JP4632889B2 - Power supply system for flying object and power transmission device and flying object used for flying object - Google Patents
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Description
この発明は、飛行機などの飛翔体への給電システムおよびそれに使用される飛翔体への送電装置と飛翔体に関するものである。 The present invention relates to a power feeding system for a flying object such as an airplane, and a power transmission device and a flying object for a flying object used therefor.
空間を飛行する無人飛行機に対して、地上の送電装置からマイクロ波を送信し、給電するシステムが、1993年の「第12回宇宙エネルギーシンポジウム講演集」の57−61頁に掲載された「MILAX用レクテナ」と題する論文に紹介されている。この無人飛行機は、アンテナと整流回路およびフィルタを組み合わせたレクテナを備え、地上の送電装置から送信されたマイクロ波を受電し、これを直流電力に変換する機能を有する。このレクテナからの電力補給により、無人飛行機は空間を飛行する。 A system for transmitting and supplying microwaves from a ground power transmission device to an unmanned aerial vehicle flying in space is described in “MILAX” on pages 57-61 of the 1993 “12th Space Energy Symposium”. It has been introduced in a paper entitled “Rectenna for Use”. This unmanned airplane includes a rectenna that combines an antenna, a rectifier circuit, and a filter, and has a function of receiving microwaves transmitted from a ground power transmission device and converting the received microwaves into DC power. By supplying power from this rectenna, the unmanned airplane flies through space.
この論文に紹介された給電システムは、地上を走行する自動車に送電装置を搭載し、無人飛行機の飛行に従い、その無人飛行機の直下を、自動車を並走させることにより、無人飛行機に電力補給をするものと想定されるが、自動車が無人飛行機の直下位置から外れた場合、または無人飛行機が自動車の走行できない領域、例えば海上に飛行してしまう場合には、無人飛行機への電力補給が困難になる。 The power supply system introduced in this paper is equipped with a power transmission device in a car traveling on the ground, and powers the unmanned airplane by running the car parallel to the unmanned airplane, following the flight of the unmanned airplane. It is assumed that it will be difficult to supply power to the unmanned airplane when the car moves out of the position directly under the unmanned airplane or when the unmanned airplane flies to an area where the car cannot travel, such as the sea. .
この発明は、このような不都合を改善することのできる飛翔体への給電システムおよびそれに使用される飛翔体への送電装置と飛翔体を提案するものである。 The present invention proposes a power supply system for a flying object that can improve such inconveniences, and a power transmission device and a flying object for the flying object that are used therefor.
この発明による飛翔体への給電システムは、送電装置と飛翔体とを含む飛翔体への給電システムであって、前記送電装置は、地上に固定して設置され、空間に向けてマイクロ波を放射し空間に設定されたエネルギー補給領域に前記マイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を形成するマイクロ波放射装置と、このマイクロ波放射装置を制御する制御回路と、前記飛翔体を前記エネルギー補給領域へ誘導する補給誘導指令を発信する飛行指令回路とを備え、前記飛翔体は、前記マイクロ波を受電する受電装置と、この受電装置で受電した電力を蓄積する電源装置と、飛行位置情報を発信する機体制御装置とを搭載し、前記送電装置の制御回路は、前記飛行位置情報に基づいて前記飛翔体が前記エネルギー補給領域に近づいたことを判定し、この判定に基づいて前記マイクロ波放射装置が、前記マイクロ波の放射を開始し、前記エネルギー補給領域に前記高エネルギー領域を形成するように制御し、前記飛翔体は、前記補給誘導指令に基づいて前記エネルギー補給領域に誘導され、このエネルギー補給領域において、前記受電装置により、前記マイクロ波を受電することを特徴とする。 Power supply system to the projectile by this inventions is a power supply system to projectile comprising a feeding collector and Fei Shokarada, the power transmission device is installed to be fixed on the ground, towards the space A microwave radiation device that radiates microwaves and forms a high energy region having a high energy density of the microwave in an energy supply region set in a space, a control circuit that controls the microwave radiation device, and the flying object A flight command circuit for transmitting a replenishment guidance command for guiding to the energy replenishment region, wherein the flying object is a power receiving device that receives the microwave, a power supply device that accumulates the power received by the power receiving device, and a flight And a control circuit of the power transmission device determines that the flying object has approached the energy supply area based on the flight position information. And, said microwave radiation device based on the determination, to start radiation of the microwave, the control so as to form the high energy region to the energy supply area, the projectile is in the replenishment induction command The power is guided to the energy supply region, and the microwave is received by the power receiving device in the energy supply region.
また、この発明による飛翔体への送電装置は、地上に固定して設置され飛翔体へ送電を行う飛翔体への送電装置であって、マイクロ波放射装置と、飛行指令回路と、制御回路とを備え、前記マイクロ波放射装置は、空間に設定されたエネルギー補給領域にマイクロ波を放射し、マイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を形成するように構成され、前記飛行指令回路は、前記エネルギー補給領域へ前記飛翔体を誘導する補給誘導指令を、前記飛翔体に向かって送信するように構成され、前記制御回路は、前記マイクロ波放射装置に接続され、前記飛翔体からの飛行位置情報を受け、この飛行位置情報に基づいて前記飛翔体が前記エネルギー補給領域に近づいたことを判定し、この判定に基づいて、前記マイクロ波放射装置が前記エネルギー補給領域へマイクロ波の送信を開始するように制御することを特徴とする。 Further, the power transmission device to the projectile by this inventions is a power transmission device to a projectile which performs power transmission to be placed and fixed on the ground projectile, a microwave radiation device, and a flight command circuit, the control and a circuit, wherein the microwave radiation device emits microwave energy supply region set in space, is configured to form a high high-energy regions energy density of the microwave, prior SL-flight instruction circuit Is configured to transmit a replenishment guidance command for guiding the flying object to the energy replenishment area toward the flying object, and the control circuit is connected to the microwave radiation device, and is connected to the flying object from the flying object. Based on this flight position information, it is determined that the flying object has approached the energy supply region, and based on this determination, the microwave radiation device And controls to start sending microwaves into Energy supply regions.
