特許 7339482 制御装置、制御システム、飛行体、制御方法、およびプログラム

(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】2023-08-29

(45)【発行日】2023-09-06

(54)【発明の名称】制御装置、制御システム、飛行体、制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/12 20060101AFI20230830BHJP

   B64D 45/04 20060101ALI20230830BHJP

   G05D 1/10 20060101ALI20230830BHJP

【ＦＩ】

G05D1/12 H

B64D45/04 B

G05D1/10

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019151300

(22)【出願日】2019-08-21

(65)【公開番号】P2021033519

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-05-25

(73)【特許権者】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(73)【特許権者】

【識別番号】000230700

【氏名又は名称】日本海工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130199

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 充弘

(72)【発明者】

【氏名】二瓶 泰範

(72)【発明者】

【氏名】増田 憲和

(72)【発明者】

【氏名】外城 正昭

(72)【発明者】

【氏名】篠井 隆之

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－３５４１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－７１９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－７４８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１９４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００１４７６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０８５８３９２０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開昭５６－１５４３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７６９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－３４６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－３０７３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／１０

Ｂ６４Ｄ ４５／０４

Ｇ０５Ｄ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行中に下降流を発生させる飛行体を、前記下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させる制御装置であって、
前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性に基づいて決定された、前記下降流の影響を受けて移動する前記浮体の移動先に向けて飛行させる経路である降着経路に従って前記飛行体を飛行させる飛行制御部、
を備える制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記飛行体および前記浮体の位置関係と、前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性と、に基づいて決定された複数の前記降着経路を記憶する降着経路記憶部と、
前記飛行体が飛行予定である前記降着経路を有効降着経路として、前記降着経路記憶部に記憶された前記複数の降着経路のうちのいずれかを前記有効降着経路として判定する、降着経路判定部と、
を備え、
前記飛行制御部は、前記有効降着経路に従って前記飛行体を飛行させる、
制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の制御装置であって、
前記飛行体および前記浮体の位置情報を算出する位置情報算出部をさらに備え、
前記降着経路判定部は、前記位置情報算出部で算出された位置情報に基づいて、前記降着経路記憶部に記憶された前記複数の降着経路のうちのいずれかを前記有効降着経路として判定する、
制御装置。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の制御装置であって、
前記有効降着経路が決定された後、前記飛行体および前記浮体の位置情報に基づいて、前記有効降着経路を変更する必要があるか否かを判定する降着経路変更判定部をさらに備え、
有効降着経路を変更する必要があると判定された場合、前記降着経路判定部は、前記有効降着経路とは異なる降着経路を新たな有効降着経路として判定する、
制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の制御装置であって、
前記降着経路変更判定部は、前記有効降着経路が更新された場合に、前記有効降着経路を変更する必要があるか否かを再度判定する、
制御装置。

【請求項6】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記飛行体および前記浮体の位置情報を算出する位置情報算出部と、
前記位置情報算出部で算出された前記飛行体および前記浮体の位置情報と、前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性と、に基づいて前記降着経路を算出する降着経路算出部と、
を備え、
前記飛行制御部は、算出された前記降着経路に従って前記飛行体を飛行させる、
制御装置。

【請求項7】

請求項６に記載の制御装置であって、
前記降着経路が算出された後、前記飛行体および前記浮体の位置情報に基づいて、前記降着経路を変更する必要があるか否かを判定する算出経路変更判定部をさらに備え、
前記降着経路を変更する必要があると判定された場合、前記降着経路算出部は、前記降着経路とは異なる新たな降着経路を算出する、
制御装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記飛行体と、
を備え、
前記飛行体は、
前記飛行体および前記浮体の位置情報を検知する位置情報検知部、
を有する、制御システム。

【請求項9】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記飛行体と、
前記浮体と、
を備え、
前記飛行体および／または前記浮体は、
前記飛行体および前記浮体の位置情報を検知する位置情報検知部、
を有する、制御システム。

【請求項10】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の制御装置を備える、
飛行体。

【請求項11】

飛行中に下降流を発生させる飛行体を、前記下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させる制御方法であって、
前記下降流の影響を受けて移動する前記浮体の移動先に向けて飛行させる経路である降着経路を、前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性に基づいて決定する降着経路決定ステップと、
前記降着経路に従って前記飛行体を飛行させる飛行制御ステップと、
を備える制御方法。

【請求項12】

飛行中に下降流を発生させる飛行体を、前記下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させる制御装置としてのコンピュータを、
前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性に基づいて決定された、前記下降流の影響を受けて移動する前記浮体の移動先に向けて飛行させる経路である降着経路に従って前記飛行体を飛行させる飛行制御部と、
して機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行中に下降流を発生させる飛行体を、下降流の影響を受けて移動（漂流）する浮体に接近および／または降着させる制御装置、制御システム、飛行体、制御方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自律式または遠隔操縦の無人飛行体（いわゆるドローン；ｄｒｏｎｅ）の利用範囲が拡大している。例えば、マルチコプター式の無人飛行体を被災地における救援活動等に利用することが考えられている。

【0003】

無人飛行体は充電等のエネルギー補充のため、定期的に充電設備まで戻る必要がある。しかしながら、救援活動領域から充電設備まで距離が遠い場合には、エネルギー補充のための往復によって多くのエネルギーと時間が消費されてしまい、救援活動が十分に行えない場合がある。

【0004】

このため、救援活動領域が湖沼や海岸に近接している場合には、充電設備を設けた浮体を水面に配置し、無人飛行体を浮体に降着させてエネルギー補充を行うことが考えられる。このような浮体を数多く設置することにより、救援活動領域から充電設備までの距離を短くすることができるため、エネルギー消費量を抑制できるとともに、救援活動時間を確保することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭５６－１５４３９７号公報

【文献】特開２０１８－１７６９０５号公報

【文献】特開２０１９－０３４６５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、例えばマルチコプター式の無人飛行体は、飛行中に下向きの空気流（下降流）を発生させている。このため、無人飛行体を小型の浮体に降着させる場合、飛行体が浮体に接近すると飛行体の下降流によって浮体が移動（漂流）する。飛行体を浮体に降着させる実験を行ったところ、飛行体の下降流による影響は、飛行体が浮体に接近するほど強くなるため、飛行体を浮体に接近させようとすると浮体がより遠くに離れていく状態となり、飛行体を小型の浮体に降着させることは容易ではないことがあきらかになった。

【0007】

ここで、特許文献１には、ヘリコプターを艦船に強制的に着艦させる技術が開示されている。ヘリコプターは強い下降流を発生させるものの、ヘリコプターを搭載可能な艦船は、一般的にヘリコプターよりも質量が十分大きい。ヘリコプターが艦船に着艦する場合のように、両者の質量差が十分ある場合には、飛行体の下降流が浮体の位置に与える影響は無視できる程度であると考えられる。

