JP6755481B2 - Tracking antenna system, projectile and tracking antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、飛翔体、飛翔体を追尾するための追尾アンテナ装置、および追尾アンテナシステムに関する。 The present invention relates to a flying object, a tracking antenna device for tracking a flying object, and a tracking antenna system.

地震や火災などの災害発生時では、民間報道機関や官省庁などによる初動対応として、無人飛行機やヘリコプタ(撮影用ヘリ)に搭載されたカメラにより現地が撮影され、撮影された映像情報がいち早くリアルタイムで地上局へ伝送されるというような技術が採用される場合がある。このような映像情報は、初動対応の判断源となる重要な情報であるため、映像情報を随時途切れさせることなく伝送することが要求される。 In the event of a disaster such as an earthquake or fire, the site is photographed by a camera mounted on an unmanned airplane or helicopter (shooting helicopter) as an initial response by private news media and government agencies, and the captured video information is quickly real-time. In some cases, a technology such as transmission to a ground station may be adopted. Since such video information is important information that serves as a judgment source for the initial response, it is required to transmit the video information at any time without interruption.

無人航空機を代表とする飛翔体を追尾する手法としては、近年普及しているGPS(Global Positioning System)および搭載している無線通信装置によって送信し、それを地上側で追尾アンテナを用いて受信しつづけることによって、無線通信リンクを確保することが一般的になりつつある。 As a method of tracking a flying object represented by an unmanned aerial vehicle, it is transmitted by GPS (Global Positioning System), which has become widespread in recent years, and an on-board wireless communication device, and it is received on the ground side using a tracking antenna. By continuing, it is becoming common to secure wireless communication links.

しかしながら、この場合、飛翔体側のアンテナが、低利得の無指向アンテナであるときは、無線通信により得られる飛翔体情報はGPS情報であるため、その情報の内容は、位置及び速度に限定されている。 However, in this case, when the antenna on the flying object side is a low-gain omnidirectional antenna, the flying object information obtained by wireless communication is GPS information, so the content of the information is limited to the position and speed. There is.

一方、たとえば、特許文献1には、高速で移動し且つ急激な方向転換を伴う飛行体に搭載した場合にも、追尾対象を確実に捕捉できるようにしたアンテナ指向制御装置が開示されている。特許文献1に記載の技術では、飛行体に搭載される位置情報検出部は、飛行体の現在位置を検出する(GPS受信装置)。方位検出部は、飛行体の現在向いている水平方位を検出する(地磁気センサ)。基地局位置情報源には、追尾対象となる基地局の緯度・経度を予め登録しておく。アンテナ方位角演算部は、飛行体が現在向いている位置および方位を算出する。基地局方位角演算部は、位置情報検出部と基地局位置情報源より、飛行体から目的の基地局へ指向させるべき方位ベクトルを算出する。目的方位角演算部は、現在向いているアンテナが回転すべき角度を算出する。アンテナ方位角制御部は、目的方位角演算部で算出された角度で指向アンテナが指向するように、アンテナ方位角駆動部を制御する。 On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses an antenna-oriented control device that can reliably capture a tracking target even when mounted on an air vehicle that moves at high speed and is accompanied by a sudden change of direction. In the technique described in Patent Document 1, the position information detection unit mounted on the air vehicle detects the current position of the air vehicle (GPS receiving device). The azimuth detection unit detects the horizontal azimuth of the flying object (geomagnetic sensor). The latitude and longitude of the base station to be tracked are registered in advance in the base station position information source. The antenna azimuth calculation unit calculates the position and azimuth at which the flying object is currently facing. The base station azimuth calculation unit calculates an azimuth vector to be directed from the aircraft to the target base station from the position information detection unit and the base station position information source. The target azimuth calculation unit calculates the angle at which the currently facing antenna should rotate. The antenna azimuth control unit controls the antenna azimuth drive unit so that the directional antenna points at the angle calculated by the target azimuth calculation unit.