また、この発明による飛翔体は、地上に固定して設置された送電装置から空間に設定されたエネルギー補給領域に放射されたマイクロ波を受電する飛翔体であって、マイクロ波受電装置と、電源装置と、受信回路と、機体制御装置とを備え、前記マイクロ波受電装置は、前記マイクロ波を受電するように構成され、前記電源装置は、前記マイクロ波受電装置が受電した電力を蓄積するように構成され、前記受信回路は、前記電源装置から電源電圧の供給を受け、前記送電装置から発信された補給誘導指令を受信するように構成され、前記機体制御装置は、前記飛翔体の飛行位置情報を発信するように構成され、前記飛翔体は、前記受信回路が受信した前記補給誘導指令により、前記エネルギー補給領域に誘導され、前記エネルギー補給領域に近づいたときに、前記飛行位置情報に応答して前記送電装置から前記エネルギー補給領域へ放射が開始されるマイクロ波を、前記エネルギー補給領域において、前記マイクロ波受電装置により受電することを特徴とする。 Moreover, the projectile by this inventions is a projectile for receiving the microwave radiated energy supply region set in space from the placed and fixed to the ground power transmitting device, a microwave powered device A power supply device, a receiving circuit, and an airframe control device, wherein the microwave power receiving device is configured to receive the microwave, and the power supply device stores electric power received by the microwave power receiving device. configured to, the receiving circuit is supplied with power supply voltage from said power supply device, the power transmission device is configured to receive the originating replenishment derived instruction from the machine body controller of the projectile is configured to transmit the flight position information, the flying object, by the replenishment induction command the receiving circuit has received, it is guided to the energy supply region, the energy supply area When Zui, microwaves emitted from the power transmission device in response to the energy supply region is started on the flight position information, in the energy supply area, to Ri受 electricity by the microwave power receiving device Features.
この発明による飛翔体への給電システムでは、前記送電装置は、地上に固定して設置され、空間に向けてマイクロ波を放射し空間に設定されたエネルギー補給領域に前記マイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を形成するマイクロ波放射装置と、このマイクロ波放射装置を制御する制御回路と、前記飛翔体を前記エネルギー補給領域へ誘導する補給誘導指令を発信する飛行指令回路とを備え、前記飛翔体は、前記マイクロ波を受電する受電装置と、この受電装置で受電した電力を蓄積する電源装置と、飛行位置情報を発信する機体制御装置とを搭載し、前記送電装置の制御回路は、前記飛行位置情報に基づいて前記飛翔体が前記エネルギー補給領域に近づいたことを判定し、この判定に基づいて前記マイクロ波放射装置が、前記マイクロ波の放射を開始し、前記エネルギー補給領域に前記高エネルギー領域を形成するように制御し、前記飛翔体は、前記補給誘導指令に基づいて前記エネルギー補給領域に誘導され、このエネルギー補給領域において、前記受電装置により、前記マイクロ波を受電するので、飛翔体の直下に送電装置を並走させることなく、飛翔体への給電を行うことができる。 The power supply system of the projectile by the inventions, the power transmission device is installed to be fixed on the ground, the energy density of the microwave energy supply area set to emit spatially microwave toward the space A microwave radiation device that forms a high energy region, a control circuit that controls the microwave radiation device, and a flight command circuit that transmits a replenishment guidance command for guiding the flying object to the energy replenishment region, The flying body includes a power receiving device that receives the microwave, a power supply device that accumulates the power received by the power receiving device, and a body control device that transmits flight position information. And determining that the flying object has approached the energy supply region based on the flight position information, and based on this determination, the microwave radiation device Start the radiation microwave, the control so as to form the high energy region to the energy supply area, the projectile is guided to the energy supply region based on the replenishment induction command, in this energy supply area Since the microwave is received by the power receiving device, power can be supplied to the flying object without causing the power transmitting device to run in parallel under the flying object.
また、この発明による飛翔体への送電装置は、マイクロ波放射装置と、飛行指令回路と、制御回路とを備え、前記マイクロ波放射装置は、空間に設定されたエネルギー補給領域にマイクロ波を放射し、マイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を形成するように構成され、前記飛行指令回路は、前記エネルギー補給領域へ前記飛翔体を誘導する補給誘導指令を、前記飛翔体に向かって送信するように構成され、前記制御回路は、前記マイクロ波放射装置に接続され、前記飛翔体からの飛行位置情報を受け、この飛行位置情報に基づいて前記飛翔体が前記エネルギー補給領域に近づいたことを判定し、この判定に基づいて、前記マイクロ波放射装置が前記エネルギー補給領域へマイクロ波の送信を開始するように制御するので、飛翔体の直下に送電装置を並走させることなく、飛翔体への給電を行うことができる。 Further, the power transmission device to the projectile by the inventions includes a microwave radiation device, and a flight command circuit, and a control circuit, wherein the microwave radiation device, microwave energy supply region set in a space emits, is configured to form a high high-energy regions energy density of the microwave, prior SL-flight command circuit includes a replenishment induction instruction to guide the projectile to the energy supply area, toward the projectile The control circuit is connected to the microwave radiation device, receives flight position information from the flying object, and the flying object approaches the energy supply region based on the flight position information. it determines the, on the basis of this judgment, since the microwave radiation device is controlled to start the transmission of microwaves to the energy supply area, flying Without running parallel to the power transmitting device directly under the power can be supplied to the projectile.
