ドローン空撮［技術解説］　－　2012年7月のマルチコプター墜落の解説

内容に一部誤りがあることから加筆します。
このページを公開した2012年の段階では現場の状況から電波障害という結論を出しています。
確かに切っ掛けは電場障害ですが、墜落の致命的な原因は上昇気流となります。
・電波障害が切っ掛けで部分的な暴走が発生
・呼び戻し動作中に上昇気流発生ポイントに入りプロペラ停止
間違った内容となりますが、以下のオリジナルの文章は公開を続けます。
加筆日:2017/3/25

墜落の概要

業務中に墜落事故に関する技術的な解説ページです。

本格的なサービス開始から半年を経過した2012年の夏に、混信を起因とするトラブル(トリムズレと同様の現象)が発生しました。
舵の効く方向にラダー旋回を行い、機体の回収を行っている最中に上空にてプロペラの完全停止。
パイロットの目前で海中に墜落。
第3者に直接的な損害などは発生していませんが想定外のプロペラ停止という事実を重く受け止めています。

原因は現場で用いられている業務用の無線器機との混信と推測されます。（このページにて詳しく解説します）
墜落原因として、業務用の無線器機との混信が原因としてクライアントに説明。
その後、同様な器機が入る可能性がある残りの撮影をキャンセル。
混信がありえない条件下のフライトのみ予備機にて撮影を完了しています。

ここでは該当する業務の推測が出来ないように撮影場所などの情報は伏せさせて頂きます。
このページでは事故の原因に関する技術的な事柄を中心に解説させて頂きます。

このページはマルチローター空撮の同業者向けのページであることから専門用語が多くなります。
業界全体として重大な事故を回避することを目的としていることから、何とぞご理解の程をお願いします。

事故発生時点のイベント・テレビ系空撮の0 [Zero]のポリシー

・イベント系撮影＝公式に非対応(2012年5月以降)
・テレビ系撮影＝対応

2012年5月の業務にて、2.4Ghzの業務用無線器機との混信が確認出来ていました。
この時点から、無線器機の総数把握が困難なイベント系（多数の撮影チームと各種業務器機の無線コントロール）撮影は無期限の受注見合わせに入っていました。
混信の相手が無指向性アンテナを備える2.4GHz帯の無線コントロール器機であるという特定まで完了。
問題の送波が始まると、一時的に完全なノーコン状態に陥るという重傷な現象です。
混信時の動画にはスタビライザーサーボが「カクカク」と動くという現象で明確に記録が出来ています。

一方のテレビ系の撮影ではワイヤレスマイクのA帯・B帯が中心。
こちらは800MHz付近であることから、混信の可能性は低いと考えました。
また、無線器機の総数も把握しやすいという判断から受注を継続していました。
※今回の事故原因のひとつがこの認識となっています。

事故発生までは2.4GHzの業務用無線器機があると思われる現場を中心にポリシーは設定されていました。

前日から事故発生までの流れ

◆撮影前日のロケハン
前入りし10回以上のテストフライトを実施しています。
本番を想定し、飛行高度や飛行方向を大ざっぱに割り出しています。
事故発生のポイントも含め、様々な場所でフライトしていますが混信を具体的に示す現象は一切発生していません。

なお、用いたバッテリーはこの業務用として新調した3S2600×10本。
夏期の撮影であることから、バッテリーのダメージを考慮して2本搭載に機体は小変更が施されています。
2本目のバッテリーは機体上部に搭載することにより、重量は増していますが静バランスは改善しています。

この時代のDJIの制御は、重心を上に上げると(適正重心化)上昇気流発生時にハンチングに入るやすいという特性があります。
加筆日:2017/3/25

新品で購入したバッテリーは初充電の前にセルバランスを確認。
いつものように内部確認後にパッキング。
1C程度の充電の後にテストフライト。
その後にストレージモードを実施し、車両にて移動。(ここまでがテストフライトの前日)
現場到着後に、バッテリー充電。