【0008】

特許文献２には、水面に浮遊する無人探査装置（無人機）をドローン等の飛翔体で捕獲する技術が開示されている。特許文献２の飛翔体は、水面に浮遊する無人探査装置に対して捕獲装置を降下させ、捕獲装置を無人探査装置に係止させる。特許文献２には、飛翔体の下降流による影響については開示されていない。

【0009】

特許文献３の実施形態２には、水面に浮遊する計測部を無人飛行体で回収する技術が開示されている。特許文献３の無人飛行体は、水面に浮遊する計測部の上方に飛来し、計測部に降着・結合したのち離水して計測部を回収する。計測部は無人飛行体で回収できる程度の質量であり、無人飛行体の下降流の影響を受けると考えられるものの、特許文献３には、無人飛行体の下降流による影響については開示されていない。

【0010】

本発明の目的は、飛行中に下降流を発生させる飛行体を、下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の制御装置、制御システム、飛行体、制御方法、およびプログラムのうち、制御装置は、
飛行中に下降流を発生させる飛行体を、前記下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させる制御装置であって、
前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性に基づいて決定された、前記下降流の影響を受けて移動する前記浮体の移動先に向けて飛行させる経路である降着経路に従って前記飛行体を飛行させる飛行制御部、
を備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明の制御装置によれば、飛行中に下降流を発生させる飛行体を、下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態１に係る制御システムを構成する飛行体および浮体の概略を示す側面図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る制御システムを構成する飛行体および浮体の概略を示す平面図である。

【図3】図３は、制御システムの構成を示す概略図である。

【図4】図４は、降着経路の一例を示す側面図である。

【図5】図５は、有効降着経路を判定するフローを示す図である。

【図6】図６は、実施形態２に係る制御システムの構成を示す概略図である。

【図7】図７は、有効降着経路の変更を判定するフローを示す図である。

【図8】図８は、飛行体の降着飛行を示す側面図である。

【図9】図９は、飛行体の降着飛行を示す平面図である。

【図10】図１０は、実施形態３に係る制御システムの構成を示す概略図である。

【図11】図１１は、降着経路を算出するフローを示す図である。

【図12】図１２は、算出された降着経路の変更を判定するフローを示す図である。

【図13】図１３は、飛行体の降着飛行を示す側面図である。

【図14】図１４は、飛行体の降着飛行を示す平面図である。

【図15】図１５は、コンピュータの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の一実施形態にかかる制御装置は、
飛行中に下降流を発生させる飛行体を、前記下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させる制御装置であって、
前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性に基づいて決定された、前記下降流の影響を受けて移動する前記浮体の移動先に向けて飛行させる経路である降着経路に従って前記飛行体を飛行させる飛行制御部、
を備える（第１の構成）。

【0015】

上記構成によれば、飛行制御部は、浮体が下降流を受けた場合の浮体の運動特性に基づいて決定された降着経路に従って飛行体を飛行させる。このため、飛行中に下降流を発生させる飛行体を、下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させることができる。

【0016】

上記第１の構成において、
前記飛行体および前記浮体の位置関係と、前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性と、に基づいて決定された複数の前記降着経路を記憶する降着経路記憶部と、
前記飛行体が飛行予定である前記降着経路を有効降着経路として、前記降着経路記憶部に記憶された前記複数の降着経路のうちのいずれかを前記有効降着経路として判定する、降着経路判定部と、
を備え、
前記飛行制御部は、前記有効降着経路に従って前記飛行体を飛行させてもよい（第２の構成）。

【0017】

上記構成によれば、降着経路判定部は、降着経路記憶部に記憶された複数の降着経路のうちのいずれかを有効降着経路として判定し、飛行制御部は、有効降着経路に従って飛行体を飛行させる。このため、飛行中に下降流を発生させる飛行体を、下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させることができる。

【0018】

上記第２の構成において、
前記飛行体および前記浮体の位置情報を算出する位置情報算出部をさらに備え、
前記降着経路判定部は、前記位置情報算出部で算出された位置情報に基づいて、前記降着経路記憶部に記憶された前記複数の降着経路のうちのいずれかを前記有効降着経路として判定してもよい（第３の構成）。

【0019】

上記構成によれば、降着経路判定部は、位置情報算出部で算出された位置情報に基づいて、降着経路記憶部に記憶された複数の降着経路のうちのいずれかを有効降着経路として判定する。このため、飛行体および浮体の相対位置に対応した降着経路を有効降着経路に決定することができる。

【0020】

上記第２または第３の構成において、
前記有効降着経路が決定された後、前記飛行体および前記浮体の位置情報に基づいて、前記有効降着経路を変更する必要があるか否かを判定する降着経路変更判定部をさらに備え、
有効降着経路を変更する必要があると判定された場合、前記降着経路判定部は、前記有効降着経路とは異なる降着経路を新たな有効降着経路として判定してもよい（第４の構成）。

【0021】

上記構成によれば、降着経路変更判定部によって有効降着経路を変更する必要があると判定された場合、降着経路判定部は、新たな有効降着経路を決定する。このため、例えば飛行体の下降流以外の外乱がある場合でも、有効降着経路を変更することにより、飛行体を精度よく浮体に接近および／または降着させることができる。

【0022】

上記第４の構成において、
前記降着経路変更判定部は、前記有効降着経路が更新された場合に、前記有効降着経路を変更する必要があるか否かを再度判定してもよい（第５の構成）。

【0023】

上記構成によれば、降着経路変更判定部は、有効降着経路が更新された場合に、有効降着経路を変更する必要があるか否かを再度判定する。このため、より精度よく、飛行体を浮体に接近および／または降着させることができる。

【0024】

上記第１の構成において、
前記飛行体および前記浮体の位置情報を算出する位置情報算出部と、
前記位置情報算出部で算出された前記飛行体および前記浮体の位置情報と、前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性と、に基づいて前記降着経路を算出する降着経路算出部と、
を備え、
前記飛行制御部は、算出された前記降着経路に従って前記飛行体を飛行させてもよい（第６の構成）。

【0025】

上記構成によれば、降着経路算出部は、位置情報算出部で算出された飛行体および浮体の位置情報と、浮体が下降流を受けた場合の浮体の運動特性と、に基づいて降着経路を算出し、飛行制御部は、算出された降着経路に従って飛行体を飛行させる。このため、飛行中に下降流を発生させる飛行体を、下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させることができる。

【0026】

上記第６の構成において、
前記降着経路が算出された後、前記飛行体および前記浮体の位置情報に基づいて、前記降着経路を変更する必要があるか否かを判定する算出経路変更判定部をさらに備え、
前記降着経路を変更する必要があると判定された場合、前記降着経路算出部は、前記降着経路とは異なる新たな降着経路を算出してもよい（第７の構成）。

【0027】

上記構成によれば、算出経路変更判定部が降着経路を変更する必要があると判定した場合、降着経路算出部は、先に算出された降着経路とは異なる新たな降着経路を算出する。このため、例えば飛行体の下降流以外の外乱がある場合でも、新たな降着経路を算出することにより、飛行体を精度よく浮体に接近および／または降着させることができる。

