(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-29
(45)【発行日】2022-08-08
(54)【発明の名称】無人航空機用ジンバル機構
(51)【国際特許分類】
H04N 5/225 20060101AFI20220801BHJP
B64D 47/08 20060101ALI20220801BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20220801BHJP
F16M 11/00 20060101ALI20220801BHJP
F16M 11/04 20060101ALI20220801BHJP
F16M 11/12 20060101ALI20220801BHJP
F16M 11/08 20060101ALI20220801BHJP
H04N 5/222 20060101ALI20220801BHJP
H04N 5/232 20060101ALI20220801BHJP
【ＦＩ】
H04N5/225 100
B64D47/08
B64C39/02
F16M11/00 A
F16M11/04 K
F16M11/12 H
F16M11/08 F
H04N5/222 100
H04N5/232 990
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018022406
(22)【出願日】2018-02-09
(65)【公開番号】P2019140536
(43)【公開日】2019-08-22
【審査請求日】2021-01-18
(73)【特許権者】
【識別番号】000220343
【氏名又は名称】株式会社トプコン
(74)【代理人】
【識別番号】100096884
【弁理士】
【氏名又は名称】末成 幹生
(72)【発明者】
【氏名】大佛 一毅
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 薫
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 一憲
(72)【発明者】
【氏名】大友 文夫
【審査官】大濱 宏之
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５３８６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１４５７８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ ５／２２５
Ｂ６４Ｄ ４７／０８
Ｂ６４Ｃ ３９／０２
Ｆ１６Ｍ １１／００
Ｆ１６Ｍ １１／０４
Ｆ１６Ｍ １１／１２
Ｆ１６Ｍ １１／０８
Ｈ０４Ｎ ５／２２２
Ｈ０４Ｎ ５／２３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無人航空機に搭載する無人航空機用ジンバル機構であって、開口部を備えた枠形状のベース部と、
前記開口部の内側で上下動が可能であると共に、前記ベース部の上方および下方に移動させることが可能で、レーザースキャナまたはカメラが設置される設置部と、
前記設置部の当該無人航空機に対する上下方向における位置の調整が可能な上下位置調整機構と、
前記設置部のロール方向の角度およびピッチ方向の角度の調整が可能な角度調整機構と、
前記設置部の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記姿勢検出部の信号に基づき、前記設置部の前記ピッチ方向および前記ロール方向の角度の制御を行う角度駆動部と、
上方を向くＧＮＳＳアンテナおよび／または下方を向く反射プリズムと、
前記設置部と前記ＧＮＳＳアンテナおよび／または前記反射プリズムとの位置関係を記憶した記憶部と、
を備え、
前記角度調整機構は、水平支持部材に回転可能に支持されたロール軸回り回転部材と、前記ロール軸回り回転部材の端部に設けられた支持部材に前記ピッチ方向に回転可能に支持された前記設置部とを備え、
