JP2023139636A - 飛行体および飛行体を用いた無線通信エリアの構築システム - Google Patents

Abstract

【課題】長時間に亘って無線通信エリアの構築ができる飛行体および飛行体を用いた無線通信エリアの構築システムを提供する。【解決手段】本開示の一態様は、ドローン１において、無線中継局１１と、プロペラ駆動モータ１２と、電力制御回路２１と、バッテリ２２と、発電機２３と、発電機２３を駆動するエンジン２４と、エンジン２４に供給する燃料を蓄える燃料タンク２５と、を有し、飛行により無線中継局１１を用いて無線通信を行うことが可能な無線通信エリアを構築する。【選択図】図１

Description

本開示は、飛行体および飛行体を用いた無線通信エリアの構築システムに関する。

特許文献１には、固定基地局の圏外に位置するエリアに無線通信エリアを構築する飛行体（ドローン）が開示されており、この飛行体はバッテリの電力により駆動する。

特開２０２１－４４７７４号公報

特許文献１に開示される飛行体は、その動力源がバッテリのみであるので、無線通信エリアを構築できる時間が、バッテリの蓄電量により飛行体が飛行できる時間に限られてしまう。そのため、長時間に亘って無線通信エリアの構築ができない。

そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、長時間に亘って無線通信エリアの構築ができる飛行体および飛行体を用いた無線通信エリアの構築システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、飛行体において、無線中継局と、プロペラを駆動するプロペラ駆動モータと、前記無線中継局と前記プロペラ駆動モータに電力を供給する電力制御回路と、前記電力を蓄電するバッテリと、前記電力を発電する発電機と、前記発電機を駆動するエンジンと、前記エンジンに供給する燃料を蓄える燃料タンクと、を有し、飛行により前記無線中継局を用いて無線通信を行うことが可能な無線通信エリアを構築すること、を特徴とする。

この態様によれば、バッテリとエンジンとからなるハイブリッドシステムを有するので、バッテリに蓄電された電力だけではなく、エンジンを駆動させて発電機で発電した電力もプロペラ駆動モータに供給できる。そのため、飛行体は、長時間に亘って飛行しながら無線通信エリアの構築ができる。また、バッテリの蓄電量だけでは到達が不可能な遠隔にある場所であっても、無線通信エリアの構築ができる。

また、飛行体は飛行により無線通信エリアの構築ができるので、固定基地局の通信エリアからの陸路が遮断された場所（例えば、固定基地局の通信エリアから海路を経由する必要がある場所や、災害などにより固定基地局の通信エリアとの間の交通や電力供給が遮断された場所）であっても、無線通信エリアの構築ができる。

さらに、飛行体は、構築する無線通信エリア内で燃料タンクへ燃料を供給することにより、バッテリの蓄電量を超えるような長時間に亘って飛行しながら無線通信エリアの構築ができる。

上記の態様においては、前記無線中継局と前記プロペラ駆動モータとを備える飛行部と、前記電力制御回路と前記バッテリと前記発電機と前記エンジンと前記燃料タンクとを備え、前記飛行部と分離可能な電力供給部と、前記飛行部と前記電力供給部とを有線で接続する有線部と、を有すること、が好ましい。

この態様によれば、地上にある電力供給部にて、燃料タンクへ燃料を供給してエンジンを駆動させることにより、発電機での発電を継続することができる。そして、発電機で発電した電力は、有線部を介して飛行部の無線中継局とプロペラ駆動モータへ供給し続けることができる。そのため、長時間に亘って飛行しながら無線通信エリアの構築ができる。

上記の態様においては、前記燃料タンクに燃料を供給するための燃料供給部を有し、前記燃料供給部は、前記バッテリおよび／または前記発電機から前記電力を受給して駆動すること、が好ましい。

この態様によれば、燃料供給部を駆動するための電力を外部から得ることができない場所であっても、飛行体に備わるバッテリや発電機から得られる電力で燃料供給部を駆動できる。そのため、燃料供給部を用いてガソリンスタンドや車両のタンクから燃料タンクに燃料を供給できる。

上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、飛行体を用いた無線通信エリアの構築システムにおいて、前記飛行体は、無線中継局と、プロペラを駆動するプロペラ駆動モータと、前記無線中継局と前記プロペラ駆動モータに電力を供給する電力制御回路と、前記電力を蓄電するバッテリと、前記電力を発電する発電機と、前記発電機を駆動するエンジンと、前記エンジンに供給する燃料を蓄える燃料タンクと、を備え、災害時にて、端末と通信可能な固定基地局の通信エリアとの間で交通や電力供給が遮断された遮断エリアまで前記飛行体を飛行させ、前記遮断エリアにて、前記飛行体を飛行させることにより、前記飛行体に備わる前記無線中継局を介して前記固定基地局と前記端末と間で無線通信を行うことが可能な無線通信エリアを構築すること、を特徴とする。

