JP7368840B2

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Publication number: JP7368840B2
Application number: JP2019547527A
Authority: JP
Inventors: 陽一鈴木
Original assignee: Aeronext Inc
Current assignee: Aeronext Inc
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2023-10-25
Anticipated expiration: 2039-07-16
Also published as: JPWO2021009826A1; WO2021009826A1

Description

Translated fromJapanese

本発明は、飛行体の周囲における環境情報を生成可能な環境情報分析方法に関する。 The present invention relates to an environmental information analysis method capable of generating environmental information around an aircraft.

近年、ドローン（Ｄｒｏｎｅ）や無人航空機（ＵＡＶ：ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）などの飛行体（以下、「飛行体」と総称する）を利用して荷物Ｌの配達を行う試みがなされている。特許文献１には、飛行体による配達システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, attempts have been made to deliver luggage L using flying vehicles (hereinafter collectively referred to as "flying vehicles") such as drones and unmanned aerial vehicles (UAVs).Patent Document 1 discloses a delivery system using an aircraft (for example, see Patent Document 1).

米国特許公開公報２０１５－０１２００９４Ａ１US Patent Publication 2015-0120094 A1

一般に、飛行体の飛行に対しては、安定した飛行のために飛行体の周囲における情報を得る必要がある。ところが、現状、天気予報のようなマクロな情報では、地上空域の詳細な状態はわからない。 Generally, when flying an aircraft, it is necessary to obtain information about the surroundings of the aircraft for stable flight. However, currently, macro information such as weather forecasts does not provide detailed information about the state of the ground airspace.

一方、地上にセンサ等を設置するのはコストや設置スペース確保の観点から現実的でない。On the other hand, installing sensors and the like on the ground is not realistic from the viewpoint of cost and securing installation space.

そこで、本発明は、簡易な構成で、飛行体の周囲の環境情報を取得することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to acquire environmental information around a flying object with a simple configuration.

本発明によれば、センサ部を備えた飛行体からセンサ情報を取得するセンサ情報取得ステップと、
前記センサ情報に基づいて前記飛行体の周囲の状態に関する状態情報を分析する状態分析ステップと、
前記分析結果に基づいて、前記飛行体の周囲における環境情報を生成する環境情報生成ステップと、
を備える環境情報分析方法が得られる。According to the present invention, a sensor information acquisition step of acquiring sensor information from an aircraft equipped with a sensor unit;
a state analysis step of analyzing state information regarding a state around the flying object based on the sensor information;
an environmental information generation step of generating environmental information around the flying object based on the analysis result;
An environmental information analysis method is obtained.

本発明によれば、制御部を備える飛行体を利用して当該飛行体の環境情報を分析する環境情報分析方法であって、
前記制御部は、前記飛行体に対して第１の状態から第２の状態に遷移する作用が働いた場合に、前記第２の状態から前記第１の状態に復帰させるように当該飛行体を復帰制御する機能を有しており、
前記復帰制御に関する復帰情報を取得するステップと、
前記復帰情報に基づいて前記飛行体の周囲の環境情報を分析するステップとを含む、
環境情報分析方法が得られる。According to the present invention, there is provided an environmental information analysis method for analyzing environmental information of an aircraft using an aircraft equipped with a control unit,
The control unit is configured to cause the flying object to return from the second state to the first state when an action that causes the flying object to transition from the first state to the second state is activated. It has a return control function,
acquiring return information regarding the return control;
analyzing environmental information around the flying object based on the return information;
An environmental information analysis method is obtained.

本発明によれば、簡易な構成で、飛行体の周囲の環境情報を取得することのできる環境情報分析方法を提供し得る。 According to the present invention, it is possible to provide an environmental information analysis method that can acquire environmental information around a flying object with a simple configuration.

本発明の第１の実施の形態に係る環境情報分析システムのシステム構成図。1 is a system configuration diagram of an environmental information analysis system according to a first embodiment of the present invention.飛行体の構成を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a flying object.飛行体の姿勢変化を示す側面図。FIG. 3 is a side view showing changes in attitude of the aircraft.飛行体の構成を示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a flying object.本発明の第２の実施の形態に係る環境情報分析システムのシステム構成図。FIG. 2 is a system configuration diagram of an environmental information analysis system according to a second embodiment of the present invention.飛行体の状態が遷移する様子の一例を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing an example of how the state of the aircraft changes.飛行体の姿勢制御機能を利用した風速計の観念図である。This is a conceptual diagram of an anemometer that utilizes the attitude control function of an aircraft.

