JP2011112370A - Signal source search method and signal source code search system - Google Patents

Signal source search method and signal source code search system Download PDF

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JP2011112370A
JP2011112370A JP2009266219A JP2009266219A JP2011112370A JP 2011112370 A JP2011112370 A JP 2011112370A JP 2009266219 A JP2009266219 A JP 2009266219A JP 2009266219 A JP2009266219 A JP 2009266219A JP 2011112370 A JP2011112370 A JP 2011112370A
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英夫 安達
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日本電気株式会社
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PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a signal source search to be performed by a small unmanned aircraft.
SOLUTION: The small unmanned aircraft 10 detects the coordinates and the azimuth of an aircraft body and receives radio waves (signal) transmitted from a signal source 100 with an unidentified position by a directional antenna, by performing circular flight indicated by a flight trajectory 20a in a certain flight range. The small unmanned aircraft 10 then moves to another flight range 40 and detects coordinates and azimuth of the aircraft body and receives the radio waves (signal) transmitted from the signal source 100 by the directional antenna, by performing circular flight indicated by a flight trajectory 20b there. An arithmetic device mounted on the small unmanned aircraft 10 calculates the coordinates of the signal source 100 from the coordinates and the azimuth of the aircraft body, when the reception signal intensity is strongest, on the basis of the coordinates and azimuth of the aircraft body and the reception signal intensity of the signal from the signal source 100.
COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は信号源探索方法及び信号源探索システムに係り、特にペイロードが数百g程度と小さく、バッテリも数百g程度と小さい小型の無人航空機を用いて位置の不明な信号源を探索する信号源探索方法及び信号源探索システムに関する。 The present invention relates to a signal source searching method, and a signal source location systems, in particular payload is small hundreds g approximately, the signal for searching for unknown signal source position using even hundreds g about the small size of the unmanned aircraft battery sources related search method and a signal source search system.

例えば違法電波の取り締まりのため、違法電波の信号源を探索したり、或いは遭難信号の信号源を探索して特定することが行われる。 For example, since the illegal radio waves enforcement, and explore the source of illegal radio waves, or be identified is performed by searching the source of the distress signal. 位置の不明な信号源(電波源)を探索する方法として、特許文献1には、高々度を飛行あるいは停留する高々度プラットフォームに設置されたアレーアンテナの受信信号を用いて、位置の不明な信号源(電波源)から送信された電波の到来方向を特定する方法が開示されている。 As a method of searching for unknown signal source position (wave source), Patent Document 1, altitude with flight or received signal of an array antenna which is most disposed to degrees platforms retention of unknown source location ( how to determine the arrival direction of the radio wave transmitted from the radio wave source) is disclosed.

また、特許文献2には、音波及び電磁波を含む波動信号を受信する素子として複数のブランチを配置したアレーアンテナが搭載された移動体の移動を利用した波動信号の信号源を探索する方法が開示されている。 Further, Patent Document 2, a method of searching discloses a signal source wave signal array antenna in which a plurality of branches as an element for receiving a wave signal using a movement of the moving body mounted including acoustic and electromagnetic waves It is. この特許文献2記載の探索方法では、移動体の位置に関する位置情報を取得し、取得したその位置に移動体が存在するときに、アレーアンテナに到来した少なくとも一つの波動信号に関する到来方向を推定し、取得した位置を始点とし、推定した到来方向に対応する方向ベクトルを生成することを繰り返し、これにより得られる複数の方向ベクトルの交点の位置に基づいてアレーアンテナに到来した波源の位置を検出する。 In Patent Document 2 described search method, to obtain position information about the position of the moving body, when the moving body is present in the acquired its position, estimates the arrival direction for at least one wave signal arriving at the array antenna , and starting from the acquired location, repeatedly generating a direction vector corresponding to the direction of arrival estimated, detects the position of the wave source arriving at the array antenna based on the position of an intersection of the plurality of direction vector thus obtained .

特開2005−249629号公報 JP 2005-249629 JP 特開2006−125986号公報 JP 2006-125986 JP

しかしながら、特許文献1及び2に記載された信号源探索方法において用いられる探索装置は、多数のアンテナ素子の集合体であるアレーアンテナと、それらのアンテナ素子を走査する電子装置とから構成されているため、重量数十kg以上、ペイロード数kg以上というような大型の構成であり、駆動のための電力消費も大きい。 However, the search device used in the signal source search method described in Patent Documents 1 and 2 is composed of an array antenna is a collection of a large number of antenna elements, and an electronic device for scanning these antenna elements Therefore, the weight several tens kg or more, a large structure such as that above payloads number kg, greater power consumption for driving. このため、特許文献1記載の高々度プラットフォームが無人操縦ソーラープレーンの場合は、上記の探索装置は、翼長が10m以上、機体重量が数百kg、ペイロードが数十kg程度で、バッテリも数kg以上のものを搭載できる中型以上の無人操縦ソーラープレーンに搭載される。 Therefore, if altitude platform described in Patent Document 1 is robotically solar plane, said search device, the blade length is more than 10 m, body weight several hundred kg, the payload of several tens kg or so, several also battery kg is mounted on the unmanned solar plane of more than medium-sized, which can be mounted more than a.

従って、特許文献1及び2に記載された信号源探索方法では、翼長1m〜2m程度、機体重量数kg、ペイロード数百g程度で、バッテリも数百g程度のものしか搭載できず大きな電力消費をまかなえない小型無人航空機には、探索装置を搭載することができず、小型無人航空機を用いた信号探索は不可能である。 Therefore, the signal source search method described in Patent Documents 1 and 2, blade length 1m~2m about, aircraft weight number kg, payload several hundred g approximately, large power without also only be mounted one of several hundred g Battery the small unmanned aircraft does not cover the consumer, can not be equipped with a search device, a signal search using a small unmanned aircraft is not possible.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、小型無人航空機による信号源探索が可能な信号源探索方法及び信号源探索システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a small unmanned aircraft source search possible signal source search by the method and the signal source search system.

