特許 7161304 位置同定システム

(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】2022-10-18

(45)【発行日】2022-10-26

(54)【発明の名称】位置同定システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20221019BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20221019BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20221019BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20221019BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 H

G01C15/00 101

B64C39/02

B64D47/08

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018069799

(22)【出願日】2018-03-30

(65)【公開番号】P2019178998

(43)【公開日】2019-10-17

【審査請求日】2021-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175721

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 秀文

(72)【発明者】

【氏名】湯淺 嵩之

(72)【発明者】

【氏名】山田 拓久

(72)【発明者】

【氏名】今仲 雅之

(72)【発明者】

【氏名】大澤 淳司

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０２２０５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０３２９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１４／２０３５９３（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２１１９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４６３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３２７９４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１１８３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１２６２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｃ １／００－ １／１４

Ｇ０１Ｃ ５／００－１５／１４

Ｇ０３Ｂ １５／００－１５／０３５

Ｇ０３Ｂ １５／０６－１５／１６

Ｂ６４Ｃ １／００－９９／００

Ｂ６４Ｄ １／００－４７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無人航空機に設けられ、基準点を含み真下方へ撮影方向が向けられた俯瞰画像を撮影可能な撮像部と、
前記基準点に対する前記無人航空機の相対位置を算出可能な相対位置算出部と、
前記俯瞰画像における前記基準点の位置座標を算出する基準点座標算出部と、
前記基準点の位置座標、並びに前記無人航空機の相対位置に基づいて、前記俯瞰画像における前記無人航空機の位置座標を算出する航空機座標算出部と、
前記俯瞰画像において、前記無人航空機の位置座標に、前記無人航空機の位置を示す記号を表示する位置表示部と、
を具備する位置同定システム。

【請求項2】

前記相対位置算出部は、
前記無人航空機の相対位置として、前記基準点から前記無人航空機までの水平距離及び方向を算出する、
請求項１に記載の位置同定システム。

【請求項3】

前記航空機座標算出部は、
前記水平距離及び前記方向に基づいて、前記基準点から前記無人航空機までの前記俯瞰画像における画素数を算出し、前記基準点の位置座標と前記画素数を加算又は減算することで、前記俯瞰画像における前記無人航空機の位置座標を算出する、
請求項２に記載の位置同定システム。

【請求項4】

前記撮像部により撮影可能な位置に設置される基準部をさらに具備し、
前記航空機座標算出部は、
前記俯瞰画像における前記基準部の大きさに基づいて前記俯瞰画像の画素と実際の距離との関係を把握し、当該関係を用いて前記俯瞰画像における前記無人航空機の位置座標を算出する、
請求項３に記載の位置同定システム。

【請求項5】

前記航空機座標算出部は、
前記基準部が設置された場所と、前記記号を表示する場所の高さの差に応じて、前記画素数を補正する、
請求項４に記載の位置同定システム。

【請求項6】

前記基準部は、
前記基準点に設置される、
請求項４又は請求項５に記載の位置同定システム。

【請求項7】

前記基準部は、
前記撮像部により撮影可能なコードを具備する、
請求項４から請求項６までのいずれか一項に記載の位置同定システム。

【請求項8】

前記俯瞰画像において指定される指定位置の位置座標を算出する指定位置座標算出部と、
前記基準点の位置座標、及び前記指定位置の位置座標に基づいて、前記基準点に対する前記指定位置の相対位置を算出する指定位置算出部と、
前記指定位置の相対位置に基づいて、前記無人航空機に対して前記指定位置まで移動するように指示を出す移動指示部と、
を具備する請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の位置同定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無人航空機の位置を同定する位置同定システムの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、無人航空機を用いた種々のシステムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

【0003】

特許文献１には、無人航空機（ラジコンヘリコプター）を用いてソーラーパネルの不具合箇所を検知する故障診断システムが記載されている。当該故障診断システムにおいては、無人航空機に赤外線カメラを搭載している。当該ラジコンヘリコプター及び赤外線カメラを遠隔操作することで、ソーラーパネルを撮影し、撮影された赤外線画像を映像モニターに出力することで、ソーラーパネルの不具合箇所を特定し、故障診断を行うことができる。

【0004】

また特許文献１に記載の故障診断システムにおいては、無人航空機にＧＰＳを搭載している。当該ＧＰＳにより検出された無人航空機の位置情報を映像モニターに出力することで、無人航空機の位置を把握することができる。

【0005】

ここで、特許文献１に記載の技術のように、ＧＰＳにより検出された無人航空機の位置情報を映像モニターに出力する場合、一般的には、既存の地図（地図画像）上に無人航空機の現在位置を示す記号等が表示されることになる。