さらに、特許文献2には、撮影ヘリの送信部から送出される映像情報が別のヘリコプタ(中継用ヘリ)で中継されて地上受信局へ伝送される構成について開示がある。これにより、撮影カバーエリアが拡大され、たとえば200km近く離れた地上局へ伝送することもできる。特許文献2の技術では、撮影機の情報送信装置から送信用データsdが空中線を介して送信され、同送信用データsdが、中継機の中継用送信装置で空中線を介して受信されて地上局へ中継伝送される。情報送信装置では、撮影機の飛行状態を表す撮影機データsaが中継機へ送信されると共に、中継機から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、空中線の指向特性、送信用データsdの変調方式及び出力レベルが制御される。 Further, Patent Document 2 discloses a configuration in which video information transmitted from a transmitting unit of a photographing helicopter is relayed by another helicopter (relay helicopter) and transmitted to a terrestrial receiving station. As a result, the shooting cover area is expanded, and transmission to a ground station at a distance of, for example, about 200 km is possible. In the technique of Patent Document 2, transmission data sd is transmitted from the information transmitter of the camera via the antenna, and the transmission data sd is received by the relay transmitter of the repeater via the antenna to be a ground station. It is relayed to. In the information transmission device, the camera data sa indicating the flight state of the camera is transmitted to the repeater, and the repeater data sb representing the flight state is acquired from the repeater, and the camera data sa and the repeater data sb are used. Based on this, the direction characteristics of the antenna, the modulation method of the transmission data sd, and the output level are adaptively controlled.

特開2002−261526号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-261526 特開2009−239758号公報JP-A-2009-239758

井上他,次世代ブロードバンド実現に向けた船舶用アンテナシステム, Journal of the JIME vol.41 , No.6(2006)Inoue et al., Marine Antenna System for Realization of Next Generation Broadband, Journal of the JIME vol.41, No.6 (2006)

上述したように、飛翔体側のアンテナが、低利得の無指向アンテナであるときは、必然的に地上側で高利得、即ち比較的大規模な追尾アンテナを用意して送受信を行うこととなり、今後様々な用途が想定される無人航空機そのものは小型で低コストでありながら、各種利用への発展にあたっては、大規模な追尾アンテナを使用しないと高速伝送ができないという問題があった。 As described above, when the antenna on the flying object side is a low-gain omnidirectional antenna, it is inevitable that a high-gain, that is, a relatively large-scale tracking antenna will be prepared on the ground side for transmission and reception. Although the unmanned aircraft itself, which is expected to be used for various purposes, is small and low in cost, there is a problem that high-speed transmission cannot be performed without using a large-scale tracking antenna in developing various uses.

また、特許文献1に記載されたアンテナ指向制御装置は、相手側が基地局であることを前提として、駆動部の追尾性能内でアンテナの指向性が制御されるものであり、駆動部の追尾性能を超える場合には対応できない。また、本来であれば、小型・軽量化することが望ましい飛翔体側のアンテナ装置が大型化あるいは重量の増加を招いてしまう、という問題がある。 Further, the antenna directivity control device described in Patent Document 1 controls the directivity of the antenna within the tracking performance of the drive unit on the premise that the other side is a base station, and the tracking performance of the drive unit. If it exceeds, it cannot be dealt with. Further, there is a problem that the antenna device on the flying object side, which is originally desirable to be smaller and lighter, causes an increase in size or weight.

さらに、特許文献2に記載された技術では、撮影カバーエリアは拡大されるものの、撮影機の他に、中継機を要する。しかも、飛行体において、空中線の指向性を制御するための構成も必要になるだけでなく、撮影機と中継機の間で、高い捕捉精度を制御処理の前提としている。しかし、実際の運用において常に高い捕捉精度が達成されているとは限らずないため、運用できる環境に制限がある。 Further, in the technique described in Patent Document 2, although the photographing cover area is expanded, a repeater is required in addition to the photographing machine. Moreover, not only is it necessary for the aircraft to have a configuration for controlling the directivity of the antenna, but also high capture accuracy is a prerequisite for the control process between the camera and the repeater. However, since high capture accuracy is not always achieved in actual operation, there are restrictions on the environment in which it can be operated.

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、飛翔体からの信号を地上局で追尾しながら受信する構成において、飛翔体側および地上局側の装備を軽量化・簡略化することが可能な追尾アンテナシステム、飛翔体および追尾アンテナ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide equipment on the flying object side and the ground station side in a configuration in which a signal from a flying object is received while being tracked by a ground station. It is to provide a tracking antenna system, a flying object, and a tracking antenna device capable of reducing the weight and simplification of the above.

