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JP7613372B2 - 情報処理装置、情報処理方法、プログラムおよび飛行体システム - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法、プログラムおよび飛行体システム Download PDF

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JP7613372B2 JP2021556092A JP2021556092A JP7613372B2 JP 7613372 B2 JP7613372 B2 JP 7613372B2 JP 2021556092 A JP2021556092 A JP 2021556092A JP 2021556092 A JP2021556092 A JP 2021556092A JP 7613372 B2 JP7613372 B2 JP 7613372B2
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Description

本技術は、情報処理装置、情報処理方法、プログラムおよび飛行体システムに関し、詳しくは、例えば無線不通エリアであっても飛行体の飛行を可能とするための情報処理装置等に関する。
従来、飛行体であるドローンの管制方法として、管制下のドローンが個々の自己位置を定期的に管制システムに報告することで、管制システムが管制下のドローンの位置を把握し、過度にドローン同士が接近し衝突の危険性がある場合は管制システムより回避指示を出すことにより、ドローン同士の衝突を防ぐ仕組みが検討されている。この仕組みで管制を行うためには、管制システムとドローンとの間で常に無線通信ができる必要がある。
例えば、特許文献1には、基地局の電波が所定の受信状態を満たさない時の位置情報を保存し、その位置を飛行禁止空域に設定することで、飛行体が飛行中に無線不通状態になることを防ぐ技術が記載されている。この場合、管制システムとドローンとの間で無線通信ができなくなることは回避できるが、無線不通空域では飛行体を飛行させることができず、この無線不通空域を有効に使用できないという不都合がある。
特開2017-120534号公報
本技術の目的は、飛行体が自己位置報告を行うことができない無線不通エリア等であっても飛行体を安全に飛行させることにある。
本技術の概念は、
飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御部を備える
情報処理装置にある。
本技術において、管制制御部により、排他管制空域に進入する飛行体の機数を制限するように管制される。ここで、排他管制空域は、飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む空域である。例えば、特殊管制エリアは、飛行体が無線通信できないエリア、または飛行体が自己位置を取得できないエリアを含む空域であってもよい。これらのエリアでは、飛行体は自己位置報告を行うことができない。また、例えば、飛行体は、ドローンであってもよい。
例えば、管制制御部は、排他管制空域に進入する飛行体の機数を1機に制限してもよい。この場合、例えば、管制制御部は、排他管制空域に進入しようとする一の飛行体から進入申請を受信した場合、排他管制空域に他の飛行体が進入している状態にないとき、一の飛行体に進入許可を送信してもよい。この場合、例えば、排他管制空域に他の飛行体が進入している状態にあるとき、一の飛行体に待機指示を送信してもよい。
また、この場合、例えば、管制制御部は、排他管制空域に進入しようとする一の飛行体から進入申請を受信した場合であって排他管制空域に他の飛行体が進入している状態にないとき、進入許可を飛行体に送信したとき、又は、飛行体から進入通知を受信したとき、のいずれかのときに、排他管制空域の進入中飛行体情報を更新してもよい。そして、この場合、例えば、排他管制空域は、自己位置報告を行うことができない特殊管制エリアとこの特殊管制エリアの周囲に設定された入出管制エリアとで構成されており、進入申請は一の飛行体が入出管制エリアに入る前に受信され、進入通知は一の飛行体が入出管制エリアに入った後に受信されてもよい。
また、例えば、管制制御部は、排他管制空域から退出しようとする一の飛行体から退出申請を受信した場合、一の飛行体の周辺に他の飛行体が存在しない状態にあるとき、一の飛行体に退出許可を送信してもよい。この場合、例えば、管制制御部は、一の飛行体の周辺に他の飛行体が存在する状態にあるとき、一の飛行体に待機指示を送信してもよい。
また、この場合、例えば、管制制御部は、排他管制空域から退出しようとする一の飛行体から退出申請を受信したとき、退出許可を飛行体に送信したとき、又は、退出許可が送信された一の飛行体から退出通知を受信したとき、のいずれかのときに、排他管制空域の進入中飛行体情報を更新してもよい。そして、この場合、例えば、管制制御部は、進入待機状態にある所定数の飛行体があるとき、最も早くから待機状態にある飛行体に進入許可を送信してもよい。また、この場合、例えば、排他管制空域は、自己位置報告を行うことができない特殊管制エリアとこの特殊管制エリアの周囲に設定された入出管制エリアとで構成されており、退出申請は一の飛行体が入出管制エリアに入った後に受信され、退出通知は一の飛行体が入出管制エリアから出た後に受信されてもよい。
また、例えば、管制制御部は、排他管制空域に他機回避能力の無い飛行体が進入した場合、その他機回避能力の無い飛行体が存在する間は、排他管制空域に進入する飛行体を1機に制限してもよい。
また、例えば、管制制御部は、排他管制空域に他機回避能力の有る飛行体が進入した場合、排他管制空域への他機回避能力の有る飛行体の進入を許可してもよい。この場合、例えば、管制制御部は、排他管制空域に進入した他機回避能力の有る上記飛行体の機数が上限機数である場合、排他管制空域への他機回避能力の有る飛行体の進入を許可しないようにしてもよい。
また、例えば、管制制御部は、排他管制空域に他機回避能力の有る飛行体が進入した場合、排他管制空域への他機回避能力の無い飛行体の進入を許可しないようにしてもよい。この場合、例えば、管制制御部は、排他管制空域に進入した全ての飛行体が退出するまで、排他管制空域への他機回避能力の無い飛行体の進入を許可しないようにしてもよい。
このように本技術においては、自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する飛行体の機数を制限するように管制するものである。そのため、この排他管制空域においても飛行体を安全に飛行させることが可能となり、この排他管制空域を有効に使用することが可能となる。
また、本技術の他の概念は、
管制システムと、該管制システムの管制空域に存在する所定数の飛行体を備え、
上記飛行体が上記管制システムに自己位置を報告できないエリアを含む排他管制空域が設定されており、
上記飛行体は、上記排他管制空域を通過する場合、進入申請および退出申請を上記管制システムに送信し、
上記管制システムは、上記飛行体から送信されてくる上記進入申請および上記退出申請に基づいて、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する
飛行体システムにある。
本技術においては、管制システムと、この管制システムの管制空域に存在する所定数の飛行体を備えている。飛行体が管制システムに自己位置を報告できないエリアを含む排他管制空域が設定されている。飛行体が排他管制空域を通過する場合、進入申請および退出申請が管制システムに送信される。また、管制システムでは、上記飛行体から送信されてくる進入申請および退出申請に基づいて、排他管制空域に進入する飛行体の機数を制限するように管制される。
このように本技術においては、飛行体から管制システムに送信される進入申請および退出申請に基づいて、管制システムでは排他管制空域に進入する飛行体の機数を制限するように管制が行われるものである。そのため、この排他管制空域においても飛行体を安全に飛行させることが可能となり、この排他管制空域を有効に使用することが可能となる。
飛行体システムの構成例を示す図である。 グリッドマップで表現する場合の特殊管制エリアおよび入出管制エリアの設定の一例を示す図である。 山岳部など、通信が困難なエリアが広大で、全てを排他にしてしまうと空域の利用効率が著しく落ちてしまう場合における特殊管制エリアおよび入出管制エリアの設定の一例を示す図である。 陸地から海上に向けて飛行する場合など、通信が困難なエリアを閉じた領域にすることが難しい場合における特殊管制エリアおよび入出管制エリアの設定の一例を示す図である。 排他管制空域を通過するドローンに対して管制システムが行う管制の概要を示す図である。 管制システムの構成例を示す図である。 排他管制空域進入管理部が管理する進入中ドローン情報の一例を示す図である。 排他管制空域進入管理部が管理する進入申請中ドローン情報の一例を示す図である。 ドローンの構成例を示す図である。 排他管制空域と交差するドローンの飛行経路上に設定される各ウエイポイントの大凡の位置を示す図である。 ウエイポイントの種類を一覧で示す図である。 ドローンが排他管制空域を通過する際の管制シーケンスを説明するための図である。 監視システムの管制下にある2機のドローンが排他管制空域を通過するまでの流れを示すシーケンス図である。 ドローンが排他管制空域を通過する際の管制シーケンスを説明するための図である。 ドローンが排他管制空域を通過する際の管制シーケンスを説明するための図である。 進入申請を受信した場合の管制システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 進入通知を受信した場合の管制システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 退出申請を受信した場合の管制システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 退出通知を受信した場合の管制システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 他機回避能力の有るドローンの構成例を示すブロック図である。 排他管制空域進入管理部が管理する進入中ドローン情報の一例を示す図である。 排他管制空域進入管理部が管理する進入申請中ドローン情報の一例を示す図である。 進入申請を受信した場合の管制システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 退出通知を受信した場合の管制システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。