【0006】

しかしながら、既存の地図を用いる場合、当該地図の情報が適切でない場合（例えば、最新の情報ではない場合や、詳細な情報が記載されていない場合など）も考えられる。例えば実際（現在）の建物や道路と、地図に表示されている建物や道路とが一致しない場合には、操縦者は、映像モニターの表示（地図画像と無人航空機の位置を示す記号）だけでは、現在の無人航空機の位置を正確に把握することが困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１５－１４６３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、無人航空機の位置を正確に把握することができる位置同定システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0010】

即ち、請求項１においては、無人航空機に設けられ、基準点を含み真下方へ撮影方向が向けられた俯瞰画像を撮影可能な撮像部と、前記基準点に対する前記無人航空機の相対位置を算出可能な相対位置算出部と、前記俯瞰画像における前記基準点の位置座標を算出する基準点座標算出部と、前記基準点の位置座標、並びに前記無人航空機の相対位置に基づいて、前記俯瞰画像における前記無人航空機の位置座標を算出する航空機座標算出部と、前記俯瞰画像において、前記無人航空機の位置座標に、前記無人航空機の位置を示す記号を表示する位置表示部と、を具備するものである。

【0011】

請求項２においては、前記相対位置算出部は、前記無人航空機の相対位置として、前記基準点から前記無人航空機までの水平距離及び方向を算出するものである。

【0012】

請求項３においては、前記航空機座標算出部は、前記水平距離及び前記方向に基づいて、前記基準点から前記無人航空機までの前記俯瞰画像における画素数を算出し、前記基準点の位置座標と前記画素数を加算又は減算することで、前記俯瞰画像における前記無人航空機の位置座標を算出するものである。

【0013】

請求項４においては、前記撮像部により撮影可能な位置に設置される基準部をさらに具備し、前記航空機座標算出部は、前記俯瞰画像における前記基準部の大きさに基づいて前記俯瞰画像の画素と実際の距離との関係を把握し、当該関係を用いて前記俯瞰画像における前記無人航空機の位置座標を算出するものである。

【0014】

請求項５においては、前記航空機座標算出部は、前記基準部が設置された場所と、前記記号を表示する場所の高さの差に応じて、前記画素数を補正するものである。

【0015】

請求項６においては、前記基準部は、前記基準点に設置されるものである。

【0016】

請求項７においては、前記基準部は、前記撮像部により撮影可能なコードを具備するものである。

【0017】

請求項８においては、前記俯瞰画像において指定される指定位置の位置座標を算出する指定位置座標算出部と、前記基準点の位置座標、及び前記指定位置の位置座標に基づいて、前記基準点に対する前記指定位置の相対位置を算出する指定位置算出部と、前記指定位置の相対位置に基づいて、前記無人航空機に対して前記指定位置まで移動するように指示を出す移動指示部と、を具備するものである。

【発明の効果】

【0018】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0019】

請求項１においては、無人航空機の位置を正確に把握することができる。

【0020】

請求項２においては、無人航空機の相対位置を容易に把握することができる。

【0021】

請求項３においては、無人航空機の俯瞰画像における位置座標を容易に算出することができる。

【0022】

請求項４においては、無人航空機の位置をより正確に把握することができる。

【0023】

請求項５においては、無人航空機の位置をより正確に把握することができる。

【0024】

請求項６においては、無人航空機の位置同定のための処理を簡素化することができる。

【0025】

請求項７においては、無人航空機の位置同定のための処理を簡素化することができる。

【0026】

請求項８においては、無人航空機を任意の位置まで正確に移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】点検システムの概略構成を示す側面模式図。

【図2】基準ボードの上面を示す平面図。

【図3】俯瞰画像の一例を示す図。

【図4】位置同定処理の内容を示すフローチャート。

【図5】位置指定処理の内容を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下では、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る点検システム１００の構成について説明する。

【0029】

本実施形態に係る点検システム１００は、建物１の屋根２を点検するためのものである。点検システム１００は、主として制御端末１１０、無人航空機１２０、カメラ１３０及び基準ボード１４０を具備する。

【0030】

図１に示す制御端末１１０は、点検システム１００の各種制御を行うものである。制御端末１１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の記憶部や、ＣＰＵ等の演算処理部、タッチパネル等の入出力部等を具備する。本実施形態では、制御端末１１０としてタブレットを用いることを想定している。制御端末１１０は、所定の演算処理や記憶処理等を行うことができる。制御端末１１０には、点検システム１００の各種処理（各種演算や無人航空機１２０の制御等）に用いられる種々の情報やプログラム等が、予め記憶される。

【0031】

無人航空機１２０は、人が搭乗しない小型の航空機である。無人航空機１２０は、複数のローター（回転翼）を具備し、安定した飛行を行うことができる。無人航空機１２０は、外部（本実施形態では、制御端末１１０）からの指示に基づいて操作される。無人航空機１２０は、制御端末１１０と各種の情報をやり取り（通信）することができる。また無人航空機１２０は、ＧＰＳ受信機１２１、高度センサ１２２を具備する。