好ましくは、各前記地上局は、前記飛翔体からの信号の受信信号強度を計測し、前記制御局に送信するための受信信号強度計測手段を備え、前記制御局は、さらに、前記受信信号強度と前記計測情報の前記飛翔体の位置の情報とに基づき、前記追尾アンテナと前記飛翔体との間の自空間伝搬損失を用いて、所望の周波数帯域幅が確保できなくなる可能性を常時計算し、確保不可能となる前に、各前記地上局にそれぞれ配備される複数の前記追尾アンテナのうちから、必要な周波数帯域幅を確保可能な追尾アンテナに切り換えるハンドオーバー処理を制御するための追尾アンテナ制御手段を含む。
好ましくは、各前記飛翔体は、前記地上局からの信号の受信信号強度を計測し、前記地上局に送信するための受信信号強度計測手段を備え、前記制御局は、さらに、前記地上局から送信される前記受信信号強度と前記計測情報の前記飛翔体の位置の情報とに基づき、前記追尾アンテナと前記飛翔体との間の自空間伝搬損失を用いて、所望の周波数帯域幅が確保できなくなる可能性を常時計算し、確保不可能となる前に、各前記地上局にそれぞれ配備される複数の前記追尾アンテナのうちから、必要な周波数帯域幅を確保可能な追尾アンテナに切り換えるハンドオーバー処理を制御するための追尾アンテナ制御手段を含む。
Preferably, each ground station comprises a received signal strength measuring means for measuring the received signal strength of the signal from the flying object and transmitting the signal to the control station, and the control station further comprises the received signal strength. and based on said position of the flying object information of the measurement information, using the freedom space propagation loss between the projectile and the tracking antenna, constantly calculating the likelihood that a desired frequency bandwidth can not be secured However, before it becomes impossible to secure, tracking for controlling the handover process of switching to the tracking antenna that can secure the required frequency bandwidth from among the plurality of tracking antennas deployed in each of the ground stations. Includes antenna control means.
Preferably, each of the projectiles comprises a received signal strength measuring means for measuring the received signal strength of the signal from the ground station and transmitting the signal to the ground station, and the control station further comprises the received signal strength from the ground station. based on the position information of the flying object of the measurement information and the received signal strength transmitted, using the freedom space propagation loss between the projectile and the tracking antenna, the desired frequency bandwidth secured A handover that constantly calculates the possibility that it will not be possible and switches to a tracking antenna that can secure the required frequency bandwidth from among the plurality of tracking antennas that are deployed at each ground station before it becomes impossible to secure it. Includes tracking antenna control means for controlling processing.

好ましくは、制御局は、地上局から伝送される計測情報に応じて、現在、通信中の機体アンテナの利得が所定レベル以下となった場合に、現在の機体アンテナよりも利得が高い機体アンテナが存在するときは、当該機体アンテナを選択する。 Preferably, the control station in accordance with the measurement information that will be transmitted from the ground station, currently, when the gain of the aircraft antenna during communication becomes a predetermined level or less, the gain is higher aircraft antenna than the current aircraft antenna If it exists, select the aircraft antenna.

好ましくは、各地上局は、飛翔体からの信号の受信信号強度を計測し、制御局に送信するための受信信号強度計測手段を備え、制御局は、さらに、受信信号強度と計測情報の飛翔体の位置の情報とに基づき、追尾アンテナと飛翔体との間の自遊空間伝搬損失を用いて、所望の周波数帯域幅が確保できなくなる可能性を常時計算し、確保不可能となる前に、各地上局にそれぞれ配備される複数の追尾アンテナのうちから、必要な周波数帯域幅を確保可能な追尾アンテナに切り換えるハンドオーバー処理を制御するための追尾アンテナ制御手段を含む
好ましくは、各飛翔体は、地上局からの信号の受信信号強度を計測し、地上局に送信するための受信信号強度計測手段を備え、制御局は、さらに、地上局から送信される受信信号強度と計測情報の飛翔体の位置の情報とに基づき、追尾アンテナと飛翔体との間の自遊空間伝搬損失を用いて、所望の周波数帯域幅が確保できなくなる可能性を常時計算し、確保不可能となる前に、各地上局にそれぞれ配備される複数の追尾アンテナのうちから、必要な周波数帯域幅を確保可能な追尾アンテナに切り換えるハンドオーバー処理を制御するための追尾アンテナ制御手段を含む。
Preferably, each ground station comprises a received signal strength measuring means for measuring the received signal strength of the signal from the projectile and transmitting it to the control station, and the control station further flies the received signal strength and the measurement information. Based on the body position information, the free space propagation loss between the tracking antenna and the projectile is used to constantly calculate the possibility that the desired frequency bandwidth cannot be secured, and before it becomes impossible to secure it. , A tracking antenna control means for controlling a handover process of switching to a tracking antenna capable of securing a required frequency bandwidth from a plurality of tracking antennas respectively deployed in each ground station .
Preferably, each projectile comprises a received signal strength measuring means for measuring the received signal strength of the signal from the ground station and transmitting it to the ground station, and the control station further comprises a received signal transmitted from the ground station. Based on the intensity and the information on the position of the projectile in the measurement information, the possibility that the desired frequency bandwidth cannot be secured is constantly calculated and secured by using the free space propagation loss between the tracking antenna and the projectile. Includes a tracking antenna control means for controlling the handover process of switching from a plurality of tracking antennas deployed to each ground station to a tracking antenna capable of securing the required frequency bandwidth before it becomes impossible. ..