本開示の飛行体および飛行体を用いた無線通信エリアの構築システムによれば、長時間に亘って無線通信エリアの構築ができる。

本実施形態のドローンの構成図である。 ドローン部とハイブリッドシステム部とを分離したときの図である。 飛行により無線通信エリアを構築するイメージ図である。

以下、本開示の飛行体の実施形態の一例であるドローン１について説明する。

＜飛行体の概要＞
本実施形態のドローン１は、図１に示すように、ドローン部１０（本開示の「飛行部」の一例）と、ハイブリッドシステム部２０（本開示の「電力供給部」の一例）とを有する。

ドローン部１０は、無線中継局１１とプロペラ駆動モータ１２などを備えている。無線中継局１１は、固定基地局４１（図３参照）と無線機器（例えば、携帯電話など無線端末）との間の通信を中継する。プロペラ駆動モータ１２は、不図示のプロペラを駆動する。

ハイブリッドシステム部２０は、電力制御回路２１と、バッテリ２２と、発電機２３と、エンジン２４と、燃料タンク２５などを備えている。このハイブリッドシステム部２０は、ドローン部１０と分離可能である。

電力制御回路２１は、無線中継局１１とプロペラ駆動モータ１２に電力を供給する。バッテリ２２は、発電機２３で発電した電力を電力制御回路２１を介して蓄電したり、電力を電力制御回路２１へ放電したりすることができる充電池である。発電機２３は、エンジン２４によって駆動することにより電力を発電する。エンジン２４は、発電機２３を駆動する。燃料タンク２５は、エンジン２４を駆動するための燃料を蓄える。

また、ドローン１は、図２に示すように、ドローン部１０とハイブリッドシステム部２０とを有線で接続する有線部３０も有する。

＜ドローンを用いた無線通信エリアの構築システムについて＞
本実施形態のドローン１を用いた無線通信エリア４３の構築システムは、図３に示すように、端末（不図示）と通信可能な固定基地局４１と、ドローン１と、ドローン１に備わる無線中継局１１などを有する。そして、このシステムにおいては、災害時にて、まず、固定基地局４１の通信エリア４２との間で交通や電力供給が遮断された遮断エリアまでドローン１を飛行させる。そして、この遮断エリアにて、ドローン１を飛行させることにより、ドローン１に備わる無線中継局１１を介して固定基地局４１と端末と間で無線通信を行うことが可能な無線通信エリア４３を構築する。

ここで、本実施形態のドローン１は、バッテリ２２とエンジン２４（発電機２３）とを備えたハイブリッドシステムを有するので、バッテリ２２だけではなく発電機２３からもプロペラ駆動モータ１２へ電力の供給が可能である。そのため、ドローン１は、長時間飛行可能であり、遮断エリアが遠くても無線中継局１１を運搬できる。また、ドローン１は、飛行して無線中継局１１を運搬するので、陸路が遮断されている場合であっても、あるいは、運搬先が離島である場合であっても無線中継局１１の運搬ができる。

そして、ドローン１は、遮断エリア内にて燃料タンク２５への燃料の供給を受けながら飛行を継続することができる。ここで、遮断エリア内の燃料としてはガソリンスタンドの燃料や車両のタンクからの抜き取りなどを選択できる。また、燃料を遮断エリア外から運搬してきて、遮断エリア内で補給することもできる。

また、図２に示すように、ドローン１は、ハイブリッドシステム部２０を切り離して、無線中継局１１を搭載したドローン部１０のみを飛行させることができる。そして、このとき、電力は地上にあるハイブリッドシステム部２０から有線部３０を介してドローン部１０に供給する。

＜本実施形態の作用効果＞
以上のように、本実施形態のドローン１は、無線中継局１１と、プロペラ駆動モータ１２と、無線中継局１１とプロペラ駆動モータ１２に電力を供給可能な電力制御回路２１と、電力を蓄電するバッテリ２２と、電力を発電する発電機２３と、発電機２３を駆動するエンジン２４と、エンジン２４に供給する燃料を蓄える燃料タンク２５と、を有し、飛行により無線中継局１１を用いた無線通信エリア４３を構築する。

