こんにちは。最近のドローンは安定感があって飛行をさせても安心感がありますが、その安定感をもたらしているのがGPS。今のドローンの進化はGPSによるものと言っても差し支えないでしょう。

本体にGPSが備わっていることで位置が把握でき、風に流されてもGPSの示す位置で停止できたり、ホバリングしたりということが可能になり、初心者にも簡単な操作を実現しています。

仮にGPSがなかったらどうなるのか。ドローンをお持ちの方はご存知だと思いますが、GPS信号を切ると簡単に風に流されてしまいます。機体を制御していた情報が無くなるのだから当然ですね。

GPSはドローンにとって無くてはならない機能の1つと言えます。そのGPSが届かない環境の中で安定飛行をさせようという実証実験を、「ゼンリンデータコム」と「北海道旅客鉄道」が共同で行っています。

トンネル環境内の調査業務の効率化と作業の安全性向上

JR北海道は、これまで人の目による目視点検や手で検査していた業務の一部を、ドローンを活用して検査することを検討し試験を行っています。


出典:ゼンリンデータコム

今回行われた実証実験では、JR北海道が徒歩と目視によって行ってきたトンネル内の検査・点検の一部に、ドローンを飛行させて撮影した画像を活用し、将来的な労働力不足を見据えた設備維持管理の効率化や、線路内立ち入り機会を減少させることによる作業時安全性の向上を目的としています。

非GPS環境での飛行

トンネル内などGPS電波の届かない非GPS環境下で安定飛行を実現するには、周囲の状況や対象の形状を把握し、その把握した形状を基にした自己位置の認識機能が必要になります。

例としては、レーザーセンサーやカメラの認識技術を用い、トンネル断面形状をリアルタイムで把握しその瞬間にどの位置にいるのか?を把握できる技術が必要となります。

非GPSで自己位置を把握できるシステム

現在、非GPS環境でも自己位置を確認できるシステムというのは何種類か存在します。

1.DJIの「ビジョンポジショニングシステム」

こちらは屋内飛行時に下向きカメラと超音波センサーにより、機体水平度を保つことで安定飛行を実現するシステム。前方向きカメラの画像を処理して水平に保てるものもあります。


出典:DJI

2.空撮サービス株式会社の「TSを用いた自動飛行システム」

こちらは測量用に使用する高精度レーザー測量機器であるTS(トータルステーション)を使用し、ドローンに装備したプリズムでTSからのレーザー光を受けることでGPS環境と変わらない飛行を実現するシステム。


出典:空撮サービス

3.ACSLの「SLAM」

こちらはカメラの画角内にある特徴を抽出。それを独自アルゴリズムで処理することで自己位置推定を行います。画像認識での処理ということで、DJIのシステムと似ているかもしれません。


出典:ACSL

まとめ

GPSはドローンには無くてはならない機能ですが、衛生からの電波である以上万能ではなく、今回のようなトンネルや屋内空間など、どうしても使えなくなる場面はあります。

今回のプレスリリースで、ゼンリンデータコムとJR北海道で行った非GPS環境でのドローン飛行に関しての具体的な技術は公開されていませんでしたが、今後も研究開発していく予定とのこと。

「レーザーセンサーやカメラ認識技術を用いて」とあるので、DJIのシステムに近いものになりそうな感じがします。今後どのようなシステムを発表してくる注目ですね。