ビジョンポジショニングとは？カメラ・光学センサーによる位置保持の仕組みを解説
ソラタ
「室内でGPSが使えない環境でもドローンが止まって飛べるのはなぜ？」ビジョンポジショニングの仕組みとGNSSとの違いを整理します。
この記事の要点
ビジョンポジショニングとは、下向きカメラで地面のテクスチャ（模様・凹凸）を連続撮影し、画像間の変化量（光学フロー）から機体の移動量を推定して位置保持を行う機能です。GNSSが受信できない屋内・地下・橋梁下などで位置保持飛行を可能にします。
ただし地面に模様がない場合や暗所では機能しません。
ビジョンポジショニングとは
ビジョンポジショニング（Visual Positioning System：VPS）は、機体底部に搭載した下向きカメラと超音波センサーを組み合わせ、地面の模様・テクスチャを連続的に読み取ることで機体の位置を推定・保持する機能です。
連続する画像の変化量から移動速度・方向を計算する技術を光学フロー（オプティカルフロー）といいます。
仕組み
| センサー | 役割 |
|---|---|
| 下向きカメラ | 地面のテクスチャを連続撮影し、画像間の変化から水平方向の移動量を計算 |
| 超音波センサー | 地面までの距離（高度）を計測し、高度保持を補助 |
| IMU（慣性計測装置） | 加速度・角速度を計測し、カメラ情報と組み合わせて精度を高める |
ビジョンポジショニングで使用する超音波センサー・高度センサーを含む搭載デバイスの種類と機能については、無人航空機の飛行の安全に関する教則（下図）でも一覧として示されています。
GNSSとの違い・使い分け
| 比較項目 | GNSSによる位置保持 | ビジョンポジショニング |
|---|---|---|
| 使用できる環境 | 屋外・衛星受信可能な場所 | 屋内・橋梁下・GNSSが届かない場所 |
| 精度 | 通常±1〜2m（RTKなら±cm） | 低高度で良好、高度が上がると低下 |
| 苦手な状況 | 建物密集地・屋内・遮蔽環境 | 暗所・単色の床・高度3〜4m以上 |
ビジョンポジショニングが機能しない状況
以下の環境ではビジョンポジショニングが正常に動作せず、ATTIモードに近い状態になる場合があります。
| 状況 | 理由 |
|---|---|
| 暗所・照明不足 | カメラが地面の模様を認識できない |
| テクスチャのない床（白い床・水面） | 画像間の変化点が検出できず移動量計算ができない |
| 高高度（機種により3〜4m以上） | カメラの分解能が下がり特徴点が少なくなる |
| 速い移動 | 画像変化が激しすぎて追従できない |
混同しやすい用語
ビジョンポジショニング：下向きカメラで地面の模様を読み取り水平位置を保持する機能。室内・低高度で有効。
GNSSモード（GPSホールド）：衛星測位で位置を保持するモード。屋外・衛星受信可能な場所で有効。
ATTIモード：GNSSもビジョンポジショニングも使わず、姿勢制御のみで飛行するモード。位置は保持しない。
光学フロー：連続する画像の変化量から移動速度・方向を算出する技術。ビジョンポジショニングの核心技術。
一問一答
Q1. ビジョンポジショニングとは何か。
A1. 下向きカメラで地面の模様を連続撮影し、画像変化（光学フロー）から移動量を推定して位置保持を行う機能。
Q2. ビジョンポジショニングが機能しない状況を2つ答えよ。
A2. ①照明不足・暗所 ②テクスチャのない単色の床（白い床・水面など）。
まとめ
ビジョンポジショニングは下向きカメラと光学フロー技術でGNSSなしに位置保持を可能にする機能です。屋内・橋梁下などGNSSが届かない環境で活躍しますが、暗所・単色床・高高度では機能しないため、飛行環境に応じた使い分けが必要です。
関連記事：GPSホールドモードとは？ GNSSが使えないときどうする？ATTIモードとは フライトコントローラーとセンサーとは？
参考資料
・無人航空機の飛行の安全に関する教則（国土交通省 第4版）
・無人航空機操縦者技能証明に係る学科試験の科目について（国土交通省）
※ この記事の制度確認日：2026年5月
学科試験対策｜管理人の一言
「ビジョンポジショニング＝下向きカメラで地面を読む位置保持」「GNSS不要だが暗所・白い床では機能しない」という特徴と限界を対比で覚えましょう。GNSSモード→ビジョンポジショニング→ATTIモードという「使えるセンサーが減るほど操縦難易度が上がる」という構造と結びつけると理解が深まります。