様に、地上制御装置７１へ通知を行う。
【0045】
図８は、フライトコントロール７の交替制御部７３の処理の流れを示すフローチャートである。
図９は、地上制御装置９の交替制御部９３の処理の流れを示すフローチャートである。
図１０は、ＵＡＶ３と予備機３０の交替を説明する図である。
図１１は、予備機３０のコネクタＣｎへのドッキングを説明する図である。
なお、図１０および図１１では、位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３（子機３ｂ）を予備機３０と交替する例を説明する。
図９は、地上制御装置９の交替制御部９３の処理の流れを示すフローチャートである。
図１０は、ＵＡＶ３と予備機３０の交替を説明する図である。
図１１は、予備機３０のコネクタＣｎへのドッキングを説明する図である。
なお、図１０および図１１では、位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎに接続されたＵＡＶ３（子機３ｂ）を予備機３０と交替する例を説明する。
【0046】
図８に示すように、交替制御部７３は、監視部７２からバッテリ３３の消耗が判定されたＵＡＶ３の交替指示が入力されると（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、地上制御装置９に交替要請を送信する（ステップＳ２０２）。
交替要請には、集合型飛行体２の基準位置ＰＩＤ０の位置情報と、交替対象のＵＡＶ３の機体情報が含まれている。
図９に示すように、地上制御装置９の交替制御部９３は、交替要請を受信すると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、交替要請に示されているＵＡＶ３（母機３ａまたは子機３ｂ）に対応する予備機３０が飛行可能かを確認して、フライトコントロール７の交替制御部７３に承認応答を送信する（ステップ３０２）。
交替制御部９３は、予備機３０を制御して、集合型飛行体２に向かって飛行させる（ステップＳ３０３）。
図１０の例では、地上制御部９の交替制御部９３は、子機３ｂに対応する予備機３０を制御して、フライトコントロール７の位置（ＰＩＤ０）まで飛行するように制御する。
交替要請には、集合型飛行体２の基準位置ＰＩＤ０の位置情報と、交替対象のＵＡＶ３の機体情報が含まれている。
図９に示すように、地上制御装置９の交替制御部９３は、交替要請を受信すると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、交替要請に示されているＵＡＶ３（母機３ａまたは子機３ｂ）に対応する予備機３０が飛行可能かを確認して、フライトコントロール７の交替制御部７３に承認応答を送信する（ステップ３０２）。
交替制御部９３は、予備機３０を制御して、集合型飛行体２に向かって飛行させる（ステップＳ３０３）。
図１０の例では、地上制御部９の交替制御部９３は、子機３ｂに対応する予備機３０を制御して、フライトコントロール７の位置（ＰＩＤ０）まで飛行するように制御する。
【0047】
図８に示すように、フライトコントロール７の交替制御部７３は、地上制御装置９から承認応答を受信すると（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、バッテリ３３の消耗が判定されたＵＡＶ３を、コネクタＣｎから離脱させ（ステップＳ２０４）、集合型飛行体２から距離Ｄ離れた位置まで飛行させる。交替制御部７３は、残りのＵＡＶ３に対して、離脱したＵＡＶ３の出力（揚力や推進力）をバックアップするバックアップ制御を行い（ステップＳ２０５）、ＵＡＶテーブルＵＴおよびＰＩＤテーブルＰＴを更新する。図１０の例では、交替制御部７３は、位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎから、子機３ｂを離脱させる、ＰＩＤテーブルＰＴの位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎの接続状態を「接続」から「離脱」に書き換える。
図８に示すように、交替制御部７３は、離脱したＵＡＶ３に対して、スタンバイ位置までの飛行を指示し（ステップＳ２０６）、地上制御装置９の交替制御部９３に、離脱したＵＡＶ３の制御依頼を送信し（ステップＳ２０７）、予備機３０の飛来を待ち受ける。
図８に示すように、交替制御部７３は、離脱したＵＡＶ３に対して、スタンバイ位置までの飛行を指示し（ステップＳ２０６）、地上制御装置９の交替制御部９３に、離脱したＵＡＶ３の制御依頼を送信し（ステップＳ２０７）、予備機３０の飛来を待ち受ける。
【0048】
図９に示すように、地上制御装置９の交替制御部９３は、離脱したＵＡＶ３の制御依頼を受信すると（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、当該ＵＡＶ３と通信を行いながら、スタンバイ位置までの飛行を制御する（ステップＳ３０５）。
また、交替制御部９３は、予備機３０が集合型飛行体２に到着すると（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、予備機３０の制御依頼をフライトコントロール７に送信する（ステップＳ３０７）。
図１１に示すように、交替制御部９３は、集合型飛行体２の基準位置ＰＩＤ０の位置情報に基づいて予備機３０を飛行させるため、予備機は、位置ＰＩＤ０に位置するフライトコントロール７（ＰＩＤ０）の上方に到着する。
