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JP6853530B2 - Unmanned aerial vehicle current position detection system, unmanned aerial vehicle - Google Patents
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JP6853530B2 - Unmanned aerial vehicle current position detection system, unmanned aerial vehicle - Google Patents

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JP6853530B2 JP2016251270A JP2016251270A JP6853530B2 JP 6853530 B2 JP6853530 B2 JP 6853530B2 JP 2016251270 A JP2016251270 A JP 2016251270A JP 2016251270 A JP2016251270 A JP 2016251270A JP 6853530 B2 JP6853530 B2 JP 6853530B2
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Description

本発明は、出発地点から到着地点まで飛行する無人航空機の現時点の方向や現在位置を検知するための無人航空機の現在位置検知システムに関し、特に詐称信号による位置情報の改ざんを効果的に防止することで安全な運行を実現する上で好適な無人航空機の現在位置検知システム、及びこれに適用される無人航空機に関するものである。 The present invention relates to a current location detection system of the non-human aircraft for detecting the direction and the current position of the current unmanned aircraft flying to the arrival point from the start point, to prevent in particular the alteration of the position information by spoofing signal effectively it is safe current position detecting system of the preferred non-human aircraft in achieving operation, and to a unmanned aerial vehicle that is applied thereto.

昨今、小型でかつ無人飛行が可能なドローン(マルチコプター)や無人ヘリコプター等からなる無人航空機が普及しつつある。この無人航空機は、測量、災害救助、自然環境の研究、スポーツの中継、農薬散布等を始め、各種産業において活用されている。この無人航空機の技術が今後とも進展するにつれて、更にその使用用途の拡大が期待される。 Recently, unmanned aerial vehicles consisting of small drones (multicopters) and unmanned helicopters capable of unmanned flight are becoming widespread. This unmanned aerial vehicle is used in various industries such as surveying, disaster relief, research on the natural environment, relaying sports, and spraying pesticides. As the technology of this unmanned aerial vehicle continues to advance, it is expected that its usage will expand further.

特にこの無人航空機は、航行距離や飛行高度の幅が広く、しかも空中においてほぼ定位置に停留し続けることも可能であることから機動性の面においても優れた特質を備える。このため、近年において重要インフラの監視や物流にも適用されることが期待されている。特に過疎地や離島等のような人口減少地域における物流の無人化は、我が国にとって喫緊の課題となっており、無人航空機により物資を安全に搬送するための技術が切望されている。 In particular, this unmanned aerial vehicle has a wide range of cruising range and flight altitude, and can continue to stay in a fixed position in the air, so it has excellent maneuverability. Therefore, in recent years, it is expected to be applied to monitoring of important infrastructure and logistics. In particular, unmanned logistics in depopulated areas such as depopulated areas and remote islands has become an urgent issue for Japan, and technology for safely transporting goods by unmanned aerial vehicles is eagerly desired.

特に無人航空機は、自らの位置情報を例えば全地球測位システム(GPS:Global Positioning System)を含む全地球航法衛星システム(GNSS)に基づいて把握した上で航行することを前提としている。ところが、このGNSS信号は、暗号化されていないか、あるいは容易に乗っ取り可能な程度の暗号化しかされていない場合が多い。このため、このGNSS信号に対して強い電波からなる詐称信号を照射することで偽の位置情報に詐称されてしまった場合、無人航空機が自らの位置を正確に把握することができなくなり、本来予定しない方向に向けて誘導され、最悪の場合には墜落し、または第三者に回収されてしまう虞がある。このため、GNSS信号に対して詐称信号が仮に照射されて妨害を受けた場合においても、これに影響を受けることなく無人航空機自体が自らの位置を正確に把握することで、墜落や第三者による回収を防止することが可能な技術が特に近年において望まれていた。 In particular, unmanned aerial vehicles are premised on navigating after grasping their own position information based on, for example, the Global Positioning System (GNSS) including the Global Positioning System (GPS). However, this GNSS signal is often unencrypted or only encrypted to the extent that it can be easily hijacked. For this reason, if the GNSS signal is spoofed by fake position information by irradiating it with a spoofed signal consisting of strong radio waves, the unmanned aerial vehicle will not be able to accurately grasp its position, which is originally planned. In the worst case, it may crash or be recovered by a third party. For this reason, even if a spoofing signal is radiated to the GNSS signal and is disturbed, the unmanned aerial vehicle itself can accurately grasp its position without being affected by this, resulting in a crash or a third party. In recent years, a technique capable of preventing the recovery due to the above has been particularly desired.

特許文献1、2には、記憶装置に記憶された記憶画像と、新たに撮像した撮像画像との間のマッチング誤差に基づいて無人航空機の飛行経路を調整する技術が開示されている。 Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for adjusting the flight path of an unmanned aerial vehicle based on a matching error between a stored image stored in a storage device and a newly captured captured image.

しかしながら、これら特許文献1、2の開示技術には、GNSS信号に対して強い電波からなる詐称信号を照射された場合に、これに影響を受けることなく無人航空機自体が自らの位置を正確に把握するための技術について特段開示されていない。特にGNSS信号以外の信号を受信して自らの位置を把握する場合に、その受信信号自体のセキュリティ性を強化することで無人航空機の航行の安全性をより高める必要があった。 However, in the disclosed technologies of Patent Documents 1 and 2, when a spoofed signal consisting of a strong radio wave is irradiated to the GNSS signal, the unmanned aerial vehicle itself accurately grasps its position without being affected by the signal. There is no particular disclosure about the technology for doing so. In particular, when receiving a signal other than the GNSS signal and grasping its own position, it is necessary to further enhance the navigation safety of the unmanned aerial vehicle by strengthening the security of the received signal itself.

特開2008−146197号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-146197 特開2014−63294号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-63294

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、出発地点から到着地点まで飛行する無人航空機の現時点の方向や現在位置を検知するための無人航空機の現在位置検知システムにおいて、特にGNSS信号に対して詐称信号が仮に照射されて妨害を受けた場合においても、これに影響を受けることなく無人航空機自体が自らの位置をより正確に把握することで、墜落や第三者による回収を強固に防止することが可能な無人航空機の現在位置検知システム、無人航空機を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above problems, it is an object free for detecting the direction and the current position of the current unmanned aircraft flying to the arrival point from the start point In the current position detection system of a human aircraft, even if a spoofing signal is irradiated to the GNSS signal and is disturbed, the unmanned aerial vehicle itself can grasp its position more accurately without being affected by this. that is, the current position detection system of non-person aircraft that can be firmly prevent the recovery by the crash and a third party, is to provide an unmanned aircraft.