本発明の信号源探索方法は上記の目的を達成するため、無人航空機に搭載された指向性アンテナにより、探索する信号源からの信号を逐次受信して信号の受信強度を得る受信ステップと、無人航空機の機首の方位を所望の飛行範囲内で変化させながら、無人航空機の現在位置の緯度及び経度からなる座標と方位とを逐次取得する座標及び方位取得ステップと、無人航空機の飛行範囲を異なる複数の地点を中心とする飛行範囲に設定して、それぞれの飛行範囲内で、受信ステップと座標及び方位取得ステップとを繰り返す繰り返しステップと、受信ステップで得られた信号の受信強度が最大のときの、座標及び方位取得ステップで得られた座標及び方位を、複数の地点を中心とする飛行範囲内の飛行時にそれぞれ取得し、取得されたそれら複数 Since the signal source searching method of the present invention to achieve the above object, the on-board directional antenna unmanned aircraft, a receiving step of obtaining a received signal strength by sequentially receiving a signal from the signal source to be searched, unattended while the orientation of the nose of the aircraft is changed within the desired flight range, different coordinate consisting latitude and longitude of the current position and the coordinate and orientation obtaining step of sequentially obtaining the orientation of the unmanned aircraft, a flight range of unmanned aircraft set the flight range around a plurality of points, in each flight range, and repeating step of repeating the receiving step and the coordinates and orientation obtaining step, when the reception intensity of the signal obtained at the receiving step is maximum of the coordinates and orientation obtained in the coordinates and orientation obtaining step, each acquired at the time of the flight in the flight range centered on a plurality of points, the plurality obtained 受信強度が最大のときの、座標及び方位を用いて演算により、信号源の座標を求める演算ステップとを含むことを特徴とする。 When the reception intensity is maximum, the calculation using the coordinates and orientation, characterized in that it comprises a computation step of obtaining the coordinates of the signal source.

また、上記の目的を達成するため、本発明の信号源探索システムは、指向性アンテナと、指向性アンテナにより受信された探索する信号源からの信号を処理して信号受信強度を逐次出力する受信手段と、機首の方位と現在位置の緯度及び経度からなる座標とを逐次取得する座標及び方位取得手段と、信号源の座標を求める演算手段とを搭載した単一の無人航空機を、異なる複数の地点を中心とする飛行範囲で順次飛行させ、 To achieve the above object, the signal source search system of the present invention, the directional antenna and the reception of a signal reception strength to process the signal from the signal source to search received by the directional antenna sequentially means, and coordinates and orientation obtaining means for sequentially obtaining the coordinate consisting of latitude and longitude orientation and the current position of the nose, a single unmanned aircraft equipped with a calculating means for calculating the coordinates of the signal source, different point is sequentially flight in the flight range to the center of,
演算手段が、それぞれの飛行範囲内の飛行時に受信手段によりそれぞれ出力された複数の信号受信強度のうち、最大の信号受信強度が得られるときの、座標及び方位取得手段により取得された方位及び座標を用いて、演算により信号源の座標を求めることを特徴とする。 Calculating means, among a plurality of received signal strength outputted respectively by the receiving means in flight in each flight range, when the maximum of the received signal strength is obtained, the orientation and coordinates obtained by the coordinate and orientation acquisition unit with, and obtains the coordinates of the signal source by calculation.

本発明によれば、アレーアンテナの替りに指向性アンテナを使用して方位を変化させることにより、信号源探索装置を小型、軽量、低消費電力の構成とすることができ、これにより小型無人飛行機に搭載して位置が不明な信号源の探索ができる。 According to the present invention, by changing the orientation by using the directional antenna instead of the array antenna, it is possible to the signal source searching apparatus compact, lightweight, and low power configuration, thereby small unmanned aircraft position be mounted on can search for the unknown signal source.

本発明の第1の実施形態の構成図である。 It is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention. 本発明で用いられる小型無人航空機の一実施の形態のブロック図である。 It is a block diagram of one embodiment of the small unmanned aircraft for use in the present invention. 本発明の第1の実施形態の変形例の構成図である。 It is a configuration diagram of a modification of the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態の構成図である。 It is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態の構成図である。 It is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 It will now be described with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention.

(第1の実施形態) (First Embodiment)
図1は、本発明になる信号源探索システムの第1の実施形態の構成図を示す。 Figure 1 shows a block diagram of a first embodiment of a signal source search system according to the present invention. 同図において、本実施形態の信号源探索システム1は、互いに異なる2つの飛行範囲を順番に旋回飛行をしながら機体の座標と方位を検出すると共に、位置が不明な信号源100から送信される電波(信号)を受信する小型無人航空機10により構成される。 In the figure, the signal source search system 1 of the present embodiment is transmitted two different flight ranges while the turning flight sequentially detects the coordinates and orientations of the aircraft, from the position unknown signal source 100 with each other composed of small unmanned aircraft 10 for receiving a radio wave (signal). 小型無人航空機10は、自律飛行能力を持つが、遠隔操作により飛行する構成としてもよい。 Small unmanned aircraft 10 is with autonomous flying capabilities may be configured to fly by remote control.

小型無人航空機10は、ある飛行範囲において飛行軌跡20aで表されるように旋回飛行することで、機体の座標と方位を検出すると共に、信号源100から送信される電波(信号)を指向性アンテナにより受信する。 Small unmanned aircraft 10, by turning flight as represented by flight path 20a in certain flight range, directional antenna with a radio wave (signal) transmitted from the signal source 100 to detect the coordinates and orientation of the aircraft received by. ここで、点線で示した小型無人航空機15aは、小型無人航空機10の地表面への射影を示し、また、点線で示した軌跡21aは飛行軌跡20aの地表面への射影を示す。 Here, the small unmanned aircraft 15a indicated by a dotted line, shows the projection onto the ground surface of the small unmanned aircraft 10, also, the locus 21a indicated by a dotted line denotes the projection onto the ground surface of the flight trajectory 20a. 小型無人航空機10はこのとき地点Pを中心として旋回飛行を行っている。 Small unmanned aircraft 10 is doing the turning flight around the point P at this time.