好ましくは、複数の機体アンテナは、複数の所定の領域にそれぞれ設けられる複数のスロットアンテナである。 Preferably, the plurality of airframe antennas are a plurality of slot antennas each provided in a plurality of predetermined areas.

好ましくは、複数の機体アンテナとして、飛翔体の外殻の第1の周に直交する第2の周のまわりの複数の所定の領域にそれぞれ設けられた複数のスロットアンテナをさらに有するPreferably, the plurality of airframe antennas further include a plurality of slot antennas, each provided in a plurality of predetermined regions around a second circumference orthogonal to the first circumference of the outer shell of the flying object .

この発明の追尾アンテナシステム、飛翔体および追尾アンテナ装置によれば、飛翔体側および地上局側の装備を軽量化・簡略化することが可能である。 According to the tracking antenna system, the flying object, and the tracking antenna device of the present invention, it is possible to reduce the weight and simplify the equipment on the flying object side and the ground station side.

また、飛翔体の姿勢や位置に応じて、安定した無線通信リンクを維持することが可能である。 In addition, it is possible to maintain a stable wireless communication link according to the attitude and position of the flying object.

本実施の形態の追尾アンテナ装置を含む無線通信システムの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the wireless communication system including the tracking antenna device of this embodiment. 本実施の形態の無人航空機100の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the unmanned aerial vehicle 100 of this embodiment. システムサーバ300の構成を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the configuration of the system server 300. システムサーバ300により、無人航空機100.1を追尾する際の地上局200およびシステムサーバ300の処理の概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of processing of the ground station 200 and the system server 300 when tracking an unmanned aerial vehicle 100.1 by a system server 300. 無線航空機100、地上局200およびシステムサーバ300の処理の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the processing flow of the radio aircraft 100, the ground station 200 and the system server 300.

以下、本発明の実施の形態の追尾アンテナ装置を含む無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, a wireless communication system including the tracking antenna device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the components and processing steps having the same reference numerals are the same or equivalent, and the description thereof will not be repeated if they are not necessary.

なお、以下では、特に限定されないが、たとえば、飛翔体である移動局は無人航空機(UAV:Unmanned Air Vehicle)であるものとして説明する。ただし、たとえば、無人ヘリコプター、ドローンなどでもよい。 In the following, although not particularly limited, for example, a mobile station that is a flying object will be described as being an unmanned aerial vehicle (UAV). However, for example, an unmanned helicopter or a drone may be used.

