特許 7545305 移動体着陸制御システム及び移動体着陸制御方法

(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】2024-08-27

(45)【発行日】2024-09-04

(54)【発明の名称】移動体着陸制御システム及び移動体着陸制御方法

(51)【国際特許分類】

   G08G 5/02 20060101AFI20240828BHJP

   G05D 1/46 20240101ALI20240828BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20240828BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20240828BHJP

   B64C 13/18 20060101ALI20240828BHJP

   B64D 45/04 20060101ALI20240828BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20240828BHJP

【ＦＩ】

G08G5/02 A

G05D1/46

B64C39/02

B64C27/08

B64C13/18 Z

B64D45/04 B

B64D47/08

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020197397

(22)【出願日】2020-11-27

(65)【公開番号】P2022085623

(43)【公開日】2022-06-08

【審査請求日】2023-05-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】緒方 健人

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 貴廣

(72)【発明者】

【氏名】中津 欣也

(72)【発明者】

【氏名】田代 直之

(72)【発明者】

【氏名】酒井 貴大

【審査官】貞光 大樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０６０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０６９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３２６５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｇ １／００ － ９９／００

Ｇ０５Ｄ １／００ － １／８７

Ｂ６４Ｂ １／００ － １／７０

Ｂ６４Ｃ １／００ － ９９／００

Ｂ６４Ｄ １／００ － ４７／０８

Ｂ６４Ｆ １／００ － ５／６０

Ｂ６４Ｇ １／００ － ９９／００

Ｂ６４Ｕ １０／００ － ８０／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体制御装置により制御される飛行体と、管制装置とを備える移動体着陸制御システムであって、
前記移動体制御装置は、
前記飛行体の位置を計測する自己位置計測部と、
前記飛行体の周辺の画像を取得する画像取得部と、
前記管制装置が保有する前記飛行体の周辺の地図情報と、前記飛行体の駐機位置の周辺の障害物情報とを前記管制装置から受信する機体側通信部と、
前記画像取得部により取得された前記画像から前記飛行体の駐機位置を示す複数のマーカの候補を検出し、前記障害物情報が示す障害物の位置と、検出した前記複数のマーカの特性と、に基づいて前記駐機位置を示す複数のマーカを選別するマーカ選択部と、
前記駐機位置を示す複数のマーカから前記駐機位置を認識する駐機位置認識部と、
前記駐機位置に前記飛行体を制御して、前記駐機位置に前記飛行体を着陸させる制御部と、
を備えることを特徴とする移動体着陸制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載の移動体着陸制御システムにおいて、
前記マーカ選択部は、画像取得部により取得された前記画像を二値化して、前記複数のマーカの候補を検知するマーカ特徴検出部と、前記複数のマーカの候補の位置と、前記障害物の位置とを比較して、前記障害物の上のマーカを選別して、除外し、残った複数の前記マーカを、前記マーカの形状及び面積に基づいて、前記駐機位置を示すマーカではないマーカを除外するマーカ特徴選別部と、を有することを特徴とする移動体着陸制御システム。

【請求項3】

請求項２に記載の移動体着陸制御システムにおいて、
前記マーカ選択部は、前記管制装置から受信した前記駐機位置の周囲の障害物情報と、計測した前記飛行体の位置に基づき、前記障害物情報を前記飛行体からの相対位置に変換することを特徴とする移動体着陸制御システム。

【請求項4】

請求項２に記載の移動体着陸制御システムにおいて、
前記障害物情報が示す障害物は、前記管制装置が保有する前記地図情報から抽出した立体物の情報であることを特徴とする移動体着陸制御システム。

【請求項5】

請求項２に記載の移動体着陸制御システムにおいて、
前記飛行体の駐機位置の周辺の障害物を検出する障害物検出装置をさらに備え、前記管制装置は、前記障害物検出装置が検出した前記障害物の情報を取得する障害物情報取得部を備えることを特徴とする移動体着陸制御システム。

【請求項6】

請求項２に記載の移動体着陸制御システムにおいて、
前記管制装置は、
前記飛行体の位置を計測する移動体位置計測部と、
計測した前記飛行体の位置と前記飛行体の駐機位置から算出される前記飛行体の制御指令値を算出する制御指令算出部と、を備え、
前記移動体制御装置の前記制御部は、前記管制装置から受信した前記制御指令値と、前記計測した自己位置及び前記認識した前記駐機位置に基づき前記飛行体を制御することを特徴とする移動体着陸制御システム。

