(57)【要約】【課題】無線通信用のアンテナを比較的容易に、かつ、安定して設置可能にし、臨時、応急、僻遠地域などの用途にも合理的なコストの範囲内で対応可能にする。【解決手段】無人航空機１０を導電性のケーブル１０１により係留箇所１１に係留すると共に、無線通信装置１０２を係留箇所１１の側に設けて接続部１０３を介してケーブル１０１と接続し、無人航空機１０を飛行、滞空させた状態でケーブル１０１をアンテナとして無線通信を行う。係留箇所１１の側に電源装置を設けて無人航空機１０に対してケーブル１０１を通して電源供給し、無線通信信号をケーブル１０１に重畳させてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操縦により又は自律で飛行させることができる無人航空機を導電性のケーブルにより係留箇所に係留し、
前記係留箇所の側に設けられた無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように前記無線通信装置と前記ケーブルを接続し、
前記無人航空機を飛行させて、前記係留箇所と前記無人航空機の間で前記ケーブルを伸張し、
前記ケーブルをアンテナとして前記無線通信装置により無線通信を行う
ことを特徴とする無線通信の方法。
【請求項２】
前記係留箇所の側に電源装置を設け、前記電源装置から前記ケーブルを通して前記無人航空機に対して電源を供給することができるように接続したことを特徴とする請求項１に記載の無線通信の方法。
【請求項３】
前記無人航空機を前記係留箇所から垂直方向に飛行させて、垂直偏波を用いた無線通信を行えるようにすることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の無線通信の方法。
【請求項４】
前記無人航空機を前記係留箇所から水平方向に飛行させて、水平偏波を用いた無線通信を行えるようにすることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の無線通信の方法。
【請求項５】
前記無線通信装置の無線通信信号の接続端子に接続されたフィーダー線を変圧器の一次側に接続すると共に、前記ケーブルを前記変圧器の二次側に接続することにより、前記無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように前記無線通信装置と前記ケーブルを接続することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の無線通信の方法。
【請求項６】
前記ケーブルを中空の巻取軸の周囲に巻回して、前記ケーブルの繰出し又は繰入れに伴い前記巻取軸が回転するように構成し、
前記無線通信装置の無線通信信号の接続端子にフィーダー線を通して接続されたコイルを前記巻取軸の中空部分に挿入することにより、前記無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように前記無線通信装置と前記ケーブルを接続することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の無線通信の方法。
【請求項７】
前記フィーダー線及び前記コイルの間にインピーダンス整合回路を設けた場合において、
前記無線通信装置の使用周波数を選択し、
前記無人航空機を前記選択された使用周波数に適合するアンテナ長に相当する前記ケーブルの繰出し長が得られる位置まで飛行させ、
前記選択された使用周波数に適合するように前記インピーダンス整合回路のインピーダンスを調整する
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信の方法。
【請求項８】
前記無人航空機は第１の無人航空機及び第２の無人航空機を含む複数機からなり、前記ケーブルは前記第１の無人航空機を前記係留箇所に係留する第１のケーブル及び前記第２の無人航空機を前記係留箇所に係留する第２のケーブルを含む複数のケーブルからなる場合において、
前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルを、前記係留箇所の側からある長さに亘って束ねた後に分岐箇所において分岐させてから、前記第１の無人航空機及び前記第２の無人航空機にそれぞれ接続し、
前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルが前記係留箇所から前記分岐箇所まで垂直に延伸され、かつ、前記第１のケーブルの前記分岐箇所から前記第１の無人航空機までの部分と前記第２のケーブルの前記分岐箇所から前記第２の無人航空機までの部分とが水平の直線状をなすように、前記第１の無人航空機及び前記第２の無人航空機を飛行させ、
前記無線通信装置が前記第１のケーブルとの間でやりとりする無線通信信号と、前記無線通信装置が前記第２のケーブルとの間でやりとりする無線通信信号を、互いに逆極性にする
ことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の無線通信の方法。
【請求項９】
無線通信装置と、
遠隔操縦により又は自律で飛行させることができる無人航空機を係留箇所に係留することができる導電性のケーブルと、
前記ケーブルを、前記係留箇所の側において、前記無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように前記無線通信装置に接続することができる接続部とを
備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
