情報通信研究機構,、ドローン同士の直接通信でニアミスを自動的に回避する実験成功

情報通信研究機構,、ドローン同士の直接通信でニアミスを自動的に回避する実験成功

国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)は、ドローン間の直接通信で、相互のドローン位置を把握しながら飛行制御を行うシステムを開発し、前方から接近する他のドローンとのニアミスを自動的に回避する実験に成功したと発表した。ドローンが互いの位置を直接把握することができるため、目視外での安全運用が可能にする。


ドローンが互いの位置を直接把握、目視外での安全運用が可能に


 国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)は、内閣府 総合科学技術・イノベーション会議が主導する革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)タフ・ロボティクス・チャレンジ(プログラム・マネージャー: 田所 諭)の一環として、ドローンを含む複数の飛しょう体が飛行する環境での安全運航を実現するため、ドローン間の直接通信により、位置情報を共有するシステム“ドローンマッパー”を用いた飛行制御を行い、合計3機までのドローンが互いに接近してくる他のドローンとのニアミスを自律的に回避する実験に成功したと発表した。
 これまでドローンを目視外で飛行させる場合には、ドローンと操縦者との間の通信を行いながら、あらかじめプログラムされた飛行経路や飛行方法に従って、自動で飛行させる飛行制御が用いられてきた。しかし、従来のの飛行制御方法では、他のドローンや有人航空機等の接近への対応が困難である等の課題があった。
 今回開発された技術では、ドローンマッパーとドローンのフライトコンピュータを初めて連携させることで、操縦者を介さずに、ドローン同士が互いに直接共有される位置情報から周辺のドローンの位置を把握し、ドローン自体が自動で飛行制御(ニアミス回避や群飛行等)することができるようになった。
 動作を検証するための試験では、最大3機のドローンがそれぞれの目的地に向かう際、自動で接近を検知し、ニアミスを回避した後、再び予定の飛行経路に戻り、最終目的地まで到達することが確認された。これにより、ドローン間の直接通信が、目視外飛行環境におけるドローンの飛行制御と安全運用に寄与できる見通しが得られたとしている。

実験の概要 飛行制御装置を新たに開発

 今回の実験は、昨年12月17日〜18日に、埼玉県秩父市のグランドで、ドローン同士の機体間通信によって、位置情報や識別番号を共有するだけでなく、その位置情報をドローンの飛行制御に活用するための飛行制御装置を試作し、これを空中でのニアミス回避に応用するため行われた。
 新たに開発された飛行制御装置は、ドローンマッパー装置とドローンのフライトコンピュータを連携させるためのもので、ドローンマッパーによって共有される周辺のドローンの位置情報に基づき、接近を検知、そして、その周辺の接近ドローンの飛行方向等により、自らのドローンの飛行速度や飛行方向を制御するコマンドをドローンのフライトコンピュータに出力することで、ドローンはそのコマンドに従い飛行するというもの。
 このシステムでは、ドローン同士が互いに直接共有する互いの位置情報に基づいて飛行制御するため、操縦者を介さずに、ドローン自体が自動で相手機との接近を回避したり追従したりする飛行が可能となる(図1参照)。

図1 ドローンマッパーと飛行制御装置を連接したドローンの構成図

 初めて実際の飛行環境において行われた実験は、異なる操縦者が運用する複数のドローンに、ドローンマッパーと飛行制御装置を搭載し、実施された。
 ドローン間の直接通信により、互いの位置情報から接近を検知し、約40m程度に接近した段階で、自動でニアミス回避行動を取り、安全距離を保ったまま目的地まで到達できることが確認された。図2は1機対1機対1機(合計3機)、図3は1機対3機(3機は従来技術によって地上局経由の飛行制御で編隊飛行)の自動ニアミス回避飛行時の写真。図4は1機対1機(合計2機)の自動ニアミス回避飛行時の飛行軌跡(ドローンマッパーが取得した位置情報に基づく軌跡)。
 この技術は、国が目指している「空の産業革命に向けたロードマップ2018」における目視外での安全なドローン運航(レベル3、レベル4)にも寄与できるものと期待される。

図2 飛行制御試験時の様子(3機のドローンによるニアミス回避飛行の場合) (2018年12月18日、埼玉県秩父市)

図3  3機の編隊飛行をするドローン(リーダー機のみドローンマッパーと飛行制御装置搭載)と対向する1機のドローンが互いに衝突回避する様子(2018年12月18日、埼玉県秩父市)
本実験では、編隊飛行は地上局経由の飛行制御により実施。
今後、ドローンマッパー経由の編隊飛行制御を実施予定。

図4 1対1の回避飛行の軌跡(ドローンマッパーで取得済みの位置情報)

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