特にページなどを起こす予定はありませんでしたが夏期の実務フライトの準備としては考えられる限りの予防策をバッテリーにも実施しています。
満充電の車両移動は激禁。
事務所内でバッテリーを保管する場合も、休日も含め24時間の室温管理。(バルーン空撮のフィルム管理のついでに)

◆事故当日のテストフライト
本番前に現場に入り、テストフライトを2本ほど実施。
現場にて、クライアントと、「狙い」を再確認。
その結果、単純な前進と高度上昇から構成される簡単な物に落ち着きました。
なお、テストから本番までの間の最大風速は4.8m/s(現場での実測値)
直近ポイントの観測データは平均4.6m/s　最大8.8m/sとなっています。(10分データ)
事故当時に記録されている動画からは風速1～2m/sの恵まれた条件であったことが読み取れます。
事故原因としての強風は完全に消せる条件です。

◆本番開始から2:50まで
1テイクが20～30秒で構成したことから、問題となる時間まで4テイクを完了しています。
パイロットの位置から被写体の確認は出来なかったのですが周囲の雰囲気から上手く撮影が完了出来ている手応えを受けています。
風は弱く、飛行経路には重大な障害も無し。
難度としては低いタイプの案件であることから、特に緊張もなく撮影を継続しています。
パイロットから被写体が確認出来る場合は都度判断でフライトを止めますがこのフライトではその判断が出来ません。
当初予定のフライト（前後移動）をバッテリーの余力がある限り続けるのが当初予定となっています。
なお、この日のフライト時間のポリシーは4分。(4分経過から呼び戻し動作)
フライト後の充電量から推測すると、実は10分フライト可能な搭載量です。
夏期と冬期のフライトは十分な安全率を掛ける必要があると考えています。

◆2:50～2:55　［トラブル発生］
最初のトラブルの兆候が発生しました。
単純な前進の最中に、「右エルロン方向」のトリムズレが突然発生。
機体はフラフラと右方向に寄っていきました。
パイロットはトラブルを感じ取ったことから、後退(被写体から離れる)操作を実施。
十分な経験を積んでいないパイロットなら、この時点でパニックに陥ります。

◆2:55～3:05　［エルロントリムズレ継続］
機体は被写体から待避が完了しました。
機体を呼び戻す為に、左エルロン操作。しかし、機体は右移動を継続。
ここで、パイロットはエルロン操作での機体呼び戻しを断念。
ラダーを打ち、エレベーター操作にて機体の呼び戻し動作の実施。
この様な動作には経験以上に才能を必要とします。

◆3:05～3:16　［機体の呼び戻し開始］
機体は海上にあり、パイロットまで10m程度の距離に位置しています。
移動中に高度も、パイロットから1m程度の高さまでコントロールしています。
バッテリーの残量は十分にあり、必要なテイクは押さえられています。
パイロットの心情的には落ち着いた状態にて対応出来ています。

◆3:17　［墜落］
パイロットの目前まで機体は戻しました。
2.0kgクラスは軽量の観点から、視認用の簡易的な脚を装着しています。
この事からハンドキャッチが標準的な着陸方法になっています。
数秒でハンドキャッチが出来るという位置(目前1m)にて、突然プロペラ停止。
機体は海中に墜落しました。

墜落原因に関して

この撮影現場には複数の撮影チームが入りました。

特定は出来なかったのですがどこかの撮影チームが2:50付近に電波を出し始めた器機とマルチローターの混信が主たる原因と推測されます。
墜落後は機体(撮影データ)の回収を第1優先として動いたことから、どの器機と混信していたのかを特定は出来ていません。
確実に送波されていたのはワイヤレスマイクのA帯です。
※A帯は離陸前から送波されていると推測されるので、混信の可能性は低いと考えています。

