JP2006051893A - 位置・姿勢検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象の移動体に重量や消費電力の大きいＧＰＳの装置等を搭載することなく、制御センターにおいて、その検出対象の移動体の位置および姿勢を容易かつ確実に検出することができる位置・姿勢検出システムを提供する。
【解決手段】位置・姿勢検出システム１０は、通信手段を有する制御センター６０と、通信手段を有し、制御センター６０により絶対位置および絶対姿勢が把握されている第１の移動体と、通信手段を有する第２の移動体とを備え、前記第１の移動体は、前記第２の移動体を撮影する撮像手段と、その画像データを含む前記第２の移動体の現在情報等を作成する現在情報作成手段とを有し、前記現在情報を制御センター６０に送信し、制御センター６０は、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報と、前記第２の移動体の現在情報とに基づいて、前記第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求める絶対位置・絶対姿勢検出手段を有する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、位置・姿勢検出システムに関するものである。

ラジコンヘリコプターなど小型飛行体（移動体）の自動制御方法や自律制御方法は、飛行中にラジコンヘリコプター本体から送信されてくる姿勢情報および位置情報を地上システム上で受信し（例えば、ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、飛行経路より進むべき次のポイントを見出し、そのポイントに進むための制御情報（Power、Yaw、Roll、Pitch）をラジコンヘリコプターに送信することにより従来は実現していた。

このような技術手法として、例えば、陸上の地形および地図を位置（緯度・経度）および高度データとして電子化した地形・地図データベース部と、無人ヘリコプタの自律飛行制御や無線操縦飛行制御を行うための飛行ルートおよび飛行エリアデータの作成演算と保存を行う飛行計画部と、タッチパネル・キーボードなどの操作機器と、前記操作機器の操作信号に基づき画面上のボタン動作や各種設定を行う操作・設定部と、前記地形・地図データベース部の地形・地図データや飛行計画部の飛行ルートおよび飛行エリアデータや操作・設定部の操作情報などを画面上に表示する画面表示部と、前記画面表示部よりの画面情報を表示する表示器と、接続したＧＰＳ受信機・アンテナとの通信を行い現在の位置（緯度・経度）および高度を入力するＧＰＳ通信部と、自律飛行や無線操縦飛行を行う無人ヘリコプタとの間で飛行ルートおよび飛行エリアやヘリコプタの位置・高度・機器状態などのデータを通信するヘリコプタ通信部により構成され、飛行を予定している飛行エリアの外周をＧＰＳ受信機・アンテナと接続した状態で移動しながら、飛行エリアの各端点にてその地点のＧＰＳ受信機・アンテナによる位置（緯度・経度）および高度を登録することで、正確な飛行エリアデータを設定することを特徴とする無人ヘリコプタ用飛行計画装置などが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、小型飛行体は、小型化するほど（小型なものほど）、揚力が小さくなり、ＧＰＳの装置のような重量の大きい装置（手段）を搭載するのが困難になり、また、ＧＰＳの装置のような重量や消費電力の大きい装置を搭載してしまうと、遠方まで飛行することが困難になる。
例えば、小型飛行体にＧＰＳの装置を搭載することができない場合は、その小型飛行体の位置および姿勢を検出することができず、その小型飛行体の飛行制御を行なうことができない。
また、小型飛行体にＧＰＳの装置を搭載できる場合でも、そのＧＰＳの装置の分（重量、消費電力）だけ、飛行範囲が狭くなり、また、他の装置を搭載できなくなる。

特開２００２−２１１４９４号公報

本発明の目的は、検出対象の移動体に重量や消費電力の大きいＧＰＳの装置等を搭載することなく、制御センターにおいて、その検出対象の移動体の位置および姿勢を容易かつ確実に検出することができる位置・姿勢検出システムを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の位置・姿勢検出システムは、通信手段を有する制御センターと、
通信手段を有し、前記制御センターにより該制御センターに対する絶対位置および絶対姿勢が把握されている第１の移動体と、
通信手段を有する第２の移動体とを備え、
前記制御センターにより、前記第１の移動体を介して前記第２の移動体の位置および姿勢を検出する位置・姿勢検出システムであって、
前記第１の移動体は、前記第２の移動体を撮影する撮像手段と、前記撮像手段により撮影された撮影画像の画像データを含む前記第２の移動体の現在情報、または該画像データに基づいて作成されたデータを含む前記第２の移動体の現在情報を作成する現在情報作成手段とを有し、前記第２の移動体の現在情報を前記制御センターに送信し、
前記制御センターは、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報と、前記第２の移動体の現在情報とに基づいて、前記制御センターに対する前記第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求める絶対位置・絶対姿勢検出手段を有することを特徴とする。