前記設置部は、前記支持部材に近接して配置されている無人航空機用ジンバル機構。
【請求項2】
前記ＧＮＳＳアンテナと前記反射プリズムとの軸線が一致している請求項１に記載の無人航空機用ジンバル機構。
【請求項3】
当該無人航空機の姿勢と前記姿勢検出部が検出した前記設置部の姿勢とに基づき、前記設置部の前記ピッチ方向および前記ロール方向の角度を所定の方向に維持する制御を行う制御部を更に備える請求項１または２に記載の無人航空機用ジンバル機構。
【請求項4】
前記設置部に光学測量機器が設置されており、前記光学測量機器にＧＮＳＳアンテナおよび／または反射プリズムが固定されている請求項１～３のいずれかに記載の無人航空機用ジンバル機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無人航空機に搭載するレーザースキャナやカメラのジンバル機構に関する。
【背景技術】
【0002】
無人航空機（ＵＡＶ(Unmanned Aerial Vehicle)）を測量に用いる技術が知られている。この技術では、ＵＡＶにレーザースキャナを搭載し、空中からレーザースキャンデータを取得する。また、ＵＡＶにカメラを搭載し、航空写真測量を行う技術も知られている。ＵＡＶにセンサーを搭載する技術において、ジンバル機構を用いて機体が傾いてもセンサーが一定の方向に向く構造が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】日本国特許第６２２８６７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＵＡＶは、自身の位置を特定するためのＧＮＳＳ位置特定装置（所謂ＧＰＳ受信機）を搭載し、自身の位置を特定しながら飛行する。ところで、ＵＡＶにレーザースキャナやカメラを搭載した場合、測定対象は地表に限定されず、建物の側面や橋梁の下面の場合もある。このため、レーザースキャナやカメラの向きの設定に自由度が要求される。
【0005】
このような背景において、本発明は、ＵＡＶにレーザースキャナやカメラを搭載するための構造に関し、ＵＡＶの姿勢に関わりなくレーザースキャナやカメラの姿勢が維持され、更に自由度の高い設定に対応が可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、無人航空機に搭載する無人航空機用ジンバル機構であって、開口部を備えた枠形状のベース部と、前記開口部の内側で上下動が可能であると共に、前記ベース部の上方および下方に移動させることが可能で、レーザースキャナまたはカメラが設置される設置部と、前記設置部の当該無人航空機に対する上下方向における位置の調整が可能な上下位置調整機構と、前記設置部のロール方向の角度およびピッチ方向の角度の調整が可能な角度調整機構と、前記設置部の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記姿勢検出部の信号に基づき、前記設置部の前記ピッチ方向および前記ロール方向の角度の制御を行う角度駆動部と、上方を向くＧＮＳＳアンテナおよび／または下方を向く反射プリズムと、前記設置部と前記ＧＮＳＳアンテナおよび／または前記反射プリズムとの位置関係を記憶した記憶部と、を備え、前記角度調整機構は、水平支持部材に回転可能に支持されたロール軸回り回転部材と、前記ロール軸回り回転部材の端部に設けられた支持部材に前記ピッチ方向に回転可能に支持された前記設置部とを備え、前記設置部は、前記支持部材に近接して配置されている無人航空機用ジンバル機構である。
【0008】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、当該無人航空機の姿勢と前記姿勢検出部が検出した前記設置部の姿勢とに基づき、前記設置部の前記ピッチ方向および前記ロール方向の角度を所定の方向に維持する制御を行う制御部を更に備えることを特徴とする。
【0009】