【0032】

ＧＰＳ受信機１２１は、ＧＰＳ衛星の電波信号を受信して位置（経度及び緯度）を特定するものである。ＧＰＳ受信機１２１は、無人航空機１２０に内蔵されている。

【0033】

高度センサ１２２は、無人航空機１２０の高度を検出するものである。高度センサ１２２は、気圧を検出することによって、無人航空機１２０の現在の高度を検出することができる。高度センサ１２２は、無人航空機１２０に内蔵されている。

【0034】

カメラ１３０は、画像を撮影（撮像）するものである。カメラ１３０は、無人航空機１２０の下部に設けられる。カメラ１３０は、撮影方向を任意に変更することができる。カメラ１３０は、外部（本実施形態では、制御端末１１０）からの指示に基づいて操作される。カメラ１３０は、制御端末１１０と各種の情報をやり取り（通信）することができる。

【0035】

図１及び図２に示す基準ボード１４０は、無人航空機１２０の位置同定の基準となる部材である。基準ボード１４０は、平面視矩形（正方形）の板状に形成される。基準ボード１４０の寸法（一辺の長さ）は、予め制御端末１１０に記憶されている。基準ボード１４０は、飛行中の無人航空機１２０（カメラ１３０）により撮影可能な位置に配置される。また本実施形態では、基準ボード１４０が設置された位置が、位置同定の基準（基準点）となる。基準ボード１４０の上面には、方位記号１４１、コード１４２及び接地点マーク１４３が描かれている。

【0036】

方位記号１４１は、東西南北の方位を示すものである。方位記号１４１は、基準ボード１４０の中央に描かれている。基準ボード１４０を設置する際には、方位記号１４１が指し示す方位が実際の方位と一致するように、当該基準ボード１４０の向きが調節される。

【0037】

コード１４２は、各種の情報を一定の規則に従って模様化したものである。コード１４２は、基準ボード１４０の四隅にそれぞれ描かれている。制御端末１１０は、コード１４２をカメラ１３０によって撮影して解析することで、当該コード１４２から各種の情報を取得することができる。本実施形態においては、コード１４２は、基準ボード１４０の位置や大きさを特定するために用いられる。

【0038】

接地点マーク１４３は、無人航空機１２０の脚が接地する位置を示したものである。本実施形態では、無人航空機１２０が４本の脚を有しているものと想定して、４つの接地点マーク１４３（円形の記号）を基準ボード１４０に描いている。接地点マーク１４３は、方位記号１４１の周囲に描かれている。離陸前の無人航空機１２０は、接地点マーク１４３に脚がそれぞれ接地するように位置を調節されて、基準ボード１４０上に載置される。この状態で無人航空機１２０が北向きになるように、接地点マーク１４３の描かれる位置が設定されている。

【0039】

上述の如く構成された点検システム１００を用いて、建物１の屋根２の点検を行うことができる。具体的には、作業者は制御端末１１０を操作することで、無人航空機１２０及びカメラ１３０の動作を制御することができる。作業者は、無人航空機１２０を点検対象となる建物１の屋根２よりも高い位置に飛行させ、カメラ１３０によって当該屋根２を撮影する。作業者は、撮影された屋根２の画像を制御端末１１０に表示させて確認したり、当該制御端末１１０で画像解析したりすることで、当該屋根２に異常がないか点検することができる。なお、制御端末１１０は、ＧＰＳ受信機１２１及び高度センサ１２２からの信号に基づいて、無人航空機１２０の水平位置（経度及び緯度）及び高度を常時把握することができる。

【0040】

ここで、上述のような点検を行う場合、点検作業を効率的に実行するために、無人航空機１２０の位置をできるだけ正確に把握することが必要になる。特に本実施形態のように建物１の屋根２の点検を行う場合には、当該屋根２が鮮明に写った画像を撮影するために、当該建物１との相対位置（水平位置）をできるだけ正確に把握することが望ましい。

【0041】

そこで本実施形態に係る点検システム１００は、点検を行う場合、以下で説明する処理（「位置同定処理」と称する）を行うことで、無人航空機１２０（カメラ１３０）により撮影された俯瞰画像Ｐ中における当該無人航空機１２０の位置を把握（位置同定）することができるように構成されている。以下、具体的に説明する。

【0042】

まず、屋根２の点検を行う場合、事前準備として、図１及び図３に示すように、点検の対象となる建物１付近の地面上に、基準ボード１４０が設置される。この際、基準ボード１４０は、無人航空機１２０（カメラ１３０）により撮影可能な位置に配置される。具体的には、基準ボード１４０は、上空から見て遮るもの（例えば、木、建物１の屋根２等）がない位置に配置される。また、基準ボード１４０は、位置同定の基準となる位置（基準点）に配置される。基準点は、作業者が任意に決定することができる。本実施形態では、基準ボード１４０が設置された位置を基準点としている。また、基準ボード１４０は、方位記号１４１（図２参照）が指し示す方位が実際の方位と一致するように、向きが適宜調整されて配置される。