これにより、第２の移動体（特に、小揚力の無人小型飛行体）に重量や消費電力の大きいＧＰＳの装置等を搭載することなく、制御センターにおいて、制御センターに対する第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を、容易かつ確実に求めることができる。これによって、第２の移動体の制御を行なう場合、その制御を容易かつ確実に行うことができる。
また、制御センターによって絶対位置および絶対姿勢が把握されている第１の移動体を介して第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を検出するので、第２の移動体の移動範囲を拡大することができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記絶対位置・絶対姿勢検出手段は、前記第２の移動体の現在情報に基づいて、前記第１の移動体に対する前記第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報を得、該第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報と、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報とに基づいて、前記第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求めるよう構成されていることが好ましい。
これにより、制御センターにおいて、制御センターに対する第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を、さらに容易かつ確実に求めることができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記制御センターは、前記絶対位置・絶対姿勢検出手段により求めた第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報に基づいて、前記第２の移動体の位置および姿勢を制御する制御データを作成する第２の移動体用制御データ作成手段を有し、前記第２の移動体の制御データを前記第２の移動体に送信するよう構成されていることが好ましい。
これにより、第２の移動体の制御を容易かつ確実に行うことができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、当該位置・姿勢検出システムは、検出側と被検出側との２つの前記第２の移動体を有し、
前記検出側の第２の移動体は、前記被検出側の第２の移動体を撮影する撮像手段と、前記撮像手段により撮影された撮影画像の画像データを含む前記被検出側の第２の移動体の現在情報、または該画像データに基づいて作成されたデータを含む前記被検出側の第２の移動体の現在情報を作成する現在情報作成手段とを有し、前記被検出側の第２の移動体の現在情報を前記制御センターに送信し、
前記絶対位置・絶対姿勢検出手段は、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報と、前記検出側の第２の移動体の現在情報と、前記被検出側の第２の移動体の現在情報とに基づいて、前記制御センターに対する前記被検出側の第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求めるよう構成されていることが好ましい。
これにより、被検出側の第２の移動体と第１の移動体との間に障害物があったとしても、その被検出側の第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求めることができる。これによって、被検出側の第２の移動体の移動範囲をさらに拡大することができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記検出側の第２の移動体は、前記被検出側の第２の移動体の現在情報を前記第１の移動体を介して前記制御センターに送信するよう構成されていることが好ましい。
これにより、被検出側の第２の移動体の現在情報をより確実に制御センターに送信することができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記絶対位置・絶対姿勢検出手段は、前記被検出側の第２の移動体の現在情報に基づいて、前記検出側の第２の移動体に対する前記被検出側の第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報を得、前記検出側の第２の移動体の現在情報に基づいて、前記第１の移動体に対する前記検出側の第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報を得、前記被検出側の第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報と、前記検出側の第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報と、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報とに基づいて、前記被検出側の第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求めるよう構成されていることが好ましい。
これにより、制御センターにおいて、制御センターに対する被検出側の第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を、さらに容易かつ確実に求めることができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記制御センターは、前記絶対位置・絶対姿勢検出手段により求めた被検出側の第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報に基づいて、前記被検出側の第２の移動体の位置および姿勢を制御する制御データを作成する被検出側の第２の移動体用制御データ作成手段を有し、前記被検出側の第２の移動体の制御データを前記被検出側の第２の移動体に送信するよう構成されていることが好ましい。
これにより、被検出側の第２の移動体の制御を容易かつ確実に行うことができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、当該位置・姿勢検出システムは、複数の前記第２の移動体を有し、
前記各第２の移動体は、それぞれ、自己と、他の前記第２の移動体とを識別するための信号を発生する識別信号発生手段を有し、
前記第１の移動体の通信手段は、特定の前記第２の移動体とのみ通信し得る機能を有することが好ましい。
これにより、制御センターにおいて、特定の第２の移動体を容易かつ確実に識別することができる。これによって、特定の第２の移動体の制御を行なう場合、その制御を容易かつ確実に行うことができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記識別信号発生手段は、前記各第２の移動体毎に、発光色および／または発光パターンの異なる発光部を有し、
前記発光色および／または発光パターンの相違により、特定の前記第２の移動体を識別し得るよう構成されていることが好ましい。
これにより、制御センターにおいて、特定の第２の移動体をさらに容易かつ確実に識別することができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記識別信号発生手段は、前記第１の移動体からの指示により発光する発光部を有し、
前記第１の移動体からの指示による前記発光部の発光により、特定の前記第２の移動体を識別し得るよう構成されていることが好ましい。
これにより、制御センターにおいて、特定の第２の移動体をさらに容易かつ確実に識別することができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記第２の移動体は、マーカを有しており、
前記撮像手段により前記マーカを撮影するよう構成されていることが好ましい。
これにより、制御センターにおいて、制御センターに対する第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を、さらに容易かつ確実に求めることができる。
本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記撮像手段は、撮影方向を変更可能であり、
前記第２の移動体の現在情報には、前記撮像手段の撮影方向に関する情報が含まれることが好ましい。
これにより、第２の移動体の撮影可能な範囲が広くなり、これによって第２の移動体の移動範囲を拡大することができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記第１の移動体は、前記第２の移動体を搭載し得る母船であることが好ましい。
これにより、第２の移動体を、第１の移動体に搭載し、その第１の移動体によって移動させることができる。
本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記第１の移動体は、無人の飛行体であることが好ましい。
これにより、第１の移動体を、例えば、人体に対して有害な環境を有する場所へ飛行させて移動させることができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記第２の移動体は、無人の飛行体であることが好ましい。
これにより、第２の移動体を、例えば、人体に対して有害な環境を有する場所へ飛行させて移動させることができる。
本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記第２の移動体は、空中停止飛行が可能な飛行体であることが好ましい。
これにより、第２の移動体により、種々の作業を行なうことができる。

本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記第２の移動体は、軸と、
前記軸に同軸的に設けられ、互いに反対方向に回転可能な２つのロータと、
前記各ロータに設けられた回転翼とを備える飛行体であることが好ましい。
これにより、大型化・重量増加を招来することなく、容易かつ確実に、第２の移動体全体の回転を防止したり、向きを制御したりすることができる。
本発明の位置・姿勢検出システムでは、前記第２の移動体は、重心を移動させることにより、飛行姿勢を変更する姿勢変更手段を備えていることが好ましい。
これにより、第２の移動体の姿勢を容易かつ確実に変更することができ、第２の移動体を容易かつ確実に任意の位置に飛行（移動）させることができる。

以下、本発明の位置・姿勢検出システムを添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の位置・姿勢検出システムは、通信手段を有する制御センターと、通信手段を有し、前記制御センターによりその制御センターに対する絶対位置および絶対姿勢が把握されている第１の移動体と、通信手段を有する第２の移動体とを備えているが、まずは、第２の移動体の実施形態の主要部分を説明する。本実施形態における第２の移動体としては、空中停止飛行が可能な、無人の小型飛行体（微小飛行体）を想定する。

図１は、本発明の位置・姿勢検出システムテムの小型飛行体の実施形態を示す斜視図である。なお、以下の説明では、図の上方（上側）を「上」、下方（下側）を「下」として説明する。また、図１に示す無人小型飛行体の姿勢を「基本姿勢」とし、図１中、上下方向を「鉛直方向」、上方（上側）を「鉛直方向上方（鉛直方向上側）」、下方（下側）を「鉛直方向下方（鉛直方向下側）」とする。また、図中で示すように、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸（ｘ−ｙ−ｚ座標）を想定する。この場合、ｚ軸は、ロータの回転中心線（回転中心軸）と一致または平行になるように想定される。

小型飛行体１は、略円柱状（または略円筒状）の中心軸（軸）２２と、互いに対向するように中心軸２２に固定された２つの基部２と、中心軸２２（下側の基部２）に対し回転可能に設置され、回転翼３４を備えたロータ（第１のロータ）３と、下側の基部２に設けられ、ロータ３を回転駆動する駆動源である振動体（超音波モータ）４と、中心軸２２（上側の基部２）に対し回転可能に設置され、回転翼５４を備えたロータ（第２のロータ）５と、上側の基部２に設けられ、ロータ５を回転駆動する駆動源である振動体（超音波モータ）４と、小型飛行体１の飛行姿勢を安定化させる姿勢安定化手段（スタビライザ）１９と、重心の移動により小型飛行体１の飛行姿勢を変更する姿勢変更手段１６と、中心軸に固定され、小型飛行体１を支持する接地手段６と、撮影可能な所定形状（パターン）および寸法（サイズ）のマーカ（第１の認識手段）３００とを有している。

前記ロータ３と、前記ロータ５とは、互いに反対方向に回転し、かつ、同軸的に設けられている。すなわち、この小型飛行体１は、２重反転ロータを備えている。そしてこのロータ３、５、ロータ３を回転駆動する振動体４およびロータ５を回転駆動する振動体４により、推力（揚力）を発生させる推力発生手段（揚力発生手段）の主要部が構成される。基本姿勢において、この推力発生手段は、鉛直方向上方に位置し、姿勢変更手段１６および接地手段６は、それぞれ、鉛直方向下方に位置している。

