JP2018136237A - 電磁界データ取得システム、飛行体、端末装置、および、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を適切に取得する電磁界データ取得システムを実現する。【解決手段】電磁界データ取得システム１０００では、ＥＭセンサ部１４が電磁気に関する物理量を取得し、ＥＭデータ取得部１５が電磁界データＤ＿ｅｍを生成し、ＥＭデータ記憶部１６に記憶する。電磁界データ取得システム１０００では、３次元空間内の測定点から収集した電磁界データに基づいて、３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を適切に取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、電界および／または磁界に関するデータを取得するための技術に関する。

現在、多様な無線通信が行われており、当該無線通信を実現するために、多様な周波数の電波が空間内を飛び交っている。効率的な無線通信を実現するために、空間内において、電波がどのような状況で利用されているか、また、電力の分布がどのようになっているかを把握するための技術も研究されている。

例えば、非特許文献1には、無線通信用ネットワークにおいて、受信電力の等高線を作成する方法についての開示がある。非特許文献1に開示されている受信電力の等高線の作成方法は、２つのモニター端末における２つの受信電力に基づいて受信電力のベクトルを作成し、その作成したベクトルと直交する勾配（Gradient）曲線を作成することで、受信電力の等高線を作成するというものである。

Yunhao Liu and Mo Li, "Iso-Map: Energy Efficient Contour Mapping in Wireless Sensor Networks," Proc. In ICDCS2007, 2007

しかしながら、非特許文献1の方法では、受信電力の等高線を作成するだけなので、２次元の電力分布データを取得することはできるが、非特許文献１の手法を３次元空間に拡張しようとすると、３次元のベクトル解析が必要となり、勾配曲線の導出の計算が複雑化する。また、非特許文献１の手法を３次元空間に拡張する場合、３次元空間内の多数の点で電力データを取得する必要があり、このようなデータを取得することは困難である。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を適切に取得する（例えば、２次元平面状に作成した複数の等高線を補間することで簡易的に３次元空間の電力分布を推定できる）電磁界データ取得システム、飛行体、端末装置、および、プログラムを実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、電磁界データ取得用センサ部と、電磁界データ取得部と、データ記憶部と、電磁界マップデータ取得部と、を備える電磁界データ取得システムである。

電磁界データ取得用センサ部は、電磁気に関する物理量を検出する。

電磁界データ取得部は、電磁界データ取得用センサ部により検出された電磁気に関する物理量から、電磁界データを取得する。

データ記憶部は、電磁界データを、当該電磁界データを取得したときの測定点を示す情報とともに記憶する。

電磁界マップデータ取得部は、複数の測定点の電磁界データから電磁界マップデータを取得する。

これにより、この電磁界データ取得システムでは、３次元空間（２次元平面を含む）の任意の測定点から電磁界データを取得することができ、そして、取得した複数の測定点の電磁界データから電磁界マップデータを取得することができる。したがって、この電磁界データ取得システムでは、３次元空間（２次元平面であってもよい。）の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を適切に取得することができる。

なお、「電磁気に関する物理量」とは、電界に関する物理量（例えば、電界ベクトル、電界強度等）、磁界に関する物理量（例えば、磁界ベクトル、磁界強度）、ポインチングベクトル、電力に関する物理量、電界、磁界の変化に起因するエネルギー、エネルギー密度等を含む概念である。

第２の発明は、第１の発明であって、飛行体（例えば、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ））と、端末装置と、を備える。

飛行体は、３次元空間内を飛行することが可能であり、電磁界データ取得用センサ部と、電磁界データ取得部と、データ記憶部とを含み、さらに、端末装置と通信するためのインターフェースである第1通信インターフェースを備える。

端末装置は、電磁界マップデータ取得部を含み、さらに、飛行体と通信するためのインターフェースである第２インターフェースを備える。

この電磁界データ取得システムでは、飛行体と、当該飛行体を制御することができる端末装置とを備えるので、飛行体を３次元空間内の任意の測定点に移動させ、当該測定点において電磁界データを取得することができる。

したがって、この電磁界データ取得システムでは、３次元空間内の任意の測定点の電磁界データを複数集めることが容易に可能となる。この電磁界データ取得システムでは、３次元空間の多くの測定点で取得した電磁界データを容易に収集することができるので、大量のデータに基づいて精度の高い電磁界マップデータ（例えば、電力分布データ）を取得することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明であって、電磁界マップデータ取得部は、３次元空間内の第１の平面上の点から取得した電磁界データから、測定対象の物理量が略同一値である点に基づいて生成された２次元等高線のデータを生成することで、第１の２次元等高線マップデータを取得する。また、電磁界マップデータ取得部は、３次元空間内の第２の平面上の点から取得した電磁界データから、測定対象の物理量が略同一値である点に基づいて生成された２次元等高線のデータを生成することで、第２の２次元等高線マップデータを取得する。そして、電磁界マップデータ取得部は、第１の２次元等高線マップデータおよび第２の２次元等高線マップデータを用いて、３次元空間の任意の点の電磁界データを取得する。

これにより、この電磁界データ取得システムでは、３次元空間の複数の平面から取得した２次元等高線マップデータを用いて、３次元空間の任意の点の電磁界データを取得することができる。つまり、この電磁界データ取得システムでは、３次元空間の複数の平面から取得した２次元等高線マップデータを用いて、３次元空間の電磁界マップデータ（例えば、電力分布データ）を取得することができる。すなわち、この電磁界データ取得システムにより、２次元平面状に作成した複数の等高線を補間することで、簡易的に３次元空間の電力分布を推定できる。

第４の発明は、第１または第２の発明であって、電磁界データ取得部は、電磁界データ取得用センサ部により検出された電磁気に関する物理量から、（１）電磁界データと、（２）当該物理量を取得したときの電磁波の方向を示すデータである電磁波方向データとを取得する。

電磁界マップデータ取得部は、３次元空間内の第１の平面上の点から取得した電磁界データおよび電磁波方向データに基づいて、測定対象の物理量が略同一値である点を求めるとともに、当該点の電磁波方向データを求めることで第１の方向データ付き２次元等高線マップデータを取得する。また、電磁界マップデータ取得部は、第１の方向データ付き２次元等高線マップデータに基づいて、第１の平面とは異なる平面である第２の平面上の点の電磁界データおよび電磁波方向データを含む第２の方向データ付き２次元等高線マップデータを取得する。そして、電磁界マップデータ取得部は、第１の方向付き２次元等高線マップデータおよび第２の方向付き２次元等高線マップデータを用いて、３次元空間の任意の点の電磁界データを取得する。

これにより、この電磁界データ取得システムでは、３次元空間の１つの平面から取得した２次元等高線マップデータを用いて、別の平面の２次元等高線マップデータを取得することができる。そして、この電磁界データ取得システムでは、上記のようにして取得した複数の２次元等高線マップデータを用いて、３次元空間の電磁界マップデータ（例えば、電力分布データ）を取得することができる。

第５の発明は、第４の発明であって、電磁界データ取得用センサ部は、アレーアンテナを含む。

電磁界データ取得部は、ビームフォーミング法により、電磁界データ取得用センサ部が物理量を取得したときの電磁波の方向を検出することで、電磁波方向データを取得する。

これにより、この電磁界データ取得システムでは。ビームフォーミング法により、適切に電磁波方向データを取得することができる。

第６の発明は、第４の発明であって、電磁界データ取得用センサ部は、電界検出用アンテナおよび磁界検出用アンテナを含む。

電磁界データ取得部は、電界検出用アンテナにより検出された電界ベクトルと、磁界検出用アンテナにより検出された磁界ベクトルから、ポインチングベクトルを求めることで、電磁波方向データを取得する。

これにより、この電磁界データ取得システムでは。求めたポインチングベクトルに基づいて、適切に電磁波方向データを取得することができる。

第７の発明は、第２から第６のいずれかの発明である電磁界データ取得システムに用いられる飛行体である。

これにより、第２から第６のいずれかの発明である電磁界データ取得システムに用いられる飛行体を実現することができる。

第８の発明は、第２から第６のいずれかの発明である電磁界データ取得システムに用いられる端末装置である。

これにより、第２から第６のいずれかの発明である電磁界データ取得システムに用いられる端末装置を実現することができる。

第９の発明は、電磁界データ取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

電磁界データ取得方法は、物理量検出ステップと、電磁界データ取得ステップと、データ記憶ステップと、電磁界マップデータ取得ステップと、を備える。

物理量検出ステップは、電磁界データ取得用センサを用いて電磁気に関する物理量を検出する。

電磁界データ取得ステップは、物理量検出ステップにより検出された電磁気に関する物理量から、電磁界データを取得する。

データ記憶ステップは、電磁界データを、当該電磁界データを取得したときの測定点を示す情報とともに記憶する。

電磁界マップデータ取得ステップは、複数の測定点の電磁界データから電磁界マップデータを取得する。

これにより、第１の発明と同様の効果を奏する磁界データ取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを実現することができる。