【請求項7】

請求項６に記載の移動体着陸制御システムにおいて、
前記管制装置及び前記移動体制御装置は、それぞれ、共通の時刻を取得する時刻取得部を備え、前記移動体位置計測部は、前記飛行体の位置及び姿勢を計測し、前記管制装置は、計測した前記飛行体の前記位置、姿勢及び計測した時刻を前記移動体制御装置に送信し、
前記移動体制御装置は前記管制装置から受信した前記飛行体の前記位置、前記姿勢及び前記計測した時刻と、前記駐機位置認識部より得られた前記駐機位置から推測した前記飛行体の位置、姿勢および前記駐機位置を認識した時刻と、を用いて前記飛行体に搭載された撮像部の姿勢パラメータの補正を行うパラメータ補正部を備えることを特徴とする移動体着陸制御システム。

【請求項8】

管制装置から飛行体の周辺の地図情報及び前記飛行体の駐機位置の周辺の障害物情報を受信する移動体制御装置により前記飛行体の着陸を制御する移動体着陸制御方法であって、
前記飛行体の位置を計測し、
前記飛行体の周辺の画像を取得し、
前記管制装置が保有する前記飛行体の周辺の前記地図情報と、前記飛行体の前記駐機位置の周辺の前記障害物情報とを前記管制装置から受信し、
前記取得した前記画像から前記飛行体の駐機位置を示す複数のマーカの候補を検出し、前記障害物情報が示す障害物の位置と、検出した前記複数のマーカの特性と、に基づいて前記駐機位置を示す複数のマーカを選別し、
前記駐機位置を示す複数のマーカから前記駐機位置を認識し、
前記駐機位置に前記飛行体を制御して、前記駐機位置に前記飛行体を着陸させることを特徴とする移動体着陸制御方法。

【請求項9】

請求項８に記載の移動体着陸制御方法において、
前記画像を二値化して、前記複数のマーカの候補を検知し、前記複数のマーカの候補の位置と、前記障害物の位置とを比較して、前記障害物の上のマーカを選別して、除外し、残った複数の前記マーカを、前記マーカの形状及び面積に基づいて、前記駐機位置を示すマーカではないマーカを除外することを特徴とする移動体着陸制御方法。

【請求項10】

請求項９に記載の移動体着陸制御方法において、
前記管制装置から受信した前記駐機位置の周囲の障害物情報と、計測した前記飛行体の位置に基づき、前記障害物情報を前記飛行体からの相対位置に変換することを特徴とする移動体着陸制御方法。

【請求項11】

請求項９に記載の移動体着陸制御方法において、
前記障害物情報が示す障害物は、前記管制装置が保有する前記地図情報から抽出した立体物の情報であることを特徴とする移動体着陸制御方法。

【請求項12】

請求項９に記載の移動体着陸制御方法において、
障害物検出装置が、前記飛行体の駐機位置の周辺の障害物を検出し、検出した前記障害物の情報を前記管制装置が取得することを特徴とする移動体着陸制御方法。

【請求項13】

請求項９に記載の移動体着陸制御方法において、
前記管制装置は、前記飛行体の位置を計測し、計測した前記飛行体の位置と前記飛行体の駐機位置から算出される前記飛行体の制御指令値を算出し、前記移動体制御装置は、前記管制装置から受信した前記制御指令値と、前記計測した自己位置及び前記認識した前記駐機位置に基づき前記飛行体を制御することを特徴とする移動体着陸制御方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の移動体着陸制御方法において、
前記管制装置及び前記移動体制御装置は、それぞれ、共通の時刻を取得し、前記管制装置が有する移動体位置計測部は、前記飛行体の位置及び姿勢を計測し、前記管制装置は、計測した前記飛行体の前記位置、姿勢及び計測した時刻を前記移動体制御装置に送信し、前記移動体制御装置は、前記管制装置から受信した前記飛行体の前記位置、前記姿勢及び前記計測した時刻と、前記駐機位置から推測した前記飛行体の位置、姿勢および前記駐機位置を認識した時刻と、を用いて前記飛行体に搭載された撮像部の姿勢パラメータの補正を行うことを特徴とする移動体着陸制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体着陸制御システム及び移動体着陸制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、都市や都市間の次世代移動手段として、空飛ぶクルマと呼ばれる小型電動航空機の開発が世界各国で行われている。