また、交替制御部９３は、予備機３０が集合型飛行体２に到着すると（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、予備機３０の制御依頼をフライトコントロール７に送信する（ステップＳ３０７）。
図１１に示すように、交替制御部９３は、集合型飛行体２の基準位置ＰＩＤ０の位置情報に基づいて予備機３０を飛行させるため、予備機は、位置ＰＩＤ０に位置するフライトコントロール７（ＰＩＤ０）の上方に到着する。
【0049】
図８に示すように、フライトコントロール７の交替制御部７３は、地上制御装置９から予備機３０の制御依頼を受信すると（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、予備機３０を制御して、基準位置ＰＩＤ０からＵＡＶ３が離脱したコネクタＣｎの上方に移動させる（ステップＳ２０９）。
図１１の例では、交替制御部７３は、基準位置ＰＩＤ０から、位置ＰＩＤ９まで移動する。
前記したように、ＰＩＤテーブルＰＴには、ＰＩＤ９の、ＰＩＤ０からの距離情報が記録されている。交替制御部７３は、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒで受信するＰＩＤ０の位置情報と、ＰＩＤ９の距離情報とに基づいて、ＰＩＤ９の位置情報を演算する。そして、交替制御部７３は、演算したＰＩＤ９の位置情報に基づいて、予備機３０を位置ＰＩＤ９まで移動させる。
なお、交替制御部７３は、ＰＩＤ９の位置情報を演算する際に、ＰＩＤ９のコネクタＣｎに設けられたカメラＣｍおよび姿勢センサＡｓから得られるデータに基づいて、位置情報の補正を行っても良い。
図１１の例では、交替制御部７３は、基準位置ＰＩＤ０から、位置ＰＩＤ９まで移動する。
前記したように、ＰＩＤテーブルＰＴには、ＰＩＤ９の、ＰＩＤ０からの距離情報が記録されている。交替制御部７３は、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒで受信するＰＩＤ０の位置情報と、ＰＩＤ９の距離情報とに基づいて、ＰＩＤ９の位置情報を演算する。そして、交替制御部７３は、演算したＰＩＤ９の位置情報に基づいて、予備機３０を位置ＰＩＤ９まで移動させる。
なお、交替制御部７３は、ＰＩＤ９の位置情報を演算する際に、ＰＩＤ９のコネクタＣｎに設けられたカメラＣｍおよび姿勢センサＡｓから得られるデータに基づいて、位置情報の補正を行っても良い。
【0050】
図８に示すように、位置ＰＩＤ９の上方に移動した予備機３０を下降させて、コネクタＣｎにドッキング（接続）させる（ステップＳ２１０）。
なお、予備機３０のドッキング中は、安定してドッキングが行えるように、集合型飛行体２はその場でホバリングをしていても良い。
なお、予備機３０のドッキング中は、安定してドッキングが行えるように、集合型飛行体２はその場でホバリングをしていても良い。
【0051】
具体的には、交替制御部７３は、予備機３０のカメラＣｍに、位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎの周方向両側に設けられているターゲットマークＴｍ（図４参照）を読み取らせ、コネクタＣｎの位置情報を取得する。交替制御部７３は、取得したコネクタＣｎの位置情報が、接続対象であるコネクタＣｎの位置情報と一致するかを確認する。
位置情報が一致する場合は、交替制御部７３は、ＰＩＤテーブルＰＴの位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎの状態を「離脱」から「ドッキング中」に書き換える。
交替制御部７３は、さらに、予備機３０で撮影したターゲットマークＴｍの画像のサイズ等から、コネクタＣｎに接続するまでに必要な下降距離を算出し、さらにコネクタＣｎと予備機３０との位置ずれを修正して、予備機３０とコネクタＣｎを接続させる。
位置情報が一致する場合は、交替制御部７３は、ＰＩＤテーブルＰＴの位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎの状態を「離脱」から「ドッキング中」に書き換える。
交替制御部７３は、さらに、予備機３０で撮影したターゲットマークＴｍの画像のサイズ等から、コネクタＣｎに接続するまでに必要な下降距離を算出し、さらにコネクタＣｎと予備機３０との位置ずれを修正して、予備機３０とコネクタＣｎを接続させる。
【0052】
交替制御部７３は、予備機３０の接続が完了すると、他のＵＡＶ３に対するバックアップ制御を終了する（ステップＳ２１１）。
交替制御部７３は、地上制御装置９に完了を通知して（ステップＳ２１２）、交替制御の処理を終了する。交替制御部７３は、ＰＩＤテーブルＰＴおよびＵＡＶテーブルＵＴの更新を行う。ＰＩＤテーブルＰＴの位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎの情報を「ドッキング中」から「接続」に書き換え、接続した予備機３０であるＵＡＶ３の識別子を記録して、ＵＡＶテーブルＵＴとの紐づけを行う。
交替制御部７３は、地上制御装置９に完了を通知して（ステップＳ２１２）、交替制御の処理を終了する。交替制御部７３は、ＰＩＤテーブルＰＴおよびＵＡＶテーブルＵＴの更新を行う。ＰＩＤテーブルＰＴの位置ＰＩＤ９のコネクタＣｎの情報を「ドッキング中」から「接続」に書き換え、接続した予備機３０であるＵＡＶ３の識別子を記録して、ＵＡＶテーブルＵＴとの紐づけを行う。
