JP7048145B2 - 無人航空機管理装置、無人航空機管理方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無人航空機の飛行経路を予測するための飛行経路予測装置、飛行経路予測方法、及びこれらを実現するためのプログラムに関する。

従来から、「ドローン」と呼ばれる無人航空機（以下、「ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）」とも表記する。）は、軍事用途、農薬散布といった様々な用途に用いられている。とりわけ、近年においては、バッテリーの小型化及び高出力化により、動力原として電動モータを利用する小型のドローンが開発されている。小型のドローンは、運用が簡単であることから、急速に普及しており、今後、農業、通信、物流等の分野で更なる活用が見込まれている。（非特許文献１参照。）

一方で、小型のドローン（以下、単に「ドローン」と表記する）の普及に伴い、制御不能となったドローンが墜落し、地上にあった物を破損する、建物に衝突する等の事故が多数報告されている（非特許文献２参照。）。また、大型旅客機とのニアミス事故の報告もあり、ドローンの適切な運行管理が求められているが、急速な普及に追いついていない。

このような状況に対応するため、日本国においては、国土交通省が、ドローンの運行管理のために、現在、一定規格以上のドローンの使用について、ガイドライン（非特許文献３参照。）を定めている。このガイドラインでは、具体的には、ドローン利用者が人口密集地等の上空でドローンを飛行させる場合、飛行予定経路、飛行予定日時といった情報を国土交通省に申請することを義務付けている。

そして、国土交通省では、これらの申請に対し、他の申請、ＮＯＴＡＭと呼ばれる航空運行業務に関わる情報、及び定められている飛行禁止エリアの情報等を考慮し、上記申請のドローンの利用が安全であるか、否かが判断される。安全であると判断された申請に対しては、許可又は承認が与えられる。

総務省，"ドローンの現状について"，［online］，［平成28年9月27日検索］，インターネット＜URL： http://www.soumu.go.jp/main_content/000401647.pdf＞ 国土交通省，"平成28年度 無人航空機に係る事故等の一覧"，［online］，［平成28年9月27日検索］，インターネット＜URL： http://www.mlit.go.jp/common/001132992.pdf＞ 国土交通省，"無人航空機（ドローン、ラジコン機等）の安全な飛行のためのガイドライン"，［online］，［平成28年9月27日検索］，インターネット＜URL：http://www.mlit.go.jp/common/001128047.pdf＞

しかしながら、国土交通省における承認処理は、現在、人手によって行われており、処理できる飛行申請の数に限界がある。このため、ドローンの飛行申請が更に増加すると、飛行申請から承認までにかかる期間が長くなってしまうことから、他のドローン、航空機、飛行禁止エリア等を考慮しつつ、承認業務を自動で行なうシステムの導入が求められている。

ところで、このようなドローンには、一般の航空機に比べて、重量が小さく、推進力が低いため、風等の気象条件の影響を受けやすいという特性がある。このため、ドローンが、許可されている飛行経路から外れ、飛行が禁止されているエリアに侵入したり、他のドローンに対して許可されている飛行経路を横切ってしまったりする可能性がある。このような事態は、ドローンを安全に飛行させる上で大きな妨げとなる。このような状況から、上述のシステムを導入するに当たっては、気象条件を考慮して承認処理を行なえるようにすることが求められている。

本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、気象条件に基づいて無人航空機の飛行経路を補正して、無人航空機の安全を図り得る、無人航空機管理装置、無人航空機管理方法、及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一側面における無人航空機管理装置は、
無人航空機の飛行予定経路を取得する、経路取得部と、
取得した前記飛行予定経路を含む領域における、飛行予定時刻の気象を特定する気象情報を取得する、気象情報取得部と、
前記飛行予定経路と前記気象情報とに基づいて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、飛行経路予測部と、
を備えていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における無人航空機管理方法は、
（ａ）無人航空機の飛行予定経路を取得する、ステップと、
（ｂ）取得した前記飛行予定経路を含む領域における、飛行予定時刻の気象を特定する気象情報を取得する、ステップと、
（ｃ）前記飛行予定経路と前記気象情報とに基づいて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、ステップと、
を有することを特徴とする。

更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるプログラムは、
コンピュータに、
（ａ）無人航空機の飛行予定経路を取得する、ステップと、
（ｂ）取得した前記飛行予定経路を含む領域における、飛行予定時刻の気象を特定する気象情報を取得する、ステップと、
（ｃ）前記飛行予定経路と前記気象情報とに基づいて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、ステップと、
を実行させることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、気象条件に基づいて無人航空機の飛行経路を補正して、無人航空機の安全を図ることができる。