次に、小型飛行体１が備える姿勢変更手段１６について説明する。図１、図２および図３に示す姿勢変更手段１６は、重心の移動により、小型飛行体１の姿勢を変更（調節）することで、ロータ３および５の回転中心線（回転中心軸）３６を鉛直線（鉛直方向：重力の方向）に対して所定方向に所定角度傾斜させるもの（傾きを調節するもの）である。
図１に示すように、姿勢変更手段１６は、回転翼３４の下方に位置している。すなわち、姿勢変更手段１６は、中心軸２２の下端に設置（固定）されている。

本実施形態における姿勢変更手段１６は、錘要素（錘）１４と、錘要素１４をｙ軸方向に移動（変位）させるｙ軸方向移動手段（ｙ軸方向変位手段）であるリニアアクチュエータ（第１のリニアアクチュエータ）１６ｙと、リニアアクチュエータ（ｙ軸方向移動手段）１６ｙおよび錘要素１４をｘ軸方向に移動（変位）させるｘ軸方向移動手段（ｘ軸方向変位手段）であるリニアアクチュエータ（第２のリニアアクチュエータ）１６ｘとを有している。なお、リニアアクチュエータ１６ｘおよび１６ｙにより、錘要素１４を変位させる変位機構が構成される。

また、各リニアアクチュエータ１６ｘおよび１６ｙは、それぞれ、スライダ１８１（錘要素１４）のｘ軸方向の位置（移動量）およびｙ軸方向の位置（移動量）を検出する図示しない位置検出手段（移動量検出手段）を有している。各位置検出手段は、それぞれ、所定の位置検出用スケールと、発光部および受光部を有するセンサとで構成されている。
リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４が駆動し、スライダ１８１が移動すると、センサからの信号が後述する駆動制御回路９のθｙ制御回路９２ｙに供給（入力）され、θｙ制御回路９２ｙは、その信号に基づいて、スライダ１８１（錘要素１４）のｘ軸方向の移動量や位置を求める。前記スライダ１８１（錘要素１４）の移動量や位置の情報は、スライダ１８１（錘要素１４）をｘ軸方向へ移動させる際の所定の制御や処理に利用される。

同様に、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４が駆動し、スライダ１８１が移動すると、センサからの信号が、後述する駆動制御回路９のθｘ制御回路９２ｘに供給（入力）され、θｘ制御回路９２ｘは、その信号に基づいて、スライダ１８１（錘要素１４）のｙ軸方向の移動量や位置を求める。前記スライダ１８１（錘要素１４）の移動量や位置の情報は、スライダ１８１（錘要素１４）をｙ軸方向へ移動させる際の所定の制御や処理に利用される。

次に、前記の錘要素１４について説明する。図１に示すように、錘要素１４は、箱状のケーシング１４１を有しており、このケーシング１４１の外側には、所定の駆動回路、例えば、図４に示す駆動制御回路９、姿勢制御センサ８等を有する回路基板（フレキシブル回路基板）１３が設置されている。
これにより、ロータ３、５が回転したときの回転翼３４、５４からの気流（空気流）により、回路基板１３が冷却され、回路基板１３で発生する熱を容易かつ確実に放熱することができ、これによって、駆動制御回路９、姿勢制御センサ８等の誤動作や破壊を防止することができる。また、別途、冷却手段（放熱手段）を設ける必要がないので、小型化・軽量化に有利である。

また、ケーシング１４１内には、例えば、無線通信用の図示しない送受信部と、前記駆動制御回路９、姿勢制御センサ８および送受信部等の小型飛行体１の各部に電力を供給する図４に示す電池（小型飛行体１のエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段）１５等が収納（内蔵）されている。
また、小型飛行体１は、マーカ３００を有している。本実施形態では、マーカ３００は、ケーシング１４１の底面に付されている。

このマーカ３００は、図示例では黒色正方形マーカ（黒色の正方形の枠内の一辺の近傍に、黒色の小さい正方形を設けてなるマーカ）であり、後述する地上の母船７０に設置されている撮像手段７３１（図５参照）による撮影対象となる。
なお、マーカ３００の形状は、これに限定されないことは、言うまでもない。
また、マーカ３００を付す位置は、ケーシング１４１の底面に限定されず、例えば、ケーシング１４１側面でもよい。この場合、ケーシング１４１の底面および側面の両方に、マーカ３００を付すのが好ましい。ケーシング１４１の底面および側面の両方にマーカ３００を付すことにより、小型飛行体１の側方および下方のそれぞれからマーカ３００を撮影することが可能になる。

また、接地手段６にマーカ３００を装着する装着部を設け、その装着部にマーカ３００を付してもよい。この場合、前記ケーシング１４１の底面に代えて、この装着部の底面にマーカ３００を付してもよい。
また、マーカ３００の数は、単数でもよく、また、複数でもよい。また、単数の場合は、中心軸２２（回転中心線３６）に対して、所定角度傾斜するようにマーカ３００を設けるのが好ましい。これにより、小型飛行体１の側方および下方のそれぞれからマーカ３００を撮影することが可能になる。

母船７０の撮像手段７３１により撮影されたマーカ３００を含む画像（撮影画像）、すなわち、画像データ（第２の移動体の現在情報）は、後述する地上の制御センター６０に（図６および図７参照）に送信される。
制御センター６０では、制御手段６２の情報処理手段６２２により、前記画像データに対して、画像処理（例えば、２値化等）を行ない、前記黒色正方形に対応した四角形領域をマーカ候補として抽出する。

更に、制御手段６２の情報処理手段６２２により、前記四角形領域内部のパターンを、事前に登録されているパターンと照合することでマーカ３００を識別し、制御手段６２の位置・姿勢計算手段６２１により、その４頂点座標値からマーカ３００の位置および姿勢、ひいては小型飛行体１の位置および姿勢を推定（検出）する。
このような、マーカ３００を用いて対象物の位置および姿勢等を推定する技術として、例えば、ＡＲＴｏｏｌＫｉｔ（参考文献：日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Vol.4,No.4,1999 「マーカー追跡に基づく拡張現実感システムとそのキャリブレーション」、加藤博一,Mark Billinghurst,浅野浩一、橘啓八郎）に基づくものがある。このＡＲＴｏｏｌＫｉｔは、画像処理に基づいたオープンソース・ライブラリ群であり、カメラ画像中の正方形マーカの位置および姿勢を導出し、この正方形マーカ内の固有パターンを検出する技術である。

なお、ここで示したＡＲＴｏｏｌＫｉｔの他にも、小型飛行体１に付したマーカ３００を撮影して解析することで小型飛行体１の位置および姿勢等を推定可能な技術があれば、そのいずれを採用しても良い。
また、本発明では、小型飛行体１は、マーカ３００を有していなくてもよい。この場合は、母船７０の撮像手段７３１により、小型飛行体１を撮影し、撮影された小型飛行体１を含む画像（撮影画像）、すなわち、画像データ（第２の移動体の現在情報）に基づいて、小型飛行体１の位置および姿勢を検出する。