前記接続部はさらに、前記ケーブルを、前記係留箇所の側に設けられた電源装置から前記ケーブルを通して前記無人航空機に電源を供給するため前記電源装置に接続することができるように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記接続部は、前記無線通信装置の無線通信信号の接続端子に接続されたフィーダー線を一次側に接続すると共に、前記ケーブルを二次側に接続してなる変圧器を備えたことを特徴とする請求項９及び請求項１０のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記接続部は、
前記ケーブルを周囲に巻回して、前記ケーブルの繰出し又は繰入れに伴い回転するように構成された中空の巻取軸と、
前記無線通信装置の無線通信信号の接続端子にフィーダー線を通して接続されると共に、前記巻取軸の中空部分に挿入されてなるコイルと、
前記フィーダー線及び前記コイルの間に設けられたインピーダンス整合回路とを
備えたことを特徴とする請求項９及び請求項１０のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記無人航空機は前記係留箇所の側に置かれた飛行指示手段から飛行指示を受けて飛行することができる場合において、前記接続部は、
前記無線通信装置及び前記インピーダンス整合回路並びに前記無人航空機の飛行指示手段に対してそれぞれ有線又は無線で接続され、前記無線通信装置の使用周波数が選択されると、前記飛行指示手段により前記無人航空機を前記選択された使用周波数に適合するアンテナ長に相当する前記ケーブルの繰出し長が得られる位置まで飛行させると共に、前記選択された使用周波数に適合するように前記インピーダンス整合回路のインピーダンスを調整させることができる制御部を
さらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記インピーダンス整合回路は、リアクタンス素子からなる複数通りの回路を切り換えて前記コイルに対して直列に接続することができるように構成されたことを特徴とする請求項１２及び請求項１３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記無人航空機が第１の無人航空機及び第２の無人航空機を含む複数機からなる場合において、
前記ケーブルは前記第１の無人航空機を前記係留箇所に係留する第１のケーブル及び前記第２の無人航空機を前記係留箇所に係留する第２のケーブルを含む複数のケーブルからなり、
前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルは、前記係留箇所の側からある長さに亘って束ねられた後に分岐箇所において分岐されてから、前記第１の無人航空機及び前記第２の無人航空機にそれぞれ接続され、
前記接続部は、前記無線通信装置及び前記第１のケーブルとの間でやりとりする無線通信信号と、前記無線通信装置及び前記第２のケーブルとの間でやりとりする無線通信信号を、互いに逆極性にする手段を備える
ことを特徴とする請求項９及び請求項１０のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の方法及び無線通信システムに係り、特に無人航空機を応用する無線通信の方法及び無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
短波（ＨＦ）帯通信は船舶・航空機通信やアマチュア無線に使用され、超短波（ＶＨＦ）帯通信は防災、消防、警察、航空管制等の用途に使用されている。これらの周波数帯は、より高域の周波数帯に比べて情報伝送容量の点では劣るが、直進性が弱いために障害物を迂回するような伝搬が可能である。このような特徴により、高層建築物が多い都市部の見通しの悪い伝搬環境で主に垂直偏波を用いて比較的長距離の通信が行え、また洋上等の障害物が少ない伝搬環境で主に水平偏波を用いて電波の見通し距離を超える長距離通信を行える等の特徴を持つ。
【０００３】
ＨＦ帯やＶＨＦ帯を用いる通信は、上述した特徴により、例えば都市災害の現場における応急の無線通信や、大規模なイベントの会場における臨時の無線通信にも好適である。また、洋上における船舶間又は船舶と地上間の通信や、砂漠や平原など地理的な広範囲にわたる無線通信にも好適である。
【０００４】
ＨＦ帯やＶＨＦ帯に使用するアンテナには各種の形態のものがあるが、中でも波長に見合う数メートルから数十メートル長の線路（導電性のケーブル等）をできるだけ見通しのよい場所に設けたものがよく用いられる。そのように設けられたアンテナに無線通信装置（送信機若しくは受信機又はそれらの両方を備えたもの）を接続して、目的とする無線通信を行うことができる。
【０００５】
そこで、例えば地上数十メートル高の構造物（鉄塔等）を建ててその高さ方向に線路を取り付けたり、水平偏波を必要とする場合は２本の鉄塔の間に線路をわたしたり、船のマストを利用して線路を取り付けたりわたしたりすることが行われる。しかしこれらの方法は、上述したような応急、臨時の目的には適するとはいえない。
【０００６】
また、砂漠や平原など常時はあまり人が立ち入らないような僻遠の地域に設けることも、建設や保守のコストを考慮すれば難しいと考えられる。洋上で船のマストを利用する方法は、船が小型になるほど適用が難しいと考えられる。アンテナをスパイラル状に形成して、線路長を保ちながら外形をコンパクトにすることも可能であるが、その場合にはアンテナ性能（ゲイン）を犠牲にせざるを得ない。
【０００７】