本発明によれば、３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を適切に取得する（例えば、２次元平面状に作成した複数の等高線を補間することで簡易的に３次元空間の電力分布を推定できる）電磁界データ取得システム、飛行体、端末装置、および、プログラムを実現することができる。

第１実施形態に係る電磁界データ取得システム１０００の概略構成図。 第１実施形態に係る飛行体１の概観を示す図。 第１実施形態に係る電磁界データ取得システム１０００の飛行体１と端末装置２との概略構成を模式的に示した図。 電磁界データを取得する対象の３次元空間ＳＰ１を示す図であり、高さｈ＝ｈ１の平面における電磁界データを取得する処理を説明するための図。 電磁界データを取得する対象の３次元空間ＳＰ１を示す図であり、高さｈ＝ｈ２の平面における電磁界データを取得する処理を説明するための図。 電磁界データ取得システム１０００で実行される処理のフローチャート。 電磁界データ取得システム１０００で実行される処理のフローチャート。 ３次元等高線マップデータの取得処理を説明するための図。 電磁界データを取得する対象の３次元空間ＳＰ１を示す図であり、第１実施形態の変形例の処理を説明するための図。 第２実施形態に係る電磁界データ取得システム２０００の概略構成図。 電磁界データ取得システム２０００で実行される処理のフローチャートである。 １つの高さの平面の２次元等高線マップデータから、他の平面（他の高さの平面）の２次元等高線マップデータの取得（推定）処理を説明するための図。 第３実施形態に係る電磁界データ取得システム３０００の概略構成図。 第３実施形態のＥＭデータ取得部１５Ｂの概略構成図。 他の実施形態に係る電磁界データ取得システムの概略構成図。 本発明の電磁界データ取得システムにより取得された、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の３次元等高線マップデータによる３次元等高線（３次元等高面）ｃｎｔｒ＿３Ｄ＿ｆ１〜ｃｎｔｒ＿３Ｄ＿ｆ１を重ね合わせて表示し、上方から見た平面図。 本発明の電磁界データ取得システムにより取得された、周波数ｆ４、ｆ５の３次元等高線マップデータによる３次元等高線（３次元等高面）ｃｎｔｒ＿３Ｄ＿ｆ４〜ｃｎｔｒ＿３Ｄ＿ｆ５を重ね合わせて表示し、側方から見た図。 ＣＰＵバス構成を示す図。

［第１実施形態］
第１実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。

＜１．１：電磁界データ取得システムの構成＞
図１は、第１実施形態に係る電磁界データ取得システム１０００の概略構成図である。

図２は、第１実施形態に係る飛行体１の概観を示す図である。具体的には、図２は、飛行体１（一例）を側方から見たときの図である。

図３は、第１実施形態に係る電磁界データ取得システム１０００の飛行体１と端末装置２との概略構成を模式的に示した図である。

電磁界データ取得システム１０００は、図１に示すように、３次元空間を移動することができる飛行体１（例えば、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ））と、端末装置２とを備える。

（１．１．１：飛行体１の構成）
飛行体１は、図１に示すように、第１通信インターフェース１１と、カメラＣ１と、モータＭ１と、ＧＰＳユニットＧＰ１と、姿勢検出センサＰｓ１と、制御部１２と、記憶部１３とを備える。また、飛行体１は、ＥＭセンサ部１４と、ＥＭデータ取得部１５と、ＥＭデータ記憶部１６とを備える。

第１通信インターフェース１１は、外部装置（例えば、端末装置２）と通信するための通信インターフェースである。飛行体１は、第１通信インターフェース１１を介して、例えば、端末装置２と無線による通信を行う。また、第１通信インターフェース１１は、制御部１２により制御される。

カメラＣ１は、飛行体１に取り付けられており、飛行体１からの風景等を撮像する。カメラＣ１は、制御部１２により制御される。

モータＭ１は、飛行体１に取り付けられているプロペラ（図２にプロペラＰｒｐｌで示したプロペラ）を駆動するためのモータである。モータＭ１は、制御部１２により制御される。

ＧＰＳユニットＧＰ１は、複数のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から送信される電波を受信し、各ＧＰＳ衛星との距離を算出することで、飛行体１の現在の位置を測定するためのユニットである。例えば、ＧＰＳユニットＧＰ１は、緯度、経度、高さなどの測地系での位置を示した位置情報を生成する。また、ＧＰＳユニットＧＰ１は、制御部１２により制御される。

姿勢検出センサＰｓ１は、図１に示すように、加速度センサＰｓ１１と、ジャイロセンサＰｓ１２と、方位角センサＰｓ１３を備えている。姿勢検出センサＰｓ１は、加速度センサＰｓ１１により、飛行体１の加速度を取得し、ジャイロセンサＰｓ１２および方位角センサＰｓ１３により、飛行体１のヨー軸、ピッチ軸、ロール軸を回転軸とする回転角度を取得する。つまり、姿勢検出センサＰｓ１は、飛行体１の姿勢を特定するための情報を取得する。また、姿勢検出センサＰｓ１は、制御部１２により制御される。

制御部１２は、図１に示すように、飛行制御部１２１と、撮影制御部１２２と、データ送信制御部１２３と、ＧＰＳ制御部１２４と、姿勢制御部１２５と、ＥＭデータ処理制御部１２６とを備える。

飛行制御部１２１は、飛行体１の飛行制御を行う。飛行制御部１２１は、例えば、姿勢検出センサＰｓ１により取得された加速度情報、ピッチ軸、ヨー軸、ロール軸の回転角度に応じて、飛行体１の姿勢を特定し、特定した飛行体１の姿勢に応じて、プロペラＰｒｐｌのモータＭ１の回転を制御して飛行体１の飛行状態を安定させる制御を行う。また、飛行制御部１２１は、ＧＰＳユニットＧＰ１により測位された現在位置と、飛行体１の飛行すべき方向（目的地への方向）とに基づいて、モータＭ１の回転を制御して、飛行すべき方向（目的地への方向）へ飛行体１を飛行させる制御を行う。

撮影制御部１２２は、カメラＣ１を制御して画像または動画の撮影を行う。

データ送信制御部１２３は、第１通信インターフェース１１を介して、データ送信するための処理を実行する。データ送信制御部１２３は、例えば、カメラＣ１により撮影された画像データ（映像データ）を、第１通信インターフェース１１が送信できる形式に変換し、第１通信インターフェース１１に出力する。また、データ送信制御部１２３は、当該画像データ（映像データ）が、例えば、端末装置２に送信されるように、第１通信インターフェース１１を制御する。また、データ送信制御部１２３は、例えば、ＧＰＳユニットＧＰ１により測位される位置情報や、姿勢検出センサ部Ｐｓ１により検出される姿勢情報を端末装置２へ送信するための処理を行い、当該送信処理が実行されるように、第１通信インターフェース１１を制御する。

ＧＰＳ制御部１２４は、ＧＰＳユニットＧＰ１を制御し、ＧＰＳユニットＧＰ１により測位される位置情報を取得する。

姿勢制御部１２５は、姿勢検出センサＰｓ１を制御し、姿勢検出センサＰｓ１から、飛行体１の姿勢に関する情報を取得する。そして、姿勢制御部１２５は、取得した飛行体１の姿勢に関する情報に基づいて、飛行体１の姿勢を制御する。

ＥＭデータ処理制御部１２６は、ＥＭデータ処理が実行されるように、ＥＭデータ取得部１５に制御信号Ｃｔｌ１を出力し、ＥＭデータ取得部１５を制御する。

記憶部１３は、制御部１２により取得される各種データ、あるいは、飛行体１の各機能部により取得される各種データを記憶する。記憶部１３は、記憶している各種データを制御部１２からの要求に従い、制御部１２または所定の機能部に出力する。

ＥＭセンサ部１４は、電磁界に関する物理量（例えば、電力）を検知するためのセンサである。ＥＭセンサ部１４は、検知した電磁界に関する物理量（例えば、電力）を示す信号（検出信号）をＥＭデータ取得部１５に出力する。ＥＭセンサ部１４は、例えば、広帯域アンテナを用いて実現される。

ＥＭデータ取得部１５は、ＥＭセンサ部１４から出力される検出信号を入力し、当該検出信号に基づいて、電磁界データＤ＿ｅｍを取得する。そして、ＥＭデータ取得部１５は、取得した電磁界データＤ＿ｅｍをＥＭデータ記憶部１６に出力する。