図１は、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置の概略構成を示す構成図である。 図２は、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置の構成を具体的に示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態においてユーザによって入力された飛行予定経路の一例を示す図である。 図４は、無人航空機に生じる各ベクトルの関係の一例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態で予測された飛行経路の一例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態で設定される飛行エリアの一例を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態におけるエリアの判定処理を説明する図である。 図８は、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置の動作を示すフロー図である。 図９は、図８に示したステップＡ５の詳細を示すフロー図である。 図１０は、本発明の実施の形態で設定された区画を模式的に示した図である。 図１１は、本発明の実施の形態において作成された区画特定情報の一例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態において特定された無人航空機の飛行エリアに該当する区画と飛行禁止エリアに該当する区画との一例を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態において作成される判定情報の一致を示す図である。 図１４は、図８に示したステップＡ５の他の例の詳細を示すフロー図である。 図１５は、本発明の実施の形態において、飛行エリアの一部が他の無人航空機の飛行エリアに該当している場合を示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態の変形例において設定される経由点及びその通過時刻を示す図である。 図１７は、本発明の実施の形態の変形例において作成されるスケジュール判定情報の一例を示す図である。 図１８は、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における、無人航空機管理装置、無人航空機管理方法、及びプログラムについて、図１～図９を参照しながら説明する。

［装置構成］
最初に、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置の概略構成を示す構成図である。

図１に示すように、本実施の形態における無人航空機管理装置１０は、無人航空機を管理するための装置である。無人航空機管理装置１０は、経路取得部１１と、気象情報取得部１２と、飛行経路予測部１３とを備えている。

経路取得部１１は、無人航空機の飛行予定経路を取得する。また、気象情報取得部１２は、取得した飛行予定経路を含む領域における、飛行予定時刻の気象を特定する気象情報を取得する。飛行経路予測部１３は、飛行予定経路と気象情報とに基づいて、無人航空機の実際の飛行経路を予測する。

このように、本実施の形態では、飛行予定経路と気象情報とに基づいて、無人航空機が気象条件の影響を受けて、実際に飛行する飛行経路を予測する。このため無人航空機が、仮に気象条件の影響を受けて、予定していた経路と異なる飛行経路を飛行してしまう場合にも、飛行経路を把握することが可能になり、無人航空機の安全を図ることができる。

続いて、図１に加え、図２～図７を用いて、本実施の形態における無人航空機管理装置１０の構成について更に具体的に説明する。図２は、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置の構成を具体的に示すブロック図である。

図２に示すように、本実施形態では、無人航空機管理装置１０は、インターネット等のネットワーク３０を介して、ユーザ２１の端末装置２０と、気象情報データベース４０とに接続されている。気象情報データベース４０は、飛行経路を予測するために必要となる気象情報を格納している。

また、図２に示すように、本実施の形態では、無人航空機管理装置１０は、図１に示した経路取得部１１、気象情報取得部１２及び飛行経路予測部１３に加えて、エリア設定部１４と、エリア判定部１５とを備えている。エリア設定部１４及びエリア判定部１５の機能については後述する。

経路取得部１１は、本実施の形態では、無人航空機を運用するユーザ２１の端末装置２０から、インターネット３０を介して、飛行予定経路を取得する。具体的には、ユーザ２１が、端末装置２０上で、無人航空機の飛行予定経路及び飛行予定時刻を含む飛行予定情報を入力すると、端末装置２０は、入力された飛行予定情報を、インターネット３０を介して、無人航空機管理装置１０へと送信する。従って、経路取得部１１は、飛行予定情報を受信することによって、飛行予定経路を取得する。

ここで、本実施の形態において、ユーザ２１によって入力される飛行予定経路について具体的に説明する。ユーザ２１（図２参照）は、まず、端末装置２０の画面に地図を表示させ、地図上で、飛行予定経路の出発地点、経由地点、及び目的地点を入力する。なお、ユーザ２１による入力は、出発地点と目的地点とだけであっても良い。また、ユーザ２１は、端末装置２０上で、飛行開始予定時刻、又は飛行開始予定時刻と飛行終了予定時刻とを入力しても良い。

これにより、端末装置２０は、出発地点、経由地点、及び目的地点それぞれの座標（緯度及び経度）を特定し、特定した座標に、飛行開始予定時刻及び飛行終了予定時刻を合わせて、飛行予定情報とし、飛行予定情報を無人航空機管理装置１０へと送信する。

図３は、本発明の実施の形態においてユーザによって入力された飛行予定経路の一例を示す図である。図３の例では、飛行予定経路５０は、出発地点５１と、経由地点５２と、目的地点５３とを含み、地点間を直線で結ぶことによって構成されている。

気象情報取得部１２は、本実施の形態では、まず、経路取得部１１で取得された飛行予定経路を含む領域を特定する。そして、気象情報取得部１２は、特定した領域（以下「特定領域」と表記する。）における飛行予定時刻での気象情報を、気象情報データベース４０から取得する。

また、気象情報データベース４０は、気象庁、又は気象情報を提供する事業者が提供するデータベースであっても良いし、無人航空機管理装置１０の管理者が観測機器によって測定した気象情報が格納されたデータベースであっても良い。更に、本実施の形態において、気象情報取得部１２によって取得される気象情報としては、例えば、特定領域における風速及び風向を特定する情報が挙げられる。

飛行経路予測部１３は、本実施の形態では、まず、経路取得部１１から飛行予定情報を取得し、気象情報取得部１２から気象情報を取得する。続いて、飛行経路予測部１３は、気象情報に基づいて、無人航空機が飛行予定経路を飛行中に風から受ける外力のベクトルを特定する。また、飛行経路予測部１３は、予め登録されている無人航空機の性能を示す情報に基づいて、無人航空機の推力によるベクトル、及び無人航空機が空気抵抗によって受ける力のベクトルを特定する。無人航空機の性能を示す情報としては、上述のベクトルを算出するために必要な情報、例えば、大きさ、重量、推進力、表面積、ペイロード、等が挙げられる。そして、飛行経路予測部１３は、特定した各ベクトルを用いて、無人航空機の実際の飛行経路を予測する。