以下、発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」とする)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.変形例
<1.第1の実施の形態>
「飛行体システムの構成例」
図1は、第1の実施の形態としての飛行体システム10の構成例を示している。この飛行体システム10は、管制システム100と、この管制システム100の管制空域に存在する所定数、ここでは3機のドローン200とを備えている。ここで、ドローン200は、飛行体を構成している。
この飛行体システム10において、管制下のドローン200が個々の自己位置を定期的に管制システム100に報告することで、管制システム100が管制下のドローン200の位置を把握する。そして、管制システム100は、過度にドローン200同士が接近し衝突の危険性がある場合は、当該ドローン200に回避指示を出し、ドローン200同士の衝突が回避されるように管制する。
また、この飛行体システム10において、管制システム100は、ドローン200が管制システム100に自己位置の報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に、ドローン200が1機だけ進入するように管制する。このように管制することで、この排他管制空域においても飛行体を安全に飛行させることが可能となり、この特殊管制エリアを有効に使用できるようになる。
ここで、自己位置の報告を行うことができないエリアは、ドローン200が無線通信できないエリア、またはドローン200が自己位置を取得できないエリアである。これらのエリアでは、ドローン200が管制システム100に自己位置の報告を行うことができない。このエリアに複数のドローン200が進入する場合、管制システム100は、各ドローン200の位置を把握できないことから、ドローン200同士の衝突を回避するように指示を与えることはできない。なお、上述の無線通信できないエリアには、無線通信が著しく不安定なエリアも含まれるものとする。
管制システム100は、特殊管制エリアに進入しようとするドローン200から進入申請を受信した場合、この特殊管制エリアに他のドローン200が進入している状態にないとき、その進入申請をしたドローン200に進入許可を送信し、一方この特殊管制エリアに他のドローン200が進入している状態にあるとき、その進入申請をしたドローン200に待機指示を送信する。また、管制システム100は、進入許可を送信するとき、排他管制空域の進入中ドローン情報を更新する。
また、管制システム100は、排他管制空域から退出しようとするドローン200から退出申請を受信した場合、その退出申請をしたドローン200の周辺に他のドローン200が存在しない状態にあるとき、その退出申請をしたドローン200に退出許可を送信し、一方その退出申請をしたドローン200の周辺に他のドローン200が存在する状態にあるとき、その退出申請をしたドローン200に待機指示を送信する。
また、管制システム100は、退出許可が送信されたドローン200から退出通知を受信した場合、排他管制空域の進入中ドローン情報を更新する。そして、この場合、管制システム100は、進入待機状態にある所定数の飛行体があるとき、最も早くから待機状態にあるドローン200に進入許可を送信する。
この実施の形態において、排他管制空域は、自己位置の報告を行うことができない特殊管制エリアと、その周囲に設定された入出管制エリアとで構成される。つまり、排他管制空域は、特殊管制エリアと入出管制エリアの2つのエリアで構成される。
特殊管制エリアは、上述したようにドローン200が無線通信できないエリア(無線通信が著しく不安定なエリアも含む)、またはドローン200が自己位置を取得できないエリアであり、管制システム100が通常の管制を行うことができないエリアである。この特殊管制エリアについては、別途ドローンを飛行させて計測する等の手段により取得しておく。なお、管制下のドローン200より通信ができなかった、あるいは自己位置取得ができなかった空域を管制システム100に報告してもらうことで、この特殊管制エリアの情報を作成・更新してもよい。
入出管制エリアは、特殊管制エリアの周囲に設定され、特殊管制エリアに出入りするドローン200の管制に使用されるエリアである。この入出管制エリアは、特殊管制エリアとは異なり、ドローン200が管制システム100に自己位置の報告を行うことができるエリアである。
入出管制エリアとして設定する空域の幅Wは、ドローン200の平均的な移動速度、および管制システム100との通信を試みる間隔などを考慮して決定される。例えば、想定移動速度が 10[m/s]、通信試行間隔が 1[s] 、通信可能なエリアに進入してから通信が確立するまで3回かかるとすると、幅Wは、以下の数式(1)で示すように決定される
W = 10[m/s] × 1[s] × 3[回] = 30[m] ・・・(1)
3[m]四方などのグリッド状に空域を管理する場合は、通信が困難なことが分かっているグリッドを特殊管制エリアとして定義し、その特殊管制エリアに対して、例えば画像処理における膨張処理を必要な入出管制エリアの幅を満たすまで行うことで、全体を排他管制空域、膨張処理で増加したエリアを入出管制エリアと設定することができる。
図2は、グリッドマップで表現する場合の特殊管制エリアおよび入出管制エリアの設定の一例を示している。この例では、グリッドサイズを 3[m]四方として、入出管制エリアに2グリッド= 6[m]の幅を持たせている。
また、ベクター形式で空域を管理する場合は、通信が困難なことが分かっているエリアを特殊管制エリアと設定し、そのエリアと、上述の入出管制エリアの幅を半径に持つ円のミンコフスキー和で排他制御空域を設定してもよい。
なお、山岳部など、通信が困難なエリアが広大で、全てを排他にしてしまうと空域の利用効率が著しく落ちてしまう場合が考えられる。そのような場合は、図3に示すように、ドローン200の飛行計画に基づき、ドローン200の経路に対して天候の影響やドローン200の性能を考慮した十分な幅を持った領域を特殊管制エリアとして設定し、飛行計画の経路上でその前後となる領域に入出管制エリアを配置する排他管制空域を設けてもよい。
また、陸地から海上に向けて飛行する場合など、通信が困難なエリアを閉じた領域にすることが難しい場合がある。このような場合には、図4に示すように、ドローン200の飛行計画に基づく経路に対して、天候の影響やドローンの性能を考慮した十分な幅で帯状もしくは放射状に切り出した領域を特殊管制エリアとして設定し、そのエリアに進入・退出する側(この場合では陸地側)に入出管制エリアを配置するような排他管制空域を設けてもよい。
「排他管制空域における管制概要」
図5は、排他管制空域を通過するドローン200A,200Bに対して管制システム100が行う管制の概要を示している。この場合、ドローン200A,200Bの経路上に排他管制空域が存在し、ドローン200Aの方がドローン200Bより排他管制空域に近い位置を飛行しており、ドローン200Aの方がドローン200Bより早い段階で排他管制空域に進入する状態にあるものとする。
まず、ドローン200Aは、排他管制空域に進入する前に、管制システム100に進入申請を送信する。これに対して、管制システム100は、排他管制空域に他のドローンが進入している状態にないので、ドローン200Aに進入許可を送信する。管制システム100は、進入許可を送信するとき、排他管制空域にドローン200Aが進入していることを示すように、ドローンAの情報を進入中ドローン情報に追加する。
管制システム100から進入許可を受信したドローン200Aは、排他管制空域に進入して飛行経路に沿って飛行する。ドローン200Aは、入出管制エリアに入ったとき、進入通知を管制システム100に送信する。ドローン200Aは、その後特殊管制エリアに進入して飛行経路に沿って飛行していく。
ドローン200Aから進入通知を受信した管制システム100は、特殊管制エリアの進入中ドローン情報を更新する。例えば、この場合、ドローンAの進入通知時刻が追加される。
次に、ドローン200Aが排他管制空域に進入している状態で、ドローン200Bは、排他管制空域に進入する前に管制システム100に進入申請を送信する。これに対して、管制システム100は、排他管制空域にドローン200Aが進入している状態にあるので、ドローン200Bに待機指示を送信する。管制システム100から待機指示を受信したドローン200Bは、排他管制空域に入らずに待機する。
次に、ドローン200Aは、排他管制空域から出る前に、入出管制エリアを飛行している状態で、管制システム100に退出申請を送信する。これに対して、管制システム100は、このドローン200Aの周辺に他のドローンが存在しない状態にあるので、ドローン200Aに退出許可を送信する。
管制システム100から退出許可を受信したドローン200Aは、排他管制空域から退出して飛行経路に沿って飛行する。ドローン200Aは、排他管制空域から出たとき、退出通知を管制システム100に送信する。
ドローン200Aから退出通知を受信した管制システム100は、排他管制空域からドローン200Aが退出したことを示すように、ドローンAの情報を進入中ドローン情報から削除する。また、このとき、ドローン200Bが待機状態にあるので、管制システム100は、ドローン200Bに進入許可を送信する。管制システム100は、進入許可を送信するとき、排他管制空域にドローン200Bが進入していることを示すように、ドローンBの情報を進入中ドローン情報に追加する。
管制システム100から進入許可を受信したドローン200Bは、排他管制空域に進入して飛行経路に沿って飛行する。詳細説明は省略するが、以降のドローン200Bおよび管制システム100の動作は、上述したドローン200Aにおける場合と同様である。