【0043】

また、設置された基準ボード１４０の上に、離陸前の無人航空機１２０が載置される。この際、無人航空機１２０の脚が、基準ボード１４０の接地点マーク１４３に接地するように当該無人航空機１２０の位置が調整される。これによって、無人航空機１２０は北向きに載置されることになる。

【0044】

屋根２の点検が開始されると、以下の位置同定処理（図４のステップＳ１０１からステップＳ１０７まで）が行われる。

【0045】

図４に示す位置同定処理のステップＳ１０１において、制御端末１１０は、無人航空機１２０の離陸時の位置（経度及び緯度（ｘ１、ｙ１））を記録する。当該無人航空機１２０の離陸時の位置（ｘ１、ｙ１）は、基準ボード１４０の位置を示すことになる。なお、当該記録は、無人航空機１２０の離陸時における作業者の手動操作に基づいて行うことも、制御端末１１０自身の判断で自動的に行うことも可能である。
制御端末１１０は、当該ステップＳ１０１の処理を行った後、ステップＳ１０２に移行する。

【0046】

ステップＳ１０２において、制御端末１１０は、基準ボード１４０が写り込んだ俯瞰画像Ｐを、カメラ１３０から取得する。具体的には、作業者は無人航空機１２０を離陸させ、建物１の上空へと移動させる。そして、作業者は、無人航空機１２０のカメラ１３０を下方へ向けて基準ボード１４０及び建物１の屋根２が写った俯瞰画像Ｐを撮影する。この際、図３に示すように、基準ボード１４０と共に、点検の対象となる屋根２全体が写った俯瞰画像Ｐを取得することが好ましい。また当該俯瞰画像Ｐを撮影する際には、当該画像の上が北を向くように、無人航空機１２０やカメラ１３０の向きが調整される。

【0047】

なお、当該俯瞰画像Ｐは、無人航空機１２０の現在位置を示し、作業者が当該位置を確認するために用いられる。従って、当該俯瞰画像Ｐは、作業者が常に確認できるように、制御端末１１０のタッチパネルに常時表示される。
制御端末１１０は、当該ステップＳ１０２の処理を行った後、ステップＳ１０３に移行する。

【0048】

ステップＳ１０３において、制御端末１１０は、俯瞰画像Ｐ中の基準ボード１４０の座標（Ｘ１、Ｙ１）を取得する。

【0049】

ここで、本実施形態において「座標」とは、平面画像（俯瞰画像Ｐ）中の位置を、互いに直交する２つの座標軸に基づいて特定するものである。本実施形態においては、俯瞰画像ＰにＸ軸（本実施形態では、図３における紙面左右方向の座標軸）及びＹ軸（本実施形態では、図３における紙面上下方向の座標軸）を定義し、当該座標軸に基づいて座標を特定するものとする。また、当該座標軸の単位としては、俯瞰画像Ｐのピクセル（画素）を用いるものとする。

【0050】

制御端末１１０は、俯瞰画像Ｐ中のコード１４２を読み取ることで、当該俯瞰画像Ｐ中の基準ボード１４０を特定し、ひいては当該基準ボード１４０の座標（Ｘ１、Ｙ１）を特定することができる。なお、基準ボード１４０は一定の大きさを有しているため、例えば基準ボード１４０の中心点を当該基準ボード１４０の座標とすることができる。
制御端末１１０は、当該ステップＳ１０３の処理を行った後、ステップＳ１０４に移行する。

【0051】

ステップＳ１０４において、制御端末１１０は、俯瞰画像Ｐに写り込んだ基準ボード１４０に基づいて、当該俯瞰画像Ｐの１ピクセルあたりの実際の長さを算出する。具体的には、制御端末１１０は、予め記憶されている基準ボード１４０の寸法（一辺の長さ）と、俯瞰画像Ｐ中の基準ボード１４０の大きさ（一辺のピクセル数）を比較することで、当該俯瞰画像Ｐの１ピクセルが、実際のどのくらいの長さに相当するかを算出することができる。例えば、基準ボード１４０の一辺の長さが５００（ｍｍ）であり、俯瞰画像Ｐ中の基準ボード１４０の一辺の長さが１００（ピクセル）である場合、当該俯瞰画像Ｐの１（ピクセル）は５（ｍｍ）の長さに相当することが分かる。なお、基準ボード１４０の寸法は、作業者が制御端末１１０に適宜入力することも可能である。
制御端末１１０は、当該ステップＳ１０４の処理を行った後、ステップＳ１０５に移行する。

【0052】

ステップＳ１０５において、制御端末１１０は、無人航空機１２０の現在位置（経度及び緯度（ｘ２、ｙ２））に基づいて、基準ボード１４０からの水平距離Ａ及び方位角θを算出する。ここで、水平距離Ａとは、図３に示すように、平面視における基準ボード１４０から無人航空機１２０の現在位置までの実際の距離（水平方向の距離）である。また方位角θとは、基準ボード１４０を基準として、無人航空機１２０の現在位置のある方向を示す角度であり、本実施形態においては東向きを方位角θ＝０度としている。