請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載の発明において、前記設置部に光学測量機器が設置されており、前記光学測量機器にＧＮＳＳアンテナおよび／または反射プリズムが固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、ＵＡＶにレーザースキャナやカメラを搭載するための構造に関し、多様な自由度への対応が可能となる。また、本発明によれば、機器を搭載する設置台のピッチ方向（ピッチ軸回りの角度位置）とロール方向（ロール軸回りの角度位置）が、ＵＡＶの姿勢に影響を受けずに維持される。この機能によれば、特定の方向に向けたレーザースキャナやカメラの姿勢を、ＵＡＶの姿勢に影響されずに保つことができる。また、本発明によれば、ＵＡＶの中央部にレーザースキャナ等の機器が搭載されるので、重量バランスが良く、ＵＡＶの飛行の安定性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態のＵＡＶの斜視図である。
【図2】実施形態のジンバル機構の斜視図（Ａ）および（Ｂ）である。
【図3】実施形態のジンバル機構の斜視図である。
【図4】実施形態のジンバル機構の斜視図である。
【図5】実施形態のブロック図である。
【図6】実施形態における処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図7】レーザースキャナの一例を示す斜視図（Ａ）および（Ｂ）である。
【図8】レーザースキャナの一例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
（概要）
レーザースキャナまたはカメラを搭載可能な無人航空機用のジンバル機構２００が図１，２に示されている。ジンバル機構２００は、レーザースキャナまたはカメラが設置される設置部として機能するピッチ軸回り回転部材２０５を備えている。ピッチ軸回り回転部材２０５は、電動によるピッチ軸回りの回転が可能で、且つ、電動による上下動及びロール軸回りの回転が可能である。
レーザースキャナまたはカメラを搭載可能な無人航空機用のジンバル機構２００が図１，２に示されている。ジンバル機構２００は、レーザースキャナまたはカメラが設置される設置部として機能するピッチ軸回り回転部材２０５を備えている。ピッチ軸回り回転部材２０５は、電動によるピッチ軸回りの回転が可能で、且つ、電動による上下動及びロール軸回りの回転が可能である。
【0013】
また、ジンバル機構２００は、設置部であるピッチ軸回り回転部材２０５の姿勢を検出する姿勢検出部（図５の上下位置測定センサー６０２，ピッチ角測定センサー６０３，ロール角測定センサー６０４）の出力信号に基づき、レーザースキャナまたはカメラのピッチ方向およびロール方向の角度の制御を行う角度駆動部（ピッチ角制御モーター６０６およびロール角制御モーター６０７）を備える。
【0014】
（ＵＡＶ）
図１には、ＵＡＶ１００が示されている。ＵＡＶ１００は、機体本体を構成するベース部１０１，１０２を有している。ベース部１０１，１０２は、中央に開口を有した矩形の枠形状を有し、中央の開口となった部分にジンバル機構２００が配置されている。
図１には、ＵＡＶ１００が示されている。ＵＡＶ１００は、機体本体を構成するベース部１０１，１０２を有している。ベース部１０１，１０２は、中央に開口を有した矩形の枠形状を有し、中央の開口となった部分にジンバル機構２００が配置されている。
【0015】
ベース部１０１，１０２には、水平方向に延在する４本の支柱が固定され、この４本の支柱それぞれの先端には、ＵＡＶ１００を飛行させるためのプロペラ１０３が取り付けられている。
【0016】
ＵＡＶ１００は、ＧＮＳＳ装置および慣性航法計測装置（ＩＭＵ）を備え、飛行中に自身の三次元位置と姿勢を取得できる。その他、ＵＡＶ１００は、プロペラ１０３を駆動するモーター、バッテリー、飛行制御装置、飛行計画や飛行ログを格納する記憶部等を備えるが、それらは通常のＵＡＶと同じであるので、説明は省略する。
【0017】
（ジンバル機構）
