世界初、ドローン同士の直接通信で自動追従群飛行と自律接近回避に成功

多数のドローンが飛び交う時代における運用の効率化と空の安全性の向上へ

　国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT(エヌアイシーティー)、理事長: 徳田 英幸）は、ドローン同士がそれぞれの位置情報などを地上の操縦者やネットワークを経由せずに直接通信するシステムを開発しました。
　このシステムを応用して、先導するドローンに3機のドローンが一定の間隔を保って追従し、編隊飛行させる群飛行技術、及び同一の空域に4機のドローンが飛行しても自律的に相互の接近を回避するシステムの実証実験に世界で初めて成功しました。
　本技術により、特に目視外まで飛行させる場合にドローン運用の効率化や電波の有効利用、及び空の安全・安心につながり、複数のドローンの同時飛行による物流や広範囲の農薬散布、災害対策など様々な分野への応用が期待されます。

【ポイント】
■　ドローン同士が直接通信して互いの位置を知らせることで、自律して飛行することが可能なシステムを開発
■　4機のドローンによる、自動追従群飛行と自律接近回避の実証に世界で初めて成功
■　多数のドローンが飛び交う時代における運用の効率化と空の安全性の向上に貢献

　国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT(エヌアイシーティー)、理事長: 徳田 英幸）は、ドローン同士がそれぞれの位置情報などを地上の操縦者やネットワークを経由せずに直接通信するシステムを開発しました。
　このシステムを応用して、先導するドローンに3機のドローンが一定の間隔を保って追従し、編隊飛行させる群飛行技術、及び同一の空域に4機のドローンが飛行しても自律的に相互の接近を回避するシステムの実証実験に世界で初めて成功しました。
　本技術により、特に目視外まで飛行させる場合にドローン運用の効率化や電波の有効利用、及び空の安全・安心につながり、複数のドローンの同時飛行による物流や広範囲の農薬散布、災害対策など様々な分野への応用が期待されます。

※今回の成果の一部は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO、理事長: 石塚 博昭）が進める「ロボット・ドローンが活躍する省エネルギー社会の実現プロジェクト」の中の「遠隔からの機体識別および有人航空機との空域共有に関する研究開発」において実施しました。

【背景】
　近年、農業・測量・警備・物流・災害調査・点検など幅広い分野でドローンを活用する動きが活発化しており、たくさんのドローンが空を飛び交う時代がすぐそこまで来ています。国の規制緩和も進んでおり、今年度中には、「小型無人機に係る環境整備に向けた官民協議会」が毎年取りまとめている「空の産業革命に向けたロードマップ」におけるレベル4と言われる有人地帯上空での目視外飛行も可能になります。

【今回の成果】

図1. 4機のドローンが連携した自動追従群飛行実験

　本研究開発では、ドローン同士が特定小電力無線局である920 MHz帯の電波（出力20mW、上空利用可能、無線局免許不要）を使って相互にブロードキャスト通信を行いGNSSで得られた位置情報を共有する「機体間通信システム」を開発しました。これを各ドローン上で飛行制御装置に接続することにより、ドローン同士が相互に連携することを可能にしました。
　このシステムに、「先導するドローンに対して他のドローンが自動で追従する群飛行（離着陸を含む。）」や「自律的な接近回避」のための飛行制御アルゴリズムを組み込むことで、それぞれ4機での群飛行及び接近回避の飛行試験に世界で初めて成功しました（図1、2参照）。図1左のオレンジ色の線は各ドローンの飛行軌跡を示しており、黄色の先導機に追従して赤色の3機のドローンが編隊を維持しながら飛行できています。また、図2左に示すように、4機が方向を変えて接近を回避した後、図2右に示すように、予定していた経路にそれぞれ復帰することを確認しました。
　なお、本システムは、ドローン間だけでなく、ドローンと有人ヘリコプターの間でも利用でき、数kmの距離を隔ててヘリコプターが接近した場合に、ドローンが自律的な接近回避をすることが可能になることも実証しています。

 

図2. 4機のドローンによる自律接近回避実験での飛行軌跡

【今後の展望】
　これらの技術によって、今後混雑が予想される上空での効率的で安全・安心なドローンの活用が可能となり、物流、農業、点検、防災といった様々なシーンでの利用が期待されます。
　また、今回の成果を基に、更に多くのドローンが同一の空域内を飛行する場合に対応した通信制御方式や飛行制御方式についての検討や、飛行する環境に応じた編隊の隊形にするなどの群飛行技術や通信技術の高度化を進め、本方式の実用化を目指していく予定です。

＜関連する過去のプレスリリース＞
・2018年3月20日 世界初、ドローンと有人ヘリの機体間で位置情報共有のための通信実験を実施
　—ドローンの安全な目視外飛行を可能とする運航管理システムの実現目指す—
　https://www.nict.go.jp/press/2018/03/20-1.html
・2019年1月24日 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に成功
　～目視外飛行における安全な飛行運用に向けて～
　https://www.nict.go.jp/press/2019/01/24-1.html

　この成果の一部は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託業務の結果得られたものです。