【0028】

本発明の一実施形態にかかる制御システムは、
上記第１から第７のいずれかの構成の制御装置と、
前記飛行体と、
を備え、
前記飛行体は、
前記飛行体および前記浮体の位置情報を検知する位置情報検知部、
を有する（第８の構成）。

【0029】

上記構成によれば、飛行中に下降流を発生させる飛行体を、下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させることができる。

【0030】

本発明の一実施形態にかかる制御システムは、
上記第１から第７のいずれかの構成の制御装置と、
前記飛行体と、
前記浮体と、
を備え、
前記飛行体および／または前記浮体は、
前記飛行体および前記浮体の位置情報を検知する位置情報検知部、
を有する（第９の構成）。

【0031】

上記構成によれば、制御システムの一部を浮体に担わせることにより、飛行体の負荷を軽減させることができる。

【0032】

本発明の一実施形態にかかる飛行体は、
上記第１から第７のいずれかの構成の制御装置を備える（第１０の構成）。

【0033】

本発明の一実施形態にかかる制御方法は、
飛行中に下降流を発生させる飛行体を、前記下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させる制御方法であって、
前記下降流の影響を受けて移動する前記浮体の移動先に向けて飛行させる経路である降着経路を、前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性に基づいて決定する降着経路決定ステップと、
前記降着経路に従って前記飛行体を飛行させる飛行制御ステップと、
を備える（第１１の構成）。

【0034】

本発明の一実施形態にかかるプログラムは、
飛行中に下降流を発生させる飛行体を、前記下降流の影響を受ける浮体に接近および／または降着させる制御装置としてのコンピュータを、
前記浮体が前記下降流を受けた場合の前記浮体の運動特性に基づいて決定された、前記下降流の影響を受けて移動する前記浮体の移動先に向けて飛行させる経路である降着経路に従って前記飛行体を飛行させる飛行制御部と、
して機能させる（第１２の構成）。

【0035】

［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態１に係る制御システム１００を詳しく説明する。本実施形態にかかる制御システム１００は、飛行中に下降流を発生させる飛行体１０、および飛行体１０からの下降流ＤＦの影響を受ける浮体３０を含んでいる。制御システム１００は、飛行体１０からの下降流ＤＦの影響を受けて移動（漂流）する浮体３０に飛行体１０を自律的に降着させる飛行に関するシステムである。飛行体１０を浮体３０に自律的に降着させる飛行を降着飛行とする。また、飛行体１０を浮体３０に自律的に降着させるように飛行させる経路を降着経路とする。

【0036】

以下の説明では、降着飛行に関するシステムについて主に説明する。降着飛行以外の飛行については、オペレータが無線操縦システムを用いて操縦を行う場合や、降着飛行以外でも飛行体１０が自律飛行を行う場合があるが、降着飛行以外の飛行に関しては詳細な説明を省略する。

【0037】

図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。図中、矢印Ｕは上方を示し、矢印Ｄは下方を示す。

【0038】

［全体構成］
まず、制御システム１００の全体構成について説明する。図１は、実施形態１に係る制御システム１００を構成する飛行体１０および浮体３０の概略を示す側面図である。図２は、実施形態１に係る制御システム１００を構成する飛行体１０および浮体３０の概略を示す平面図である。図１において実線で示した飛行体１０は、浮体３０に降着する前の状態を示しており、仮想線（二点鎖線）で示した飛行体１０は、浮体３０に降着した状態を示している。

【0039】

図１および図２に示すように、本実施形態における飛行体１０は、自律式の無人飛行体（いわゆるドローン）である。飛行体１０は、複数の回転翼１４を有するマルチコプター式である。複数の回転翼１４は、飛行中に下向きの空気流（下降流）ＤＦを発生させる。下降流ＤＦは、飛行体１０の質量が大きくなるほど強くなる。下降流ＤＦは、飛行体１０が浮体３０に接近するほど、浮体３０に与える影響が強くなり、浮体３０を移動（漂流）させやすくなる。

【0040】

飛行体１０は、本体部１１、アーム１２、電動モータ１３、および回転翼１４を有している。本体部１１には、制御装置２００、バッテリ（図示せず）、位置情報検知部１９０が設けられている。アーム１２は４本設けられており、本体部１１に対して放射状に取り付けられている。電動モータ１３は、各アーム１２の先端部において回転軸が上方に向くように配置されている。回転翼１４は、電動モータ１３の回転軸に取り付けられている。電動モータ１３を駆動させる電力は、本体部１１に搭載されたバッテリから供給される。

【0041】

制御装置２００は、飛行体１０の降着飛行を制御して、下降流ＤＦの影響を受けて移動する浮体３０に飛行体１０を降着させる。制御装置２００は、降着飛行において、複数の電動モータ１３の動作を制御して各回転翼１４の回転速度を調節することにより、飛行体１０の飛行中における姿勢、高度、方向等を制御する。制御装置２００の具体的な構成については後述する。

【0042】

位置情報検知部１９０は、飛行体１０の位置情報、および浮体３０の位置情報を検知する。

【0043】

浮体３０は、降着した飛行体３０を水面ＷＬ上に支持できる程度の浮力を有する部材である。本実施形態では、浮体３０は円柱形状を有しており、質量は飛行体１０とほぼ同等であるものとする。浮体３０には、降着した飛行体１０に給電するための給電設備（図示せず）が設けられている。

【0044】

浮体３０の上部には、現在位置表示部３１が設けられている。現在位置表示部３１は、例えば、飛行体１０に設けられた測域センサ１９７からのレーザー光を反射するレーザー反射体である。

【0045】

なお、飛行体１０は、降着飛行の際に自律飛行が可能であれば、必ずしも完全な自律式でなくともよい。例えば、降着飛行時以外は、オペレータにより遠隔操作可能であってもよい。また、飛行体１０は、無人飛行体に限定されず、操縦者等が搭乗する有人飛行体であってもよい。飛行体１０は、回転翼機に限定されず、降着時に下降流ＤＦを発生させるものであれば、固定翼機やチルトローター式の垂直離着陸機であってもよい。また、駆動源は電動モータに限定されず、レシプロエンジンやターボシャフトエンジン等の内燃機関であってもよい。

【0046】

飛行体１０が浮体３０に降着した状態とは、飛行体１０が直接浮体３０上に降り立つ状態だけでなく、飛行体１０が浮体３０と直接的または間接的に接続された状態も含む。例えば、飛行体１０と浮体３０とが充電設備を介して接続される状態や、飛行体１０が浮体３０を把持し、回収するような場合も含む。

【0047】

また、制御システム１００は、飛行体１０を浮体３０に降着させるだけでなく、飛行体１０を浮体３０に接近させた状態とすることを目的としてもよい。接近した状態は、例えば、飛行体１０と浮体３０が一時的に近接する状態や、飛行体１０と浮体３０とが一定期間一定の範囲内に存在する状態も含む。例えば、飛行体１０が浮体３０に接近し、非接触状態で充電できる範囲に存在する状態も含む。