続いて、小型無人航空機10は、別の飛行範囲40に移動し、そこで飛行軌跡20bで表されるように旋回飛行することで、機体の座標と方位を検出すると共に、信号源100から送信される電波(信号)を指向性アンテナにより受信する。 Subsequently, small unmanned aircraft 10 is moved to a different flight range 40, where by turning flight as represented by flight path 20b, and detects the coordinates and orientation of the aircraft, are transmitted from the signal source 100 radio waves (signal) received by the directional antenna that. ここで、点線で示した小型無人航空機15bは、飛行範囲40での小型無人航空機10の地表面への射影を示し、また、点線で示した軌跡21bは飛行軌跡20bの地表面への射影を示す。 Here, the small unmanned aircraft 15b as shown by a dotted line, shows the projection onto the ground surface of the small unmanned aircraft 10 in flight range 40, also, the trajectory 21b shown by the dotted line a projection of the ground surface of the flight trajectory 20b show. 小型無人航空機10はこのとき地点Qを中心として旋回飛行を行っている。 Small unmanned aircraft 10 is doing the turning flight around the point Q at this time. なお、点線101は信号源100の地表面への射影を示す。 The dotted line 101 shows the projection onto the ground surface of the signal source 100.

図2は、小型無人航空機10の一実施形態のブロック図を示す。 Figure 2 shows a block diagram of an embodiment of a small unmanned aircraft 10. 同図において、小型無線航空機10は、単一の指向性アンテナ11と、単一の受信装置12と、機体の座標及び方位取得装置13と、演算装置14とを搭載している。 In the figure, the small radio aircraft 10 includes a single directional antenna 11, a single receiving apparatus 12, the coordinates and orientation acquisition unit 13 of the aircraft, are equipped with an arithmetic unit 14. 指向性アンテナ11は、小型で単純な構成であり、その重量は数十g程度である。 Directional antenna 11 is a small and simple structure, its weight is about several tens g. 受信装置12は、指向性アンテナ11で受信された信号に対して所定の受信信号処理を行って、受信信号強度を得る。 The receiver 12 performs predetermined received signal processing on the signals received by the directional antenna 11 to obtain the received signal strength. この受信装置12の重量は数十g程度である。 The weight of the receiving apparatus 12 is several tens g.

また、機体の座標及び方位取得装置13は、周知の全地球測位システム(GPS:Global Positioning System)を構成する人工衛星からのGPS信号を受信処理して、現在の小型無人航空機10の機体中心(厳密には指向性アンテナ11の受信点)の緯度及び経度を示す座標を取得するGPS受信部と、機首の向きである方位を取得するジャイロ装置又は磁気方位センサとからなる。 The coordinate and orientation acquisition unit 13 of the aircraft, known Global Positioning System (GPS: Global Positioning System) GPS signals from a satellite which constitutes receiving processing, aircraft center of the current small unmanned aircraft 10 ( strictly it consists of a GPS receiver that acquires coordinates representing the latitude and longitude of the reception point) of the directional antenna 11, a gyro device or a magnetic bearing sensor acquires orientation is the orientation of the nose.

演算装置14は、機体の座標及び方位取得装置13からの機体の座標及び方位と、受信装置12からの受信信号強度とに基づいて、受信信号強度が最も強かった時の機体の座標と方位とから信号源100の座標を算出する。 Arithmetic unit 14, the coordinates and orientation of the aircraft from the coordinates and orientation acquisition unit 13 of the aircraft, based on the received signal strength from the receiver 12, the coordinates and orientation of the aircraft when the received signal strength was strongest It calculates coordinates of the signal source 100 from. 機体の座標及び方位取得装置13や演算装置14は、指向性アンテナ11や受信装置12と同様に軽量である。 Aircraft coordinates and orientation acquisition unit 13 and the arithmetic unit 14 is lightweight as with directional antenna 11 and receiver 12. これにより、翼長1m〜2m程度、機体重量数kg、ペイロード数百g程度の小型無人航空機10でも、指向性アンテナ11、受信装置12、機体の座標及び方位取得装置13及び演算装置14を搭載することができる。 Thus, blade length 1m~2m about, aircraft weight number kg, even small unmanned aircraft 10 about the payload several hundred g, equipped with directional antenna 11, receiver 12, the coordinates and orientation acquisition system of the aircraft 13 and computing device 14 can do.

次に、本実施形態の動作について説明する。 Next, the operation of the present embodiment.

いま、小型無人航空機10が図1に飛行軌跡20aで示すように、或る地点Pを中心とした飛行範囲内を旋回飛行する。 Now, small unmanned aircraft 10 as shown by flight path 20a in FIG. 1, pivots fly the flight range around a certain point P. このとき、指向性アンテナ11で受信された信号源100からの信号に対して受信装置12が所定の受信処理を行い受信信号強度Ai(iは時系列番号で1〜n;以下同様)を順次出力する。 At this time, the received signal strength Ai receiver 12 performs a predetermined reception processing on the signal from the signal source 100 received by the directional antenna 11 (i is 1~n in time series number; hereinafter the same) sequentially Output. また、このとき、機体の座標及び方位取得装置13は、そのGPS受信部で逐次取得した現在の小型無人航空機10の機体中心(厳密には指向性アンテナ11の受信点)の緯度λi及び経度μiを示す座標と、そのジャイロ装置又は磁気方位センサで逐次取得した現在の機首の向きである方位ψiとを順次出力する。 At this time, the coordinates and orientation acquisition unit 13 of the aircraft, the latitude λi and longitude μi of the aircraft center of sequentially acquired current small unmanned aircraft 10 at the GPS receiver (strictly reception point of the directional antenna 11) and coordinates representing the sequentially outputs the azimuth ψi is sequential acquired current direction of the nose in the gyro device or a magnetic direction sensor.

演算装置14は、これらを記録してテーブルを作成する。 Arithmetic unit 14 creates a table to record them. 続いて、演算装置14は、このテーブルを検索し、最も強い受信信号強度のときの機体の座標と方位を求める。 Subsequently, the arithmetic unit 14 searches the table to obtain the coordinates and orientation of the aircraft when the strongest received signal strength. このときの小型無人航空機10の機体の緯度をλp、経度をμp、方位をψpとする。 λp the latitude of the aircraft of small unmanned aircraft 10 at this time, .mu.p longitude, and ψp orientation.