【0053】
図９に示すように、地上制御装置９の交替制御部７３は、離脱したＵＡＶ３がスタンバイ位置に帰還すると（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、外部電源に接続して充電させ（ステップＳ３０９）、交替制御の処理を終了する。交替制御部７３は、ＵＡＶテーブルＵＴにおける当該ＵＡＶ３の状態情報を「充電中」に書き換える。なお、地上制御装置９は、ＵＡＶ３の充電が完了すると、ＵＡＶ３の状態情報を「スタンバイ中」に書き換える。充電が完了したＵＡＶ３は、予備機３０として用いることができる。
【0054】
以上説明したように、本実施形態の集合型飛行体２は、例えば、以下の構成を有する。
（１）集合型飛行体２は、複数の飛行体と、フレーム５と、フライトコントロール７（制御装置）と、を備える。
複数の飛行体は、例えば、母機３ａおよび子機３ｂを含むＵＡＶ３とすることができる。
フレーム５は、ＵＡＶ３を離脱可能に接続するコネクタＣｎを備える。
フライトコントロール７は、フレーム５に接続されたＵＡＶ３を制御して、一体的に飛行させるフライトコントロール７（制御装置）と、を備える。
（１）集合型飛行体２は、複数の飛行体と、フレーム５と、フライトコントロール７（制御装置）と、を備える。
複数の飛行体は、例えば、母機３ａおよび子機３ｂを含むＵＡＶ３とすることができる。
フレーム５は、ＵＡＶ３を離脱可能に接続するコネクタＣｎを備える。
フライトコントロール７は、フレーム５に接続されたＵＡＶ３を制御して、一体的に飛行させるフライトコントロール７（制御装置）と、を備える。
【0055】
例えば、ＵＡＶ３が単独で飛行する場合、ＵＡＶ３のバッテリ３３の容量によって、飛行距離に限りがあった。バッテリ３３が消耗した場合、ＵＡＶ３を中継地に降下させてバッテリ３３の充電を行うこともできるが、飛行時間の遅延に繋がる。
本実施形態の集合型飛行体２は、複数のＵＡＶ３をフレーム５に離脱可能に接続して、一体的に飛行させる。このように構成することで、例えば、あるＵＡＶ３のバッテリ３３が消耗した場合に、そのＵＡＶ３をコネクタＣｎから離脱させ、予備機３０と交替させることができる。そして、交替を行っている間も、残りのＵＡＶ３によって集合型飛行体２の飛行を継続することができる。また、いずれかのＵＡＶ３が故障してそのＵＡＶ３の運転を停止した場合でも、残りのＵＡＶ３によって集合型飛行体２の飛行を継続することができる。これによって、集合型飛行体２は、飛行時間の遅延を低減しながら、長距離飛行、長時間飛行をすることが可能となる。
さらに、バッテリ３３の充電や交換等のために、集合型飛行体２を中継地に降下させる必要がないため、中継地エリアの確保や、充電／交換設備の不要となり、無駄なインフラの整備とそれに伴うコストの追加を回避することができる。さらに、飛行を中断してバッテリ３３の充電や交換、燃料補給等を行う必要がない飛行時間の遅延を低減しながら、長距離飛行、長時間飛行をすることが可能となる。
本実施形態の集合型飛行体２は、複数のＵＡＶ３をフレーム５に離脱可能に接続して、一体的に飛行させる。このように構成することで、例えば、あるＵＡＶ３のバッテリ３３が消耗した場合に、そのＵＡＶ３をコネクタＣｎから離脱させ、予備機３０と交替させることができる。そして、交替を行っている間も、残りのＵＡＶ３によって集合型飛行体２の飛行を継続することができる。また、いずれかのＵＡＶ３が故障してそのＵＡＶ３の運転を停止した場合でも、残りのＵＡＶ３によって集合型飛行体２の飛行を継続することができる。これによって、集合型飛行体２は、飛行時間の遅延を低減しながら、長距離飛行、長時間飛行をすることが可能となる。
さらに、バッテリ３３の充電や交換等のために、集合型飛行体２を中継地に降下させる必要がないため、中継地エリアの確保や、充電／交換設備の不要となり、無駄なインフラの整備とそれに伴うコストの追加を回避することができる。さらに、飛行を中断してバッテリ３３の充電や交換、燃料補給等を行う必要がない飛行時間の遅延を低減しながら、長距離飛行、長時間飛行をすることが可能となる。
【0056】
（２）複数のＵＡＶ３は、母機３ａ（第１の飛行体）と、子機３ｂ（第２の飛行体）を有する。
母機３ａは、例えば、電力によって駆動され、重量物である貨物１００の輸送能力を有する。
子機３ｂは、例えば、母機３ａに対して電力を供給可能であり、フレーム５に接続された母機３ａと一体的に飛行することで、母機３ａに推進力を付与する。
母機３ａは、例えば、電力によって駆動され、重量物である貨物１００の輸送能力を有する。
子機３ｂは、例えば、母機３ａに対して電力を供給可能であり、フレーム５に接続された母機３ａと一体的に飛行することで、母機３ａに推進力を付与する。
【0057】
貨物１００の輸送能力を有するＵＡＶ３はコストが高くなる傾向がある。そこで、集合型飛行体２を構成する複数のＵＡＶ３は、貨物１００の吊下げ能力を有する母機３ａと、母機３ａに給電可能であり、推進力を付与可能な子機３ｂの組み合わせで構成する。子機３ｂには貨物１００の吊下げ能力は要求されないため、母機３ａと比較してコストを抑えたものを用いることができる。これによって、ＵＡＶ３のコストを抑えつつ、貨物１００の長距離輸送を可能とすることができる。