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による環境情報分析方法は、以下のような構成を備える。
［項目１］
センサ部を備えた飛行体からセンサ情報を取得するセンサ情報取得ステップと、
前記センサ情報に基づいて前記飛行体の周囲の状態に関する状態情報を分析する状態分析ステップと、
前記分析結果に基づいて、前記飛行体の周囲における環境情報を生成する環境情報生成ステップと、
を備える環境情報分析方法。
［項目２］
項目１に記載の環境情報分析方法であって、
前記飛行体は、複数のプロペラと、前記複数のプロペラを回転させるモータとを有し、
前記センサ情報には、少なくとも前記モータの回転数が含まれる、
環境情報分析方法。
［項目３］
項目２に記載の環境情報分析方法であって、
前記飛行体は、独立した複数個のモータを有し、
前記センサ情報には、各モータの回転数が含まれる、
環境情報分析方法。
［項目４］
項目１乃至項目３の何れか一項に記載の環境情報分析方法であって、
前記飛行体は、複数のプロペラと、前記複数のプロペラを回転させるモータと、前記モータの負荷を検出するモータ負荷検出部を有し、
前記状態情報には、前記モータの負荷が含まれる、
環境情報分析方法。
［項目５］
項目１乃至項目４の何れか一項に記載の環境情報分析方法であって、
前記飛行体は、機体の傾きを検出する傾き情報検出部を有し、
前記状態情報には、前記機体の傾きが含まれる、
環境情報分析方法。
［項目６］
項目１乃至項目５の何れか一項に記載の環境情報分析方法であって、
前記飛行体は、前記飛行体の飛行高度を検出する飛行高度検出部を有し、
前記状態情報には、前記飛行体の飛行高度が含まれる、
環境情報分析方法。
［項目７］
項目１乃至項目６の何れか一項に記載の環境情報分析方法であって、
前記環境情報には、少なくとも風速及び風向が含まれる、
環境情報分析方法。
［項目８］
項目１乃至項目７の何れか一項に記載の環境情報分析方法であって、
センサ情報取得ステップでは、複数の飛行体からのセンサ情報が取得される、
環境情報分析方法。
［項目９］
制御部を備える飛行体を利用して当該飛行体の環境情報を分析する環境情報分析方法であって、
前記制御部は、前記飛行体に対して第１の状態から第２の状態に遷移する作用が働いた場合に、前記第２の状態から前記第１の状態に復帰させるように当該飛行体を復帰制御する機能を有しており、
前記復帰制御に関する復帰情報を取得するステップと、
前記復帰情報に基づいて前記飛行体の周囲の環境情報を分析するステップとを含む、
環境情報分析方法。The contents of the embodiments of the present invention will be listed and explained. The environmental information analysis method according to the embodiment of the present invention has the following configuration.
[Item 1]
a sensor information acquisition step of acquiring sensor information from an aircraft equipped with a sensor unit;
a state analysis step of analyzing state information regarding a state around the flying object based on the sensor information;
an environmental information generation step of generating environmental information around the flying object based on the analysis result;
An environmental information analysis method comprising:
[Item 2]
The environmental information analysis method described initem 1,
The flying object has a plurality of propellers and a motor that rotates the plurality of propellers,
The sensor information includes at least the rotation speed of the motor.
Environmental information analysis method.
[Item 3]
The environmental information analysis method described in item 2,
The flying object has a plurality of independent motors,
The sensor information includes the number of rotations of each motor.
Environmental information analysis method.
[Item 4]
The environmental information analysis method described in any one ofitems 1 to 3,
The flying object has a plurality of propellers, a motor that rotates the plurality of propellers, and a motor load detection section that detects a load on the motor,
The state information includes a load of the motor.
Environmental information analysis method.
[Item 5]
The environmental information analysis method according to any one ofitems 1 to 4,
The aircraft has a tilt information detection unit that detects the tilt of the aircraft,
The state information includes a tilt of the aircraft,
Environmental information analysis method.
[Item 6]
The environmental information analysis method according to any one ofitems 1 to 5,
The flying object has a flight altitude detection unit that detects a flight altitude of the flying object,
The state information includes a flight altitude of the aircraft,
Environmental information analysis method.
[Item 7]
The environmental information analysis method according to any one ofitems 1 to 6,
The environmental information includes at least wind speed and wind direction.
Environmental information analysis method.
[Item 8]
The environmental information analysis method according to any one ofitems 1 to 7,
In the sensor information acquisition step, sensor information from a plurality of flying objects is acquired.
Environmental information analysis method.
[Item 9]
An environmental information analysis method for analyzing environmental information of an aircraft using an aircraft equipped with a control unit, the method comprising:
The control unit is configured to cause the flying object to return from the second state to the first state when an action that causes the flying object to transition from the first state to the second state is activated. It has a return control function,
acquiring return information regarding the return control;
analyzing environmental information around the flying object based on the return information;
Environmental information analysis method.

＜実施の形態の詳細＞
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態による環境情報分析方法について、図面を参照しながら説明する。<Details of embodiment>
(First embodiment)
An environmental information analysis method according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、以下の説明において、以下の定義に従って用語を使い分けることがある。
前後方向：＋Ｙ方向及び－Ｙ方向
上下方向（または鉛直方向）：＋Ｚ方向及び－Ｚ方向
左右方向（または水平方向）：＋Ｘ方向及び－Ｘ方向
進行方向（前方）：－Ｙ方向
後退方向（後方）：＋ＹＸ方向
上昇方向（上方）：＋Ｚ方向
下降方向（下方）：－Ｚ方向Note that in the following description, terms may be used differently according to the following definitions.
Forward and backward direction: +Y direction and -Y direction Vertical direction (or vertical direction): +Z direction and -Z direction Lateral direction (or horizontal direction): +X direction and -X direction Traveling direction (front): -Y direction Backward direction (backward) ): +YX direction Rising direction (upward): +Z direction Downward direction (downward): -Z direction

図１は、本実施形態における環境情報分析システム１００のシステム構成を示す図である。図２は、飛行体１０の構成を示す斜視図である。以下では、環境情報分析システム１００を物流に適用する場合について説明する。環境情報分析システム１００は、図１に示すように、荷物Ｌを搭載可能な自立飛行型の飛行体１０及びサーバ３０がネットワークや無線ＬＡＮ（移動体通信網を含む）を介して通信接続可能に接続されている。 FIG. 1 is a diagram showing the system configuration of an environmentalinformation analysis system 100 in this embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of theaircraft 10. Below, a case will be described in which the environmentalinformation analysis system 100 is applied to logistics. As shown in FIG. 1, the environmentalinformation analysis system 100 enables a self-sustainingflying vehicle 10 capable of carrying luggage L and aserver 30 to be connected for communication via a network or wireless LAN (including a mobile communication network). It is connected.