【0048】

浮体３０は、円柱形状に限定されず、他の形状であってもよい。例えば、浮体３０は、推進装置を有する船舶の形態を有していてもよい。船舶は、例えば、本願出願人が提案する複数の船体を有する船舶（特許第６３３２８２４号）であってもよい。

【0049】

図３は、制御システム１００の構成を示す概略図である。制御システム１００は、飛行体１０の降着飛行を制御するシステムである。制御システム１００は、飛行体１０、飛行体１０に設けられている制御装置２００、位置情報検知部１９０、および電動モータ１３を含んでいる。

【0050】

位置情報検知部１９０は、飛行体位置情報検知部１９１および浮体位置情報検知部１９２を有している。飛行体位置情報検知部１９１は、飛行体１０の位置情報を検知する。飛行体位置情報検知部１９１は、ＧＰＳセンサ１９４、方位センサ１９５、および高度センサ１９６を有している。浮体位置情報検知部１９２は、浮体３０の位置情報を検知する。浮体位置情報検知部１９２は、測域センサ１９７を有している。

【0051】

ＧＰＳセンサ１９４は、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳセンサ１９４で受信されたＧＰＳ信号は、制御装置２００に入力される。制御装置２００は、ＧＰＳセンサ１９４からのＧＰＳ信号に基づいて、飛行体１０の現在位置の座標を算出する。

【0052】

方位センサ１９５は、飛行体１０が飛行する方位を検出する。方位センサ１９５からの検出信号は、制御装置２００に入力される。制御装置２００は、方位センサ１９５からの検出信号に基づいて、飛行体１０が飛行する方位を算出する。

【0053】

高度センサ１９６は、飛行体１０の高度を検出する。高度センサ１９６は、例えば、気圧センサである。高度センサ１９６からの検出信号は、制御装置２００に入力される。制御装置２００は、高度センサ１９６からの検出信号に基づいて、飛行体１０の高度を算出する。

【0054】

測域センサ１９７は、飛行体１０から浮体３０までの相対的な距離を検出する。測域センサ１９７は、例えばレーザー光を利用して飛行体１０から浮体３０までの相対的な距離を検出する。制御装置２００は、測域センサ１９７からの検出信号に基づいて、飛行体１０から浮体３０までの相対的な距離を算出する。

【0055】

制御装置２００は、飛行体１０から浮体３０までの相対的な距離情報Ｌ（図４の仮想線Ｌの長さＬ１）と、飛行体１０の高度情報Ｈ（図４の高さＨ１）により、飛行体１０から浮体３０までを結ぶ仮想線Ｌと水面ＷＬとがなす角度θ（図４のθ１）を算出する。

【0056】

制御装置２００は、飛行体１０から浮体３０までの相対的な距離情報Ｌ、飛行体１０の高度情報Ｈ、および、飛行体１０の位置座標に基づいて、浮体１０の位置座標を算出することもできる。

【0057】

制御装置２００には、飛行体１０に設けられている複数の電動モータ１３が接続されている。制御装置２００は、電動モータ１３を制御することにより、飛行体１０の降着飛行を制御する。

【0058】

制御装置２００は、メモリ１８１、位置情報算出部１８２、降着経路判定部１８３、および飛行制御部１８７を備えている。

【0059】

メモリ１８１は、飛行体１０の降着飛行に関するデータを記憶している。メモリ１８１には、降着経路データＤＥ１、降着経路判定基準データＤＥ２、および電動モータ制御データＤＥ３が保存されている。

【0060】

降着経路データＤＥ１には、下降流ＤＦの影響を受けて移動（漂流）する浮体３０に飛行体１０を降着させるための降着経路ＦＲに関するデータが複数記憶されている。降着経路データＤＥ１は、本発明の降着経路記憶部に相当する。ここで、降着経路ＦＲについて図４を用いて説明する。

【0061】

図４は、降着経路ＦＲの一例を示す側面図である。図４に示すように、降着経路ＦＲは、飛行体１０が発生させる下降流ＤＦによって浮体１０が初期位置である位置ＱＡ１から位置ＱＡ２、ＱＡ３を経て位置ＱＡ４に移動（漂流）する場合に、飛行体１０を位置ＱＡ４において浮体３０に降着させるための予め決定された飛行経路である。

【0062】

降着経路ＦＲは、初期位置ＰＡ１にある飛行体１０を初期位置ＱＡ１にある浮体３０に向けて飛行させる経路ではなく、はじめから移動後の浮体３０の位置である位置ＱＡ４に向けて飛行させる経路であることを特徴とする。言い換えると、飛行体１０は、下降流ＤＦによって移動する浮体３０を後から追いかけて飛行するのではなく、下降流ＤＦによって移動する浮体３０の移動後の位置が位置ＱＡ４であることを予測し、当初から位置ＱＡ４に向けて飛行する。飛行体１０は、浮体３０が位置ＱＡ４に移動してくるタイミングで位置ＰＡ４に飛来して、位置ＰＡ４において位置ＱＡ４に移動してきた浮体３０に降着する。

【0063】

降着経路ＦＲは、飛行体１０および浮体３０の位置関係と、浮体３０が下降流ＤＦを受けた場合の浮体３０の運動特性とに基づいて作成される。浮体３０が下降流ＤＦを受けた場合の浮体３０の運動特性は、事前の実験等に基づいて把握することができる。

【0064】

発明者による実験によれば、飛行体１０および浮体３０の質量や寸法、初期位置ＰＡ１における飛行体１０の高度Ｈ、飛行体１０の初期位置ＰＡ１から浮体３０の初期位置ＱＡ１までの距離Ｌ、高度Ｈと距離Ｌから算出される俯角θ等の条件が決定されると、飛行体１０の下降流ＤＦによって浮体３０が受ける荷重が一意に決定され、浮体３０の加速度、速度、位置を事前に予測することが可能であるとの知見が得られている。

【0065】

この知見に基づいて、例えば、図４に示したように、飛行体１０を初期位置ＰＡ１からＰＡ２、ＰＡ３を経てＰＡ４に飛行させた場合に、浮体３０が下降流ＤＦの影響により初期位置ＱＡ１からＱＡ２、ＱＡ３を経てＱＡ４に移動（漂流）することが予測できる。このため、飛行体１０を初期位置ＰＡ１からＰＡ４に向けて飛行させ、このときの下降流ＤＦの影響で位置ＱＡ４に移動した浮体３０に降着させる降着経路ＦＲを作成することができる。

【0066】

複数の条件の下で複数の降着経路ＦＲを予め作成しておき、降着経路ＦＲが降着経路データＤＥ１に複数記憶されることにより、さまざまな条件の下で適切な降着経路ＦＲを選択することが可能となる。なお、例えば、浮体３０の質量や寸法が異なると下降流ＤＦを受けた場合の浮体３０の運動特性が変化し、飛行体１０の質量が異なると下降流ＤＦの強さが変化する。また、飛行体１０および浮体３０のそれぞれの初期位置など、飛行体１０および浮体３０の位置関係によって下降流ＤＦが浮体ＤＦに及ぼす影響は変化する。このため、複数の降着経路ＦＲを作成するために変化させる条件としては、飛行体１０および浮体３０の位置関係や、浮体３０の質量や寸法が含まれる。

