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公開番号2024074362
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-31
出願番号2022185465
出願日2022-11-21
発明の名称無人飛行体の着陸システム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類B64D 45/08 20060101AFI20240524BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】着陸用のマーカを一時的に認識できなくなっても、無人飛行体の着陸動作を継続できる。
【解決手段】カメラ14が搭載されたドローンを、マーカが設置された充電ポートに着陸させるドローン着陸システムであって、カメラが撮影したマーカを認識して、ドローン座標系における充電ポート位置情報を算出するマーカ認識部21と、基準座標系におけるドローン位置情報を算出する自己位置推定部22と、基準座標系におけるドローン位置情報とドローン座標系における充電ポート位置情報とを用いて、基準座標系における充電ポート位置情報を算出し、ドローンを充電ポートへ降下させるための指令速度を生成する指令速度生成部23とを有し、指令速度生成部は、マーカ認識部によりマーカが認識されなかった場合に、マーカが直前に認識された際に算出した基準座標系における充電ポート位置情報に基づき、ドローンを充電ポートへ降下させるための指令速度を生成する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
着陸地点に設置されたマーカを無人飛行体に搭載されたカメラが撮影し、前記マーカの認識により前記無人飛行体を前記着陸地点に着陸させる無人飛行体の着陸システムであって、
前記カメラが撮影した前記マーカを認識して、無人飛行体座標系における着陸地点位置情報を算出するマーカ認識部と、
基準座標における無人飛行体位置情報を算出する自己位置推定部と、
前記基準座標系における無人飛行体位置情報と前記無人飛行体座標系における着陸地点位置情報とを用いて、基準座標系における着陸地点位置座標を算出して、前記無人飛行体を前記着陸地点へ降下させるための指令速度を生成する指令速度生成部と、を有し、
前記指令速度生成部は、前記マーカ認識部により前記マーカが認識されなかった場合に、前記マーカが直前に認識された際に算出した前記基準座標系における着陸地点位置座標を用いて、前記無人飛行体を前記着陸地点へ降下させるための指令速度を生成するよう構成されたことを特徴とする無人飛行体の着陸システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
無人飛行体に設置されたマーカを着陸地点に設置されたカメラが撮影し、前記マーカの認識により前記無人飛行体を前記着陸地点に着陸させる無人飛行体の着陸システムであって、
前記カメラが撮影した前記マーカを認識して、着陸地点座標系における無人飛行体位置情報を算出するマーカ認識部と、
基準座標における無人飛行体位置情報を算出する自己位置推定部と、
前記基準座標系における無人飛行体位置情報と前記着陸地点座標系における無人飛行体位置情報とを用いて、基準座標系における着陸地点位置座標を算出して、前記無人飛行体を前記着陸地点へ降下させるための指令速度を生成する指令速度生成部と、を有し、
前記指令速度生成部は、前記マーカ認識部により前記マーカが認識されなかった場合に、前記マーカが直前に認識された際に算出した前記基準座標系における着陸地点位置座標を用いて、前記無人飛行体を前記着陸地点へ降下させるための指令速度を生成するよう構成されたことを特徴とする無人飛行体の着陸システム。
【請求項３】
前記指令速度生成部は、基準座標系における着陸地点位置座標を算出する際に、基準座標系の垂直軸と、カメラ光軸の方向と一致する着陸地点座標系の垂直軸とのそれぞれの方向が一致していると仮定して、基準座標系における無人飛行体位置情報と着陸地点座標系における無人飛行体位置情報とから、着陸地点に設置されたカメラの光軸と直交する軸回りの無人飛行体の姿勢情報を破棄することを特徴とする請求項２に記載の無人飛行体の着陸システム。
【請求項４】
前記マーカは、無人飛行体に搭載されて姿勢を調整するためのジンバル機構に設置されたことを特徴とする請求項２または３に記載の無人飛行体の着陸システム。
【請求項５】
前記指令速度生成部は、無人飛行体を着陸地点の上方から降下させ、前記着陸地点の上方に設定された位置決め完了ゾーン内に前記無人飛行体が一定時間滞在すれば位置決めが完了したとして前記無人飛行体を前記着陸地点に着陸させ、