【0003】

空飛ぶクルマは、駐機位置付近の上空に到達後、自動で指定された駐機位置に着陸する自動着陸機能の搭載が見込まれる。このとき、建物等に接触しないように飛行し、指定された駐機位置に着陸する必要がある。

【0004】

特許文献１には、飛行体が目的地の上方に到着後、撮像部で下方を撮影し、画像を解析して着陸位置情報を生成し、着陸位置に着陸するように駆動部を制御する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－０５７２２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

垂直離着機である飛行体は、管制装置からの指示に従い駐機位置に着陸する。この場合、飛行体の微小な位置決めは飛行体に搭載された撮像装置による撮像画像で駐機位置を認識しながら行われる。

【0007】

駐機位置は視認性を高めるため、ＬＥＤ等の発光源によるマーカで設定されているため、撮像画像から光源を検出して駐機位置を認識している。

【0008】

ＬＥＤ等のマーカを検出する際には、他の光源等の発光によるノイズが紛れ込む可能性があり、駐機位置を誤認識する可能性がある。特に、障害物に衝突するような事故は、確実に排除する必要がある。

【0009】

特許文献１に記載の技術は、撮像部で撮像された画像を解析することについては記載されているが、駐機位置を示す光源を撮像画像から検出する際のノイズの紛れ込みについては、考慮されていない。

【0010】

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、空飛ぶクルマ等の飛行体の駐機位置を示すマーカに混在するノイズを除去し、正確な駐機位置を認識して、着陸可能な移動体着陸制御システム及び移動体着陸制御方法を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

【0012】

移動体制御装置により制御される飛行体と、管制装置とを備える移動体着陸制御システムであって、前記移動体制御装置は、前記飛行体の位置を計測する自己位置計測部と、前記飛行体の周辺の画像を取得する画像取得部と、前記管制装置が保有する前記飛行体の周辺の地図情報と、前記飛行体の駐機位置の周辺の障害物情報とを前記管制装置から受信する機体側通信部と、前記画像取得部により取得された前記画像から前記飛行体の駐機位置を示す複数の発マーカの候補を検出し、前記障害物情報が示す障害物の位置と、検出した前記複数のマーカの特性と、に基づいて前記駐機位置を示す複数のマーカを選別するマーカ選択部と、前記駐機位置を示す複数のマーカから前記駐機位置を認識する駐機位置認識部と、前記駐機位置に前記飛行体を制御して、前記駐機位置に前記飛行体を着陸させる制御部と、を備える。

【0013】

また、管制装置から飛行体の周辺の地図情報及び前記飛行体の駐機位置の周辺の障害物情報を受信する移動体制御装置により前記飛行体の着陸を制御する移動体着陸制御方法であって、前記飛行体の位置を計測し、前記飛行体の周辺の画像を取得し、前記管制装置が保有する前記飛行体の周辺の前記地図情報と、前記飛行体の前記駐機位置の周辺の前記障害物情報とを前記管制装置から受信し、前記取得した前記画像から前記飛行体の駐機位置を示す複数のマーカの候補を検出し、前記障害物情報が示す障害物の位置と、検出した前記複数のマーカの特性と、に基づいて前記駐機位置を示す複数のマーカを選別し、前記駐機位置を示す複数のマーカから前記駐機位置を認識し、前記駐機位置に前記飛行体を制御して、前記駐機位置に前記飛行体を着陸させる。

【発明の効果】

【0014】

空飛ぶクルマ等の飛行体の駐機位置を示すマーカに混在するノイズを除去し、正確な駐機位置を認識して、着陸可能な移動体着陸制御システム及び移動体着陸制御方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施例１による移動体制御装置及び管制装置の概略構成図である。