ＨＦ帯の通信機用アンテナを、比較的容易に設置することをねらいとする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１は、翼形状をして浮上ガスが注入された気密シート性の浮体と、当該浮体の両端につながれた吊下げ手段と、当該吊下げ手段に上端がつながれ下端が地上に固定されたアンテナ線を備えた通信用アンテナについて記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３３５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された技術によれば通信用アンテナの設置を容易にすることはできるが、風の条件によってアンテナの設置の向きや安定性が影響を受けることが避けられないと考えられる。この点について特許文献１は、浮体の翼形状により発生する揚力が浮上ガスの浮力とあいまってアンテナ線の垂直を保つことを述べているが、それを可能とする風速の上限等の条件については記載がないのでわからない。また、特許文献１に記載された技術を水平偏波用のアンテナに適用することは難しい。
【００１０】
本願発明が解決しようとする課題は、無線通信用のアンテナを比較的容易に、かつ、安定して設置可能にし、臨時、応急、僻遠地域などの用途にも合理的なコストの範囲内で対応可能にし、垂直偏波及び水平偏波の両方に適用可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明に係る無線通信の方法は、遠隔操縦により又は自律で飛行させることができる無人航空機を導電性のケーブルにより係留箇所に係留し、前記係留箇所の側に設けられた無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように前記無線通信装置と前記ケーブルを接続し、前記無人航空機を飛行させて、前記係留箇所と前記無人航空機の間で前記ケーブルを伸張し、前記ケーブルをアンテナとして前記無線通信装置により無線通信を行うことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る無線通信システムは、無線通信装置と、遠隔操縦により又は自律で飛行させることができる無人航空機を係留箇所に係留することができる導電性のケーブルと、前記ケーブルを、前記係留箇所の側において、前記無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように前記無線通信装置に接続することができる接続部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、無線通信用のアンテナを比較的容易に、かつ、安定して設置することができ、臨時、応急、僻遠地域などの用途にも合理的なコストの範囲内で対応することができ、垂直偏波及び水平偏波の両方に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る概念及び主要な構成を表す図である。
【図２】図２は本発明の実施例１の概念及び主要な構成を表す図である。
【図３】図３は実施例１に係る接続部の構成及び接続を表す図である。
【図４】図４は本発明の実施例２の概念及び主要な構成を表す図である。
【図５】図５は実施例２に係る接続部の構成及び接続を表す図である。
【図６】図６は実施例２に係るインピーダンス整合回路の構成を例示する図である。
【図７】図７は本発明の実施例３に係る接続部の構成及び接続を表す図である。
【図８】図８は実施例３に係る無線通信の方法を説明するフローチャートである。
【図９】図９は本発明の実施例４の概念及び主要な構成を表す図である。
【図１０】図１０は実施例４に係る接続部の構成及び接続を表す図である。
【図１１】図１１は実施例４の応用例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る複数の実施例を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る概念及び主要な構成（無線通信システム１００を含む。）を表す図である。本発明の実施の形態において使用する無人航空機の一例は、図１に符号１０を付して示したいわゆるドローン（遠隔操縦、プログラミング又は人工知能等に基づく自律的な飛行、位置と高度を保つ滞空等が可能な無人航空機）である。無人航空機１０は、例えば地上に設けた係留箇所１１（図１に破線の楕円で示す。）に導電性のケーブル１０１を介して係留された状態で、遠隔操縦により又は自律的に飛行することができる。
【００１６】
係留箇所１１には、無線通信装置１０２が設けられている。無線通信装置１０２は、例えばＨＦ帯又はＶＨＦ帯の電波を送信若しくは受信し、又は送受信の両方を行うことができる（電波の帯域は、ＨＦ帯又はＶＨＦ帯に限るものではない。）。無線通信装置１０２は、使用の形態により、図示しない音声通信端末、データ通信端末又はネットワークに接続されてもよい。
【００１７】
係留箇所１１には、接続部１０３が設けられている。接続部１０３は、ケーブル１０１を係留箇所１１の側において無線通信装置１０２に接続することができる。この接続は、無線通信装置１０２がケーブル１０１との間で無線通信信号のやりとりを可能にするように行われる（そのため、図１に示すように無線通信装置１０２と接続部１０３が接続される。）。その具体的な方法は、以下の実施例において説明される。
【００１８】
無線通信システム１００の主要な構成は、以上に説明したケーブル１０１、無線通信装置１０２及び接続部１０３である。なお、係留箇所１１は地上に限らず、建物や鉄塔などの建造物や構造物のスペースに設けてもよいし、船舶上に設けてもよい。ケーブル１０１は単線でもよい（その場合、無人航空機１０は外部電源の供給を受けずに飛行する。）が、後述するように無人航空機１０に対する外部電源の供給線として用いるため対線にしてもよい。
【実施例１】
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態に係る第１の実施例（実施例１）の概念及び主要な構成を表す図である。図２のうち、符号１０、１１、１００ないし１０３を付して表した構成は、図１に同じ符号を付して表した構成とそれぞれ同じであるから、説明を省略する。なお、図２においてケーブル１０１は対線であることを明示した。
【００２０】
