PO-23

令和5年度砂防学会研究発表会概要集

栗平地区における公共 BB 搭載 UAV による映像伝送の実証実験（その２）について
中電技術コンサルタント株式会社 〇舟津智司，荒木義則，久家政治，能島佑佳，猿渡雄二，若狹堯仁
国土交通省近畿地方整備局大規模土砂災害対策技術センター 小杉恵，竹下航，北本楽
1. はじめに
平成 23 年 9 月の台風第 12 号に伴う記録的な豪雨により，大規模な崩壊等が発生し，崩壊土砂が河道を閉塞する「河道閉塞（天然ダム）」が 17 箇所で形成された。天然ダムの形成は，その後の出水等による氾濫が想定されるため，地域住民に対して避難指示等の情報を提供しなければならないが，栗平地区（奈良県十津川村）のような携帯電波不感地帯では，調査映像等を外部へ伝送することができないため，迅速性に欠ける。
このような災害現場での通信手段として「公共ブロードバンド移動無線システム（以下，公共 BB）」が整備されており，全国各地整の国道・河川・砂防事務所等に適宜配備されている。しかしながら，その運用は陸上利用（地上中継）を想定しており，形態は背負子型で機動性は高いものの，道が湾曲し見通しが取れない環境下では，複数の中継機が必要となる。また，現行モデルは「1 対 1 通信」を標準とした設計であり，複数通信（多段中継）するためには，無線機本体の改良が必要である。
本稿では，上記課題に加え，既往実証実験 1)で確認された課題（映像の遅延や停止）に対する改善策を検討し，機能を高度化させた公共 BB 無線機と公共 BB 搭載 UAV を用いた上空利用の実証実験結果について報告する。

栗平地区(奈良県十津川村)

図-1 栗平地区の位置図

2. 実証実験の概要
実証実験では，機能を高度化させた公共 BB 無線機，公共 BB 搭載 UAV，Car-SAT（衛星通信技術）を併用し，携帯電波不感地帯の栗平地区から UAV 調査映像を遠隔地に伝送することを目的とした。また，下記①～③に示す高度化機能の有効性を確認する計画とし，2022 年 12 月 13 日～15 日に実施した。
① 多段中継機能（Wi-RAN）の有効性② 受信ダイバーシチ方式の有効性③ 簡易な操作を可能にする映像伝送システムの有効性

改良【栗平地区（携帯電波不感地帯）】≪事務所所有機器≫
・背負子型を利用する場合，複数台を連携させる必要がある。
・連携させるには，多段中継機能を追加する改良が必要である。

【高度化利用】
・公共 BB 搭載の中継用 UAV を活用した上空利用

公 共 B B搭 載 U A V◆公共 BB 無線装置(1W)の総重量：7.61kg◆公共 BB 搭載時の飛行時間：約 15 分

衛星回線
上り回線（UL）

上り回線（UL）

Car-SAT
下り回線（DL）

ビデオデコーダ

下り回線（DL）

モニタ

HDMI 接続モニタ

災害対策本部

受信ダイバーシチ方式（アンテナ増設）
標準仕様のアンテナ台数は，基地局側 1 基・移動局側 1 基の構成であるが，各拠点のアンテナを 1 基ずつ増設することにより，受信回線の品質向上を図る方式である。2 基設置することで，受信状況の良い回線の選択や電波合成が行えるようになるため，品質向上・安定化が望める。

ビデオ
エンコーダ

公 共 B B搭 載 UA V
離着陸地点

現地対策本部(公 共 BB基 地 局 )

図-2

現地調査班
(公 共 BB移 動 局 )実証実験における計画（概念図）- 715 -HDMI 接続No.
構成品名称
1 公共BB 無線装置（1W）
干渉低減フィルタ
2（取付け金具含む）
3 バッテリーBOX
4 バッテリー
5 GPS アンテナ
公共BB アンテナ16（送受信用）
公共BB アンテナ27（ダイバーシチ受信用）
総重量

重量[kg]
2.41
1.71
1.37
0.64
0.06
0.71
0.71
7.61

3. 実証実験の結果
3.1 公共 BB 搭載 UAV（中継用 UAV）
公共BBアンテナ1
公共BBアンテナ2
公共 BB 無線機（総重量 7.61kg)
干渉低減
公共BB無線装置
GPSアンテナフィルタ（1W）
を UAV に搭載するためには，専用の治具やランディングギア（降着1.2m装置）を開発・作成する必要があ1.2mる。また，治具等を装着した状態で飛行させ，飛行時の安定性や安公共BB無線装置全性を確認する必要もあった。
取り付け部
バッテリー
公共BB無線装置
さらに，公共 BB 無線回線品質
取り付け部の劣化原因となるノイズについて
図-3 公共 BB 搭載 UAV（中継用 UAV）
事前調査を実施し，UAV のプロペ
ラ回転に伴うノイズ対策として，アンテナ位置を UAV 中心からそれぞれ 1.2m 離隔させた。
3.2 公共 BB 上空利用による映像伝送
本実証実験により「公共 BB 無線機，公共 BB 搭載 UAV 及び Car-SAT を併用し，携帯電波不感地帯からの UAV 調査映像の遠隔地伝送」が可能であることを実証し，公共 BB 間通信では約 6km 離れた場所までの映像伝送に成功した。また，既往実証実験で確認された「映像の遅延や停止」は発生せず，多段中継（移動局→中継用 UAV→基地局）による映像品質低下は若干見受けられるものの，ほぼ遜色のない解像度であったことから，実運用においても問題がないことを確認でき，高度化機能の有効性についてもそれぞれ確認することができた｡
項番
高度化機能の項目① 多段中継機能（Wi-RAN）