【図2】移動体が障害物である建物の間に位置する駐機位置に駐機しようとする状態を示す図である。

【図3】移動体制御装置と管制装置との信号送受信の概念図である。

【図4】マーカ特徴検出部の動作フローチャートである。

【図5】マーカ特徴検出部の動作の概念図である。

【図6】マーカ特徴検出部の動作の概念図である。

【図7】マーカ特徴選別部の動作フローチャートである。

【図8】マーカ特徴選別部の動作の概念図である。

【図9】マーカ特徴選別部の動作の概念図である。

【図10】駐機位置認識部の動作フローチャートである。

【図11】駐機位置認識部の動作の概念図である。

【図12】本実施例１の変形例における移動体制御装置及び管制装置の概略構成図である。

【図13】図１２に示した例の動作説明図である。

【図14】本発明の実施例２による移動体制御装置及び管制装置の概略構成図である。

【図15】移動体が建物の間に位置する駐機位置に駐機しようとする状態を示す図である。

【図16】移動体位置計測部の動作フローチャートである。

【図17】実施例２の変形例の説明図である。

【図18】実施例２の変形例における移動体位置計測部の動作フローチャートである。

【図19】実施例２の変形例における制御指令値算出部の動作説明図である。

【図20】実施例２の変形例における制御指令値算出部の動作説明図である。

【図21】本発明の実施例３による移動体制御装置及び管制装置の概略構成図である。

【図22】パラメータ補正部動作フローチャートである。

【図23】パラメータ補正部の動作説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

【実施例】

【0017】

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１による移動体制御装置１及び管制装置２の概略構成図である。図１において、管制装置２は、駐機位置決定部２１と、管制側通信部２２と、地図情報２３とを備える。

【0018】

移動体制御装置１は、自己位置計測部１１と、画像取得部１２と、マーカ特徴検出部１３と、マーカ特徴選別部１４と、駐機位置認識部１５と、制御部１５と、機体側通信部１７とを備える。移動体１８は、移動体制御装置１により、動作制御される飛行体である。

【0019】

管制装置２の管理側通信部２２は、移動体制御装置１の機体側通信部１７から駐機要求を受ける。次に、管制装置２の駐機位置決定部２１が駐機場の空きの有無を確認する。駐機場に空きがあれば、空きがある駐機位置を予約する。管制側通信部２２は、駐機位置および駐機位置（スカイポート）周辺の障害物情報（地図上の立体物）を示す地図情報２３を送信する。管制側通信部２２は、地図情報２３から抽出した立体物の情報を、地図情報２３と共に送信することもできる。

【0020】

移動体制御装置１の自己位置計測部１１は、ＧＰＳ等を用いて移動体１８の位置を計測する。自己位置計測部１１の入力は、ＧＰＳ信号であり、出力は移動体１８の緯度及び経度＋姿勢か、飛行エリア内で定められた原点からの相対３Ｄ座標＋姿勢である。

【0021】

画像取得部１２は、移動体制御装置１の画像取得部１２は、移動体１８の周囲の画像を取得し、出力する。マーカ特徴検出部１３は、画像取得部１２が取得した画像から複数のマーカの特徴を検出する。複数のマーカはＬＥＤ等の複数の発光体等である。マーカ特徴検出部１３は、特定の色で発光するＬＥＤ等のマーカを、色を用いた２値化画像を生成しラベリング処理により検出する。マーカ特徴検出部１３の入力は画像であり、出力は入力した画像上のマーカ特徴位置座標（ｘ［ｉ］、ｙ［ｉ］）である。

【0022】

マーカ特徴選別部１４は、自己位置（移動体１８に位置）とカメラパラメータから、マーカ特徴位置を平面仮定の世界座標へ変換する。つまり、マーカ特徴選別部１４は、管制装置２から受信した駐機位置１９の周囲の障害物情報と計測した自己位置に基づき障害物情報を自機からの相対位置に変換する機能を備える。移動体１８の機体と各マーカ座標を結んだ線の間に障害物があれば、そのマーカ候補（発光体等の候補）を削除するマーカ特徴選別部１４の入力は画像上のマーカ位置座標列、自己位置及び障害物位置である。マーカ特徴選別部１４の出力は、ノイズを除去したマーカ特徴位置座標列（世界座標）である。

【0023】

駐機位置認識部１５は、ノイズを除去したマーカ特徴位置座標列から駐機位置を認識する。駐機位置認識部１５の入力は、ノイズを除去したマーカ特徴位置座標列であり、出力は駐機位置（世界座標位置）である。