また、この発明による飛翔体は、マイクロ波受電装置と、電源装置と、受信回路と、機体制御装置とを備え、前記マイクロ波受電装置は、前記マイクロ波を受電するように構成され、前記電源装置は、前記マイクロ波受電装置が受電した電力を蓄積するように構成され、前記受信回路は、前記電源装置から電源電圧の供給を受け、前記送電装置から発信された補給誘導指令を受信するように構成され、前記機体制御装置は、前記飛翔体の飛行位置情報を発信するように構成され、前記飛翔体は、前記受信回路が受信した前記補給誘導指令により、エネルギー補給領域に誘導され、前記エネルギー補給領域に近づいたときに、前記飛行位置情報に応答して前記送電装置から前記エネルギー補給領域へ放射が開始されるマイクロ波を、前記エネルギー補給領域において、前記マイクロ波受電装置により受電するので、飛翔体の直下に送電装置を並走させることなく、送電装置からの給電を受けることができる。 Further, the flying object by the inventions includes a microwave power receiving device, a power supply device, a receiving circuit, and a body controller, the microwave power receiving device is configured to receiving the microwaves, the power supply, the microwave power receiving device is configured to store power received, the receiving circuit is supplied with power supply voltage from said power supply device, receiving the originating replenishment derived instruction from the power transmitting device configured to, the machine body controller is configured to transmit the flight position information of the projectile, the projectile is by the replenishment induction command the receiving circuit has received, is induced in the energy supply area the when approaching the energy supply region, the microwave radiation from the power transmission device in response to the energy supply region is started on the flight position information, the energy In over replenishment region, since Ri受 electricity by the microwave power receiving device, without running parallel to the power transmitting device directly under the projectile may receive power from the power transmitting device.
以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。 Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明による飛翔体への給電システムの実施の形態1を示すブロック回路図である。この実施の形態1の飛翔体への給電システムは、この発明による飛翔体への送電装置10と、この発明による飛翔体50とを含んでいる。送電装置10は、地上に固定して設置される。具体的には、地上の所定位置に建設された送電タワーの頂上部分に設置される。飛翔体50は、例えば無人飛行機であり、例えば監視カメラを搭載し、地上の状況を撮影するミッションを持ち、取得した映像データを送電装置10に送信する機能を有する。
FIG. 1 is a block circuit
まず、飛翔体への送電装置10について説明する。この送電装置10は、マイクロ波放射装置20と、通信用の送信回路30と、通信用の受信回路35と、制御回路40とを有する。
First, the
実施の形態1では、マイクロ波放射装置20は、複数のマイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・20Nによって構成される。マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nのそれぞれは、マイクロ波発振装置21と、マイクロ波アンテナ22とにより構成され、各マイクロ波発振装置21は対応するマイクロ波アンテナ22に接続される。各マイクロ波発振装置21は、商用交流電源を受けて、例えば2〜10GHzのマイクロ波を、マイクロ波アンテナ22を通じて、空間に向けて放射する。
In the first embodiment, the
この実施の形態1では、マイクロ波放射装置20は、空間に設定されたエネルギー補給領域ESに沿ってマイクロ波を照射し、エネルギー補給領域ESを形成する。図2は、各マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nにより、空間に放射されるマイクロ波のエネルギー分布を示す。図2(a)は、地面に垂直な平面におけるエネルギー分布を示し、図2(b)は地面に平行な平面におけるエネルギー分布を示す。この図2(a)(b)において、複数の円形領域EHA、EHB、・・・、EHNは、各マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nによって空間に形成されたマイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を示す。これらの高エネルギー領域EHA、EHB、・・・、EHNは、エネルギー補給領域ESに沿って形成され、結果としてエネルギー補給領域ESを形成する。
In the first embodiment, the
図2(a)(b)から明らかなように、エネルギー補給領域ESは、例えば平面形状が楕円のリング形状を形成する。各高エネルギー領域EHA、EHB、・・・、EHNは、この楕円のリング形状のエネルギー補給領域EHに沿って形成され、この楕円のリング形状のエネルギー補給領域ESを形成する。各高エネルギー領域EHA、EHB、・・・、EHNの位置は、例えば各マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nにおけるマイクロ波アンテナ22の向きを調整することにより調整できる。したがって、マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nにおける各マイクロ波アンテナ22の向きを個別に調整することにより、各高エネルギー領域EHA、EHB、・・・、EHNを楕円のリング形状のエネルギー補給領域ESに沿って形成することができる。
As is clear from FIGS. 2A and 2B, the energy supply region ES forms, for example, an elliptical ring shape. Each of the high energy regions EHA, EHB,..., EHN is formed along the elliptical ring-shaped energy supply region EH to form the elliptical ring-shaped energy supply region ES. The positions of the high energy regions EHA, EHB,..., EHN can be adjusted by adjusting the direction of the