【0067】

降着経路ＦＲは、実験に基づいて決定されるだけでなく、人工知能や機械学習の手法を用いて作成されてもよい。

【0068】

図３に戻って、降着経路判定基準データＤＥ２には、降着経路データＤＥ１に記憶された複数の降着経路ＦＲのうち、降着飛行の飛行経路として選択されるための判定基準が記憶されている。飛行体１０が飛行を予定する飛行経路として選択された降着経路ＦＲは、有効降着経路ＦＲＤとされる。

【0069】

降着経路判定基準データＤＥ２には、当該飛行体１０の質量、降着する浮体３０の質量や寸法が記憶されている。また、降着経路判定基準データＤＥ２には、飛行体１０および浮体３０の質量や寸法、初期位置ＰＡ１における飛行体１０の高度Ｈ、飛行体１０の初期位置ＰＡ１から浮体３０の初期位置ＱＡ１までの距離Ｌ、飛行体１０から浮体３０に対する俯角θ等の条件と、この条件に応じた最適な降着経路ＦＲとの関係が記憶されている。

【0070】

電動モータ制御データＤＥ３には、複数の降着経路ＦＲに従って降着飛行するための各電動モータ１３の制御に関するデータが記憶されている。各電動モータ１３の制御に関するデータは、例えば、図４に示した降着経路ＦＲに従って飛行体１０を降着飛行させるための各電動モータ１３の出力制御に関するデータである。

【0071】

位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０からの検出信号に基づいて、飛行体１０の現在位置の位置情報、および、浮体３０の現在位置の位置情報を算出する。具体的には、位置情報算出部１８２は、飛行体位置情報検知部１９１に含まれるＧＰＳセンサ１９４、方位センサ１９５、および高度センサ１９６の検出信号に基づいて飛行体１０の位置情報を算出する。また、位置情報算出部１８２は、浮体位置情報検知部１９２に含まれる測域センサ１９７の検出信号に基づいて浮体３０の位置情報を算出する。

【0072】

降着経路判定部１８３は、メモリ１８１に記憶されている降着経路データＤＥ１、および降着経路判定基準データＤＥ２を参照して、飛行体１０および浮体３０の質量、寸法、飛行体１０の初期位置ＰＡ１における位置情報、および浮体３０の初期位置ＱＡ１における位置情報等に基づいて、降着経路データＤＥ１に含まれる複数の降着経路ＦＲのうち、条件に適合した降着経路ＦＲを有効降着経路ＦＲＤとして判定する。

【0073】

飛行制御部１８７は、メモリ１８１に記憶されている電動モータ制御データＤＥ３を参照し、降着経路判定部１８３で判定された有効降着経路ＦＲＤに対応させて、各電動モータ１３の出力を制御する。例えば、図４に示したように、各電動モータ１３の出力を制御することによって飛行体１０を降着経路ＦＲ（有効降着経路ＦＲＤ）に従って降着飛行させ、飛行体１０を位置ＱＡ４において浮体３０に降着させる。

【0074】

［有効降着経路判定フロー］
図５は、有効降着経路ＦＲＤを判定するフローを示す図である。図５では、制御システム１００の制御のうち、有効降着経路ＦＲＤを判定するためのフローを示している。

【0075】

図５に示すような有効降着経路判定フローがスタートすると（スタート）、まず、ステップＳＡ１で、位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０に含まれる飛行体位置情報検知部１９１からの検出信号に基づいて、飛行体１０の初期位置ＰＡ１における位置情報を算出する。

【0076】

ステップＳＡ２では、位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０に含まれる浮体位置情報検知部１９２からの検出信号に基づいて、浮体３０の初期位置ＱＡ１における位置情報を算出する。

【0077】

ステップＳＡ３では、降着経路判定部１８３は、降着経路データＤＥ１、および降着経路判定基準データＤＥ２を参照して、飛行体１０および浮体３０の質量、寸法、飛行体１０の初期位置ＰＡ１における位置情報、および浮体３０の初期位置ＱＡ１における位置情報等に基づいて、降着経路データＤＥ１に含まれる複数の降着経路ＦＲのうち、条件に適合した降着経路ＦＲを判定する。

【0078】

ステップＳＡ３で、降着経路データＤＥ１に含まれる降着経路ＦＲのいずれかが、条件に適合した降着経路ＦＲとして判定された場合は（ステップＳＡ３でＹｅｓ）、その降着経路ＦＲを有効降着経路ＦＲＤとして選択し（ステップＳＡ４）、フローを終了する（エンド）。ステップＳＡ３で、条件に適合した降着経路ＦＲが存在しないと判定された場合は（ステップＳＡ３でＮｏ）、ステップＳＡ１に戻る。

【0079】

［動作］
次に、制御システム１００における飛行体１０の動作について図４を用いて説明する。制御システム１００は、飛行体１０が初期位置ＰＡ１にあり、浮体３０が初期位置ＱＡ１にある状態において、上記説明した有効降着経路判定フローに基づいて有効降着経路ＦＲＤを判定し、図４に示した降着経路ＦＲを有効降着経路ＦＲＤとして選択したとする。

【0080】

飛行体１０は、有効降着経路ＦＲＤに従い、初期位置ＰＡ１から位置ＰＡ４に向けて降下しながら降着飛行を行う。なお、制御システム１００が有効降着経路ＦＲＤを決定するための基準位置となる飛行体１０の初期位置ＰＡ１および浮体３０の初期位置ＱＡ１は、飛行体１０の下降流ＤＦの影響が浮体３０に及びにくい位置（距離、高度）とすることが好ましい。

【0081】

一方、浮体３０は、飛行体１０の降着飛行が開始されると、飛行体１０からの下降流ＤＦの影響をうけて初期位置ＱＡ１から移動（漂流）する。下降流ＤＦの影響は、飛行体１０が下降・接近するに従って強くなるため、浮体３０の移動速度も大きくなる。有効降着経路ＦＲＤは、飛行体１０が位置ＰＡ４に到達するタイミングで、浮体３０が位置ＰＡ４の下方の位置ＱＡ４に到達するように決定されている。このため、制御システム１００は、飛行中に下降流ＤＦを発生させる飛行体１０を、下降流ＤＦの影響を受ける浮体３０に降着させることができる。

【0082】

なお、本実施形態では、飛行体１０が初期位置ＰＡ１にあり、浮体３０が初期位置ＱＡ１にある状態において、有効降着経路ＦＲＤが決定されるため、浮体３０に飛行体１０が降着するまでの間に自然の風や潮流等の外乱によって浮体３０の位置がずれる場合があると考えられる。しかしながら、有効降着経路ＦＲＤが決定されてから浮体３０に飛行体１０が降着するまでの間隔は短く、また、飛行体１０の下降流ＤＦの影響に比較して外乱の影響が十分小さい場合には、有効降着経路ＦＲＤに従って降着飛行することにより、飛行体１０を浮体３０に降着させることができる。