【0024】

制御部１６は、自己位置と駐機位置から、精度よく駐機するための移動体１８が備えるアクチュエータの制御指令値を決定する。制御部１６の入力は駐機位置及び自己位置であり、出力はアクチュエータの制御指令値である。

【0025】

機体側通信部１７は、駐機位置決定後、駐機位置と周囲の障害物情報を取得する。駐機位置の情報は、緯度経度高度か、飛行エリア内で定められた原点からの相対３Ｄ座標である。機体側通信部１７の出力は、駐機位置（位置＋姿勢）及び障害物位置情報（位置）である。

【0026】

マーカ特徴検出部１３及びマーカ特徴選別部１４は、マーカ選択部を構成する。

【0027】

図２は、移動体制御装置１及び管制装置２により、移動体１８が障害物である建物３８の間に位置する駐機位置１９の上空に飛来し、駐機位置１９に駐機しようとする状態を示す図である。駐機位置１９は、円形で示され、複数の発光体ＬＥＤ（マーカ）２０が配置されている。

【0028】

図３は、移動体制御装置１と管制装置２との信号送受信の概念図である。移動体制御装置１から管制装置２に駐機要求がなされると、管制装置２は、駐機位置空き確認を行い、予約する。そして、管制装置２は、駐機位置及び障害物の位置を移動体制御部装置１に通知する。

【0029】

図４は、マーカ特徴検出部１３の動作フローチャートである。

【0030】

図４のステップＳ１において、移動体１８に設置されたカメラが撮像した画像を取得する。次に、ステップＳ２において、ＬＥＤ２０の色情報だけを抽出するように２値化画像を生成する。

【0031】

ステップＳ３において、２値化画像に対しラベリング処理を行う。その結果、各ラベル値が設定された画像と、各ラベルに関する重心位置、外接矩形の座標、面積、円形度などの各種情報が格納されたテーブルが得られる。

【0032】

そして、ステップＳ４において、上記テーブルに格納された情報に基づいて、画像上の重心座標（ｘ，ｙ）をデータ列として内部メモリに格納する（Ｘ［ｉ］，Ｙ［ｉ］）。

【0033】

図５及び図６は、マーカ特徴検出部１３の動作の概念図である。

【0034】

図５は、移動体１８が駐機場１９の上方に飛来し、移動体１８の下方に駐機場１９のＬＥＤ２０、障害物３８、ＬＥＤ２０と同等の大きさのノイズ２２ｂ、楕円形ノイズ３９及びＬＥＤ２０より面積が大きいノイズ２４が存在する状態を示している。

【0035】

図６は、図５に示した状態で、移動体１８が撮像した画像２５におけるマーカ特徴検出の説明図である。

【0036】

図６において、移動体１８が撮像した画像２５に対して２値化処理を行い、画像２６が得られ、画像２６のうち、円形ではない、ノイズを除去し画像２７を得る。画像２７においては、図６の画像２７の横に示す表のように、ラベル番号を付し、座標値（Ｇｘ，Ｇｙ）と面積を数値で表す。

【0037】

そして、ＬＥＤ２０より大の面積のノイズを除去して、画像２８を得る。

【0038】

図７は、マーカ特徴選別部１４の動作フローチャートである。

【0039】

図７のステップＳ１１において、マーカ特徴の位置データ列を取得し、ステップＳ１２において、自己位置・姿勢およびカメラパラメータから検出したマーカ特徴位置を世界座標へ変換する。次に、ステップＳ１３において、世界座標上へ障害物３８を配置し、ステップＳ１４において、自分の位置とマーカを結ぶ線の間に障害物３８がなければそのマーカ候補は残し、障害物３８があればそのマーカ候補を削除する。そして、ステップＳ１５において、残ったマーカ候補を登録する。

【0040】

図８及び図９は、マーカ特徴選別部１４の動作の概念図である。

【0041】

図８において、マーカ特徴選別部１４で得られた画像２８と飛行体である移動体１８の撮像部（カメラ）２９及びマーカの座標と、障害物３８の座標を取得する。図８及び図９に示すように、カメラ２９とマーカ２２ａとを結ぶ線の間に障害物３８に存在する場合は、マーカ２２ａは、障害物３８上にあることが判定できる。これによって、マーカ２２ａを削除することができる。このようにして、障害物３８上にある他のマーカ２２ａを削除していく。撮像部２９は移動制御装置１に画像取得部として備えられている。