以下に説明するように、本実施の形態の無線通信システムは、ある空域を飛行する複数の無人航空機と地上の追尾アンテナによって構成される無線通信システムであって、地上から無人航空機を追尾する複数の追尾アンテナを備えている。無人航空機は、切替型の複数の高利得アンテナおよびハイブリッド慣性航法装置を搭載する。そして、無人飛行機は、計測した当該航空機の位置、速度、姿勢情報を地上に伝送し、この情報を用いて、地上局側の制御システム(システムサーバ)は、使用する地上追尾アンテナ及び当該航空機のアンテナを所定の伝送速度が維持可能となるように使用する地上追尾アンテナおよび航空機側での切替型アンテナを選定する。
[実施の形態]
図1は、本実施の形態の追尾アンテナ装置を含む無線通信システムの構成を示す概念図である。
As will be described below, the wireless communication system of the present embodiment is a wireless communication system composed of a plurality of unmanned aircraft flying in a certain airspace and a tracking antenna on the ground, and a plurality of radio communication systems for tracking an unmanned aircraft from the ground. It is equipped with a tracking antenna. Unmanned aerial vehicles will be equipped with multiple switchable high-gain antennas and hybrid inertial navigation systems. Then, the unmanned aircraft transmits the measured position, speed, and attitude information of the aircraft to the ground, and using this information, the control system (system server) on the ground station side uses the ground tracking antenna to be used and the aircraft. Select a ground tracking antenna and a switchable antenna on the aircraft side to use the antenna so that the specified transmission speed can be maintained.
[Embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a wireless communication system including the tracking antenna device of the present embodiment.

空中や海上など、地上局から見通しの良い領域で無線通信を行う場合、高利得の指向性アンテナで移動局を追尾する方法により到達距離を長くできる。 When performing wireless communication in an area with good visibility from a ground station, such as in the air or at sea, the reach can be extended by tracking the mobile station with a high-gain directional antenna.

大規模な災害・事故発生時には当該エリアの情報を可能な限り同時に広く、リアルタイムで撮影、入手する必要がある。この場合、複数の無人航空機100.1〜100.2(以下、総称する場合は「無人航空機100」と呼ぶ)での撮影した画像を地上で受信する必要があり、このため1つの無人航空機に対して1つの追尾アンテナを用いて高速伝送に必要な周波数帯域幅を確保可能な無線通信リンクを確保することになる。 In the event of a large-scale disaster or accident, it is necessary to capture and obtain information on the area in real time as widely as possible at the same time. In this case, it is necessary to receive images taken by a plurality of unmanned aerial vehicles 10.1 to 100.2 (hereinafter, collectively referred to as "unmanned aerial vehicle 100") on the ground, and therefore, one unmanned aerial vehicle On the other hand, a wireless communication link capable of securing the frequency bandwidth required for high-speed transmission is secured by using one tracking antenna.

なお、以下では、説明の簡単のために、無人航空機は、2機であるものとして説明するが、その数は、より多くてもよい。 In the following, for the sake of simplicity, the number of unmanned aerial vehicles will be described as two, but the number may be larger.

図1においては、地上局200.1〜200.M(以下、総称する場合は「地上局200」と呼ぶ。)は、追尾アンテナ装置を有し、無人航空機100.1〜100.2の方向にアンテナを指向させることが可能である。地上局200.1〜200.Mは、それぞれ、対応する指向性アンテナ10.1〜10.M(M:自然数。以下、総称する場合は「指向性アンテナ10」と呼ぶ)により、移動局と無線通信をするものとする。指向性アンテナ10.1〜10.Mの指向性の範囲を、図1では、ビーム方向BM.1〜BM.Mとして示す。また、無人航空機100.1〜100.2は、後に詳しく説明するように、高利得アンテナ120を備える。 In FIG. 1, the ground station 201 to 200. M (hereinafter, collectively referred to as “ground station 200”) has a tracking antenna device, and can direct the antenna in the direction of the unmanned aerial vehicle 10.1 to 100.2. Ground station 201-200. M is the corresponding directional antenna 10.1-10, respectively. It is assumed that wireless communication is performed with the mobile station by M (M: natural number; hereinafter, collectively referred to as "directional antenna 10"). Directional antenna 10.1-10. The range of directivity of M is shown in FIG. 1 in the beam direction BM. 1-BM. Shown as M. Further, the unmanned aerial vehicle 10.1 to 100.2 includes a high gain antenna 120, which will be described in detail later.