係留箇所１１には、電源装置１２が設けられている。電源装置１２は接続部１０３を介してケーブル１０１に接続され、無人航空機１０に対して直流又は交流電源を供給することができる。このように係留箇所１１の側から電源を供給することにより、電源を供給しない場合に比べて無人航空機１０の連続飛行時間を延長することができる。
【００２１】
図３は、接続部１０３の構成並びに電源装置１２、ケーブル１０１及び無線通信装置１０２との接続を表す図である。接続部１０３は、変圧器１０６を備えている。変圧器１０６の一次側（図中の右側）の両端は、フィーダー線１０２ａを通じて、無線通信装置１０２の接続端子１０２ｂ及び１０２ｃにそれぞれ接続されている。
【００２２】
変圧器１０６の二次側の巻き線はケーブル１０１の対線に接続される対線からなり、当該対線の一方が電源装置１２の一方の出力端（記号“＋”で表す。）に接続され、当該対線の他方が電源装置１２の他方の出力端（記号“−”で表す。）に接続される。
【００２３】
上述した構成及び接続により、電源装置１２からケーブル１０１を経て無人航空機１０に対して電源を供給することができる。また、無線通信装置１０２が無線送信機能を備えているならば、接続端子１０２ｂ及び１０２ｃの間に得られた送信信号が変圧器１０６の一次側巻き線を経て二次側巻き線を励振し、当該二次側巻き線に接続されたケーブル１０１に給電される。当該送信信号は変圧器１０６を介する電磁的結合によってケーブル１０１に給電されるから、無線通信装置１０２は電源装置１２によるバイアス電圧の影響を避けることができる。
【００２４】
二次側巻き線及びケーブル１０１を構成する対線は、電源の周波数よりも十分高い（例えばＨＦ帯以上の）周波数に対しては単線と等価である。したがって、無人航空機１０を係留箇所１１から垂直の方向に上昇させて伸張させたときのケーブル１０１がアンテナとして作用し、当該送信信号を空中に放射することができる。例えば無人航空機１０を係留箇所１１の２５ｍ上空の位置及び高度に保ち、周波数３ＭＨｚで送信するとすれば、２５ｍ長のケーブル１０１を４分の１波長モノポールアンテナとして用いることができる。
【００２５】
上述したケーブル長と周波数の関係は一例に過ぎず、４分の１波長モノポールアンテナの構成に限定するものではない。無線通信装置１０２が無線受信機能を備えているならば、ケーブル１０１を伸張して構成されたアンテナを通して外界から到来する電波を受信することができる。無線通信装置１０２が無線送受信機能及び送受信切換え機能を備えていれば、ケーブル１０１を伸張して構成されたアンテナを通して送受信を行うことができる。無人航空機１０は特許文献１のような浮体を利用する場合に比べて飛行、滞空の安定性が高く、準備も簡便であって、例えば災害の現場において迅速に無線通信設備を展開する用途などに極めて好適である。
【００２６】
上述したように無人航空機１０を係留箇所１１から垂直の方向に上昇させたときは、伸張させたケーブル１０１を垂直偏波用のアンテナとして用いることができる。係留箇所１１が地上よりも高高度の位置や船舶上に設けられた場合には、無人航空機１０を係留箇所１１から水平方向に飛行させ、伸張させたケーブル１０１を水平偏波用のアンテナとして用いることができる。
本発明の実施の形態に係る実施例１によれば、係留箇所の側から飛行中の無人航空機に対して電源を供給するケーブルに対し、電源バイアスの影響を受けずに無線通信信号を重畳させて、垂直偏波用又は水平偏波用のアンテナを構成することができる。
【実施例２】
【００２７】
図４は、本発明の実施の形態に係る第２の実施例（実施例２）の概念及び主要な構成を表す図である。実施例２では、実施例１と同じく無人航空機１０を使用する。実施例２に係る無線通信システム２００の主要な構成は、ケーブル１０１、無線通信装置１０２及び接続部２０３である。これらのうち、ケーブル１０１及び無線通信装置１０２は、実施例１で同じ符号を付して表した構成とそれぞれ同じである。
【００２８】
無人航空機１０は、実施例１におけるのと同様に係留箇所１１にケーブル１０１を介して係留された状態で飛行することができる。無線通信システム２００は、実施例１の場合と同様に係留箇所１１の側に設けられる。係留箇所１１には、実施例１と同様に電源装置１２が設けられている。
【００２９】
図５は、接続部２０３の構成並びに電源装置１２、ケーブル１０１及び無線通信装置１０２との接続を表す図である。接続部２０３は、巻取軸２０６と、コイル２０７と、インピーダンス整合回路２０８を備える。巻取軸２０６は中空のドラム状に形成され、対線のケーブル１０１を巻回して、ケーブル１０１の繰出し又は繰入れに伴い図中左右の向きの回転軸の周囲に回転することができる。ケーブル１０１の対線の図中における左端は、それぞれ電源装置１２の一方の出力端（記号“＋”で表す。）及び他方の出力端（記号“−”で表す。）に接続される。
【００３０】
コイル２０７は導線をスパイラル状に形成したもので、巻取軸２０６の中空の内部へ図中のブロック矢線の向きに挿入することができる。インピーダンス整合回路２０８は無線通信装置１０２とコイル２０７の間に設けられ、インピーダンス整合回路２０８の無線通信装置１０２側の端子は、フィーダー線１０２ａを通じて無線通信装置１０２の接続端子１０２ｂ及び１０２ｃにそれぞれ接続される。インピーダンス整合回路２０８のコイル２０７側の端子は、コイル２０７を構成する導線の両端に接続される。
【００３１】
図６は、インピーダンス整合回路２０８の構成を例示する図である。インピーダンス整合回路２０８は、リアクタンス素子からなる複数通りの回路を切り換えてコイル２０７に直列に接続することができるように構成される。図６の例では、インダクタンス素子２０８ａ、キャパシタンス素子及びインダクタンス素子の直列回路２０８ｂ、キャパシタンス素子及びインダクタンス素子の並列回路２０８ｃ並びにキャパシタンス素子２０８ｄを切り換えることができる。