発明に係る無人航空機の現在位置検知システムは、出発地点から到着地点まで飛行する無人航空機の現在位置を検知するための無人航空機の現在位置検知システムにおいて、少なくとも自らの位置情報を含めた光信号を発信する2つ以上の地上発信源と、前記各地上発信源から発信された光信号をそれぞれ受信することにより前記各地上発信源の位置情報をそれぞれ取得する受信手段と、前記光信号の各入射方向をそれぞれ識別する入射方向識別手段と、前記受信手段により取得した各位置情報と、前記入射方向識別手段により識別された各入射方向とに基づき、前記地上発信源に対する現在位置を算出する算出手段とを有する無人航空機とを備え、前記無人航空機は、衛星から受信したGNSS(Global Navigation Satellite System)信号に基づいて現在位置を識別するGNSS識別手段と、前記GNSS識別手段により識別された現在位置と、前記算出手段により算出された現在位置とを比較した結果に基づいて詐称信号の有無を判別する詐称信号判別手段とを有することを特徴とする。 The unmanned aerial vehicle current position detection system according to the first invention is an unmanned aerial vehicle current position detection system for detecting the current position of an unmanned aerial vehicle flying from a departure point to an arrival point, and includes at least its own position information. Two or more terrestrial transmission sources that transmit signals, a receiving means that acquires position information of each terrestrial transmission source by receiving optical signals transmitted from each terrestrial transmission source, and a receiving means of the optical signal. The current position with respect to the ground source is calculated based on the incident direction identification means for identifying each incident direction, each position information acquired by the receiving means, and each incident direction identified by the incident direction identifying means. The unmanned aerial vehicle includes an unmanned aerial vehicle having a calculation means, and the unmanned aerial vehicle has a GNSS identification means for identifying a current position based on a GNSS (Global Navigation Satellite System) signal received from a satellite and a present identified by the GNSS identification means. It is characterized by having a spoofed signal discriminating means for discriminating the presence or absence of a spoofed signal based on the result of comparing the position with the current position calculated by the calculating means.

発明に係る無人航空機の現在位置検知システムは、第発明において、前記無人航空機が、予め地図情報を取得すると共に、前記詐称信号判別手段により詐称信号の存在を判別した場合には、前記算出手段により算出された現在位置及び前記地図情報とに基づいて、飛行経路の修正を行うことを特徴とする。 The current position detection system for an unmanned aerial vehicle according to the second invention is described in the first invention when the unmanned aerial vehicle acquires map information in advance and determines the existence of a spoofed signal by the spoofed signal discriminating means. It is characterized in that the flight path is corrected based on the current position calculated by the calculation means and the map information.

発明に係る無人航空機は、第1発明又は第2発明に係る現在位置検知システムに適用され、前記復号手段と、前記入射方向識別手段と、前記算出手段とを有することを特徴とする。 Unmanned aircraft according to a third aspect of the invention is applied to a current position sensing system engaged Ru to the first or second aspect of the invention, said decoding means, the incident direction identification means, and wherein a said calculation means To do.

上述した構成からなる本発明によれば、無人航空機の航行の過程で仮に妨害源による詐称信号が発せられ、これによりGNSS信号に悪影響が及んだ場合においても、地上発信源からの光信号に基づき現在位置を正確に把握することができる。即ち、地上発信源からの現在位置の把握方法は、衛星から送信されるGNSS信号に基づく現在位置を把握することと全く独立していることから、無人航空機は、詐称信号に特段影響を受けることなく、正確な位置情報を常時把握することができる。その結果、特にGNSS信号に対して詐称信号が仮に照射されて妨害を受けた場合においても、これに影響を受けることなく無人航空機自体が自らの位置をより正確に把握することができ、墜落や第三者による回収を強固に防止することが可能となる。しかも、地上発信源から発信される光信号については、予め無人航空機との間で共通の暗号鍵により暗号化されているため、妨害源からの妨害電波が仮に存在していた場合においても、これに影響されることなく自らの現在位置を正確に把握することが可能となる。このため、無人航空機の航行の安全性をより向上させることが可能となる。 According to the present invention having the above-described configuration, even if a spoofing signal is emitted by an interfering source in the process of navigation of an unmanned aerial vehicle, which adversely affects the GNSS signal, the optical signal from the ground source is used. Based on this, the current position can be accurately grasped. That is, since the method of grasping the current position from the ground source is completely independent of grasping the current position based on the GNSS signal transmitted from the satellite, the unmanned aerial vehicle is particularly affected by the spoofing signal. It is possible to always grasp accurate position information. As a result, even if a spoofing signal is irradiated to the GNSS signal and is disturbed, the unmanned aerial vehicle itself can more accurately grasp its position without being affected by this, resulting in a crash or a crash. It is possible to firmly prevent collection by a third party. Moreover, since the optical signal transmitted from the ground source is encrypted in advance with a common encryption key with the unmanned aerial vehicle, even if the interference radio wave from the interference source exists, this can be done. It is possible to accurately grasp one's current position without being affected by. Therefore, it is possible to further improve the navigation safety of the unmanned aerial vehicle.

本発明を適用した無人航空機の現在位置検知システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the present position detection system of the unmanned aerial vehicle to which this invention is applied. 無人航空機のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration of an unmanned aerial vehicle. 本発明を適用した無人航空機の現在位置検知システムの動作方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation method of the present position detection system of the unmanned aerial vehicle to which this invention is applied. 地上発信源から発信される光信号のフレーム構造を示す図である。It is a figure which shows the frame structure of the optical signal transmitted from the terrestrial source. 無人航空機の現在位置の算出方法の詳細について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detail of the calculation method of the present position of an unmanned aerial vehicle. 一の地上発信源から光信号が無人航空機に対して送信される例を示す図である。It is a figure which shows the example which an optical signal is transmitted to an unmanned aerial vehicle from one ground source.

以下、本発明を適用した無人航空機の現在位置検知システムを実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明をする。 Hereinafter, a mode for implementing the current position detection system of an unmanned aerial vehicle to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明を適用した無人航空機の現在位置検知システム1の全体構成を示している。現在位置検知システム1は、衛星2と、衛星2よりも低高度を飛行する無人航空機3と、地上に設置された複数の地上発信源4とを備えている。この現在位置検知システム1は、出発地点Aから到着地点Bまで飛行する無人航空機3の現時点の位置を検知する。 FIG. 1 shows the overall configuration of the current position detection system 1 of an unmanned aerial vehicle to which the present invention is applied. The current position detection system 1 includes a satellite 2, an unmanned aerial vehicle 3 that flies at a lower altitude than the satellite 2, and a plurality of ground transmission sources 4 installed on the ground. The current position detection system 1 detects the current position of the unmanned aerial vehicle 3 flying from the departure point A to the arrival point B.

衛星2は、地上高度約36,000kmの地球自転周期と一致する軌道周期をもつ地球周回軌道としての対地同期起動を約24時間で周回する、あるいは地上高度20,000kmの準同期起動を約12時間で周回する人工衛星である。この衛星2は、いかなる用途に基づいて打ち上げられたものであってもよい。衛星2は、無人航空機3に対して、GNSS信号を送信する。ちなみにこの衛星2から発信されるGNSS)信号は、従来と同様に特段暗号化されるものではない。 Satellite 2 orbits in about 24 hours as a geosynchronous orbit with an orbital period that matches the earth's rotation period at an altitude of about 36,000 km, or a quasi-synchronous start at an altitude of 20,000 km above the ground. It is an artificial satellite that orbits in time. The satellite 2 may be launched based on any purpose. Satellite 2 transmits a GNSS signal to the unmanned aerial vehicle 3. Incidentally, the GNSS) signal transmitted from the satellite 2 is not particularly encrypted as in the conventional case.

無人航空機3は、いわゆる小型でかつ無人飛行が可能な航空機であり、代表的なものとしてはドローン(マルチコプター)であるが、これに限定されるものでは無く、無人ヘリコプター等で具現化されるものであってもよい。この無人航空機3は、基本的に出発地点Aから到着地点Bまである目的の下で飛行することを前提としたものである。また、この無人航空機3の出発地点Aから到着地点Bまでの飛行目的はいかなるものであってもよく、例えば重要インフラの監視や物流等に適用されるものであってもよい。 The unmanned aerial vehicle 3 is a so-called small aircraft capable of unmanned flight, and a typical one is a drone (multicopter), but it is not limited to this and is embodied by an unmanned helicopter or the like. It may be a thing. The unmanned aerial vehicle 3 is basically premised on flying from the departure point A to the arrival point B for a certain purpose. Further, the purpose of the flight from the departure point A to the arrival point B of the unmanned aerial vehicle 3 may be anything, and may be applied to, for example, monitoring of important infrastructure or distribution.