このように、バッテリ２２とエンジン２４とからなるハイブリッドシステムを有するので、バッテリ２２に蓄電された電力だけではなく、エンジン２４を駆動させて発電機２３で発電した電力もプロペラ駆動モータ１２に供給できる。そのため、ドローン１は、長時間に亘って飛行しながら無線通信エリア４３の構築ができる。また、固定基地局４１のある場所からバッテリ２２の蓄電量だけでは到達が不可能な遠隔にある場所であっても、無線通信エリア４３の構築ができる。

また、ドローン１は飛行により無線通信エリア４３の構築ができるので、固定基地局４１のある場所からの陸路が遮断された場所（例えば、固定基地局４１のある場所から海路を経由する必要がある場所や、災害などにより固定基地局４１のある場所からの陸路が遮断された場所）であっても、無線通信エリア４３の構築ができる。

さらに、ドローン１は、構築する無線通信エリア４３内で燃料タンク２５へ燃料を受給することにより、バッテリ２２の蓄電量を超えるような長時間に亘って飛行しながら無線通信エリア４３の構築ができる。

また、ドローン１は、無線中継局１１を備えるドローン部１０と、ドローン部１０と分離可能であるハイブリッドシステム部２０と、ドローン部１０とハイブリッドシステム部２０とを有線を接続する有線部３０と、を有する。

これにより、地上にあるハイブリッドシステム部２０にて、燃料タンク２５へ燃料を供給してエンジン２４を駆動させることにより、発電機２３での発電を継続することができる。そして、発電機２３で発電した電力は、有線部３０を介してドローン部１０の無線中継局１１とプロペラ駆動モータ１２へ供給し続けることができる。そのため、長時間に亘って飛行しながら無線通信エリア４３の構築ができる。

また、変形例として、ドローン１は、図１や図２において破線で示すように、燃料タンク２５に燃料を供給するための燃料ポンプ２６（本開示の「燃料供給部」の一例）を有し、この燃料ポンプ２６は、バッテリ２２および／または発電機２３から電力を受給して駆動するとしてもよい。

これにより、外部に燃料ポンプ２６を駆動するための電源がない場所であっても、バッテリ２２や発電機２３からの電力で燃料ポンプ２６を駆動できるので、より確実に、ガソリンスタンドや車両のタンクなどから燃料タンク２５に燃料を供給できる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１ ドローン
１０ ドローン部
１１ 無線中継局
１２ プロペラ駆動モータ
２０ ハイブリッドシステム部
２１ 電力制御回路
２２ バッテリ
２３ 発電機
２４ エンジン
２５ 燃料タンク
２６ 燃料ポンプ
３０ 有線部
４１ 固定基地局
４２ 通信エリア
４３ 無線通信エリア

Claims (4)

1. 無線中継局と、
   プロペラを駆動するプロペラ駆動モータと、
   前記無線中継局と前記プロペラ駆動モータに電力を供給する電力制御回路と、
   前記電力を蓄電するバッテリと、
   前記電力を発電する発電機と、
   前記発電機を駆動するエンジンと、
   前記エンジンに供給する燃料を蓄える燃料タンクと、を有し、
   飛行により前記無線中継局を用いて無線通信を行うことが可能な無線通信エリアを構築すること、
   を特徴とする飛行体。
2. 請求項１の飛行体において、
   前記無線中継局と前記プロペラ駆動モータとを備える飛行部と、
   前記電力制御回路と前記バッテリと前記発電機と前記エンジンと前記燃料タンクとを備え、前記飛行部と分離可能な電力供給部と、
   前記飛行部と前記電力供給部とを有線で接続する有線部と、を有すること、
   を特徴とする飛行体。
3. 請求項１または２の飛行体において、
   前記燃料タンクに燃料を供給するための燃料供給部を有し、
   前記燃料供給部は、前記バッテリおよび／または前記発電機から前記電力を受給して駆動すること、
   を特徴とする飛行体。
4. 飛行体を用いた無線通信エリアの構築システムにおいて、
   前記飛行体は、
   無線中継局と、
   プロペラを駆動するプロペラ駆動モータと、
   前記無線中継局と前記プロペラ駆動モータに電力を供給する電力制御回路と、
   前記電力を蓄電するバッテリと、
   前記電力を発電する発電機と、
   前記発電機を駆動するエンジンと、
   前記エンジンに供給する燃料を蓄える燃料タンクと、を備え、
   災害時にて、端末と通信可能な固定基地局の通信エリアとの間で交通や電力供給が遮断された遮断エリアまで前記飛行体を飛行させ、
   前記遮断エリアにて、前記飛行体を飛行させることにより、前記飛行体に備わる前記無線中継局を介して前記固定基地局と前記端末と間で無線通信を行うことが可能な無線通信エリアを構築すること、
   を特徴とする飛行体を用いた無線通信エリアの構築システム。

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