具体的には、飛行経路予測部１３は、まず、気象情報から風向及び風速を示すベクトルｗを算出する。更に、飛行経路予測部１３は、無人航空機の性能を示す情報から、無人航空機の推力を示すベクトルＤと、無人航空機の実際の進行方向及び速度を示すベクトルｖと、無人航空機が受ける空気抵抗のベクトルＲとを算出する。また、飛行経路予測部１３は、ベクトルｗとベクトルｖとから、無人航空機が受ける風力のベクトルｆを算出する。そして、飛行経路予測部１３は、無人航空機の質量ｍとし、下記の数１を用いて、時間ｔにおける無人航空機の加速度ベクトルａを算出する。

そして、飛行経路予測部１３は、無人航空機の加速度ベクトルａの算出を、設定された時間間隔で行なう。更に、飛行経路予測部１３は、算出された時間毎の加速度ベクトルａの大きさ及び方向を用いて、飛行予定経路の出発地点を基準にして、時間毎の無人航空機の位置を予測することで、風等の影響を考慮した、実際に飛行する経路を予測する。図４は、無人航空機に生じる各ベクトルの関係の一例を示す図である。図５は、本発明の実施の形態で予測された飛行経路の一例を示す図である。図５の例では、予測された飛行経路５４は、風の影響によって、飛行予定経路５０よりも遠回りする経路となっている。

なお、図５の例では、風の影響を受けた状況下にかかわらず、無人航空機が経由地点５２を通って、目的地点５３に到達すると予測されている。これは、例えば、無人航空機が手動による操縦によって飛行する場合、操縦者は、無人航空機が風によって流されても、経由地点５２を経由して目的地点５３に到達するように、進路を補正しながら操縦を行なうためである。また、無人航空機が自動航行機能によって飛行する場合は、無人航空機自体が、経由地点５２を経由して目的地点５３に到達するように、ＧＰＳ（Global Positioning System）の位置情報に基づき、進路を補正しながら飛行するためである。

また、エリア設定部１４は、飛行経路予測部１３が予測した飛行経路５４、及び飛行予定経路５０を含むエリア（以下「飛行エリア」と表記する。）を設定する（図６参照）。図６は、本発明の実施の形態で設定される飛行エリアの一例を示す図である。図６において、５５は、設定された飛行エリアを示している。

また、エリア設定部１４による飛行エリア５５の設定は、飛行経路５４及び飛行予定経路５０が含まれるように行なわれていれば良い。但し、本実施の形態では、エリア設定部１４は、無人航空機の性能、例えば、飛行経路修正機能の有無等に応じて、飛行エリア５５の外縁と飛行経路５４又は飛行予定経路５０との最短距離、即ちマージンを設定することもできる。また、マージンの設定は、固定値によって行なわれていても良い。

また、ここで設定された飛行エリア５５は、別の航空機に対しては、飛行禁止エリアとなる。ここで、別の航空機としては、飛行機、ヘリコプター、飛行船等、飛行可能なもの全てが挙げられる。また、他の航空機は、有人型であっても良いし、無人型であっても良い。

また、エリア判定部１５は、エリア設定部１４によって設定された飛行エリア５５が、他の無人航空機について設定された飛行エリア５６、又は予め航空機の飛行が禁止されているエリアと重なっているかどうかを判定する。図７は、本発明の実施の形態におけるエリアの判定処理を説明する図である。図７の例では、設定された飛行エリア５５は、他の無人航空機に対して既に設定されている飛行エリア５６と重なっている。

なお、以降においては、他の無人航空機について設定された飛行エリア５６と、予め航空機の飛行が禁止されているエリアとを総括して、「飛行禁止エリア」と表記する。また、予め航空機の飛行が禁止されているエリアとしては、人口密集エリア、道路、鉄道の路線、発電所のエリア、政府機関のエリア等の予め飛行が禁止されているエリア、更には無人航空機以外の航空機の飛行エリア等が挙げられる。

具体的には、エリア判定部１５は、まず、エリア設定部１４によって設定された飛行エリアを含むエリア（以下「広域エリア」と表記する。）の地図データを取得する。次いで、エリア判定部１５は、取得した地図データを用いて、広域エリアを分割して複数の区画を設定する。更に、エリア判定部１５は、設定した区画の中で、エリア設定部１４によって設定された飛行エリア５５に該当する区画と、飛行禁止エリアに該当する区画とを特定する。

そして、エリア判定部１５は、エリア設定部１４によって設定された飛行エリア５５に該当する区画と、飛行禁止エリアに該当する区画とを対比する。その後、エリア判定部１５は、対比の結果から、一致している区画が存在するかどうかを判定する。一致している区画が存在する場合は、エリア判定部１５は、エリア設定部１４によって設定された飛行エリア５５が、飛行禁止エリアと重なっていると判定する。