図2は、無人航空機3を制御するための制御ユニット45のブロック構成を示している。制御ユニット45は、接続されたバッテリー44から電力が供給され、フライトコントローラ50を中心とし、これに対してそれぞれ接続されている符号化復号部52、無線通信部51、電動ジンバル72、カメラ53、ESC(Electronic Speed Controller)54とを備えている。カメラ53とフライトコントローラ50との間には暗号復号部58が設けられている。無線通信部51及びカメラ53には、信号入射方向検知部59が接続されている。 FIG. 2 shows a block configuration of a control unit 45 for controlling an unmanned aerial vehicle 3. The control unit 45 is supplied with power from the connected battery 44, and is connected to the flight controller 50 as the center, and is connected to the coding / decoding unit 52, the wireless communication unit 51, the electric gimbal 72, the camera 53, and the like. It is equipped with an ESC (Electronic Speed Controller) 54. An encryption / decryption unit 58 is provided between the camera 53 and the flight controller 50. A signal incident direction detection unit 59 is connected to the wireless communication unit 51 and the camera 53.

次に制御ユニット15の詳細な構成について説明をする。 Next, the detailed configuration of the control unit 15 will be described.

無人航空機3は、複数個のローターを回転させることにより浮力を得ることができる。このローターは、ローター用モーター42の回転に基づき回転させることが可能となる。ローター用モーター42は、バッテリー44から供給されてくる電力に基づいて回転動作可能とされている。ローター用モーター42を回転させることによりローターを回転させることができ、無人航空機3を即座に垂直方向に向けて上昇させ又は下降させることができ、或いはその場で静止させることも可能となる。また、無人航空機3を前後左右に移動させる場合は、進行方向のローター用モーター42の回転数を下げ、進行方向とは反対側のローター用モーター42の回転数を上げる。これにより、無人航空機3は進行方向に対して前かがみの姿勢となり、進行方向に移動することが可能となる。また、ローター用モーター42の回転方向による出力の調整を行うことで、無人航空機3自体を回転させることも可能となる。これらローター用モーター42の回転数の制御は、制御ユニット45におけるフライトコントローラ50による制御の下でESC54を介して行われる。 The unmanned aerial vehicle 3 can obtain buoyancy by rotating a plurality of rotors. This rotor can be rotated based on the rotation of the rotor motor 42. The rotor motor 42 can rotate based on the electric power supplied from the battery 44. The rotor can be rotated by rotating the rotor motor 42, and the unmanned aerial vehicle 3 can be immediately raised or lowered in the vertical direction, or can be stopped in place. Further, when the unmanned aerial vehicle 3 is moved back and forth and left and right, the rotation speed of the rotor motor 42 in the traveling direction is decreased, and the rotation speed of the rotor motor 42 on the opposite side of the traveling direction is increased. As a result, the unmanned aerial vehicle 3 is in a leaning posture with respect to the traveling direction, and can move in the traveling direction. Further, by adjusting the output according to the rotation direction of the rotor motor 42, it is possible to rotate the unmanned aerial vehicle 3 itself. The rotation speed of the rotor motor 42 is controlled via the ESC 54 under the control of the flight controller 50 in the control unit 45.

無線通信部51は、地上発信源4との間で無線通信や光通信を行う上で必要な周波数変換やその他各種変換処理を行い、電気信号を電波に変換し、或いは電波を電気信号に変換するアンテナも含まれる。また無線通信部51は、赤外光、近赤外光、レーザ光、又はあらゆる波長の光信号を電気信号に変換し、或いは電気信号を光信号に変換する変換器も含まれる。この無線通信部51は、外部から送信されてきた電波や光信号に重畳されてきた信号を電気信号に変換した上で符号化復号部52へ出力する。またこの無線通信部51は、符号化復号部52から送信されてきた信号を電波や光信号に重畳させて外部へと発信する。 The wireless communication unit 51 performs frequency conversion and other various conversion processes necessary for performing wireless communication and optical communication with the terrestrial transmission source 4, and converts an electric signal into a radio wave or a radio wave into an electric signal. Also includes antennas that do. The wireless communication unit 51 also includes a converter that converts infrared light, near-infrared light, laser light, or an optical signal of any wavelength into an electric signal, or converts an electric signal into an optical signal. The wireless communication unit 51 converts a signal superimposed on a radio wave or an optical signal transmitted from the outside into an electric signal and then outputs the signal to the coding / decoding unit 52. Further, the wireless communication unit 51 superimposes the signal transmitted from the coding / decoding unit 52 on the radio wave or the optical signal and transmits the signal to the outside.

符号化復号部52は、無線通信部51から送信されてくる信号を復号した上で、これをフライトコントローラ50へ送信する。また符号化復号部52は、フライトコントローラ50から送られてきた乱数列に対して誤り訂正や盗聴者への漏洩を防ぐための適切な符号化、暗号化処理を施し、これを無線通信部51へ送信する。 The coding / decoding unit 52 decodes the signal transmitted from the wireless communication unit 51 and then transmits the signal to the flight controller 50. Further, the coding / decoding unit 52 performs appropriate coding / encryption processing on the random number string sent from the flight controller 50 to prevent error correction and leakage to an eavesdropper, and performs this with the wireless communication unit 51. Send to.

フライトコントローラ50は、制御部57と、この制御部57に接続されている飛行制御センサ群55及びGNSS受信部56とを備えている。 The flight controller 50 includes a control unit 57, a flight control sensor group 55 connected to the control unit 57, and a GNSS receiving unit 56.

制御部57は、全ての構成要素を制御するためのいわゆる中央演算ユニットである。この制御部57は、図示しないメモリに記憶されているプログラムを読み出して各種動作を行うための命令を各構成要素に対して通知する。例えばメモリに記憶されているプログラムが無人航空機40における暗号化処理方法や飛行方法に関するものであれば、これに基づいて暗号化処理を行う、或いは飛行するための各種命令を静止して各構成要素に送信する。またこの図示しないメモリには、実際に航行を予定している地域の地図情報等を予め記憶させるようにしてもよい。 The control unit 57 is a so-called central calculation unit for controlling all the components. The control unit 57 notifies each component of an instruction for reading a program stored in a memory (not shown) and performing various operations. For example, if the program stored in the memory is related to the encryption processing method and the flight method in the unmanned aerial vehicle 40, the encryption processing is performed based on this, or various instructions for flying are stopped and each component is stopped. Send to. Further, in the memory (not shown), map information and the like of the area where the navigation is actually planned may be stored in advance.

飛行制御センサ群55は、少なくとも加速度センサ、角速度センサ、気圧センサ(高度センサ)、地磁気センサ(方位センサ)に加え、飛行高度を検出するための高度計、風速や風向を検出するための風向風速計、機体の傾斜角度や傾斜方向を検出するための加速度センサ、ジャイロセンサ等を始めとした各種センサで構成されている。飛行制御センサ群55は、検知した各データを制御部57へ送信する。 The flight control sensor group 55 includes at least an accelerometer, an angular velocity sensor, a pressure sensor (altitude sensor), a geomagnetic sensor (orientation sensor), an altitude meter for detecting flight altitude, and a wind direction and wind speed meter for detecting wind speed and direction. It is composed of various sensors such as an acceleration sensor for detecting the tilt angle and tilt direction of the aircraft, a gyro sensor, and the like. The flight control sensor group 55 transmits each detected data to the control unit 57.