「管制システムの構成例」
図6は、管制システム100の構成例を示している。この管制システム100における各部の処理の一部または全部は、コンピュータによるソフトウェア処理で行うことができる。管制システム100は、通信部101と、排他管制空域管理部102と、排他管制空域進入管理部103と、管制制御部104を有している。
通信部101は、管制システム100の管制下にあるドローン200との通信を行う。排他管制空域管理部102は、排他管制空域の定義に関する情報(以下、適宜、「管制空域情報」と呼ぶ)を記憶・管理する。この管制空域情報には、特殊管制エリアの情報と入出管制エリアの情報が含まれる(図5参照)。
特殊管制エリアは、例えば、別途ドローンを飛行させて計測する等の手段により予め取得され、さらに管制下のドローン200からのレポート情報に基づいて随時更新される。そして、入出管制エリアは、特殊管制エリアに基づいて設定される(上述のグリッド状に空域を管理する場合やベクター形式で空域を管理する場合の説明参照)。
なお、排他管制空域管理部102は、特殊管制エリアの情報のみを記憶・管理し、必要に応じて特殊管制エリアの周囲に入出管制エリアを設定して排他管制空域の生成を行ってもよい。
排他管制空域進入管理部103は、個々の排他管制空域について、進入中や進入申請中(進入申請に対して待機指示を受けて待機している状態)のドローン200を管理する。つまり、排他管制空域進入管理部103は、進入中ドローン情報と進入申請中ドローン情報を管理する。
進入中ドローン情報には、排他管制空域毎に、進入中のドローン200について、その固体識別番号、進入許可時刻、進入通知時刻、退出予定時刻等の情報が含まれる。退出予定時刻は、事前に管制システム100に提出している飛行計画より設定するか、もしくは管制システム100側で機械的に進入許可時刻に一定時間を足した時刻に設定する。図7は、排他管制空域進入管理部103が管理する進入中ドローン情報の一例を示している。この例では、排他管制空域-1には個体識別番号が「1234-5678-1201」のドローン200が進入中であり、排他管制空域-3には個体識別番号が「5703-2341-3410」のドローン200が進入中であることが分かる。また、この例では、排他管制空域-2にはドローン200の進入がないことが分かる。
進入申請中ドローン情報には、排他管制空域毎に、進入申請中のドローン200のドローン200について、個体識別番号、進入申請時刻等の情報が含まれる。この場合、排他管制空域毎に、各ドローン200の情報は、FIFO(First-In First-Out)キューで管理され、先に申請をしたドローン200から先に排他管制空域に進入させることを容易としている。
図8は、排他管制空域進入管理部103が管理する進入申請中ドローン情報の一例を示している。この例では、排他管制空域-1には、個体識別番号がそれぞれ「2345-1890-2305」、「7823-7832-3583」、「3511-0273-7835」である3機のドローン200がこの順序で待機していることが分かる。また、この例では、排他管制空域-2には、待機しているドローン200がないことが分かる。また、この例では、排他管制空域-3には、個体識別番号がそれぞれ「1345-1890-2306」、「6823-7832-3584」である2機のドローン200がこの順序で待機していることが分かる。
なお、上述では、各ドローン200が固体識別番号(機体番号)を持っていることを前提として説明している。しかし、管制システム100は、個体識別番号が持っていないドローン200に対しても同様の管制を行うことが求められる。管制システム100は、個体識別番号が持っていないドローン200に関しては、例えばSIM(Subscriber Identity Module)カードに記録されているID番号を個体識別番号の代わりに使用して個体識別を行うようにしてもよい。
管制制御部104は、通信部101を介して、管制下のドローン200から受信した申請や通知に基づいて、排他管制空域管理部102や排他管制空域進入管理部103とやりとりしながら排他管制空域への進入可否判断や排他管制空域からの退出可否判断等を行って、結果をドローン200に通信部101を介して送信する。
この場合、例えば、あるドローン200からある排他管制空域への進入申請を受け取ったとき、管制制御部104は、その排他管制空域に他のドローン200が進入中であるか否かを、排他管制空域進入管理部103で管理されている進入中ドローン情報(図7参照)に基づいて判断する。
他のドローン200が進入中でないと判断するとき、管制制御部104は、進入申請を送ってきたドローン200に、進入許可を送る。管制制御部104は、進入許可を送信するとき、そのドローン200が進入中であること示すように、そのドローン200の情報を進入中ドローン情報に追加する。その後、管制制御部104は、そのドローン200から進入通知を受け取ったとき、進入中ドローン情報のそのドローン200の情報に進入通知時刻を追加して更新する。
一方、他のドローン200が進入中であると判断するとき、管制制御部104は、進入申請を送ってきたドローン200に、待機指示を送る。そして、管制制御部104は、排他管制空域進入管理部103で管理されている進入申請中ドローン情報(図8参照)に、そのドローン200の情報を追加し、このドローン200が進入申請中であることを示すように更新する。
また、例えば、あるドローン200からある排他管制空域からの退出申請を受け取ったとき、管制制御部104は、そのドローン200の周辺に他のドローン200が存在するか否かを判断する。周辺に他のドローン200が存在していると判断するとき、そのドローン200に待機指示を送る。
一方、周辺に他のドローン200が存在していないと判断するとき、管制制御部104は、退出申請を送ってきた、あるいは待機指示を送ったドローン200に、退出許可を送る。その後、管制制御部104は、そのドローン200から退出通知を受け取ったとき、排他管制空域進入管理部103で管理されている進入中ドローン情報(図7参照)からそのドローン200の情報を削除し、進入中ドローン情報を進入中のドローン200が存在しないことを示すように更新する。
なお、ここで「周辺」と称する空域の幅Wは、ドローン200の平均的な移動速度、他のドローン200の平均的な移動速度、および管制システム100との通信を試みる間隔などを考慮して決定してもよい。例えば、ドローン200と他のドローン200の想定移動速度が 10[m/s]、通信試行間隔が 1[s] 、「周辺」と称する空域内で通信が確立するまで3回かかるとすると、幅Wは、以下の数式(2)で示すように決定される
W = 10[m/s] ×1[s] × 3[回] = 30[m] ・・・(2)
また、退出申請を送ってきたドローン200から退出通知を受け取ったとき、管制制御部104は、排他管制空域進入管理部103で管理されている進入申請中ドローン情報(図8参照)に基づいて、進入申請中のドローン200があるか否かを判断し、ある場合には、最も早くから待機状態にあるドローン200に、進入許可を送る。
なお、ドローン200からの進入申請、および管制システム100からの進入許可が無い状態で排他管制空域にドローン200が進入した場合、管制システム100は警告や強制着陸信号をドローン200に送信してもよい。ドローン200は自己位置を管制システム100に定期的に報告しているが、入出管制エリアを飛行中に行われるドローン200の自己位置報告に基づいて、管制システム100はドローン200が無断で排他管制空域に進入したことを知ることができる。
また、ドローン200が排他管制空域に進入した後、トラブルの発生等により排他管制空域より長時間にわたり退出申請や退出通知が管制システム100に届かないことも考えられる。このような場合の対策として、進入通知より一定時間、例えば該当ドローン200の航続可能時間(飛行計画申請時に管制システムに通知しておく)を経過しても退出申請や退出通知が届かない場合、管制システム100は、排他管制空域に飛行中のドローン200は存在しなくなったと判断し、再び進入可能なように管制を行ってもよい。
「ドローンの構成例」
図9は、ドローン200の構成例を示している。このドローン200における各部の処理の一部または全部は、コンピュータによるソフトウェア処理で行うことができる。ドローン200は、通信部201と、自己位置推定部202と、管制空域記憶部203と、飛行計画記憶部204と、飛行制御部205と、機体制御部206を有している。
通信部201は、管制システム100との通信を行う。この通信部201は、内部のブロックから要請されたデータの送信と、管制システム100から送られてくるデータの受信をする。この場合、管制システム100との通信は、管制システム100と直接行ってもよく、基地局や、公衆回線などの地上回線、インターネット網を経由しても行ってもよい。また、この通信部201は、ドローン200のオペレータが操作を行うための制御端末との通信も行う。
自己位置推定部202は、ドローン200の自己位置の計測を行う。自己位置を計測するために、例えばGPS(Global Positioning System)や電子コンパス等が用いられる。この自己位置推定部202で計測された自己位置は、通信部201を介して、定期的に、例えば1秒間隔で、管制システム100に報告される。
管制空域記憶部203は、排他管制空域などの管制空域情報を記憶する。この管制空域情報は、管制システム100の排他管制空域管理部102から、通信部201を介して、もしくはインターネット等の別の通信手段を介して受信してもよい。また、インターネット等からPC等でダウンロードしてSDカード等の記憶媒体に保存し、それをドローン200の内部に装着して利用してもよい。
飛行計画記憶部204は、ドローン200のオペレータが設定した飛行計画(飛行経路)、およびその飛行計画に対して飛行制御部205がウエイポイント(Waypoint)を追加して変更した経路を記憶する。ここで、ウエイポイントは、例えば緯度、経度、高度のような位置情報と、ウエイポイントの種類を示す属性情報で構成される。
飛行計画は、ウエイポイントを時系列順に連ねたリストで構成される。この飛行計画に、ウエイポイントを追加する際は、リスト内でウエイポイントの時系列順が維持されるように、直前に通過するウエイポイントの直後に挿入される。