［装置動作］
次に、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置１０の動作について図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図１～図７を参酌する。また、本実施の形態では、無人航空機管理装置１０を動作させることによって、無人航空機管理方法が実施される。よって、本実施の形態における無人航空機管理方法の説明は、以下の無人航空機管理装置１０の動作説明に代える。

最初に、図８に示すように、無人航空機管理装置１０において、経路取得部１１は、ユーザ２１の端末装置２０から送信されてくる飛行予定情報を受信して、飛行予定経路を取得する（ステップＡ１）。具体的には、経路取得部１１は、取得した飛行予定情報から飛行予定経路を特定し、これを取得する。

次に、気象情報取得部１２は、ステップＡ１で取得された飛行予定経路を含む領域を特定し、この特定領域における飛行予定時刻での気象情報を、気象情報データベース４０から取得する（ステップＡ２）。なお、飛行予定時刻は、ステップＡ１で受信された飛行予定情報から特定される。

次に、飛行経路予測部１３は、ステップＡ１で取得された飛行予定経路と、ステップＡ２で取得された気象情報とに基づいて、無人航空機の実際の飛行経路を予測する（ステップＡ３）。

具体的には、ステップＡ３では、飛行経路予測部１３は、気象情報から風向及び風速を示すベクトルｗを算出する。更に、飛行経路予測部１３は、無人航空機の性能を示す情報から、無人航空機の推力を示すベクトルＤと、無人航空機の実際の進行方向及び速度を示すベクトルｖと、無人航空機が受ける空気抵抗のベクトルＲとを算出する。また、飛行経路予測部１３は、ベクトルｗとベクトルｖとから、無人航空機が受ける風力のベクトルｆを算出し、上記の数１を用いて、時間ｔにおける無人航空機の加速度ベクトルａを算出する。そして、飛行経路予測部１３は、時間毎の加速度ベクトルａの大きさ及び方向から、時間毎の無人航空機の位置を予測することで、実際の飛行経路を予測する。

次に、エリア設定部１４は、ステップＡ３で予測された飛行経路と、ステップＡ１で取得された飛行予定経路とに基づいて、これらを含む飛行エリアを設定する（ステップＡ４）。また、エリア設定部１４は、設定した飛行エリアを、他の飛行機の飛行禁止エリアとする。

次に、エリア判定部１５は、ステップＡ４で設定された飛行エリアが、他の無人航空機について設定された飛行エリア、又は予め航空機の飛行が禁止されている飛行禁止エリアと重なっているかどうかを判定する（ステップＡ５）。

そして、エリア判定部１５は、ステップＡ５での判定結果を、インターネット３０を介して、ユーザ２１の端末装置２０に送信する（ステップＡ６）。これにより、端末装置２０は、その画面上に、ユーザ２１が入力した飛行予定経路が、他の無人航空機と接触する可能性があるかどうかを提示する。

ここで、図８に示したステップＡ５について図９～図１３を用いてより詳細に説明する。図９は、図８に示したステップＡ５の詳細を示すフロー図である。

図９に示すように、最初に、エリア判定部１５は、ステップＡ５で設定された飛行エリアを含む広域エリアの地図データを取得する（ステップＡ５１）。

具体的には、ステップＡ５１では、エリア判定部１５は、例えば、飛行エリアを囲む矩形のエリアを広域エリアとして設定し、インターネット３０に接続されている地図データベースから、広域エリアの地図データを取得する。なお、地図データベースの具体例としては、地図情報の提供サービスを行なう事業者のデータベース、無人航空機管理装置１０の管理者が保有しているデータベース等が挙げられる。

次に、エリア判定部１５は、ステップＡ５１で取得した地図データを用いて、広域エリアを分割して複数の区画を設定する（ステップＡ５２）。

具体的には、エリア判定部１５は、広域エリアを格子状に分割して、複数の区画を設定する。また、エリア判定部１５は、設定した複数の区画それぞれに番号を付与する。図１０は、本発明の実施の形態で設定された区画を模式的に示した図である。図１０の例では、各区画６０には、１～９６までの番号が付与されている。更に、このとき、エリア設定部１５は、対象領域をより細かく分割して、各区画６０の面積を小さくすることで、後述する判定の精度を向上させることができる。

また、エリア判定部１５は、区画６０を設定すると、地図データに基づいて、設定した各区画を特定する区画特定情報を作成し、これを保持する。図１１は、本発明の実施の形態において作成された区画特定情報の一例を示す図である。図１１に示すように、区画特定情報は、区画毎に、その区画に付与された番号と、区画の北西角の座標（緯度、経度）と、区画の南東角の座標（緯度、経度）とを特定している。

なお、区画特定情報は、各区画を特定できる情報であれば良く、区画の北西角及び南東角の座標の代わりに、区画の特定の位置（例えば、中央）の一点の座標を特定する情報であっても良い。

次に、エリア判定部１５は、ステップＡ５２で設定された区画６０の中で、飛行エリア５５に該当する区画６０ａと、飛行禁止エリアに該当する区画６０ｂとを特定する（ステップＡ５３）。

具体的には、ステップＡ５３では、エリア判定部１５は、各区画に、無人航空機の飛行エリアを重ね合わせて、飛行エリアに該当する区画６０ａの番号を特定する。また、エリア判定部１５は、各区画に、先に特定している他の無人航空機の飛行エリアと予め設定されている飛行が禁止されているエリアとを重ね合わせて、飛行禁止エリアに該当する区画６０ｂの番号も特定する。