GNSS受信部56は、衛星2から送られてくるGNSS信号に基づいて無人航空機40の飛行時における現時点の位置情報をリアルタイムに取得する。GNSS受信部56は、取得した位置情報を制御部57へ送信する。 The GNSS receiving unit 56 acquires the current position information of the unmanned aerial vehicle 40 at the time of flight in real time based on the GNSS signal transmitted from the satellite 2. The GNSS receiving unit 56 transmits the acquired position information to the control unit 57.

なお上述した構成要素のうち、フライトコントローラ50、ESC54等は何れもバッテリー44に接続されており、電力が供給される。 Among the above-mentioned components, the flight controller 50, the ESC 54, and the like are all connected to the battery 44, and electric power is supplied.

電動ジンバル72は、カメラ53が載置される回転台である。この電動ジンバル72は、制御部57による制御の下で回転自在に構成されている。この電動ジンバル72を回転させることによりカメラ53の撮影方向を変化させることができる。電動ジンバル72は、無人航空機3からの揺動がカメラ53に伝達しないようにするための振動吸収機構が設けられていてもよい。 The electric gimbal 72 is a turntable on which the camera 53 is mounted. The electric gimbal 72 is rotatably configured under the control of the control unit 57. By rotating the electric gimbal 72, the shooting direction of the camera 53 can be changed. The electric gimbal 72 may be provided with a vibration absorbing mechanism for preventing the vibration from the unmanned aerial vehicle 3 from being transmitted to the camera 53.

カメラ53は、電動ジンバル72の回転に基づいて定められた撮影方向の被写体を撮像する。カメラ53の撮像タイミングは、制御部57により制御されることとなる。カメラ53は撮影した画像は暗号復号部58を介して制御部57へ送信される。この制御部57へ送信された画像は、当該制御部57による制御の下でメモリに記憶される他、必要に応じて無線通信部51を介して公衆通信網へと送信される場合もある。 本発明を適用した現在位置検知システム1において、この無人航空機3におけるカメラ53は、主として各地上発信源4から発信される可視光からなる信号を撮像する。カメラ53は、例えば広角の撮像装置により具現化されていてもよい。これにより、地上発信源4a、4bの双方から発信される可視光領域の信号を同時に撮像することも可能となる。 The camera 53 captures a subject in a shooting direction determined based on the rotation of the electric gimbal 72. The imaging timing of the camera 53 is controlled by the control unit 57. The image captured by the camera 53 is transmitted to the control unit 57 via the encryption / decryption unit 58. The image transmitted to the control unit 57 is stored in the memory under the control of the control unit 57, and may be transmitted to the public communication network via the wireless communication unit 51 as needed. In the current position detection system 1 to which the present invention is applied, the camera 53 in the unmanned aerial vehicle 3 mainly captures a signal consisting of visible light transmitted from each ground source 4. The camera 53 may be embodied by, for example, a wide-angle imaging device. This makes it possible to simultaneously image signals in the visible light region transmitted from both the ground transmission sources 4a and 4b.

機体の移動が機体の傾斜により実現される一般的なマルチコプター等においては、カメラ映像の傾きやずれを補正するために傾きを補正するための電動ジンバル72が搭載される場合が多い。電動ジンバル72は機体が傾いてもカメラの撮影範囲が不変となるような可動部を持つ装置であるが、このような電動ジンバル72を用いる場合に地上発信源4の方向(情報の入射方向)が正しく検知できない場合がある。かかる場合には、電動ジンバル72が機体に対して回転している絶対量と、傾き補正量を用いることで、入射方向を正しく検知することが可能となる。 In a general multicopter or the like in which the movement of the airframe is realized by the tilt of the airframe, an electric gimbal 72 for correcting the tilt in order to correct the tilt or deviation of the camera image is often installed. The electric gimbal 72 is a device having a movable part so that the shooting range of the camera does not change even if the aircraft is tilted. When such an electric gimbal 72 is used, the direction of the ground source 4 (direction of information incident). May not be detected correctly. In such a case, the incident direction can be correctly detected by using the absolute amount of the electric gimbal 72 rotating with respect to the airframe and the inclination correction amount.

暗号復号部58は、カメラ53により撮像された可視光からなる光信号(画像)が暗号化されていた場合に、これを復号するための処理を行う。 When the optical signal (image) composed of visible light captured by the camera 53 is encrypted, the encryption / decryption unit 58 performs a process for decrypting the optical signal (image).

信号入射方向検知部59は、地上発信源4から送信され、無線通信部51により受信する光信号の入射方向を検知するためのデバイスであり、例えばジャイロ等で構成されている。この信号入射方向検知部59は、カメラ53により撮像された可視光の入射方向を検知するためのデバイスとして構成されていてもよい。かかる場合には、各地上発信源4からの可視光の撮影方向等を検知するための撮影角度測定部として構成されていてもよい。信号入射方向検知部59は、この検知した光信号の入射方向を制御部57に通知する。実際にカメラ53に入射した可視光の方向を検知する上では、カメラ53自体に信号入射方向検知部59の機能を実装してもよい。即ち、カメラ53を広角カメラとして、地上発信源4a、4bから発信されるそれぞれの可視光の光信号を撮像し、画像処理技術を利用してその入射角度を判別するようにしてもよい。 The signal incident direction detection unit 59 is a device for detecting the incident direction of an optical signal transmitted from the terrestrial source 4 and received by the wireless communication unit 51, and is composed of, for example, a gyro or the like. The signal incident direction detection unit 59 may be configured as a device for detecting the incident direction of visible light captured by the camera 53. In such a case, it may be configured as a shooting angle measuring unit for detecting the shooting direction and the like of visible light from each ground source 4. The signal incident direction detection unit 59 notifies the control unit 57 of the incident direction of the detected optical signal. In detecting the direction of visible light actually incident on the camera 53, the function of the signal incident direction detecting unit 59 may be mounted on the camera 53 itself. That is, the camera 53 may be used as a wide-angle camera to capture the optical signals of the respective visible lights transmitted from the ground transmission sources 4a and 4b, and the incident angle may be determined by using an image processing technique.

地上発信源4は、可視光や赤外光等の光信号を発信する信号発信源である。当該地上発信源4は、可視光に基づく信号を発信するものであれば、光灯台等により構成されていてもよい。この光灯台からは、LD(Laser Diode)やLED(Light Emitting Diode)等から可視領域の波長の光が発信されることとなる。また赤外光等他の波長の光に基づく信号を発信するものであれば、赤外光源等で構成されていてもよい。当該地上発信源4は、このような光信号を発信する上で、これに暗号化処理を施すようにしてもよい。当該地上発信源4の設置位置は、以下の例において互いに間隔が既知である出発地点A、到着地点Bの2箇所とされている場合を例に取り説明をする。即ち、出発地点Aに設置されている地上発信源4aと、到着地点Bに設置されている地上発信源4bの2箇所とされている場合を例に取り説明をするが、これに限定されるものではない。当該地上発信源4は、出発地点A、到着地点B以外であって、かつ発信した光信号が無人航空機3に到達しえる箇所であれば、いかなる箇所に設置されていてもよい。 The terrestrial transmission source 4 is a signal transmission source that transmits an optical signal such as visible light or infrared light. The terrestrial transmission source 4 may be configured by a lighthouse or the like as long as it transmits a signal based on visible light. From this lighthouse, light having a wavelength in the visible region is emitted from an LD (Laser Diode), an LED (Light Emitting Diode), or the like. Further, as long as it emits a signal based on light of another wavelength such as infrared light, it may be configured by an infrared light source or the like. The terrestrial source 4 may perform an encryption process on transmitting such an optical signal. In the following example, the installation positions of the ground source 4 will be described by taking as an example the case where the distance between the ground source 4 is known to be two locations, the departure point A and the arrival point B. That is, the explanation will be given by taking as an example the case where the ground source 4a installed at the departure point A and the ground source 4b installed at the arrival point B are used, but the explanation is limited to this. It's not a thing. The ground transmission source 4 may be installed at any location other than the departure point A and the arrival point B, as long as the transmitted optical signal can reach the unmanned aerial vehicle 3.