【0053】

水平距離Ａ及び方位角θは、基準ボード１４０の位置（ｘ１、ｙ１）と無人航空機１２０の現在位置（ｘ２、ｙ２）を用いて算出することができる。なお、当該水平距離Ａ及び方位角θは任意の方法で算出することができる。本実施形態においては、基準ボード１４０の位置（ｘ１、ｙ１）と無人航空機１２０の現在位置（ｘ２、ｙ２）を下記の数１及び数２に代入することで、水平距離Ａ及び方位角θを算出するものとする。

【0054】

（数１）
Ａ＝ｒｃｏｓ^－１（ｓｉｎｙ１・ｓｉｎｙ２＋ｃｏｓｙ１・ｃｏｓｙ２・ｃｏｓΔｘ）

【0055】

（数２）
θ＝９０－ａｔａｎ２（ｓｉｎΔｘ，ｃｏｓｙ１・ｔａｎｙ２－ｓｉｎｙ１・ｃｏｓΔｘ）

【0056】

なお、上記数１及び数２において、ｒは地球の赤道半径であり、また、Δｘ＝ｘ２－ｘ１である。
制御端末１１０は、当該ステップＳ１０５の処理を行った後、ステップＳ１０６に移行する。

【0057】

ステップＳ１０６において、制御端末１１０は、無人航空機１２０の俯瞰画像Ｐにおける現在の座標（Ｘ２、Ｙ２）を算出する。具体的には、まず制御端末１１０は、ステップＳ１０５において算出した水平距離Ａ及び方位角θから、基準ボード１４０から無人航空機１２０までの東西方向への距離（図３におけるＢ参照）及び南北方向への距離（図３におけるＣ参照）を算出する。当該距離Ｂ及びＣは、三角関数を用いて算出することができる。

【0058】

さらに制御端末１１０は、各距離Ｂ及びＣを、俯瞰画像Ｐにおけるピクセル数に変換する。制御端末１１０は、ステップＳ１０４において算出した、１ピクセルあたりの実際の長さを用いることで、各距離Ｂ及びＣをピクセル数に変換することができる。

【0059】

さらに制御端末１１０は、基準ボード１４０の座標（Ｘ１、Ｙ１）に、各距離Ｂ及びＣをピクセル数に変換したものを適宜加算（又は減算）することで、無人航空機１２０の俯瞰画像Ｐにおける現在の座標（Ｘ２、Ｙ２）を算出する。
制御端末１１０は、当該ステップＳ１０６の処理を行った後、ステップＳ１０７に移行する。

【0060】

ステップＳ１０７において、制御端末１１０は、俯瞰画像Ｐの座標（Ｘ２、Ｙ２）に、無人航空機１２０を示すマーカー（アイコンＭ）を表示する。すなわち、制御端末１１０のタッチパネルに表示された俯瞰画像Ｐ上に無人航空機１２０のアイコンＭが表示され、当該俯瞰画像Ｐを確認することで無人航空機１２０の位置を把握することができる。

【0061】

制御端末１１０は、ステップＳ１０５からステップＳ１０７までの処理を常時（又は所定の時間間隔で）繰り返すことで、無人航空機１２０の位置をリアルタイムで俯瞰画像Ｐ上に示すことができる。これによって、作業者は無人航空機１２０の位置を容易に把握することができる。特に、俯瞰画像Ｐは屋根２の点検時に撮影されたものであるため、現在の周辺環境（建物１や道路等）が反映されているため、現在の建物１等に対する無人航空機１２０の相対的な位置を正確に把握することができる。

【0062】

また、俯瞰画像Ｐ上に無人航空機１２０の位置を示すことで、作業者からは直接見えない位置（例えば、建物１の屋根２によって視界が遮られるような位置）に無人航空機１２０がある場合であっても、作業者は無人航空機１２０の位置を容易に把握することができる。また、ウェブサービス上の地図情報等を用いる必要がないため、インターネット環境が不要となり、設備構成を簡素化することができる。

【0063】

次に、上記位置同定処理で行うことが可能な補正処理について説明する。

【0064】

無人航空機１２０（カメラ１３０）を用いて屋根２の画像を撮影して点検を行う場合、無人航空機１２０は主に当該屋根２の上方を移動することになる。ここで、上述のように基準ボード１４０が地面に設置されている場合、俯瞰画像Ｐに映された屋根２は、当該基準ボード１４０よりも高い位置（飛行している無人航空機１２０に近い位置）にある。すなわち、遠近感によって、無人航空機１２０に近い屋根２は大きく、また無人航空機１２０から遠い基準ボード１４０は小さく、俯瞰画像Ｐに写り込むことになる。すると、上述のように基準ボード１４０の寸法に基づいて、屋根２の上方を移動する無人航空機１２０の位置を同定（算出）すると、遠近感による誤差が生じることになる。