ウエイポイントの種類として、スタートやゴール、スタートとゴールの間に設定される通過すべき経由点がある。これらのウエイポイントは、ドローン200のオペレータにより設定される。つまり、これらのウエイポイントは、オペレータが設定した飛行計画(飛行経路)に含まれる。
また、ウエイポイントの種類として、排他管制空域用の進入申請地点、進入待機地点、進入通知地点、退出申請地点、退出通知地点がある。進入申請地点は、管制システム100に排他管制空域への進入を申請する地点である。進入待機地点は、排他管制空域への進入申請に対して管制システム100から待機を指示されたときに待機する地点である。進入通知地点は、管制システム100に排他管制空域に進入したことを通知する地点である。退出申請地点は、管制システム100に排他管制空域からの退出を申請する地点である。退出通知地点は、管制システム100に排他管制空域から退出したことを通知する地点である。
この排他管制空域用のウエイポイントは、オペレータにより設定された飛行計画(飛行経路)と、管制システム100から受信した排他管制空域に基づき、飛行制御部205により、交差確認等が行われて、設定される。この設定は、飛行計画(飛行経路)や排他管制空域の更新タイミングで、更新される。なお、この排他管制空域用のウエイポイントを管制システム100の管制制御部104がドローン200より飛行計画を提出された際に行い、変更した飛行計画をドローン200に返却してもよい。
図10は、排他管制空域と交差するドローン200の飛行経路上に設定される、進入申請地点、進入待機地点、進入通知地点、退出申請地点、退出通知地点の大凡の位置を示している。
進入待機地点は、飛行計画の経路上で、排他管制空域に入る直前の位置に設定される。また、進入申請地点は、ドローン200が減速して停止できる距離と管制システム100の進入申請に対する応答時間を考慮し、進入待機地点に対して飛行計画の経路上で手前の位置に設定される。
進入通知地点は、飛行計画の経路上で、排他管制空域に入った直後の入出管制エリア内の位置に設定される。上述したように、この入出管制エリアでは、ドローン200は、管制システム100と通信を行うことができ、また管制システム100に自己位置を報告することが可能である。
退出申請地点は、飛行計画の経路上で、排他管制空域を出る直前の入出管制エリア内の位置に設定される。退出通知地点は、飛行計画の経路上で、排他管制空域を出た直後の位置に設定される。
図11は、ウエイポイントの種類を一覧で示している。スタート、ゴール、経由点のウエイポイントは、上述したように飛行計画設定時にオペレータにより設定される。また、排他管制空域用の進入申請地点、進入待機地点、進入通知地点、退出申請地点、退出通知地点のウエイポイントは、上述したように飛行計画設定時にシステム(ドローン200の飛行制御部205あるいは管制システム100の管制制御部104)で設定される。
飛行制御部205は、飛行計画の遂行と、飛行計画の進捗管理を行う。飛行制御部205は、飛行計画記憶部より読みだした飛行計画と、管制空域記憶部203より読み出した排他管制空域の情報より、飛行計画により設定された経路の排他管制空域への進入有無を確認し、上述した排他管制空域用のウエイポイントである進入申請地点、進入待機地点、進入通知地点、退出申請地点、退出通知地点(図10参照)を生成し、飛行計画記憶部204を介して飛行計画に追加する。
飛行制御部205は、飛行中は、次に移動するべきウエイポイントを決定し、機体制御部206に伝える。また、機体制御部206からの完了報告や自己位置推定部202で推定された現在の自己位置より、現在移動しようとしているウエイポイントに到着したかどうかを判断する。また、飛行制御部205は、ウエイポイントの属性情報に応じて、通信部201を介した管制システム100への進入申請や、待機位置となるウエイポイントに待機指示受領時に停止するように機体制御部206に指示を行うこと等を行う。
機体制御部206は、飛行制御部205より次に移動すべきウエイポイントの情報を受け取り、そのウエイポイントで指定された位置にドローン200を移動させるようにモータを制御しプロペラを駆動する。
「管制を行うための準備動作」
管制システム100とドローン200の組み合わせを用いた管制を行うための準備動作について説明する。
ドローン200には、予めドローン200のオペレータにより飛行計画の設定を行っておき、その内容は飛行計画記憶部204に記憶されている。ドローン200内の管制空域記憶部203に記憶されている管制空域情報についても、飛行前に最新の情報に更新しておく。また、定期的な更新確認の実施や、管制システム100からの更新通知により、随時最新の情報に更新してもよい。
飛行計画や管制空域情報が更新されたタイミングで、ドローン200の飛行制御部205は、飛行計画で設定された経路と排他管制空域の交差を確認する。飛行計画で設定された経路と排他管制空域の交差が発生する場合、排他管制空域を通過するために必要なウエイポイントとしいて進入申請地点、進入待機地点、進入通知地点、退出申請地点、退出通知地点の5つのウエイポイント(図10参照)を作成し、飛行計画に追加する。
上述の動作は、ドローン200側で管制空域を認識し、排他管制空域の出入りに必要なウエイポイントの生成を行っているが、ドローン200が飛行計画を管制システム100に提出した際に、管制システム100側で飛行計画の経路と排他管制空域の交差確認やウエイポイント生成を行い、ドローン200に飛行計画の修正版として返送してもよい。その場合、管制システム100では通信部101を介して管制制御部104が飛行計画を受け取り、この管制制御部104が、ドローン200の飛行制御部205の代わりに、排他管制空域に出入りに必要なウエイポイントを生成し飛行計画を修正する。
また、図3、図4に示すように飛行計画に合わせて排他管制空域を設定する場合は、まずドローン200から、もしくはドローン200のオペレータがインターネット等の手段を用いて、管制システム100に飛行計画を提出し、管制システム100にて排他管制空域を生成する。その後は、上述のように排他管制空域の出入りに必要なウエイポイントをドローン200、もしくは管制システム100にて生成する。
「管制シーケンス」
ドローン200が排他管制空域を通過する際の管制シーケンスについて、図12で示す状況を例に、管制システム100およびドローン200の動作を説明する。図12の例では、ドローン200A、ドローン200Bが排他管制空域Xを通過する飛行計画に基づき飛行を行っており、ドローンAの方が排他管制空域Xに近く、先に通過する、という想定である。
図13のシーケンス図は、図12で示す状況における、ドローン200A、ドローン200Bが排他管制空域Xを通過するまでの流れを示している。以下、ドローン200A、ドローン200Bを、それぞれ、ドローンA、ドローンBとして説明する。
まず、ドローンAの視点で、排他管制空域Xを通過する際の流れを説明する。ドローンAは、排他管制空域Xに近づき、進入申請ウエイポイントまで飛行すると(図12参照)、進入申請を管制システム100に対して行う。ドローンAは、申請の際、以下の項目のデータを送信する。
・進入する排他管制空域を識別する空域のID
・進入予定時刻
・退出予定時刻
管制システム100は、管制制御部104が通信部101を介して進入申請を受信すると、管制エリア進入管理部103に対し、該当する排他管制空域の飛行状況、つまり進入中のドローンについて確認する。
進入中のドローンが存在しない場合、管制制御部104は、進入申請を許可し、通信部101を介して進入許可をドローンAに通知する。管制システム100は、進入許可を通知するとき、ドローンAが進入中であること示すように、排他管制空域進入管理部103に対し、排他管制空域Xの進入中ドローン情報にドローンAの情報を追加する。以後、管制システム100は排他管制空域Xからの退出通知の通信を受信するまでの間、ドローンAが排他管制空域Xを飛行中で、かつ無線通信ができない状態であるとして管制を行う。
進入許可を受けたドローンAは、排他管制空域Xの入出管制エリアに進入し、進入通知を管制システム100に送信する。進入通知を送信した後、ドローンAは飛行計画に基づき、排他管制空域Xの特殊管制エリアに進入し、飛行を継続する(図14参照)。また、進入通知を受信した管制システム100は、進入中ドローン情報のそのドローンAの情報に進入通知時刻を追加して更新する。
そのまま飛行を続けると、ドローンAは特殊管制エリアを抜け、再び外周にある入出管制エリアに入る。このエリアでは再び管制システム100との通信が可能となるため、通常の管制下に復帰するために退出申請を送信する。退出申請時、ドローンAは現時点の自己位置を管制システム100に送信する。
管制システム100は、退出申請と同時に送信されたドローンAの自己位置および管制下の他のドローンの位置より、ドローンAが飛行計画を出している経路の方向で異常接近となる他のドローンの有無を確認する。そして、異常接近となる他のドローンが存在しないときは退出許可をドローンAに送信し、異常接近となる他のドローンが存在するときは待機指示をドローンAに送信する。管制システム100は、待機指示を送信した場合には、その後異常接近となる他のドローンが存在しなくなった状態で、ドローンAに退出許可を送信する。
ドローンAは、管制システム100からの退出許可を受けて、排他管制空域から退出し、退出通知を管制システム100に送信後、飛行計画で設定された次のウエイポイントに向かって飛行する(図15参照)。
次に、ドローンBの視点で、排他管制空域Xを通過する際の流れを説明する。ドローンAと同様に、ドローンBは、排他管制空域Xに近づき、進入申請ウエイポイントまで飛行すると(図14参照)、管制システム100に排他管制空域Xへの進入申請を行う。
しかし、このとき、ドローンAが既に排他管制空域Xに進入中であるため、管制システム100は進入許可を出さず、代わりに待機指示をドローンBに送信する。また、管制システム100は、排他管制空域進入管理部103に対し、排他管制空域Xの進入申請中ドローン情報にドローンBを追加する。なお、この進入申請中ドローン情報は上述したようにFIFOのキューとなっている。待機指示が与えられたドローンBは、排他管制空域Xに入る直前で機体を停止させ、管制システム100からの指示を待つ。