なお、この発信する光信号に対して施される暗号化方法は、従来のいかなる方法に基づくようにしてもよい。例えば、時刻92、地上発信源ID93、位置情報94等をまとめてワンタイムパッド暗号化するようにしてもよい。 The encryption method applied to the transmitted optical signal may be based on any conventional method. For example, the time 92, the terrestrial source ID 93, the location information 94, and the like may be collectively encrypted by one-time pad.

次に、上述した構成からなる現在位置検知システム1の動作について説明をする。 Next, the operation of the current position detection system 1 having the above-described configuration will be described.

先ず無人航空機3は、図3のステップS11に示すように、出発地点Aにおいて起動し、例えば荷物等を搭載させた後、到着地点Bに向けて離陸する。このとき無人航空機3は、地上発信源4a、4bとの間で予め共通の暗号鍵を共有しておく。無人航空機3は、この暗号鍵を暗号復号部58や符号化復号部52等において記憶させておくことによりこれを保持する。 First, as shown in step S11 of FIG. 3, the unmanned aerial vehicle 3 starts at the departure point A, loads, for example, luggage, and then takes off toward the arrival point B. At this time, the unmanned aerial vehicle 3 shares a common encryption key with the ground transmission sources 4a and 4b in advance. The unmanned aerial vehicle 3 holds the encryption key by storing it in the encryption / decryption unit 58, the coding / decryption unit 52, or the like.

次にステップS12に移行し、出発地点Aを離陸した無人航空機3は、基本的には受信したGNSS信号に基づいて自らの位置を把握する。即ち、制御部57は、GNSS受信部56を介して受信したGNSS信号に基づいて現時点における位置情報をリアルタイムに取得する。そして制御部57は、この取得した現時点における位置情報と、予め設定してある出発地点Aから到着地点Bに向けた航行路とを参照し、ロータ用モータ42を制御することで飛行方向の調整を図る。以上の処理動作は、通常の無人航空機3において行われる飛行方向の制御と同様である。 Next, the process proceeds to step S12, and the unmanned aerial vehicle 3 that has taken off from the departure point A basically grasps its position based on the received GNSS signal. That is, the control unit 57 acquires the current position information in real time based on the GNSS signal received via the GNSS receiving unit 56. Then, the control unit 57 refers to the acquired current position information and the preset navigation route from the departure point A to the arrival point B, and controls the rotor motor 42 to adjust the flight direction. Aim. The above processing operation is the same as the flight direction control performed in the normal unmanned aerial vehicle 3.

前記に加えて本発明においては、前記地上発信源4a、4bから可視光や赤外光等の光信号が随時発信され、無人航空機3は、この光信号を随時受信する。当該地上発信源4a、4bからの光信号は、無人航空機3との間で共通化した暗号により暗号化された状態で発信されることとなる。仮に地上発信源4a、4bから送信される光信号が赤外波長等である場合において、無人航空機3は、当該光信号を、無線通信部51を介して受信する。また地上発信源4a、4bから送信される光信号が可視光域である場合において、無人航空機3は、当該光信号を、カメラ53を介して撮像することにより受信する。 In addition to the above, in the present invention, optical signals such as visible light and infrared light are emitted from the ground transmission sources 4a and 4b at any time, and the unmanned aerial vehicle 3 receives these optical signals at any time. The optical signals from the ground transmission sources 4a and 4b are transmitted in a state of being encrypted by a code shared with the unmanned aerial vehicle 3. If the optical signals transmitted from the ground transmission sources 4a and 4b have infrared wavelengths or the like, the unmanned aerial vehicle 3 receives the optical signals via the wireless communication unit 51. Further, when the optical signals transmitted from the ground transmission sources 4a and 4b are in the visible light region, the unmanned aerial vehicle 3 receives the optical signals by imaging the optical signals via the camera 53.

前記地上発信源4a、4bから発信される光信号は、例えば図4に示すようなフレーム構造により構成されていてもよい。当該フレーム構造は、先頭から鍵ID91、時刻92、地上発信源ID93、位置情報94、MAC(Message Authentication Code)フレーム95が順次続く構成とされていてもよい。鍵ID91は、暗号化される鍵に基づくIDであり、時刻92は、発信時の時刻に関する情報が記述されている。また地上発信源ID93には、地上発信源4毎に割り当てられたIDが記述されている。また位置情報94は、地上発信源4毎の位置情報等が記述されている。 The optical signals transmitted from the ground transmission sources 4a and 4b may have a frame structure as shown in FIG. 4, for example. The frame structure may be configured such that the key ID 91, the time 92, the terrestrial source ID 93, the position information 94, and the MAC (Message Authentication Code) frame 95 are sequentially arranged from the beginning. The key ID 91 is an ID based on the encrypted key, and the time 92 describes information about the time at the time of transmission. Further, in the terrestrial source ID 93, an ID assigned to each terrestrial source 4 is described. Further, the position information 94 describes the position information and the like for each terrestrial transmission source 4.

このようなフレーム構造が上述した共通の暗号鍵により暗号化されている。赤外波長等からなる光信号を無線通信部51を介して受信した場合には、当該光信号を符号化復号部52において復号する。また可視光域の光信号をカメラ53を介して受信した場合には、これを暗号復号部58において復号することとなる。符号化復号部52、暗号復号部58ともに地上発信源4と共通の暗号鍵を予め保有している。具体的には、データフレームにおける鍵ID91とIDが合致する暗号鍵を保有している。そもそもデータフレームの鍵IDは、共通の暗号鍵を介して地上発信源4側に暗号化されたものであるから、符号化復号部52、暗号復号部58ともに当該共通の暗号鍵を介して復号することが可能となる。複合化したデータフレームは、制御部57に送られる。 Such a frame structure is encrypted by the above-mentioned common encryption key. When an optical signal consisting of an infrared wavelength or the like is received via the wireless communication unit 51, the optical signal is decoded by the coding / decoding unit 52. When an optical signal in the visible light region is received via the camera 53, it is decrypted by the encryption / decryption unit 58. Both the coding / decoding unit 52 and the encryption / decryption unit 58 have a common encryption key with the terrestrial source 4 in advance. Specifically, it holds an encryption key whose ID matches the key ID 91 in the data frame. In the first place, the key ID of the data frame is encrypted on the terrestrial source 4 side via a common encryption key, so both the encoding / decrypting unit 52 and the encryption / decryption unit 58 are decrypted via the common encryption key. It becomes possible to do. The composited data frame is sent to the control unit 57.

なお、本発明においては光信号を暗号化して送ることは必須ではなく、地上発信源4は、暗号化することなく光信号を無人航空機3に対して送信するようにしてもよい。かかる場合において、無人航空機3は、暗号を復号するための手段の実装を省略することが可能となる。 In the present invention, it is not essential to encrypt and send the optical signal, and the ground source 4 may transmit the optical signal to the unmanned aerial vehicle 3 without encrypting it. In such a case, the unmanned aerial vehicle 3 can omit the implementation of the means for decrypting the code.