【0083】

［実施形態２］
実施形態２の制御システム１００Ａは、降着飛行中に、選択された有効降着経路ＦＲＤを変更する必要がある場合には、記憶された降着経路ＦＲの中から新たな有効降着経路ＦＲＤを選択して降着飛行の経路を修正する点が実施形態１と異なっている。以下の説明において、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

【0084】

図６は、実施形態２に係る制御システム１００Ａの構成を示す概略図である。制御装置２００Ａは、メモリ１８１Ａ、位置情報算出部１８２、降着経路判定部１８３、および飛行制御部１８７に加えて、降着経路変更判定部１８４を備えている。

【0085】

メモリ１８１Ａには、降着経路データＤＥ１、降着経路判定基準データＤＥ２、および電動モータ制御データＤＥ３に加えて、降着経路変更判定基準データＤＥ４が保存されている。

【0086】

降着経路変更判定基準データＤＥ４には、有効降着経路ＦＲＤが決定された後、飛行体１０Ａおよび浮体３０Ａの現在位置における位置情報に基づいて、有効降着経路ＦＲＤを変更する必要があるか否かを判定するための判定基準が記憶されている。

【0087】

降着経路変更判定基準データＤＥ４には、各降着経路ＦＲに従って降着飛行を行った場合における、飛行体１０Ａと浮体３０Ａとの相対的な位置関係が記憶されている。また、降着経路変更判定基準データＤＥ４には、降着飛行中における飛行体１０Ａと浮体３０Ａとの実際の相対的な位置関係が、記憶されている相対的な位置関係に対して差異が生じている場合に、有効降着経路ＦＲＤを変更するための判定基準が記憶されている。判定基準として、例えば、飛行体１０Ａに対する浮体３０Ａの実際の相対的な位置と、記憶されている浮体３０Ａの相対位置との差異の許容値が記憶されている。

【0088】

降着経路変更判定部１８４は、メモリ１８１に記憶されている降着経路変更判定基準データＤＥ４、および位置情報算出部１８２によって算出された飛行体１０Ａと浮体３０Ａの現在位置の位置情報を参照して、先に決定された有効降着経路ＦＲＤを変更する必要があるか否かを判定する。

【0089】

降着経路変更判定部１８４によって有効降着経路ＦＲＤを変更する必要があると判定された場合には、降着経路判定部１８３は、メモリ１８１に記憶されている降着経路データＤＥ１、および降着経路判定基準データＤＥ２を参照して、飛行体１０Ａの現在位置における位置情報、および浮体３０Ａの現在位置における位置情報等に基づいて、先に決定された有効降着経路ＦＲＤとは異なる降着経路ＦＲを新たな有効降着経路ＦＲＤとして選択する。降着経路データＤＥ１に含まれる複数の降着経路ＦＲのうち、その時点における条件に適合した降着経路ＦＲが新たな有効降着経路ＦＲＤとして選択される。

【0090】

なお、降着経路変更判定部１８４は、有効降着経路ＦＲＤが更新された場合において、有効降着経路ＦＲＤを変更する必要があるか否かを再度判定してもよい。

【0091】

［有効降着経路変更判定フロー］
図７は、有効降着経路ＦＲＤの変更を判定するフローを示す図である。図７に示すような有効降着経路変更判定フローがスタートすると（スタート）、まず、ステップＳＢ１で、位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０に含まれる飛行体位置情報検知部１９１からの検出信号に基づいて、飛行体１０Ａの現在位置における位置情報を算出する。

【0092】

ステップＳＢ２では、位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０に含まれる浮体位置情報検知部１９２からの検出信号に基づいて、浮体３０Ａの現在位置における位置情報を算出する。

【0093】

ステップＳＢ３では、降着経路変更判定部１８４は、メモリ１８１に記憶されている降着経路変更判定基準データＤＥ４、および位置情報算出部１８２によって算出された飛行体１０Ａと浮体３０Ａの現在位置の位置情報を参照して、先に決定された有効降着経路ＦＲＤを変更する必要があるか否かを判定する。

【0094】

ステップＳＢ３で、有効降着経路ＦＲＤを変更すると判定された場合は（ステップＳＢ３でＹｅｓ）、ステップＳＢ４に進み、新たな有効降着経路ＦＲＤを選択する。ステップＳＢ３で、有効降着経路ＦＲＤを変更しないと判定された場合は（ステップＳＢ３でＮｏ）、ステップＳＢ１に戻る。

【0095】

ステップＳＢ４で、飛行体１０Ａと浮体３０Ａの現在位置からの降着飛行に適合した別の降着経路ＦＲが存在していると判定された場合は（ステップＳＢ４でＹｅｓ）、その降着経路ＦＲを新たな有効降着経路ＦＲＤとして選択し（ステップＳＢ５）、フローを終了する（エンド）。

【0096】

ステップＳＢ４で、飛行体１０Ａと浮体３０Ａの現在位置からの降着飛行に適合した降着経路ＦＲが存在していないと判定された場合は（ステップＳＢ４でＮｏ）、ステップＳＢ１に戻る。この場合は、飛行体１０Ａは、先に決定されている有効降着経路ＦＲに従って降着飛行を続行するようにする。

【0097】

［動作］
次に、制御システム１００Ａにおける飛行体１０Ａの動作について図８および図９を用いて説明する。図８は、飛行体１０Ａの降着飛行を示す側面図である。図９は、飛行体１０Ａの降着飛行を示す平面図である。制御システム１００Ａは、飛行体１０Ａが初期位置ＰＢ１にあり、浮体３０Ａが初期位置ＱＢ１にある状態において、上記説明した有効降着経路判定フローに基づいて図８に示した有効降着経路ＦＲＤ１を決定したとする。当初決定された有効降着経路ＦＲＤ１では、浮体３０Ａが初期位置ＱＢ１から位置ＱＢ３に移動（漂流）したタイミングで飛行体１０Ａを浮体３０Ａに降着させる。飛行体１０Ａは、有効降着経路ＦＲＤ１に従い、初期位置ＰＢ１から浮体３０Ａの想定位置である位置ＱＢ３に向けて降下しながら降着飛行を行う。

【0098】

一方、浮体３０Ａは、飛行体１０Ａの降着飛行が開始されると、飛行体１０Ａからの下降流ＤＦの影響をうけて初期位置ＱＢ１から移動（漂流）する。また、同時に浮体３０Ａは、自然の風や潮流等の外乱を受ける。その結果、当初の有効降着経路ＦＲＤ１では、飛行体１０Ａが位置ＰＢ２に到達する時点で、浮体３０Ａは位置ＱＢ２に到達すると予測されていたのに対し、実際には浮体３０Ａは、位置ＱＢ３に到達していたものとする。また、図９に示すように、浮体３０Ａは外乱の影響により、平面視で有効降着経路ＦＲＤ１に交差する方向にも距離Ｄ１だけ移動したものとする。

