JP5167902B2 - 情報伝送システム、該情報伝送システムに用いられる空中線制御方法及び空中線制御プログラム - Google Patents
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Description
この空中線制御装置では、アンテナ指向特性制御装置により、飛行体の機体に設置されたパラボラアンテナの指向特性が制御される。アンテナ駆動装置により、パラボラアンテナの指向方向が制御される。操縦装置インタフェース手段により、飛行体の機体の備える操縦装置から、操縦操作情報、機体の速度情報を含む操縦情報が取得される。情報処理手段により、操縦装置インタフェース手段で取得された操縦情報に基づいて機体の飛行運動が予測され、機体の方向変位速度がアンテナ駆動装置の駆動能力を超えると判断された場合に、アンテナ駆動装置が制御されると共に、アンテナ指向特性制御装置も制御されてパラボラアンテナの指向特性が広角化される。
すなわち、撮影用ヘリと中継用ヘリとの間で指向空中線の放射方向が常に相手機の方位に向けるように制御されるが、この場合、自機情報と相手機情報とを用いて演算処理が行われ、この演算結果に基づいて空中線が指向制御されるので、同空中線の指向制御に遅延が生じるという問題点がある。また、両ヘリが空中線駆動部の追尾性能を超える急激な旋回飛行をしたとき、同空中線駆動部による空中線に対する制御が追従できず、映像が瞬断するという問題点がある。この場合、撮影ヘリの送信部の送信出力、空中線駆動部の追尾性能及び指向空中線の利得を現状以上に向上させることは、ヘリコプタの重量の制約及び構造を考慮すると困難であるため、パイロットに対して、映像の瞬断が発生しないように操縦依頼をする必要があり、パイロットにとって負担が増加するという問題点がある。
この例の環境では、同図に示すように、撮影機(撮影用ヘリコプタ)1と、中継機(中継用ヘリコプタ)2と、地上局3とが設けられている。撮影機1には、情報伝送システムを構成する図示しない情報送信装置が搭載されている。同情報送信装置は、たとえば撮影機1にて撮影された映像を送信用データとして、図示しない指向空中線を介して無線信号wdで送信する。また、中継機2には、情報伝送システムを構成する図示しない中継用送信装置が搭載されている。同中継用送信装置は、上記情報送信装置から送信された送信用データの無線信号wdを図示しない指向空中線を介して受信し、かつ、無線信号ydとしてリアルタイムで地上局3へ中継伝送する。上記各指向空中線は、送信用データの伝送距離を伸ばすためのものである。
この情報送信装置10は、同図2に示すように、カメラ装置11と、送信部12と、空中線13と、機体情報取得部14と、GPS(Global Positioning System 、汎世界測位システム)15と、空中線16と、データ無線部17と、演算部18と、駆動部19とから構成されている。カメラ装置11は、撮影した映像に対応した映像データvdを出力する。送信部12は、カメラ装置11から出力される映像データvdに対して、エンコード、変調、アップコンバート及び増幅処理を行ってRF信号を生成し、同RF信号を送信用データsdとして空中線13へ出力すると共に、送信用データsdの出力レベルnaを演算部18へ出力する。
機体情報取得部14は、撮影機1の機体姿勢(ロール、ピッチ、ヨー)、機体高度、及び機首方位を取得して機体情報maとして出力する。GPS15は、撮影機1の現在位置情報を取得して機体座標gaを出力する。空中線16は、無指向空中線で構成されている。データ無線部17は、演算部18から出力される撮影機データpaを、空中線16を介して撮影機データsa(第1の状態情報)として中継機2へ送信すると共に、同中継機2から中継機データsb(第2の状態情報)を受信して復調し、中継機データpbとして演算部18へ入力する。