【0042】

図１０は、駐機位置認識部１５の動作フローチャートである。

【0043】

図１０のステップＳ２１において、フィルタ後（障害物３８上にマーカ２２aの削除後し）のマーカ位置（世界座標）を取得する。次に、ステップＳ２２において、世界座標上で円形ハフ変換を実施し、円を検出する。そして、ステップＳ２３において、検出された円の位置と管制装置２から受信した駐機位置１９を用いて正確な駐機位置１９を認識する。

【0044】

図１１は、駐機位置認識部１５の動作の概念図である。

【0045】

図１１において、マーカ特徴選別部１４により、得られた画像３０は、駐機位置を示すマーカ２０と、駐機位置１９を示すものでは無いマーカ２２ｂとが混在する。駐機位置認識部１５により、画像３０に対して円形ハフ変換を行うことにより、複数のマーカ２０からなる円形の駐機位置１９を認識する画像３１が得られる。

【0046】

図１２は、本実施例１の変形例における移動体制御装置１及び管制装置２の概略構成図である。また、図１３は、図１２に示した例の動作説明図である。実施例１の変形例においては、図１に示した例と比較して、管制装置２に障害物情報取得部３２が追加されている。さらに、管制装置２の外部に障害物検出装置３３が追加されている。なお、図１に例に示された地図情報２３は、図１２に示した例においても、管制装置２に含まれているが、図示は省略している。

【0047】

図１２に示した例は、通常時は、図１に示した例と同様な動作を行い、駐機位置１９に着陸するが、駐機位置１９の周辺の状態が災害や新規の建物建設等により、大きく変化した可能性がある場合に、障害物検出装置３３により、駐機位置１９の周辺の障害物を検出し、管制装置２の障害物情報取得部３２に送信する。障害物情報取得部３２は、取得した障害物情報を管制側通信部２２に送信する。そして、管制側通信部２２が、通常時に送信する情報とともに、移動体１８に駐機位置障害物情報を送信する。

【0048】

移動体１８は、図３～図１１を用いて説明した動作を行って、駐機位置１９を検出し、障害物検出装置３３が検出した障害物を回避して、駐機位置１９に着陸動作を行う。

【0049】

以上のように、実施例１によれば、飛行体１８が取得した画像から、駐機位置１９を示であろう複数のマーカを検出し、検出したマーカのうち、駐機位置１９を示すマーカではないと判定したマーカをノイズとして除外し、正確な駐機位置１９を検出している。

【0050】

よって、空飛ぶクルマ等の飛行体の駐機位置を示すマークに混在するノイズを除去し、正確な駐機位置を認識して、着陸可能な移動体着陸制御システム及び移動体着陸制御方法を実現することができる。

【0051】

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。

【0052】

実施例２は、移動体制御装置１の制御部１６が、実施例１の制御部１６に比較して、制御動作の独立性が低く、管制装置２からの制御指令値も利用して、移動体１８を制御する例である。

【0053】

図１４は、本発明の実施例２による移動体制御装置１及び管制装置２の概略構成図であり、図１５は、移動体制御装置１及び管制装置２により、移動体１８が障害物である建物３８の間に位置する駐機位置１９の上空に飛来し、駐機位置１９に駐機しようとする状態を示す図である。図１に示した実施例１との相違点は、実施例２においては、実施例１の管制装置２に移動体位置計測部２００と、制御指令値算出部２０１が追加されている点と、実施例１の移動体制御装置１の機体側通信部１７の出力が制御部１６にも供給されている点である。

【0054】

移動体位置計測部２００は、監視用カメラ２００Ａにより移動体１８の位置及び姿勢を計測し、制御指令値算出部２０１に出力する。制御指令値算出部２０１は、駐機位置決定部２１から出力された駐機位置１９の位置情報と地図情報２３の地図情報とに基づいて、制御部１６に供給する制御指令値を算出する。制御指令値算出部２０１が算出した制御指令値は、管制側通信部２２及び機体側通信部１７を介して制御部１６に供給される。制御部１６は、供給された制御指令値及び駐機位置認識部１５から出力された駐機位置情報に基づいて飛行体である移動体１８の飛行動作を制御する。これにより、移動体１８は、障害物３８に接することなく、駐機位置１９に着陸することができる。