なお、エネルギー補給領域ESの形状は、平面形状が楕円のリング形状を成すものに限らず、その他の形状とすることもできる。例えば、平面形状が、円形形状、直線形状、楕円形状と直線形状を組合わせた形状、または円形形状と直線形状を組合わせた形状も有効である。各マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・20Nにおけるマイクロ波アンテナ22の向きを調整することにより、これらの形状のエネルギー補給領域ESを形成することもできる。
Note that the shape of the energy supply region ES is not limited to an elliptical ring shape, but may be any other shape. For example, a planar shape that is a circular shape, a linear shape, a shape that combines an elliptical shape and a linear shape, or a shape that combines a circular shape and a linear shape is also effective. By adjusting the direction of the
エネルギー補給領域ESは、実施の形態1では、各マイクロ波放射ユニット20A、2B、・・・、20Nの各マイクロ波アンテナ22の向きを調整した後、固定することにより、空間の所定位置に形成することができる。しかし、各マイクロ波アンテナ22の向きを全体的に変更することにより、異なる位置にエネルギー補給領域ESを移動させることもできる。
In the first embodiment, the energy supply region ES is formed at a predetermined position in the space by adjusting the direction of the
通信用の送信回路30と、受信回路35は、共通の通信アンテナ31に接続され、飛翔体50との間で通信を行う。通信アンテナ31は、例えばパラボラアンテナで構成される。制御回路40は、マイクロ波放射装置20、送信回路30、および受信回路35のそれぞれに接続される。
The
マイクロ波放射装置20と制御回路40は、送電指令回路23を介して接続される。この送電指令回路23は、制御回路40によって制御され、送電指令IPwをマイクロ波放射装置20の各マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nに供給する。この送電指令IPwにより、マイクロ波放射装置20における各マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nのマイクロ波発振装置21の発振を開始させるように制御し、空間に設定されたエネルギー補給領域ESに、必要な時間に、マイクロ波を照射する。
The
送信回路30と制御回路40との間には、飛行指令回路32とデータ発信指令回路33が接続される。飛行指令回路32は、制御回路40によって制御され、送信回路30および通信アンテナ31を通じて、飛翔体50に向けて飛行指令IFを送信する。この飛行指令IFは、飛翔体50の飛行高度、飛行航路および機体姿勢を指示する信号である。この飛行指令IFは、監視誘導指令IFAと補給誘導指令IFBを含む。監視誘導指令IFAは、飛翔体50を監視航路に沿って誘導する指令である。補給誘導指令IFBは、空間に設定されたエネルギー補給路ESに、飛翔体50を誘導する指令である。
A
データ発信指令回路33は、制御回路40によって制御され、送信回路30および通信アンテナ31を通じて、飛翔体50に向けてデータ発信指令IDaを送信する。このデータ発信指令IDaは、飛翔体50が蓄積した取得データDaを、送電装置10に向けて発信するように指令する信号である。
The data
受信回路35と制御回路40との間には、データ受信回路36および飛行情報受信回路37が接続される。データ受信回路36は、データ発信指令IDaに基づいて、飛翔体50が送電装置10に向けて発信する取得データDaを、通信アンテナ31および受信回路35を通じて受信する。飛行情報受信回路37は、飛翔体50から送電装置10に向けて発信される飛行情報Fiを、通信アンテナ31および受信回路35を通じて受信する。この飛行情報Fiは、飛翔体50の位置情報Fiaと、姿勢情報Fibを含む。位置情報Fiaは、高度、緯度、経度を示す情報であり、姿勢情報Fibは、飛翔体50の飛行姿勢を示す情報である。
A
次に飛翔体50について説明する。飛翔体50は、マイクロ波受電装置60と、電源装置65と、中央処理ユニット70と、通信信号処理回路71と、高周波回路75と、ミッション機器80と、取得データバンク81と、機体制御装置83と、駆動モータ85と、位置・姿勢センサ87とを有する。
Next, the flying
マイクロ波受電装置60は、飛翔体50が空間に設定されたエネルギー補給領域ESを飛行するときに、マイクロ波放射装置20から放射されたマイクロ波を受電する。このマイクロ波受電装置60は受電レクテナ61を有し、受電したマイクロ波を整流して直流電力に変換し、直流電力を出力する。この受電レクテナ61は、多数のレクテナ素子を含む。この各レクテナ素子は、アンテナに接続され、アンテナで受電したマイクロ波を整流して、直流電力に変換する。このレクテナ素子は、前記先行技術、1993年の「第12回宇宙エネルギーシンポジウム講演集」の57−61頁に掲載された「MILAX用レクテナ」と題する論文に紹介されている。また例えば、特開平5−335811号公報にも開示されている。
The microwave
電源装置65は、バッテリを内蔵する。この電源装置65のバッテリは、マイクロ波受電装置60から出力される直流電力により充電され、マイクロ波受電装置60の直流出力を蓄積する。電源装置65は、中央処理ユニット70、通信信号処理回路71、高周波回路75、ミッション機器80、取得データバンク81、機体制御装置83、および駆動モータ85のそれぞれに電源電圧Vcを供給する。
The
中央処理ユニット70は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、通信信号処理回路71、ミッション機器80および機体制御装置83を制御する。通信信号処理回路71は、中央処理ユニット70と信号をやり取りして、飛翔体50と送電装置10との間の通信信号を処理するもので、送信回路72と、受信回路73を有する。送信回路72は、飛翔体50から送電装置10へ送信する送信信号処理を行い、また受信回路73は、送電装置10から飛翔体50が受信した受信信号処理を行う。
The
高周波回路75は、変調回路76と、RF回路77と、復調回路78を有する、RF回路77は、通信アンテナ79に接続される。変調回路76は、送信回路72に接続され、この送信回路72からデータDaと飛行情報Fiの供給を受け、これらを変調し、RF回路77および通信アンテナ79を通じて、送電装置10へ向けて送信する。復調回路78は、受信回路73に接続される。この復調回路78は、通信アンテナ79により受信した送電装置10からの飛行指令IFとデータ発信指令IDaをRF回路77から受けて、これらを復調し、受信回路73を通じて中央処理ユニット70に供給する。
The
ミッション機器80は、飛翔体50に与えられたミッション機能を行うもので、例えば監視カメラを有し、この監視カメラで地上の状況を撮影する。このミッション機器80は、中央処理ユニット70によって制御される。ミッション機器80により取得されたデータDaは、取得データバンク81にメモリされる。この取得データバンク81は送信回路72に接続される。
The
取得データバンク81のデータDaは、送電装置10からのデータ発信指令IDaに応答して、送信回路72から高周波回路75および通信アンテナ79を通じて送電装置10に向けて送信される。送電装置10からのデータ発信指令IDaは、通信アンテナ79、高周波回路75および受信回路73を通じて中央処理ユニット70に供給される。中央処理ユニット70は、このデータ発信指令IDaに基づき、送信回路72にデータDaの送信指令を与える。