制御部57は、復号されたデータフレームから地上発信源ID93を得ることができ、しかも位置情報94から、地上発信源4a、4bの位置情報を取得することもできる。 The control unit 57 can obtain the terrestrial transmission source ID 93 from the decoded data frame, and can also acquire the position information of the terrestrial transmission sources 4a and 4b from the position information 94.

この地上発信源ID93と、地上発信源4a、4bの位置情報とをSHA−2等のハッシュ関数もしくはWegman-Carter方式のような予め共有しておいた乱数(暗号鍵)でハッシュしてMAC値を取る。そして、制御部57は、光信号から取得したこのMAC値と、離陸前に各地上発信源4a、4bから取得したMAC値とを比較し、互いに一致している旨を判定した場合には、真正の地上発信源4a、4bとして認証する。制御部57は、真正の地上発信源4a、4bである旨を認証した場合、地上発信源4a、4bに対してその認証を行った旨の認証信号を返信する。この認証信号の返信は、制御部57による制御の下で例えば無線通信部51等を介して行うようにしてもよい。一方、光信号から取得したこのMAC値と、離陸前に各地上発信源4a、4bから取得したMAC値とが互いに相違するものであれば、制御部57は、無人航空機3の航行を妨害するための詐称信号を受信した可能性があることを判別することとなる。 The MAC value is obtained by hashing the terrestrial source ID 93 and the position information of the terrestrial sources 4a and 4b with a hash function such as SHA-2 or a random number (encryption key) shared in advance such as the Wegman-Carter method. I take the. Then, when the control unit 57 compares the MAC value acquired from the optical signal with the MAC value acquired from the ground transmission sources 4a and 4b before takeoff and determines that they match each other, the control unit 57 determines that they match each other. Authenticate as a genuine terrestrial source 4a, 4b. When the control unit 57 authenticates that the authentic terrestrial transmission sources 4a and 4b are used, the control unit 57 returns an authentication signal indicating that the authentication has been performed to the terrestrial transmission sources 4a and 4b. The reply of the authentication signal may be performed under the control of the control unit 57, for example, via the wireless communication unit 51 or the like. On the other hand, if the MAC value acquired from the optical signal and the MAC value acquired from the ground transmission sources 4a and 4b before takeoff are different from each other, the control unit 57 interferes with the navigation of the unmanned aerial vehicle 3. It will be determined that there is a possibility that a spoofing signal has been received.

また制御部57は、真正の地上発信源4a、4bからの受信を認証した場合、受信した光信号に含まれる地上発信源4a、4bの位置情報に基づき、無人航空機3自らの現在位置を算出する。 Further, when the control unit 57 authenticates the reception from the genuine ground transmission sources 4a and 4b, the control unit 57 calculates the current position of the unmanned aerial vehicle 3 itself based on the position information of the ground transmission sources 4a and 4b included in the received optical signal. To do.

この無人航空機3の現在位置の算出方法は、例えば図5に示すように、地上発信源4a、4bの位置は、当該地上発信源4a、4bそれぞれから送られてきた光信号に含まれる当該地上発信源4a、4bの位置情報に基づいて特定される。その結果、当該地上発信源4a、4b間の距離Lも、当該地上発信源4a、4bのそれぞれの位置情報から求めることが可能となる。 As for the calculation method of the current position of the unmanned aerial vehicle 3, for example, as shown in FIG. 5, the positions of the ground transmission sources 4a and 4b are included in the optical signals sent from the ground transmission sources 4a and 4b, respectively. It is identified based on the location information of the sources 4a and 4b. As a result, the distance L between the ground transmission sources 4a and 4b can also be obtained from the respective position information of the ground transmission sources 4a and 4b.

次に、信号入射方向検知部59により検知される光信号の入射角度から、図5中の角度θ1、θ2を算出する。その結果、距離Lと、θ1、θ2が特定され、これらの数値を計算することにより無人航空機3の位置も特定されることとなる。前記地上発信源4a、4bの位置は既知であることから、通常の三角測量と同一の原理で、この無人航空機3の現在位置を緯度、経度からなる座標系上において特定することが可能となる。このとき、飛行制御センサ群55から取得した高度や、速度、加速度等も情報も、この無人航空機3の現在位置を決定する上で参照するようにしてもよい。また時刻92から抽出した現在時刻に関する情報も、実際に現在位置を算出結果の補正に利用するようにしてもよい。その結果、無人航空機3は、GNSS信号を一切利用することなく、前記地上発信源4a、4bからの光信号のみを利用して自身の現在位置を把握することが可能となる。 Next, the angles θ1 and θ2 in FIG. 5 are calculated from the incident angle of the optical signal detected by the signal incident direction detecting unit 59. As a result, the distance L and θ1 and θ2 are specified, and the position of the unmanned aerial vehicle 3 is also specified by calculating these numerical values. Since the positions of the ground transmission sources 4a and 4b are known, it is possible to specify the current position of the unmanned aerial vehicle 3 on the coordinate system consisting of latitude and longitude by the same principle as ordinary triangulation. .. At this time, the altitude, speed, acceleration, and other information acquired from the flight control sensor group 55 may also be referred to when determining the current position of the unmanned aerial vehicle 3. Further, the information regarding the current time extracted from the time 92 may also be used to actually correct the current position in the calculation result. As a result, the unmanned aerial vehicle 3 can grasp its current position by using only the optical signals from the ground transmission sources 4a and 4b without using any GNSS signal.

このとき、制御部57は、前記地上発信源4a、4bからの光信号のみに基づいて算出した現在位置と、前記衛星2から送信されるGNSS信号に基づいて把握した現在位置とを比較するようにしてもよい。この光信号に基づく現在位置と、GNSS信号に基づく現在位置とが互いに一致している場合には、当該GNSS信号が詐称信号により妨害されていない旨を判別する。 At this time, the control unit 57 compares the current position calculated based only on the optical signals from the ground transmission sources 4a and 4b with the current position grasped based on the GNSS signal transmitted from the satellite 2. It may be. When the current position based on the optical signal and the current position based on the GNSS signal coincide with each other, it is determined that the GNSS signal is not disturbed by the spoofing signal.

一方、前記地上発信源4a、4bからの光信号に基づく現在位置と、前記GNSS信号に基づく現在位置とが互いに不一致の場合には、当該GNSS信号が詐称信号により妨害されていることを判別する。かかる場合には、無人航空機3は、このような詐称信号を発信している妨害源が存在することを、無線通信部51を介して外部に送信して無人航空機管理者等に対して注意喚起し、或いは制御部57内のメモリにその妨害源の存在を記憶しておくこと等は必要に応じて随時行われることとなる。ただし、最優先に行われるべき処理動作は、現在航行している無人航空機3の安全性を確保することである。このため、当該光信号に基づく現在位置と、当該GNSS信号に基づく現在位置とが互いに不一致の場合には、その後の航行において、当該光信号に基づく現在位置のみ参照して自らの飛行航路の修正等を行うものとし、当該GNSS信号に基づいて取得した現在位置は一切考慮しないものとする。かかる場合において、制御部57は、当該光信号に基づいて算出した現在位置と、予め取得した地図情報とを参照し、目的地点Bに向けて飛行航路を決定し、当該飛行航路に基づいて現在位置からの飛行方向の修正を図ることとなる。当該詐称信号の発信を判別した場合には、最低限墜落を防止するための航行モードに移行し、光信号に基づいて算出した現在位置と、予め取得した地図情報とを参照し、民家の少ない領域にとりあえず移動するようにしてもよい。 On the other hand, when the current position based on the optical signal from the ground transmission sources 4a and 4b and the current position based on the GNSS signal do not match each other, it is determined that the GNSS signal is disturbed by the spoofing signal. .. In such a case, the unmanned aerial vehicle 3 transmits to the outside via the wireless communication unit 51 that there is an interfering source transmitting such a spoofing signal to alert the unmanned aerial vehicle manager and the like. Alternatively, the existence of the interference source is stored in the memory in the control unit 57 as needed. However, the processing operation that should be performed with the highest priority is to ensure the safety of the unmanned aerial vehicle 3 currently in operation. Therefore, if the current position based on the optical signal and the current position based on the GNSS signal do not match each other, in the subsequent navigation, only the current position based on the optical signal is referred to to correct the flight route. Etc., and the current position acquired based on the GNSS signal shall not be considered at all. In such a case, the control unit 57 refers to the current position calculated based on the optical signal and the map information acquired in advance, determines the flight route toward the destination point B, and is currently based on the flight route. The flight direction from the position will be corrected. When the transmission of the spoofing signal is determined, the navigation mode is shifted to the minimum to prevent a crash, and the current position calculated based on the optical signal and the map information acquired in advance are referred to, and there are few private houses. You may move to the area for the time being.