続いて、小型無人航空機10が信号探索する位置を変え(別の飛行範囲40に移動し)、飛行軌跡20bで示すように、或る地点Qを中心とした旋回飛行をする。 Then, changing the position of small unmanned aircraft 10 is the signal search (moved to another flight range 40), as shown by flight path 20b, a turning flight around the certain point Q. このとき、指向性アンテナ11で受信された信号源100からの信号に対して受信装置12が所定の受信処理を行い受信信号強度Aiを順次出力する。 In this case, the receiving device 12 sequentially outputs the received signal strength Ai performs predetermined reception processing on the signal from the signal source 100 which is received by the directional antenna 11. また、このとき、機体の座標及び方位取得装置13は、そのGPS受信部で逐次取得した現在の小型無人航空機10の機体中心(厳密には指向性アンテナ11の受信点)の緯度λi及び経度μiを示す座標と、そのジャイロ装置又は磁気方位センサで逐次取得した現在の機首の向きである方位ψiとを順次出力する。 At this time, the coordinates and orientation acquisition unit 13 of the aircraft, the latitude λi and longitude μi of the aircraft center of sequentially acquired current small unmanned aircraft 10 at the GPS receiver (strictly reception point of the directional antenna 11) and coordinates representing the sequentially outputs the azimuth ψi is sequential acquired current direction of the nose in the gyro device or a magnetic direction sensor.

演算装置14は、これらを記録して上記と同様にテーブルを作成する。 Arithmetic unit 14, and records these to create the table in the same manner as described above. 続いて、演算装置14は、このテーブルを検索し、最も強い受信信号強度のときの機体の座標と方位を求める。 Subsequently, the arithmetic unit 14 searches the table to obtain the coordinates and orientation of the aircraft when the strongest received signal strength. このときの小型無人航空機10の機体の緯度をλq、経度をμq、方位をψqとする。 λq the latitude of the aircraft of small unmanned aircraft 10 at this time, Myuq longitude, and ψq orientation.

次に、演算装置14は、上記の各データから、三角測量を応用して信号源100の座標を以下のようにして求める。 Next, the arithmetic unit 14 obtains from the data described above, by applying triangulation coordinates of the signal source 100 as follows. すなわち、演算装置14は、まず、地点Pと地点Qのそれぞれの緯度、経度を次式でベクトル座標に変換する。 That is, the arithmetic unit 14 first converts the respective latitude point P and the point Q, longitude vector coordinates by the following equation.

続いて、演算装置14は、地点Pと地点Qのそれぞれについて、北を指すベクトルを(2)式で、東を指すベクトルを(3)式でそれぞれ計算する。 Subsequently, the arithmetic unit 14, for each point P and the point Q, the vector pointing north (2) in equation to calculate each vector pointing east (3) expressions. ただし、(2)式及び(3)式において×は外積を示す。 However, × indicates the outer product (2) and (3) below.

続いて、演算装置14は、地点Pと地点Qのそれぞれについて、機体の方位を表すベクトルを次式により計算する。 Subsequently, the arithmetic unit 14, for each point P and the point Q, to calculate a vector representing the orientation of the aircraft by the following equation.

続いて、演算装置14は、信号源100の座標を表すベクトルを次式により求める。 Subsequently, the arithmetic unit 14 obtains a vector representing the coordinates of the signal source 100 by the following equation.

そして、演算装置14は、信号源100の座標(緯度λs及び経度μs)を上記の信号源100の座標を表すベクトルを用いて次式により計算して、信号源100の位置を特定する。 The arithmetic unit 14 computes the following equation the coordinates of the signal source 100 (latitude λs and longitude .mu.s) using a vector representing the coordinates of the signal source 100, to identify the position of the signal source 100.

このように、本実施形態によれば、アレーアンテナを使用せず、軽量小型な指向性アンテナ11を用いて機体の方位を変えることにより、探索のための装置を小型、軽量、低消費電力の構成とすることができ、これにより小型無人航空機10に搭載して信号源100を探索し、信号源100の座標を特定することができる。 Thus, according to this embodiment, without using the array antenna, by changing the orientation of the aircraft with a lightweight compact directional antenna 11, an apparatus for searching small size, light weight, low power consumption can be configured, thereby mounted on a small unmanned aircraft 10 searches the signal source 100, you can identify the coordinates of the signal source 100.

なお、図1の実施形態では、小型無人航空機10を異なる2つの地点を中心とする飛行範囲(信号探索する位置)でそれぞれ旋回飛行して得た2つの機体の座標と方位とに基づいて、信号源100を探索したが、小型無人航空機10を異なる3以上の地点を中心とする飛行範囲(信号探索する位置)でそれぞれ旋回飛行し、それぞれの位置で機体の座標と方位とを記録し、それらに基づいて信号源100を探索するようにしてもよい。 In the embodiment of FIG. 1, on the basis of the two coordinates and orientation of the aircraft obtained by respectively turning flight flight range (signal search located) around the two different locations small unmanned aircraft 10, was searched signal source 100, small unmanned aircraft 10 flying range centered on different three or more points (signal search located) at pivot flight respectively, to record the coordinates and orientation of the aircraft at each position, it may be searching for a signal source 100 on the basis of them.

図3は、第1の実施形態の変形例の信号源探索システムの構成を示す。 Figure 3 shows a configuration of a signal source search system of a modification of the first embodiment. 同図中、図1と同一部分には同一符号を付してある。 In the figure, the same components as FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. 図3において、小型無人航空機10は飛行範囲40とは更に別の飛行範囲50に移動し、そこで飛行軌跡20nで表されるように旋回飛行することで、機体の座標と方位を検出すると共に、信号源100から送信される電波(信号)を受信する。 3, the small unmanned aircraft 10 further includes a flight range 40 to move to a different flight range 50, where by turning flight as represented by flight path 20n, detects the coordinates and orientations of the aircraft, It receives radio waves (signals) transmitted from the signal source 100. ここで、点線で示した小型無人航空機15nは、飛行範囲50での小型無人航空機10の地表面への射影を示し、また、点線で示した軌跡21nは飛行軌跡20nの地表面への射影を示す。 Here, the small unmanned aircraft 15n shown by a dotted line, shows the projection onto the ground surface of the small unmanned aircraft 10 in flight range 50, also the trajectories 21n shown by the dotted line a projection of the ground surface of the flight trajectory 20n show. この場合は、信号源100の座標特定精度を図1の場合よりも向上させることができる。 In this case, it is possible to improve than the coordinates specified accuracy of the signal source 100 of FIG.