この中継用送信装置20は、同図3に示すように、空中線21と、受信部22と、送信部23と、空中線24と、機体情報取得部25と、GPS26と、空中線27と、データ無線部28と、演算部29と、駆動部30とから構成されている。空中線21は、空中線13と同様に、パラボラアンテナなどの指向空中線で構成され、駆動部30の制御により指向を撮影機1に向けて無線信号wdを受信し、図示しない低雑音増幅器を経てRF信号の受信データrdとして出力する。
この演算部18は、同図4に示すように、自機情報mi、GPS情報ga、及び相手機情報piが入力されて演算処理を行う。自機情報miは、機体情報取得部14から得られる、ロール、ピッチ、ヨーの機体姿勢情報、機体高度及び機首方位、及び撮影機1の送信出力値で構成されている。GPS情報gaは、GPS15から得られる機体座標情報で構成されている。相手機情報piは、データ無線部17によって得られる中継機2の機体姿勢、機体高度、機首方位及び機体座標情報、及び中継機2の受信レベル値で構成されている。
これらの図を参照して、この例の情報伝送システムに用いられる空中線制御方法の処理内容について説明する。
この情報伝送システムでは、撮影機1に搭載された情報送信装置10から送信用データsdが空中線13を介して送信され、同送信用データsdが、中継機2に搭載された中継用送信装置20で空中線21を介して受信されて地上局3へ中継伝送される。この場合、情報送信装置10では、撮影機1の飛行状態を表す撮影機データsaが生成されて中継機2へ送信されると共に、中継機2から同中継機2の飛行状態を表す中継機データsbが取得され、撮影機データsa及び中継機データsbに基づいて、適応的に、空中線13の指向特性(半値角)、送信用データsdの変調方式及び同送信用データsdの出力レベルが制御される(第1の空中線制御処理)。また、中継用送信装置20では、中継機データsbが生成されて撮影機1へ送信されると共に、撮影機1から撮影機データsaが取得され、中継機データsb及び撮影機データsaに基づいて、適応的に、空中線21の指向特性(半値角)が制御される(第2の空中線制御処理)。
たとえば、送信部12に入力されるデータは、カメラ装置11の映像データvdに限らず、たとえば音声データなど、任意のデータで良い。また、図1では、他の受信局として地上局3が設けられているが、自動車や船などに搭載された受信局でも良い。また、位置情報取得手段として、GPSが用いられているが、たとえば、ヨーロッパで計画されている「Galileo」や、日本で計画されている「準天頂衛星」が実用化されたとき、これらを用いても良い。
2 中継機(中継用ヘリコプタ)(第2の飛行体)
3 地上局(他の受信局)
10 情報送信装置
12 送信部(送信手段)
13 空中線(第1の指向空中線)
14 機体情報取得部(第1の空中線制御手段の一部、第1の機体情報取得手段) 15 GPS(Global Positioning System 、汎世界測位システム)(第1の空中線制御手段の一部、第1の位置情報取得手段)
16 空中線(第1の空中線制御手段の一部、第1の無線手段の一部)
17 データ無線部(第1の空中線制御手段の一部、第1の無線手段の一部)
18 演算部(第1の空中線制御手段の一部、第1の演算手段)
18a CPU(中央処理装置)
18b ROM(リード・オンリ・メモリ)
19 駆動部(第1の空中線制御手段の一部、第1の空中線駆動手段)
20 中継用送信装置
21 空中線(第2の指向空中線)
22 受信部(第2の空中線制御手段の一部)
23 送信部(中継用送信装置の一部)
24 空中線(中継用送信装置の一部)
25 機体情報取得部(第2の空中線制御手段の一部、第2の機体情報取得手段)
26 GPS(第2の空中線制御手段の一部、第2の位置情報取得手段)
27 空中線(第2の空中線制御手段の一部、第2の無線手段)
28 データ無線部(第2の空中線制御手段の一部、第2の無線手段)
29 演算部(第2の空中線制御手段の一部、第2の演算手段)
30 駆動部(第2の空中線制御手段の一部、第2の空中線駆動手段)