【0099】

この状態において、制御システム１００Ａは、上記説明した有効降着経路変更判定フローに基づいて、図８および図９に示した新たな有効降着経路ＦＲＤ２を決定する。新たな有効降着経路ＦＲＤ２は、飛行体１０Ａの現在位置である位置ＰＢ２（高度Ｈ２、俯角θ２）と、浮体３０Ａの現在位置である位置ＱＢ３に基づいて決定される。

【0100】

新たな有効降着経路ＦＲＤ２は、飛行体１０Ａが位置ＰＢ４に到達するタイミングで、浮体３０Ａが位置ＰＢ４の下方の位置ＱＢ４に到達するように決定されているものとする。このため、制御システム１００Ａは、飛行中に下降流ＤＦを発生させる飛行体１０Ａを、下降流ＤＦの影響を受ける浮体３０Ａに降着させることができる。

【0101】

本実施形態では、有効降着経路ＦＲＤ１が決定された後、浮体３０Ａに飛行体１０Ａが降着するまでの間に自然の風や潮流等の外乱によって浮体３０Ａの位置が予測の位置からずれた場合でも、有効降着経路ＦＲＤ１を有効降着経路ＦＲＤ２に変更することにより飛行体１０Ａを浮体３０Ａに降着させることができる。

【0102】

また、外乱の影響がある場合でも、有効降着経路ＦＲＤを複数回変更することにより、浮体３０Ａの予測位置と実際の位置のずれを小さくすることができ、飛行体１０Ａを浮体３０Ａに降着させることができる。

【0103】

［実施形態３］
実施形態３の制御システム１００Ｂは、予め作成された複数の降着経路ＦＲの中から有効降着経路ＦＲＤを選択するのではなく、飛行体１０Ｂおよび浮体３０Ｂの現在の位置情報、および浮体３０Ｂの運動特性に基づいて降着経路ＦＲを算出する点が実施形態１と異なっている。以下の説明において、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１、２と異なる構成についてのみ説明する。

【0104】

図１０は、実施形態３に係る制御システム１００Ｂの構成を示す概略図である。制御装置２００Ｂは、メモリ１８１Ｂ、位置情報算出部１８２、および飛行制御部１８７に加えて、降着経路算出部１８５、および算出経路変更判定部１８６を備えている。

【0105】

メモリ１８１Ｂには、運動特性データＤＥ５、算出降着経路データＤＥ６、算出経路変更判定基準データＤＥ７、および電動モータ制御データＤＥ３が保存されている。

【0106】

運動特性データＤＥ５には、浮体３０Ｂが飛行体１０Ｂの下降流ＤＦを受けた場合の浮体３０Ｂの運動特性が記憶されている。運動特性として、例えば、飛行体１０Ｂおよび浮体３０Ｂの質量や寸法、初期位置ＰＣ１における飛行体１０Ｂの高度Ｈ（図１３のＨ３）、飛行体１０Ｂの初期位置ＰＣ１から浮体３０Ｂの初期位置ＱＣ１までの距離Ｌ（図１３のＬ３）、高度Ｈと距離Ｌから算出される俯角θ（図１３のθ３）等の条件と、飛行体１０Ｂの下降流ＤＦによる浮体３０Ｂの運動（加速度、速度、位置）との関係が記憶されている。

【0107】

算出降着経路データＤＥ６には、位置情報算出部１８２で算出された飛行体１０Ｂおよび浮体３０Ｂの位置情報と、浮体３０Ｂが下降流ＤＦを受けた場合の浮体３０Ｂの運動特性と、に基づいて降着経路算出部１８５で算出された降着経路ＦＲが記憶される。

【0108】

算出経路変更判定基準データＤＥ７には、降着飛行中における飛行体１０Ｂと浮体３０Ｂとの実際の相対的な位置関係が、算出された降着経路ＦＲにおける相対的な位置関係に対して差異が生じている場合に、降着経路ＦＲを変更するための判定基準が記憶されている。判定基準として、例えば、飛行体１０Ｂに対する浮体３０Ｂの実際の相対的な位置と、算出された降着経路ＦＲにおける飛行体１０Ｂに対する浮体３０Ｂの相対位置との差異の許容値が記憶されている。

【0109】

降着経路算出部１８５は、位置情報算出部１８２で算出された飛行体１０Ｂおよび浮体３０Ｂの位置情報と、浮体１０Ｂが下降流ＤＦを受けた場合の浮体１０Ｂの運動特性と、に基づいて降着経路ＦＲを算出する。

【0110】

算出経路変更判定部１８６は、メモリ１８１Ｂに記憶されている算出降着経路データＤＥ６、算出経路変更判定基準データＤＥ７、および位置情報算出部１８２によって算出された飛行体１０Ｂと浮体３０Ｂの現在位置の位置情報を参照して、先に決定された降着経路ＦＲを変更する必要があるか否かを判定する。

【0111】

算出経路変更判定部１８６によって降着経路ＦＲを変更する必要があると判定された場合には、降着経路算出部１８５は、位置情報算出部１８２で算出された飛行体１０Ｂおよび浮体３０Ｂの現在の位置情報と、浮体１０Ｂが下降流ＤＦを受けた場合の浮体１０Ｂの運動特性と、に基づいて現在の降着経路ＦＲとは異なる新たな降着経路ＦＲを算出する。

【0112】

なお、算出経路変更判定部１８６は、降着経路ＦＲが更新された場合において、降着経路ＦＲを変更する必要があるか否かを再度判定してもよい。

【0113】

［降着経路算出フロー］
図１１は、降着経路ＦＲを算出するフローを示す図である。図１１に示すような降着経路算出フローがスタートすると（スタート）、まず、ステップＳＣ１で、位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０に含まれる飛行体位置情報検知部１９１からの検出信号に基づいて、飛行体１０Ｂの初期位置ＰＣ１における位置情報を算出する。

【0114】

ステップＳＣ２では、位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０に含まれる浮体位置情報検知部１９２からの検出信号に基づいて、浮体３０Ｂの初期位置ＱＣ１における位置情報を算出する。

【0115】

ステップＳＣ３では、降着経路算出部１８５は、位置情報算出部１８２で算出された飛行体１０Ｂおよび浮体３０Ｂの初期位置情報と、浮体１０Ｂが下降流ＤＦを受けた場合の浮体１０Ｂの運動特性と、に基づいて降着経路ＦＲを算出する。

【0116】

ステップＳＣ４では、算出された降着経路ＦＲは算出降着経路データＤＥ６に記憶され、フローを終了する（エンド）。

【0117】

［算出降着経路変更判定フロー］
図１２は、算出された降着経路ＦＲの変更を判定するフローを示す図である。図１２に示すような算出降着経路変更判定フローがスタートすると（スタート）、まず、ステップＳＤ１で、位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０に含まれる飛行体位置情報検知部１９１からの検出信号に基づいて、飛行体１０Ｂの現在位置における位置情報を算出する。