なお、本実施形態の例では、母機３ａは電力で駆動させるＵＡＶ３を一例として説明したが、母機３ａは、燃料で駆動されるものであっても良い。その場合、子機３ｂは母機３ａに燃料を供給可能なものであれば良く、子機３ｂ自体は電力および燃料のいずれかまたは両方で駆動されるものであっても良い。
なお、前記したように子機３ｂは、吊下げ能力を要求されないものを用いることができるが、子機３ｂとして貨物１００の吊下げ能力を有するものを用いても良い。その場合は、子機３ｂが接続される第２支持部５５の剛性を、母機３ａが接続される第１支持部５１と同程度としても良い。
なお、本実施形態の例では、母機３ａは電力で駆動させるＵＡＶ３を一例として説明したが、母機３ａは、燃料で駆動されるものであっても良い。その場合、子機３ｂは母機３ａに燃料を供給可能なものであれば良く、子機３ｂ自体は電力および燃料のいずれかまたは両方で駆動されるものであっても良い。
なお、前記したように子機３ｂは、吊下げ能力を要求されないものを用いることができるが、子機３ｂとして貨物１００の吊下げ能力を有するものを用いても良い。その場合は、子機３ｂが接続される第２支持部５５の剛性を、母機３ａが接続される第１支持部５１と同程度としても良い。
【0058】
（３）フレーム５は、母機３ａを支持する第１支持部５１と、子機３ｂを支持する第２支持部５５と、を備える。
第２支持部５５は、環状部５６と、接続部５７と、を備える。
環状部５６は、第１支持部５１の外周に配置され、複数のコネクタＣｎが周方向に間隔を空けて設けられている。接続部５７は、環状部５６を第１支持部５１に接続する。
第２支持部５５は、環状部５６と、接続部５７と、を備える。
環状部５６は、第１支持部５１の外周に配置され、複数のコネクタＣｎが周方向に間隔を空けて設けられている。接続部５７は、環状部５６を第１支持部５１に接続する。
【0059】
集合型飛行体２において、重量物である貨物１００を輸送する母機３ａが内周に位置し、母機３ａに推進力を付与する子機３ｂが、母機３ａの外周を囲む形で配置される。これによって、集合型飛行体２のバランスが良くなり、安定して飛行することができる。さらに、第２支持部５５に複数の子機３ｂを配置することができるので、母機３ａへの給電量を増やすことができる。また、子機３ｂに揚力を負担させる場合には、集合型飛行体２の揚力を増加させることができる。
【0060】
（４）フレーム５の第１支持部５１は、貨物１００が吊り下げられる中心部５２と、中心部５２から放射状に配置された複数の直線部５３と、を備える。
複数の直線部５３のそれぞれに、ＵＡＶ３とのコネクタＣｎが設けられる。
複数の直線部５３のそれぞれに、ＵＡＶ３とのコネクタＣｎが設けられる。
【0061】
中心部５２に貨物１００の吊り下げ部５４が設けられ、貨物１００を輸送する母機３ａがその周囲に放射状に配置されるため、集合型飛行体２のバランスが良くなる。さらに、集合型飛行体２に複数の母機３ａを配置できるので、より重量の大きい貨物１００を輸送することが可能である。また、母機３ａも予備機３０と交替が可能となるため、安定して長距離、長時間の飛行を行うことができる。
【0062】
（５）フレーム５は、例えば、子機３ｂから供給される電力を、母機３ａに供給する供給部を備える。供給部は、フレーム５の内部に配設されたケーブル５８（電力ケーブル）とすることができる。
【0063】
これによって、子機３ｂから母機３ａに給電する際に、子機３ｂが母機３ａに直接接触する必要がなく、コネクタＣｎに接続したまま給電を行うことができるため、安定した給電が可能となる。
なお、母機３ａが燃料で駆動され、子機３ｂから母機３ａに燃料が供給される場合は、供給部は、燃料を輸送するケーブルとすることができる。
なお、母機３ａが燃料で駆動され、子機３ｂから母機３ａに燃料が供給される場合は、供給部は、燃料を輸送するケーブルとすることができる。
【0064】
（６）フライトコントロール７は、監視部７２（交替判定部）と、交替制御部７３と、を備える。
監視部７２は、集合型飛翔体の飛行中に、複数のＵＡＶ３のそれぞれから状態情報を取得し、状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機３０との交替を判定する。
交替制御部７３は、交替が判定された飛行体をコネクタＣｎから離脱させ、集合型飛行体２に飛来した予備機３０を、当該コネクタＣｎに接続させる。
監視部７２は、集合型飛翔体の飛行中に、複数のＵＡＶ３のそれぞれから状態情報を取得し、状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機３０との交替を判定する。
交替制御部７３は、交替が判定された飛行体をコネクタＣｎから離脱させ、集合型飛行体２に飛来した予備機３０を、当該コネクタＣｎに接続させる。
【0065】
これによって、集合型飛行体２は、飛行中のＵＡＶ３のリアルタイムの状態に応じて予備機３０との交替を判定できるため、安定した長距離輸送を行うことができる。
【0066】
（７）集合型飛行体２は、フレーム５に設けられ、ＧＮＳＳ（衛星測位システム）による位置情報を受信するＧＮＳＳ受信機Ｇｒ（受信機）を備える。
フライトコントロール７は、フレーム５上のＧＮＳＳ受信機Ｇｒの位置からコネクタＣｎまでの距離情報を、ＰＩＤテーブルＰＴとして記憶する記憶部７５を備える。
フライトコントロール７の交替制御部７３は、ＧＰＳＧＮＳＳ受信機Ｇｒの位置に飛来した予備機３０を、距離情報に基づいて、ＵＡＶ３が離脱したコネクタＣｎまで移動させ、コネクタＣｎに接続させる。