【0065】

このような遠近感による寸法の変化（寸法比）は、対象物までの距離とおおよそ反比例することが分かっている。そこで、以下で述べる補正処理を行うことにより、当該遠近感による誤差の発生を抑制することができ、俯瞰画像Ｐに表示される無人航空機１２０の位置の精度を向上させることができる。以下、当該補正処理について具体的に説明する。

【0066】

制御端末１１０は、上記位置同定処理を行う際に、下記の数３で表される係数αを算出する。

【0067】

（数３）
α＝Ｈ１／（Ｈ１－Ｈ２）

【0068】

なお、上記数３において、Ｈ１は無人航空機１２０が俯瞰画像Ｐを撮影した際の地面からの高さであり、Ｈ２は屋根２の高さである（図１参照）。本実施形態では、図１に示すように建物１の屋根２は傾斜屋根であり、当該屋根２の最も高い部分の高さをＨ２としているが、屋根２の任意の点の高さ（例えば、屋根２の上下中間点の高さ）をＨ２とすることが可能である。

【0069】

高さＨ１は、無人航空機１２０の高度センサ１２２の検出値に基づいて把握することができる。また、屋根２の高さＨ２が予め分かっている場合には、当該高さＨ２の値が制御端末１１０に適宜入力される。また屋根２の高さＨ２が不明である場合は、無人航空機１２０を屋根２の高さＨ２に飛行させ、当該無人航空機１２０の高さを高度センサ１２２で検出することで、屋根２の高さＨ２を把握することができる。

【0070】

制御端末１１０は、上記数３で算出された係数αを、ステップＳ１０６で算出された距離Ｂ及びＣの俯瞰画像Ｐにおけるピクセル数に掛け合わせる。制御端末１１０は、係数αを掛け合わせた距離Ｂ及びＣに基づいて、無人航空機１２０の座標（Ｘ２、Ｙ２）を算出する（ステップＳ１０６）ことで、遠近感による誤差の発生を抑制することができる。

【0071】

上記補正処理は、屋根２と基準ボード１４０との遠近感による誤差を抑制するものであるため、無人航空機１２０が屋根２の上方を飛行している場合（俯瞰画像Ｐの屋根２上に、無人航空機１２０のアイコンＭを表示する場合）に行われる。また、無人航空機１２０が地面の上方を飛行している場合には、遠近感による誤差は生じないため、上記補正処理は不要である。当該補正処理を行うか否かの判断は、例えば、制御端末１１０によって俯瞰画像Ｐを解析して建物１の屋根２の範囲を特定し、当該範囲にアイコンＭが位置するかどうかに基づいて判断することが可能である。

【0072】

次に、図３及び図５を用いて、無人航空機１２０を俯瞰画像Ｐ上の任意の位置へと移動させる位置指定処理について説明する。

【0073】

上述の如く、本実施形態に係る点検システム１００では、位置同定処理によって無人航空機１２０の位置同定を行い、当該無人航空機１２０の位置を俯瞰画像Ｐ上に表示させることができる。またこの位置同定を応用することで、俯瞰画像Ｐ上で指定した位置まで無人航空機１２０を移動させる処理（位置指定処理）を行うこともできる。以下、当該位置指定処理について具体的に説明する。

【0074】

なお、図５には、位置指定処理のフローチャートを示しているが、当該フローチャートのステップＳ２０１からステップＳ２０４までの処理は、前述の位置同定処理（図４参照）のステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理と同一であるため、説明を省略する。

【0075】

ステップＳ２０５において、制御端末１１０は、俯瞰画像Ｐにおいて、無人航空機１２０を移動させたい位置（以下、単に「指定ポイント」と称する）の座標（Ｘ２、Ｙ２）を取得する。具体的には、作業者は、制御端末１１０のタッチパネルに表示された俯瞰画像Ｐ上の任意の位置（指定ポイント）をタッチ操作する。制御端末１１０は、作業者によるタッチ操作を検出し、当該位置（指定ポイント）の座標（Ｘ２、Ｙ２）を算出する。
制御端末１１０は、当該ステップＳ２０５の処理を行った後、ステップＳ２０６に移行する。

【0076】

ステップＳ２０６において、制御端末１１０は、座標（Ｘ２、Ｙ２）に相当する無人航空機１２０の実際の位置（基準ボード１４０からの水平距離Ａ及び方位角θ）を算出する。具体的には、まず制御端末１１０は、基準ボード１４０の座標（Ｘ１、Ｙ１）と、指定ポイントの座標（Ｘ２、Ｙ２）の差から、俯瞰画像Ｐにおける当該２点間の東西方向への距離Ｂ及び南北方向への距離Ｃ（すなわち、距離Ｂ及びＣのピクセル数）をそれぞれ算出する。

【0077】

さらに制御端末１１０は、各距離Ｂ及びＣのピクセル数を、実際の距離に変換する。制御端末１１０は、ステップＳ２０４において算出した、１ピクセルあたりの実際の長さを用いることで、各距離Ｂ及びＣのピクセル数を、実際の距離に変換することができる。