ＥＭデータ記憶部１６は、ＥＭデータ取得部１５から出力される電磁界データＤ＿ｅｍを入力し、入力された電磁界データＤ＿ｅｍを記憶する。また、ＥＭデータ記憶部１６は、制御部１２からの要求に従い、記憶している電磁界データＤ＿ｅｍを、制御部１２または所定の機能部に出力する。

飛行体１は、図２に示すように、例えば、本体部Ｂ１と、本体部Ｂ１から延びる脚部ＬＧと、プロペラユニットＰｒｐ１と、センサ格納部ＳＵ１とを備える。

上記の各機能部は、例えば、本体部Ｂ１に収納されている。

なお、ＥＭセンサ部１４は、例えば、センサ格納部ＳＵ１に収納されている。

飛行体１は、図１、図３に示すように、例えば、無線通信により、端末装置２と通信することができる。

（１．１．２：端末装置２の構成）
端末装置２は、図１に示すように、第２通信インターフェース２１と、端末制御部２２と、ＥＭマップデータ取得部２３と、電磁界データ格納部ＤＢ１とを備える。

第２通信インターフェース２１は、飛行体１と通信するための通信インターフェースである。端末装置２は、第２通信インターフェース２１を介して、例えば、飛行体１と無線による通信を行う。また、第２通信インターフェース２１は、端末制御部２２により制御される。

端末制御部２２は、第２通信インターフェース２１と、ＥＭマップデータ取得部２３とを制御する。

また、端末制御部２２は、飛行体１の飛行を制御するための信号（データ）を生成し、生成した信号（データ）を、第２通信インターフェース２１を介して、飛行体１に送信する。

また、端末制御部２２は、ＥＭマップデータ取得部２３が取得するデータに基づいて、飛行体に送信するデータ、あるいは、飛行体１の飛行制御を行うためのデータ（あるいは指令）を生成する。そして、端末制御部２２は、生成した当該データが第２通信インターフェース２１を介して飛行体１に送信されるように、第２通信インターフェース２１を制御する。

ＥＭマップデータ取得部２３は、飛行体１が取得したＥＭデータを、第２通信インターフェース２１を介して取得する。ＥＭマップデータ取得部２３は、取得したＥＭデータを電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶する。また、ＥＭマップデータ取得部２３は、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶されている複数のＥＭデータを読み出し、読み出した複数のＥＭデータから、ＥＭマップデータを生成する。そして、ＥＭマップデータ取得部２３は、生成したＥＭマップデータを電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶する。

また、ＥＭマップデータ取得部２３は、電磁界データ格納部ＤＢ１から、ＥＭマップデータを読み出し、当該ＥＭマップデータに基づいて、飛行体１を制御するためのデータを生成し、生成した当該データを端末制御部２２に出力する。

電磁界データ格納部ＤＢ１は、ＥＭマップデータ取得部２３により取得される電磁界データを記憶保持する。また、電磁界データ格納部ＤＢ１は、ＥＭマップデータ取得部２３からの要求に従い、所定のデータをＥＭマップデータ取得部２３に出力する。

＜１．２：電磁界データ取得システムの動作＞
以上のように構成された電磁界データ取得システム１０００の動作について、以下、説明する。

以下では、飛行体１が地面からの高さｈの平面上の点の電力のデータ（電磁界データの一例）を取得し、３次元の電磁界マップデータ（電力マップデータ）を生成する場合について、説明する。なお、説明便宜のため、本実施形態では、電磁界データが電力のデータであり、ＥＭセンサ部１４は、広帯域アンテナ（周波数ｆ１の電波を受信できる広帯域アンテナ）であるものとし、周波数ｆ１の電力のデータを取得する場合を一例として、以下説明する。

図４は、電磁界データを取得する対象の３次元空間ＳＰ１を示す図であり、高さｈ＝ｈ１の平面における電磁界データを取得する処理を説明するための図である。図４に示すようにｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定する。図４の下図は、３次元空間ＳＰ１を側方から見た図であり、ｈ＝ｈ０で示した直線は、地表面を表しているものとする。図４の上図は、高さｈ＝ｈ１の平面を示している。

図５は、電磁界データを取得する対象の３次元空間ＳＰ１を示す図であり、高さｈ＝ｈ２の平面における電磁界データを取得する処理を説明するための図である。図５に示すようにｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定する。図５の下図は、３次元空間ＳＰ１を側方から見た図であり、ｈ＝ｈ０で示した直線は、地表面を表しているものとする。図５の上図は、高さｈ＝ｈ２の平面を示している。

図６、図７は、電磁界データ取得システム１０００で実行される処理のフローチャートである。

以下では、図６、図７のフローチャートを参照しながら電磁界データ取得システム１０００の動作を説明する。

（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）：
電磁界データ取得システム１０００では、電磁界データ取得処理の対象とする平面の数Ｎ１（Ｎ１：自然数）が設定される（ステップＳ１０１）。なお、本実施形態では、説明便宜のため、高さｈ＝ｈ０の地表面が水平面であり、地表面と平行な複数の平面を電磁界データ取得処理の対象とする平面に設定するものとする。

また、電磁界データ取得システム１０００では、複数の平面内の点データを取得する処理を繰り返し実行するために、カウント値ｉの初期値を「０」に設定する（ステップＳ１０２）。

（ステップＳ１０３）：
次に、電磁界データ取得システム１０００では、平面内の点データの取得処理が実行される。

（ステップＳ１０３１）：
まず、電磁界データ取得システム１０００では、高さｈ＝ｈ１の電磁界データを取得する。この処理について、具体的に説明する。

飛行体１は、端末装置２からの指令により、高さｈ＝ｈ１の平面内を飛行するように制御される。つまり、電磁界データ取得システム１０００では、飛行体１の高度を高さｈ＝ｈ１に設定し、電磁界データ取得処理の対象の平面を高さｈ＝ｈ１の地表面と平行な平面に設定する。

（ステップＳ１０３２、Ｓ１０３３）：
次に、電磁界データ取得システム１０００では、設定した平面内において取得するデータ数Ｎ２（Ｎ２：自然数）を設定し、繰り返し処理のためのカウント値ｊの初期値を「０」に設定する。

（ステップＳ１０３４、Ｓ１０３５）：
飛行体１では、ＥＭセンサ部１４により、高さｈ＝ｈ１の平面内の複数（Ｎ２個）の点の電磁界データ（電力データ）を取得する。

飛行体のＥＭセンサ部１４が図４の点Ｐａ１（ｈ１）の位置にあるときに、飛行体１は、ＥＭセンサ部１４（広帯域アンテナ）およびＥＭデータ取得部１５により、当該点Ｐａ１（ｈ１）の電力のデータを取得する。具体的には、飛行体１の制御部１２は、ＥＭセンサ部１４の位置が図４の点Ｐａ１（ｈ１）の位置であると判定すると、ＥＭデータ取得部１５に電力データを取得させるための制御信号Ｃｔｌ１を生成し、当該制御信号Ｃｔｌ１をＥＭデータ取得部１５に出力する。

ＥＭデータ取得部１５は、制御信号Ｃｔｌ１に従い、ＥＭセンサ部１４（広帯域アンテナ）から検出信号を取得する。

ＥＭセンサ部１４（広帯域アンテナ）は、点Ｐａ１（ｈ１）の電界強度Ｅを示す検出信号をＥＭデータ取得部１５に出力する。

ＥＭデータ取得部１５は、ＥＭセンサ部１４からの検出信号から点Ｐａ１（ｈ１）の電界強度Ｅを取得し、
Ｐｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））＝ｋ１＊Ｅ＾２
により点Ｐａ１（ｈ１）の電力のデータＰｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））を取得する。

なお、ｋ１は、ＥＭセンサ部１４（広帯域アンテナ）のアンテナ利得、アンテナ実効面積、受信電波の波長により決定される係数である。また「＾」は、べき乗を表す演算子であり、「ａ＾ｂ」は、ａのｂ乗である。また、「＊」は乗算を表す演算子である。

上記にようにして、ＥＭセンサ部１４により取得された点Ｐａ１（ｈ１）の電力のデータＰｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））は、データＤ＿ｅｍとして、ＥＭセンサ部１４からＥＭデータ記憶部１６に出力され、ＥＭデータ記憶部１６に記憶される（ステップＳ１０３５）。

また、制御部１２は、上記処理が実行されたときの時刻のデータＤａｔａ＿ｔｉｍｅを取得し、さらに、飛行体１の現在位置のデータＤａｔａ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎを取得する。