フライトコントロール７は、フレーム５上のＧＮＳＳ受信機Ｇｒの位置からコネクタＣｎまでの距離情報を、ＰＩＤテーブルＰＴとして記憶する記憶部７５を備える。
フライトコントロール７の交替制御部７３は、ＧＰＳＧＮＳＳ受信機Ｇｒの位置に飛来した予備機３０を、距離情報に基づいて、ＵＡＶ３が離脱したコネクタＣｎまで移動させ、コネクタＣｎに接続させる。
【0067】
これにより、集合型飛行体２が飛行中でも、交替制御部７３は、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒの位置まで飛来した予備機３０をコネクタＣｎの位置まで飛行させ、コネクタＣｎに容易に接続させることができる。
【0068】
（８）交替制御部７３は、コネクタＣｎからＵＡＶ３が離脱した際に、コネクタＣｎに接続している残りのＵＡＶ３に対して、離脱したＵＡＶ３の出力を補うバックアップ制御を行う。
【0069】
これにより、ＵＡＶ３がコネクタＣｎから離脱している間も、残りのＵＡＶ３によって、集合型飛行体２を安定して飛行させることができる。なお、ＵＡＶ３の出力は、ＵＡＶ３の揚力および推進力の少なくとも一方を含むものである。
【0070】
（９）本実施形態の集合型飛行体２の交替制御方法は、フライトコントロール７によって実行される、交替判定ステップと、交替制御ステップと、を含む。
フライトコントロール７は、交替判定ステップにおいて、集合型飛翔体の飛行中に、複数のＵＡＶ３のそれぞれから状態情報を取得し（ステップＳ０２）、状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機３０との交替を判定する（ステップＳ０４）。
フライトコントロール７は、交替制御ステップにおいて、交替が判定されたＵＡＶ３をコネクタＣｎから離脱させ（ステップＳ２０４）、集合型飛行体２に飛来した予備機３０を当該コネクタＣｎに接続させる（ステップＳ２１０）。
フライトコントロール７は、交替判定ステップにおいて、集合型飛翔体の飛行中に、複数のＵＡＶ３のそれぞれから状態情報を取得し（ステップＳ０２）、状態情報に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機３０との交替を判定する（ステップＳ０４）。
フライトコントロール７は、交替制御ステップにおいて、交替が判定されたＵＡＶ３をコネクタＣｎから離脱させ（ステップＳ２０４）、集合型飛行体２に飛来した予備機３０を当該コネクタＣｎに接続させる（ステップＳ２１０）。
【0071】
これによって、集合型飛行体２は、飛行中のＵＡＶ３のリアルタイムの状態に応じて予備機３０との交替を判定できるため、安定した長距離輸送を行うことができる。
【0072】
（１０）本実施形態の集合型飛行体２の交替制御方法は、
フライトコントロール７から、予備機３０の制御を行う地上制御装置９に対して交替要請を送信するステップ（ステップＳ２０２）と、
コネクタＣｎから離脱したＵＡＶ３の制御を、地上制御装置９に依頼する制御依頼を送信するステップ（ステップＳ２０７）と、を含む。
交替制御方法は、さらに、地上制御装置９によって実行される、第１の制御ステップと、第２の制御ステップと、を含む。
地上制御装置９は、第１の制御ステップにおいて、フライトコントロール７からの交替要請に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機３０を制御して、集合型飛行体２まで飛行させる（ステップＳ３０１～Ｓ３０３）。
地上制御装置９は、第２の制御ステップにおいて、フライトコントロール７からの制御依頼に基づいて、コネクタＣｎから離脱したＵＡＶ３を制御して、スタンバイ位置まで飛行させる（ステップＳ３０４～Ｓ３０５）。
フライトコントロール７から、予備機３０の制御を行う地上制御装置９に対して交替要請を送信するステップ（ステップＳ２０２）と、
コネクタＣｎから離脱したＵＡＶ３の制御を、地上制御装置９に依頼する制御依頼を送信するステップ（ステップＳ２０７）と、を含む。
交替制御方法は、さらに、地上制御装置９によって実行される、第１の制御ステップと、第２の制御ステップと、を含む。
地上制御装置９は、第１の制御ステップにおいて、フライトコントロール７からの交替要請に基づいて、スタンバイ位置に待機する予備機３０を制御して、集合型飛行体２まで飛行させる（ステップＳ３０１～Ｓ３０３）。
地上制御装置９は、第２の制御ステップにおいて、フライトコントロール７からの制御依頼に基づいて、コネクタＣｎから離脱したＵＡＶ３を制御して、スタンバイ位置まで飛行させる（ステップＳ３０４～Ｓ３０５）。
【0073】
地上制御装置９は、予備機３０がスタンバイ位置から集合型飛行体２まで飛行する間を制御し、予備機３０が集合型飛行体２まで飛来した段階で、フライトコントロール７に予備機３０の制御を受け渡す。集合型飛行体２に設けられたフライトコントロール７が制御することで、予備機３０のコネクタＣｎの位置まで移動と、コネクタＣｎへの接続をスムーズに行うことができる。
さらに、集合型飛行体２から離脱したＵＡＶ３については、例えば、集合型飛行体２に干渉しない距離Ｄまで飛行させた後、速やかに地上制御装置９に制御を受け渡して、スタンバイ位置まで帰還させる。これによって、集合型飛行体２の飛行を制御するフライトコントロール７の負荷を低減することができる。