【００３２】
図４ないし図６を参照して、実施例２に係る無線通信システム２００の動作を説明する。電源装置１２からケーブル１０１を経て、無人航空機１０に対して電源を供給することができる。また、無線通信装置１０２が無線送信機能を備えているならば、接続端子１０２ｂ及び１０２ｃの間に得られた送信信号がインピーダンス整合回路２０８を経てコイル２０７を励振する。当該送信信号は同軸状に配置されたコイル２０７と巻取軸２０６の周囲に巻回されたケーブル１０１の間の電磁的結合を介してケーブル１０１に給電される。
【００３３】
当該送信信号は同軸状の位置関係にあるコイル２０７とケーブル１０１の巻回部分の間の電磁的結合によってケーブル１０１に給電されるから、無線通信装置１０２は電源装置１２によるバイアス電圧の影響を避けることができる。実施例１と同様に無人航空機１０を係留箇所１１から垂直の方向に上昇させて伸張させたときのケーブル１０１が垂直偏波用のアンテナとして作用し、当該送信信号を空中に放射することができる。同じアンテナを受信にも用いたり、無人航空機１０を水平に飛行させて水平偏波用のアンテナとして用いたりすることができる点は、実施例１と同様である。
【００３４】
実施例２に係る無線通信システム２００を用いた無線通信の方法を、以下に説明する。初めに無線通信の周波数を選び、無線通信装置１０２において当該周波数を設定する。垂直偏波用の場合、選んだ周波数に適したアンテナ長を得られる高度まで無人航空機１０を上昇させると、巻取軸２０６が回転してケーブル１０１が所要長だけ上方に繰り出される。周波数とアンテナ長によりアンテナインピーダンスが変化するから、インピーダンス整合回路２０８の複数通りの回路２０８ａないし２０８ｄのうちから最も適したものを選んで、インピーダンスの整合条件に近づけるようにする。
【００３５】
選んだ周波数が長波長側に近いほど、アンテナ長すなわちケーブル１０１の繰出し長が伸びてインダクタンス成分が優勢になるから、インピーダンス整合回路２０８においてインピーダンスの整合条件に近づけるため、インダクタンス素子２０８ａを選ぶ。選んだ周波数が短波長側に近いほど逆に、キャパシタンス成分によってインダクタンス成分を打ち消すため、キャパシタンス素子２０８ｄを選ぶ。
【００３６】
中間に位置する周波数の場合は、キャパシタンス素子及びインダクタンス素子の直列回路２０８ｂ又はキャパシタンス素子及びインダクタンス素子の並列回路２０８ｃを選ぶことができる。
本発明の実施の形態に係る実施例２によれば、アンテナ長すなわち無人航空機１０を係留するケーブルの繰出し長を変えて周波数の選択的切換えに対応すると共に、その都度インピーダンス整合条件に近づけることができるという付加的な効果が得られる。
【実施例３】
【００３７】
実施例３は、実施例２に係る無線通信の方法を自動化する変形例である。実施例３において使用するシステムの構成は、図４の接続部２０３を接続部３０３に置き換えたものである（その他の構成は、図４と同じとする。）。図７は、接続部３０３の内部構成及び他の構成との接続を表す図である。接続部３０３は、実施例２に係る制御部２０３と同じ構成に制御部３０９を加えたものである。制御部３０９としては、例えばマイクロプロセッサ、ディジタル信号処理プロセッサ又はパーソナルコンピュータ等を用いることができる。
【００３８】
図７には、無人航空機１０に飛行指示するための飛行指示手段１３を含めている。飛行指示手段１３は、マニュアル操作による無人航空機１０への飛行指示に用いられるほか、例えば商用化されている近距離無線通信手段を通じて制御部３０９に接続され（図中に両向き矢印付き破線で表す。）、制御部３０９の指示を受けて自動で無人航空機１０への飛行指示を行うことができる。制御部３０９は、無線通信装置１０２及びインピーダンス整合回路２０８とも、それぞれ有線又は無線により接続される（同様に両向き矢印付き破線で表す。）。
【００３９】
図８は、実施例３に係る無線通信の方法を説明するフローチャートである。処理の開始（ＳＴＡＲＴ）に続き、無線通信装置１０２に対して使用周波数が設定される（ステップＳ８１）。無線通信装置１０２は、設定された使用周波数の値を制御部３０９に通知する。制御部３０９は、設定された使用周波数に適したアンテナ長を選択する（ステップＳ８２）。制御部３０９は、選択したアンテナ長を実現する高度又は位置まで無人航空機１０を飛行させ、その位置で滞空させるように、飛行指示手段１３に対して指示を送る（ステップＳ８３）。
【００４０】
制御部３０９はインピーダンス整合回路２０８に指示して、設定された使用周波数に適したインピーダンスを選択させる（ステップＳ８４）。以上でこの処理を終了し（ＥＮＤ）、続いて設定した周波数を用いる無線通信を行うことができる。
本発明の実施の形態に係る実施例３によれば、使用周波数の設定からアンテナ長及びインピーダンスの選択まで自動的に行うことができるという、付加的な効果が得られる。
【実施例４】
【００４１】
図９は、本発明の実施の形態に係る第４の実施例（実施例４）の概念及び主要な構成（無線通信システム４００を含む。）を表す図である。実施例４では、実施例１の無人航空機１０と同じ無人航空機を２機（それぞれ、符号２０及び３０を付して表す。）使用する。
【００４２】
無人航空機２０は、地上に設けた係留箇所１１（実施例１と同じ。）に導電性のケーブル４２０を介して係留された状態で、遠隔操縦により又は自律的に飛行することができる。無人航空機３０は、地上に設けた係留箇所１１（実施例１と同じ。）に導電性のケーブル４３０を介して係留された状態で、遠隔操縦により又は自律的に飛行することができる。ケーブル４２０及びケーブル４３０は、それぞれ実施例１のケーブル１０１と同じとする。ケーブル４２０及びケーブル４３０を合わせて、ケーブル４０１とする。
【００４３】