図１２は、本発明の実施の形態において特定された無人航空機の飛行エリアに該当する区画と飛行禁止エリアに該当する区画との一例を示す図である。図１２に示すように、エリア判定部１５は、区画６０ａの番号と、区画６０ｂの番号とを特定する。

次に、エリア判定部１５は、エリア設定部１４によって設定された飛行エリア５５に該当する区画と、飛行禁止エリアに該当する区画とを対比して、対比の結果から、一致している区画が存在するかどうかを判定する（ステップＡ５４）。具体的には、エリア判定部１５は、飛行エリア５５に該当する区画６０ａの番号と、飛行禁止エリアに該当する区画６０ｂの番号とを対比して、一致している番号が存在しているかどうかを判定する。

そして、判定の結果、一致している区画が存在する場合は、エリア判定部１５は、ステップＡ４で設定された飛行エリア５５は、飛行禁止エリアと重なっていると判定する（ステップＡ５５）。一方、判定の結果、一致している区画が存在していない場合は、エリア判定部１５は、ステップＡ４で設定された飛行エリア５５は、飛行禁止エリアと重なっていないと判定する（ステップＡ５６）。

ここで、図１３を用いて、ステップＡ５４の判定処理の詳細について説明する。ステップＡ５４では、エリア判定部１５は、まず、ステップＡ５３で特定した飛行エリアに該当する区画の番号と飛行禁止エリアに該当する区画の番号とを用いて、区画特定情報（図１１参照）から、図１３に示す判定処理のための情報（以下「判定情報」と表記する。）を作成する。

図１３は、本発明の実施の形態において作成される判定情報の一致を示す図である。図１３に示すように、判定情報には、区画毎に、その区画が飛行エリアに該当する区画６０ａであるかどうかを示す情報と、その区画が飛行禁止エリアに該当する区画６０ｂであるかどうかを示す情報とが含まれている。

図１３の例では、ある区画が、飛行エリアに該当する区画６０ａに該当する場合は、「飛行エリア」の項目が「１」となり、該当しない場合は、「飛行エリア」の項目が「０」となる。同様に、ある区画が、飛行禁止エリアの区画６０ｂに該当する場合は、「飛行禁止エリア」の項目が「１」となり、該当しない場合は、「飛行禁止エリア」の項目が「０」となる。

従って、例えば、ある区画が、飛行エリアに該当する区画６０ａであり、かつ飛行禁止エリアに該当する区画６０ｂである場合には、「飛行エリア」、及び「飛行禁止エリア」の両項目が「１」となる。

この場合、エリア判定部１５は、飛行エリアに該当する区画６０ａの中に、飛行禁止エリアにも該当する区画が存在していると判定し、無人航空機の飛行エリアは、飛行禁止エリアに重なっていると判定する。

［実施の形態による効果］
以上のように、本実施の形態では、飛行予定経路と気象情報とを用い、無人航空機が気象条件の影響を受けて、実際に飛行する飛行経路を予測する。このため無人航空機が、仮に気象条件の影響を受けて、予定していた経路と異なる飛行経路を飛行してしまう場合にも、飛行経路を把握することが可能になり、無人航空機の安全を図ることができる。

また、本実施の形態では、無人航空機が気象条件を受けて、飛行する可能性のある飛行エリアが設定され、設定された飛行エリアが、他の無人航空機の飛行エリア、及び予め航空機の飛行が禁止されているエリアと重なっているかどうかが判定される。このため、無人航空機の適切な運行管理が可能となり、更に、無人航空機の安全を図ることができる。

［変形例］
ここで、本実施の形態の変形例について図１４～図１７を用いて説明する。本変形例では、エリア判定部１５は、無人航空機の飛行エリアが飛行禁止エリアと重なっており、且つ、この飛行禁止エリアが他の無人航空機について設定された飛行エリアである場合に、２つの無人航空機の飛行スケジュールを考慮して衝突判定を実行する。

このため、本変形例では、図８に示したステップＡ５として、図１４に示すステップＢ５１～Ｂ５８が実行される。図１４は、図８に示したステップＡ５の他の例の詳細を示すフロー図である。

図１４に示すように、最初に、エリア判定部１５は、ステップＡ５で設定された飛行エリアを含む広域エリアの地図データを取得し、更に、飛行スケジュール（飛行開始予定時刻及び飛行終了予定時刻）も取得する（ステップＢ５１）。ステップＢ５１は、飛行スケジュールを取得する点以外については、図９に示したステップＡ５１と同様のステップである。

次に、エリア判定部１５は、ステップＢ５１で取得した地図データを用いて、広域エリアを分割して複数の区画６０を設定する（ステップＢ５２）。ステップＢ５２は、図９に示したステップＡ５２と同様のステップである。

次に、エリア判定部１５は、ステップＢ５２で設定された区画６０の中で、飛行エリア５５に該当する区画６０ａと、飛行禁止エリアに該当する区画６０ｂとを特定する（ステップＢ５３）。ステップＢ５３は、図９に示したステップＡ５３と同様のステップである。