【0055】

図１６は、移動体位置計測部２００の動作フローチャートである。

【0056】

図１６において、ステップＳ３１では、移動体位置計測部２００は、監視用カメラ２００Ａにより移動体１８の画像を取得する。次に、ステップＳ３２において、移動体１８の背景差分等により、移動体１８の全景を抽出し、移動体１８のシルエットを取得する。次に、ステップＳ３３において、移動体位置計測部２００が所有している移動体１８の３Ｄモデルの姿勢パラメータを変化させて、シルエットとの誤差が最も少ないパラメータを求め、形状を当てはめる。そして、ステップＳ３４にて、誤差が最も少ないパラメータを移動体１８の現在の位置及び姿勢とする。 図１７は、実施例２の変形例の説明図である。移動体１８に、第１マーカ３４、第２マーカ３５、第３マーカ３６及び第４マーカ３７を装着する。移動体位置計測部２００は、監視用カメラ２００Ａにより第１マーカ３４、第２マーカ３５、第３マーカ３６及び第４マーカ３７の位置から移動体１８の現在の位置及び姿勢を計測する。

【0057】

図１８は、実施例２の変形例における移動体位置計測部２００の動作フローチャートである。

【0058】

図１８のステップＳ４１において、監視用カメラ２００Ａから画像を取得する。次に、ステップＳ４２において、色抽出等により移動体１８に装着された第１マーカ３４、第２マーカ３５、第３マーカ３６及び第４マーカ３７の位置を取得する。次に、ステップＳ４３において、移動体位置計測部２００が所有している移動体３Ｄモデル上のマーカの位置と観測された第１マーカ３４、第２マーカ３５、第３マーカ３６及び第４マーカ３７の位置との誤差を最小化するようにパラメータを推定する。そして、ステップＳ４４において、誤差が最も少ないパラメータを移動体１８の現在の位置及び姿勢とする。

【0059】

図１９及び図２０は、実施例２の変形例における制御指令値算出部２０１の動作説明図である。図１９において、制御指令値算出部２０１は、移動体１８の位置と駐機位置１９から飛行経路１８Ｒを算出する。そして、図２０に示すように、飛行経路１８Ｒを、ノード化する。つまり、飛行経路１８Ｒに、３次元座標による位置及び姿勢を示すデータ点列１８Ｄとする。

【0060】

移動体制御装置１の制御部１６は、次式（１）により、移動体１８の制御量Ｕを算出する。
制御量Ｕ＝α・Ｕ１＋β・Ｕ２ ・・・（１）

【0061】

ただし、Ｕ１は管制装置２から送信された制御指令値であり、Ｕ２は移動体１で算出した制御指令値である。

【0062】

駐機開始制御開始時の移動体１８の高度をＨ１、駐機位置１９の高度をＨ０、現在の移動体の高度をＨとすると、次式（２）及び（３）が成立する。
α＝（Ｈ－Ｈ０）／（Ｈ１－Ｈ０） ・・・（２）
β＝１．０－α ・・・（３）

【0063】

移動体１８の着陸開始時は駐機マーカ２０が小さく見え、駐機位置１９の検出精度が低いため、管制装置２からの制御指令Ｕ１を優先する。移動体１８が、着陸位置である駐機位置１９が近づいてからは移動体１８側から直接観測した駐機位置１９の精度が高まるため、移動体制御装置１側で算出した制御指令値Ｕ２を優先し、制御部１６が移動体１８の動作を制御する。

【0064】

本実施例２によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、管制装置２からの制御指令値も利用して、移動体１８を制御するので、移動体制御装置１の制御部１６の制御動作を簡略化でき、移動体制御装置１のコストを低下することができる。

【0065】

（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。

【0066】

本実施例３においては、管制装置２は駐機位置１９、駐機位置１９付近の障害物情報、制御指令値のみならず、移動体１８の位置、姿勢及び計測時刻情報を移動体制御装置１に送信し、移動体制御装置１は管制装置２から受信した情報に基づいてパラメータを補正する例である。