そして、制御部１２は、ＥＭデータ取得部１５が取得した点Ｐａ１（ｈ１）の電力のデータＰｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））と、当該データを取得した時刻のデータＤａｔａ＿ｔｉｍｅと、当該データを取得したときの飛行体の位置のデータＤａｔａ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎを１組のデータ（これを「ＥＭデータ」という。）として、ＥＭデータ記憶部１６に記憶されるように、ＥＭデータ記憶部１６を制御する。

これにより、点Ｐａ１（ｈ１）についての上記データがＥＭデータ記憶部１６に記憶される。

（ステップＳ１０３６、Ｓ１０３７）：
飛行体１は、次の点についても上記と同様の処理を実行するために、カウント値ｊを＋１インクリメントする（ステップＳ１０３６）。そして、電磁界データ取得システム１０００では、高さｈ＝ｈ１の平面内において、設定した数のデータが取得できた場合、処理をステップＳ１０４に進める。一方、電磁界データ取得システム１０００では、高さｈ＝ｈ１の平面内において、設定した数のデータが未だ取得されていない場合、処理をステップＳ１０３４に戻す。

このようにして、電磁界データ取得システム１０００では、高さｈ＝ｈ１の平面内の複数の点において、上記と同様の処理を実行し、高さｈ＝ｈ１の平面内の複数の点の電力のデータを取得し、ＥＭデータ記憶部１６に記憶する。

図４では、高さｈ＝ｈ１の平面（ｘｙ平面）内において、点Ｐａ１（ｈ１）を通り、ｘ軸と平行な線上の８つの点（Ｐａ１（ｈ１）〜Ｐａ４（ｈ１）、Ｐｂ１（ｈ１）〜Ｐｂ４（ｈ１））を表示している。

そして、上記８つの点において、上記処理により、以下の電力値Ｐ１〜Ｐ４が取得されたものとして、以下説明する。
Ｐｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））＝Ｐｏｗｅｒ（Ｐｂ１（ｈ１））＝Ｐ１
Ｐｏｗｅｒ（Ｐａ２（ｈ１））＝Ｐｏｗｅｒ（Ｐｂ２（ｈ１））＝Ｐ２
Ｐｏｗｅｒ（Ｐａ３（ｈ１））＝Ｐｏｗｅｒ（Ｐｂ３（ｈ１））＝Ｐ３
Ｐｏｗｅｒ（Ｐａ４（ｈ１））＝Ｐｏｗｅｒ（Ｐｂ４（ｈ１））＝Ｐ４
また、電力値Ｐ１〜Ｐ４は、以下の関係を満たすものとする。
Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４
以上のようにしてステップＳ１０３で取得されたＥＭデータは、端末装置２から要求に従い、飛行体１から端末装置２に送信される。

そして、端末装置２では、飛行体１から送信されたＥＭデータが、ＥＭマップデータ取得部２３により、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶される。

（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）：
次に、電磁界データ取得システム１０００では、２次元等高線マップデータの取得処理が実行される。

ステップＳ１０４において、電磁界データ取得システム１０００は、ステップＳ１０３で取得された高さｈ＝ｈ１の平面内の複数点の電力データから、略同一の電力値を有する点を結んでできる２次元等高線を推定する。この処理は、端末装置２のＥＭマップデータ取得部２３により、実行される。

つまり、ＥＭマップデータ取得部２３は、飛行体１により取得され電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶されているＥＭデータを読み出し、同一平面（高さｈ＝ｈ１の平面）内の点データの電力データから、略同一の電力値を有する点を結んでできる２次元等高線を推定し、その推定結果に基づいて、２次元等高線マップデータを作成する。なお、この２次元等高線マップデータを作成する処理は、例えば、特願２０１６−１６７４２４号（これを「技術文献１」という。）に開示されている手法を用いて実現してもよい。

例えば、技術文献１の手法を用いて取得した高さｈ＝ｈ１の平面内の等高線マップデータにより生成した２次元等高線の例を図４の上図に示す。

図４の上図に示すように、電磁界データ取得システム１０００では、高さｈ＝ｈ１の２次元等高線マップデータとして、
（１）電力値Ｐ１の点Ｐａ１（ｈ１）、点Ｐｂ１（ｈ１）を含むように、電力値Ｐ１の等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ１，ｈ１）が取得されており、
（２）電力値Ｐ２の点Ｐａ２（ｈ１）、点Ｐｂ２（ｈ１）を含むように、電力値Ｐ２の等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ２，ｈ１）が取得されており、
（３）電力値Ｐ１の点Ｐａ３（ｈ１）、点Ｐｂ３（ｈ１）を含むように、電力値Ｐ３の等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ３，ｈ１）が取得されており、
（４）電力値Ｐ４の点Ｐａ４（ｈ１）、点Ｐｂ４（ｈ１）を含むように、電力値Ｐ４の等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ４，ｈ１）が取得されている。

また、ＥＭマップデータ取得部２３は、高さｈ＝ｈ２の平面についても、高さｈ＝ｈ２の平面に対して行った処理と同様の処理を行い、高さｈ＝ｈ２の平面内の等高線マップデータを取得する。

図５の上図に、技術文献１の手法を用いて取得した高さｈ＝ｈ２の平面内の等高線マップデータにより生成した２次元等高線の例を示す。

図５の上図に示すように、電磁界データ取得システム１０００では、高さｈ＝ｈ２の２次元等高線マップデータとして、
（１）電力値Ｐ１の点Ｐａ１（ｈ２）、点Ｐｂ１（ｈ２）を含むように、電力値Ｐ１の等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ２，ｈ１）が取得されており、
（２）電力値Ｐ２の点Ｐａ２（ｈ２）、点Ｐｂ２（ｈ２）を含むように、電力値Ｐ２の等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ２，ｈ２）が取得されており、
（３）電力値Ｐ１の点Ｐａ３（ｈ２）、点Ｐｂ３（ｈ２）を含むように、電力値Ｐ３の等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ３，ｈ２）が取得されており、
（４）電力値Ｐ４の点Ｐａ４（ｈ２）、点Ｐｂ４（ｈ２）を含むように、電力値Ｐ４の等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ４，ｈ２）が取得されている。

ＥＭマップデータ取得部２３は、他の高さの平面についても上記と同様の処理を行い、所定の高さの平面内の等高線マップデータを取得する。

ＥＭマップデータ取得部２３は、上記のようにして、複数の平面内の等高線マップデータ（２Ｄ等高線マップデータ）を電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶する。

なお、ＥＭマップデータ取得部２３は、同一平面内の等高線マップデータから、当該平面内の任意の点のＥＭデータを内分処理、外分処理により取得するようにしてもよい。例えば、近接する４点（ＥＭデータを有する４点）から内分処理または外分処理により任意の点のＥＭデータを取得するようにしてもよい。

このように処理することで、ＥＭマップデータ取得部２３は、点ｐ_ｋのＥＭデータＤａｔａ＿ＥＭ（ｐ_ｋ）を
Ｄａｔａ＿ＥＭ（ｐ_ｋ）＝｛（ｘ_ｋ，ｙ_ｋ，ｚ_ｋ），Ｐ_ｋ｝
（ｘ_ｋ，ｙ_ｋ，ｚ_ｋ）：点ｐ_ｋの座標（例えば、所定の位置を原点とした絶対座標）
Ｐ_ｋ：点ｐ_ｋの電力値
として取得し、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶する。

電磁界データ取得システム１０００では、上記処理を設定した平面の数分だけ実行されたか否かを判定する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。そして、未だ、上記処理（２次元等高線マップデータの取得処理）が実行されていない平面が存在する場合、処理をステップＳ１０３に戻す。一方、設定した平面の数（Ｎ１）、上記処理（２次元等高線マップデータの取得処理）が実行された場合、処理をステップＳ１０７に進める。

上記のように処理することで、電磁界データ取得システム１０００では、複数の平面内の電力分布を示すデータを取得することができる。

（ステップＳ１０７）：
次に、電磁界データ取得システム１０００では、３次元等高線マップデータの取得処理が実行される。

電磁界データ取得システム１０００では、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理により取得された複数の平面内の２次元等高線マップデータを用いて、空間ＳＰ１の３次元等高線マップデータを作成する。

図８は、３次元等高線マップデータの取得処理を説明するための図である。具体的には、図８は、高さｈ＝ｈ１の平面内の２次元等高線マップデータから取得された２次元等高線と、高さｈ＝ｈ２の平面内の３次元等高線マップデータから取得された２次元等高線とを模式的に示している。