Data Da in the acquired
機体制御装置83は、飛翔体50の機体制御を行なう。この機体制御装置83は、位置・姿勢センサ87から位置情報Fia、および姿勢情報Fibを受け、中央処理ユニット70と信号をやり取りして、駆動モータ85を制御する。位置・姿勢ユニット87は、GPS88とジャイロ89を有する。GPS88は、飛翔体50の高度、緯度、経度を表わす位置情報Fiaを出力し、またジャイロ89は、飛翔体50の姿勢を表わす姿勢情報Fibを出力する。駆動モータ85は、飛翔体50の推進系と機体制御系に対する複数の駆動モータを含み、その推進系により機体の推進行い、また機体制御系により、垂直翼と水平翼を駆動して機体の進行方向を制御する。
The
機体制御装置83は、送電装置10からの飛行指令IFに基づき、位置・姿勢センサ87からの位置情報と姿勢情報を参照し、飛翔体50が飛行指令IFにより指示された飛行高度、飛行航路および機体姿勢で飛行するように駆動モータ85を駆動する。送電装置10からの飛行指令IFは、通信信号処理回路71の受信回路73から中央処理ユニット70に供給され、中央処理ユニット70が、機体制御装置83を制御して、指示された飛行高度、飛行航路、および飛行姿勢に制御する。飛行指令IFに含まれる監視誘導指令IFAは、監視航路に沿って飛翔体50を誘導し、また飛行指令IFに含まれる補給誘導指令IFBは、エネルギー補給領域ESに飛翔体50を誘導する。
The
機体制御装置83は、飛翔体50の飛行情報Fiを送信回路72に供給する。この飛行情報は、GPS88からの位置情報Fiaと、ジャイロ89からの姿勢情報Fibを含む。この飛行情報Fiは、中央処理ユニット70からの指示により、送信回路72から高周波回路75および通信アンテナ79を通じて、周期的に送電装置10に向けて送信される。
The
実施の形態1による監視動作とエネルギー補給動作についてまとめて説明する。先ず、監視動作は、送電装置10からの飛行指令IFの監視誘導指令IFAに基づいて実行される。この監視誘導指令IFAは、送電装置10の飛行指令回路32が、制御回路40の制御の下で、送信回路30および通信アンテナ31を通じて飛翔体50に向けて送信する。この監視誘導指令IFAは、飛翔体50の通信アンテナ79で受信され、高周波回路75および受信回路73を通じて、中央処理ユニット70に供給される。
The monitoring operation and the energy supply operation according to the first embodiment will be described together. First, the monitoring operation is executed based on the monitoring guidance command IFA of the flight command IF from the
中央処理ユニット70は、この監視誘導指令IFAに基づき、機体制御装置83を制御し、飛翔体50を指示された監視航路に沿って飛行させるとともに、ミッション機器80を制御し、監視データDaを撮影する。この監視データDaは、取得データバンク81に蓄積される。また中央処理ユニット70は、送信回路72を制御し、位置・姿勢センサ87からの飛行情報Fi、すなわち位置情報Fiaと姿勢情報Fibを、高周波回路75および通信アンテナ79を通じて周期的に送信する。この飛行情報Fiは、送電装置10の通信アンテナ31で受信され、受信回路35および飛行情報受信回路37を通じて制御回路40に供給される。
The
飛翔体50へのエネルギー補給動作は、送電装置10からの飛行指令IFの補給誘導指令IFBに基づいて実行される。この補給誘導指令IFBも、送電装置10の飛行指令回路32が、制御回路40の制御の下で、送信回路30および通信アンテナ31を通じて飛翔体50に向けて送信する。この補給誘導指令IFBは、飛翔体50の通信アンテナ79で受信され、高周波回路75および受信回路73を通じて、中央処理ユニット70に供給される。
The energy supply operation to the flying
中央処理ユニット70は、この補給誘導指令IFBに基づき、機体制御装置83を制御し、飛翔体50をエネルギー補給領域ESに向かって誘導した後、このエネルギー補給領域ESに沿って巡回させる。中央処理ユニット70は、補給誘導指令IFBに基づき、ミッション機器80の動作を停止させる。中央処理ユニット70は、送信回路72を制御し、位置・姿勢センサ87からの飛行情報Fi、すなわち位置情報Fiaと姿勢情報Fibを、高周波回路75および通信アンテナ79を通じて周期的に送信する。この飛行情報Fiは、送電装置10の通信アンテナ31で受信され、受信回路35および飛行情報受信回路37を通じて制御回路40に供給される。
The
送電装置10は、受信した飛行情報Fiに基づいて、飛翔体50がエネルギー補給領域ESに近づいたときに、エネルギー補給領域ESにマイクロ波を照射する。具体的には、送電装置10の制御回路40は、飛行情報Fiに基づいて、飛翔体50がエネルギー補給領域ESに近づいたことを判定し、この判定に基づいて、送電指令回路23から送電指令IPwを出力する。各マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nは、この送電指令IPwに基づき、エネルギー補給領域ESに向けてマイクロ波の放射を開始する。飛翔体50は、エネルギー補給領域ESを巡回することにより、マイクロ波受電装置60がエネルギー補給領域ESの高エネルギー領域EHA、EHB、・・・、EHNを順次通過して、マイクロ波を受電し、このマイクロ波受電装置60が直流電力を出力し、電源装置65に蓄電する。
Based on the received flight information Fi, the
以上のように実施の形態1による飛翔体への給電システムは、地上に固定して設置された送電装置10が、空間に設定されたエネルギー補給領域ESにマイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を形成するようにマイクロ波を放射するとともに、エネルギー補給領域ESへ飛翔体50を誘導する飛行指令IFを飛翔体50に向けて発信し、飛翔体50が、飛行指示IFに基づいて、エネルギー補給領域ESに誘導され、このエネルギー補給領域ESにおいて、マイクロ波受電装置60により、マイクロ波を受電するので、送電装置10を飛翔体50の直下に並走させることなく、飛翔体50への給電を行うことができる。
As described above, in the power feeding system to the flying object according to the first embodiment, the
また、実施の形態1による送電装置10は、地上に固定して設置され飛翔体50へ送電を行なう飛翔体への送電装置であり、マイクロ波放射装置20と送信回路30とを有し、マイクロ波放射装置20が、空間のエネルギー補給領域ESにマイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を形成するようにマイクロ波を放射し、また送信回路30が、エネルギー補給領域ESへ飛翔体50を誘導する飛行指令IFを、飛翔体50に向かって送信するので、送電装置10を飛翔体50の直下を並走させることなく、飛翔体50への給電を行うことができる。
The
また、実施の形態1による飛翔体10は、地上に固定して設置された送電装置10から放射されたマイクロ波を受電するもので、マイクロ波を受電するマイクロ波受電装置60と、このマイクロ波受電装置60が受電した電力を蓄積する電源装置65と、この電源装置65から電源電圧の供給を受けて送電装置10から発信された飛行指令IFを受信する受信回路73とを備え、飛行指令IFにより、空間に設定されたエネルギー補給領域ESに誘導され、このエネルギー補給領域ESにおいて、マイクロ波受電装置60により、マイクロ波を受電するので、送電装置10を飛翔体50の直下で並走させることなく、給電を受けることができる。
In addition, the flying
実施の形態2.