図２，３にジンバル機構２００を示す。なお、図示されていないが、ジンバル機構２００には、ＵＡＶ１００の機体本体を構成するベース部１０１，１０２も含まれる。また、ジンバル機構２００に、ピッチ角制御モーター６０６に代表される各種の駆動機構、ＧＮＳＳアンテナ、反射プリズム等を含めてもよい。また、ジンバル機構２００に、制御部、駆動関係、記憶部等の各種電子回路等を含めてもよい。ジンバル機構２００は、図１に示すＵＡＶ１００のベース部１０１，１０２に固定されている。ジンバル機構２００は、支柱２０１，２０２、水平支持部材２０３、ロール軸回り回転部材２０４、ピッチ軸回り回転部材２０５を備えている。
図２，３にジンバル機構２００を示す。なお、図示されていないが、ジンバル機構２００には、ＵＡＶ１００の機体本体を構成するベース部１０１，１０２も含まれる。また、ジンバル機構２００に、ピッチ角制御モーター６０６に代表される各種の駆動機構、ＧＮＳＳアンテナ、反射プリズム等を含めてもよい。また、ジンバル機構２００に、制御部、駆動関係、記憶部等の各種電子回路等を含めてもよい。ジンバル機構２００は、図１に示すＵＡＶ１００のベース部１０１，１０２に固定されている。ジンバル機構２００は、支柱２０１，２０２、水平支持部材２０３、ロール軸回り回転部材２０４、ピッチ軸回り回転部材２０５を備えている。
【0018】
支柱２０１，２０２は、上下方向に延在し、ＵＡＶ１００のベース部１０１，１０２に固定されている。また支柱は、ベース部１０１，１０２の上下方向に突出して延在している。水平支持部材２０３は、支柱２０１，２０２に上下方向での移動が可能な状態で取り付けられている。この上下方向における位置の検出は、図５に示す上下位置測定センサー６０２によって行われ、その位置の調整は上下位置制御モーター６０８によって行われる。
【0019】
ロール軸回り回転部材２０４は、ロール軸回りでの回転が可能な状態で水平支持部材２０３に取り付けられている。この回転は、図５に示すロール角制御モーター６０７により行われる。モーターとしては、例えば、ブラシレスモータやステップピングモーターが用いられる。これは、他のモーター（例えば、図２のピッチ角制御モーター６０６）についても同じである。
【0020】
ピッチ軸回り回転部材２０５は、レーザースキャナやカメラ等の光学測量機器を搭載する設置部（設置台）として機能する。ピッチ軸回り回転部材２０５は、支持部材２０６と共にロール軸回り回転部材２０４に対して回転する。この回転は、図２および図５に示すピッチ角制御モーター６０６により行われる。
【0021】
また、ピッチ軸回り回転部材２０５は、支持部材２０６に対してピッチ軸回りでオフセット回転する。オフセット回転は、図２には図示されていないピッチオフセット設定モーター６１０（図５参照）によって行われる。図２（Ｂ）には、ピッチ軸回り回転部材２０５を支持部材２０６に対してピッチ軸回りでオフセット回転させた状態が示されている。支持部材２０６に対してピッチ軸回り回転部材２０５がピッチ軸回りでオフセット回転した状態で、支持部材２０６とピッチ軸回り回転部材２０５が一体となってピッチ回転する。
【0022】
支持部材２０６は、ピッチ軸回り回転部材２０５と共にピッチオフセット部を構成している。なお、ピッチ軸回りのオフセット角の設定を手動で行う形態も可能である。
【0023】
ロール軸回り回転部材２０４のロール軸回りにおける回転位置の検出は、図５に示すロール角測定センサー６０４で行われる。ピッチ軸回り回転部材２０５のピッチ軸回りにおける回転位置の検出は、図５に示すピッチ角測定センサー６０３で行われる。角度の検出は、ロータリーエンコーダで行われるが、モーターに送るパルス数の検出する方法でも可能である。
【0024】
ロール軸回り回転部材２０４がロール軸回りで回転することで、ピッチ軸回り回転部材２０５がロール軸回りで回転する。すなわち、ピッチ軸回り回転部材２０５は、ロール軸回りで回転が可能であると共に、ピッチ軸回りでの回転も可能である。
【0025】
図４には、支持部材２０６にＧＮＳＳアンテナ２０７と反射プリズム２０８を固定した状態が示されている。反射プリズム２０８は、トータルステーション等のレーザー光を用いた測位装置からの測位用レーザー光を反射するためのターゲットである。
