小型飛行船の遠隔操縦とそれによる災害現場観測に関する研究

本研究で対象とした飛行船は,センサーとして地上観測用CCDカメラのみ搭載している.したがって,この飛行船に飛行制御系を実装するには,このCCDカメラによって撮影された地上の映像から,飛行船自身の運動を推定する必要がある.本研究では,地上を撮影したカメラ画像から飛行船の運動を推定するアルゴリズムを実装し,飛行実験を行った.具体的には以下の通りである.1.RC小型飛行船の製作実験室レベルの広さでも飛行実験が行えるように,全長2mのRC小型飛行船を製作した.昨年度製作したエンベロープでは浮力が足りなくなったため,少し大きめのエンベロープを製作した.2.飛行船-PCのインタフェース製作PCで計算された飛行船への指令入力は,DAボードを介してRCプロポに伝えられ,ラジコン電波によりゴンドラに搭載された受信器に電送される.また,CCDカメラで撮影された画像は,TVトランスミッタにより電送され,TV信号受信器を介してPCに取り付けられた画像処理ボードに送られる.3.画像処理,飛行制御のためのソフトウェア開発PCのOSにはリアルタイム処理に適したRT-Linuxを採用した.リアルタイム性が要求される飛行船への指令を計算するコントローラとDA変換モジュールの処理はリアルタイムとした.処理に時間を要する画像処理は非リアルタイムとした.4.飛行実験・制御実験飛行船のオープンループ実験の結果,風などの外乱がない室内であるにもかかわらず,指令された通りに飛行することが困難であることが確認された.この原因は,左右ローターの取り付け位置の非対称性や,モーターの特性の違いなどが考えられる.次に,CCDカメラの撮影した地上の画像から飛行船の運動を推定し,その結果に基づいて飛行制御を行った.その結果,オープンループ実験で明らかとなった問題が解決され,飛行船の運動性能を改善することができた.

本研究で対象とした飛行船は,センサーとして地上観測用CCDカメラのみ搭載している.したがって,この飛行船に飛行制御系を実装するには,このCCDカメラによって撮影された地上の映像から,飛行船自身の運動を推定する必要がある.本研究では,地上を撮影したカメラ画像から飛行船の運動を推定するアルゴリズムを実装し,飛行実験を行った.具体的には以下の通りである.1.RC小型飛行船の製作実験室レベルの広さでも飛行実験が行えるように,全長2mのRC小型飛行船を製作した.昨年度製作したエンベロープでは浮力が足りなくなったため,少し大きめのエンベロープを製作した.2.飛行船-PCのインタフェース製作PCで計算された飛行船への指令入力は,DAボードを介してRCプロポに伝えられ,ラジコン電波によりゴンドラに搭載された受信器に電送される.また,CCDカメラで撮影された画像は,TVトランスミッタにより電送され,TV信号受信器を介してPCに取り付けられた画像処理ボードに送られる.3.画像処理,飛行制御のためのソフトウェア開発PCのOSにはリアルタイム処理に適したRT-Linuxを採用した.リアルタイム性が要求される飛行船への指令を計算するコントローラとDA変換モジュールの処理はリアルタイムとした.処理に時間を要する画像処理は非リアルタイムとした.4.飛行実験・制御実験飛行船のオープンループ実験の結果,風などの外乱がない室内であるにもかかわらず,指令された通りに飛行することが困難であることが確認された.この原因は,左右ローターの取り付け位置の非対称性や,モーターの特性の違いなどが考えられる.次に,CCDカメラの撮影した地上の画像から飛行船の運動を推定し,その結果に基づいて飛行制御を行った.その結果,オープンループ実験で明らかとなった問題が解決され,飛行船の運動性能を改善することができた.