管制システム100は、先行して排他管制空域Xに進入中のドローンAの退出通知を受けると、管制制御部104は排他管制空域進入管理部103に記憶されている進入中ドローン情報を削除し、進入申請中ドローン情報のFIFOキューより先頭の進入待ちドローンの情報を得て、進入許可を与える。この例においては進入待ちドローンはドローンBとなるため、管制システム100はドローンBに対して進入許可を通知する。管制システム100は、進入許可を通知するとき、ドローンBが進入中であること示すように、排他管制空域進入管理部103に対し、排他管制空域Xの進入中ドローン情報にドローンBの情報を追加する。
進入許可を受けたドローンBは、排他管制空域Xの入出管制エリアに進入し、進入通知を管制システム100に送信する。進入通知を送信した後、ドローンBは飛行計画に基づき、排他管制空域Xの特殊管制エリアに進入し、飛行を継続する。また、進入通知を受信した管制システム100は、進入中ドローン情報のそのドローンBの情報に進入通知時刻を追加して更新する。
以後、ドローンBは、ドローンAの時と同様に管制システム100による管制を受けて、排他管制空域Xを通過する。
「進入申請を受信した場合の管制システムの処理手順」
図16のフローチャートは、進入申請を受信した場合の管制システム100の処理手順の一例を示している。管制システム100は、ステップST1において、ドローン200から進入申請を受信すると、ステップST2において、該当排他管制空域に進入中のドローン200が存在するか否かを判断する。
進入中のドローン200が存在しないとき、管制システム100は、ステップST3において、進入申請したドローン200の情報を進入中ドローン情報(図7参照)の該当排他管制空域に追加する。そして、管制システム100は、ステップST4において、進入申請したドローン200に進入許可を送信する。その後、管制システム100は、ステップST5において、処理を終了する。
また、ステップST2で進入中のドローン200が存在するとき、管制システム100は、ステップST6において、進入申請したドローン200を、進入申請中ドローン情報(図8参照)の該当排他管制空域に追加する。そして、管制システム100は、ステップST7において、進入申請したドローン200に待機指示を送信する。その後、管制システム100は、ステップST5おいて、処理を終了する。なお、図16のフローチャートの処理では、ドローン200に進入許可を送信するとき、排他管制空域の進入中飛行体情報を更新しているが、排他管制空域に進入しようとする一のドローン200から進入申請を受信した場合であって排他管制空域に他のドローン200が進入している状態にないとき、進入許可をドローン200に送信したとき、又は、ドローン200から進入通知を受信したとき、のいずれかのときに、排他管制空域の進入中飛行体情報を更新してもよい。
「進入通知を受信した場合の管制システムの処理手順」
図17のフローチャートは、進入通知を受信した場合の管制システム100の処理手順の一例を示している。管制システム100は、ステップST11において、ドローン200から進入通知を受信すると、ステップST12において、該当排他管制空域の進入中ドローン情報を更新する。この場合、進入中ドローン情報(図7参照)のそのドローン200の情報に進入通知時刻を追加して更新する。その後、管制システム100は、ステップST13において、処理を終了する。なお、進入通知は無くても本技術の管制を行うことは可能である。進入通知を設けると、進入許可に対してタイムアウトを設けて、もし一定時間以内に通知を返さない場合は進入許可を取り消す、ということができる。この場合、排他管制空域の通過時間に対するタイムアウトと異なるより短い時間を設定できるため、異常時の時間利用効率が向上する。
「退出申請を受信した場合の管制システムの処理手順」
図18のフローチャートは、退出申請を受信した場合の管制システム100の処理手順の一例を示している。管制システム100は、ステップST21において、ドローン200から退出申請を受信すると、ステップST22において、退出申請したドローン200の周辺に他のドローン200が存在するか否かを判断する。
周辺に他のドローン200が存在しないとき、管制システム100は、ステップST23において、退出申請したドローン200に退出許可を送信する。その後、管制システム100は、ステップST24において、処理を終了する。
また、ステップST22で周辺に他のドローン200が存在するとき、管制システム100は、ステップST25において、退出申請したドローン200に待機指示を送信する。その後、管制システム100は、ステップST22の処理に戻り、上述したと同様の処理をする。
「退出通知を受信した場合の管制システムの処理手順」
図19のフローチャートは、退出通知を受信した場合の管制システム100の処理手順の一例を示している。管制システム100は、ステップST31において、ドローン200から退出通知を受信すると、ステップST32において、該当排他管制空域の進入中ドローン情報(図7参照)から退出ドローン情報を削除する。
次に、管制システム100は、ステップST33において、該当排他管制空域に進入申請中のドローン200が存在するか判断する。進入申請中のドローン200が存在しないとき、管制システム100は、ステップST34において、処理を終了する。
ステップST33で進入申請中のドローン200が存在するとき、管制システム100は、ステップST35において、該当排他管制空域の進入申請中ドローン情報より、キューの先頭のドローン情報を取り出し、次回進入ドローン200とする。次に、管制システム100は、ステップST36において、次回進入ドローン200の情報を進入中ドローン情報(図7参照)の該当排他管制空域に追加する。そして、管制システム100は、ステップST37において、この次回進入ドローン200に、進入許可を送信する。その後、管制システム100は、ステップST34において、処理を終了する。なお、図19のフローチャートの処理では、退出許可が送信されたドローン200から退出通知を受信したとき、排他管制空域の進入中飛行体情報を更新しているが、排他管制空域から退出しようとする一のドローン200から退出申請を受信したとき、退出許可をドローン200に送信したとき、又は、退出許可が送信された一のドローン200から退出通知を受信したとき、のいずれかのときに、排他管制空域の進入中飛行体情報を更新してもよい。
上述したように、図1に示す飛行体システム10において、管制システム100は、ドローン200が自己位置報告を行うことができない特殊管制エリアにドローン200が1機だけ進入するように管制するものである。そのため、この特殊管制エリアにおいてもドローン200を安全に飛行させることが可能となり、この特殊管制エリアを有効に使用できる。この場合、特殊管制エリアにおいて飛行計画が交差する複数のドローン200があっても、衝突の危険を冒すことなく、それぞれのドローン200を安全に飛行させることができる。
<2.第2の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、排他管制空域に進入可能なドローンは1機のみとしていた。しかし、ドローン自身が他機との衝突を回避する他機回避能力を有する場合は、排他管制空域内のドローンの密度がある程度までなら管制による支援が無くても、ドローンは安全に飛行することができる。従って、他機回避能力の有るドローンについては、1つの排他管制空域内で複数のドローンの飛行を許可するような管制を行ってもよい。
この第2の実施の形態における飛行体システム10も、図示は省略するが、上述した第1の実施の形態と同様に、管制システム100と、この管制システム100の管制空域に存在する所定数のドローン200とを備えている(図1参照)。
この第2の実施の形態における飛行体システム10における管制ポリシーの概要を以下の通りである。すなわち、排他管制空域に他機回避能力の無いドローンが進入した場合、当該ドローンがその排他管制空域に存在する間は、その排他管制空域内のドローンの上限機数を1機とする。
また、排他管制空域に他機回避能力の有るドローンが進入した場合、他機回避能力の無いドローンにはその排他管制空域への進入を許可しない。つまり、この他機回避能力の無いドローンについては、既に進入している他のドローンが全てその排他管制空域から退出するまでその排他管制空域に入れない。
また、排他管制空域に他機回避能力の有るドローンが進入した場合、他機回避能力の有るドローンにはその排他管制空域への進入を許可する。この場合、その排他管制空域内のドローンの密度を考慮し、管制側で進入を許可する機数の上限を設けてもよい。
この第2の実施の形態において、管制システム100は、図示および詳細説明は省略するが、上述した第1の実施の形態における管制システム100と同様の構成とされる(図6参照)。また、この第2の実施の形態において、他機回避能力の無いドローン200は、図示および詳細説明は省略するが、上述した第1の実施の形態におけるドローン200と同様の構成とされる(図9参照)。
図20は、この第2の実施の形態における他機回避能力の有るドローン200の構成例を示している。この図20において、図9と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。
ドローン200は、通信部201、自己位置推定部202、管制空域記憶部203、飛行計画記憶部204、飛行制御部205および機体制御部206の他に、障害物検出部207を有している。
障害物検出部207は、ドローン周囲の障害物や、他の飛行しているドローンを検出する。障害物検出部207には、レーダやカメラ、LiDAR(Light Detection and Ranging)、ToF(Time of Flight)などの図示されていないセンサが接続されていてもよい。また、図示されていないドローン間通信を行う機能を有し、周囲のドローン間でお互いの自己位置を共有することで実現してもよい。
飛行制御部205は、障害物検出部207が検出した周囲の障害物やドローンの情報を用いて、それらとの衝突を回避しつつ、飛行計画記憶部204に記憶されたウエイポイントに向かうように機体制御部206に指示する。
これらの仕組みにより、他機回避能力の有るドローン200は、管制による支援が無くても、ドローン同士のみでお互いのドローンの存在や位置を認識し、衝突を回避することができる。