上記した姿勢制御センサ８は、図４に示すように、Ｚ軸の回り（θｚ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｚと、Ｘ軸の回り（θｘ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｘと、Ｙ軸の回り（θｙ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｙとで構成されている。
また、駆動制御回路９は、θｚ検出回路９１ｚと、θｘ検出回路９１ｘと、θｙ検出回路９１ｙと、θｚ制御回路９１ｚと、θｘ制御回路９１ｘと、θｙ制御回路９１ｙと、第１の駆動回路９３１と、第２の駆動回路９３２と、ｙ駆動回路９３ｙと、ｘ駆動回路９３ｘと、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４の通電される電極を切り替える図示しないスイッチ（切替スイッチ）と、リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４の通電される電極を切り替える図示しないスイッチ（切替スイッチ）とで構成されている。

第１の駆動回路９３１は、ロータ３を回転駆動する振動体４に接続され、第２の駆動回路９３２は、ロータ５を回転駆動する振動体４に接続されている。
また、ｙ駆動回路９３ｙは、前記電極を切り替えるスイッチを介してリニアアクチュエータ１６ｙの振動体４に接続され、ｘ駆動回路９３ｘは、前記電極を切り替えるスイッチを介してリニアアクチュエータ１６ｘの振動体４に接続されている。

また、電池１５としては、例えば、１次電池、２次電池（蓄電池）、燃料電池、太陽電池（光電変換素子と２次電池とを組み合わせたもの）等が挙げられる。
この小型飛行体１は、後述する地上の制御センター６０と、直接、または母船７０を介して、例えばBluetooth（「Bluetooth SIG, Inc.」は、登録商標）ユニットなどを利用して無線で通信することができるようになっており、制御センター６０から小型飛行体１を無線で遠隔操作（ロータ３および５の回転数の調整、錘要素１４のｘ軸方向およびｙ軸方向の位置の調整等）することができるようになっている。この場合、小型飛行体１は、制御センター６０から送信される制御データにより、制御される。

この小型飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｚによるθｚ方向の検出値と、Ｚ軸方向の指示値（高さ指示値）と、Ｚ軸の回りの指示値（θｚ方向の指示値）とに基づいて、ロータ３およびロータ５の回転数（回転速度）をそれぞれ制御する。
すなわち、前記制御センター６０から無線により小型飛行体１に伝達されたＺ軸方向の指示値は、θｚ制御回路９２ｚへ入力され、そのＺ軸方向の指示値（高さ）になるように、第１の駆動回路９３１および第２の駆動回路９３２を介して、ロータ３および５を回転駆動する各振動体４の駆動が制御される。これにより、制御センター６０を通じて小型飛行体１を上昇または下降させることができ、また、所定の高さに保持することができる。

また、前記制御センター６０から無線により小型飛行体１に伝達されたθｚ方向の指示値は、θｚ制御回路９２ｚへ入力され、そのθｚ方向の指示値（向き）になるように、第１の駆動回路９３１および第２の駆動回路９３２を介して、ロータ３および５を回転駆動する各振動体４の駆動が制御される。これにより、制御センター６０を通じて小型飛行体１をθｚ方向に、正逆いずれの方向へも所定量（所定角度）回転させることができ、θｚ方向に、所定の角度（向き）に保持することができる。

また、この小型飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｘによるθｘ方向の検出値と、Ｙ軸方向の指示値とに基づいて、錘要素１４のＹ軸方向の位置を制御する。
すなわち、前記制御センター６０から無線により小型飛行体１に伝達されたＹ軸方向の指示値は、θｘ制御回路９２ｘへ入力され、そのＹ軸方向の指示値になるように、ｙ駆動回路９３ｙを介して、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４の駆動が制御される。これにより、ベース１６１とともに錘要素１４がＹ軸方向へ移動し、小型飛行体１の重心がＹ軸方向へ移動して、小型飛行体１の各ロータ３および５の回転中心線３６が、ＹＺ平面内で所定角度回転し、鉛直線に対してｙ軸に向って所定角度傾斜する。
このようにして、制御センター６０を通じて小型飛行体１を前記回転中心線３６の傾斜方向に、例えば、水平移動（飛行）させることができる。

また、この小型飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｙによるθｙ方向の検出値と、Ｘ軸方向の指示値とに基づいて、錘要素１４のＸ軸方向の位置を制御する。
すなわち、前記制御センター６０から無線により小型飛行体１に伝達されたＸ軸方向の指示値は、θｙ制御回路９２ｙへ入力され、そのＸ軸方向の指示値になるように、ｘ駆動回路９３ｘを介して、リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４の駆動が制御される。これにより、錘要素１４およびリニアアクチュエータ１６ｙがＸ軸方向へ移動し、小型飛行体１の重心がＸ軸方向へ移動して、小型飛行体１の各ロータ３および５の回転中心線３６が、ＸＺ平面内で所定角度回転し、鉛直線に対してｘ軸に向って所定角度傾斜する。
このようにして、制御センター６０を通じて、小型飛行体１を前記回転中心線３６の傾斜方向に、例えば、水平移動（飛行）させることができる。
以上のように、小型飛行体１の飛行（移動）を、制御センター６０を通じて自在に制御することができる。

次に、第１の移動体の実施形態の主要部分を説明する。本実施形態における第１の移動体としては、小型飛行体（第２の移動体）１を搭載し得る車両である母船を想定する。
図５は、本発明の位置・姿勢検出システムの母船の実施形態および小型飛行体の実施形態を示す斜視図である。
図５に示すように、母船７０は、複数の小型飛行体１を搭載し得る車両であり、小型飛行体１を撮影する撮像手段７３１と、複数の小型飛行体１を搭載する凹部を備えた小型飛行体搭載手段７３２とを有している。撮像手段７３１としては、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。
前記撮像手段７３１は、撮影方向を変更し得るものであり、本実施形態では、母船本体に対して、任意の方向を向くように揺動（スキャン）可能に設置されている。この撮像手段７３１により、小型飛行体１、マーカ３００、または、マーカ３００を含む小型飛行体１が撮影される。

次に、本発明の位置・姿勢検出システムの実施形態について説明する。
図６は、本発明の位置・姿勢検出システムの実施形態を示すブロック図である。図７は、本発明の位置・姿勢検出システムの制御センターの実施形態を示すブロック図、図８は、本発明の位置・姿勢検出システムの母船の実施形態を示すブロック図、図９は、本発明の位置・姿勢検出システムの小型飛行体の実施形態を示すブロック図である。

図６に示すように、位置・姿勢検出システム１０は、制御センター（基地局）６０と、この制御センター６０により制御センター６０に対する絶対位置および絶対姿勢が把握されている母船（第１の移動体）７０と、複数（本実施形態では、２つ）の小型飛行体（第２の移動体）１とを備えている。
図７に示すように、制御センター６０は、通信手段６１と、制御手段６２と、インターフェース手段６３とを有している。

通信手段６１としては、例えば、Bluetoothユニット等を用いることができる。このBluetoothユニットは、特定の対象、すなわち、各小型飛行体１および母船７０のうちの、特定のものとのみ通信し得る機能を有している。
また、制御手段６２は、位置・姿勢計算手段６２１と、情報処理手段６２２とを有している。この制御手段６２としては、例えば、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。