なお、図８では、高さｈ＝ｈ１の平面内に４つの２次元等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ１，ｈ１）、ｃ＿２Ｄ（Ｐ２，ｈ１）、ｃ＿２Ｄ（Ｐ３，ｈ１）、および、ｃ＿２Ｄ（Ｐ４，ｈ１）を示している。また、図８では、高さｈ＝ｈ２の平面内に４つの２次元等高線ｃ＿２Ｄ（Ｐ１，ｈ２）、ｃ＿２Ｄ（Ｐ２，ｈ２）、ｃ＿２Ｄ（Ｐ３，ｈ２）、および、ｃ＿２Ｄ（Ｐ４，ｈ２）を示している。

なお、高さｈ＝ｈｘの平面内の電力Ｐｘの２次元等高線を「ｃ＿２Ｄ（Ｐｘ，ｈｘ）」と表記する。

ＥＭマップデータ取得部２３は、電磁界データ格納部ＤＢ１から、高さｈ＝ｈ１の平面内の２次元等高線マップデータと、高さｈ＝ｈ２の平面内の２次元等高線マップデータとを読み出し、図８に示すように、高さｈ＝ｈ１の平面内の２次元等高線と、高さｈ＝ｈ２の平面内の２次元等高線とを特定する。

そして、ＥＭマップデータ取得部２３は、同じ電力値である、高さｈ＝ｈ１の平面内の２次元等高線と、高さｈ＝ｈ２の平面内の２次元等高線とから、高さがｈ１とｈ２の間の高さである平面内の点の電力値を、例えば、内分処理（あるいは外分処理）により求める。

つまり、ＥＭマップデータ取得部２３は、２つの異なる高さの平面内の２次元等高線から線形補間することで、その２つの平面の間の任意の点のＥＭデータを取得する。例えば、ＥＭデータが存在する８つの点（例えば、高さｈ１の平面内の４つの点と高さｈ２の平面内の４つの点）から内分処理により、当該８つの点が形成する空間の内部の任意の点のＥＭデータＤａｔａ＿ＥＭを取得することができる。

これにより、電磁界データ取得システム１０００では、３次元空間（空間ＳＰ１）の任意の点のＥＭデータＤａｔａ＿ＥＭを取得することができる。

ＥＭマップデータ取得部２３は、上記のようにして取得した３次元空間（空間ＳＰ１）の各点のＥＭデータＤａｔａ＿ＥＭ（各点の座標と、電力値とを含むデータ）を電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶する。

以上により、電磁界データ取得システム１０００では、処理対象の３次元空間（空間ＳＰ１）のＥＭデータＤａｔａ＿ＥＭを取得することができる。つまり、電磁界データ取得システム１０００では、処理対象の３次元空間（空間ＳＰ１）の電力分布を３次元のデータとして取得することができる。

なお、上記では、電磁界データ取得システム１０００において、周波数ｆ１の電波についての３次元の電力分布データ（電磁界データの分布データ）を取得する場合について説明したが、他の周波数についても、上記と同様にして、３次元の電力分布データ（電磁界データの分布データ）を取得することができる。他の周波数の３次元の電力分布データ（電磁界データの分布データ）を取得する場合、飛行体１のＥＭセンサ部１４（広帯域アンテナ）により、取得しようとしている周波数成分の電界強度を抽出し、上記と同様の処理を行うことで、当該周波数の３次元の電力分布データ（電磁界データの分布データ）も取得することができる。

なお、ＥＭセンサ部１４（広帯域アンテナ）は、例えば、特開２０１５−１３３５７０号に開示されている広帯域アンテナを用いて実現してもよい。

以上のように、電磁界データ取得システム１０００では、飛行体１により、３次元空間（例えば、空間ＳＰ１）の同一平面内の複数の点の電磁界データ（例えば、電力のデータ）を取得し、取得した複数の電磁界データから、当該平面の２次元等高線マップデータを取得する。そして、電磁界データ取得システム１０００では、３次元空間（例えば、空間ＳＰ１）の複数の平面について、２次元等高線マップデータを取得し、取得した複数の平面の２次元等高線マップデータから、３次元空間（例えば、空間ＳＰ１）の電磁界データの分布データ（本実施形態では、電力分布データ）を取得することができる。

したがって、電磁界データ取得システム１０００では、３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（本実施形態では、電力分布データ）を適切に取得することができる。

≪変形例≫
次に、第１実施形態の変形例について、説明する。

なお、上記の第１実施形態と同様の部分については、説明を省略する。

上記第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００では、図８を用いて説明したように、線形補間により、ＥＭデータＤａｔａ＿ＥＭが存在しない点のＥＭデータを取得したが、本変形例では、電磁界データ取得システム１０００により取得した複数の平面の２次元等高線マップデータから、波源Ｗｓの位置を推定し、推定した波源Ｗｓの位置と、自由空間伝搬損失とから、ＥＭデータＤａｔａ＿ＥＭが存在しない点のＥＭデータを取得する。

この処理について、図９を用いて説明する。

図９は、電磁界データを取得する対象の３次元空間ＳＰ１を示す図であり、第１実施形態の変形例の処理を説明するための図である。

電波の波長をλとし、波源Ｗｓからの距離をｄとすると、自由空間伝搬損失ＬＢは、
ＬＢ＝（４πｄ／λ）＾２
となる。

まず、波源Ｗｓが地表面（ｈ＝ｈ０の平面）に存在すると仮定する。

そして、波源Ｗｓから放射された電波が自由空間伝搬損失ＬＢに基づき減衰したときの同一電力値となる点の集合である電力値の等高面を、波源Ｗｓを中心とする球面、あるいは、楕円体面で近似する。

この電力値の等高面を近似した球面（あるいは楕円体面）と、当該電力値の等高面の値と同じ電力値を有する点であって、電磁界データ取得システム１０００により取得した点との距離の合計値を求める。

つまり、本変形例の電磁界データ取得システムでは、以下の数式による評価値Ｖ（Ｐ_ｋ）を求める。

Ｐ_ｋ：電力値
Ｐｏｓ_ｉ（Ｐ_ｋ）：電力値がＰ_ｋである点の座標（当該点へのベクトル）
Ｐｏｓ（Ｗｓ）：波源Ｗｓの位置
λ：波源Ｗｓから放射される電波の波長
なお、上式において、Ｓｕｒｆａｃｅ（Ｐ_ｋ，Ｐｏｓ（Ｗｓ），λ）は、波源Ｗｓの位置Ｐｏｓ（Ｗｓ）から波長λの電波が放射されたときに、自由空間伝搬損失ＬＢに基づいて求められる電力値Ｐ_ｋの等高面を近似した球面（あるいは楕円体面）を表している。

そして、上式において、｜｜Ｐｏｓ_ｉ（Ｐ_ｋ）−Ｓｕｒｆａｃｅ（Ｐ_ｋ，Ｐｏｓ（Ｗｓ），λ）｜｜は、本変形例の電磁界データ取得システムにより取得されたＥＭデータを有する点であって、その電力値がＰ_ｋであるｉ番目の点である。

また、上式においてＤＢｅｍは、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶されているＥＭデータを有する全ての点の集合である。

つまり、上記数式により、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶されているＥＭデータを有する点であって、その電力値がＰ_ｋである全ての点について、各点と、自由空間伝搬損失ＬＢに基づいて求められる電力値Ｐ_ｋの等高面を近似した球面（あるいは楕円体面）との距離の合計値Ｖ（Ｐ_ｋ）が求められる。

そして、本変形例の電磁界データ取得システムでは、上記の合計値Ｖ（Ｐ_ｋ）が最小となるときの波源Ｗｓの位置を波源Ｗｓの推定に決定し、決定した波源Ｗｓの推定位置から電波が放射されたときの電力値の等高面を近似した球面（あるいは楕円体面）に基づいて、３次元空間（空間ＳＰ１）の各点（ＥＭデータを有していない点）のＥＭデータを取得する。

図９は、このようにして求めた電力値の等高面を近似した球面（あるいは楕円体面）を示している。具体的には、図９では、電力値Ｐ１の近似球面ｃ＿３Ｄ（Ｐ１）、電力値Ｐ２の近似球面ｃ＿３Ｄ（Ｐ２）、電力値Ｐ３の近似球面ｃ＿３Ｄ（Ｐ３）、および、電力値Ｐ４の近似球面ｃ＿３Ｄ（Ｐ４）を示している。

本変形例の電磁界データ取得システムでは、上記のようにして求めた電力値の等高面を近似した球面（あるいは楕円体面）に基づいて、３次元空間（空間ＳＰ１）の任意の点のＤＭデータを取得することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について、説明する。