【0026】
ここで、ＧＮＳＳの航法衛星からの航法信号は、上空から伝搬してくるので、ＧＮＳＳアンテナ２０７は上方に配置されている。他方で、測位用レーザー光は、地上から照射されるので、反射プリズム２０８は下方に配置されている。ＧＮＳＳアンテナと反射プリズムの設置候補が複数用意され、その中から設置位置を選択する形態も可能である。
【0027】
ピッチ軸回り回転部材２０５上に保持される光学測量機器（カメラまたはレーザースキャナ）の位置（光学中心の位置）、ＧＮＳＳアンテナ２０７の位置および反射プリズム２０８の位置（反射中心の位置）の関係は、図５に示すオフセット記憶装置６０５に記憶されている。なお、ＧＮＳＳアンテナ２０７と反射プリズム２０８の一方のみを備えた構成も可能である。
【0028】
なお、上下位置の変更、ロール回転、ピッチ回転によって、上記の位置関係が変化する場合は、上記の位置関係を上下位置や角度位置毎に予め調べておき、そのデータをオフセット記憶装置６０５に記憶しておく。
【0029】
ジンバル機構２００では、水平支持部材２０３の上下位置を調整することで、ピッチ軸回り回転部材２０５の上に設置された光学測量機器の指向方向を下方向、上方向、水平方向のいずれにも向けることができる。このため測量範囲が広く高い汎用性が得られる。
【0030】
特に、ベース部１０１の開口部の内側で水平支持部材２０３（ピッチ軸回り回転部材２０５）の上下動が可能である。このため、ピッチ軸回り回転部材２０５およびピッチ軸回り回転部材２０５に設置されたカメラやレーザースキャナ等の光学測量装置をベース部１０１の上方または下方に位置させることができ、光学測量装置の上方または下方の視界を大きく確保できる。
【0031】
（制御部）
ＵＡＶ１００は、図５に示す制御部６００を搭載している。制御部６００は、ジンバル機構２００に含まれるが、図２には図示省略されている。なお、制御部６００の一部（例えば、処理部６０９）を、ジンバル機構２００を構成する構造物から離れた位置に配置（通常は、ＵＡＶ１００のどこかの部分）に配置する構造も可能である。
ＵＡＶ１００は、図５に示す制御部６００を搭載している。制御部６００は、ジンバル機構２００に含まれるが、図２には図示省略されている。なお、制御部６００の一部（例えば、処理部６０９）を、ジンバル機構２００を構成する構造物から離れた位置に配置（通常は、ＵＡＶ１００のどこかの部分）に配置する構造も可能である。
【0032】
制御部６００は、３軸ジャイロセンサー６０１、上下位置測定センサー６０２、ピッチ角測定センサー６０３、ロール角測定センサー６０４、オフセット記憶装置６０５、ピッチ角制御モーター６０６、ロール角制御モーター６０７、上下位置制御モーター６０８、処理部６０９、ピッチ角オフセット設定モーター６１０を備える。
【0033】
制御部６００は、ＵＡＶ１００およびピッチ軸回り回転部材２０５に搭載した光学測量機器の姿勢を検出し、ＵＡＶ１００の姿勢が変化しても、当該光学測量機器の姿勢が意図したものに維持されるように、ピッチ軸回り回転部材２０５のピッチ角とロール角の制御を行う。
【0034】
３軸ジャイロセンサー６０１は、ＵＡＶ１００の３軸（鉛直軸と直交する２つの水平軸）回りの角度を検出する。３軸ジャイロセンサー６０１としてＵＡＶ１００が備えるＩＭＵ（慣性計測装置）の３軸ジャイロ機能を用いてもよい。上下位置測定センサー６０２は、支柱２０１，２０２における水平支持部材２０３の上下方向における位置を検出する。ピッチ角測定センサー６０３は、ピッチ軸回り回転部材２０５のピッチ軸回りの角度位置を検出する。ロール角測定センサー６０４は、ロール軸回り回転部材２０４のロール軸回りの角度位置を検出する。
【0035】