前記位置・姿勢計算手段６２１および情報処理手段６２２により、母船（第１の移動体）７０の絶対位置および絶対姿勢の情報と、小型飛行体（第２の移動体）１の現在情報とに基づいて、制御センター６０に対する小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢を求める絶対位置・絶対姿勢検出手段が構成される。
また、前記制御手段６２により、前記小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢の情報に基づいて、前記小型飛行体１の位置および姿勢を制御する制御データを作成する第２の移動体用制御データ作成手段の主機能が達成される。

また、インターフェース手段６３は、操作手段６３１と、モニタリング手段６３２とを有している。操作者は、操作手段６３１により、母船７０および各小型飛行体１をそれぞれ遠隔操作することができ、また、モニタリング手段６３２により、各小型飛行体１をそれぞれモニタリングすることができ、各小型飛行体１の状態（状況）を把握することができる。

図８に示すように、母船７０は、通信手段７１と、制御手段７２と、小型飛行体サポート手段７３と、移動手段７４と、絶対位置・絶対姿勢被把握手段７５とを有している。
通信手段７１としては、例えば、Bluetoothユニット等を用いることができる。
また、制御手段７２としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いることができる。この制御手段７２により、撮像手段７３１により撮影された撮影画像の画像データを含む小型飛行体（第２の移動体）１の現在情報、または、この画像データに基づいて作成されたデータを含む小型飛行体１の現在情報を作成する現在情報作成手段の主機能が達成される。

また、小型飛行体サポート手段７３は、前記撮像手段７３１と、各小型飛行体１を搭載する小型飛行体搭載手段７３２とを有している。
また、移動手段７４は、母船７０の走行（移動）や、向き（姿勢）の変更等を行なうものである。この移動手段７４は、図５に示す例では、例えば、モータと、複数の車輪と、キャタビラと、モータの駆動力を車輪に伝達する動力伝達機構とを有している。

絶対位置・絶対姿勢被把握手段７５は、制御センター６０に対する母船７０（自己）の絶対位置および絶対姿勢を制御センター６０に把握させるための手段である。この絶対位置・絶対姿勢被把握手段７５としては、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の装置等を用いることができる。なお、ＧＰＳは、位置を検出するための手段であるが、母船７０が少し移動することにより、その母船７０の姿勢を検出することができる。
前記制御センター６０では、この絶対位置・絶対姿勢被把握手段７５によって、制御センター６０に対する母船７０の絶対位置および絶対姿勢を常に把握している。

図９に示すように、小型飛行体１は、通信手段８１と、制御手段８２と、小型飛行体サポート手段８３と、移動手段８４と、作業手段８５とを有している。
通信手段８１としては、例えば、Bluetoothユニット等を用いることができる。
また、制御手段８２としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いることができる。この制御手段７２により、後述する撮像手段８３１により撮影された撮影画像の画像データを含む被検出側の小型飛行体（第２の移動体）１Ｂの現在情報、または、この画像データに基づいて作成されたデータを含む被検出側の小型飛行体１Ｂの現在情報を作成する現在情報作成手段の主機能が達成される（図１２および図１３参照）。

また、小型飛行体サポート手段８３は、撮像手段８３１を有している。撮像手段８３１としては、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。
前記撮像手段８３１は、撮影方向を変更し得るものであり、本実施形態では、小型飛行体本体に対して、任意の方向を向くように揺動（スキャン）可能に設置されている。この撮像手段８３１により、他の小型飛行体１、マーカ３００、または、マーカ３００を含む他の小型飛行体１が撮影される。

また、移動手段８４は、小型飛行体１の飛行（移動）や、姿勢の変更等を行なうものである。この移動手段８４は、図１に示す例では、例えば、中心軸２２と、２つの基部２と、回転翼３４を備えたロータ３と、回転翼５４を備えたロータ５と、２つの振動体４と、姿勢変更手段１６とを有している。
また、作業手段８５は、作業を行なうための手段である。この作業手段８５としては、例えば、温度センサ、圧力センサ、ＣＣＤカメラ等、特に、軽量の各種センサ（センシング手段）等を用いることができる。なお、前記撮像手段８３１を、前記作業手段８５のＣＣＤカメラとして兼用してもよい。

次に、位置・姿勢検出システム１０の作用、すなわち、位置・姿勢検出システム１０による小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢の検出、小型飛行体１の飛行や作業等の制御等について、説明する。以下、これを、３つの実施形態（第１〜第３実施形態）に分けて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態について説明する。

図１０および図１１は、それぞれ、位置・姿勢検出システム１０の第１実施形態を説明するためのブロック図である。なお、図１１には、主な指令や情報等の流れのみを示す。
まず、図６に示すように、各小型飛行体１は、例えば、制御センター６０または所定の場所に設けられている図示しない格納庫において、母船７０に搭載される。そして、母船７０は、制御センター６０の指令（指示）に基づいて、作業領域の近傍まで移動する。これにより、各小型飛行体１は、作業領域の近傍まで搬送される。

次に、図１０および図１１に示すように、各小型飛行体１は、制御センター６０の指令に基づいて、母船７０から離陸し、作業領域において、飛行および作業（例えば、環境値等のセンシング）を行なう。この指令は、母船７０を介して各小型飛行体１に送信される。そして、小型飛行体１は、作業により得られた情報（例えば、環境値等のセンシング結果）を、母船７０を介し、制御センター６０に送信する。
各小型飛行体１の作業が終了すると、各小型飛行体１は、母船７０まで飛行し、母船７０に着陸する。そして、母船７０は、制御センター６０の指令に基づいて、格納庫まで移動（帰還）する。

次に、各小型飛行体１の飛行制御を、代表的に、一方の小型飛行体１について、詳細に説明する。
まず、図１１に示すように、制御センター６０の指令によって、母船７０は、撮像手段７３１により、小型飛行体１に付されたマーカ３００を撮影し、撮影したマーカ３００を含む画像（撮影画像）の画像データと、撮像手段７３１の撮影方向に関する情報とを、小型飛行体（第２の移動体）１の現在情報として、制御センター６０に送信する。

なお、小型飛行体１の現在情報としては、これに限らず、例えば、前記画像データに基づいて作成したデータおよび撮像手段７３１の撮影方向に関する情報でもよい。
制御センター６０では、情報処理手段６２２により、前記小型飛行体１の現在情報、すなわち、画像データから、マーカ３００の撮影画像の画像枠における位置、大きさ、回転およびゆがみの各属性情報を抽出する。

そして、位置・姿勢計算手段６２１は、前記抽出した属性情報と、撮像手段７３１の撮影方向に関する情報とに基づいて、母船７０に対する小型飛行体１の相対位置および相対姿勢の情報を得る。このように、マーカ３００の撮影画像から小型飛行体１の位置や姿勢の情報を算定する手法については、既に上述した通り、例えば、ＡＲＴｏｏｌＫｉｔなどの技術を採用することができる。

次に、位置・姿勢計算手段６２１は、前記小型飛行体１の相対位置および相対姿勢の情報と、制御センター６０に対する母船７０の絶対位置および絶対姿勢の情報とに基づいて、制御センター６０に対する小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢を求める。
次に、制御センター６０では、制御手段６２により、前記小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢の情報に基づいて、小型飛行体１の位置および姿勢を制御する制御データを作成する。