【0067】

図２１は、本発明の実施例３による移動体制御装置１及び管制装置２の概略構成図である。

【0068】

図２１において、管制装置２は、時刻を取得する時刻取得部２０２を備える。時刻取得部２０は、取得した時刻を移動体位置計測部２００に出力する。

【0069】

また、移動体制御装置１は、時刻を取得する時刻取得部１００と、パラメータ補正部１０１とを備える。時刻取得部１００は、取得した時刻をパラメータ補正部１０１に出力する。パラメータ補正部１０１は、移動体１８に搭載された撮像部２９の姿勢パラメータを補正する動作を行う。

【0070】

実施例３の移動体制御装置１及び管制装置２の他の構成は、図１４に示した実施例２の構成と同様であるので、説明は省略する。

【0071】

図２２は、パラメータ補正部１０１の動作フローチャートであり、図２３は、パラメータ補正部１０１の動作説明図である。

【0072】

図２２のステップＳ５１において、管制装置２から取得した移動体１８の位置、姿勢及び時刻を蓄積する。次に、ステップＳ５２において、駐機位置認識部１５の結果から推測した移動体１８の位置及び姿勢と、時刻取得部１００から取得した時刻を蓄積する。続いて、ステップＳ５３において、管制装置２から取得して蓄積した時刻と、時刻取得部１００から取得して蓄積した時刻とを比較し、時刻が同じ移動体１８の位置及び姿勢を示すデータのペアを抽出する。

【0073】

次に、ステップＳ５４において、抽出したデータのペア数が一定数以上か否かを判定する。データペア数が一定数以上ではない場合は処理を終了する。データペア数が一定数以上である場合は、ステップＳ５５に進み、管制装置２から取得した移動体１８の位置及び姿勢と、駐機位置認識部１５の結果から推測した移動体１８の位置及び姿勢とのズレを算出する。つまり、位置及び姿勢をパラメータとして、管制装置２から取得したパラメータと、駐機位置認識部１５の結果から推測したパラメータとのズレを算出する。

【0074】

次に、ステップＳ５６において、パラメータのズレの分散が一定値以下か否かを判定する。パラメータのズレの分散が一定値以下ではない場合は、処理を終了する。

【0075】

ステップＳ５６において、パラメータのズレの分散が一定値以下である場合は、原因がオフセットであると考えられるため、ステップＳ５７に進み、オフセットが消えるように撮像部２９の姿勢パラメータを補正する処理を行う。

【0076】

ここで、図２３に示すように、移動体１８の位置は、三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で示され、姿勢は、ロール、ピッチ、ヨー（ｒｏｌｌ、ｐｉｔｃｈ、ｙａｗ）で示され、時刻情報（ＨＨ：ＭＭ：ＳＳ：ｍｍ）と併せて送受信される。

【0077】

本発明の実施例３においても、実施例２と同様な効果を得ることができる他、移動体１８に搭載された撮像部２９のパラメータを補正する動作を行うので、駐機位置１９をより正確に認識することができるという効果がある。

【0078】

なお、実施例３においては、時刻取得部１００と時刻取得部２０２とは同期していることが前提である。

【0079】

また、マーカの位置、面積及び形状は、マーカの特性と定義することできる。

【符号の説明】

【0080】

１・・・移動体制御装置、２・・・管制装置、１１・・・自己位置計測部、１２・・・画像取得部、１３・・・マーカ特徴検出部、１４・・・マーカ特徴選別部、１５・・・駐機位置認識部、１６・・・制御部、１７・・・機体側通信部、１８・・・移動体（飛行体）、１８Ｒ・・・飛行経路、１９・・・駐機位置、２０、２２ａ、２２ｂ・・・マーカ、２１・・・駐機位置決定部、２２・・・管制側通信部、２３・・・地図情報、２４・・・面積が大きいノイズ、２５、２６、２７、２８、３０、３１・・・画像、２９・・・撮像部、２２Ａ・・・領域特性設定部、３２・・・障害物情報取得部、３３・・・障害物検出装置、３４・・・第１マーカ、３５・・・第２マーカ、３６・・・第３マーカ、３７・・・第４マーカ、３８・・・障害物、３９・・・楕円形ノイズ、１００、２０２・・・時刻取得部、１０１・・・パラメータ補正部、２００・・・移動体位置計測部、２０１・・・制御指令値算出部

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】