さらに、集合型飛行体２から離脱したＵＡＶ３については、例えば、集合型飛行体２に干渉しない距離Ｄまで飛行させた後、速やかに地上制御装置９に制御を受け渡して、スタンバイ位置まで帰還させる。これによって、集合型飛行体２の飛行を制御するフライトコントロール７の負荷を低減することができる。
【0074】
以下に、前記した実施形態の変形例を説明する。変形例の構成において、実施形態を同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
＜変形例１＞
図１２は、変形例１に係る集合型飛行体２Ａの構成を示す図である。
前記した実施形態では、集合型飛行体２Ａのフレーム５Ａに複数の母機３ａが接続される例を説明した。
図１２に示すように、変形例１では、集合型飛行体２Ａのフレーム５Ａに、１機の母機３ａが接続される。さらに変形例１では、母機３ａのＵＡＶコントローラ３５（図３参照）が、地上制御装置９と通信を行いながら、集合型飛行体２Ａの飛行を制御するフライトコントロール７として機能する。
フレーム５Ａの、子機３ｂが接続される第２支持部５５Ａの構成は、前記した実施形態と概ね同じであるため、詳細な説明は省略する。
＜変形例１＞
図１２は、変形例１に係る集合型飛行体２Ａの構成を示す図である。
前記した実施形態では、集合型飛行体２Ａのフレーム５Ａに複数の母機３ａが接続される例を説明した。
図１２に示すように、変形例１では、集合型飛行体２Ａのフレーム５Ａに、１機の母機３ａが接続される。さらに変形例１では、母機３ａのＵＡＶコントローラ３５（図３参照）が、地上制御装置９と通信を行いながら、集合型飛行体２Ａの飛行を制御するフライトコントロール７として機能する。
フレーム５Ａの、子機３ｂが接続される第２支持部５５Ａの構成は、前記した実施形態と概ね同じであるため、詳細な説明は省略する。
【0075】
図１２に示すように、フレーム５Ａの第１支持部５１Ａは、前記した実施形態の直線部５３が省略されている。変形例１において、第１支持部５１Ａは、母機３ａが接続される中心部５２Ａを備える。すなわち、変形例１において、中心部５２Ａは母機３ａが接続される接続部５７としての機能を備える。母機３ａは、中心部５２Ａの上側に配置される。中心部５２Ａの下側には、前記した実施形態と同様に、貨物１００の吊り下げ部５４が設けられる。
変形例１において、フレーム５Ａの第２支持部５５Ａの４つの接続部５７Ａは、それぞれ第１支持部５１Ａの中心部５２Ａに直接接続している。
変形例１において、フレーム５Ａの第２支持部５５Ａの４つの接続部５７Ａは、それぞれ第１支持部５１Ａの中心部５２Ａに直接接続している。
【0076】
変形例１において、母機３ａは、前記した実施形態と同様に、重量物である貨物１００の輸送能力を有するものを用いる。変形例１では母機３ａが１機のみであるため、実施形態で用いたものより高い重量物の輸送能力を有するものを用いても良い。また、フライトコントロール７として機能する母機３ａのＵＡＶコントローラ３５は、演算能力が高いものを用いても良い。
子機３ｂは、前記した実施形態と同様に、母機３ａと一体的に飛行することで推進力を付与し、母機３ａが飛行するための電力または燃料を供給することができるものを用いる。
子機３ｂは、前記した実施形態と同様に、母機３ａと一体的に飛行することで推進力を付与し、母機３ａが飛行するための電力または燃料を供給することができるものを用いる。
【0077】
変形例１において、母機３ａのＵＡＶコントローラ３５は、フライトコントロール７として、飛行制御部７１、監視部７２、交替制御部７３、給電制御部７４および記憶部７５（図５参照）を備える。
母機３ａのＵＡＶコントローラ３５が備える飛行制御部７１は、地上制御装置９、子機３ｂのＵＡＶコントローラ３５および、コネクタＣｎに設けられた姿勢センサＡｓ、カメラＣｍ等と通信を行って、集合型飛行体２Ａの飛行を制御し、集合型飛行体２Ａの状態を監視し、子機３ｂの交替制御を行う。なお、変形例１では、母機３ａが１機のみであるため、予備機３０との交替は行わない。
母機３ａのＵＡＶコントローラ３５が備える飛行制御部７１は、地上制御装置９、子機３ｂのＵＡＶコントローラ３５および、コネクタＣｎに設けられた姿勢センサＡｓ、カメラＣｍ等と通信を行って、集合型飛行体２Ａの飛行を制御し、集合型飛行体２Ａの状態を監視し、子機３ｂの交替制御を行う。なお、変形例１では、母機３ａが１機のみであるため、予備機３０との交替は行わない。
【0078】
以上説明したように、変形例１の集合型飛行体２Ａは、例えば、以下の構成を有する。
（ｉ）フレーム５Ａの第１支持部５１Ａは、母機３ａ（第１の飛行体）が配置され、貨物１００が吊り下げられる中心部５２Ａを備える。母機３ａのＵＡＶコントローラ３５は、フレーム５Ａに接続されたＵＡＶ３を制御して、一体的に飛行させるフライトコントロール７（制御装置）である。
（ｉ）フレーム５Ａの第１支持部５１Ａは、母機３ａ（第１の飛行体）が配置され、貨物１００が吊り下げられる中心部５２Ａを備える。母機３ａのＵＡＶコントローラ３５は、フレーム５Ａに接続されたＵＡＶ３を制御して、一体的に飛行させるフライトコントロール７（制御装置）である。
【0079】
このように構成することで、変形例１においても、前記した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、あるＵＡＶ３（子機３ｂ）のバッテリ３３が消耗した場合に、そのＵＡＶ３をコネクタＣｎから離脱させ、予備機３０と交替させることができる。そして、交替を行っている間も、残りの飛行体によって集合型飛行体２Ａの飛行を継続することができる。これによって、集合型飛行体２Ａは、飛行時間の遅延を低減しながら、長距離飛行することが可能となる。