(第2の実施形態) (Second Embodiment)
図4は、本発明になる信号源探索システムの第2の実施形態の構成図を示す。 Figure 4 shows a block diagram of a second embodiment of a signal source search system according to the present invention. 同図において、本実施形態の信号源探索システム2は、互いに異なる飛行範囲を同時に旋回飛行をしながら機体の座標と方位を検出すると共に、位置が不明な信号源100から送信される電波(信号)を受信する2機の小型無人航空機60及び70により構成される。 In the figure, the signal source search system 2 of this embodiment, detects the coordinates and orientation of the aircraft while at the same time turning flight different flight ranges from each other, radio wave (signal position is transmitted from an unknown signal source 100 ) composed of small unmanned aircraft 60 and 70 of the received two aircraft a.

小型無人航空機60及び70は、それぞれ図2に示したブロック図の小型無人航空機10の構成に、演算装置14で得られたデータの送受信部を更に有する。 Small unmanned aircraft 60 and 70, the structure of a small unmanned aircraft 10 of the block diagram shown in FIG. 2, respectively, further has a transceiver unit of the data obtained by the arithmetic unit 14. なお、小型無人航空機60及び70は、自律飛行能力を持つが、遠隔操作により飛行する構成としてもよい。 Incidentally, small unmanned aircraft 60 and 70 is with autonomous flying capabilities may be configured to fly by remote control.

小型無人航空機60は、ある飛行範囲において飛行軌跡61で表されるように旋回飛行することで、機体の座標と方位を検出すると共に、信号源100から送信される電波(信号)を指向性アンテナにより受信する。 Small unmanned aircraft 60, by turning flight as represented by flight path 61 in certain flight range, directional antenna with a radio wave (signal) transmitted from the signal source 100 to detect the coordinates and orientation of the aircraft received by. ここで、点線で示した小型無人航空機62は、小型無人航空機60の地表面への射影を示し、また、点線で示した軌跡63は飛行軌跡61の地表面への射影を示す。 Here, small unmanned aircraft 62 shown in dotted lines, shows a projection onto the ground surface of the small unmanned aircraft 60, also, the trajectory 63 shown by the dotted line indicates the projection onto the ground surface of the flight trajectory 61.

また、小型無人航空機60の旋回飛行に並行して、小型無人航空機70は、別の飛行範囲において飛行軌跡71で表されるように旋回飛行することで、機体の座標と方位を検出すると共に、信号源100から送信される電波(信号)を指向性アンテナにより受信する。 In parallel to the pivot flight small unmanned aircraft 60, small unmanned aircraft 70, by turning flight as represented by flight path 71 in another flight range, and detects the coordinates and orientations of the aircraft, received by the directional antenna radio (signal) transmitted from the signal source 100. ここで、点線で示した小型無人航空機72は、小型無人航空機70の地表面への射影を示し、また、点線で示した軌跡73は飛行軌跡71の地表面への射影を示す。 Here, small unmanned aircraft 72 shown in dotted lines, shows a projection onto the ground surface of the small unmanned aircraft 70, also, the trajectory 73 shown by the dotted line indicates the projection onto the ground surface of the flight trajectory 71.

本実施形態では、小型無人航空機60(又は70)が旋回飛行しているときに指向性アンテナにより受信する、信号源100からの信号の最も強い受信信号強度のときの機体の第1の座標と第1の方位を求め、それらをもう一方の小型無人航空機70(又は60)へ図4に80で示すようにデータ送信する。 In the present embodiment, it receives the directional antenna when small unmanned aircraft 60 (or 70) is turning flight, a first coordinate of the aircraft at the time of the strongest received signal strength of a signal from the signal source 100 It obtains a first orientation, to the data transmission as shown them longer to one of small unmanned aircraft 70 (or 60) in 80 in FIG. 小型無人航空機70(又は60)は、小型無人航空機60(又は70)からデータ送信された機体の第1の座標と第1の方位を受信してそれらを記録する。 Small unmanned aircraft 70 (or 60) records them to receive the first coordinate and the first orientation of the aircraft transmitted data from the small unmanned aircraft 60 (or 70).

また、小型無人航空機70(又は60)は、自身が旋回飛行しているときに指向性アンテナにより受信する、信号源100からの信号の最も強い受信信号強度のときの機体の第2の座標と第2の方位を求める。 Also, small unmanned aircraft 70 (or 60) is received by the directional antenna when itself is turning flight, a second coordinate of the fuselage when the strongest received signal strength of the signal from the signal source 100 determining a second orientation. そして、小型無人航空機70(又は60)の演算装置は、これら機体の第2の座標と第2の方位と、記録しておいた上記の第1の座標と第1の方位とを用いて、第1の実施形態で説明した演算方法と同様の演算方法を行い、信号源100の位置(座標)を特定する。 The arithmetic unit of the small unmanned aerial vehicles 70 (or 60), using a second coordinate of the aircraft and a second orientation, the first coordinate you recorded above and the first orientation, the same calculation method and calculation method described in the first embodiment, to identify the position of the signal source 100 (coordinates).

本実施形態によれば、第1の実施形態のように、1機の小型無人航空機10で信号源100の位置(座標)を特定する場合に比べて、より短時間で信号源100の位置(座標)を特定することができる。 According to this embodiment, as in the first embodiment, as compared with the case of identifying the signal source 100 located in small unmanned aircraft 10 of one-machine (coordinates), a shorter time at the location of the signal source 100 ( it is possible to identify the coordinates).