次に、エリア判定部１５は、エリア設定部１４によって設定された飛行エリア５５に該当する区画と、飛行禁止エリアに該当する区画とを対比し、飛行エリア５５の区画の全部又は一部が予め航空機の飛行が禁止されているエリアに該当するかどうかを判定する（ステップＢ５４）。

ステップＢ５４の判定の結果、飛行エリア５５の区画の全部又は一部が予め航空機の飛行が禁止されているエリアに該当する場合は、エリア判定部１５は、ステップＡ４で設定された飛行エリア５５は、飛行禁止エリアのうち、予め航空機の飛行が禁止されているエリアと重なっていると判定する（ステップＢ５９）。

ステップＢ５９が実行された場合は、ステップＡ６では、エリア判定部１５は、「判定対象となった飛行エリアが予め航空機の飛行が禁止されているエリアに重なっている」旨を、ユーザ２１の端末装置２０に通知する。

また、予め航空機の飛行が禁止されているエリアには、特定の時間帯においてのみ飛行を禁止する時間制限が設定される場合がある。この場合、ステップＢ５９の実行前に、エリア判定部１５は、予め航空機の飛行が禁止されているエリアに、時間制限が設定されているかどうかを判定することができる。そして、時間制限が設定されている場合は、エリア判定部１５は、ステップＢ５１で取得された飛行スケジュールと時間制限の内容とを比較し、比較の結果、飛行スケジュールが、飛行が禁止されている時間帯に該当する場合は、上述のステップＢ５９を実行する。一方、比較の結果、飛行スケジュールが、飛行が禁止されている時間帯に該当しない場合は、エリア判定部１５は、後述のステップＢ５８を実行する。

ステップＢ５４の判定の結果、飛行エリア５５の区画の全部又は一部が予め航空機の飛行が禁止されているエリアに該当しない場合は、エリア判定部１５は、飛行エリア５５の区画の全部又は一部が、他の無人航空機について設定された飛行エリア５６に該当するかどうかを判定する（ステップＢ５５）。

ステップＢ５５の判定の結果、飛行エリア５５の区画の全部又は一部が、他の無人航空機について設定された飛行エリア５６に該当しない場合は、エリア判定部１５は、ステップＡ４で設定された飛行エリア５５は、飛行禁止エリアと重なっていないと判定する（ステップＡ５８）。

一方、ステップＢ５５の判定の結果、飛行エリア５５の区画の全部又は一部が、他の無人航空機の飛行エリア５６に該当している場合は、エリア判定部１５は、無人航空機の飛行スケジュールを、他の無人航空機の飛行スケジュールに照合し、無人航空機と他の無人航空機とが衝突する可能性を判定する（ステップＢ５６）。

図１５は、本発明の実施の形態において、飛行エリアの一部が他の無人航空機の飛行エリアに該当している場合を示す図である。図１５の例において、６１は他の無人航空機の出発地点であり、６２は他の無人航空機の到着地点である。

ステップＢ５６の判定の結果、無人航空機が他の無人航空機に衝突する可能性がない場合は、エリア判定部１５は、ステップＢ５８を実行し、ステップＡ４で設定された飛行エリア５５は、飛行禁止エリアと重なっていないと判定する。

一方、ステップＢ５６の判定の結果、無人航空機が他の無人航空機に衝突する可能性がある場合は、エリア判定部１５は、ステップＡ４で設定された飛行エリア５５は、飛行禁止エリアのうち他の無人航空機について設定された飛行エリア５６と重なっていると判定する（ステップＢ５７）。ステップＢ５７が実行された場合は、ステップＡ６では、エリア判定部１５は、「判定対象となった飛行エリアが他の無人航空機について設定された飛行エリアに重なっている」旨を、ユーザ２１の端末装置２０に通知する。

ここで、図１６及び図１７を用いて、ステップＢ５６の衝突判定処理の詳細について説明する。ステップＢ５６では、エリア判定部１５は、まず、図１６に示すように、飛行予定経路の出発地点と経由地点との間に経由点５３を設定し、該当する区画の番号を特定する。そして、エリア判定部１５は、ステップＢ５１で取得した飛行スケジュールから、飛行速度を求め、求めた飛行速度から、経由点５３毎の通過時刻を特定する。図１６は、本発明の実施の形態の変形例において設定される経由点及びその通過時刻を示す図である。

続いて、エリア判定部１５は、他の無人航空機についても、経由点を設定し、該当する区画の番号を特定する。また、エリア判定部１５は、他の無人航空機について設定した経由点毎の通過時刻も特定する。

そして、エリア判定部１５は、図１７に示すように、判定対象となる無人航空機の出発時刻及び経由点の通過時刻それぞれ毎に、判定情報を作成する。このとき作成された各判定情報は、以下、ひとまとめにして「スケジュール判定情報」と表記することとする。図１７は、本発明の実施の形態の変形例において作成されるスケジュール判定情報の一例を示す図である。

図１７に示すように、スケジュール判定情報を構成する各判定情報には、対応する時刻において、区画毎に、その区画が飛行予定経路を含む区画であるかどうかを示す情報と、その区画が他の無人航空機が飛行を予定しているエリアの区画であるかどうかを示す情報とが含まれている。