【0118】

ステップＳＤ２では、位置情報算出部１８２は、位置情報検知部１９０に含まれる浮体位置情報検知部１９２からの検出信号に基づいて、浮体３０Ｂの現在位置における位置情報を算出する。

【0119】

ステップＳＤ３では、算出経路変更判定部１８６は、メモリ１８１Ｂに記憶されている算出降着経路データＤＥ６、算出経路変更判定基準データＤＥ７、および位置情報算出部１８２によって算出された飛行体１０Ｂと浮体３０Ｂの現在位置の位置情報を参照して、先に決定された降着経路ＦＲを変更する必要があるか否かを判定する。

【0120】

ステップＳＤ３で、降着経路ＦＲを変更すると判定された場合は（ステップＳＤ３でＹｅｓ）、ステップＳＤ４に進み、新たな降着経路ＦＲを算出する。ステップＳＤ３で、降着経路ＦＲを変更しないと判定された場合は（ステップＳＤ３でＮｏ）、ステップＳＤ１に戻る。

【0121】

ステップＳＤ４では、降着経路算出部１８５は、位置情報算出部１８２で算出された飛行体１０Ｂおよび浮体３０Ｂの現在の位置情報と、浮体１０Ｂが下降流ＤＦを受けた場合の浮体１０Ｂの運動特性と、に基づいて新たな降着経路ＦＲを算出する。

【0122】

ステップＳＤ５では、算出された新たな降着経路ＦＲは算出降着経路データＤＥ６に記憶され、フローを終了する（エンド）。

【0123】

［動作］
次に、制御システム１００Ｂにおける飛行体１０Ｂの動作について図１３および図１４を用いて説明する。図１３は、飛行体１０Ｂの降着飛行を示す側面図である。図１４は、飛行体１０Ｂの降着飛行を示す平面図である。制御システム１００Ｂは、飛行体１０Ｂが初期位置ＰＣ１にあり、浮体３０が初期位置ＱＣ１にある状態において、上記説明した降着経路算出フローに基づいて図１３に示した降着経路ＦＲ１を決定したとする。飛行体１０Ｂの初期位置ＰＣ１および浮体３０の初期位置ＱＣ１に基づいて当初算出された降着経路ＦＲ１では、浮体３０が初期位置ＱＣ１から位置ＱＣ３に移動（漂流）したタイミングで飛行体１０Ｂを浮体３０Ｂに降着させる。飛行体１０Ｂは、降着経路ＦＲ１に従い、初期位置ＰＣ１から浮体３０Ｂの想定位置である位置ＱＣ３に向けて降下しながら降着飛行を行う。

【0124】

一方、浮体３０Ｂは、飛行体１０Ｂの降着飛行が開始されると、飛行体１０Ｂからの下降流ＤＦの影響をうけて初期位置ＱＣ１から移動（漂流）する。また、同時に浮体３０Ｂは、自然の風や潮流等の外乱を受ける。その結果、当初の降着経路ＦＲ１では、飛行体１０Ｂが位置ＰＣ２に到達する時点で、浮体３０Ｂは位置ＱＣ２に到達すると予測されていたのに対し、実際には浮体３０Ｂは、位置ＱＣ３に到達していたものとする。また、図１４に示すように、浮体３０Ｂは外乱の影響により、平面視で降着経路ＦＲ１に交差する方向にも距離Ｄ２だけ移動したものとする。

【0125】

この状態において、制御システム１００Ｂは、上記説明した算出降着経路変更判定フローに基づいて、図１３および図１４に示した新たな降着経路ＦＲ２を算出する。新たな降着経路ＦＲ２は、飛行体１０Ｂの現在位置である位置ＰＣ２（高度Ｈ４、俯角θ４）と、浮体３０Ｂの現在位置である位置ＱＣ３に基づいて決定される。

【0126】

新たに算出される降着経路ＦＲ２は、飛行体１０が位置ＰＣ４に到達するタイミングで、浮体３０Ｂが位置ＰＣ４の下方の位置ＱＣ４に到達するものとする。このため、制御システム１００Ｂは、飛行中に下降流ＤＦを発生させる飛行体１０を、下降流ＤＦの影響を受ける浮体３０Ｂに降着させることができる。

【0127】

本実施形態では、降着経路ＦＲ１が算出された後、浮体３０Ｂに飛行体１０Ｂが降着するまでの間に自然の風や潮流等の外乱によって浮体３０Ｂの位置が予測の位置からずれた場合でも、降着経路ＦＲ１を降着経路ＦＲ２に変更することにより飛行体１０Ｂを浮体３０Ｂに降着させることができる。

【0128】

また、外乱の影響がある場合でも、降着経路ＦＲを複数回算出することにより、浮体３０Ｂの予測位置と実際の位置のずれを小さくすることができ、飛行体１０Ｂを浮体３０Ｂに降着させることができる。

【0129】

図１５は、コンピュータ３００の構成を示すブロック図である。コンピュータ３００は、例えば、上述の制御システム１００Ｂに含まれている。図１０に示すように、コンピュータ３００は、ＣＰＵ３１０、記憶装置３２０、インタフェース３３０を備える。制御システム１００Ｂに含まれる制御装置２００Ｂの動作は、プログラムの形式で記憶装置３２０に記憶されている。ＣＰＵ３１０は、プログラムを記憶装置３２０から読み出して、上記処理を実行する。

【0130】

また、ＣＰＵ３１０は、プログラムに従って、メモリ１８１Ｂに対応する記憶領域を記憶装置３２０に確保する。

【0131】

［変形例］
本発明に係る制御装置、制御システム、飛行体、制御方法、およびプログラムは、上記説明した実施形態に限定されない。

【0132】

上記実施形態では、制御装置は飛行体に設けられているが、制御装置の一部が浮体に設けられるようにしてもよい。例えば、飛行体と浮体が無線通信によって接続され、浮体から送信された有効降着経路が飛行体に受信され、飛行体が有効降着経路に従って降着飛行するようにしてもよい。

【0133】

降着経路は、直線状の経路としたが、飛行体による下降流の影響を考慮して、曲線状の経路となるようにしてもよい。

【0134】

本実施形態では、飛行体と浮体の質量は同程度であるとして説明したが、飛行体と浮体の質量や寸法はそれぞれ限定されるものではない。また、飛行体および浮体は、オペレータが搭乗して各種作業を行うことができる大きさや設備を備えていてもよい。

【0135】

飛行体が浮体に降着する目的はエネルギー補充に限定されない。例えば、浮体に水中環境調査を行う設備を搭載し、飛行体が浮体に降着して水中環境調査データを回収するようにしてもよい。

【0136】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0137】

１０ 飛行体
３０ 浮体
１００ 制御システム
１８７ 飛行制御部
２００ 制御装置
ＤＦ 下降流
ＦＲ 降着経路
ＦＲＤ 有効降着経路

【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】

【図15】