最終的には、図3のステップS13に示すように無人航空機3は、目的地点Bに到着することとなる。 Finally, as shown in step S13 of FIG. 3, the unmanned aerial vehicle 3 arrives at the destination point B.

即ち、本発明を適用した現在位置検知システム1によれば、無人航空機3の航行の過程で仮に妨害源による詐称信号は発せられ、これによりGNSS信号による現在位置把握に悪影響が及んだ場合においても、地上発信源4からの光信号に基づき現在位置を正確に把握することができる。即ち、地上発信源4からの現在位置の把握方法は、当該GNSS信号に基づく現在位置を把握することと全く独立していることから、無人航空機3は、当該詐称信号に特段影響を受けることなく、正確な位置情報を常時把握することができる。その結果、仮に当該詐称信号照射による妨害を受けた場合においても、無人航空機3自体は当該妨害の影響を受けることなく自らの位置をより正確に把握することができ、墜落や第三者による回収を強固に防止することが可能となる。しかも、地上発信源4から発信される光信号については、予め無人航空機3との間で共通の暗号鍵により暗号化されているため、仮に妨害源からの妨害電波が存在する場合においても、無人航空機3自体は当該妨害電波に影響されることなく自らの現在位置を正確に把握することが可能となる。このため、無人航空機3の航行の安全性をより向上させることが可能となる。 That is, according to the current position detection system 1 to which the present invention is applied, when a spoofing signal is tentatively emitted by a disturbing source in the process of navigation of the unmanned aerial vehicle 3, this adversely affects the current position grasp by the GNSS signal. However, the current position can be accurately grasped based on the optical signal from the ground source 4. That is, since the method of grasping the current position from the ground source 4 is completely independent of grasping the current position based on the GNSS signal, the unmanned aerial vehicle 3 is not particularly affected by the spoofing signal. , Accurate position information can be grasped at all times. As a result, even if the unmanned aerial vehicle 3 itself is disturbed by the impersonation signal irradiation, the unmanned aerial vehicle 3 itself can grasp its position more accurately without being affected by the interference, and it can be crashed or recovered by a third party. Can be strongly prevented. Moreover, since the optical signal transmitted from the ground transmission source 4 is encrypted in advance with the common encryption key with the unmanned aerial vehicle 3, even if there is an interference radio wave from the interference source, it is unmanned. The aircraft 3 itself can accurately grasp its current position without being affected by the interfering radio waves. Therefore, it is possible to further improve the navigational safety of the unmanned aerial vehicle 3.

また、本発明によれば、カメラ53により可視光を撮像するのみで位置情報を確認することができ、無人航空機3そのものを非常に安価な構成で実現することができる利点もある。 Further, according to the present invention, there is an advantage that the position information can be confirmed only by capturing visible light with the camera 53, and the unmanned aerial vehicle 3 itself can be realized with a very inexpensive configuration.

また、詐称信号が検知されなかった旨を判別した場合、無人航空機3は、しばらくの間は通常と同様に衛星2から発信されるGNSS信号のみに基づいて自らの現在位置を把握するようにしてもよい。地上発信源4からの光信号に基づいて自らの現在位置を把握する方法では、計算負荷が大きく、その分において電力を消費してしまうことになるが、当該GNSS信号のみで現在位置を把握することでその消費電力の軽減を図ることができるためである。 In addition, when it is determined that the spoofing signal has not been detected, the unmanned aerial vehicle 3 will grasp its current position based only on the GNSS signal transmitted from the satellite 2 as usual for a while. May be good. The method of grasping the current position based on the optical signal from the terrestrial source 4 has a large calculation load and consumes power by that amount, but the current position is grasped only by the GNSS signal. This is because the power consumption can be reduced.

なお、本発明においては、地上発信源4からの光信号をカメラ53の画面略中央に位置させることにより、光学的に最も検知精度が高い撮像エリアで情報を処理する方法とすることができる。特に地上発信源4からの光信号の受信スポットサイズが小さい場合や、地上発信源4から無人航空機3までの距離が長い場合に検出データの検知信頼性を向上させることができる。 In the present invention, by locating the optical signal from the ground source 4 at substantially the center of the screen of the camera 53, it is possible to process the information in the imaging area having the highest optical detection accuracy. In particular, when the reception spot size of the optical signal from the ground source 4 is small, or when the distance from the ground source 4 to the unmanned aerial vehicle 3 is long, the detection reliability of the detected data can be improved.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。2つ以上の地上発信源4a、4bからの光信号に基づいて無人航空機3の現在位置を把握する場合に限定されるものではなく、図6に示すように1つの地上発信源4cから光信号が無人航空機3に対して送信される場合も含まれる。この図6に示す形態においても処理動作そのものは同様である。この地上発信源4cの設置位置も出発地点A、到着地点B又はそれ以外の地点の何れに設置されていてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. It is not limited to grasping the current position of the unmanned aerial vehicle 3 based on the optical signals from two or more ground transmission sources 4a and 4b, and as shown in FIG. 6, the optical signal from one ground transmission source 4c. Is also included when is transmitted to the unmanned aerial vehicle 3. The processing operation itself is the same in the form shown in FIG. The ground source 4c may be installed at any of the departure point A, the arrival point B, or any other point.

ただし、1つの地上発信源4cから受信した光信号のみでは、地上発信源4cに対する無人航空機3の方位(角度)のみしか判別することができず、現在位置までは正確に把握することができない。このため、図6に示す形態では、あくまで地上発信源4cに対する無人航空機3の方位(角度)の判別に特化したものとなる。しかし、仮に詐称信号によってGNSS信号からの位置情報の信頼性が保持できなくなった場合においても、この判別した地上発信源4cの方位(角度)の情報に基づき、飛行方向を修正することができ、ひいては地上発信源4cの設置位置まで案内することができる。この地上発信源4cを到着地点Bに設置しておくことで、この地上発信源4c、ひいては到着地点Bに向けて無人航空機3を案内することも可能となる。 However, only the direction (angle) of the unmanned aerial vehicle 3 with respect to the ground source 4c can be determined only from the optical signal received from one ground source 4c, and the current position cannot be accurately grasped. Therefore, the form shown in FIG. 6 is specialized in determining the direction (angle) of the unmanned aerial vehicle 3 with respect to the ground transmission source 4c. However, even if the reliability of the position information from the GNSS signal cannot be maintained due to the spoofing signal, the flight direction can be corrected based on the determined azimuth (angle) information of the ground source 4c. As a result, it is possible to guide to the installation position of the ground transmission source 4c. By installing the ground source 4c at the arrival point B, it is possible to guide the unmanned aerial vehicle 3 toward the ground source 4c and eventually the arrival point B.