現行モデルの課題
結果（有効性の確認）
基地 局と 移動 局が 完全 公 共 BB 搭 載 UAV を 尾 根 越 え さ せ ，に見 通し 外の 環境 下で 各拠点 間の 見通 しを 確保 する ことは通信出来ないで映像伝送に成功した②

受信ダイバーシチ方式（アンテナ2基設置）

移動 時の 無線 回線 品質 基地局 と移 動局 の無 線リ ンク 確立
は， 周囲 の環 境変 化に 後の映 像は 途切 れる こと なく ，安応じ て受 信電 波に レベ 定した映像伝送が実現できた
ル変 動が 生じ るた め，品質が低下する③

簡易な操作を可能にする
公共 BBシ ステ ムで は， 「映像 符号 化レ ート 適応 制御 機能映像伝送システム
無線 伝送 エラ ー防 止の （適応 型エ ンコ ーダ ）」 を用 いる（適応型エンコーダを利用) ため ，無 線回 線品 質に ことで ，伝 送可 能な デー タ容 量を応じ て無 線伝 送レ ート 意識す るこ とな く最 適な 映像 ビッを調整する必要がある トレー トを 自動 選択 しな がら 映像伝送されることを確認した【課題】◆公共 BB 搭載 UAV の飛行時間が短い（飛行時間：15 分程度/回，回線接続時間：約 5 分程度）
公共 BB 搭載 UAV
ホバリング地点（対地高度 180m）

公共 BB 移動局
（河道閉塞部）

適応型エンコーダ
公共 BB 移動局⇒UAV 映像配信
（アンテナ 2 基設置）

約 3km

回線接続位置（移動局視点 遠景）
公共BB搭載UAV

公共 BB の映像伝送結果（Car-SAT 経由の本局モニタ映像）

公共BB移動局（河道閉塞部）

計画位置との誤差
約 40m

公共 BB 基地局（映像確認）

公共 BB 搭載 UAV（尾根越え）⇒各拠点間の見通し確保⇒回線接続開始

往路

約 3km

公共 BB 搭載 UAV
離着陸地点
受信ダイバーシチ方式（アンテナ 2 基設置）

風屋ダム（公共 BB 基地局）
⇒栗平地区（見通し不可）

復路

＜凡例＞

◆右車：公共 BB 基地局（映像受信）◆左車：Car-SAT（衛星通信）

現地対策本部
公共 BB 基地局
（風屋ダム）

往路【回線接続区間：緑線】◆尾根を越えて直線見通しが確保された時点（往路）で回線接続が開始された。
◆復路は，往路区間よりも回線接続距離が長くなった。

：回線接続位置：回線切断位置：ホバリング位置（実績）：ホバリング位置（計画）：飛行ルート（航跡：回線接続時）：飛行ルート（航跡：回線不通時）

図-4 公共 BB 上空利用の実証実験結果
4. おわりに土砂災害はいつどこで発生するか分からないため，災害現場が携帯電波不感地帯であることも想定され，その場合の通信手段として「公共 BB」は有効である。しかしながら，公共 BB 無線機の単体利用（1 対 1 通信）では，その利用範囲が制限されてしまい，栗平地区のような地勢での広域利用は困難である。また，通信距離が長くなる
程，通信の安定性や回線品質に対して留意する必要もある。これらの課題を克服するためには，無線機のファームウェアアップデートやアンテナ等の資機材の追加を行うと共に，上空利用も見据え，公共 BB 搭載 UAV の飛行時間（映像伝送：約 5 分）の改善も行っていく必要がある。
上記の機能改良や資機材充実は上空利用のみならず，地上利用においても利用範囲の拡大や通信の安定性・回線品質の向上が見込まれるため，有事の情報収集及び伝達の確実な通信手段として，逐次整備することが望ましい。
参考文献
1)小竹利明･山田拓･柴田俊･木下篤彦･能島佑佳･荒木義則･河井恵美･久家政治･大盛泰我：栗平地区における公共BB 搭載 UAV による映像伝送の実証実験について，令和 3 年度砂防学会研究発表会概要集，p.447-448，2021．
2)国土交通省公共ブロードバンド移動通信システム標準仕様書，平成 28 年 2 月 8 日，国土交通省.

- 716 -