すなわち、制御手段６２は、小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢の情報と、目標とする位置および姿勢の基準情報との差異を特定し、この差異を解消する制御データを作成する。前記小型飛行体１では、前記制御データは小型飛行体１を制御するための、Yaw、Roll、Pitch、Powerの４つのデータ、または、この４つのデータに基づいて作成されたデータである。この制御データは、制御センター６０から、母船７０を介して小型飛行体１に送信され、小型飛行体１は、前記制御データに基づいて、飛行等を行なう。

そして、前記各処理が繰り返し行なわれ、小型飛行体１は、母船７０から離陸し、作業領域において、飛行、着陸、離陸等を行なうことができ、また、母船７０まで飛行し、その母船７０に着陸することができる。
なお、こうした差異を最小化（解消）するような制御手法としては、例えば、ＰＩＤ（Proportinal、Integral、Differential）制御を想定することができる。

以上説明したように、この第２実施形態の位置・姿勢検出システム１０によれば、小揚力の小型飛行体１に重量や消費電力の大きいＧＰＳの装置等を搭載することなく、制御センター６０において、制御センター６０に対する小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢を、容易かつ確実に求めることができる。これによって、小型飛行体１の飛行や作業の制御を行なう場合、その制御を容易かつ確実に行うことができる。

また、制御センター６０によって絶対位置および絶対姿勢が把握されている母船７０を介して小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢を検出するので、小型飛行体１の移動範囲（飛行範囲、作業領域等）を拡大することができる。
なお、本発明では、制御センター６０において、母船７０の絶対位置および絶対姿勢の情報と、母船７０に対する小型飛行体１の相対位置および相対姿勢の情報とに基づいて、小型飛行体１の絶対位置および絶対姿勢を直接求めることなく、小型飛行体１の位置および姿勢を制御する制御データを作成し、その制御データを小型飛行体１に送信するように構成してもよい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、この２実施形態については、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１２および図１３は、それぞれ、位置・姿勢検出システム１０の第２実施形態を説明するためのブロック図である。なお、図１３には、主な指令や情報等の流れのみを示す。
本実施形態では、位置・姿勢検出システム１０は、検出側の小型飛行体１Ａと、被検出側の小型飛行体１Ｂとを有し、被検出側の小型飛行体１Ｂが作業を行なうようになっている。なお、検出側の小型飛行体１Ａも作業を行なってもよいが、この場合は、前述した第１実施形態と同様であるので、その説明は、省略する。

図１２および図１３に示すように、各小型飛行体１Ａ、１Ｂは、制御センター６０の指令に基づいて、作業領域の近傍まで移動した母船７０から離陸し、小型飛行体１Ｂは、作業領域において、飛行および作業を行なう。この指令は、母船７０を介して小型飛行体１Ａに送信され、また、母船７０および小型飛行体１Ａを介して小型飛行体１Ｂに送信される。小型飛行体１Ｂは、作業により得られた情報を、小型飛行体１Ａおよび母船７０を介し、制御センター６０に送信する。

次に、小型飛行体１Ｂの飛行制御について、詳細に説明する。
まず、制御センター６０の指令によって、母船７０は、撮像手段７３１により、検出側の小型飛行体１Ａに付されたマーカ３００を撮影し、撮影したマーカ３００を含む画像（撮影画像）の画像データと、撮像手段７３１の撮影方向に関する情報とを、小型飛行体（第２の移動体）１の現在情報として、制御センター６０に送信する。

さらに、図１３に示すように、制御センター６０の指令によって、検出側の小型飛行体１Ａは、撮像手段８３１により、被検出側の小型飛行体１Ｂに付されたマーカ３００を撮影し、撮影したマーカ３００を含む画像（撮影画像）の画像データと、撮像手段８３１の撮影方向に関する情報とを、小型飛行体（第２の移動体）１Ｂの現在情報として、制御センター６０に送信する。制御センター６０の小型飛行体１Ａへの指令と、小型飛行体１Ｂの現在情報の制御センター６０への送信は、母船７０を介して行なわれる。

なお、小型飛行体１Ｂの現在情報としては、これに限らず、例えば、前記画像データに基づいて作成したデータおよび撮像手段８３１の撮影方向に関する情報でもよい。
制御センター６０では、情報処理手段６２２により、前記小型飛行体１Ａの現在情報、すなわち、画像データから、マーカ３００の撮影画像の画像枠における位置、大きさ、回転およびゆがみの各属性情報を抽出する。

さらに、制御センター６０では、情報処理手段６２２により、前記小型飛行体１Ｂの現在情報、すなわち、画像データから、マーカ３００の撮影画像の画像枠における位置、大きさ、回転およびゆがみの各属性情報を抽出する。
そして、位置・姿勢計算手段６２１は、前記抽出した小型飛行体１Ａについての属性情報と、撮像手段７３１の撮影方向に関する情報とに基づいて、母船７０に対する小型飛行体１Ａの相対位置および相対姿勢の情報を得るとともに、前記抽出した小型飛行体１Ｂについての属性情報と、撮像手段８３１の撮影方向に関する情報とに基づいて、小型飛行体１Ａに対する小型飛行体１Ｂの相対位置および相対姿勢の情報を得る。

次に、位置・姿勢計算手段６２１は、前記小型飛行体１Ｂの相対位置および相対姿勢の情報と、前記小型飛行体１Ａの相対位置および相対姿勢の情報と、制御センター６０に対する母船７０の絶対位置および絶対姿勢の情報とに基づいて、制御センター６０に対する小型飛行体１Ｂの絶対位置および絶対姿勢を求める。
なお、前記位置・姿勢計算手段６２１および情報処理手段６２２により、母船（第１の移動体）７０の絶対位置および絶対姿勢の情報と、検出側の小型飛行体（第２の移動体）１Ａの現在情報と、被検出側の小型飛行体（第２の移動体）１Ｂの現在情報とに基づいて、制御センター６０に対する被検出側の小型飛行体１Ｂの絶対位置および絶対姿勢を求める絶対位置・絶対姿勢検出手段が構成される。

次に、制御センター６０では、制御手段６２により、前記小型飛行体１Ｂの絶対位置および絶対姿勢の情報に基づいて、小型飛行体１Ｂの位置および姿勢を制御する制御データを作成する。
すなわち、制御手段６２は、小型飛行体１Ｂの絶対位置および絶対姿勢の情報と、目標とする位置および姿勢の基準情報との差異を特定し、この差異を解消する制御データを作成する。前記小型飛行体１Ｂでは、前記制御データは小型飛行体１を制御するための、Yaw、Roll、Pitch、Powerの４つのデータ、または、この４つのデータに基づいて作成されたデータである。この制御データは、制御センター６０から、母船７０および小型飛行体１Ａを介して小型飛行体１Ｂに送信され、小型飛行体１Ｂは、前記制御データに基づいて、飛行等を行なう。