＜飛行体の構成＞
図１及び図２を参照して、上述した飛行体１０は、一般に以下のような構成を有している。飛行体１０は、フライトコントローラ１１、プロペラ１２Ａ～１２Ｄ、モータ１３Ａ～１３Ｄ、アーム１４Ａ～１４Ｄなどで構成される。<Configuration of the aircraft>
Referring to FIGS. 1 and 2, the above-described flyingobject 10 generally has the following configuration. The flyingobject 10 includes aflight controller 11,propellers 12A to 12D,motors 13A to 13D,arms 14A to 14D, and the like.

フライトコントローラ１１は、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ））などを有することができ、またフライトコントローラ１１が実行可能であるロジック・コード・およびプログラム命令を記憶するためのメモリを有しても良い。Flight controller 11 may include a programmable processor (e.g., central processing unit (CPU)), and may include memory for storing logic code and program instructions executable byflight controller 11. It's okay.

メモリは、例えば、ＳＤカードなどの分離可能な媒体または外部の記憶装置を含んでいてもよい。カメラやセンサ類から取得したデータは、メモリに直接に伝達されかつ記憶されてもよい。例えば、カメラ等で撮影した静止画・動画データが内蔵の記憶装置又は外部の記憶装置に記録される。 The memory may include, for example, a separable medium such as an SD card or an external storage device. Data acquired from cameras and sensors may be communicated directly to and stored in memory. For example, still image/video data taken with a camera or the like is recorded in a built-in storage device or an external storage device.

フライトコントローラ１１にあるセンサ類は、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ等）、ＧＰＳセンサ、地磁気センサ、近接センサ（例えば、ＬＩＤＡＲ）、高度センサ、またはビジョンセンサ（例えば、カメラ）を含み得る。 Sensors inflight controller 11 may include inertial sensors (acceleration sensors, gyro sensors, etc.), GPS sensors, geomagnetic sensors, proximity sensors (eg, LIDAR), altitude sensors, or vision sensors (eg, cameras).

モータ１３Ａ～１３Ｄ・ＥＳＣ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）・プロペラ１２Ａ～１２Ｄなどの推力発生装置および推力制御装置は、フライトコントローラ１１および送受信機からの信号を受けて所望の飛行を実現する。推力発生装置は、電気モータの他にガソリンエンジンなどを用いてもよい。Thrust generators and thrust control devices such asmotors 13A to 13D, ESCs (Electronic Speed Controllers), andpropellers 12A to 12D receive signals from theflight controller 11 and the transceiver to achieve a desired flight. As the thrust generating device, a gasoline engine or the like may be used in addition to an electric motor.

本発明のプロペラ１２Ａ～１２Ｄは、羽根は細長い形状を有している。任意の羽根（回転子）の数（例えば、１、２、３、４、またはそれ以上の羽根）でよい。また、羽根の形状は、平らな形状、曲がった形状、よじれた形状、テーパ形状、またはそれらの組み合わせ等の任意の形状が可能である。 The blades of thepropellers 12A to 12D of the present invention have an elongated shape. Any number of blades (rotors) may be used (eg, 1, 2, 3, 4, or more blades). Further, the shape of the blade can be any shape such as a flat shape, a curved shape, a twisted shape, a tapered shape, or a combination thereof.

モータ１３Ａ～１３Ｄは、プロペラ１２Ａ～１２Ｄの回転を生じさせるものである。羽根は、モータ１３Ａ～１３Ｄによって駆動可能であり、時計方向に及び／または反時計方向に、モータ１３Ａ～１３Ｄの回転軸（例えば、長軸）の周りに回転する。 Themotors 13A to 13D cause thepropellers 12A to 12D to rotate. The vanes are driveable bymotors 13A-13D and rotate clockwise and/or counterclockwise about an axis of rotation (eg, a longitudinal axis) ofmotors 13A-13D.

飛行体１０は、対応するモータ１３Ａ～１３Ｄ及びプロペラ１２Ａ～１２Ｄを支持するアーム１４Ａ～１４Ｄを有している。アーム１４Ａ～１４Ｄには、飛行体１０の飛行状態、飛行方向等を示すためにＬＥＤ等の発色体を設けることとしてもよい。本実施の形態によるアーム１４Ａ～１４Ｄは、カーボン、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム等またはこれらの合金又は組合わせ等から適宜選択される素材で形成することが可能である。 Theaircraft 10 hasarms 14A-14D that support correspondingmotors 13A-13D andpropellers 12A-12D. Thearms 14A to 14D may be provided with colored bodies such as LEDs to indicate the flight status, flight direction, etc. of theaircraft 10. Thearms 14A to 14D according to the present embodiment can be made of a material appropriately selected from carbon, stainless steel, aluminum, magnesium, etc., or an alloy or combination thereof.

