2018.07.26(木)

ドローンにGPSをつけるメリットとは?RTKやGPSについて


最近話題のドローンですが、なかにはGPS機能がついているものを見かけることがありますよね。ドローンにGPSをつけるメリットとはいったい何なのでしょうか?

今回の記事ではドローンのGPSについてまとめています。GPSについての説明も触れているので、ドローンだけでなくGPSについて知りたい方も参考にしてみてください。


そもそもGPSとは

そもそもGPSってなんなの?と疑問に思う方や、どういう仕組みなのかを知らない人は少なくないと思います。まずはドローンのGPSについてみていきましょう。

GPSとは「Global Positioning System」の略で、地球上のどこにいるのかを把握することができるシステムです。日本語では「全地球測位システム」という意味になります。仕組みとしては、「GPS衛星受信機」がスマートフォンなどに備わっており、この受信機がGPS衛星の電場信号を受信することで位置を把握しています。

ちなみにGPSはアメリカが打ち上げている衛星であり、およそ30機存在するといわれています。アメリカ以外の国でも衛星を打ち上げていることがあり、日本の持っている衛星はQZSS(準天頂衛星システム「みちびき」)というものです。また、各国のGPSを総称してGNSS (Global Navigation Satellite System(全球測位衛星システム))といいます。

実際使用している人からすれば当然ですが、アメリカが打ち上げているからGPSはアメリカでしか使えないかというとそうではありません。地球上のどこにいても常に4機以上のGPS衛星を利用できるように配置されているため、どこでも使用できるのです。



ドローンにGPSが普及した理由とは

ドローンにGPSが搭載されるようになった背景の1つとして、産業用ドローンの普及が進んでいることが挙げられます。

現在ドローンは送電線や屋根、太陽光パネルなどの点検だけでなく、捜索支援・災害支援として警察や消防で活躍しています。そんなドローンが衝突するなどして故障した際、ドローンがどの場所に落ちたのかを把握する必要がありますよね。

このような問題を解決するためにもGPSが大切となっています。

また、今後のドローンは人が操作するのではなく、自動で動くものも増えていくといわれています。その際、ドローンが正確な場所を飛び、正確な作業をおこなうにはGPSが不可欠なのです。


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より正確に位置を知るためには

ドローンのGPS機能として最近注目されているのが、RTKとD-RTKです。どちらもドローンの位置を正確に知るための技術なのですが、どのような仕組み、特徴なのでしょうか。それぞれみていきましょう。

【RTK(リアルタイムキネマティック)】

RTKはリアルタイムキネマティックの略であり、GPSと同じように位置を把握することができます。ただ、GPSが衛星の電波を受信していただけなのとは違い、「基準局」という地上に設置された場所からも電波の送受信をおこなっており、GPSよりもさらに正確に位置を測ることができるシステムです。

【D-RTK】

D-RTKは、DJIという中国企業がRTKを導入した製品です。DJIは商用ドローンのシェア率70~85%といわれており、「Matrice 600」という産業用ドローンを作っていることでご存知の方もいるかもしれません。

D-RTKはこのMatrice 600に搭載することで高い性能を誇っています。その性能を具体的に説明すると、以下のようなことになります。


①位置の測定が正確

前述したRTKを利用し、1cm単位で位置を測定することができます。これによって衝突などの事故や、位置情報の誤認が起きにくいです。また、ドローンの自動化においても活躍する技術といえるでしょう。


②方位の測定も正確に

方位を知るためにコンパス機能が搭載されているドローンは少なくないですが、一般的なコンパスでは磁気や高圧電線、金属の影響を受けやすいようです。そのため、正確に方位を知ることができないことが少なくありません。

しかし、D-RTKでは正確に方位を測ることができるため、方角のエラーによって誤動作するといった問題を解決してくれます。


③正確な高度計算ができる

ドローンだけでなく、無人の航空機においては高度を気圧計によって測っています。そのため気流の変化があったとき、とくに動かしている間や離陸時などは高度を正確に測ることができません。

しかし、D-RTKでは1cmメートルまで正確に位置情報を測定することができるため、ホバリング精度が上昇しており、正確な高度情報を測定することができるようになっています。


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ドローンの注意点

ドローンにGPSが搭載されることでさまざまなメリットがあることが分かったと思います。しかし、ドローンにも弱点や注意点があります。GPSを正確・安全に使うためにもドローンの注意点についてみていきましょう。

天候に影響されやすい

大雨や台風など、悪天候の状況においてはドローンを飛ばすことが難しいです。雨がセンサーに干渉することによって故障するだけでなく、強風によってドローンが制御不能になってしまう可能性があります。

また、制御不能なったドローンが人やものに衝突する事故を招くおそれもあるため注意が必要です。

障害物に気をつける

障害物にドローンが衝突することで故障の原因になることもあります。できるだけ障害物の少ない場所で飛ばすか、障害物の多い場所ではRTKが搭載されており、正確な位置を測ることができるドローンを利用するのがいいでしょう。

電波法という法律を知る

現在私たちの生活では、テレビ、スマートフォン、無線LANなどを利用しており、電波が必要不可欠となっています。無線を利用しているものはほとんど電波を発しており、ドローンも例外ではありません。

そんなドローンの電波が他の電波に悪影響を及ぼさないため、各国で利用できるドローンに制限があります。日本で利用できるドローンは「技適マーク」という印がついているものだけです。

ドローンを購入する際は、しっかり認定されているドローンであるか確認することをオススメします。



まとめ

GPSは衛星の電波を受信することによって正確な位置を知ることができるシステムです。

ドローンはこのGPSを搭載することによって、産業用としての活躍の幅を広げており、RTKなどの新しい技術の開発も進んでいます。

ただ、便利になってきているドローンにも天候に弱いなどの弱点があります。今後の利用を考えている人は、ドローンの弱点、とくに技適マークがしっかりついているかの確認をするようにしましょう。

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