なお、前記制御手段６２により、前記小型飛行体１Ｂの絶対位置および絶対姿勢の情報に基づいて、前記小型飛行体１Ｂの位置および姿勢を制御する制御データを作成する被検出側の第２の移動体用制御データ作成手段の主機能が達成される。
そして、前記各処理が繰り返し行なわれ、小型飛行体１Ｂは、母船７０から離陸し、作業領域において、飛行、着陸、離陸等を行なうことができ、また、母船７０まで飛行し、その母船７０に着陸することができる。

以上説明したように、この第２実施形態の位置・姿勢検出システム１０によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この第２実施形態では、被検出側の小型飛行体１Ｂと母船７０との間に障害物があったとしても、検出側の小型飛行体１Ａを介して、その小型飛行体１Ｂの絶対位置および絶対姿勢を求めることができる。これによって、小型飛行体１Ｂの移動範囲（飛行範囲、作業領域等）をさらに拡大することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。なお、この３実施形態については、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１４は、位置・姿勢検出システム１０の第３実施形態を説明するためのブロック図である。なお、図１４には、主な指令や情報等の流れのみを示す。

本実施形態の位置・姿勢検出システム１０では、各小型飛行体１は、それぞれ、自己と、他の小型飛行体１とを識別するための信号を発生する識別信号発生手段として、発光部（第２の認識手段）８６を有しており、この発光部８６により、制御センター６０において、特定の小型飛行体１を識別し得るように構成されている。
発光部８６は、各小型飛行体１毎に、発光色、または発光パターン、または発光色および発光パターンが異なっており、これにより、特定の小型飛行体１を識別し得るようになっている。発光部８６としては、例えば、発光ダイオード、有機ＥＬ等を用いることができる。

また、母船７０の通信手段７１は、特定の対象、すなわち、各小型飛行体１および制御センター６０のうちの、特定のものとのみ通信し得る機能を有している。
制御センター６０において、特定の小型飛行体１を識別する際は、その制御センター６０の指令によって、各小型飛行体１の発光部８６を発光させ、それを、母船７０の撮像手段７３１により撮影する。撮影された画像（撮影画像）、すなわち、画像データは、制御センター６０に送信される。
制御センター６０では、制御手段６２の情報処理手段６２２により、前記画像データに対して画像処理を行なって、制御手段６２により、特定の小型飛行体１を識別する。

以上説明したように、この第３実施形態の位置・姿勢検出システム１０によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この第３実施形態では、制御センター６０において、特定の小型飛行体１を容易かつ確実に識別することができる。これによって、特定の小型飛行体１の飛行や作業の制御を行なう場合、その制御を容易かつ確実に行うことができる。
なお、この第３実施形態は、前述した第２実施形態にも適用することができる。

＜第３実施形態の変形例＞
次に、第３実施形態の変形例について説明する。なお、この変形例については、前述した第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
この変形例では、各小型飛行体１の発光部８６は、母船７０からの指示により発光するようになっており、母船７０からの指示による発光部８６の発光により、特定の小型飛行体１を識別し得るように構成されている。

制御センター６０において、特定の小型飛行体１を識別する際は、その制御センター６０の指令によって、母船７０から特定の小型飛行体１に対し、その発光部８６を発光させる指示を行なう。これにより、特定の小型飛行体１の発光部８６のみを発光させ、かつ、その他の小型飛行体１の発光部８６を発光させずに、それを、母船７０の撮像手段７３１により撮影する。撮影された画像（撮影画像）、すなわち、画像データは、制御センター６０に送信される。

制御センター６０では、制御手段６２の情報処理手段６２２により、前記画像データに対して画像処理を行なって、制御手段６２により、特定の小型飛行体１を識別する。
以上、本発明の位置・姿勢検出システムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や、機能が付加されていてもよい。

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、前記実施形態では、第１の移動体に設けられた撮像手段の数は、１つであるが、本発明では、複数であってもよい。
また、前記実施形態では、第２の移動体に撮像手段を設ける場合、その撮像手段の数は、１つであるが、本発明では、複数であってもよい。

また、前記実施形態では、第１の移動体は、第２の移動体を搭載し得る母船であるが、本発明では、これに限らず、例えば、第２の移動体を搭載しないものであってもよい。
また、前記実施形態では、第１の移動体は、車両であるが、本発明では、これに限らず、例えば、飛行体、船等であってもよい。飛行体としては、例えば、無人の飛行体（例えば小型飛行体）等が挙げられる。また、飛行体としては、空中停止飛行が可能なものが好ましい。空中停止飛行が可能な飛行体としては、例えば、前述した第２の移動体と同様のものの他、ヘリコプタ、飛行船等が挙げられる。

また、前記実施形態では、第２の移動体は、飛行体であるが、本発明では、これに限らず、例えば、車両、船等であってもよい。飛行体としては、例えば、無人の飛行体（例えば小型飛行体）等が挙げられる。また、飛行体としては、空中停止飛行が可能なものが好ましい。空中停止飛行が可能な飛行体としては、例えば、前述した構成のものの他、ヘリコプタ、飛行船等が挙げられる。

また、前記実施形態では、第２の移動体の数は、複数であるが、本発明では、単数であってもよい。
また、本発明の位置・姿勢検出システムの用途は、特に限定されず、例えば、前述したように、第２の移動体に、各種センサ（センシング手段）等の作業手段を搭載し、目的の場所へ移動させ、各種の環境で各種の情報の収集（センシング作業）等を行うことができる。
また、他にも、例えば、人間の入れない有害環境（人体に対して有害な環境を有する場所）において、各種センサにより情報収集等を行なうことができる。
また、第１の移動体や第２の移動体は、地球上はもちろんのこと、地球以外の場所、例えば、火星等の他の惑星においても用いることができる。