(第3の実施形態) (Third Embodiment)
図5は、本発明になる信号源探索システムの第3の実施形態の構成図を示す。 Figure 5 illustrates a block diagram of a third embodiment of a signal source search system according to the present invention. 図5において、本実施形態の信号源探索システム3は、互いに異なる飛行範囲を同時に旋回飛行をしながら機体の座標と方位を検出すると共に、位置が不明な信号源100から送信される電波(信号)を指向性アンテナを用いて受信する2機の小型無人航空機110及び120と、機外の演算装置130とにより構成される。 5, a signal source search system 3 of this embodiment, and detects the coordinates and orientation of the aircraft while at the same time turning flight different flight ranges from each other, radio wave (signal position is transmitted from an unknown signal source 100 ) and small unmanned aircraft 110 and 120 of the received two aircraft using a directional antenna, constituted by the outside of the computing device 130.

小型無人航空機110及び120は、それぞれ図2に示したブロック図の小型無人航空機10の構成のうち、演算装置14の替りに受信装置12と機体の座標及び方位取得装置13でそれぞれ得られたデータの送受信部を有する構成である。 Small unmanned aircraft 110 and 120, of the structure of a small unmanned aircraft 10 of the block diagram shown in FIG. 2, respectively, data obtained respectively at the receiver 12 and the body of coordinates and orientation acquisition unit 13 instead of the arithmetic unit 14 a configuration having a transmission and reception portion. なお、小型無人航空機110及び120は、自律飛行能力を持つが、遠隔操作により飛行する構成としてもよい。 Incidentally, small unmanned aircraft 110 and 120, but has an autonomous flying capabilities may be configured to fly by remote control.

小型無人航空機110は、ある飛行範囲において飛行軌跡111で表されるように旋回飛行することで、機体の座標と方位を検出すると共に、信号源100から送信される電波(信号)を指向性アンテナにより受信する。 Small unmanned aircraft 110 by turning flight as represented by flight path 111 at a certain flight range, directional antenna with a radio wave (signal) transmitted from the signal source 100 to detect the coordinates and orientation of the aircraft received by. ここで、点線で示した小型無人航空機112は、小型無人航空機110の地表面への射影を示し、また、点線で示した軌跡113は飛行軌跡1111の地表面への射影を示す。 Here, small unmanned aircraft 112 shown by a dotted line denotes the projection onto the ground surface of the small unmanned aircraft 110, also, the locus 113 shown in dotted line shows the projection onto the ground surface of the flight trajectory 1111.

また、小型無人航空機110の旋回飛行に並行して、小型無人航空機120は、別の飛行範囲において飛行軌跡121で表されるように旋回飛行することで、機体の座標と方位を検出すると共に、信号源100から送信される電波(信号)を指向性アンテナにより受信する。 In parallel to the pivot flight small unmanned aircraft 110, small unmanned aircraft 120, by turning flight as represented by flight path 121 in another flight range, and detects the coordinates and orientations of the aircraft, received by the directional antenna radio (signal) transmitted from the signal source 100. ここで、点線で示した小型無人航空機122は、小型無人航空機120の地表面への射影を示し、また、点線で示した軌跡123は飛行軌跡121の地表面への射影を示す。 Here, small unmanned aircraft 122 shown by a dotted line denotes the projection onto the ground surface of the small unmanned aircraft 120, also, the locus 123 shown in dotted line shows the projection onto the ground surface of the flight trajectory 121.

本実施形態では、小型無人航空機110及び120がそれぞれ旋回飛行しているときに受信した信号源100からの信号の受信信号強度のデータと、取得した機体の座標と方位のデータとを、図5に91、92で示すように、機外の演算装置130へデータ送信する。 In the present embodiment, the data of the received signal strength of the signal from the signal source 100 that is received when the small unmanned aircraft 110 and 120 is turning flight respectively, was a body of coordinates and orientation of the data acquisition, FIG. 5 as shown by 91 and 92, data transmission to the outside of the computing device 130.

機外の演算装置130は、小型無人航空機110から受信したデータのうち、最も強い受信信号強度のときの機体の第1の座標及び第1の方位と、小型無人航空機120から受信したデータのうち、最も強い受信信号強度のときの機体の第2の座標及び第2の方位とを用いて、第1の実施形態で説明した演算方法と同様の演算方法を行い、信号源100の位置(座標)を特定する。 Outside of computing device 130, among the data received from the small unmanned aircraft 110, a first coordinate and a first orientation of the aircraft when the strongest received signal strength, among the data received from a small unmanned aerial vehicle 120 , by using the strongest second coordinate of the fuselage when the received signal strength and a second orientation, the same calculation method and calculation method described in the first embodiment, the position of the signal source 100 (coordinates ) to identify.

本実施形態によれば、第1の実施形態のように、1機の小型無人航空機10で信号源100の位置(座標)を特定する場合に比べて、より短時間で信号源100の位置(座標)を特定することができる。 According to this embodiment, as in the first embodiment, as compared with the case of identifying the signal source 100 located in small unmanned aircraft 10 of one-machine (coordinates), a shorter time at the location of the signal source 100 ( it is possible to identify the coordinates).

第2及び第3の実施形態によれば、自律飛行能力を持つ複数の小型無人航空機を利用し、探索飛行アルゴリズムを用いることにより、複数の小型無人航空機の協調動作により、能動的に、信号源の探索及び特定を行うことができる。 According to the second and third embodiments, using a plurality of small unmanned aircraft with autonomous flying ability, by using a search flight algorithm, by cooperative operation of a plurality of small unmanned aircraft, actively, the signal source it is possible to perform the search and identified.

本発明は、小型無人航空機を利用した信号源(電波源)を探索して特定するのに利用できる。 The present invention can be utilized to identify and search signal using a small unmanned aircraft source (radio sources). 特に、装置として小型、軽量が求められる場合に適用できる。 Particularly applicable to a case where a small, light weight is determined as a device. 無人航空機は、気象条件等の理由により有人航空機の飛行が困難な状況でも飛行できる場合がある。 Unmanned aircraft, there is a case in which reasons such as weather conditions can fly even in a difficult situation flight of manned aircraft. 無人航空機による信号源探索は、緊急を要する遭難の場合で、有人航空機が飛行できない場合に、その遭難信号の信号源の特定に有効である。 Source search by unmanned aircraft, in the case of distress urgent, if the manned aircraft can not fly, is effective in a particular source of the distress signal.