さらに変形例１では、母機３ａのＵＡＶコントローラ３５がフライトコントロール７として機能することで、フレーム５Ａにフライトコントロール７として機能するコンピュータを別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
さらに変形例１では、母機３ａのＵＡＶコントローラ３５がフライトコントロール７として機能することで、フレーム５Ａにフライトコントロール７として機能するコンピュータを別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
【0080】
なお、変形例１においても、フライトコントロール７として機能するコンピュータを、母機３ａのＵＡＶコントローラ３５とは別に設けても良い。その場合、フライトコントロール７は、図１２に示すフレーム５の中心部５２に設置しても良く、あるいは他の任意の箇所に設置しても良い。
【0081】
＜変形例２＞
図１３は、変形例２に係る集合型飛行体２Ｂの一例を示す図である。
図１４は、変形例２に係る集合型飛行体２Ｂの別の例を示す図である。
前記した実施形態および変形例１では、フレーム５を介して複数のＵＡＶ３を接続することで、集合型飛行体２を構成する例を説明したが、これらの態様に限定されない。変形例２では、図１３および図１４に示すように、フレームを介さず、大型の母機３ａに子機３ｂを直接的に接続することで、集合型飛行体２Ｂを構成する。
図１３は、変形例２に係る集合型飛行体２Ｂの一例を示す図である。
図１４は、変形例２に係る集合型飛行体２Ｂの別の例を示す図である。
前記した実施形態および変形例１では、フレーム５を介して複数のＵＡＶ３を接続することで、集合型飛行体２を構成する例を説明したが、これらの態様に限定されない。変形例２では、図１３および図１４に示すように、フレームを介さず、大型の母機３ａに子機３ｂを直接的に接続することで、集合型飛行体２Ｂを構成する。
【0082】
変形例２において、大型の母機３ａは、集合型飛行体２Ｂにおいて、揚力に加えて推進力を付与するものであり、さらに集合型飛行体２Ｂの方向制御も行う。また、母機３ａのＵＡＶコントローラ３５は、変形例１と同様に、地上制御装置９と通信を行いながら、集合型飛行体２Ｂの飛行を制御するフライトコントロール７として機能する。母機３ａのＵＡＶコントローラ３５は、変形例１と同様の制御を行うことができる。
【0083】
母機３ａの機体には、子機３ｂを物理的または電気的に接続するためのコネクタＣｎが設けられている。コネクタＣｎは、例えば、母機３ａの機体の中心部の上面に設けることができる。子機３ｂは、母機３ａの中心部の上面に着地することで、コネクタＣｎに接続することができる。
【0084】
図１３の例では、母機３ａに一つのコネクタＣｎが設けられている。図１４の例では、母機３ａに複数のコネクタＣｎが設けられている。
図示は省略するが、母機３ａの内部に、母機３ａおよび子機３ｂを接続するためのケーブル等を配設することができる。これによって、子機３ｂからコネクタＣｎおよびケーブルを介して母機３ａに給電を行う、または燃料を供給することができる。
あるいは、子機３ｂは、ワイヤレス給電により、コネクタＣｎおよびケーブルを介さずに、母機３ａのバッテリ３３を充電するようにしても良い。
ワイヤレス給電として、磁界共鳴方式、電磁誘導方式、静電誘導方式等の任意の方式を用いることができる。
図示は省略するが、母機３ａの内部に、母機３ａおよび子機３ｂを接続するためのケーブル等を配設することができる。これによって、子機３ｂからコネクタＣｎおよびケーブルを介して母機３ａに給電を行う、または燃料を供給することができる。
あるいは、子機３ｂは、ワイヤレス給電により、コネクタＣｎおよびケーブルを介さずに、母機３ａのバッテリ３３を充電するようにしても良い。
ワイヤレス給電として、磁界共鳴方式、電磁誘導方式、静電誘導方式等の任意の方式を用いることができる。
【0085】
以上の通り、変形例２の集合型飛行体２Ｂは、例えば、以下の構成を有する。
（１１）集合型飛行体２Ｂは、電力または燃料によって駆動され、重量物の吊下げ能力を有する母機３ａ（第１の飛行体）と、
母機３ａに設けられたコネクタＣｎと、
コネクタＣｎに接続することで、母機３ａと一体的に飛行可能であり、コネクタＣｎを介して母機３ａに電力または燃料を供給可能な子機３ｂ（第２の飛行体）と、
飛行中において、子機３ｂのコネクタＣｎとの接続および離脱を制御する母機３ａのＵＡＶコントローラ３５（制御装置）と、を有する。
（１１）集合型飛行体２Ｂは、電力または燃料によって駆動され、重量物の吊下げ能力を有する母機３ａ（第１の飛行体）と、
母機３ａに設けられたコネクタＣｎと、
コネクタＣｎに接続することで、母機３ａと一体的に飛行可能であり、コネクタＣｎを介して母機３ａに電力または燃料を供給可能な子機３ｂ（第２の飛行体）と、
飛行中において、子機３ｂのコネクタＣｎとの接続および離脱を制御する母機３ａのＵＡＶコントローラ３５（制御装置）と、を有する。
【0086】
