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2018.10.04

ドローンの「センサー」って何?種類や特徴、違いなどを徹底解説!

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ドローンの「センサー」って何?種類や特徴、違いなどを徹底解説!

 

ドローンが安定して飛ぶ理由、それは機体の内部に、高性能なセンサーが搭載されているからです。

 

ジャイロセンサー気圧センサーコンパスなど、あなたも一度は聞いたことがあるのではないでしょうか。

これら、ドローン内部のセンサーの仕組みがあるからこそ、空の上でもドローンは安定して飛行することが可能です。

 

そこで今回は、ドローンを操縦する人なら知っておきたい、ドローン搭載の様々なセンサーの種類や特徴についてご紹介しましょう。

 

 

・ドローンが空中で安定的に飛行できる理由

 

ドローンが風の影響を受けながらでも、安定的にホバリングなどをして姿勢の制御をしたり、目標とする場所に移動したりできるのは、すべてドローン内部に搭載されている「フライトコントローラー」「各種センサー」のおかげです。

 

「フライトコントローラー(FC)」は、ドローンの脳にあたる部分で、パソコンやスマホでいうところの「OS」にあたります。

 

フライトコントローラーは、ドローンに搭載された各種センサーなどから得た情報をもとに演算処理を行い、機体の飛行を制御したり、送信機や他の端末との情報の送受信などを行います。

 

フライトコントローラーの内部には、主に「IMU(慣性計測装置)」と呼ばれる姿勢保持のための各種センサーや「GPSモジュール」「MC(マイクロコントローラー)」などのパーツによって構成されています。

 

ドローンの飛行性能は、このフライトコントローラーの性能によって変わる、と言っても過言ではなく、現在、世界中で様々なタイプのものが発売されています。

 

市販されている代表的なものでは、DJIの「A3」「N3」フライトコントローラーなどがあります。

 

それでは、次に、ドローンの安定飛行に欠かせないフライトコントローラーの内部のセンサー(IMU)について見ていきましょう。

 

 

・ジャイロセンサー

 

ジャイロセンサードローンの角度の変化量を検出するセンサーです。

 

機体が傾いた時に、その角度の量を計算してくれ、機体の安定化のためには欠かせないセンサーです。

ジャイロセンサーはラジコンヘリの時代から使われており、私たちの身近なところだとカーナビやスマホなどにも搭載されています。

 

 

・加速度センサー

 

加速度センサードローン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似ていますが、こちらは「速度」を検出するためのものです。

 

例えば、ジャイロセンサーはあくまでも”変化した”角度の量を計算するため、傾いたままでは変化量は発生しません

 

そのため、ドローンが傾いたままどこかに移動した場合は、どこかにぶつかるまで移動し続けますが、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。

 

これによって、機体の傾きと反対の向きに制御し、ドローンを平行にすることで安定した「ホバリング」が可能になります。

 

「ジャイロセンサー」「加速度センサー」は主にドローンにおける「姿勢保持」に関係するセンサーということになります。

 

 

・気圧センサー

 

気圧センサードローンの高度を検出するセンサーです。

 

高度が高くなればなるほど、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たり、高度を維持したりしています。

 

ただし、あくまでも気圧を測定するもののみであるため、例えば急な突風などによる気圧の変化や、地上に近い場所などではうまく機能しない場合もあります。

 

 

・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。

 

前述した気圧センサーでは、地上付近での離発着では対応ができないため、この超音波センサーを使うことで高度維持を行うことが可能になります。

 

このように、上空では気圧センサー、地上付近の飛行では超音波センサーを組み合わせた、高度維持が行われています。

 

 

・磁気方位センサー

 

磁気方位センサーは、ドローンが東西南北のどの方向に向いているかを検出します。

 

いわゆる「コンパス」と呼ばれるもので、これに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。

 

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ることも覚えておきましょう。

 

 

・GPS

 

GPSによって、ドローンの機体の位置情報を検出することが可能です。

 

GPSは「全地球測位衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)」の一つで、アメリカの衛星システムのことです。

 

最近のドローンではアメリカの衛星「GPS」と、ロシアの衛星「GLONASS」を同時に複数受信しながら、ドローンの位置を測位しています。

 

このGPSを利用することで、緯度経度を設定し自動飛行を行ったり、定位置をキープした状態でホバリングを行ったりするため、かなり重要な機能です。

 

ただし衛星自体は、常に移動しているため、建物や磁気が強いものがあると、GPSを受信できなくなる場合もあるため、注意が必要です。

 

 

いかがでしたでしょうか。

 

ドローンに搭載されているセンサーは、その他にも電圧や電流の状態を検出するセンサーや、障害物検知用の画像認識センサー赤外線センサーなども存在します。

 

このように、まるで人間の感覚器官のように機能してくれるのがセンサーの役割であり、ドローンの安定的な飛行のためには、欠かせない存在です。

 

ドローンを飛行させる上で、これらの仕組みを知っていることは、とても大切なことですので、ぜひ覚えてみてくださいね。

 

それでは、ありがとうございました。

 

 

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