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ドローンの各種センサーとは

ドローンは空中でホバリングをします。ホバリングとは、空中でその場に留まる飛行ですが大抵のドローンは何も操作していなくても空中で安定したホバリングが可能です。
これにはドローンの各種センサーが働いています。

超音波センサー

超音波センサーは、超音波の跳ね返りを利用して、高度制御に使用されます。周囲の明るさや対象物の材質、色の影響を受けないのが特長です。
直下に超音波を発信して反射信号を検出することで、対地距離を把握します。
吸音性のある材質の上空では、超音波センサーは距離を正確に測定できないことがあるなどの課題があります。

ビジョンセンサー

2つのカメラによる画像データで、地面との距離を測定するセンサーのシステムです。
また、建物や樹木などの障害物にも反応し、衝突を防ぐ役割も果たします。 なお、人間の目と同じような仕組みであるため、透明なガラスや水の上は表面が連続的に変化し続けるので、下部の特徴をセンサーが確認できず、作動しない可能性が高いです。例えばタイルのように連続したパターンがついた床や、黒一色、白一色のような単色の物の上は特徴が掴めず正確なホバリングができなくなるかもしれません。

ビジョンポジショニングシステム

DJI製品に搭載されている障害物検知と正確なホバリングを可能にする機能です。先に述べたビジョンセンサーと超音波センサーを組み合わせ正確なホバリングを行います。
カメラセンサーで機体下部の特徴を記憶し、超音波センサーで高度を測っています。これらにより屋内や建造物の下など非GPS環境下でも正確な飛行が可能となります。

GPS

GPSは、ドローンの正確な位置情報を提供する重要なセンサーです。
緯度や経度を計算するシステムで、カーナビやスマートフォンにも搭載されているなどなじみが深いものです。
正確な位置情報がなければ、制御が困難になりますので、安全な飛行には欠かせません。
GPSは、全地球測位衛星システム(GNSS）の一つで、アメリカのシステムの名称です。
アメリカのGPSの他に、GLONASS、GALILEO、Bei Dou、みちびきなどのシステムがあります。

磁気方位センサー

GPSが地図上のどの地点にドローンが居るかを判断するのに対し、磁気方位センサーは機体がどの方位（東西南北）に向いているかを検出します。
一般的には、コンパスとと呼ばれることが多いです。
このセンサーよってドローンが現在どこを向いているのかが分かります。

これはGPSで位置を特定できたとしても、離れた位置にいるドローンがどちら向きに飛行しているかがわからない状態では目的地にたどり着けないからです。
コンパスは、飛行させる場所によって磁気の影響を受けるため、ドローンを飛行させる場所を変更する際には、コンパスキャリブレーションを行い、コンパスの調整を行う必要があります。

気圧センサー

気圧センサーは、大気圧の変化を検出し、高度を計測します。高度はドローンの安全な飛行や、業務利用に不可欠なデータです。高度が高くなるほど、気圧は低くなるため、この気圧の変化を検出し、ドローンの高度を測定し維持します。これによって、安定した飛行が可能になります。

ジャイロセンサー

角度がどれくらい変化したかを検出するセンサーです。ドローンが風で傾くのを水平に保つためにいつも働いています。
風に煽られた際などに、機体の姿勢がどのように傾いているのか把握してくれます。回転、上下、左右の３軸の傾きを検出します。

加速度センサー

重力加速度を利用し体勢の位置を検知し、ドローンの前後方向、左右方向、上下方向の速度の変化量を検出するセンサーです。
ジャイロセンサーと、この加速度センサーを組み合わせることで、「傾き具合」と「速度」の両方の変化量を計算することができます。

これらのセンサーは、フォバリングなどドローンの姿勢制御に関与します。風や外部の影響を受けても、ドローンが安定して飛行できるようにします。前後、左右、上下の３軸を検出します。

まとめ

購入される機体にもよりますが、ドローンは様々なセンサーを使用して安定した飛行を実現しています。
しっかりと飛行前の点検を行うとともに、適切なキャリブレーションを行い、事故・違反がない飛行を心がけましょう！！

おわりに

株式会社協和産業”PR DRONE SHOW”では、『ドローンショーを身近な存在に』をテーマに、ドローンショーの展開を進めています。
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