なお、上記実施形態と同様の部分については、詳細な説明を省略する。

＜２．１：電磁界データ取得システムの構成＞
図１０は、第２実施形態に係る電磁界データ取得システム２０００の概略構成図である。

第２実施形態の電磁界データ取得システム２０００では、第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００において、ＥＭセンサ部１４を、ＥＭセンサ部１４Ａに置換し、さらに、ＥＭデータ取得部１５を、ＥＭデータ取得部１５Ａに置換した構成を有している。それ以外については、第２実施形態の電磁界データ取得システム２０００は、第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００と同様である。

ＥＭセンサ部１４Ａは、例えば、アレーアンテナによる実現される。

ＥＭデータ取得部１５Ａは、ＥＭセンサ部１４Ａ（アレイアンテナ）を用いて、ビームフォーミング法により、受信電波の電界強度Ｅを取得するとともに、受信電波の方向を推定する。

つまり、アレイアンテナは、複数のアンテナ素子が配列されているので、ＥＭデータ取得部１５Ａにおいて、各アンテナ素子により受信した信号に対して所定時間だけ遅延させることで、信号の和が最大となる方向を見つけることができる。

ＥＭデータ取得部１５Ａは、このような処理を行うことで、ＥＭセンサ部１４Ａ（アレイアンテナ）で受信した電波の電界強度Ｅと方向を取得する。

ＥＭデータ取得部１５Ａは、ＥＭセンサ部１４Ａからの検出信号から点Ｐａ１（ｈ１）（高さｈ＝ｈ１の平面内の点）の電界強度Ｅを取得し、
Ｐｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））＝ｋ１＊Ｅ＾２
により点Ｐａ１（ｈ１）の電力のデータＰｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））を取得する。

また、ＥＭデータ取得部１５Ａは、上記の処理（ビームフォーミング法）により取得した電波の方向を示すデータをデータＤｉｒ（Ｐａ１（ｈ１））として取得する。なお、Ｄｉｒ（Ｐａ１（ｈ１））は、点Ｐａ１（ｈ１）での受信電波の方向を示すデータである。また、Ｄｉｒ（Ｐａ１（ｈ１））は、ベクトルとして取得するようにしてもよい。ＥＭデータ取得部１５Ａは、例えば、受信電波の方向から、当該受信電波の点Ｐａ１（ｈ１）におけるポインチングベクトルＳ（Ｐａ１（ｈ１））を示すベクトルとして取得するようにしてもよい。

ＥＭデータ取得部１５Ａは、上記にようにして取得した点Ｐａ１（ｈ１）の電力のデータＰｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））と受信電波の方向を示すデータＤｉｒ（Ｐａ１（ｈ１））を、データＤ＿ｅｍとして、ＥＭデータ記憶部１６に出力し、ＥＭデータ記憶部１６に記憶する。

端末装置２のＥＭマップデータ取得部２３は、飛行体１で上記のようにして取得されたＥＭデータを、飛行体１から受信し、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶する。

つまり、第２実施形態では、電磁界データ格納部ＤＢ１には、各点の電力値のデータと、受信電波の方向を示すデータとが記憶される。

＜２．２：電磁界データ取得システムの動作＞
上記のように構成された電磁界データ取得システム２０００の動作について、以下説明する。

なお、第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００の動作と同様の部分については、説明を省略する。

第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００では、複数の平面（複数の高さの平面）の２次元等高線マップデータを取得し、さらに、３次元等高線マップデータを取得するが、第２実施形態の電磁界データ取得システム２０００では、１つの平面（１つの高さの平面）の２次元等高線マップデータを取得し、当該２次元等高線マップデータから推定することで、他の高さの平面の２次元等高線マップデータを取得する。この点が、第１実施形態と相違する。

図１１は、電磁界データ取得システム２０００で実行される処理のフローチャートである。

以下では、図１１のフローチャートを参照しながら電磁界データ取得システム２０００の動作を説明する。

（ステップＳ２０１）：
ステップＳ２０１において、電磁界データ取得システム２０００は、高さｈ＝ｈ１の平面内の複数の点のデータの取得処理を実行する。この処理は、第１実施形態のステップＳ１０３の処理（図７の処理）と同様である。

なお、本実施形態では、各点のデータとして、電力値のデータに加えて、当該点の電波の方向（当該点のポインチングベクトルが示す方向）のデータも電磁界データとして、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶される。

（ステップＳ２０２）：
ステップＳ２０２において、電磁界データ取得システム２０００は、第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００で実行されるステップＳ１０４と同様の処理を行う。

なお、第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００では、２次元等高線マップデータは、電力値から取得されるものであったが、本実施形態の電磁界データ取得システム２０００では、電力値と、各点（２次元等高線上の点）の電波の方向（当該点のポインチングベクトルが示す方向）のデータとを含むように２次元等高線マップデータを作成する。

（ステップＳ２０３）：
ステップＳ２０３において、電磁界データ取得システム２０００は、ステップＳ２０２で取得した１つの高さの平面の２次元等高線マップデータから、他の平面（他の高さの平面）の２次元等高線マップデータの取得（推定）処理を行う。これについて、図１２を用いて説明する。

図１２は、１つの高さの平面の２次元等高線マップデータから、他の平面（他の高さの平面）の２次元等高線マップデータの取得（推定）処理を説明するための図である。

具体的には、図１２は、高さｈ＝ｈ１の平面において、２次元等高線マップデータから取得された各点ａ_１〜ａ_５のポインチングベクトルＳ_１（ｈ１）〜Ｓ_５（ｈ１）と、当該ポインチングベクトルから推定された高さｈ＝ｈ２の平面における各点ｂ_１〜ｂ_５のポインチングベクトルＳ_１（ｈ２）〜Ｓ_５（ｈ２）とを模式的に示す図である。

なお、各点ａ_１〜ａ_５のポインチングベクトルＳ_１（ｈ１）〜Ｓ_５（ｈ１）は、ＥＭマップデータ取得部２３により、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶されている、高さｈ＝ｈ１の平面の２次元等高線マップデータから取得される。つまり、ポインチングベクトルＳ_ｋ（ｈ１）（ｋ：自然数）の大きさは、点ａ_ｋの電力値を示しており、ポインチングベクトルＳ_ｋ（ｈ１）の向きは、点ａ_ｋの電波の向きを示している。

ＥＭマップデータ取得部２３は、高さｈ＝ｈ１の平面において、２次元等高線マップデータから取得された各点ａ_１〜ａ_ＮのポインチングベクトルＳ_１（ｈ１）〜Ｓ_Ｎ（ｈ１）を用いて、高さｈ＝ｈ２の平面上の点ｂ_ｋのポインチングベクトルＳ_ｋ（ｈ２）を下記の数式に相当する処理を実行することで取得する。

なお、上式において、ベクトルｎ（ａ_ｉ，ｂ_ｋ）（ｉ：自然数、１≦ｉ≦Ｎ）は、高さｈ＝ｈ１の平面上の点ａ_ｉから、高さｈ＝ｈ２の平面上の点ｂ_ｋへの単位ベクトルであるものとする。

また、上式において、ｄ（ａ_ｉ，ｂ_ｋ）は、点ａ_ｉと点ｂ_ｋとの距離を表しており、周波数ｆ１は、電波の周波数を表している。そして、ｃｏｅ＿ｌｏｓｓ（ｄ（ａ_ｉ，ｂ_ｋ），ｆ１）は、周波数ｆ１の電波が距離ｄ（ａ_ｉ，ｂ_ｋ）だけ伝搬したときの自由空間伝搬損失に基づく減衰率を示しており、減衰率ｃｏｅ＿ｌｏｓｓ（ｄ（ａ_ｉ，ｂ_ｋ），ｆ１）は、０≦ｃｏｅ＿ｌｏｓｓ（ｄ（ａ_ｉ，ｂ_ｋ），ｆ１）≦１を満たすものとする。

また、上式において、「＊」は、乗算の演算子であり、「・」は、内積の演算子である。

上式のＡ_ｉｋのＳ_ｋ（ｈ１）・ｎ（ａ_ｉ，ｂ_ｋ）は、ポインチングベクトルＳ_ｋ（ｈ１）の高さｈ＝ｈ１の平面上の点ａ_ｉから、高さｈ＝ｈ２の平面上の点ｂ_ｋへ向かう成分の大きさを示している。したがって、単位ベクトル（ａ_ｉ，ｂ_ｋ）に、値Ａ_ｉｋを乗算したベクトルは、高さｈ＝ｈ１の平面上の点ａ_ｉのポインチングベクトルＳ_ｉ（ｈ１）が、高さｈ＝ｈ２の平面上の点ｂ_ｋまで伝搬したときのポインチングベクトルであると推定することができる。