係留箇所１１には、電源装置１２（実施例１と同じ。）、無線通信装置１０２（実施例１と同じ。）及び接続部４０３が設けられている。電源装置１２は接続部４０３を介してケーブル４２０及びケーブル４３０にそれぞれ接続され、無人航空機２０及び無人航空機３０に対して直流又は交流電源を供給することができる。接続部４０３は、ケーブル４２０及びケーブル４３０を係留箇所１１の側においてそれぞれ無線通信装置１０２に接続することができる。この接続は、無線通信装置１０２がケーブル４２０及びケーブル４３０との間で無線通信信号のやりとりを可能にすると共に、ケーブル４２０及びケーブル４３０を互いに逆極性で励振するように行われる（後述）。
【００４４】
ケーブル４２０及びケーブル４３０は、係留箇所１１の側からある長さ（図中に符号“Ｌ”で示す。）に亘って束ねた（図９では撚り線をなすように表しているが、撚り線に限るものではない。）後に分岐箇所４５０において分岐され、それぞれ無人航空機２０及び無人航空機３０に接続される。
【００４５】
無線通信システム４００の主要な構成は、以上に説明したケーブル４０１、無線通信装置１０２及び接続部４０３である。図１０は、接続部４０３の構成並びに電源装置１２、ケーブル４０１及び無線通信装置１０２との接続を表す図である。接続部４０３は、変圧器１０６ａ及び変圧器１０６ｂ（いずれも実施例１の変圧器１０６に同じ。）を備えている。接続部４０３は、分配合成器４０５を備えている。分配合成器４０５は、無線通信装置１０２が接続端子１０２ｂ及び１０２ｃの間に出力する送信信号の電力を均等に分配して、変圧器１０６ａの一次側の巻き線及び変圧器１０６ｂの一次側の巻き線に供給する。
【００４６】
変圧器１０６ａの二次側の巻き線はケーブル４２０の対線に接続される対線からなり、当該対線の一方が電源装置１２の一方の“＋”側の出力端に接続され、当該対線の他方が電源装置１２の“−”側の出力端に接続される。変圧器１０６ｂの二次側の巻き線はケーブル４３０の対線に接続される対線からなり、当該対線の一方が電源装置１２の“＋”側の出力端に接続され、当該対線の他方が電源装置１２の“−”側の出力端に接続される。以上の構成及び接続により、電源装置１２からケーブル４２０を経て無人航空機２０に対して電源を供給することができる。また、電源装置１２からケーブル４３０を経て無人航空機３０に対して電源を供給することができる。
【００４７】
無線通信装置１０２から出力され分配合成器４０５で分配された送信信号の一方は、実施例１の場合と同様に、変圧器１０６ａの一次側巻き線及び二次側巻き線間の電磁的結合を経てケーブル４２０に給電される。また、無線通信装置１０２から出力され分配合成器４０５で分配された送信信号の他方は、同様に変圧器１０６ｂの一次側巻き線及び二次側巻き線間の電磁的結合を経てケーブル４３０に給電される。
【００４８】
ただし、ケーブル４２０が変圧器１０６ａの二次側巻き線の図１０における上側の端子に接続されたのに対して、ケーブル４３０は変圧器１０６ｂの二次側巻き線の図１０における下側の端子に接続されている。すなわち、ケーブル４２０に給電される送信信号とケーブル４３０に給電される送信信号は互いに逆極性である。
【００４９】
実施例４に係る無線通信の方法を説明する。無人航空機２０及び無人航空機３０を飛行させて、分岐箇所４５０が係留箇所１１から垂直に上昇してケーブル４０１の分岐箇所４５０より下の部分を伸張させると共に、ケーブル４２０の分岐箇所４５０から無人航空機２０までの部分とケーブル４３０の分岐箇所４５０から無人航空機３０までの部分が水平の直線状をなす（図９に表した通り。）状態で滞空させる。
【００５０】
無線通信装置１０２から出力された送信信号は、上述したように電力を均等に分配され、ケーブル４２０とケーブル４３０を互いに逆極性の関係で励振する（図９の曲線状のブロック矢印で表した関係になる。）。そうすると、ケーブル４０１の分岐箇所４５０より下の部分ではケーブル４２０の励振信号とケーブル４３０の励振信号が互いに相殺するため電磁波（垂直偏波）の放射が抑えられる。その一方、水平の直線状に伸張されたケーブル４２０の分岐箇所４５０から無人航空機２０までの部分とケーブル４３０の分岐箇所４５０から無人航空機３０までの部分は互いに同じ向きに励振されるため、単一のアンテナに等価な状態となって電磁波（水平偏波）を放射する。
【００５１】
例えば、ケーブル４２０の分岐箇所４５０から無人航空機２０までの部分とケーブル４３０の分岐箇所４５０から無人航空機３０までの部分を共に２５ｍで等長とし、送信周波数を３ＭＨｚとすれば、水平の直線状に伸張されたケーブル４２０の分岐箇所４５０から無人航空機２０までの部分とケーブル４３０の分岐箇所４５０から無人航空機３０までの部分が全体で２分の１波長ダイポールアンテナを構成する。
【００５２】
上述したケーブル長と周波数の関係は一例に過ぎず、２分の１波長ダイポールアンテナの構成に限定するものではない。また、ケーブル４２０の分岐箇所４５０から無人航空機２０までの部分とケーブル４３０の分岐箇所４５０から無人航空機３０までの部分を等長にしなくてもよい。上記のように構成された水平偏波のアンテナを受信用としても利用できることは、実施例１の場合と変わらない。ケーブル４２０及びケーブル４３０に対する電磁的結合の方法としては、実施例２の同軸状の結合方法をとってもよい。
【００５３】
図１１は、実施例４の応用例を説明する図である。図１１は、図９に表した構成のうち、水平の直線状に伸張されたケーブル４２０の分岐箇所４５０から無人航空機２０までの部分とケーブル４３０の分岐箇所４５０から無人航空機３０までの部分を上方から見て表している。上記の水平の直線状に伸張された部分は水平偏波アンテナを構成するから、水平面内に指向性を有する（図では、分岐箇所４５０をはさむ形に対をなすおむすび状の破線で指向性パターンを表している。）
【００５４】