前記無人飛行体が前記位置決め完了ゾーンの一定高度まで降下しても位置決めが完了していない場合に、前記無人飛行体を前記一定高度以上の所定高度まで上昇させた後、再度降下させるよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の無人飛行体の着陸システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無人飛行体を着陸地点に着陸させる無人飛行体の着陸システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、山間部や洋上などの人のアクセスが容易ではない場所に建設された発電・送電設備において、点検作業を省力化するために、人に代って定期的に巡回して点検するドローンを配備する取り組みが行われている。ドローンがこのような巡視点検を繰り返し行えるように、充電機能を持つ充電ポートも併せて配置する。このようなドローンは、充電ポートに精度よく自動的に着陸する必要がある。
【０００３】
従来、目標とする地点に精度よく着陸させるため、着陸地点に目標標識（マーカ）を配置し、ドローンに搭載したカメラでそのマーカの位置を認識し、その位置を目指して降下する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１７２３１８号公報
特開２０２１－６２７１９号公報
特開平５－２４５８９号公報
特開２０１９－５１７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば特許文献１には、着陸地点にサイズの異なるマーカを配置し、降下開始時には距離があっても認識しやすい大きなマーカを用いて着陸地点近くまで降下していき、大きなマーカがカメラ画角内に収まらなくなると、小さなマーカを使って更に降下する手法が提案されている。
【０００６】
この特許文献１は、カメラとマーカとの距離の変化によって、マーカを認識できなくなる課題に対応したものである。この他にも、突風などでドローンが水平方向に流されてマーカがカメラの画角から外れたり、マーカがカメラの画角内に収まっていてもドローンの振動などにより映像がブレてしまったり、太陽光や照明などの明るさに変化が生じ、あるいは反射したりした際などに、マーカを一時的に認識できなくなり着陸地点を見失う場合がある。
【０００７】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、着陸のために用いられるマーカを一時的に認識できなくなった場合でも、無人飛行体の着陸動作を継続させることができる無人飛行体の着陸システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態における無人飛行体の着陸システムは、着陸地点に設置されたマーカを無人飛行体に搭載されたカメラが撮影し、前記マーカの認識により前記無人飛行体を前記着陸地点に着陸させる無人飛行体の着陸システムであって、前記カメラが撮影した前記マーカを認識して、無人飛行体座標系における着陸地点位置情報を算出するマーカ認識部と、基準座標における無人飛行体位置情報を算出する自己位置推定部と、前記基準座標系における無人飛行体位置情報と前記無人飛行体座標系における着陸地点位置情報とを用いて、基準座標系における着陸地点位置座標を算出して、前記無人飛行体を前記着陸地点へ降下させるための指令速度を生成する指令速度生成部と、を有し、前記指令速度生成部は、前記マーカ認識部により前記マーカが認識されなかった場合に、前記マーカが直前に認識された際に算出した前記基準座標系における着陸地点位置座標を用いて、前記無人飛行体を前記着陸地点へ降下させるための指令速度を生成するよう構成されたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の実施形態における無人飛行体の着陸システムは、無人飛行体に設置されたマーカを着陸地点に設置されたカメラが撮影し、前記マーカの認識により前記無人飛行体を前記着陸地点に着陸させる無人飛行体の着陸システムであって、前記カメラが撮影した前記マーカを認識して、着陸地点座標系における無人飛行体位置情報を算出するマーカ認識部と、基準座標における無人飛行体位置情報を算出する自己位置推定部と、前記基準座標系における無人飛行体位置情報と前記着陸地点座標系における無人飛行体位置情報とを用いて、基準座標系における着陸地点位置座標を算出して、前記無人飛行体を前記着陸地点へ降下させるための指令速度を生成する指令速度生成部と、を有し、前記指令速度生成部は、前記マーカ認識部により前記マーカが認識されなかった場合に、前記マーカが直前に認識された際に算出した前記基準座標系における着陸地点位置座標を用いて、前記無人飛行体を前記着陸地点へ降下させるための指令速度を生成するよう構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、着陸のために用いられるマーカを一時的に認識できなくなった場合でも、無人飛行体の着陸動作を継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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