【0078】

さらに制御端末１１０は、距離Ｂ及びＣに基づいて、基準ボード１４０から指定ポイントまでの水平距離Ａ及び方位角θを算出する。当該水平距離Ａ及び方位角θは、三角関数を用いて算出することができる。
制御端末１１０は、当該ステップＳ２０６の処理を行った後、ステップＳ２０７に移行する。

【0079】

ステップＳ２０７において、制御端末１１０は、基準ボード１４０からの水平距離Ａ及び方位角θに基づいて、指定ポイントの実際の位置（経度及び緯度（ｘ２、ｙ２））を算出する。
制御端末１１０は、当該ステップＳ２０７の処理を行った後、ステップＳ２０８に移行する。

【0080】

ステップＳ２０８において、制御端末１１０は、無人航空機１２０に指示を出し、当該無人航空機１２０を指定ポイント（ｘ２、ｙ２）まで移動（自律飛行）させる。

【0081】

このように、制御端末１１０は、俯瞰画像Ｐ上で指定された場所まで無人航空機１２０を移動させることができる。この際、作業者は、点検時に撮影された俯瞰画像Ｐを用いて無人航空機１２０の移動先を指定することができるため、当該無人航空機１２０を任意の場所まで正確に移動させることができる。また、俯瞰画像Ｐを用いて指定ポイントを入力するだけで、無人航空機１２０を任意の場所へと移動させることができるため、無人航空機１２０を容易に移動させることができる。特に、作業者からは直接見えない指定ポイントへも、無人航空機１２０を容易に移動させることができる。

【0082】

なお、位置指定処理においても、前述の補正処理と同様に遠近感を考慮して指定ポイントの位置（水平距離Ａ及び方位角θ）を算出することも可能である。これによって、より正確に指定ポイントへと無人航空機１２０を移動させることができる。

【0083】

以上の如く、本実施形態に係る点検システム１００（位置同定システム）は、
無人航空機１２０に設けられ、俯瞰画像Ｐを撮影可能なカメラ１３０（撮像部）と、
基準点に対する前記無人航空機１２０の相対位置を算出可能な制御端末１１０（相対位置算出部、ステップＳ１０５）と、
前記俯瞰画像Ｐにおける前記基準点の位置座標（ｘ１、ｙ１）を算出する制御端末１１０（基準点座標算出部、ステップＳ１０３）と、
前記基準点の位置座標（ｘ１、ｙ１）、並びに前記無人航空機１２０の相対位置に基づいて、前記俯瞰画像Ｐにおける前記無人航空機１２０の位置座標（ｘ２、ｙ２）を算出する制御端末１１０（航空機座標算出部、ステップＳ１０６）と、
前記俯瞰画像Ｐにおいて、前記無人航空機１２０の位置座標（ｘ２、ｙ２）に、前記無人航空機１２０の位置を示すアイコンＭ（記号）を表示する制御端末１１０（位置表示部、ステップＳ１０７）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、無人航空機１２０の位置を正確に把握することができる。すなわち、無人航空機１２０により撮影された俯瞰画像Ｐ上に無人航空機１２０の位置（アイコンＭ）を表示させることで、現在（点検システム１００を用いた点検等の作業時）の周辺環境（建物１や道路等）と無人航空機１２０の位置関係を把握することができる。

【0084】

また、前記制御端末１１０（相対位置算出部）は、
前記無人航空機１２０の相対位置として、前記基準点から前記無人航空機１２０までの水平距離Ａ及び方位角θ（方向）を算出する（ステップＳ１０５）ものである。
このように構成することにより、無人航空機１２０の相対位置を容易に把握することができる。

【0085】

また、前記制御端末１１０（航空機座標算出部）は、
前記水平距離Ａ及び前記方位角θに基づいて、前記基準点から前記無人航空機１２０までの前記俯瞰画像Ｐにおける画素数を算出し、前記基準点の位置座標（Ｘ１、Ｙ１）と前記画素数を加算又は減算することで、前記俯瞰画像Ｐにおける前記無人航空機１２０の位置座標（Ｘ２、Ｙ２）を算出する（ステップＳ１０６）ものである。

【0086】

このように構成することにより、無人航空機の俯瞰画像Ｐにおける位置座標を容易に算出することができる。

【0087】

また、本実施形態に係る点検システム１００は、
前記カメラ１３０により撮影可能な位置に設置される基準ボード１４０（基準部）をさらに具備し、
前記制御端末１１０（航空機座標算出部）は、
前記俯瞰画像Ｐにおける前記基準ボード１４０の大きさに基づいて前記俯瞰画像Ｐの画素と実際の距離との関係を把握し（ステップＳ１０４）、当該関係を用いて前記俯瞰画像Ｐにおける前記無人航空機１２０の位置座標（Ｘ２、Ｙ２）を算出する（ステップＳ１０６）ものである。
このように構成することにより、無人航空機１２０の位置をより正確に把握することができる。すなわち、基準ボード１４０を基準として俯瞰画像Ｐの画素と実際の距離との関係を把握することで、俯瞰画像Ｐにおける無人航空機１２０の表示位置の精度を向上させることができる。