飛行体１０は、必要に応じて搭載部を備えていてもよい。搭載部は、搭載対象物（カメラ、荷物保持部、作業ツール等）を搭載・保持するための機構である。搭載部は、搭載対象物位置及び向きを維持することができるように、常に所定の方向（例えば、水平方向（鉛直下向き））に、その状態を保持する構成としてもよい。 The flyingobject 10 may be provided with a mounting section as necessary. The mounting section is a mechanism for mounting and holding objects to be mounted (cameras, baggage holding sections, work tools, etc.). The mounting section may be configured to always maintain its state in a predetermined direction (for example, horizontal direction (vertically downward)) so that the position and orientation of the mounted object can be maintained.

飛行体１０は、バッテリーなどのエネルギー源を備える。電気エネルギーに限らず、ガソリン等の化学エネルギーおよびエネルギー変換モジュールを備えても良い。また、例えば、無線送電のような非接触給電による蓄電モジュールを備えてもよい。The flyingobject 10 includes an energy source such as a battery. In addition to electric energy, chemical energy such as gasoline and energy conversion modules may also be provided. Further, for example, a power storage module that uses non-contact power supply such as wireless power transmission may be provided.

飛行体１０は、空中撮影や電波中継など、飛行を実現することに直接には関与しない目的にて備えられたセンサおよび動作機構を有することがある。例えば、カメラセンサ、温度センサ、ジンバル機構、物件の投下機構などがあげられ、飛行体１０の任務によってはこれらには限らない。The flyingobject 10 may have sensors and operating mechanisms provided for purposes not directly involved in realizing flight, such as aerial photography and radio wave relay. Examples include a camera sensor, a temperature sensor, a gimbal mechanism, an object dropping mechanism, etc., but are not limited to these depending on the mission of theaircraft 10.

＜サーバの構成＞
図１を参照して、上述したサーバ３０は、一般に以下のような構成を有している。<Server configuration>
Referring to FIG. 1, theserver 30 described above generally has the following configuration.

サーバ３０は、センサ情報取得部３１、状態分析部３２、環境情報生成部３３を有する。 Theserver 30 includes a sensorinformation acquisition section 31, astate analysis section 32, and an environmentalinformation generation section 33.

センサ情報取得部３１は、例えば、飛行体１０のセンサ類が計測した信号や、モータ１３Ａ～１３Ｄの回転数を示す信号を、センサ情報として取得する処理部である。 The sensorinformation acquisition unit 31 is a processing unit that acquires, as sensor information, signals measured by sensors of theaircraft 10 and signals indicating the rotational speed of themotors 13A to 13D, for example.

状態分析部３２は、センサ情報取得部３１が取得したセンサ情報に基づいて、飛行体１０の周囲の状態に関する状態情報を分析する。状態情報は、例えば、モータ１３Ａ～１３Ｄの回転数に基づいて得られるモータ１３Ａ～１３Ｄの負荷であってもよいし、飛行体１０のセンサ類が計測した機体の傾きであってもよいし、飛行体１０の飛行高度であってもよい。 Thestate analysis unit 32 analyzes state information regarding the state around theaircraft 10 based on the sensor information acquired by the sensorinformation acquisition unit 31. The status information may be, for example, the load of themotors 13A to 13D obtained based on the rotation speed of themotors 13A to 13D, or the inclination of the aircraft measured by sensors of theaircraft 10, It may also be the flight altitude of theaircraft 10.

環境情報生成部３３は、状態分析部３２による状態情報の分析結果に基づいて、飛行体１０の周囲における環境情報を生成する。環境情報には、気流の風速・風向が含まれ得る。状態情報と環境情報の関係は、実験等から得られるテーブル情報としてサーバ３０に予め格納されている。 The environmentalinformation generation unit 33 generates environmental information around theaircraft 10 based on the analysis result of the status information by thestatus analysis unit 32. The environmental information may include the wind speed and direction of the air current. The relationship between state information and environment information is stored in theserver 30 in advance as table information obtained from experiments and the like.

サーバ３０は、荷物Ｌの配送先の場所に関する場所情報に基づいて、飛行体１０に配送先への移動を指示する。配送指示には、場所情報及び配送日時情報が含まれ得る。飛行体１０は、配送指示に含まれる各情報をメモリに記録し、場所情報に向けて飛行を開始する。配送対象の荷物Ｌは、予め配送業者等により飛行体１０の搭載部に載せておけばよい。 Theserver 30 instructs theaircraft 10 to move to the delivery destination based on location information regarding the location of the delivery destination of the luggage L. The delivery instructions may include location information and delivery date and time information. The flyingobject 10 records each piece of information included in the delivery instruction in its memory and starts flying toward the location information. The cargo L to be delivered may be placed on the loading section of theaircraft 10 in advance by a delivery company or the like.

なお、飛行体１０が指定された場所に飛行する方法自体は、公知の自動操縦方法で行われるようにすればよい。例えば、飛行体１０は、ＧＰＳセンサから得られた緯度経度情報を現在地とし、場所情報が示す緯度経度情報を配送先に設定して、予め定められた空域（地上に近い比較的低い高度の上空）を自動飛行してもよい。そして、飛行体１０は、現在地から配送先に向けた方向が進行方向となるように、プロペラ１２Ａ～１２Ｄの制御を行ってもよい。進行方向は、例えば、センサ類の地磁気センサから得られた方角を利用して決定される。Note that the method for the flyingobject 10 to fly to the designated location may be performed using a known autopilot method. For example, the flyingobject 10 sets the latitude and longitude information obtained from the GPS sensor as the current location, sets the latitude and longitude information indicated by the location information as the delivery destination, and selects a predetermined airspace (over a relatively low altitude near the ground). ) may be flown automatically. Theaircraft 10 may control thepropellers 12A to 12D so that the direction of travel is from the current location to the delivery destination. The traveling direction is determined using, for example, the direction obtained from the geomagnetic sensor of the sensors.