オフセット記憶装置６０５は、ピッチ軸回り回転部材２０５上に搭載される光学測量機器の位置と、図４のＧＮＳＳアンテナ２０７およびミラー２０８の位置との相対位置関係を記憶する。ピッチ角制御モーター６０６は、ピッチ軸回り回転部材２０５をピッチ軸回りで回転させる。ロール角制御モーター６０７は、ロール軸回り回転部材２０４をロール軸回りで回転させる。上下位置制御モーター６０８は、支柱２０１，２０２に対する水平支持部材２０３の上下動を行う。処理部６０９は、ＣＰＵ、メモリ、各種のインターフェースを備えたコンピュータであり、図６の処理を実行する。ピッチ角オフセット設定モーター６１０は、ピッチ軸回り回転部材２０５をピッチ軸回りにオフセット回転させ、支持部材２０６とのピッチ軸回りのオフセット角の設定を行う。
【0036】
（処理の一例）
図６に、図５の処理部６０９が行う処理の手順の一例を示す。図６の処理を実行するためのプログラムは、処理部６０９内のメモリやその他適当な記憶装置や記憶媒体に記憶され、そこから読み出されて処理部６０９が備えるＣＰＵにより実行される。このプログラムを適当な記憶媒体や記憶サーバ等に記憶させ、そこから取得する形態も可能である。
図６に、図５の処理部６０９が行う処理の手順の一例を示す。図６の処理を実行するためのプログラムは、処理部６０９内のメモリやその他適当な記憶装置や記憶媒体に記憶され、そこから読み出されて処理部６０９が備えるＣＰＵにより実行される。このプログラムを適当な記憶媒体や記憶サーバ等に記憶させ、そこから取得する形態も可能である。
【0037】
処理に先立ち、ジンバル機構２００に保持された光学測量機器（レーザースキャナやカメラ）の絶対座標系における姿勢を予め指定しておく。この光学測量機器の姿勢は、固定されたものに限定されず、ＵＡＶ１００の位置に対応して変化させる態様、時間共に変化させる態様、ＵＡＶ１００の操作者から指示され姿勢に調整する態様等が可能である。なお、絶対座標系とは、ＧＮＳＳで用いられる座標系である。絶対座標系では、緯度、経度、平均海面からの高度によって位置が特定される。また、絶対座標系における姿勢は、例えば、Ｘ軸を東の方向、Ｙ軸を北の方向、Ｚ軸を鉛直上の方向とした３次元座標系における極座標表示で記述される。
【0038】
処理が開始されると、まず初期値の設定を行う。この処理は、ＵＡＶ１００の飛行開始前の段階で行う。この処理では、まず絶対座標系上におけるＵＡＶ１００の位置と姿勢を決めた状態とし、その上で水平支持部材２０３の上下位置を、指定した上下位置に移動させ、そこで固定する（ステップＳ１０１）。次に、ピッチ軸回り回転部材２０５を指定したピッチ位置（ピッチ角）にオフセット回転させ、そこで固定する（ステップＳ１０２）。次に、ロール軸回り回転部材２０４を指定したロール位置（ロール角）にオフセット回転させ、そこで固定する（ステップＳ１０３）。
【0039】
次に、水平支持部材２０３の上下位置の測定（ステップＳ１０４）、ピッチ軸回り回転部材２０５のピッチ位置（ピッチ角）の測定（ステップＳ１０５）、ロール軸回り回転部材２０４のロール位置（ロール角）の測定（ステップＳ１０６）を行う。
【0040】
次に、オフセット記憶装置６０５に記憶されているオフセット情報とステップＳ１０４～Ｓ１０６の測定結果に基づき、ＧＮＳＳアンテナ２０７と反射プリズム２０８のＵＡＶ１００に対する位置を取得する（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。
【0041】
次に、ステップＳ１０４～ステップＳ１０９で得たパラメータとオフセット記憶装置６０５に記憶されているオフセット情報を取得する（ステップＳ１０９）。この状態でピッチ軸回り回転部材２０５上の配置された光学測量機器が予め定めた姿勢に設定された状態となる。ただし、飛行を開始すると、ＵＡＶ１００の姿勢が変化するので、この段階では、ＵＡＶ１００の姿勢を考慮した光学測量機器の姿勢制御となっていない。ＵＡＶ１００の姿勢を考慮した光学測量機器の姿勢制御は、次のステップＳ１１０以下の処理で行われる。
【0042】
ステップＳ１０９の後、３軸ジャイロセンサー６０１の出力、ＧＮＳＳデータおよび反射プリズムの位置を取得し（ステップＳ１１０）、その内容とステップＳ１０９で取得した内容に基づき、ジンバル機構２００のピッチ角とロール角の制御が行なわれる（ステッＳ１１１）。なお、飛行を開始しない場合、Ｓ１１０で取得するデータは、初期値と同じなので、Ｓ１１１の制御は行われず、ジンバル機構２００は飛行開始前の静止状態を維持する。