【0088】

また、前記制御端末１１０（航空機座標算出部）は、
前記基準ボード１４０が設置された場所と、前記アイコンＭを表示する場所の高さの差に応じて、前記画素数を補正する（補正処理を行う）ものである。
このように構成することにより、無人航空機１２０の位置をより正確に把握することができる。すなわち、遠近感による誤差の影響を低減し、俯瞰画像Ｐにおける無人航空機１２０の表示位置の精度を向上させることができる。

【0089】

また、前記基準ボード１４０は、
前記基準点に設置されるものである。
このように構成することにより、無人航空機１２０の位置同定のための処理を簡素化することができる。すなわち、俯瞰画像Ｐ上で基準ボード１４０を認識することは、基準点を認識することにもなり、俯瞰画像Ｐの解析処理を簡素化することができる。

【0090】

また、前記基準ボード１４０は、
前記カメラ１３０により撮影可能なコード１４２を具備するものである。
このように構成することにより、無人航空機１２０の位置同定のための処理を簡素化することができる。すなわち、コード１４２を用いて俯瞰画像Ｐ上の基準ボード１４０を容易に認識することができる。

【0091】

また、本実施形態に係る点検システム１００は、
前記俯瞰画像Ｐにおいて指定される指定位置（指定ポイント）の位置座標（Ｘ２、Ｙ２）を算出する制御端末１１０（指定位置座標算出部、ステップＳ２０５）と、
前記基準点の位置座標（Ｘ１、Ｙ１）、及び前記指定位置の位置座標（Ｘ２、Ｙ２）に基づいて、前記基準点に対する前記指定位置の相対位置を算出する制御端末１１０（指定位置算出部、ステップＳ２０６）と、
前記指定位置の相対位置に基づいて、前記無人航空機１２０に対して前記指定位置まで移動するように指示を出す制御端末１１０（移動指示部、ステップＳ２０８）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、無人航空機１２０を任意の位置まで正確に移動させることができる。すなわち、点検時に撮影された俯瞰画像Ｐ上で移動先を指定することができるため、当該無人航空機１２０を任意の場所まで正確に移動させることができる。

【0092】

なお、本実施形態に係る点検システム１００は、本発明に係る位置同定システムの実施の一形態である。
また、本実施形態に係るカメラ１３０は、本発明に係る撮像部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る制御端末１１０は、本発明に係る相対位置算出部、基準点座標算出部、航空機座標算出部、位置表示部、指定位置座標算出部、指定位置算出部及び移動指示部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る基準ボード１４０は、本発明に係る基準部の実施の一形態である。

【0093】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0094】

例えば、本実施形態に係る点検システム１００は、建物１の屋根２を点検するためのものとして説明したが、本発明に係る位置同定システムはこれに限らず、種々の用途（無人航空機の位置同定を要するもの）に用いることが可能である。

【0095】

また、本実施形態では、各種演算、表示、入力操作等が可能な制御端末１１０を用いるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、その他種々の制御装置（例えば、パソコン等）を用いることも可能である。なお、パソコンを用いる場合には、各種情報を表示する手段としてのモニターや、各種情報を入力する手段としてのキーボード等が別途設けられることが望ましい。

【0096】

また、本実施形態では、基準ボード１４０（基準ボード１４０を設置した位置）を基準点として無人航空機１２０の位置同定を行うものとしたが、例えば基準ボード１４０と基準点を別の位置に設定することも可能である。

【0097】

また、本実施形態では、基準点に対する無人航空機１２０の相対位置として水平距離Ａ及び方位角θを例示したが、本発明はこれに限るものではなく、両者の相対位置が分かる情報（例えば、東西方向の距離及び南北方向の距離等）を用いることが可能である。

【0098】

また、本実施形態では、基準ボード１４０の大きさに基づいて俯瞰画像Ｐの画素と実際の距離との関係を把握するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、その他の方法で画素と距離との関係を把握することも可能である。例えば、俯瞰画像Ｐを撮影する際の無人航空機１２０の高度やカメラ１３０の撮影条件等から把握することも可能である。

【0099】

また、本実施形態では、上が北を向くように俯瞰画像Ｐを撮影するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、他の方向を向けた俯瞰画像Ｐを撮影して用いることも可能である。この場合、俯瞰画像Ｐの傾きを適宜考慮して、各種の算出（経度や緯度の算出等）が行われる。

【符号の説明】

【0100】

１ 建物
２ 屋根
１００ 点検システム
１１０ 制御端末
１２０ 無人航空機
１３０ カメラ
１４０ 基準ボード
１４２ コード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】