1、2、3 信号源探索システム10、60、70、110、120 小型無人航空機11 指向性アンテナ12 受信装置13 機体の座標及び方位取得装置14 演算装置100 信号源 1,2,3 source search system 10,60,70,110,120 small unmanned aircraft 11 directional antenna 12 receiver 13 coordinates and orientation acquisition unit 14 computing device 100 the signal source of the aircraft

Claims (6)

  1. 無人航空機に搭載された指向性アンテナにより、探索する信号源からの信号を逐次受信して信号の受信強度を得る受信ステップと、 The on-board directional antenna unmanned aircraft, a receiving step of obtaining a received signal strength by sequentially receiving a signal from the signal source to be searched,
    前記無人航空機の機首の方位を所望の地点を中心とする飛行範囲内で変化させながら、前記無人航空機の現在位置の緯度及び経度からなる座標と前記方位とを逐次取得する座標及び方位取得ステップと、 Wherein while the orientation of the nose of the unmanned aircraft varied within the flight range around a desired point, the current coordinates and orientation obtaining step sequentially acquires the coordinates and the orientation consisting of latitude and longitude of the position of the unmanned aerial vehicle When,
    前記無人航空機の前記飛行範囲を異なる複数の地点を中心とする飛行範囲に設定して、それぞれの飛行範囲内で、前記受信ステップと前記座標及び方位取得ステップとを繰り返す繰り返しステップと、 Set the flight range around different multiple points of the flight range of the unmanned aircraft in each flight range, and repeating step of repeating said coordinates and orientation obtaining step and said receiving step,
    前記受信ステップで得られた信号の受信強度が最大のときの、前記座標及び方位取得ステップで得られた前記座標及び方位を、前記複数の地点を中心とする飛行範囲内の飛行時にそれぞれ取得し、取得されたそれら複数の受信強度が最大のときの、前記座標及び方位を用いて演算により、前記信号源の座標を求める演算ステップと を含むことを特徴とする信号源探索方法。 When the reception intensity of the signal obtained by the reception step is maximum, the coordinates and orientation obtained by said coordinates and orientation obtaining step, each acquired at the time of the flight in the flight range around said plurality of locations , when the plurality of reception intensities obtained is maximum, by calculation using the coordinates and orientation, source searching method characterized by comprising a calculating step for obtaining the coordinates of the signal source.
  2. 互いに異なる地点を中心とする飛行範囲を同時に飛行する複数の無人航空機にそれぞれ搭載された指向性アンテナにより、探索する信号源からの信号を別々に逐次受信して信号の受信強度を得る受信ステップと、 A plurality of respective on-board directional antenna unmanned aircraft simultaneously flying flight range centered on different points, a receiving step of the signal from the signal source to be searched and received separately sequentially obtain received signal strength ,
    前記複数の無人航空機の機首の方位をそれぞれの飛行範囲内で変化させながら、前記複数の無人航空機の現在位置の緯度及び経度からなる座標と前記方位とを逐次取得する座標及び方位取得ステップと、 While changing the plurality of unmanned aircraft nose azimuth within each flight range, and coordinates and orientation obtaining step of sequentially obtaining the latitude and consists longitude coordinates of the current position and the said orientation of said plurality of unmanned aircraft ,
    前記複数の無人航空機のうち、所定の一の無人航空機に対して、他の無人航空機が前記受信ステップで得た前記信号の受信強度と、前記座標及び方位取得ステップで取得した前記座標及び方位との組のデータをそれぞれ送信する送信ステップと、 Among the plurality of unmanned aircraft, for a given one unmanned aircraft, a receiving strength of the signals other unmanned aircraft was obtained by the receiving step, and said coordinates and orientation acquired in the coordinates and orientation obtaining step a transmission step of transmitting the set of data, respectively,
    前記所定の一の無人航空機が、前記他の無人航空機から送信された前記信号の受信強度と前記座標及び方位との組のデータを受信し、それら受信した組のデータ毎に得られる信号の受信強度のうち最大のときの受信した前記座標及び方位と、前記所定の一の無人航空機自身が前記受信ステップで得た前記信号の受信強度と、前記座標及び方位取得ステップで取得した自身の前記座標及び方位との組のデータとを用いて、演算により、前記信号源の座標を求める演算ステップと を含むことを特徴とする信号源探索方法。 It said predetermined one unmanned aircraft receives a set of data with the reception strength of the signal transmitted to the coordinates and orientation from the other unmanned aircraft, receiving their received set of signals obtained for each data said coordinates and orientation received up to the time of the strength, the reception intensity of the said signal of a predetermined one of unmanned aircraft itself obtained in said receiving step, the coordinates of its acquired by the coordinates and orientation obtaining step and using the set of data with the azimuth, by calculation, the signal source searching method characterized by comprising a calculating step for obtaining the coordinates of the signal source.
  3. 互いに異なる地点を中心とする飛行範囲を同時に飛行する複数の無人航空機にそれぞれ搭載された指向性アンテナにより、探索する信号源からの信号を別々に逐次受信して信号の受信強度を得る受信ステップと、 A plurality of respective on-board directional antenna unmanned aircraft simultaneously flying flight range centered on different points, a receiving step of the signal from the signal source to be searched and received separately sequentially obtain received signal strength ,
    前記複数の無人航空機の機首の方位をそれぞれの飛行範囲内で変化させながら、前記複数の無人航空機の現在位置の緯度及び経度からなる座標と前記方位とを逐次取得する座標及び方位取得ステップと、 While changing the plurality of unmanned aircraft nose azimuth within each flight range, and coordinates and orientation obtaining step of sequentially obtaining the latitude and consists longitude coordinates of the current position and the said orientation of said plurality of unmanned aircraft ,
    前記複数の無人航空機が前記受信ステップで得た前記信号の受信強度と、前記座標及び方位取得ステップで取得した前記座標及び方位との組のデータをそれぞれ機外の演算装置へ送信する送信ステップと、 A transmission step of said plurality of unmanned aircraft to transmit said the reception intensity of the signal obtained at the receiving step, the coordinates and the set of data of the coordinates and the azimuth acquired in orientation obtaining step to the respective outside of the computing device ,