可能性として高そうなのが2.4GHz帯のワイヤレス動画像伝送システム。
ロケの現場の特性から、画像伝送以外の2.4GHz使用は考えにくい現場でした。

墜落直後の帰路から墜落原因を様々な角度から考えていました。
回収された撮影データと照らし合わせても、混信以外に墜落原因はあり得ないという結論に至っています。
原因が混信であることは確定なのですがどの器機（周波数）と混信を起こしているのかが確定出来なかったのが悔いが残るところです。

混信以外の原因の考察

「混信と決めつけると、本当の原因を見落とす可能性がある」
この観点から、混信以外に原因があるという想定で原因を考えて見ます。

その１：バッテリートラブル

プロペラ停止ということから、バッテリートラブルの可能性を考えます。
・バッテリーは新品から10フライト以下(慣らし飛行も含め)
・購入～テスト～本番フライトまで、完璧な温度管理と充電管理済み
・仮に1本がダメになっても、もう1本でフライト可能な時間帯
・気温は前日のフライト時よりも低め
・フライト中のバッテリーはテレメトリーのアンメーターにて管理

テストと管理が十分されている信頼性のあるバッテリーにて望んでいます。
国内の同業者のほとんどはこれ以下の管理下のバッテリーにて実務をしているハズです。
十分な性能のバッテリーを2本搭載している段階で、バッテリー起因と考えられない状態です。
仮にバッテリーと仮定すると・・・エルロンのトリムズレの説明が出来ません。

その２：パイロットの操作ミス

趣味全般のラジコンの墜落原因として、操作ミスは定番です。
自身の操作ミスが原因にもかかわらず、「ノーコン」と言い訳する方が多いのが趣味のラジコンです。
この点に関しても、回収された撮影データから秒単位でパイロットの操作は検証出来ます。
トリムズレが突然発生しエルロンを使い切った状態からとっさの判断でラダーを切って逃げているのも全て残っています。
「ピッチを抜きすぎてモーター停止」も、証拠の動画からは確認できません。
※パイロット判断のモーター停止のオプションは残すセッティングを行っています。

その３：モーターのトラブル

全てのモーターが同時に止まってます。
フライトコントローラーから信号が同時に途切れたような現象です。
機体の異常な傾きを検出してモーターカットを行った時と同様な動きをしていました。
動力系の一系統ダウンという可能性はありません。

その４：フライトコントローラーのトラブル

2:50から20秒間の動作は過去に経験している電波障害と同様の現象でした。
可能性を完全に否定する事はありませんがフライトコントローラーの故障は極めて低い可能性と言えると思います。（混信とは別問題）
ただし・・・動力を全て同時にカットしているのはフライトコントローラーであるという事実も動きません。
つまり、混信の対象は送受信機の可能性とフライトコントローラーへのノイズという両面を疑わなければなりません。

その５：故意の電波障害

フライト予定は公開されてなく、特殊な撮影エリアであることから、この可能性は消せます。

墜落原因のまとめ

過去にも実務中の電波障害は経験しています。
その時の経験から、今回の原因も電波障害の可能性が極めて高いと考察できます。
ただし・・・過去の経験では発生しなかったプロペラの停止という重大な現象も発生してます。
また、過去の混信では混信発生と同時にスタビライザーに「カクッ」という激しい動きが入っているのですが今回の混信では同様な現象は出ていません。
混信した器機の特定は出来ていないのですが過去の2.4GHz帯との混信とは現象が違うという感覚もあります。
想定したくは無いのですが・・・A帯との混信により、この（プロペラ停止）現象が発生するという確証が得られると、大変な計画変更が発生する事になります。
A帯がダメならB帯も問題になるとすると・・・
事実上、空撮業務の全ては見合わせという事態も想定出来ます。
ここで、墜落機体の主要パーツを確認します。
該当するパーツを用いる他社様には弊社と同様のポリシーを採用することを強く望みます。
・フライトコントローラー：DJI Wookong_M
・送受信機：JR XG8
・テレメトリー器機：気圧高度計・アンメーター(共にJR純正)
・無線画像転送：無し