また、サーバ３０から飛行体１０に対して、配送先への飛行ルートに関する飛行ルート情報が指示されるようにしてもよい。飛行ルート情報は、配送先に到達するまでの飛行ルートを示す情報であり、例えば、飛行ルートを示すように配送先までの緯度経度情報を順番に繋いだ情報であってよい。サーバ３０は、所定の経路検索アルゴリズムに基づいて飛行ルート情報を生成すればよい。なお、飛行ルート情報は、配送指示に含まれていてもよい。飛行体１０は、サーバ３０から受信した飛行ルート情報に基づいて、配送先への自動操縦制御を実行することになる。Further, the flight route information regarding the flight route to the delivery destination may be instructed from theserver 30 to theaircraft 10. The flight route information is information indicating a flight route to reach the delivery destination, and may be, for example, information in which latitude and longitude information to the delivery destination are sequentially connected to indicate the flight route. Theserver 30 may generate flight route information based on a predetermined route search algorithm. Note that the flight route information may be included in the delivery instruction. Theaircraft 10 will execute automatic pilot control to the delivery destination based on the flight route information received from theserver 30.

飛行ルート情報に基づいて、飛行体１０を上昇させる操作が行われると、この操作に応じた制御装置の制御によって、プロペラ１２Ａ～１２Ｄの回転数も増加する。これにより、プロペラ１２Ａ～１２Ｄは飛行体１０の上昇に必要な揚力を徐々に生じさせる。揚力が飛行体１０にかかる重力を超えると、飛行体１０は空中に浮き始め、矢印Ａ方向に浮上する（図３（Ａ）参照）。When an operation is performed to raise the flyingobject 10 based on the flight route information, the number of rotations of thepropellers 12A to 12D is also increased by the control of the control device according to this operation. As a result, thepropellers 12A to 12D gradually generate the lift necessary for theflight object 10 to ascend. When the lift force exceeds the gravity acting on the flyingobject 10, the flyingobject 10 begins to float in the air and rises in the direction of arrow A (see FIG. 3(A)).

そして、飛行体１０が所望の高度に到着すると、飛行体１０が空中停止（ホバリング）するように、プロペラ１２Ａ～１２Ｄの回転数が調整される（図３（Ｂ）参照）。つまり、このときの回転数は、各プロペラ１２Ａ～１２Ｄの回転による揚力と飛行体１０にかかる重力とが釣り合う程度の回転数である。 Then, when the flyingobject 10 arrives at a desired altitude, the rotation speeds of thepropellers 12A to 12D are adjusted so that the flyingobject 10 stops in the air (hovering) (see FIG. 3(B)). In other words, the rotation speed at this time is such that the lift force due to the rotation of eachpropeller 12A to 12D and the gravity applied to the flyingobject 10 are balanced.

次に、自動操縦制御によって飛行体１０を水平方向に移動させる場合には、進行方向に向かって後方にあるプロペラ１２Ｂ、１２Ｃの回転数を、進行方向に向かって前方にあるプロペラ１２Ａ、１２Ｄの回転数よりも多くする制御が行われる。これにより、後方にあるプロペラ１２Ｂ、１２Ｃによる揚力が前方にあるプロペラ１２Ａ、１２Ｄによる揚力に比べて大きくなり、プロペラ１２Ｂ、１２Ｃの位置がプロペラ１２Ａ、１２Ｄの位置よりも高くなる（図３（Ｃ）参照）。このような姿勢になると直ちに、各プロペラ１２Ａ～１２Ｄの回転数は、所望の速度で水平方向に移動するような回転数に調整される。 Next, when theaircraft 10 is moved horizontally by automatic pilot control, the rotational speed of thepropellers 12B, 12C located at the rear in the direction of travel is changed from that of thepropellers 12A, 12D located at the front in the direction of travel. Control is performed to increase the number of rotations. As a result, the lift force by therear propellers 12B and 12C becomes larger than the lift force by thefront propellers 12A and 12D, and the positions of thepropellers 12B and 12C become higher than the positions of thepropellers 12A and 12D (Fig. 3(C) )reference). Immediately after taking this position, the rotational speed of eachpropeller 12A to 12D is adjusted to a rotational speed such that thepropellers 12A to 12D move horizontally at a desired speed.

飛行体１０は、風の影響でバランスが崩れたり墜落したりしないように飛行制御されていればよい。例えば、飛行体１０が風に耐え得るように、飛行ルート情報が定義されていてもよい。飛行体１０が風に耐え得るとは、例えば、風上側を向くような姿勢を取ること、風上側に向けて飛行体１０が移動すること、又は、風上側のプロペラの回転数を風下側のプロペラの回転数よりも少なくすることなどである。 The flight of the flyingobject 10 only needs to be controlled so that it does not lose its balance or crash due to the influence of wind. For example, the flight route information may be defined so that the flyingobject 10 can withstand wind. For the flyingobject 10 to be able to withstand the wind, for example, it means that the flyingobject 10 takes an attitude facing the windward side, that the flyingobject 10 moves toward the windward side, or that the rotational speed of the windward propeller is lower than that of the leeward side. For example, the number of rotations should be lower than the number of revolutions of the propeller.