このように構成することで、変形例１においても、前記した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、子機３ｂがコネクタＣｎを介して母機３ａに給電を行うことができる。また、子機３ｂのバッテリ３３が消耗した場合に、その子機３ｂをコネクタＣｎから離脱させ、予備機３０と交替させることができる。そして、交替を行っている間も、母機３ａによって集合型飛行体２Ａの飛行を継続することができる。これによって集合型飛行体２Ｂは、バッテリ３３の充電／交換等のために中継地に降下する必要が無く、飛行時間の遅延を低減し、長時間飛行および長距離飛行が可能となる。
【0087】
＜その他の変形例＞
前記した実施形態では、フレーム５のコネクタＣｎおよびフレーム５内部に配設されたケーブル５８を介して、子機３ｂから母機３ａに給電される例を説明したが、本発明はこの態様に限定されない。
例えば、ワイヤレス給電により、フレーム５を介さずに、子機３ｂが母機３ａのバッテリ３３を充電するようにしても良い。
ワイヤレス給電として、磁界共鳴方式、電磁誘導方式、静電誘導方式等の任意の方式を用いることができる。
例えば、フライトコントロール７の給電制御部７４が、子機３ｂをフレーム５のコネクタＣｎから離脱させ、給電対象の母機３ａの上方に飛行させて、ワイヤレス給電を行うことができる。給電制御部７４は、例えば、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒで受信するフレーム５の中心部５２（ＰＩＤ０）の位置情報と、ＰＩＤテーブルＰＴに記録されている、中心部５２と各コネクタＣｎとの距離情報に基づいて、子機３ｂを母機３ａの上方まで飛行させることができる。
前記した実施形態では、フレーム５のコネクタＣｎおよびフレーム５内部に配設されたケーブル５８を介して、子機３ｂから母機３ａに給電される例を説明したが、本発明はこの態様に限定されない。
例えば、ワイヤレス給電により、フレーム５を介さずに、子機３ｂが母機３ａのバッテリ３３を充電するようにしても良い。
ワイヤレス給電として、磁界共鳴方式、電磁誘導方式、静電誘導方式等の任意の方式を用いることができる。
例えば、フライトコントロール７の給電制御部７４が、子機３ｂをフレーム５のコネクタＣｎから離脱させ、給電対象の母機３ａの上方に飛行させて、ワイヤレス給電を行うことができる。給電制御部７４は、例えば、ＧＮＳＳ受信機Ｇｒで受信するフレーム５の中心部５２（ＰＩＤ０）の位置情報と、ＰＩＤテーブルＰＴに記録されている、中心部５２と各コネクタＣｎとの距離情報に基づいて、子機３ｂを母機３ａの上方まで飛行させることができる。
【0088】
前記した実施形態では、集合型飛行体２を構成する複数の飛行体としてＵＡＶ３を用いる例を説明したが、飛行体は、ＵＡＶ３に限定されない。例えば、複数の飛行体の少なくとも一部を、ロータ（回転翼）を備えたヘリコプターやプロペラ（固定翼）を備えた飛行機としても良い。さらに、複数の飛行体の少なくとも一部を、有人航空機としても良い。
【0089】
また、前記した実施形態では、集合型飛行体２が重量物として貨物１００を輸送する例を説明したが、本発明はこの態様に限定されない。集合型飛行体２は、例えば、人や動物等を輸送するものであっても良い。
【0090】
また、前記した実施形態では、フレーム５の第１支持部５１の中心部５２に、貨物１００の吊り下げ部５４を設ける例を説明したが、本発明はこの態様に限定されない。吊り下げ部５４は、中心部５２だけでなく、例えば、第１支持部５１の直線部５３や、第２支持部５５の接続部５７等に複数設けても良い。例えば、貨物１００が風力発電用ブレード等の長尺の部材であっても、これらの複数の吊り下げ部５４にロープ等を介して貨物１００を支持させることができる。これによって、長尺の部材を安定して支持することができるため、集合型飛行体２の飛行の安全性を高めることができる。なお、この場合は第２支持部５５の接続部５７も、第１支持部５１と同様の剛性を有する材料で構成しても良い。
【0091】
また、前記した実施形態では、フレーム５の第１支持部５１に母機３ａを配置し、第２支持部５５に子機３ｂを配置する例を説明したが、本発明はこの態様に限定されない。必要に応じて、第１支持部５１に子機３ｂを配置しても良く、第２支持部５５に母機３ａを配置しても良い。例えば、前記したように、長尺の部材を輸送するために吊り下げ部５４を第２支持部５５にも設ける場合には、第２支持部５５の吊り下げ部５４が設けられた部分に、重量物の輸送能力を有する母機３ａを配置することができる。
【符号の説明】
【0092】
１ フライトシステム
２ 集合型飛行体
９ 地上制御装置
３ ＵＡＶ（飛行体）
３ａ 母機（第１の飛行体）
３ｂ 子機（第２の飛行体）
３０ 予備機
３５ 制御装置
５ フレーム
５１ 第１支持部
５２ 中心部
５３ 直線部
５４ 吊り下げ部
５５ 第２支持部
５６ 環状部
５７ 接続部５７
Ｃｎ コネクタ
７ フライトコントロール（制御装置）
７２ 監視部（交替判定部）
７３ 交替制御部
７５ 記憶部
ＵＴ ＵＡＶテーブル
ＰＴ ＰＩＤテーブル
１００ 貨物（重量物）
２ 集合型飛行体
９ 地上制御装置
３ ＵＡＶ（飛行体）
３ａ 母機（第１の飛行体）
３ｂ 子機（第２の飛行体）
３０ 予備機
３５ 制御装置
５ フレーム
５１ 第１支持部
５２ 中心部
５３ 直線部
５４ 吊り下げ部
５５ 第２支持部
５６ 環状部
５７ 接続部５７
Ｃｎ コネクタ
７ フライトコントロール（制御装置）
７２ 監視部（交替判定部）
７３ 交替制御部
７５ 記憶部
ＵＴ ＵＡＶテーブル
ＰＴ ＰＩＤテーブル
１００ 貨物（重量物）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