図１７の例では、ある区画が、飛行エリアの区画に該当する場合は、「飛行エリア１」の項目が「１」となり、該当しない場合は、「飛行予定経路１」の項目が「０」となる。同様に、ある区画が、他の無人航空機の飛行エリアの区画に該当する場合は、「飛行エリア２」の項目が「１」となり、該当しない場合は、「飛行エリア２」の項目が「０」となる。

従って、特定の時刻の判定情報において、特定の区画の「飛行エリア１」及び「飛行エリア２」が共に「１」となっている場合は、エリア判定部１５は、特定の時刻において、特定の区画で、無人航空機と他の無人航空機とが衝突する可能性があると判定する。

また、エリア判定部１５は、無人航空機と他の無人航空機とが衝突する可能性があると判定する場合は、無人航空機が飛行エリアを飛行可能となる時間帯を特定することもできる。具体的には、エリア判定部１５は、出発時刻及び各経由点の通過時刻を一定時間分ずらして、再度、スケジュール判定情報を作成して、衝突の可能性を判定する。エリア判定部１５は、この一連の処理を複数回行なうことで、無人航空機が飛行エリアを飛行可能となる時間帯を特定する。

更に、エリア判定部１５は、無人航空機が飛行エリアを飛行可能となる時間帯を特定できた場合は、特定した時間帯をユーザ２１の端末装置２０に通知する。これにより、端末装置２０は、その画面上に、無人航空機が飛行エリアを飛行可能となる時間帯を提示する。

このように、本変形例では、飛行エリアが他の無人航空機の飛行エリアと重なるときは、飛行スケジュールの確認が行なわれ、衝突する可能性があるかどうかが判定されるので、より適切且つ安全に無人航空機の飛行が管理される。また、衝突の可能性がある場合は、ユーザ２１に対して、安全な時間帯を提示できるので、ユーザ２１は出発時刻を変更することで対応することができる。

［プログラム］
本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータに、図８に示すステップＡ１～Ａ６を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における無人航空機管理装置１０と無人航空機管理方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、経路取得部１１、気象情報取得部１２、飛行経路予測部１３、エリア設定部１４、及びエリア判定部１５として機能し、処理を行なう。

また、本実施の形態におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、経路取得部１１、気象情報取得部１２、飛行経路予測部１３、エリア設定部１４、及びエリア判定部１５のいずれかとして機能しても良い。

（物理構成）
ここで、実施の形態におけるプログラムを実行することによって、無人航空機管理装置１０を実現するコンピュータについて図１８を用いて説明する。図１８は、本発明の実施の形態における無人航空機管理装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。

ＣＰＵ１１１は、記憶装置１１３に格納された、本実施の形態におけるプログラム（コード）をメインメモリ１１２に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１２０に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス１１７を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。

また、記憶装置１１３の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス１１４は、ＣＰＵ１１１と、キーボード及びマウスといった入力機器１１８との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ１１５は、ディスプレイ装置１１９と接続され、ディスプレイ装置１１９での表示を制御する。

データリーダ／ライタ１１６は、ＣＰＵ１１１と記録媒体１２０との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体１２０からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ１１０における処理結果の記録媒体１２０への書き込みを実行する。通信インターフェイス１１７は、ＣＰＵ１１１と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。

また、記録媒体１２０の具体例としては、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記録媒体、又はＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体が挙げられる。

なお、本実施の形態における無人航空機管理装置１０は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによっても実現可能である。更に、無人航空機管理装置１０は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。

以上のように本発明によれば、気象条件に基づいて無人航空機の飛行経路を補正して、無人航空機の安全を図ることができる。本発明は、無人航空機の分野に利用できる。

１０ 無人航空機管理装置（実施の形態）
１１ 経路取得部
１２ 気象情報取得部
１３ 飛行経路予測部
１４ エリア設定部
１５ エリア判定部
２０ 端末装置
２１ ユーザ
３０ インターネット
４０ 気象情報データベース
５０ 飛行予定経路
５１ 出発地点
５２ 経由地点
５３ 目的地点
５４ 予測された飛行経路
５５ 飛行エリア
５６ 他の無人航空機に対して設定されている飛行エリア
１１０ コンピュータ
１１１ ＣＰＵ
１１２ メインメモリ
１１３ 記憶装置
１１４ 入力インターフェイス
１１５ 表示コントローラ
１１６ データリーダ／ライタ
１１７ 通信インターフェイス
１１８ 入力機器
１１９ ディスプレイ装置
１２０ 記録媒体
１２１ バス

Claims (6)