【0043】
ステップＳ１１１では以下の処理が処理部６０９で行なわれる。まず、ステップＳ１０９の結果からＵＡＶ１００に固定した座標系における光学測量機器（ジンバル機構２００に保持されたカメラやレーザースキャナ）の姿勢を取得する。他方で、ステップＳ１１０の結果から絶対座標系におけるＵＡＶ１００の姿勢、ＧＮＳＳアンテナの位置および反射プリズムの位置を取得する。この結果、絶対座標系における光学測量機器の姿勢、ＧＮＳＳアンテナおよび反射プリズムの位置が得られる。ジンバル機構２００に保持された光学測量機器の絶対座標系における姿勢、ＧＮＳＳアンテナおよび反射プリズムの位置が判ることで、これらのパラメータの実際の値と初期値（維持しようとする値）との差が判る。この差が解消するようにジンバル機構２００のピッチ角とロール角を制御する信号が生成され、ピッチ軸回り回転部材２０５上に設置された光学測量機器の姿勢制御が行なわれる。
【0044】
上記の処理により、ＵＡＶ１００の姿勢が変化しても、ジンバル機構２００に保持された光学測量機器の絶対座標系における姿勢が所定のものとなるようにリアルタイムな制御が行なわれる。
【0045】
（その他１）
ステップＳ１１１において、ピッチ軸回り回転部材２０５の姿勢（ロール角とピッチ角）の調整と同時に、水平支持部材２０３（ピッチ軸回り回転部材２０５）の上下位置の調整を行う態様も可能である。この場合、ＵＡＶ１００が備えるＧＮＳＳ装置や反射プリズム２０８のレーザー測位情報に基づくＵＡＶ１００の位置と、測量対象（撮影対象やレーザースキャン対象）の位置関係から、最適な光学測量装置の支柱２０１，２０２における上下位置を目標位置として求める。そして、上記の目標位置に光学測量装置が位置するようにピッチ軸回り回転部材２０５の上下位置の調整が行なわれる。
ステップＳ１１１において、ピッチ軸回り回転部材２０５の姿勢（ロール角とピッチ角）の調整と同時に、水平支持部材２０３（ピッチ軸回り回転部材２０５）の上下位置の調整を行う態様も可能である。この場合、ＵＡＶ１００が備えるＧＮＳＳ装置や反射プリズム２０８のレーザー測位情報に基づくＵＡＶ１００の位置と、測量対象（撮影対象やレーザースキャン対象）の位置関係から、最適な光学測量装置の支柱２０１，２０２における上下位置を目標位置として求める。そして、上記の目標位置に光学測量装置が位置するようにピッチ軸回り回転部材２０５の上下位置の調整が行なわれる。
【0046】
例えば、飛行するＵＡＶから橋梁をレーザースキャンする場合を考える。この際、最初に橋梁の上空からレーザースキャンを行い、次いで橋梁の下部に潜り込んで橋梁の裏側（下側）のレーザースキャンを行うとする。この場合、最初にピッチ軸回り回転部材２０５の位置をベース部１０２の下方に下げ、ＵＡＶ１００から見た下方に対するレーザースキャンを行う。次いで、ピッチ軸回り回転部材２０５の位置をベース部１０１の上方に上げ、ＵＡＶ１００から見た上方に対するレーザースキャンを行う。こうすることで、レーザースキャン範囲を広く確保できる。
【0047】
（その他２）
ＧＮＳＳアンテナおよび／または反射プリズムをカメラやレーザースキャナ等の光学測量機器に固定する形態も可能である。
ＧＮＳＳアンテナおよび／または反射プリズムをカメラやレーザースキャナ等の光学測量機器に固定する形態も可能である。
【0048】
図７（Ａ）および（Ｂ）は、設置台となるピッチ軸回り回転部材２０５の上に固定されるレーザースキャナ３００の斜視図である。レーザースキャナ３００は、スキャンレーザ光の照射と受光を行う光学部３０１を備えている。光学部３０１からスキャンレーザ光が外部に照射され、また対象物からの反射光が光学部３０１で受光される。
【0049】
レーザースキャナの形式は特に限定されない。レーザースキャナについては、例えば特許第５４６６８０７号、特開２０１２－１３２９１７号公報に記載されている。
【0050】