このとき、本発明によれば、更に無人航空機3の傾きを飛行制御センサ群55から取得するようにしてもよい。無人航空機3の傾きを検知することができれば、これに応じてカメラ53の受信面がどの程度傾斜しているかも識別することができる。信号入射方向検知部59は、無人航空機3の傾き、又はカメラの受信面の傾きを考慮した上で、光信号の入射方向を算出するようにしてもよい。このようにして得られた光信号の入射方向と、地上発信源4の位置情報に基づいて、上述と同様に無人航空機の空間方向を算出する。このとき、地上発信源4の位置情報は、受信した光信号から取得するようにしてもよいし、予め取得したものであってもよい。 At this time, according to the present invention, the inclination of the unmanned aerial vehicle 3 may be further acquired from the flight control sensor group 55. If the tilt of the unmanned aerial vehicle 3 can be detected, it is possible to identify how much the receiving surface of the camera 53 is tilted accordingly. The signal incident direction detection unit 59 may calculate the incident direction of the optical signal in consideration of the inclination of the unmanned aerial vehicle 3 or the inclination of the receiving surface of the camera. Based on the incident direction of the optical signal thus obtained and the position information of the terrestrial transmission source 4, the spatial direction of the unmanned aerial vehicle is calculated in the same manner as described above. At this time, the position information of the terrestrial transmission source 4 may be acquired from the received optical signal, or may be acquired in advance.

このとき、信号入射方向検知部59は、無人航空機3の傾き、並びにカメラ53の受信面の傾きの双方を検出し、これら双方に基づいて光信号の入射方向を算出するようにしてもよい。仮に電動ジンバル72が二軸ジンバルである場合には、機体の前後左右のみの傾斜しかキャンセルできず、機体の回転方向のブレはキャンセルできない。このため、カメラ53の受信面の傾きに加え、無人航空機3自体の傾きを検知し、これらを勘案した光信号の入射方向の判別を行う。これにより、光信号の入射方向の判別精度をより向上させることが可能となる。 At this time, the signal incident direction detection unit 59 may detect both the inclination of the unmanned aerial vehicle 3 and the inclination of the receiving surface of the camera 53, and calculate the incident direction of the optical signal based on both of them. If the electric gimbal 72 is a biaxial gimbal, only the inclination of the front, rear, left and right of the machine can be canceled, and the blur in the rotation direction of the machine cannot be canceled. Therefore, in addition to the inclination of the receiving surface of the camera 53, the inclination of the unmanned aerial vehicle 3 itself is detected, and the incident direction of the optical signal is determined in consideration of these. This makes it possible to further improve the accuracy of determining the incident direction of the optical signal.

なお、1つの地上発信源4cから光信号を送信する場合においても同様に、光信号を暗号化して送ることは必須ではなく、地上発信源4は、暗号化することなく光信号を無人航空機3に対して送信するようにしてもよい。かかる場合において、無人航空機3は、暗号を復号するための手段の実装を省略することが可能となる。 Similarly, when transmitting an optical signal from one ground source 4c, it is not essential to encrypt the optical signal and send it, and the ground source 4 transmits the optical signal to the unmanned aerial vehicle 3 without encryption. It may be sent to. In such a case, the unmanned aerial vehicle 3 can omit the implementation of the means for decrypting the code.

1 現在位置検知システム
2 衛星
3 無人航空機
4 地上発信源
15 制御ユニット
40 無人航空機
42 ロータ用モータ
44 バッテリー
45 制御ユニット
50 フライトコントローラ
51 無線通信部
52 符号化復号部
53 カメラ
55 飛行制御センサ群
56 受信部
57 制御部
58 暗号復号部
59 信号入射方向検知部
72 電動ジンバル
92 時刻
94 位置情報
95 フレーム
1 Current position detection system 2 Satellite 3 Unmanned aerial vehicle 4 Ground source 15 Control unit 40 Unmanned aerial vehicle 42 Rotor motor 44 Battery 45 Control unit 50 Flight controller 51 Wireless communication unit 52 Coding and decoding unit 53 Camera 55 Flight control sensor group 56 Reception Unit 57 Control unit 58 Code decoding unit 59 Signal incident direction detection unit 72 Electric gimbal 92 Time 94 Position information 95 Frame

Claims (3)

出発地点から到着地点まで飛行する無人航空機の現在位置を検知するための無人航空機の現在位置検知システムにおいて、
少なくとも自らの位置情報を含めた光信号を発信する2つ以上の地上発信源と、
前記各地上発信源から発信された光信号をそれぞれ受信することにより前記各地上発信源の位置情報をそれぞれ取得する受信手段と、前記光信号の各入射方向をそれぞれ識別する入射方向識別手段と、前記受信手段により取得した各位置情報と、前記入射方向識別手段により識別された各入射方向とに基づき、前記地上発信源に対する現在位置を算出する算出手段とを有する無人航空機とを備え
前記無人航空機は、衛星から受信したGNSS(Global Navigation Satellite System)信号に基づいて現在位置を識別するGNSS識別手段と、
前記GNSS識別手段により識別された現在位置と、前記算出手段により算出された現在位置とを比較した結果に基づいて詐称信号の有無を判別する詐称信号判別手段とを有すること
を特徴とする無人航空機の現在位置検知システム。
In the current position detection system for unmanned aerial vehicles to detect the current position of unmanned aerial vehicles flying from the departure point to the arrival point
At least two or more terrestrial sources that emit optical signals including their location information,
A receiving means for acquiring the position information of each terrestrial source by receiving each optical signal transmitted from each terrestrial source, an incident direction identifying means for identifying each incident direction of the optical signal, and a means for identifying the incident direction. An unmanned aerial vehicle having a calculation means for calculating a current position with respect to the ground source based on each position information acquired by the receiving means and each incident direction identified by the incident direction identification means .
The unmanned aerial vehicle includes a GNSS identification means for identifying the current position based on a GNSS (Global Navigation Satellite System) signal received from a satellite, and a GNSS identification means.
An unmanned aerial vehicle characterized by having a spoofed signal discriminating means for discriminating the presence or absence of a spoofed signal based on the result of comparing the current position identified by the GNSS identifying means with the current position calculated by the calculating means. Current position detection system.
前記無人航空機は、予め地図情報を取得すると共に、前記詐称信号判別手段により詐称信号の存在を判別した場合には、前記算出手段により算出された現在位置と前記地図情報とに基づいて、飛行経路の修正を行うこと
を特徴とする請求項記載の無人航空機の現在位置検知システム。
When the unmanned aerial vehicle acquires map information in advance and determines the existence of a spoofed signal by the spoofed signal discriminating means, the flight route is based on the current position calculated by the calculating means and the map information. current position detecting system of the unmanned aircraft according to claim 1, characterized in that the modifications.
請求項1又は2に記載の無人航空機現在位置検知システムに適用され、前記受信手段と、前記入射方向識別手段と、前記算出手段とを有することを特徴とする無人航空機。 An unmanned aerial vehicle that is applied to the current position detection system for an unmanned aerial vehicle according to claim 1 or 2 , and includes the receiving means, the incident direction identifying means, and the calculating means.
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