1. 無人航空機の飛行予定経路を取得する、経路取得部と、
   取得した前記飛行予定経路を含む領域における、飛行予定時刻の気象を特定する気象情報を取得する、気象情報取得部と、
   前記飛行予定経路と前記気象情報とに基づいて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、飛行経路予測部と、
   予測した前記無人航空機の実際の飛行経路及び前記飛行予定経路を含む飛行エリアを設定し、設定した前記飛行エリアを他の航空機の飛行禁止エリアとし、更に、前記飛行エリアの外縁と前記飛行経路との間又は前記飛行エリアの外縁と前記飛行予定経路との間にマージンを設定する、エリア設定部と、
   エリアの地図データを取得し、取得した前記地図データを用いてエリアを分割して複数の区画を設定し、各区画に番号を付与し、そして、各区画に前記飛行エリアを重ね合わせて、前記飛行エリアに該当する区画の番号を特定し、更に、各区画に、他の無人航空機について設定された飛行エリア、及び予め航空機の飛行が禁止されている禁止エリアを重ね合わせて、飛行禁止エリアに該当する区画の番号を特定し、前記無人航空機の飛行スケジュールに基づいて、前記飛行エリアの区画の番号と前記飛行禁止エリアの区画の番号とを対比して、前記飛行エリアの区画が、前記飛行禁止エリアの区画と重なっているかどうかを判定する、エリア判定部と、
   を備えている、ことを特徴とする無人航空機管理装置。
2. 前記飛行経路予測部が、
   前記気象情報に基づいて、前記無人航空機が前記飛行予定経路を飛行中に風から受ける外力のベクトルを特定し、
   予め登録されている前記無人航空機の性能を示す情報に基づいて、前記無人航空機の推力によるベクトル、及び前記無人航空機が空気抵抗によって受ける力のベクトルを特定し、特定した各ベクトルを用いて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、
   請求項１に記載の無人航空機管理装置。
3. コンピュータが実行する無人航空機の管理方法であって、
   （ａ）無人航空機の飛行予定経路を取得する、ステップと、
   （ｂ）取得した前記飛行予定経路を含む領域における、飛行予定時刻の気象を特定する気象情報を取得する、ステップと、
   （ｃ）前記飛行予定経路と前記気象情報とに基づいて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、ステップと、
   （ｄ）予測した前記無人航空機の実際の飛行経路及び前記飛行予定経路を含む飛行エリアを設定し、設定した前記飛行エリアを他の航空機の飛行禁止エリアとし、更に、前記飛行エリアの外縁と前記飛行経路との間又は前記飛行エリアの外縁と前記飛行予定経路との間にマージンを設定する、ステップと、
   （ｅ）エリアの地図データを取得し、取得した前記地図データを用いてエリアを分割して複数の区画を設定し、各区画に番号を付与し、そして、各区画に前記飛行エリアを重ね合わせて、前記飛行エリアに該当する区画の番号を特定し、更に、各区画に、他の無人航空機について設定された飛行エリア、及び予め航空機の飛行が禁止されている禁止エリアを重ね合わせて、飛行禁止エリアに該当する区画の番号を特定し、前記無人航空機の飛行スケジュールに基づいて、前記飛行エリアの区画の番号と前記飛行禁止エリアの区画の番号とを対比して、前記飛行エリアの区画が、前記飛行禁止エリアの区画と重なっているかどうかを判定する、ステップと、
   を有する、ことを特徴とする無人航空機管理方法。
4. 前記（ｃ）のステップにおいて
   前記気象情報に基づいて、前記無人航空機が前記飛行予定経路を飛行中に風から受ける外力のベクトルを特定し、
   予め登録されている前記無人航空機の性能を示す情報に基づいて、前記無人航空機の推力によるベクトル、及び前記無人航空機が空気抵抗によって受ける力のベクトルを特定し、特定した各ベクトルを用いて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、
   請求項３に記載の無人航空機管理方法。
5. コンピュータに、
   （ａ）無人航空機の飛行予定経路を取得する、ステップと、
   （ｂ）取得した前記飛行予定経路を含む領域における、飛行予定時刻の気象を特定する気象情報を取得する、ステップと、
   （ｃ）前記飛行予定経路と前記気象情報とに基づいて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、ステップと、
   （ｄ）予測した前記無人航空機の実際の飛行経路及び前記飛行予定経路を含む飛行エリアを設定し、設定した前記飛行エリアを他の航空機の飛行禁止エリアとし、更に、前記飛行エリアの外縁と前記飛行経路との間又は前記飛行エリアの外縁と前記飛行予定経路との間にマージンを設定する、ステップと、
   （ｅ）エリアの地図データを取得し、取得した前記地図データを用いてエリアを分割して複数の区画を設定し、各区画に番号を付与し、そして、各区画に前記飛行エリアを重ね合わせて、前記飛行エリアに該当する区画の番号を特定し、更に、各区画に、他の無人航空機について設定された飛行エリア、及び予め航空機の飛行が禁止されている禁止エリアを重ね合わせて、飛行禁止エリアに該当する区画の番号を特定し、前記無人航空機の飛行スケジュールに基づいて、前記飛行エリアの区画の番号と前記飛行禁止エリアの区画の番号とを対比して、前記飛行エリアの区画が、前記飛行禁止エリアの区画と重なっているかどうかを判定する、ステップと、
   を実行させる、プログラム。
6. 前記（ｃ）のステップにおいて
   前記気象情報に基づいて、前記無人航空機が前記飛行予定経路を飛行中に風から受ける外力のベクトルを特定し、
   予め登録されている前記無人航空機の性能を示す情報に基づいて、前記無人航空機の推力によるベクトル、及び前記無人航空機が空気抵抗によって受ける力のベクトルを特定し、特定した各ベクトルを用いて、前記無人航空機の実際の飛行経路を予測する、
   請求項５に記載のプログラム。

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