そして、このように推定したポインチングベクトルをベクトル加算することで、高さｈ＝ｈ２の平面上の点ｂ_ｋのポインチングベクトルＳ_ｋ（ｈ２）を取得することができる。

すなわち、ＥＭマップデータ取得部２３が上記数式に相当する処理を行うことで、高さｈ＝ｈ１の２次元等高線マップデータから、高さｈ＝ｈ２の平面の２次元等高線マップデータを取得（推定）することができる。

上記処理を、他の高さについても行うことで、複数の高さの２次元等高線マップデータを取得（推定）することができる。

そして、このようにして取得した複数の高さの２次元等高線マップデータは、ＥＭマップデータ取得部２３により、電磁界データ格納部ＤＢ１に記憶される。

（ステップＳ２０４）：
ステップＳ２０４において、電磁界データ取得システム２０００は、３次元等高線マップデータの取得処理を実行する。

ステップＳ２０４では、第１実施形態のステップＳ１０７の処理と同様の処理が実行され、ステップＳ２０３で取得された複数の高さの２次元等高線マップデータから、３次元等高線マップデータが取得される。

以上のように、電磁界データ取得システム２０００では、飛行体１により、３次元空間（例えば、空間ＳＰ１）の１つの平面内の複数の点の電磁界データ（例えば、電力のデータと電波の向きのデータ）を取得し、取得した複数の電磁界データから、当該平面の２次元等高線マップデータを取得する。そして、電磁界データ取得システム２０００では、取得した１つの高さの２次元等高線マップデータから、他の高さの平面の２次元等高線マップデータを取得する。これにより、電磁界データ取得システム２０００では、１つの平面の２次元等高線マップデータを取得するだけで、複数の高さの平面の２次元等高線マップデータを取得することができる。

そして、電磁界データ取得システム２０００では、上記のようにして取得した複数の平面（複数の高さの平面）の２次元等高線マップデータから、３次元空間（例えば、空間ＳＰ１）の電磁界データの分布データ（例えば、電力分布データ）を取得することができる。

したがって、電磁界データ取得システム２０００では、３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（本実施形態では、電力分布データ）を適切に取得することができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について、説明する。

なお、上記実施形態と同様の部分については、詳細な説明を省略する。

＜３．１：電磁界データ取得システムの構成＞
図１３は、第３実施形態に係る電磁界データ取得システム３０００の概略構成図である。

図１４は、第３実施形態のＥＭデータ取得部１５Ｂの概略構成図である。

第３実施形態の電磁界データ取得システム３０００では、第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００において、ＥＭセンサ部１４を、ＥＭセンサ部１４Ｂに置換し、さらに、ＥＭデータ取得部１５を、ＥＭデータ取得部１５Ｂに置換した構成を有している。それ以外については、第３実施形態の電磁界データ取得システム３０００は、第１実施形態の電磁界データ取得システム１０００と同様である。

ＥＭセンサ部１４Ｂは、例えば、偏波切替アンテナによる実現される。ＥＭセンサ部１４Ｂは、電界強度、磁界強度を示す検出信号を取得し、ＥＭデータ取得部１５Ｂに出力する。

偏波切替アンテナは、例えば、３次元空間の互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸（例えば、図４に示すように設定されたｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の方向に、それぞれ、平行に設置されたダイポールアンテナにより、ｘ軸方向の電界強度Ｅｘ、ｙ軸方向の電界強度Ｅｙ、および、ｚ軸方向の電界強度Ｅｚに対応する検出信号を取得する。

また、偏波切替アンテナは、例えば、３次元空間の互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸（例えば、図４に示すように設定されたｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）のそれぞれを法線とする平面内に形成されたループアンテナにより、ｘ軸方向の磁界強度Ｈｘ、ｙ軸方向の磁界強度Ｈｙ、および、ｚ軸方向の磁界強度Ｈｚに対応する検出信号を取得する。

なお、ＥＭセンサ部１４Ｂの偏波切替アンテナは、ＥＭデータ取得部１５Ｂの偏波切替器１５１１の指令により、電界強度測定用のアンテナと、磁界強度測定用のアンテナが切替られる。

ＥＭデータ取得部１５Ｂは、図１４に示すように、電界・磁界検出部１５１と、偏波補正部１５２とを備える。

電界・磁界検出部１５１は、偏波切替器１５１１と、検波器１５２２とを備えており、ＥＭセンサ部１４Ｂ（偏波切替アンテナ）からの信号を検波器１５２２により検波することで、測定点の電界ベクトル（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）と、磁界ベクトル（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）とを取得する。そして、電界・磁界検出部１５１は、取得した測定点の電界ベクトル（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）と、磁界ベクトル（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）とを示す信号を偏波補正部１５２に出力する。

偏波補正部１５２は、電界・磁界検出部１５１からの測定点の電界強度と、磁界強度とを示す信号と、姿勢検出センサ部Ｐｓ１により取得された飛行体１の姿勢についての情報Ｄｐｏｓとを入力する。そして、偏波補正部１５２は、電界・磁界検出部１５１から出力される電界ベクトル（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）と、磁界ベクトル（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）とを、飛行体１の姿勢についての情報Ｄｐｏｓにより補正する。つまり、電界と磁界を測定したときの飛行体１の姿勢を考慮して、電界ベクトル（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）と、磁界ベクトル（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）と補正し、補正後の電界ベクトル（Ｅｘ’，Ｅｙ’，Ｅｚ’）と、磁界ベクトル（Ｈｘ’，Ｈｙ’，Ｈｚ’）とを取得する。これにより、絶対座標空間での電界ベクトル、磁界ベクトルを取得することができる。つまり、補正後の電界ベクトル（Ｅｘ’，Ｅｙ’，Ｅｚ’）のｘ成分Ｅｘ’は、図４に示したｘ軸方向の電界強度であり、補正後の電界ベクトル（Ｅｘ’，Ｅｙ’，Ｅｚ’）のｙ成分Ｅｙ’は、図４に示したｙ軸方向の電界強度であり、補正後の電界ベクトル（Ｅｘ’，Ｅｙ’，Ｅｚ’）のｚ成分Ｅｚ’は、図４に示したｚ軸方向の電界強度である。

また、補正後の磁界ベクトル（Ｈｘ’，Ｈｙ’，Ｈｚ’）のｘ成分Ｈｘ’は、図４に示したｘ軸方向の磁界強度であり、補正後の磁界ベクトル（Ｈｘ’，Ｈｙ’，Ｈｚ’）のｙ成分Ｈｙ’は、図４に示したｙ軸方向の磁界強度であり、補正後の磁界ベクトル（Ｈｘ’，Ｈｙ’，Ｈｚ’）のｚ成分Ｈｚ’は、図４に示したｚ軸方向の磁界強度である。

そして、偏波補正部１５２は、補正後の電界ベクトル（Ｅｘ’，Ｅｙ’，Ｅｚ’）および補正後の磁界ベクトル（Ｈｘ’，Ｈｙ’，Ｈｚ’）から、各測定点のポインチングベクトルＳ（Ｓ＝Ｅ×Ｈ）を求めることで、各測定点の電力値のデータと、受信電波の向き（ポインチングベクトルＳの方向）とを含むデータＤ＿ｅｍを生成し、生成したデータＤ＿ｅｍをＥＭデータ記憶部１６に記憶する。

なお、測定点の電力は、補正後の電界ベクトル（Ｅｘ’，Ｅｙ’，Ｅｚ’）の大きさをＥとし、測定点をＰａ１（ｈ１）とすると、
Ｐｏｗｅｒ（Ｐａ１（ｈ１））＝ｋ１＊Ｅ＾２
ｋ１：係数
により求めることができる。

以上のようにして、第３実施形態の電磁界データ取得システム３０００では、第２実施形態の電磁界データ取得システム２０００と同様に、電力のデータと受信電波の向きのデータを取得することができる。そして、第３実施形態の電磁界データ取得システム３０００においても、第２実施形態の電磁界データ取得システム２０００と同様の処理を実行することで、１つの平面の２次元等高線マップデータから、複数の平面の２次元等高線マップデータを取得し、取得した複数の平面の２次元等高線マップデータから、３次元空間（例えば、空間ＳＰ１）の電磁界データの分布データ（例えば、電力分布データ）を取得することができる。