図3は、この発明による飛翔体への給電システムの実施の形態2を示すブロック回路図である。この図3は、この発明による飛翔体への送電装置10Aと、この発明による飛翔体50Aを含んでいる。
FIG. 3 is a block circuit diagram showing a second embodiment of a power feeding system for a flying object according to the present invention. FIG. 3 includes a
この実施の形態2における送電装置10Aは、給電要求信号Reを受信する給電要求信号受信回路38を有する。この給電要求信号受信回路38は、受信回路35と制御回路40との間に接続される。この実施の形態2における発電装置10Aは、その他は実施の形態1における発電装置10と同じに構成される。
The
実施の形態2における飛翔体50Aは、給電要求信号発生回路91を有する。この給電要求信号発生回路91は、電源装置65と中央処理ユニット70と高周波回路75に接続される。この給電要求信号発生回路91は、電源装置65から電源電圧Vcを受ける。中央処理ユニット70は、電源装置65の電源電圧Vcを監視し、電源装置65に充電が必要になったと判定したときに、給電要求信号発生回路91から給電要求信号Reを発生させる。この給電要求信号Reは、変調回路76、RF回路77、および通信アンテナ79を通じて送電装置10Aに向けて発信される。実施の形態2の飛翔体50Aは、その他は実施の形態1の飛翔体50と同じに構成される。
The flying
飛翔体50Aからの給電要求信号Reは、送電装置10Aの通信アンテナ31で受信され、受信回路35、給電要求信号受信回路38を通じて、制御回路40に送られる。制御回路40は、この給電要求信号Reに基づき、飛行指令回路32から、飛翔体50Aを、エネルギー補給領域ESへ誘導する補給誘導指令IFBを発信し、この補給誘導指令IFBに基づいて、飛翔体50Aをエネルギー補給領域ESへ誘導する。
The power supply request signal Re from the flying
送電装置10Aは、実施の形態1の送電装置10と同様に、飛翔体50Aがエネルギー補給領域ESに近づいたことを、飛行情報Fiを受けた制御回路40により判定し、その判定に基づき、送電指令回路23から送電指令IPwを各マイクロ波放射ユニット20A、20B、・・・、20Nのそれぞれに供給し、エネルギー補給領域ESへマイクロ波を照射する。
Similarly to the
この実施の形態2によれば、実施の形態1と同じ効果が得られ、加えて飛翔体50Aからの給電要求信号Reに基づいて、送電装置10Aが、エネルギー補給領域ESへ飛翔体50Aを誘導するので、飛翔体50Aの要求に基づいて、効果的な給電を行うことができる。
According to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment is obtained, and in addition, based on the power supply request signal Re from the flying
実施の形態3.
図4は、この発明による飛翔体への給電システムの実施の形態3を示すブロック回路図である。この図4は、この発明による飛翔体への送電装置10Bと、この発明による飛翔体50Bを含んでいる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block circuit diagram showing a third embodiment of a power feeding system for a flying object according to the present invention. FIG. 4 includes a
この実施の形態3における送電装置10Bは、マイクロ波放射装置20が1つのマイクロ波放射ユニット20Aによって構成され、このマイクロ波放射ユニット20Aのマイクロ波アンテナ22が、フェーズドアレイアンテナによって構成される。このフェーズドアレイアンテナ22は、マイクロ波の送信回路に移相器を有し、この移相器によるマイクロ波の移相量を変えることにより、マイクロ波の照射方向を調整することができる。マイクロ波放射ユニット20Aは、図2(a)(b)に示されたマイクロ波のエネルギー密度の高い1つの高エネルギー領域EHAを空間に形成するが、この高エネルギー領域EHAが形成される方向を、フェーズドアレイアンテナの移相器の移相量を調整することにより調整する。
In the
この実施の形態3は、実施の形態1のように、空間の所定位置にエネルギー補給領域ESを設定するものではなく、マイクロ波放射ユニット20Aにおけるフェーズドアレイアンテナの位相器の移相量を調整することにより、高エネルギー領域EHAが飛翔体50Bを追尾し、この高エネルギー領域EHAが飛翔体50Bの飛行に従い連続的に飛翔体50Bに放射される。
This Embodiment 3 does not set the energy replenishment region ES at a predetermined position in the space as in
併せて送電装置10Bは、パイロット信号発信指令回路34と、パイロット信号受信回路39を有する。パイロット信号発信指令回路34は、制御回路40と送信回路30との間に接続され、送信回路30および通信アンテナ31を通じて、パイロット信号発信指令IPiを飛翔体50Bに向けて送信する。パイロット信号受信回路39は、制御回路40と受信回路35との間に接続され、飛翔体50Bから通信アンテナ31で受信したパイロット信号Piを制御回路40へ供給する。
In addition, the
さらに、この実施の形態3では、送電装置10Bの飛行指令回路32からの飛行指令IFは、監視誘導指令IF1だけを含み、補給誘導指令IFを含まないように構成される。この実施の形態3における送電装置10Bは、その他は実施の形態1における送電装置10と同じに構成される。
Further, in the third embodiment, the flight command IF from the
実施の形態3における飛翔体50Bは、パイロット信号回路92を有する。このパイロット信号回路92は、電源装置65と、中央処理ユニット70と、高周波回路75の変調回路76に接続される。パイロット信号回路92は、電源装置65から電源電圧Vcの供給を受け、送電装置10Bからのパイロット信号発信指令IPiに応答して、パイロット信号Piを送電装置10Bに向けて送信する。実施の形態3における飛翔体10Bは、その他は実施の形態1における飛翔体10と同じに構成される。