例えば、飛行体１０の進行方向Ｂに対して左から右に風が吹いている場合（図４参照）、飛行体１０が風に流されることなく所定の位置に留まるように、プロペラ１２Ａ～１２Ｄの回転数が調整される。このとき、風上側のプロペラ１２Ｂ、１２Ｃの回転数が風下側のプロペラ１２Ａ、１２Ｄの回転数よりも少なくなるように調整される。環境情報生成部３３は、サーバ３０に予め格納されているテーブル情報を参照して、モータ１３Ａ～１３Ｄの負荷を風向・風速に換算することで、飛行体１０の周囲の風向・風速を計測する。 For example, when the wind is blowing from left to right with respect to the traveling direction B of the aircraft 10 (see FIG. 4), thepropellers 12A to 12D are The rotation speed is adjusted. At this time, the rotational speed of thewindward side propellers 12B, 12C is adjusted to be lower than the rotational speed of theleeward side propellers 12A, 12D. The environmentalinformation generation unit 33 measures the wind direction and wind speed around theaircraft 10 by converting the loads of themotors 13A to 13D into wind direction and wind speed with reference to table information stored in advance in theserver 30. .

このような手法により、環境情報生成部３３において風向・風速の計測が行われることによって、飛行体１に風速計を配備する必要がない。つまり、既存の飛行体１０を利用して風向・風速の計測を行うことができる。従って、簡易な構成で、飛行体１０の周囲の環境情報を取得することができる。 By such a method, the wind direction and wind speed are measured in the environmentalinformation generation unit 33, so that there is no need to provide an anemometer on theaircraft 1. In other words, the wind direction and wind speed can be measured using the existing flyingobject 10. Therefore, environmental information around the flyingobject 10 can be acquired with a simple configuration.

（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態による環境情報分析方法について、図面を参照しながら説明する。なお、第１の実施の形態に係る環境情報分析方法が適用される飛行体１０と、本実施形態に係る環境情報分析方法が適用される飛行体１０とは同様のものであるので、説明を省略することがある。(Second embodiment)
An environmental information analysis method according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that theaircraft 10 to which the environmental information analysis method according to the first embodiment is applied is the same as theaircraft 10 to which the environmental information analysis method according to the present embodiment is applied, so the explanation will be omitted. May be omitted.

環境情報分析システム２００は、図５に示すように、飛行体１０及びサーバ３０がネットワークや無線ＬＡＮ（移動体通信網を含む）を介して通信接続可能に接続されている。 In the environmental information analysis system 200, as shown in FIG. 5, theaircraft 10 and theserver 30 are communicably connected via a network or a wireless LAN (including a mobile communication network).

＜飛行体の構成＞
飛行体１０の制御部は、飛行体１０に対して第１の状態から第２の状態に遷移する作用が働いた場合に、第２の状態から第１の状態に復帰させるように飛行体１０を復帰制御する機能を有している。第１の状態を示す情報や、第２の情報を示す情報は、飛行体１０の空間的配置についての情報、例えば、経度、緯度、高度などのロケーションまたは位置情報や、ロール、ピッチおよび／またはヨーなど向きまたは姿勢情報を含み得る。<Configuration of the aircraft>
The control unit of theaircraft 10 controls theaircraft 10 to return from the second state to the first state when an action that causes theaircraft 10 to transition from the first state to the second state is activated. It has a function to control the return. The information indicating the first state and the information indicating the second information include information regarding the spatial arrangement of the flyingobject 10, such as location or position information such as longitude, latitude, and altitude, roll, pitch, and/or It may include orientation or posture information such as yaw.

＜サーバの構成＞
サーバ３０は、復帰情報取得部３４と、環境情報分析部３５とを有する。復帰情報取得部３４は、飛行体１０の上述した復帰制御に関する復帰情報を飛行体１０から取得する。ここでの復帰情報は、例えば、モータ１３Ａ～１３Ｄの回転数に基づいて得られるモータ１３Ａ～１３Ｄの負荷であってもよいし、飛行体１０のセンサ類が計測した機体の傾き・飛行高度であってもよい。環境情報分析部３５は、復帰情報取得部３４が取得した復帰情報に基づいて、飛行体１０の周囲の環境情報を分析する。環境情報には、気流の風速・風向が含まれ得る。復帰情報と環境情報の関係は、実験等から得られるテーブル情報としてサーバ３０に予め格納されている。<Server configuration>
Theserver 30 includes a return information acquisition section 34 and an environmentinformation analysis section 35. The return information acquisition unit 34 acquires return information related to the above-described return control of theaircraft 10 from theaircraft 10. The return information here may be, for example, the load of themotors 13A to 13D obtained based on the rotation speed of themotors 13A to 13D, or the inclination and flight altitude of theaircraft 10 measured by sensors of theaircraft 10. There may be. The environmentalinformation analysis section 35 analyzes environmental information around theaircraft 10 based on the return information acquired by the return information acquisition section 34. The environmental information may include the wind speed and direction of the air current. The relationship between return information and environment information is stored in advance in theserver 30 as table information obtained from experiments and the like.