本発明の位置・姿勢検出システムテムの小型飛行体の実施形態を示す斜視図。 図１に示す小型飛行体における姿勢変更手段の斜視図。 図１に示す小型飛行体における姿勢変更手段の分解斜視図。 図１に示す小型飛行体の回路の一部の構成を示すブロック図。 本発明の位置・姿勢検出システムテムの母船の実施形態および小型飛行体の実施形態を示す斜視図。 本発明の位置・姿勢検出システムの実施形態を示すブロック図。 本発明の位置・姿勢検出システムの制御センターの実施形態を示すブロック図。 本発明の位置・姿勢検出システムの母船の実施形態を示すブロック図。 本発明の位置・姿勢検出システムの小型飛行体の実施形態を示すブロック図。 位置・姿勢検出システムの第１実施形態を説明するためのブロック図。 位置・姿勢検出システムの第１実施形態を説明するためのブロック図。 位置・姿勢検出システムの第２実施形態を説明するためのブロック図。 位置・姿勢検出システムの第２実施形態を説明するためのブロック図。 位置・姿勢検出システムの第３実施形態を説明するためのブロック図。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ……小型飛行体 ２……基部 ２２……中心軸 ３……ロータ ３４……回転翼 ３６……回転中心線 ４……振動体 ５……ロータ ５４……回転翼 ６……接地手段 ８……姿勢制御センサ ８１ｘ、８１ｙ、８１ｚ……ジャイロセンサ ９……駆動制御回路 ９１ｘ……θｘ検出回路 ９１ｙ……θｙ検出回路 ９１ｚ……θｚ検出回路 ９２ｘ……θｘ制御回路 ９２ｙ……θｙ制御回路 ９２ｚ……θｚ制御回路 ９３１……第１の駆動回路 ９３２……第２の駆動回路 ９３ｘ……ｘ駆動回路 ９３ｙ……ｙ駆動回路 １３……回路基板 １４……錘要素 １４１……ケーシング １５……電池 １６……姿勢変更手段 １６ｘ……リニアアクチュエータ １６ｙ……リニアアクチュエータ １６１……ベース １８１……スライダ １９……姿勢安定化手段 １０……位置・姿勢検出システム ６０……制御センター ６１……通信手段 ６２……制御手段 ６２１……位置・姿勢計算手段 ６２２……情報処理手段 ６３……インターフェース手段 ６３１……操作手段 ６３２……モニタリング手段 ７０……母船 ７１……通信手段 ７２……制御手段 ７３……小型飛行体サポート手段 ７３１……撮像手段 ７３２……小型飛行体搭載手段 ７４……移動手段 ７５……絶対位置・絶対姿勢被把握手段 ８１……通信手段 ８２……制御手段 ８３……小型飛行体サポート手段 ８３１……撮像手段 ８４……移動手段 ８５……作業手段 ８６……発光部 ３００……マーカ

Claims (18)

1. 通信手段を有する制御センターと、
   通信手段を有し、前記制御センターにより該制御センターに対する絶対位置および絶対姿勢が把握されている第１の移動体と、
   通信手段を有する第２の移動体とを備え、
   前記制御センターにより、前記第１の移動体を介して前記第２の移動体の位置および姿勢を検出する位置・姿勢検出システムであって、
   前記第１の移動体は、前記第２の移動体を撮影する撮像手段と、前記撮像手段により撮影された撮影画像の画像データを含む前記第２の移動体の現在情報、または該画像データに基づいて作成されたデータを含む前記第２の移動体の現在情報を作成する現在情報作成手段とを有し、前記第２の移動体の現在情報を前記制御センターに送信し、
   前記制御センターは、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報と、前記第２の移動体の現在情報とに基づいて、前記制御センターに対する前記第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求める絶対位置・絶対姿勢検出手段を有することを特徴とする位置・姿勢検出システム。
2. 前記絶対位置・絶対姿勢検出手段は、前記第２の移動体の現在情報に基づいて、前記第１の移動体に対する前記第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報を得、該第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報と、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報とに基づいて、前記第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求めるよう構成されている請求項１に記載の位置・姿勢検出システム。
3. 前記制御センターは、前記絶対位置・絶対姿勢検出手段により求めた第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報に基づいて、前記第２の移動体の位置および姿勢を制御する制御データを作成する第２の移動体用制御データ作成手段を有し、前記第２の移動体の制御データを前記第２の移動体に送信するよう構成されている請求項１または２に記載の位置・姿勢検出システム。
4. 当該位置・姿勢検出システムは、検出側と被検出側との２つの前記第２の移動体を有し、
   前記検出側の第２の移動体は、前記被検出側の第２の移動体を撮影する撮像手段と、前記撮像手段により撮影された撮影画像の画像データを含む前記被検出側の第２の移動体の現在情報、または該画像データに基づいて作成されたデータを含む前記被検出側の第２の移動体の現在情報を作成する現在情報作成手段とを有し、前記被検出側の第２の移動体の現在情報を前記制御センターに送信し、
   前記絶対位置・絶対姿勢検出手段は、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報と、前記検出側の第２の移動体の現在情報と、前記被検出側の第２の移動体の現在情報とに基づいて、前記制御センターに対する前記被検出側の第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求めるよう構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
5. 前記検出側の第２の移動体は、前記被検出側の第２の移動体の現在情報を前記第１の移動体を介して前記制御センターに送信するよう構成されている請求項４に記載の位置・姿勢検出システム。
6. 前記絶対位置・絶対姿勢検出手段は、前記被検出側の第２の移動体の現在情報に基づいて、前記検出側の第２の移動体に対する前記被検出側の第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報を得、前記検出側の第２の移動体の現在情報に基づいて、前記第１の移動体に対する前記検出側の第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報を得、前記被検出側の第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報と、前記検出側の第２の移動体の相対位置および相対姿勢の情報と、前記第１の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報とに基づいて、前記被検出側の第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢を求めるよう構成されている請求項４または５に記載の位置・姿勢検出システム。
7. 前記制御センターは、前記絶対位置・絶対姿勢検出手段により求めた被検出側の第２の移動体の絶対位置および絶対姿勢の情報に基づいて、前記被検出側の第２の移動体の位置および姿勢を制御する制御データを作成する被検出側の第２の移動体用制御データ作成手段を有し、前記被検出側の第２の移動体の制御データを前記被検出側の第２の移動体に送信するよう構成されている請求項４ないし６のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
8. 当該位置・姿勢検出システムは、複数の前記第２の移動体を有し、
   前記各第２の移動体は、それぞれ、自己と、他の前記第２の移動体とを識別するための信号を発生する識別信号発生手段を有し、
   前記第１の移動体の通信手段は、特定の前記第２の移動体とのみ通信し得る機能を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
9. 前記識別信号発生手段は、前記各第２の移動体毎に、発光色および／または発光パターンの異なる発光部を有し、
   前記発光色および／または発光パターンの相違により、特定の前記第２の移動体を識別し得るよう構成されている請求項８に記載の位置・姿勢検出システム。
10. 前記識別信号発生手段は、前記第１の移動体からの指示により発光する発光部を有し、
    前記第１の移動体からの指示による前記発光部の発光により、特定の前記第２の移動体を識別し得るよう構成されている請求項８に記載の位置・姿勢検出システム。
11. 前記第２の移動体は、マーカを有しており、
    前記撮像手段により前記マーカを撮影するよう構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
12. 前記撮像手段は、撮影方向を変更可能であり、
    前記第２の移動体の現在情報には、前記撮像手段の撮影方向に関する情報が含まれる請求項１ないし１１のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
13. 前記第１の移動体は、前記第２の移動体を搭載し得る母船である請求項１ないし１２のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
14. 前記第１の移動体は、無人の飛行体である請求項１ないし１３のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
15. 前記第２の移動体は、無人の飛行体である請求項１ないし１４のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
16. 前記第２の移動体は、空中停止飛行が可能な飛行体である請求項１ないし１５のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
17. 前記第２の移動体は、軸と、
    前記軸に同軸的に設けられ、互いに反対方向に回転可能な２つのロータと、
    前記各ロータに設けられた回転翼とを備える飛行体である請求項１ないし１６のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。
18. 前記第２の移動体は、重心を移動させることにより、飛行姿勢を変更する姿勢変更手段を備えている請求項１５ないし１７のいずれかに記載の位置・姿勢検出システム。

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