    前記機外の演算装置が受信した複数の前記組のデータのうち、各組の信号の受信強度が最大のときの前記座標及び方位を用いて、演算により、前記信号源の座標を求める演算ステップと を含むことを特徴とする信号源探索方法。 A plurality of said set of data to which the outboard computing device receives, calculating step using the coordinates and orientation when reception strength of each set of signals is a maximum, by calculation, determining the coordinates of the signal source signal source searching method which comprises and.
  4. 指向性アンテナと、 And a directional antenna,
    前記指向性アンテナにより受信された探索する信号源からの信号を処理して信号受信強度を逐次出力する受信手段と、 Receiving means for outputting a received signal strength sequentially processes the signal from the signal source to search received by the directional antenna,
    機首の方位と現在位置の緯度及び経度からなる座標とを逐次取得する座標及び方位取得手段と、 And coordinates and orientation obtaining means for sequentially obtaining the coordinate consisting of latitude and longitude orientation and the current position of the nose,
    前記信号源の座標を求める演算手段と を搭載した単一の無人航空機を、異なる複数の地点を中心とする飛行範囲で順次飛行させ、 The single unmanned aircraft equipped with a calculating means for calculating the coordinates of the signal source, by sequentially flight flight range around different points,
    前記演算手段が、それぞれの前記飛行範囲内の飛行時に前記受信手段によりそれぞれ出力された複数の信号受信強度のうち、最大の信号受信強度が得られるときの、前記座標及び方位取得手段により取得された前記方位及び座標を用いて、演算により前記信号源の座標を求めることを特徴とする信号源探索システム。 It said computing means, a plurality of received signal strength outputted respectively by the receiving means during the flight in each of the flight range, when the maximum of the received signal strength is obtained, acquired by the coordinates and orientation acquisition unit It was using the azimuth and coordinates, source search system and obtains the coordinates of the signal source by calculation.
  5. 指向性アンテナと、 And a directional antenna,
    前記指向性アンテナにより受信された探索する信号源からの信号を処理して信号受信強度を逐次出力する受信手段と、 Receiving means for outputting a received signal strength sequentially processes the signal from the signal source to search received by the directional antenna,
    機首の方位と現在位置の緯度及び経度からなる座標とを逐次取得する座標及び方位取得手段と、 And coordinates and orientation obtaining means for sequentially obtaining the coordinate consisting of latitude and longitude orientation and the current position of the nose,
    前記信号源の座標を求める演算手段と、 Arithmetic means for obtaining the coordinates of the signal source,
    前記信号受信強度と前記座標及び方位を送受信する送受信手段と をそれぞれ搭載した複数の無人航空機を、異なる複数の地点を中心とする飛行範囲で同時に飛行させ、 A plurality of unmanned aircraft and receiving means mounted respectively to transmit and receive the coordinates and orientation as the received signal strength, it is simultaneously flying flight range around different points,
    前記複数の無人航空機のうち、所定の一の無人航空機に対して、他の無人航空機が前記信号受信強度と前記座標及び方位との組のデータを前記送受信手段によりそれぞれ送信させ、前記所定の一の無人航空機が、前記他の無人航空機から送信された前記信号受信強度と前記座標及び方位との組のデータを前記送受信手段により受信し、それら受信した組のデータ毎に得られる信号受信強度のうち最大のときの受信した前記座標及び方位と、前記所定の一の無人航空機自身が前記受信手段で得た前記信号受信強度と、前記座標及び方位取得手段で取得した自身の前記座標及び方位との組のデータとを用いて、前記演算手段により、前記信号源の座標を求めることを特徴とする信号源探索システム。 Among the plurality of unmanned aircraft, for a given one unmanned aircraft, to send each other unmanned aircraft by the receiving means a set of data with said coordinates and orientation as the received signal strength, said predetermined one unmanned aircraft, a set of data of the coordinates and orientation as the received signal strength transmitted from the other unmanned aircraft received by the receiving means, the received signal strength obtained at each their received set of data said coordinates and orientation received in out maximum time, and the received signal strength obtained at the predetermined one unmanned aircraft itself said receiving means, and said coordinates and orientation of itself acquired by the coordinates and orientation acquisition unit source search system by using the set of data, by said calculating means, and obtains the coordinates of the signal source.
  6. 指向性アンテナと、 And a directional antenna,
    前記指向性アンテナにより受信された探索する信号源からの信号を処理して信号受信強度を逐次出力する受信手段と、 Receiving means for outputting a received signal strength sequentially processes the signal from the signal source to search received by the directional antenna,
    機首の方位と現在位置の緯度及び経度からなる座標とを逐次取得する座標及び方位取得手段と、 And coordinates and orientation obtaining means for sequentially obtaining the coordinate consisting of latitude and longitude orientation and the current position of the nose,
    前記信号受信強度と前記座標及び方位とからなる組のデータを送信する送信手段と をそれぞれ搭載した複数の無人航空機と、 A plurality of unmanned aircraft and transmitting means for transmitting a set of data consisting of the coordinates and orientation as the received signal strength and respectively mounted,
    前記複数の無人航空機からそれぞれ送信された前記信号受信強度と前記座標及び方位を受信する機外の演算装置とよりなり、 More becomes outside of computing device that receives the coordinates and orientation as the received signal strength which is transmitted from the plurality of unmanned aircraft,
    前記演算装置は、互いに異なる地点を中心とする複数の飛行範囲内を飛行する前記複数の無人航空機からそれぞれ受信した複数の前記信号受信強度と前記座標及び方位の組のデータのうち、各組の信号受信強度が最大のときの前記座標及び方位を用いて、演算により、前記信号源の座標を求めることを特徴とする信号源探索システム。 The arithmetic device among the plurality of received signal strength and said coordinates and orientation set of data received from each of said plurality of unmanned aircraft flying in a plurality of flight range centered on different points from each other, each set using the signal receiving strength is the coordinates and orientation at the maximum, a signal source search system operation by, and obtains the coordinates of the signal source.
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