図６は、飛行体１０の状態が遷移する様子の一例を示す平面図である。飛行体１０は、図６に示すように、無風状態にある第１時点ｔにおいて、実線で示す第１の状態ａにある。そして、風が吹き始めた第２時点ｔ＋１において、飛行体１０は、図６に示すように、破線で示す第２の状態ｂにある。すなわち、第１時点から第２時点に至るまでの間に、飛行体１０は、風に耐え得るように、風上側を向くような姿勢を保つべく風上側に向けて移動する。このとき、風上側のプロペラ１２Ａ、１２Ｂの回転数が風下側のプロペラ１２Ｃ、１２Ｄの回転数よりも少なくなるように調整される。 FIG. 6 is a plan view showing an example of how the state of theaircraft 10 changes. As shown in FIG. 6, theaircraft 10 is in a first state a shown by a solid line at a first time t in a windless state. Then, at the second time point t+1 when the wind starts blowing, the flyingobject 10 is in the second state b shown by the broken line, as shown in FIG. That is, from the first time point to the second time point, the flyingobject 10 moves toward the windward side in order to maintain an attitude facing the windward side so as to be able to withstand the wind. At this time, the rotational speed of thewindward side propellers 12A, 12B is adjusted to be lower than the rotational speed of theleeward side propellers 12C, 12D.

そして、環境情報分析部３５は、サーバ３０に予め格納されているテーブル情報を参照して、モータ１３Ａ～１３Ｄの負荷を風向・風速に換算することで、飛行体１０の周囲の風向・風速を計測する。Then, the environmentalinformation analysis unit 35 refers to the table information stored in advance in theserver 30 and converts the loads of themotors 13A to 13D into wind direction and wind speed, thereby calculating the wind direction and wind speed around theaircraft 10. measure.

このような手法により、環境情報分析部３５において風向・風速の計測が行われることによって、飛行体１に風速計を配備する必要がない。従って、簡易な構成で、飛行体１０の周囲の環境情報を取得することができる。By such a method, wind direction and wind speed are measured in the environmentalinformation analysis section 35, so that there is no need to provide an anemometer on theaircraft 1. Therefore, environmental information around the flyingobject 10 can be acquired with a simple configuration.

以上、飛行体１０の姿勢制御機能を利用した風速計は、図７に示されるように、以下の機能としてまとめることができる。即ち、飛行中（進行中又はホバリング中）における飛行体１０からは、上述した様々なセンサデバイスによって、飛行体１０に加わる負荷（風等）の情報を付加情報として取得することができる。当該付加情報は、風速や気圧などの飛行体１０に加わる生の情報（ロウデータ）であってもいいし、分析可能に処理を行うための何らかの前処理が行われるていてもよい。当該付加情報は、制御部に入力される。制御部は、当該付加情報に基づいて、飛行体１０が安全に飛行可能となるように、制御情報を生成する（姿勢制御を行うためのあらゆる情報等）制御情報は、飛行体１０の飛行を可能にするための各部位（モータ等）の制御に用いられる。
かかる構成を前提とすると、本実施の形態による風速計は、付加情報を利用して環境情報（風速情報等）を生成（推定）する場合と、制御部によって生成され制御情報を利用して環境情報を生成（推定）する場合と、これらを両方利用する場合との３タイプに分けることが可能である。上述した実施の形態は、いずれも、この３パターンを利用した場合について採用することが可能である。As described above, the anemometer that utilizes the attitude control function of theaircraft 10 can be summarized as the following functions, as shown in FIG. That is, from the flyingobject 10 during flight (while traveling or hovering), information on the load (wind, etc.) applied to the flyingobject 10 can be acquired as additional information using the various sensor devices described above. The additional information may be raw information (raw data) applied to the flyingobject 10, such as wind speed or atmospheric pressure, or may be subjected to some kind of preprocessing to enable analysis. The additional information is input to the control unit. The control unit generates control information (all information for performing attitude control, etc.) so that theflight object 10 can fly safely based on the additional information. It is used to control each part (motor, etc.) to make it possible.
Assuming such a configuration, the anemometer according to the present embodiment can generate (estimate) environmental information (wind speed information, etc.) using additional information, and can generate (estimate) environmental information (wind speed information, etc.) using control information generated by the control unit. It can be divided into three types: a case where information is generated (estimated) and a case where both of these are used. Any of the embodiments described above can be adopted in cases where these three patterns are used.

本発明は、次のような把握の仕方をすることもできる。即ち、本発明は、制御部を備える飛行体を利用して当該飛行体の周囲における環境情報を分析する環境情報分析方法である。制御部は、飛行体に対して第１の状態（初期状態）から第２の状態（風などの外力を受けた場合に当該外力に従って変位する位置／変位したであろう位置）に遷移する作用が働いた場合に、第２の状態から前記第１の状態に復帰させるように当該飛行体を復帰制御する機能を有している。管理サーバは、飛行体を経由して復帰制御に関する復帰情報を取得し、当該復帰情報に基づいて飛行体の周囲の環境情報を分析する。 The present invention can also be understood in the following way. That is, the present invention is an environmental information analysis method for analyzing environmental information around an aircraft using an aircraft equipped with a control unit. The control unit has an action that causes the aircraft to transition from a first state (initial state) to a second state (position to which it would be displaced/position to which it would have been displaced if it received an external force such as wind). It has a function of returning the aircraft from the second state to the first state when the aircraft is activated. The management server acquires return information related to return control via the aircraft, and analyzes environmental information around the aircraft based on the return information.

上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。 The embodiments described above are merely illustrative to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to be interpreted as limiting the present invention. It goes without saying that the present invention can be modified and improved without departing from its spirit, and that the present invention includes equivalents thereof.

