3D都市モデルとBIMを活用したモビリティ自律運航システム（ドローン）v2.0

3D都市モデルとBIMの統合マップを利用したドローンの自律運航システムのロバスト性をさらに向上。自律飛行型ドローンの社会実装を目指す。

実証実験の概要

都市部における建設工事では資材運搬等による交通渋滞が発生するため、自律運航可能なドローン等の活用が期待されている。一方で、GPSを利用したドローンの自律運航はGPS受信状況によっては安全性に課題が生じることから、環境地図の利用による汎用的な位置測位技術の確立など、ロバスト性（頑強性）のある自律運航システムの開発が求められている。

今回の実証実験では、2022年度に「3D都市モデルとBIMを活用したモビリティ自律運行システム」として開発した、3D都市モデルとBIMの統合マップを利用したLiDAR SLAMとGPS測位の統合自己位置測位システムの課題を克服するため、ビジュアルイナーシャルオドメトリ（カメラと慣性計測装置を用いた経路推定手法）技術を組み合わせることで、飛行の安定性をさらに高めたロバストな自律運航システムの開発を目指す。

実現したい価値・目指す世界

都市部における建設工事では、建設工事の資材運搬等によって発生する交通渋滞の問題や、様々な大きさ・重量の資材を屋外・屋内へ移動させる「ラストワンマイル」を効率化することの難しさが課題として挙げられている。これらの課題は、工事自体の遅延を引き起こすだけではなく、対象区画で通行止めの必要を生じさせるなど、近隣住民の生活や都市機能にも影響を及ぼす。
このため、自律運航型ドローンを資材運搬等に活用する方法が研究されているが、GPSによる位置測位の不安定性や、SLAM技術のコストの高さや精度の不足など、都市部における正確で安全な飛行の実現のための課題は多い。

2022年度に「3D都市モデルとBIMを活用したモビリティ自律運行システム」では、3D都市モデルBIMを統合したマップを点群化し、これを用いたLiDAR SLAMによる自己位置測位とGPS測位の結果を統合することで、高精度、低コスト、スケーラブルな屋内外でのドローンの自律運航システムを開発した。このシステムを用いた実証により、統合マップを用いた屋外から屋内へのドローンの自律運航が可能なことが確認され、一定の成果を得た。一方で、LiDAR SLAMの性質上、均一な特徴点を持つ建築物（例えば、同じ形状の窓が並ぶ高層ビルなど）を垂直方向に長距離移動する場合などは、LiDAR SLAMが特徴点をとらえられず、飛行精度が低下するという課題を残した。

今回の実証実験では、昨年度のシステムを基礎として、「ビジュアルイナーシャルオドメトリ」（連続的に取得されたカメラ画像の変化を捉えることでドローンの移動量を算出する技術）を用いた自己位置測位システムを追加する改修を加える。これにより、統合マップを用いたLiDAR SLAM、GPS測位に3つ目の新たな自己位置測位情報を加え、これらを最適に統合する処理を行うことで、それぞれの不得意な領域を補い合う統合的な自己位置測位システムを実現する。

本システムを用いることで、都市部の屋外空間、屋内空間、建築物に沿った垂直空間など、特徴の異なる空間をシームレスに移動可能な自律運航型ドローンシステムのフィジビリティスタディを行う。高精度で安定的なドローン自律運航システムを実現することで、新たなモビリティサービスとしてのドローンの社会実装を目指す。