Claims (7)
- 第1の飛行体に搭載され、送信用データを第1の指向空中線を介して送信する情報送信装置と、
第2の飛行体に搭載され、前記情報送信装置から送信された前記送信用データを第2の指向空中線を介して受信し、かつ、他の受信局へ中継伝送する中継用送信装置とを有する情報伝送システムであって、
前記情報送信装置は、
前記第1の飛行体の現在位置、機体姿勢、機体高度及び機首方位を示す第1の状態情報を生成して前記第2の飛行体へ送信すると共に、前記第2の飛行体から該第2の飛行体の現在位置、機体姿勢、機体高度及び機首方位を示す第2の状態情報を取得し、取得した前記第2の状態情報に基づいて前記第1の飛行体と第2の飛行体との間の離隔距離を算出し、該離隔距離、前記第1の状態情報及び第2の状態情報に基づいて、適応的に、前記第1の指向空中線の半値角、前記送信用データの変調方式及び該送信用データの出力レベルを制御する第1の空中線制御手段を備え、かつ、
前記中継用送信装置は、
前記第2の状態情報を生成して前記第1の飛行体へ送信すると共に、前記第1の飛行体から前記第1の状態情報を取得し、取得した前記第1の状態情報に基づいて前記離隔距離を算出し、該離隔距離、前記第2の状態情報及び第1の状態情報に基づいて、適応的に、前記第2の指向空中線の半値角を制御する第2の空中線制御手段を備えていることを特徴とする情報伝送システム。 - 前記情報送信装置は、
前記送信用データを送信する送信手段を有し、
前記第1の空中線制御手段は、
前記第1の飛行体の現在位置情報を取得する第1の位置情報取得手段と、
前記第1の飛行体の前記機体姿勢、機体高度及び機首方位を取得する第1の機体情報取得手段と、
前記第1の状態情報を前記第2の飛行体へ送信すると共に、該第2の飛行体から前記第2の状態情報を受信する第1の無線手段と、
該第1の無線手段で受信された前記第2の状態情報に基づいて、前記離隔距離及び前記送信用データの受信レベルを算出し、かつ、前記各現在位置、各機体姿勢、各機体高度、各機首方位、前記離隔距離、受信レベル、及び所定の飛行運動予測算出プログラムによって算出される飛行運動予測値に基づいて、適応的に、前記第1の指向空中線の半値角を算出すると共に、前記送信手段に対して前記送信用データの変調方式及び該送信用データの出力レベルを制御する第1の演算手段と、
該第1の演算手段で算出された前記半値角に基づいて前記第1の指向空中線の半値角を制御する第1の空中線駆動手段とを備え、
前記第2の空中線制御手段は、
前記第2の飛行体の現在位置情報を取得する第2の位置情報取得手段と、
前記第2の飛行体の前記機体姿勢、機体高度及び機首方位を取得する第2の機体情報取得手段と、
前記第2の状態情報を前記第1の飛行体へ送信すると共に、該第1の飛行体から前記第1の状態情報を受信する第2の無線手段と、
該第2の無線手段で受信された前記第1の状態情報に基づいて、前記離隔距離及び前記送信用データの受信レベルを算出し、かつ、前記各現在位置、各機体姿勢、各機体高度、各機首方位、前記離隔距離、受信レベル、及び所定の飛行運動予測算出プログラムによって算出される飛行運動予測値に基づいて、適応的に、前記第2の指向空中線の半値角を算出する第2の演算手段と、
該第2の演算手段で算出された前記半値角に基づいて前記第2の指向空中線の半値角を制御する第2の空中線駆動手段とを備えてなることを特徴とする請求項1記載の情報伝送システム。 - 前記第1の演算手段は、
当該第1の空中線駆動手段が前記第1の指向空中線の半値角を広角化するように制御するとき、前記第1の無線手段で受信された前記第2の状態情報に基づいて、前記送信用データの受信レベルの低下を予測すると、前記送信手段に対して、適応的に前記送信用データの変調方式及び該送信用データの出力レベルを制御する構成とされていることを特徴とする請求項2記載の情報伝送システム。 - 第1の飛行体に搭載され、送信用データを第1の指向空中線を介して送信する情報送信装置と、