The flying
この実施の形態3では、飛翔体50Bが送電装置10Bからの監視誘導指令IF1に基づき、指令された監視航路に沿って飛行するが、この監視航路の任意の場所で、送電装置10Bが、飛翔体50Bに向けてパイロット信号発信指令IPiを送信する。このパイロット信号発信指令IPiは、飛翔体50Bの通信アンテナ79で受信され、高周波回路75、および受信回路73を通じて中央処理ユニット70に供給される。中央処理ユニット70は、このパイロット信号発信指令IPiに基づき、パイロット信号回路92を制御して連続的にパイロット信号Piを発生させる。
In the third embodiment, the flying
このパイロット信号Piは、高周波回路75の変調回路76、RF回路77および通信アンテナ79を通じて、送電装置10Bに向けて送信される。送電装置10Bでは、このパイロット信号Piは通信アンテナ31で受信され、パイロット信号受信回路39を通じて、制御回路40に送られる。制御回路40は、パイロット信号Piの到来方向を算出し、このパイロット信号Piの到来方向に、マイクロ波送電ユニット20Aからマイクロ波の放射方向を調整しながら、飛翔体50Bを追尾するようにして、マイクロ波を飛翔体50Bに向けて放射する。このマイクロ波は、飛翔体50Bのマイクロ波受電装置60で受電され、電源装置65に蓄電される。
The pilot signal Pi is transmitted toward the
制御回路40は、パイロット信号Piを受信したときから、マイクロ波放射ユニット20Aによるマイクロ波の放射を開始する。このマイクロ波の放射は、パイロット信号Piが続く限り行なわれる。飛翔体50Bの飛行に伴ない、パイロット信号Piの到来方向が変化するが、制御装置40は、このパイロット信号Piの到来方向を順次演算し、その到来方向に向けて、飛翔体50Bを追尾しながら、マイクロ波放射ユニット20Aが飛翔体50Bに向けてマイクロ波を放射する。
The
この実施の形態3による飛翔体への給電システムは、地上に固定して設置され空間に向けてマイクロ波を放射する送電装置10Bと、マイクロ波を受電する受電装置60を搭載した飛翔体50Bとを含む飛翔体への給電システムであって、飛翔体50Bは送電装置10Bに向けてパイロット信号Piを送信し、また送電装置10Bは、パイロット信号Piに基づきパイロット信号Piの到来方向にマイクロ波の放射方向を調整しながら、飛翔体50Bを追尾するようにして、マイクロ波を飛翔体50Bに向けて放射し、飛翔体50Bへの給電を行うので、送電装置10Bを飛翔体50Bの直下で並走させることなく、飛翔体50Bへの給電を行うことができる。
The power supply system for a flying object according to the third embodiment is a flying
またこの実施の形態3における飛翔体への送電装置10Bは、地上に固定して設置され飛翔体50Bへの送電を行うもので、マイクロ波放射装置20と、パイロット信号受信回路39を備え、このパイロット信号受信回路39は、飛翔体50Bからのパイロット信号Piを受信し、マイクロ波放射装置20は、パイロット信号Piの到来方向にマイクロ波の放射方向を調整しながら、飛翔体50Bを追尾するようにして、マイクロ波を飛翔体50Bに向けて放射するので、送電装置10Bを飛翔体50Bの直下で並走させることなく、地上に固定して設置し、飛翔体50Bへの給電を行うことができる。
The
また、この実施の形態3による飛翔体50Bは、地上に固定して設置された送電装置10Bから放射されたマイクロ波を受電する飛翔体であって、マイクロ波を受電するマイクロ波受電装置60と、このマイクロ波受電装置60が受電した電力を蓄積する電源装置65と、この電源装置65から電源電圧の供給を受けて送電装置10Bに向けてパイロット信号Piを送信するパイロット信号回路92とを備え、パイロット信号Piに基づいて、飛翔体50Bを追尾するように送電装置10Bから放射されるマイクロ波を、マイクロ波受電装置60により受電するので、送電装置10Bを飛翔体50Bの直下で並走させることなく、給電を受けることができる。
In addition, the flying
なお、実施の形態3において、飛翔体50Bが、自発的にパイロット信号Piを送信することもできる。この場合、飛翔体50Bの中央処理ユニット70が、例えば電源装置65の電源電圧Vcを監視し、その電源装置65を充電する必要があると判定したときに、パイロット信号回路92から連続的にパイロット信号Piを送信するように構成される。また、この場合、送電装置10Bのパイロット信号発信指令回路34を削除することができる。
In the third embodiment, the flying
この発明による飛翔体への給電システム、飛翔体への送電装置、飛翔体は、飛翔体への給電に利用することができる。 The power supply system to the flying object, the power transmission device to the flying object, and the flying object according to the present invention can be used for supplying power to the flying object.
10、10A、10B:送電装置、20:マイクロ波放射装置、
20A、20B、・・・、20N:マイクロ波放射ユニット、
32:飛行指令回路、39:パイロット信号受信回路、
50、50A、50B:飛翔体、60:マイクロ波受電装置、65:電源装置、
72:送信回路、73:受信回路、92:パイロット信号回路。
10, 10A, 10B: power transmission device, 20: microwave radiation device,
20 A , 20 B,..., 20 N: microwave radiation unit,
32: Flight command circuit, 39: Pilot signal receiving circuit,
50, 50A, 50B: flying object, 60: microwave power receiving device, 65: power supply device,
72: transmitting circuit, 73: receiving circuit, 92: pilot signal circuit.