また直接的な原因では無いのですが墜落時点での社内ポリシーにも問題があることがわかりました。
ロケの際に複数の撮影チームが入る事を想定していない。
今回の撮影でも、パイロットは墜落時に他の撮影チームの存在を認識していませんでした。
予防という観点からはここは非常に重要なポイントでした。
この事故発生以降はテレビ系の撮影に関しては現場に入る業務用無線器機の総数の把握を契約事項に盛り込むこととなります。

対策に関して

Wookong_MとXG8との相性は過去にも指摘しています。
一時的に解決とも思われたのですが・・・
その後もトリムズレは継続しています。
このトリムズレ現象は電源投入時に発生。
再度の電源投入で復帰する確認が取れていたことから、実務もXG8にてこなしていました。
しかし、トリムズレ問題と電波障害は別の問題であることから、5月の混信が確認できた段階から送信機の乗り換え準備を進めていました。
オンボード型の送信機を採用と決めた物の該当する送信が生産終了との事で一時的に採用すべき送信機に迷っているタイミングでした。
仮に今回の混信の原因が2.4GHzに起因しているなら・・・送信機を2.4GHz以外に移行するのがひとつの選択肢になるかと思います。
まずは送信機をフタバに移行。
そして、2.4GHz帯との混信を慎重に検証していくのが順番と考えています。
フタバへの乗り換えのみで解消すれば良いのですが・・・
Wookong_Mのノイズ対策などが主たる原因などという落ちが付くと、以降の対策に非常に頭を悩ますことになります。
フライトコントローラーへのノイズ対策なども選択肢のひとつ。
もちろん、フライトコントローラーの乗り換えも考えるべきところでしょう。
どちらにしても問題となるのは検証機材の用意と検証期間。
そして、十分な実務現場での実績です。
0 [Zero]ではマルチローターの機材の信頼性が不十分であると感じたことから、早期にDSLR搭載機開発の一時凍結を正式に発表しました。
今回の様な現象が取り返しの付かない場所で発生するのを何よりも避けなければならないという観点からの重量機体の非採用です。

今後も、相性や具体的に問題のある器機に関しては積極的に自社サイトにて公開していきます。
今回の事に関してはWookong-Mの国内代理店の検証不足(検証義務はない)が原因です。
トリムズレ問題は簡単に再現が可能な現象です。
これを放置している位ですので、今回の様な混信問題は・・・当然ですが無視する事でしょう。
もしも事故が発生した場合は当然ですが空撮会社がもっとも重い責任を背負うこととなります。
弊社の様な空撮会社が具体的な安全検証を行い、実務に挑むのはある意味で当然と言えます。
そして、業界で共有すべきトラブルの芽は共有することがベストなのですが・・・
各々が自由に「開発」「実務」を行っているのが国内の空撮会社の実情です。

コラム1：0 [Zero]にしか出来ない機材検証

バルーン空撮の撮影システムには2軸スタビライザーを用いています。
この水平制御にマルチコプターのフライトコントローラーをテストとして用いていました。（2012年2月～5月）
その時期はマルチコプター開発と平行して送信機をPCM9XからXG8に移行するタイミング。
XG8では本来の使い方以外のプログラムを受け付けない傾向に設計されています。
この事から受信チャンネルを節約したいというのが採用理由でした。(感度などはボリュームで調整可能なタイプ) これをマルチコプターのフライトコントローラー内のジンバル制御を用いると、送信機の空きチャンネルが節約できると言うのが採用の理由でした。