この第2の実施の形態における飛行体システム10において、ドローン200が排他管制空域への進入申請の際に管制システム100に送信するデータの項目として、第1の実施の形態における「進入する排他管制空域を識別する空域のID」、「進入予定時刻」、「退出予定時刻」の項目の他に、「他機回避能力」の項目が追加される。
他機回避能力の項目は、ドローン自身のみで周囲を飛行するドローンを認識して衝突を回避する能力の有無を示す情報で、個々のドローン毎に有する機能・性能に応じた値を有する。値としては、例えば能力を有すれば「有り」、無ければ「無し」、の2値を有する。また、回避能力に応じて複数段階のレベル(例えば レベル5~レベル0)を設定するようにしてもよい。ここで、レベル0は、単独での回避能力が無いことを示す。なお、複数段階のレベルで表現する場合は、所定以上のレベルを有することをもって、「他機回避能力が有る」こととしてもよい。
図21は、この第2の実施における飛行体システム10において、管制システム100の排他管制空域進入管理部103が管理する進入中ドローン情報の一例を示している。この進入中ドローン情報は排他管制空域毎に複数のドローン200を管理できるように拡張され、また、この進入中ドローン情報には他機回避能力に関する項目が追加されている。
この例では、排他管制空域-1には、個体識別番号が「1234-5678-1201」の他機回避能力の有るドローン200と、個体識別番号が「1254-3570-8803」の他機回避能力の有るドローン200が、進入中であることが分かる。また、この例では、排他管制空域-2には、ドローン200の進入がないことが分かる。また、この例では、排他管制空域-3には、個体識別番号が「5703-2341-3410」の他機回避能力の無いドローン200が、進入中であることが分かる。
図22は、この第2の実施における飛行体システム10において、管制システム100の排他管制空域進入管理部103が管理する進入申請中ドローン情報の一例を示している。この進入申請中ドローン情報には他機回避能力に関する項目が追加されている。この場合、排他管制空域毎に、各ドローン200の情報は、FIFO(First-In First-Out)キューで管理される。
この例において、排他管制空域-1では、個体識別番号がそれぞれ「2345-1890-2305」、「7823-7832-3583」、「3511-0273-7835」である3機のドローン200が進入申請を管制システム100に行って、この順序で待機している状態である。ここで、個体識別番号が「2345-1890-2305」、「3511-0273-7835」であるそれぞれのドローン200は他機回避能力が無く、個体識別番号が「7823-7832-3583」であるドローン200は他機回避能力が有る。
また、この例において、排他管制空域-2では、進入申請中のドローン200がない状態である。また、この例において、排他管制空域-3では、個体識別番号がそれぞれ「1345-1890-2306」、「6823-7832-3584」である2機のドローン200が進入申請を管制システム100に行って、この順序で待機している状態である。ここで、個体識別番号が「1345-1890-2306」であるドローン200は他機回避能力が無く、個体識別番号が「6823-7832-3584」であるドローン200は他機回避能力が有る。
ドローン200がそれぞれの排他管制空域に進入申請をすると、そのドローン200の情報が、対応する排他管制空域のFIFOキューの末尾(図22において一番下)に追加される。管制システム100は、それぞれの排他管制空域において、FIFOキューの先頭(図22において一番上)より進入を許可する。その場合、許可されたドローン200の情報の行は削除され、それより下のドローン200の情報の行が全て上に繰り上がる。
図23のフローチャートは、この第2の実施における飛行体システム10において、進入申請を受信した場合の管制システム100の処理手順の一例を示している。また、図24のフローチャートは、この第2の実施における飛行体システム10において、退出通知を受信した場合の管制システム100の処理手順の一例を示している。
なお、この第2の実施における飛行体システム10において、進入通知を受信した場合の管制システム100の処理手順および退出申請を受信した場合の管制システム100の処理手順は、上述の第1の実施の形態における飛行体システム10におけると同様である(図17、図18参照)。
図23のフローチャートを参照して、進入申請を受信した場合の管制システム100の処理手順を説明する。管制システム100は、ステップST41において、ドローン200から進入申請を受信すると、ステップST42において、該当排他管制空域に進入中のドローン200が存在するか否かを判断する。この場合、管制システム100は、進入中ドローン情報(図21参照)に基づいて判断する。
進入中のドローン200が存在しないとき、管制システム100は、ステップST43において、進入申請したドローン200の情報を進入中ドローン情報(図21参照)の該当排他管制空域に追加する。そして、管制システム100は、ステップST44において、進入申請したドローン200に進入許可を送信する。その後、管制システム100は、ステップST45において、処理を終了する。
また、ステップST42で進入中のドローン200が存在するとき、管制システム100は、ステップST46において、進入申請したドローン200に他機回避能力が有るか否かを判断する。この場合、管制システム100は、申請時に受信した他機回避能力の情報を用いて判断する。
進入申請したドローン200に他機回避能力が無いとき、管制システム100は他機との衝突を防止するために、当該進入申請したドローン200に進入を許可しない。すなわち、進入申請したドローン200に他機回避能力が無いとき、管制システム100は、ステップST49において、進入申請したドローン200を、進入申請中ドローン情報(図22参照)の該当排他管制空域に追加する。そして、管制システム100は、ステップST50において、進入申請したドローン200に待機指示を送信する。その後、管制システム100は、ステップST45において、処理を終了する。
また、ステップST46で進入申請したドローン200に他機回避能力が有るとき、管制システム100は、ステップST47において、該当排他管制空域に進入中のドローン200に、他機回避能力があるか否かを判断する。この場合、管制システム100は、該当排他管制空域の進入中ドローン情報(図21参照)に記録されている各ドローン200の他機回避能力の項目を確認することで、その判断を行う。
進入中のドローン200に他機回避能力が無いとき、管制システム100は他機との衝突を防止するために、当該進入申請したドローン200に進入を許可しない。すなわち、進入中のドローン200に他機回避能力が無いとき、管制システム100は、ステップST49において、進入申請したドローン200を、進入申請中ドローン情報(図22参照)の該当排他管制空域に追加し、ステップST50において、進入申請したドローン200に待機指示を送信する。その後、管制システム100は、ステップST45おいて、処理を終了する。
また、ステップST47で進入中のドローン200に他機回避能力が有るとき、管制システム100は、ステップST48において、該当排他管制空域に進入中のドローン200は所定の機数以下であるか否かを判断する。この場合、管制システム100は、該当排他管制空域の進入中ドローン情報(図21参照)に記録されているドローン200の数に基づいて判断する。なお、この所定の機数は、全ての排他管制空域で共通の値を設定してもよい。また、個々の排他管制空域ごとに個別に設定してもよい。さらには、排他管制空域の広さに応じて比例した値などに自動で設定してもよい。
進入中のドローン200が所定の機数に達している場合は、排他管制空域内を飛行するドローン200の密度が高くなっており、さらなるドローン200の進入はドローン200の有する他機回避能力による衝突回避が困難と判断し、管制システム100は当該進入申請したドローン200に進入を許可しない。すなわち、進入中のドローン200が所定の機数に達しているとき、管制システム100は、ステップST49において、進入申請したドローン200を、進入申請中ドローン情報(図22参照)の該当排他管制空域に追加し、ステップST50において、進入申請したドローン200に待機指示を送信する。その後、管制システム100は、ステップST45おいて、処理を終了する。
また、ステップST48で進入中のドローン200が所定の機数に達していないとき、管制システム100は、ステップST43において、進入申請したドローン200の情報を進入中ドローン情報(図21参照)の該当排他管制空域に追加する。そして、管制システム100は、ステップST44において、進入申請したドローン200に進入許可を送信する。その後、管制システム100は、ステップST45において、処理を終了する。
この図23のフローチャートに沿った処理により、該当排他管制空域に進入中のドローン200が存在している場合であっても、進入申請したドローン200に他機回避能力が有り、かつ、進入中のドローン200に他機回避能力が有り、かつ、進入中のドローン200は所定の機数以下である場合は、ドローン200同士が他機回避能力により衝突を回避できることから、進入申請したドローン200に進入が許可される。これにより、この第2の実施の形態における飛行体システム10においては、1つの排他管制空域内で複数のドローン200の飛行を許可するような管制が行われる。
図24のフローチャートを参照して、退出通知を受信した場合の管制システム100の処理手順を説明する。管制システム100は、ステップST61において、ドローン200から退出通知を受信すると、ステップST62において、該当排他管制空域の進入中ドローン情報(図21参照)から退出ドローン情報を削除する。
次に、管制システム100は、ステップST63において、該当排他管制空域に進入申請中のドローン200が存在するか否かを判断する。この場合、管制システム100は、進入申請中ドローン情報(図22参照)に基づいて判断をする。進入申請中のドローン200が存在しないとき、管制システム100は、ステップST64において、処理を終了する。