図７（Ａ）には、レーザースキャナ３００に反射プリズム２３０とＧＮＳＳアンテナ１０７を固定した例が示されている。反射プリズム２３０は、入射光を１８０°向きを反転して反射する光学特性を有する。反射プリズム２３０をターゲットとしてＴＳ（トータルステーション）を用いた追尾および測距を行うことで、ＵＡＶ１００に搭載した光学測量機器（カメラまたはレーザースキャナ）のＴＳによる追尾と測位が行なわれる。ＴＳについては、例えば特開２０１５－１４５７８４号公報に記載されている。
【0051】
図７（Ａ）の場合、ＧＮＳＳアンテナ１０７が鉛直上方、反射プリズム２３０が鉛直下方に位置するように、レーザースキャナ３００が図２のピッチ軸回り回転部材２０５の上に固定される。この際、ピッチ軸回り回転部材２０５に開口部を設け、そこから下方に反射プリズム２３０を突出させる。
【0052】
図７（Ｂ）には、レーザースキャナ３００に反射プリズム２３０とＧＮＳＳアンテナ１０７を固定した他の例が示されている。この場合、ＧＮＳＳアンテナ１０７は、レーザースキャナ３００の側面に固定され、その反対側の側面に反射プリズム２３０が固定される。そして、ＧＮＳＳアンテナ１０７が鉛直上方、反射プリズム２３０が鉛直下方に位置するように、レーザースキャナ３００がピッチ軸回り回転部材２０５の上に固定される。ここで、反射プリズム２３０をピッチ軸回り回転部材２０５に設けた開口部から下方に突出させた状態でレーザースキャナ３００がピッチ軸回り回転部材２０５に固定される。
【0053】
図７（Ａ）は、レーザースキャナ３００を立てて配置する場合であり、図７（Ｂ）は、レーザースキャナ３００を横に寝かして配置する場合である。この２つの配置構造は、スキャン対象やスキャン方向に応じていずれかを選択可能である。いずれの場合も基本の状態において、ＧＮＳＳアンテナ１０７が上方、反射プリズム２３０が下方に位置する位置関係となる。
【0054】
図８（Ａ）および（Ｂ）には、レーザースキャナ５００が示されている。レーザースキャナ５００は、光学部５０１から軸方向を中心に円錐状にレーザースキャンを行う。図８（Ａ）には、スキャン光の照射方向の側に反射プリズム２３０を固定し、スキャン光の照射方向と反対側にＧＮＳＳアンテナ１０７が固定されている。ここで、反射プリズム２３０は、レーザースキャナ５００の本体に固定されたアーム５０２を介して、レーザースキャナの本体に固定されている。また、ＧＮＳＳアンテナ１０７はレーザースキャナ５００の本体に直接固定されている。
【0055】
図８（Ａ）の場合、図２のピッチ軸回り回転部材２０５に開口を設け、この開口から光学部５０１が下方に突出するように、ピッチ軸回り回転部材２０５にレーザースキャナ５００が固定される。この場合、主に鉛直下方に向けてレーザースキャンが行なわれる形態となる。
【0056】
図８（Ｂ）には、レーザースキャナ５００の側面の一方にＧＮＳＳアンテナ１０７を固定し、他方に反射プリズム２３０を固定した例が示されている。この場合、ＧＮＳＳアンテナ１０７が鉛直上方、反射プリズム２３０が鉛直下方となるように、レーザースキャナ５００がピッチ軸回り回転部材２０５に固定される。この構造では、水平方向を中心としたレーザースキャンが行なわれる。
【0057】
図７および図８に示す形態では、レーザースキャナにＧＮＳＳアンテナと反射プリズムが直接または直接でないにしても強固にリジットに固定される。このため、振動や部材の変形に起因するレーザースキャナのスキャン原点の位置、ＧＮＳＳアンテナの位置および反射プリズムの位置の関係が変化し難く、高い安定性が得られる。
【符号の説明】
【0058】
１００…ＵＡＶ、１０１，１０２…ベース部、１０３…プロペラ、１０７…ＧＮＳＳアンテナ、２００…ジンバル機構、２０１，２０２…支柱、２０３…水平支持部材、２０４…ロール軸回り回転部材、２０５…ピッチ軸回り回転部材、２０６…支持部材、２０７…ＧＮＳＳアンテナ、２０８…反射プリズム、２３０…反射プリズム、３００…レーザースキャナ、３０１…光学部、５００…レーザースキャナ、５０１…光学部、５０２…アーム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】