Claims (6)
前記送電装置は、地上に固定して設置され、空間に向けてマイクロ波を放射し空間に設定されたエネルギー補給領域に前記マイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を形成するマイクロ波放射装置と、このマイクロ波放射装置を制御する制御回路と、前記飛翔体を前記エネルギー補給領域へ誘導する補給誘導指令を発信する飛行指令回路とを備え、
前記飛翔体は、前記マイクロ波を受電する受電装置と、この受電装置で受電した電力を蓄積する電源装置と、飛行位置情報を発信する機体制御装置とを搭載し、
前記送電装置の制御回路は、前記飛行位置情報に基づいて前記飛翔体が前記エネルギー補給領域に近づいたことを判定し、この判定に基づいて前記マイクロ波放射装置が、前記マイクロ波の放射を開始し、前記エネルギー補給領域に前記高エネルギー領域を形成するように制御し、
前記飛翔体は、前記補給誘導指令に基づいて前記エネルギー補給領域に誘導され、このエネルギー補給領域において、前記受電装置により、前記マイクロ波を受電することを特徴とする飛翔体への給電システム。 A power supply system for projectile comprising feeding collector and the flight Shokarada,
The power transmission device is fixed on the ground, radiates microwaves toward the space, and forms a high energy region where the energy density of the microwave is high in an energy supply region set in the space; and A control circuit for controlling the microwave radiation device, and a flight command circuit for transmitting a replenishment guidance command for guiding the flying object to the energy replenishment region,
The flying body is equipped with a power receiving device that receives the microwave, a power supply device that accumulates the power received by the power receiving device, and an airframe control device that transmits flight position information.
The control circuit of the power transmission device determines that the flying object has approached the energy supply region based on the flight position information, and based on this determination, the microwave radiation device starts emitting the microwave. And control to form the high energy region in the energy supply region,
The flying object is guided to the energy supply area based on the supply instruction, and the microwave is received by the power receiving device in the energy supply area.
マイクロ波放射装置と、飛行指令回路と、制御回路とを備え、
前記マイクロ波放射装置は、空間に設定されたエネルギー補給領域にマイクロ波を放射し、マイクロ波のエネルギー密度の高い高エネルギー領域を形成するように構成され、
前記飛行指令回路は、前記エネルギー補給領域へ前記飛翔体を誘導する補給誘導指令を、前記飛翔体に向かって送信するように構成され、
前記制御回路は、前記マイクロ波放射装置に接続され、前記飛翔体からの飛行位置情報を受け、この飛行位置情報に基づいて前記飛翔体が前記エネルギー補給領域に近づいたことを判定し、この判定に基づいて、前記マイクロ波放射装置が前記エネルギー補給領域へマイクロ波の送信を開始するように制御することを特徴とする飛翔体への送電装置。 A power transmission device to a flying object fixed on the ground and transmitting power to the flying object,
A microwave radiation device, a flight command circuit, and a control circuit ;
The microwave radiating device is configured to radiate microwaves to an energy supply region set in a space to form a high energy region having a high microwave energy density ,
Before Symbol flight command circuit includes a replenishment induction instruction to guide the projectile to the energy supply area, is configured to transmit toward the projectile,
The control circuit is connected to the microwave radiation device, receives flight position information from the flying object, and determines that the flying object has approached the energy replenishment region based on the flight position information. Based on the above, the microwave radiating device is controlled to start transmission of the microwave to the energy replenishment region .
マイクロ波受電装置と、電源装置と、受信回路と、機体制御装置とを備え、
前記マイクロ波受電装置は、前記マイクロ波を受電するように構成され、
前記電源装置は、前記マイクロ波受電装置が受電した電力を蓄積するように構成され、
前記受信回路は、前記電源装置から電源電圧の供給を受け、前記送電装置から発信された補給誘導指令を受信するように構成され、
前記機体制御装置は、前記飛翔体の飛行位置情報を発信するように構成され、
前記飛翔体は、前記受信回路が受信した前記補給誘導指令により、前記エネルギー補給領域に誘導され、前記エネルギー補給領域に近づいたときに、前記飛行位置情報に応答して前記送電装置から前記エネルギー補給領域へ放射が開始されるマイクロ波を、前記エネルギー補給領域において、前記マイクロ波受電装置により受電することを特徴とする飛翔体。 A flying object that receives microwaves radiated from a power transmission device fixed on the ground to an energy replenishment area set in space ,
A microwave power receiving device, a power supply device, a receiving circuit, and an airframe control device,
The microwave power receiving device is configured to receive the microwave,
The power supply device is configured to store the power received by the microwave power receiving device,
The receiving circuit is supplied with power supply voltage from said power supply device is configured to receive the originating replenishment derived instruction from the power transmitting device,
The aircraft control device is configured to transmit flight position information of the flying object,
The flying object, by the replenishment induction command the receiving circuit has received, is guided to the energy supply area, when approaching the energy supply region, the energy supply from the power transmission device in response to the flight position information the microwave radiation to the area is started, in the energy supply area, the projectile, characterized by Ri受 electricity by the microwave power receiving device.
前記処理ユニットは、前記電源装置を監視し、給電が必要となったときに、前記給電要求信号発生回路から前記給電要求信号を前記送電装置へ発信させるように構成され、
前記飛翔体は、前記給電要求信号に応答して前記送電装置が発信する前記補給誘導指令を受信する
ことを特徴とする飛翔体。 The flying object according to claim 5, further comprising a processing unit and a power supply request signal generating circuit for transmitting a power supply request signal,
The processing unit is configured to monitor the power supply device and cause the power supply request signal to be transmitted from the power supply request signal generation circuit to the power transmission device when power supply is required.
The flying object, wherein the flying object receives the replenishment guidance command transmitted by the power transmission device in response to the power supply request signal .
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