ステップST63で進入申請中のドローン200が存在するとき、進入可否判断ループの処理を行った後に、ステップST64において、処理を終了する。進入可否判断ループでは、FIFOキューの先頭から順番に個々に進入可否判断の処理をする。なお、以下の進入可否判断の処理の説明では、進入判断の対象とするドローン200を、適宜、対象ドローン200Xと呼ぶ。
管制システム100は、ステップST71において、該当排他管制空域に進入中のドローン200が存在するか否かを判断する。この場合、管制システム100は、進入中ドローン情報(図21参照)に基づいて判断する。
なお、後述の処理を含む一連の進入可否判断の処理は、進入申請中ドローン情報のキューの先頭から順次行われる。そのため、先に処理された対象ドローン200Xにおいて進入許可が出された場合、後述のように進入中ドローン情報に進入許可が出された対象ドローン200Xが書き込まれる。そのため、その後に処理される対象ドローン200Xの進入判断の際は、進入中のドローン200は存在するとして処理が行われる。
ステップST71で該当排他管制空域に進入中のドローン200が存在しないとき、管制システム100は、ドローン200Xに進入を許可する。すなわち、進入中のドローン200が存在しないとき、管制システム100は、ステップST72において、対象ドローン200Xを、進入中ドローン情報(図21参照)の該当排他管制空域に追加する。
そして、管制システム100は、ステップST73において、対象ドローン200Xを、進入申請中ドローン情報(図22参照)の該当排他管制空域から削除する。そして、管制システム100は、ステップST74において、対象ドローン200Xに、進入許可を送信する。
また、ステップST71で該当排他管制空域に進入中のドローン200が存在するとき、管制システム100は、ステップST75において、対象ドローン200Xに他機回避能力が有るか否かを判断する。この場合、管制システム100は、進入申請中ドローン情報(図22参照)に基づいて判断をする。
対象ドローン200Xに他機回避能力が無いとき、管制システム100は、他機との衝突を防止するために、当該対象ドローン200Xに進入を許可しない。具体的には、対象ドローン200Xに関する進入可否判断の処理を終了し、対象ドローン200Xを、進入申請中ドローンのキューに存在する次のドローン200に変更する。
また、ステップST75で対象ドローン200Xに他機回避能力が有るとき、管制システム100は、ステップST76において、該当排他管制空域に進入中のドローン200に他機回避能力があるか否かを判断する。この場合、管制システム100は、該当排他管制空域の進入中ドローン情報(図21参照)に記録されている各ドローン200の他機回避能力の項目を確認することで、その判断を行う。
進入中のドローン200に他機回避能力が無いとき、管制システム100は、他機との衝突を防止するために、対象ドローン200Xに進入を許可しない。具体的には、対象ドローン200Xに関する進入可否判断の処理を終了し、対象ドローン200Xを、進入申請中ドローンのキューに存在する次のドローン200に変更する。
また、ステップST76で進入中のドローン200に他機回避能力が有るとき、管制システム100は、ステップST77において、該当排他管制空域に進入中のドローン200は所定の機数以下であるか否かを判断する。この場合、管制システム100は、該当排他管制空域の進入中ドローン情報(図21参照)に記録されているドローン200の数に基づいて判断する。なお、この所定の機数(上限機数)は、全ての排他管制空域で共通の値を設定してもよい。また、個々の排他管制空域ごとに個別に設定してもよい。さらには、排他管制空域の広さに応じて比例した値などに自動で設定してもよい。
進入中のドローン200が所定の機数に達している場合は、排他管制空域内を飛行するドローン200の密度が高くなっており、さらなるドローン200の進入はドローン200の有する他機回避能力による衝突回避が困難と判断し、管制システム100は対象ドローン200Xに進入を許可しない。具体的には、対象ドローン200Xに関する進入可否判断の処理を終了し、対象ドローン200Xを、進入申請中ドローンのキューに存在する次のドローン200に変更する。
また、ステップST77で進入中のドローン200が所定の機数に達していないとき、管制システム100は、対象ドローン200Xに進入を許可する。すなわち、進入中のドローン200が所定の機数に達していないとき、管制システム100は、ステップST72において、対象ドローン200Xを、進入中ドローン情報(図21参照)の該当排他管制空域に追加する。そして、管制システム100は、ステップST73において、対象ドローン200Xを、進入申請中ドローン情報(図22参照)の該当排他管制空域から削除する。そして、管制システム100は、ステップST74において、対象ドローン200Xに、進入許可を送信する。
この図24のフローチャートに沿った処理により、該当排他管制空域に進入中のドローン200が存在している場合であっても、対象ドローン200Xは他機回避能力が有り、かつ、進入中のドローン200は他機回避能力が有り、かつ、進入中のドローン200は所定の機数以下である場合は、ドローン200同士が他機回避能力により衝突を回避できることから、対象ドローン200Xに進入が許可される。これにより、この第2の実施の形態における飛行体システム10においては、1つの排他管制空域内で複数のドローン200の飛行を許可するような管制が行われる。
また、図24のフローチャートに沿った処理では、進入申請中ドローン情報のキューの前方に他機回避能力の無いドローン200があっても、キューの後方に他機回避能力の有るドローン200があれば、当該他機回避能力の有るドローン200が優先して進入することができる。
なお、他機回避能力の無いドローン200が後続の他機回避機能の有るドローン200により長時間進入できなくなることを防ぐため、図24のフローチャートの処理において、進入可否判断ループを他機回避能力の無いドローン200について判断を行った時点で抜けるようにしてもよい。
また、他機回避能力の無いドローン200が進入可否判断ループで進入を許可しなかった回数をカウントし、所定の回数に達したら進入可否判断ループを抜けて、当該他機回避能力の無いドローン200が進入できるようになるまで、進入申請中ドローン情報のキューの後にあるドローン200の進入判断を行わない(進入許可を出さない)ようにしてもよい。これらの処理を加えることで、他機回避能力の無いドローン200が進入待機させられる時間を一定の長さに抑えることができる。
上述の図23、図24のフローチャートに示す処理を管制システム100が行うことにより、他機回避能力の有るドローン200であれば、排他管制空域内に複数のドローン200が同時に存在して飛行することができ、排他管制空域の利用効率を向上させることができる。また、同時に、排他管制空域の排他利用を必要とする他機回避能力の無いドローン200も安全に飛行させることができる。
<3.変形例>
なお、上述実施の形態においては、飛行体がドローンである例を示した。詳細説明は省略するが、本技術は、その他の飛行体である場合にも同様に適用できる。
また、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
また、本技術は、以下のような構成を取ることもできる。
(1)飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御部を備える
情報処理装置。
(2)上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を1機に制限する
前記(1)に記載の情報処理装置。
(3)上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入しようとする一の上記飛行体から進入申請を受信した場合、上記排他管制空域に他の上記飛行体が進入している状態にないとき、上記一の飛行体に進入許可を送信する
前記(2)に記載の情報処理装置。
(4)上記排他管制空域に上記他の飛行体が進入している状態にあるとき、上記一の飛行体に待機指示を送信する
前記(3)に記載の情報処理装置。
(5)上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入しようとする一の上記飛行体から上記進入申請を受信した場合であって上記排他管制空域に他の上記飛行体が進入している状態にないとき、上記進入許可を上記飛行体に送信したとき、又は、上記飛行体から進入通知を受信したとき、のいずれかのときに、上記排他管制空域の進入中飛行体情報を更新する
前記(3)に記載の情報処理装置。
(6)上記排他管制空域は、自己位置報告を行うことができない特殊管制エリアと該特殊管制エリアの周囲に設定された入出管制エリアとで構成されており、
上記進入申請は、上記一の飛行体が上記入出管制エリアに入る前に受信され、
上記進入通知は、上記一の飛行体が上記入出管制エリアに入った後に受信される
前記(5)に記載の情報処理装置。
(7)上記管制制御部は、上記排他管制空域から退出しようとする一の上記飛行体から退出申請を受信した場合、上記一の飛行体の周辺に他の飛行体が存在しない状態にあるとき、上記一の飛行体に退出許可を送信する
前記(2)から(6)のいずれかに記載の情報処理装置。
(8)上記管制制御部は、上記一の飛行体の周辺に他の飛行体が存在する状態にあるとき、上記一の飛行体に待機指示を送信する
前記(7)に記載の情報処理装置。
(9)上記管制制御部は、上記排他管制空域から退出しようとする一の上記飛行体から上記退出申請を受信したとき、上記退出許可を上記飛行体に送信したとき、又は、上記退出許可が送信された上記一の飛行体から退出通知を受信したとき、のいずれかのときに、上記排他管制空域の進入中飛行体情報を更新する
前記(7)に記載の情報処理装置。
(10)上記管制制御部は、進入待機状態にある所定数の飛行体があるとき、最も早くから待機状態にある飛行体に進入許可を送信する
前記(9)に記載の情報処理装置。
(11)上記排他管制空域は、自己位置報告を行うことができない特殊管制エリアと該特殊管制エリアの周囲に設定された入出管制エリアとで構成されており、
上記退出申請は、上記一の飛行体が上記入出管制エリアに入った後に受信され、