図１１の上部に時計回り又は反時計回りの矢印付き破線で示すように、無人航空機２０及び無人航空機３０のどちらか一方又は両方を水平面内で移動させて全体を水平面内で回転させることにより、指向性を変化させることができる。通信相手の方向が限定されている場合や、希望派と妨害波を弁別したい場合に有効である。
【００５５】
実施例１の場合も、無人航空機を係留箇所から水平に飛行させれば水平偏波アンテナを構成することができる。ただし、例えば地上の場合に係留箇所自体がある程度の地上高を持つことが、無人航空機の飛行の安全やアンテナの見通しを確保するために望ましい。これに対して実施例４の方法は、係留箇所の地上高が低い場合にも適用することができる。
本発明の実施の形態に係る実施例４によれば、係留箇所自体が低高度位置にあっても水平偏波アンテナを安全、確実に構成し、無人航空機を移動させて水平面内の指向性を変化させることができるという、付加的な効果が得られる。
【符号の説明】
【００５６】
１０、２０、３０    無人航空機
１１    係留箇所
１２    電源装置
１３    飛行指示手段
１００、２００、４００    無線通信システム
１０１、４０１、４２０、４３０    ケーブル
１０２    無線通信装置
１０２ａ    フィーダー線
１０２ｂ、１０２ｃ    接続端子
１０３、２０３、３０３、４０３    接続部
１０６、１０６ａ、１０６ｂ    変圧器
２０６    巻取軸
２０７    コイル
２０８    インピーダンス整合回路
２０８ａ    インダクタンス素子
２０８ｂ    キャパシタンス素子及びインダクタンス素子の直列回路
２０８ｃ    キャパシタンス素子及びインダクタンス素子の並列回路
２０８ｄ    キャパシタンス素子
３０９    制御部
４０５    分配合成器
４５０    分岐箇所
【図１】
2019186641.tif 000003
【図２】
2019186641.tif 000004
【図３】
2019186641.tif 000005
【図４】
2019186641.tif 000006
【図５】
2019186641.tif 000007
【図６】
2019186641.tif 000008
【図７】
2019186641.tif 000009
【図８】
2019186641.tif 000010
【図９】
2019186641.tif 000011
【図１０】
2019186641.tif 000012
【図１１】
2019186641.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月24日(2018.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操縦により又は自律で飛行させることができる無人航空機を導電性のケーブルにより係留箇所に係留し、
前記係留箇所の側に設けられた電源装置から前記ケーブルを通して前記無人航空機に対して電源を供給することができるように、前記ケーブルを前記電源装置に接続し、
前記係留箇所の側に設けられた無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように、電磁的結合を介して前記ケーブルを前記無線通信装置に接続し、
前記無人航空機を飛行させて、前記係留箇所と前記無人航空機の間で前記ケーブルを伸張し、
前記無人航空機に対して前記電源装置から電源を供給すると共に、前記無線通信装置への電源バイアスの影響を避けながら前記ケーブルをアンテナとして前記無線通信装置により無線通信を行う
ことを特徴とする無線通信の方法。
【請求項２】
前記無人航空機を前記係留箇所から垂直方向に飛行させて、垂直偏波を用いた無線通信を行えるようにすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信の方法。
【請求項３】
前記無人航空機を前記係留箇所から水平方向に飛行させて、水平偏波を用いた無線通信を行えるようにすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信の方法。
【請求項４】
前記無線通信装置の無線通信信号の接続端子に接続されたフィーダー線を変圧器の一次側に接続すると共に、前記ケーブルを前記変圧器の二次側に接続することにより、前記無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように、電磁的結合を介して前記無線通信装置と前記ケーブルを接続することを特徴とする請求項１に記載の無線通信の方法。
【請求項５】
前記ケーブルを中空の巻取軸の周囲に巻回して、前記ケーブルの繰出し又は繰入れに伴い前記巻取軸が回転するように構成し、
前記無線通信装置の無線通信信号の接続端子にフィーダー線を通して接続されたコイルを前記巻取軸の中空部分に挿入することにより、前記無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように、電磁的結合を介して前記無線通信装置と前記ケーブルを接続することを特徴とする請求項１に記載の無線通信の方法。
【請求項６】
前記フィーダー線及び前記コイルの間にインピーダンス整合回路を設けた場合において、
前記無線通信装置の使用周波数を選択し、
前記無人航空機を前記選択された使用周波数に適合するアンテナ長に相当する前記ケーブルの繰出し長が得られる位置まで飛行させ、
前記選択された使用周波数に適合するように前記インピーダンス整合回路のインピーダンスを調整する
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信の方法。
【請求項７】
前記無人航空機は第１の無人航空機及び第２の無人航空機を含む複数機からなり、前記ケーブルは前記第１の無人航空機を前記係留箇所に係留する第１のケーブル及び前記第２の無人航空機を前記係留箇所に係留する第２のケーブルを含む複数のケーブルからなる場合において、