［変形例］上記の実施形態を次のように変形してもよい。
環境情報生成部３３又は環境情報分析部３５は、駆動モータ１３Ａ～１３Ｄの回転数を示す信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行い、信号の周波数スペクトラムから、飛行体１０の周囲の風向・風速の情報を生成してもよい。これにより、時々刻々と変化する飛行体１０の周囲の環境について、各環境において適切な周波数スペクトラムを得ることができ、飛行体１０の周囲の環境を正確に分析することができる。[Modification] The above embodiment may be modified as follows.
The environmentalinformation generation unit 33 or the environmentalinformation analysis unit 35 performs fast Fourier transform (FFT) on the signal indicating the rotation speed of thedrive motors 13A to 13D, and calculates the wind direction and direction around theaircraft 10 from the frequency spectrum of the signal. Wind speed information may also be generated. As a result, it is possible to obtain an appropriate frequency spectrum for each environment regarding the environment around theaircraft 10 that changes from time to time, and it is possible to accurately analyze the environment around theaircraft 10.

また、複数の飛行体１０を用いることにより、相互のデータを比較してもよい。さらに、複数の飛行体１０を用いることにより、同じ飛行ルートを同じ高度で複数回の情報収集飛行が可能となり、時々刻々と変化する状況について、より高い精度の情報収集が可能となる。 Further, by using a plurality of flyingobjects 10, mutual data may be compared. Furthermore, by using a plurality of flyingobjects 10, it becomes possible to perform multiple information collection flights along the same flight route at the same altitude, and it becomes possible to collect information with higher precision regarding ever-changing situations.

１０飛行体
１２Ａ～１２Ｄプロペラ
１３Ａ～１３Ｄモータ
３０サーバ
３１センサ情報取得部
３２状態分析部
３３環境情報生成部
３４復帰情報取得部
３５環境情報分析部
１００、２００環境情報分析システム

10Aircraft 12A to12D Propeller 13A to13D Motor 30Server 31 Sensorinformation acquisition section 32State analysis section 33 Environmental information generation section 34 Returninformation acquisition section 35 Environmentalinformation analysis section 100, 200 Environmental information analysis system

Claims

Translated fromJapanese

プロペラを有するモータを複数備える飛行体から前記モータのそれぞれに関する負荷情報を取得する情報取得ステップと、
前記各モータの相対的な負荷情報に基づいて、前記飛行体の周囲における風速及び風向の少なくともいずれかを含む環境情報を生成する環境情報生成ステップと、
を情報処理装置により実行する環境情報分析方法であって、
前記負荷情報は、各モータの回転数に関する情報に基づいて得られ、
前記環境情報生成ステップは、前記回転数に関する情報に対して高速フーリエ変換を行い、当該高速フーリエ変換により得られた周波数スペクトラムに基づき、前記環境情報を生成する、環境情報分析方法。an information acquisition step of acquiringload information regarding each of the motors from an aircraft having a plurality of motors each having a propeller;
an environmental information generation step of generating environmental information including at least one of wind speed and wind direction around the flying object based on relativeload information ofeach motor;
An environmental information analysis method performed by an information processing device, the method comprising:
The load information is obtained based on information regarding the rotation speed of each motor,
In the environmental information analysis method, the environmental information generating step performs fast Fourier transform on the information regarding the rotation speed, and generates the environmental information based on the frequency spectrum obtained by the fast Fourier transform.

プロペラを有するモータを複数備える飛行体から前記モータのそれぞれに関する負荷情報を取得する情報取得ステップと、
前記各モータの相対的な負荷情報に基づいて、前記飛行体の周囲における風速及び風向の少なくともいずれかを含む環境情報を生成する環境情報生成ステップと、
を情報処理装置に実行させるプログラムであって、
前記負荷情報は、各モータの回転数に関する情報に基づいて得られ、
前記環境情報生成ステップは、前記回転数に関する情報に対して高速フーリエ変換を行い、当該高速フーリエ変換により得られた周波数スペクトラムに基づき、前記環境情報を生成する、プログラム。an information acquisition step of acquiringload information regarding each of the motors from an aircraft having a plurality of motors each having a propeller;
an environmental information generation step of generating environmental information including at least one of wind speed and wind direction around the flying object based on relativeload information ofeach motor;
A programthat causes an information processing device to execute,
The load information is obtained based on information regarding the rotation speed of each motor,
The environmental information generating step is a program that performs fast Fourier transform on the information regarding the rotation speed and generates the environmental information based on the frequency spectrum obtained by the fast Fourier transform.

プロペラを有するモータを複数備える飛行体から前記モータのそれぞれに関する負荷情報を取得する情報取得部と、
前記各モータの相対的な負荷情報に基づいて、前記飛行体の周囲における風速及び風向の少なくともいずれかを含む環境情報を生成する環境情報生成部と、
を備え、
前記負荷情報は、各モータの回転数に関する情報に基づいて得られ、
前記環境情報生成部は、前記回転数に関する情報に対して高速フーリエ変換を行い、当該高速フーリエ変換により得られた周波数スペクトラムに基づき、前記環境情報を生成する、情報処理装置。

an information acquisition unit that acquiresload information regarding each of the motors from an aircraft having a plurality of motors each having a propeller;
an environmental information generation unit that generates environmental information including at least one of wind speed and wind direction around the flying object based on relativeload information ofeach motor;
Equipped with
The load information is obtained based on information regarding the rotation speed of each motor,
The environment information generation unit is an information processing device that performs fast Fourier transform on the information regarding the rotation speed and generates the environment information based on a frequency spectrum obtained by the fast Fourier transform.