上記退出通知は、上記一の飛行体が上記入出管制エリアから出た後に受信される
前記(9)に記載の情報処理装置。
(12)上記管制制御部は、上記排他管制空域に他機回避能力の無い上記飛行体が進入した場合、上記他機回避能力の無い上記飛行体が存在する間は、上記排他管制空域に進入する上記飛行体を1機に制限する
前記(1)に記載の情報処理装置。
(13)上記管制制御部は、上記排他管制空域に他機回避能力の有る上記飛行体が進入した場合、上記排他管制空域への他機回避能力の有る上記飛行体の進入を許可する
前記(1)に記載の情報処理装置。
(14)上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入した上記他機回避能力の有る上記飛行体の機数が上限機数である場合、上記排他管制空域への上記他機回避能力の有る上記飛行体の進入を許可しない
前記(13)に記載の情報処理装置。
(15)上記管制制御部は、上記排他管制空域に他機回避能力の有る上記飛行体が進入した場合、上記排他管制空域への他機回避能力の無い上記飛行体の進入を許可しない
前記(1)に記載の情報処理装置。
(16)上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入した全ての上記飛行体が退出するまで、上記排他管制空域への上記他機回避能力の無い上記飛行体の進入を許可しない
前記(15)に記載の情報処理装置。
(17)上記排他管制空域は、上記飛行体が無線通信できないエリアまたは上記飛行体が自己位置を取得できないエリアを含む空域である
前記(1)から(16)のいずれかに記載の情報処理装置。
(18)上記飛行体は、ドローンである
前記(1)から(17)のいずれかに記載の情報処理装置。
(19)飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御手順を有する
情報処理方法。
(20)コンピュータを、
飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御手段として機能させる
プログラム。
(21)管制システムと、該管制システムの管制空域に存在する所定数の飛行体を備え、
上記管制空域に上記飛行体が上記管制システムに自己位置を報告できないエリアを含む排他管制空域が設定されており、
上記飛行体は、上記排他管制空域を通過する場合、進入申請および退出申請を上記管制システムに送信し、
上記管制システムは、上記飛行体から送信されてくる上記進入申請および上記退出申請に基づいて、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する
飛行体システム。
10・・・飛行体システム
100・・・管制システム
101・・・通信部
102・・・排他管制空域管理部
103・・・排他管制空域進入管理部
104・・・管制制御部
200,200A,200B・・・ドローン
201・・・通信部
202・・・自己位置推定部
203・・・管制空域記憶部
204・・・飛行計画記憶部
205・・・飛行制御部
206・・・機体制御部
207・・・障害物検出部

Claims (18)

  1. 飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御部を備え
    上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を1機に制限し、上記排他管制空域に進入しようとする一の上記飛行体から進入申請を受信した場合、上記排他管制空域に他の上記飛行体が進入している状態にないとき、上記一の飛行体に進入許可を送信す
    情報処理装置。
  2. 上記排他管制空域に上記他の飛行体が進入している状態にあるとき、上記一の飛行体に待機指示を送信する
    請求項に記載の情報処理装置。
  3. 上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入しようとする一の上記飛行体から上記進入申請を受信した場合であって上記排他管制空域に他の上記飛行体が進入している状態にないとき、上記進入許可を上記飛行体に送信したとき、又は、上記飛行体から進入通知を受信したとき、のいずれかのときに、上記排他管制空域の進入中飛行体情報を更新する
    請求項に記載の情報処理装置。
  4. 上記排他管制空域は、自己位置報告を行うことができない特殊管制エリアと該特殊管制エリアの周囲に設定された入出管制エリアとで構成されており、
    上記進入申請は、上記一の飛行体が上記入出管制エリアに入る前に受信され、
    上記進入通知は、上記一の飛行体が上記入出管制エリアに入った後に受信される
    請求項に記載の情報処理装置。
  5. 飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御部を備え
    上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を1機に制限し、上記排他管制空域から退出しようとする一の上記飛行体から退出申請を受信した場合、上記一の飛行体の周辺に他の飛行体が存在しない状態にあるとき、上記一の飛行体に退出許可を送信す
    情報処理装置。
  6. 上記管制制御部は、上記一の飛行体の周辺に他の飛行体が存在する状態にあるとき、上記一の飛行体に待機指示を送信する
    請求項に記載の情報処理装置。
  7. 上記管制制御部は、上記排他管制空域から退出しようとする一の上記飛行体から上記退出申請を受信したとき、上記退出許可を上記飛行体に送信したとき、又は、上記退出許可が送信された上記一の飛行体から退出通知を受信したとき、のいずれかのときに、上記排他管制空域の進入中飛行体情報を更新する
    請求項に記載の情報処理装置。
  8. 上記管制制御部は、進入待機状態にある所定数の飛行体があるとき、最も早くから待機状態にある飛行体に進入許可を送信する
    請求項に記載の情報処理装置。
  9. 上記排他管制空域は、自己位置報告を行うことができない特殊管制エリアと該特殊管制エリアの周囲に設定された入出管制エリアとで構成されており、
    上記退出申請は、上記一の飛行体が上記入出管制エリアに入った後に受信され、
    上記退出通知は、上記一の飛行体が上記入出管制エリアから出た後に受信される
    請求項に記載の情報処理装置。
  10. 上記管制制御部は、上記排他管制空域に他機回避能力の無い上記飛行体が進入した場合、上記他機回避能力の無い上記飛行体が存在する間は、上記排他管制空域に進入する上記飛行体を1機に制限する
    請求項1に記載の情報処理装置。
  11. 飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御部を備え
    上記管制制御部は、上記排他管制空域に他機回避能力の有る上記飛行体が進入した場合、上記排他管制空域への他機回避能力の有る上記飛行体の進入を許可す
    情報処理装置。
  12. 上記管制制御部は、上記排他管制空域に進入した上記他機回避能力の有る上記飛行体の機数が上限機数である場合、上記排他管制空域への上記他機回避能力の有る上記飛行体の進入を許可しない
    請求項11に記載の情報処理装置。
  13. 飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御部を備え
    上記管制制御部は、上記排他管制空域に他機回避能力の有る上記飛行体が進入した場合、上記排他管制空域への他機回避能力の無い上記飛行体の進入を許可せず、上記排他管制空域に進入した全ての上記飛行体が退出するまで、上記排他管制空域への上記他機回避能力の無い上記飛行体の進入を許可しない
    情報処理装置。
  14. 上記排他管制空域は、上記飛行体が無線通信できないエリアまたは上記飛行体が自己位置を取得できないエリアを含む空域である
    請求項1に記載の情報処理装置。
  15. 上記飛行体は、ドローンである
    請求項1に記載の情報処理装置。
  16. 飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御手順を有し、
    上記管制制御手順では、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を1機に制限し、上記排他管制空域に進入しようとする一の上記飛行体から進入申請を受信した場合、上記排他管制空域に他の上記飛行体が進入している状態にないとき、上記一の飛行体に進入許可を送信する
    情報処理方法。
  17. コンピュータを、
    飛行体が自己位置報告を行うことができないエリアを含む排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制する管制制御手段として機能させるプログラムであって、
    上記管制制御手段は、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を1機に制限し、上記排他管制空域に進入しようとする一の上記飛行体から進入申請を受信した場合、上記排他管制空域に他の上記飛行体が進入している状態にないとき、上記一の飛行体に進入許可を送信する
    プログラム。
  18. 管制システムと、該管制システムの管制空域に存在する所定数の飛行体を備え、
    上記管制空域に上記飛行体が上記管制システムに自己位置を報告できないエリアを含む排他管制空域が設定されており、
    上記飛行体は、上記排他管制空域を通過する場合、進入申請および退出申請を上記管制システムに送信し、
    上記管制システムは、上記飛行体から送信されてくる上記進入申請および上記退出申請に基づいて、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を制限するように管制し、
    上記管制システムは、上記排他管制空域に進入する上記飛行体の機数を1機に制限し、上記排他管制空域に進入しようとする一の上記飛行体から進入申請を受信した場合、上記排他管制空域に他の上記飛行体が進入している状態にないとき、上記一の飛行体に進入許可を送信する
    飛行体システム。
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