［他の実施形態］
上記実施形態（変形例を含む）の電磁界データ取得システムでは、１つの飛行体と、１つの端末装置２とを備える構成であったが、これに限定されることはなく、例えば、図１５に示すように、複数の飛行体とデータ端末とにより、２次元等高線マップデータを取得するようにしてもよい。図１５に示す場合、飛行体１ａからのデータを取得するデータ収集端末２ａは、上記実施形態の端末装置２と同様の機能を有している。なお、データ収集端末２ａは、電磁界データ格納部ＤＢ１を有しておらず、その代わりに、ネットワークＮＷ１を介して、データ収集サーバ３と接続するための通信インターフェースを備えている。そして、データ収集端末２ａは、飛行体１により収集したデータを、データ収集サーバ３に送信し、データ収集サーバ３が電磁界データ格納部ＤＢ２に記憶する。そして、データ収集サーバ３が、電磁界データ格納部ＤＢ２に記憶されている２次元等高線マップデータから、３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を取得する。

なお、飛行体１ｂ、データ収集端末２ｂについても同様である。

このように構成することで、複数の飛行体を用いて、大量のデータを収集しやすくなり、データ収集サーバ３によりデータ処理を一括して実行することで、より精度の高い３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を取得することができる。

そして、上記のようにして生成した３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を用いて、飛行体（例えば、ＵＡＶ）の飛行管制制御を行うようにしてもよい。

本発明の電磁界データ取得システムでは、複数の周波数について、３次元空間の電界および／または磁界に関するデータ（例えば、電力分布データ）を取得することができるので、当該データを用いて、例えば、飛行体を、電波が飛び交っていない空間を選択して飛行するように制御してもよい。このようにすることで、飛行体が、他の無線通信で使用されている電波を妨害することなく、安定した飛行を行うことができる。

図１６は、この様子を模式的に示す図である。

図１６は、本発明の電磁界データ取得システムにより取得された、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の３次元等高線マップデータによる３次元等高線（３次元等高面）ｃｎｔｒ＿３Ｄ＿ｆ１〜ｃｎｔｒ＿３Ｄ＿ｆ１を重ね合わせて表示し、上方から見た平面図である。図１６には、周波数ｆ１の電波の波源Ｗｓ１、周波数ｆ２の電波の波源Ｗｓ２、周波数ｆ３の電波の波源Ｗｓ３も示している。

図１６のルートＲｔ１に示す飛行経路を飛行体１が飛ぶように制御することで、飛行体１は、周波数ｆ１〜ｆ３の電波の弱い空間を飛ぶことができる。その結果、飛行体１は、他の無線通信等で使用されている電波を妨害することなく、飛行することができる。したがって、適切な飛行体（例えば、ＵＡＶ）の飛行管制制御を行うことができる。

また、図１７は、本発明の電磁界データ取得システムにより取得された、周波数ｆ４、ｆ５の３次元等高線マップデータによる３次元等高線（３次元等高面）ｃｎｔｒ＿３Ｄ＿ｆ４〜ｃｎｔｒ＿３Ｄ＿ｆ５を重ね合わせて表示し、側方から見た図である。図１７には、周波数ｆ４の電波の波源Ｗｓ４、周波数ｆ５の電波の波源Ｗｓ５も示している。

図１７に示すように、本発明の電磁界データ取得システムにより取得された電磁界データ（電力分布データ）を用いることで、周波数ｆ４の電波が弱く、かつ、周波数ｆ５の電波が弱い空間を飛行体１が飛ぶように制御することができる。

上記実施形態（変形例を含む）では、飛行体１と端末装置２とを分けた構成について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、飛行体１に端末装置２の機能部の一部または全部を含めるようにしてもよい。

また、上記実施形態で説明した電磁界データ取得システムにおいて、各ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように１チップ化されても良い。

なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

また、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。そして、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置（ＣＰＵ）により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ＲＯＭなどの記憶装置に格納されており、ＲＯＭにおいて、あるいはＲＡＭに読み出されて実行される。

また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。）により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。

例えば、上記実施形態の各機能部を、ソフトウェアにより実現する場合、図１８に示したハードウェア構成（例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力部、出力部等をバスＢｕｓにより接続したハードウェア構成）を用いて、各機能部をソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。

また、上記実施形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。

前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、大容量ＤＶＤ、次世代ＤＶＤ、半導体メモリを挙げることができる。

上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。

なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。

１０００、２０００、３０００ 電磁界データ取得システム
１ 飛行体
２ 端末装置
１１ 第１通信インターフェース
１４、１４Ａ、１４Ｂ ＥＭセンサ部
１５、１５Ａ、１５Ｂ ＥＭデータ取得部
１６ ＥＭデータ記憶部

Claims (9)

1. 電磁気に関する物理量を検出する電磁界データ取得用センサ部と、
   前記電磁界データ取得用センサ部により検出された電磁気に関する物理量から、電磁界データを取得する電磁界データ取得部と、
   前記電磁界データを、当該電磁界データを取得したときの測定点を示す情報とともに記憶するデータ記憶部と、
   複数の測定点の前記電磁界データから電磁界マップデータを取得する電磁界マップデータ取得部と、
   を備える電磁界データ取得システム。
2. 飛行体と、
   端末装置と、
   を含み、
   前記飛行体は、
   ３次元空間内を飛行することが可能であり、前記電磁界データ取得用センサ部と、前記電磁界データ取得部と、前記データ記憶部とを含み、さらに、前記端末装置と通信するためのインターフェースである第1通信インターフェースを備え、
   前記端末装置は、
   前記電磁界マップデータ取得部を含み、さらに、前記飛行体と通信するためのインターフェースである第２インターフェースを備える、
   請求項１に記載の電磁界データ取得システム。
3. 前記電磁界マップデータ取得部は、
   ３次元空間内の第１の平面上の点から取得した前記電磁界データから、測定対象の物理量が略同一値である点に基づいて生成された２次元等高線のデータを生成することで、第１の２次元等高線マップデータを取得し、
   ３次元空間内の第２の平面上の点から取得した前記電磁界データから、測定対象の物理量が略同一値である点に基づいて生成された２次元等高線のデータを生成することで、第２の２次元等高線マップデータを取得し、
   前記第１の２次元等高線マップデータおよび前記第２の２次元等高線マップデータを用いて、３次元空間の任意の点の電磁界データを取得する、
   請求項１又は２に記載の電磁界データ取得システム。
4. 電磁界データ取得部は、
   前記電磁界データ取得用センサ部により検出された電磁気に関する物理量から、（１）電磁界データと、（２）当該物理量を取得したときの電磁波の方向を示すデータである電磁波方向データとを取得し、
   前記電磁界マップデータ取得部は、
   ３次元空間内の第１の平面上の点から取得した前記電磁界データおよび前記電磁波方向データに基づいて、測定対象の物理量が略同一値である点を求めるとともに、当該点の前記電磁波方向データを求めることで第１の方向データ付き２次元等高線マップデータを取得し、
   前記第１の方向データ付き２次元等高線マップデータに基づいて、前記第１の平面とは異なる平面である第２の平面上の点の前記電磁界データおよび前記電磁波方向データを含む第２の方向データ付き２次元等高線マップデータを取得し、
   前記第１の方向付き２次元等高線マップデータおよび前記第２の方向付き２次元等高線マップデータを用いて、３次元空間の任意の点の電磁界データを取得する、
   請求項１又は２に記載の電磁界データ取得システム。
5. 前記電磁界データ取得用センサ部は、アレーアンテナを含み、
   前記電磁界データ取得部は、ビームフォーミング法により、前記電磁界データ取得用センサ部が前記物理量を取得したときの電磁波の方向を検出することで、前記電磁波方向データを取得する、
   請求項４に記載の電磁界データ取得システム。
6. 前記電磁界データ取得用センサ部は、電界検出用アンテナおよび磁界検出用アンテナを含み、
   前記電磁界データ取得部は、前記電界検出用アンテナにより検出された電界ベクトルと、前記磁界検出用アンテナにより検出された磁界ベクトルから、ポインチングベクトルを求めることで、前記電磁波方向データを取得する、
   請求項４に記載の電磁界データ取得システム。
7. 請求項２から６のいずれかに記載の電磁界データ取得システムに用いられる飛行体。
8. 請求項２から６のいずれかに記載の電磁界データ取得システムに用いられる端末装置。
9. 電磁界データ取得用センサを用いて電磁気に関する物理量を検出する物理量検出ステップと、
   前記物理量検出ステップにより検出された電磁気に関する物理量から、電磁界データを取得する電磁界データ取得ステップと、
   前記電磁界データを、当該電磁界データを取得したときの測定点を示す情報とともに記憶するデータ記憶ステップと、
   複数の測定点の前記電磁界データから電磁界マップデータを取得する電磁界マップデータ取得ステップと、
   を備える電磁界データ取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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