このフライトコントローラーによるスタビライザー制御は当初は非常に良好な結果を示しました。
少し風が強い(瞬間最大5m/s)条件下でも、デジタル一眼レフにて夜景撮影が可能なレベルまでカメラを鎮めていました。
しかし・・・
実務を重ねると、致命的な瑕疵が見つかりました。
特定条件ではノイズが入り水平を維持できない
具体的には送電線・鉄道の近くでスタビライザーに「カクッ」という振動が入っていまいます。
影響が強い場所ではまさにトリムズレと同様の現象が確認出来ています。
ちなみに、影響が強いとしていますが・・・普通に市街地でありえる状況です。
これは何を意味するのか・・・
送電線や鉄道の近くではこのフライトコントローラーを搭載したマルチコプターは暴走することを意味します。
問題のコントローラーは1.5万程度の非常に安価な物。
さすがに、10万円程度の価格となるWookohg_Mでは送電線も鉄道も問題無いことを確認しています。
ここでのポイントは「Wookohg_Mが市街地で常識的にありえるノイズ下の運用で問題が無い」と0 [Zero]が言い切っている点です。
なぜ、ここまで自信を持って言えるのか？
それはバルーン撮影の現場でWookohg_Mを実際にテスト通電させているからに他なりません。
「現場で通電するだけなら、誰でもテスト出来るから無意味」と言うかも知れません。
0 [Zero]と普通の空撮会社との大きな違いがココで出てきます。

バルーンにWookng_Mを搭載してテスト

これが何を意味するかわかって頂けるでしょうか？
2.4GHz帯などは指向性が強い。
つまり、地表面などでテストを行っても建物などに遮蔽されて十分なテスト結果が出ないことを意味します。
上空に上げれば、遮蔽物が少なくなる事から、様々なノイズに曝されて効率よくテストが出来ます。
このページでも紹介している業務用の2.4GHzとの混信も、低空よりも高度が高いフライトでより発生しています。
これも電波の理屈から考えると当然の結果と言えます。

0 [Zero]は上空で混信テストが行えるプラットフォーム（バルーン）を持っている。
これが多くの同業他社と比較した場合のアドバンテージです。

0 [Zero]はバルーンを持っている。
そのバルーンはいつでも上空にフライト可能（ヘリウムガスを装填したまま移動するという、希なバルーン）
そして、バルーン空撮の場所は都市部でありイベント会場です。
ここまで、マルチコプター空撮の現場に即したテスト環境を、日常的に持っているのは・・・
0 [Zero]のみと言えるでしょう。
他社には安全に精度が高いテストが実施できる環境を持っていません。

コラム2：水没機材に関して

←墜落から一週間後に撮影

今回は海水への墜落ですので、電子器機に関しては全て廃棄になります。
サーボなどは再利用出来そうなのですが・・・
プロならば廃棄するのが当然です。
この時点のでスタビライザー制御サーボは模型店で1.1万円程度の比較的高級なサーボ。
検証後に、テスト機などに回す可能性は残しますが実務では絶対に用いる事がありません。

「スタビライザー用なら墜落原因とならないから問題無いだろう・・・」
この様な考えには注意が必要です。
確かに墜落原因にはなりません。
しかし、信頼性を落とす要素であることはかわりありません。
仮に、偶然の故障のタイミングが撮り直しの効かないシーンのテイクなら・・・
それはプロとして大問題です。
そして、小さな見逃しの積み重ねが重大事故の原因になるという事実を忘れてはいけません。

なお、墜落したカメラから問題のテイクは回収出来ています。
ご参考までに、以下を紹介します。

・水深2m程度の深さに10分程度浸かった
・カメラ内部まで海水は浸入
・回収直後に、SDカードを水道水にて洗浄
・30分程度放置後にPCにて読み取りを確認
・用いたSDはサンディスク

過去に経験したことは無かったのですが今回は撮影データを回収することが出来ました。
今回の経験では第三者に損害を与えなかったことが最大の収穫。
やはり、十分な信頼性の検証が完了するまでは小型機にて経験を積むことが極めて正しい判断であったことを身にしみてわかった次第です。

公開日：2012/08/06
最終更新日：2012/12/06

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