センサーと、層ごとの抽象

何を測っているか

GNSSは衛星までの距離から位置と時刻を出す。精度はメートル級が普通で、ビルの谷ではマルチパスに弱く、妨害やなりすましの影響も受ける。止まっているときの機首方位は、移動の軌跡からは出ない。RTKは搬送波位相と基準局か網の補正で、アンビギュイティが固定できたときにセンチ級になる。フロート解はフィックスではない。補正が切れれば普通のGNSSへ戻る。基準点の座標が違えば、精密な答えがまとめてずれる。IMUは加速度と角速度を高頻度で出し、積分すればドリフトする。気圧計は相対高度に強く、天候と、置き場所が悪ければロータの吹き下ろしでバイアスが乗る。

光学は受動で、模様と光が要る。太陽、雨、ガラス、雪の無地に迷う。着陸の確認や障害物の補助には使えるが、それ単体が全天候のセンサーではない。LiDARは自ら測距し、幾何は取りやすい。霧、強い雨、砂塵では劣化し、質量と電力を食う。高いセンサーが低いセンサーの欠点を自動で消すわけではない。推定器はこれらを混ぜて一つの状態にする。混ぜたあとの表示を、各センサーがいつも正しいという意味に読むな。どの入力が落ちたときに推定がどう劣化するかを、飛行の前に言えねばならない。

ADS-Bの受信は、放送している協力的な機体、主に装備義務のある有人機を聞く。米国では定められた空域のADS-B Outが規則にある。装備していない航空機も、小型ドローンの大半も、そこには出ない。有人交通の部分的な絵であって、検知回避そのものではない。リモートIDは逆向きで、無人機自身が識別と位置を放送する。標準の放送型では操縦局の位置も含み得る。説明責任の信号である。他機を見るセンサーではなく、受け取った人の本人確認でもない。二つの電波を、一つの「見えてる」にまとめなさい。

どの層が何を隠すか

PX4とArduPilotは機上の飛行スタックである。センサを読み、推定をしている。姿勢と位置のループを閉じ、モータへの混合を行い、ジオフェンスや低電圧やリンク喪失のフェイルセーフを掛ける。隠しているのは「指令した姿勢や速度や位置を、機体の限界の中で達成する」ことである。限界の外は達成しない。MAVLinkはその会話の規約で、テレメトリと指令とミッション項目とハートビートを運ぶ。システムIDとコンポーネントIDは宛先であって、安全の判断ではない。電線の上の文法を抽象するのであり、飛ばしてよいかは抽象しない。

ROS 2はコンパニオン計算機のミドルウェアだ。型のあるメッセージを、ノードが出版し購読する。知覚や実験的な計画のプロセス間を抽象する。オートパイロットではない。ROSのノードが落ちても、ロータを安定させている唯一のものであってはならない。飛行スタックが自分でフェイルセーフする。QGroundControlは、設定と校正とミッション編集と、一機のライブテレメトリのための操作卓だ。ArduPilot側で近い役割なのがMission Plannerなどだ。一機、一セッション、人が輪にいる。航空会社の運航系ではない。

メーカーのSDKは、閉じた範囲を抽象する。DJIの系統は、公開されたミッションのレベルで機体とペイロードを指令し、推定と混合は内側に残る。AuterionはPX4の周りに、フリートやアプリの企業向けの層を置く。スティックより運航ソフトに近い。Skydioの系統は、自機の上の高位の技能を出し、回避は内部のままだ。どれも「メーカーが隠したものを、呼んだ側が持っている」とは意味しない。抽象の境界を、契約と文書で言え。言えないSDKは、便利な黒箱であって、安全の説明ではない。

操作アプリと運航系

操作アプリの地平は一飛行だ。アーム、点検表、この機体のミッション、スティックかウェイポイント、帰還。使う人は操縦者か遠隔のオペレータで、時計は離陸から着陸までである。運航系の地平は網だ。注文、機体の空き、パッドの枠、天候の飛行中止、空域の制約、戦略的な間隔、適合の監視、規制のための記録、注文システムとの接続。使う人はディスパッチャで、時計は一日の枠だ。MAVLinkのテレメトリは運航系へ流し得る。流れても、地上局がUTMになるわけではない。

U-spaceやUTMが並べる識別、ジオフェンス、飛行の認可、追跡、衝突の支援は、運航系の側のサービスである。それを一機の画面に描いただけでは、サービスを実装したことにはならない。デモが成功すると、人は画面を網と呼びたくなる。画面は一機が指令に追従したことを示すことがある。パッドの次の枠、拒否された空域、届かなかった受け取り、予備を割った風は示さない。その四つを別のシステムが持っていないなら、物流はまだ無い。飛行スタックを褒めるのはよい。運航系の代わりにしないでくれ。