前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルを、前記係留箇所の側からある長さに亘って束ねた後に分岐箇所において分岐させてから、前記第１の無人航空機及び前記第２の無人航空機にそれぞれ接続し、
前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルが前記係留箇所から前記分岐箇所まで垂直に延伸され、かつ、前記第１のケーブルの前記分岐箇所から前記第１の無人航空機までの部分と前記第２のケーブルの前記分岐箇所から前記第２の無人航空機までの部分とが水平の直線状をなすように、前記第１の無人航空機及び前記第２の無人航空機を飛行させ、
前記無線通信装置が前記第１のケーブルとの間でやりとりする無線通信信号と、前記無線通信装置が前記第２のケーブルとの間でやりとりする無線通信信号を、互いに逆極性にする
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信の方法。
【請求項８】
無線通信装置と、
遠隔操縦により又は自律で飛行させることができる無人航空機を係留箇所に係留することができる導電性のケーブルと、
前記ケーブルを前記係留箇所の側に設けられた電源装置に接続し、かつ、前記無線通信装置と前記ケーブルとの間で、前記無線通信装置への電源バイアスの影響を避けながら無線通信信号のやりとりを可能にするように、電磁的結合を介して前記無線通信装置を前記ケーブルに接続することができる接続部とを
備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
前記接続部は、前記無線通信装置の無線通信信号の接続端子に接続されたフィーダー線を一次側に接続すると共に、前記ケーブルを二次側に接続してなる変圧器を備えたことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記接続部は、
前記ケーブルを周囲に巻回して、前記ケーブルの繰出し又は繰入れに伴い回転するように構成された中空の巻取軸と、
前記無線通信装置の無線通信信号の接続端子にフィーダー線を通して接続されると共に、前記巻取軸の中空部分に挿入されてなるコイルと、
前記フィーダー線及び前記コイルの間に設けられたインピーダンス整合回路とを
備えたことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記無人航空機は前記係留箇所の側に置かれた飛行指示手段から飛行指示を受けて飛行することができる場合において、前記接続部は、
前記無線通信装置及び前記インピーダンス整合回路並びに前記無人航空機の飛行指示手段に対してそれぞれ有線又は無線で接続され、前記無線通信装置の使用周波数が選択されると、前記飛行指示手段により前記無人航空機を前記選択された使用周波数に適合するアンテナ長に相当する前記ケーブルの繰出し長が得られる位置まで飛行させると共に、前記選択された使用周波数に適合するように前記インピーダンス整合回路のインピーダンスを調整させることができる制御部を
さらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記インピーダンス整合回路は、リアクタンス素子からなる複数通りの回路を切り換えて前記コイルに対して直列に接続することができるように構成されたことを特徴とする請求項１０及び請求項１１のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記無人航空機が第１の無人航空機及び第２の無人航空機を含む複数機からなる場合において、
前記ケーブルは前記第１の無人航空機を前記係留箇所に係留する第１のケーブル及び前記第２の無人航空機を前記係留箇所に係留する第２のケーブルを含む複数のケーブルからなり、
前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルは、前記係留箇所の側からある長さに亘って束ねられた後に分岐箇所において分岐されてから、前記第１の無人航空機及び前記第２の無人航空機にそれぞれ接続され、
前記接続部は、前記無線通信装置及び前記第１のケーブルとの間でやりとりする無線通信信号と、前記無線通信装置及び前記第２のケーブルとの間でやりとりする無線通信信号を、互いに逆極性にする手段を備える
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明に係る無線通信の方法は、遠隔操縦により又は自律で飛行させることができる無人航空機を導電性のケーブルにより係留箇所に係留し、前記係留箇所の側に設けられた電源装置から前記ケーブルを通して前記無人航空機に対して電源を供給することができるように接続し、前記係留箇所の側に設けられた無線通信装置が前記ケーブルとの間で無線通信信号のやりとりを可能にするように、電磁的結合を介して前記無線通信装置と前記ケーブルを接続し、前記無人航空機を飛行させて、前記係留箇所と前記無人航空機の間で前記ケーブルを伸張し、前記無人航空機に対して前記電源装置から電源を供給すると共に、前記無線通信装置への電源バイアスの影響を避けながら前記ケーブルをアンテナとして前記無線通信装置により無線通信を行うことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る無線通信システムは、無線通信装置と、遠隔操縦により又は自律で飛行させることができる無人航空機を係留箇所に係留することができる導電性のケーブルと、前記ケーブルを前記係留箇所の側に設けられた電源装置に接続し、かつ、前記無線通信装置と前記ケーブルとの間で前記無線通信装置への電源バイアスの影響を避けながら無線通信信号のやりとりを可能にするように、電磁的結合を介して前記無線通信装置と前記ケーブルを接続することができる接続部とを備えたことを特徴とする。