第2の飛行体に搭載され、前記情報送信装置から送信された前記送信用データを第2の指向空中線を介して受信し、かつ、他の受信局へ中継伝送する中継用送信装置とを有する情報伝送システムに用いられる空中線制御方法であって、
前記情報送信装置が、前記第1の飛行体の現在位置、機体姿勢、機体高度及び機首方位を示す第1の状態情報を生成して前記第2の飛行体へ送信すると共に、前記第2の飛行体から該第2の飛行体の現在位置、機体姿勢、機体高度及び機首方位を示す第2の状態情報を取得し、取得した前記第2の状態情報に基づいて前記第1の飛行体と第2の飛行体との間の離隔距離を算出し、該離隔距離、前記第1の状態情報及び第2の状態情報に基づいて、適応的に、前記第1の指向空中線の半値角、前記送信用データの変調方式及び該送信用データの出力レベルを制御する第1の空中線制御処理を行い、かつ、
前記中継用送信装置が、前記第2の状態情報を生成して前記第1の飛行体へ送信すると共に、前記第1の飛行体から前記第1の状態情報を取得し、取得した前記第1の状態情報に基づいて前記離隔距離を算出し、該離隔距離、前記第2の状態情報及び第1の状態情報に基づいて、適応的に、前記第2の指向空中線の半値角を制御する第2の空中線制御処理を行うことを特徴とする空中線制御方法。 - 前記情報送信装置が、前記送信用データを送信する送信手段を有し、
前記第1の空中線制御処理では、
前記第1の飛行体の現在位置情報を取得する第1の位置情報取得処理と、
前記第1の飛行体の前記機体姿勢、機体高度及び機首方位を取得する第1の機体情報取得処理と、
前記第1の状態情報を前記第2の飛行体へ送信すると共に、該第2の飛行体から前記第2の状態情報を受信する第1の送受信処理と、
該第1の送受信処理で受信された前記第2の状態情報に基づいて、前記離隔距離及び前記送信用データの受信レベルを算出し、かつ、前記各現在位置、各機体姿勢、各機体高度、各機首方位、前記離隔距離、受信レベル、及び所定の飛行運動予測算出プログラムによって算出される飛行運動予測値に基づいて、適応的に、前記第1の指向空中線の半値角を算出すると共に、前記送信手段に対して前記送信用データの変調方式及び該送信用データの出力レベルを制御する第1の演算処理と、
該第1の演算処理で算出された前記半値角に基づいて前記第1の指向空中線の半値角を制御する第1の空中線駆動処理とを行い、
前記第2の空中線制御処理では、
前記第2の飛行体の現在位置情報を取得する第2の位置情報取得処理と、
前記第2の飛行体の前記機体姿勢、機体高度及び機首方位を取得する第2の機体情報取得処理と、
前記第2の状態情報を前記第1の飛行体へ送信すると共に、該第1の飛行体から前記第1の状態情報を受信する第2の送受信処理と、
該第2の送受信処理で受信された前記第1の状態情報に基づいて、前記離隔距離及び前記送信用データの受信レベルを算出し、かつ、前記各現在位置、各機体姿勢、各機体高度、各機首方位、前記離隔距離、受信レベル、及び所定の飛行運動予測算出プログラムによって算出される飛行運動予測値に基づいて、適応的に、前記第2の指向空中線の半値角を算出する第2の演算処理と、
該第2の演算処理で算出された前記半値角に基づいて前記第2の指向空中線の半値角を制御する第2の空中線駆動処理とを行うことを特徴とする請求項4記載の空中線制御方法。 - 前記第1の演算処理では、
当該第1の空中線駆動処理で前記第1の指向空中線の半値角を広角化するように制御するとき、
前記第1の送受信処理で受信された前記第2の状態情報に基づいて、前記送信用データの受信レベルの低下を予測すると、前記送信手段に対して、適応的に前記送信用データの変調方式及び該送信用データの出力レベルを制御することを特徴とする請求項5記載の空中線制御方法。 - コンピュータを請求項2又は3記載の第1の演算手段として機能させるためのコンピュータ読み取り可能な空中線制御プログラム。
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