システムサーバ300は、無人航空機100.1〜100.2から地上局200.1〜200.M経由で伝送される無人航空機100.1〜100.2の位置・姿勢情報と、地上局200.1〜200.Mで受信する無人航空機100.1〜100.2の信号強度の情報に基づいて、目的とする通信に必要な周波数帯域幅確保が可能な無線通信リンクを監視し、後に説明するように、無人航空機100.1〜100.2と無線通信を接続し追尾する地上局を、地上局200.1〜200.Mのうちから、随時、選択し、選択した地上局、たとえば、地上局200.1および200.Mの追尾方向の制御を行う。 The system server 300 is from an unmanned aerial vehicle 10.1 to 100.2 to a ground station 201 to 200. Position / attitude information of the unmanned aerial vehicle 10.1-100.2 transmitted via M and the ground station 200-1 / 200. Based on the signal strength information of the unmanned aerial vehicle 10.1-100.2 received by M, the wireless communication link capable of securing the frequency bandwidth required for the desired communication is monitored, and as will be described later, the unmanned vehicle is monitored. A ground station that connects and tracks wireless communication with an aircraft 10.1 to 100.2 is a ground station of 2010 to 200. From M, select from time to time and select ground stations, such as ground stations 200.1 and 200. Controls the tracking direction of M.

地上局200.1および200.Mでは、それぞれ、システムサーバ300からの追尾方向の制御信号に応じて、追尾アンテナ制御部20.1および20.Mが、駆動部30.1および30.Mをそれぞれ制御し駆動して、指向性アンテナ10.1および10.Mの方向を制御する。指向性の駆動方法としては、たとえば、2軸以上の軸数を有するジンバル機構により駆動される構成としてもよいし、あるいは、アレーアンテナとして電子的に指向性を制御してもよい。
(無人航空機100の構成)
前述したように、従来、無人航空機には、ホイップアンテナを代表とする全方位の低利得アンテナが使用されることが多い。これにより、無人航空機に搭載したGPS受信機より計測した情報を地上追尾アンテナ側に送信することにより、当該地上追尾アンテナの位置関係から対象無人航空機の相対、方位角を計算し、対象無人航空機を追尾可能とする構成をとる場合があった。
Ground stations 200.1 and 200. In M, the tracking antenna control units 20.1 and 20., Depending on the control signal in the tracking direction from the system server 300, respectively. M is the drive unit 30.1 and 30. Control and drive M respectively, directional antennas 10.1 and 10. Control the direction of M. As the directivity driving method, for example, the directivity may be driven by a gimbal mechanism having two or more axes, or the directivity may be electronically controlled as an array antenna.
(Structure of unmanned aerial vehicle 100)
As described above, conventionally, unmanned aerial vehicles often use omnidirectional low-gain antennas represented by whip antennas. As a result, by transmitting the information measured from the GPS receiver mounted on the unmanned aerial vehicle to the ground tracking antenna side, the relative and azimuth angles of the target unmanned aerial vehicle are calculated from the positional relationship of the ground tracking antenna, and the target unmanned aerial vehicle is selected. In some cases, it was configured to be able to track.

図2は、本実施の形態の無人航空機100の構成を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the unmanned aerial vehicle 100 of the present embodiment.

図2を参照して、図2(a)に示すように、無人航空機100の円筒形状の胴体110のまわりに、ホイップアンテナより高利得なアンテナ、たとえば、スロットアンテナ120.1〜120.3(以下、総称する場合は「アンテナ120」と呼ぶ)が、3個設けられている。スロットアンテナ120.1〜120.3は、胴体形状に適合したアンテナ形状をもつ。なお、スロットアンテナの個数は、3個よりも多くてもよい。 With reference to FIG. 2, as shown in FIG. 2 (a), around the cylindrical fuselage 110 of the unmanned aerial vehicle 100, an antenna having a higher gain than the whip antenna, for example, a slot antenna 120 to 120.3 ( Hereinafter, when they are generically referred to, they are referred to as "antenna 120"). The slot antenna 120 to 120.3 has an antenna shape that matches the body shape. The number of slot antennas may be more than three.

ここで、「スロットアンテナ」とは、長手方向に約1/2波長、幅3/4波長の大きさの金属板(または金属箔、網)の中央に、幅1/2波長、高さ約0.01波長程度のスロットを設けたものである。スロットの長辺の中央の2点、あるいは中央から少しずらした位置に給電する。多数のループアンテナをスタックにしたものと同じ形になり、利得が高い。特に、図2(a)に示した形状のものは、金属板を円筒形に丸めたシリンドリカル・スロットアンテナと呼ばれる。 Here, the "slot antenna" has a width of about 1/2 wavelength and a height of about 1/2 wavelength in the center of a metal plate (or metal foil or net) having a size of about 1/2 wavelength and a width of 3/4 wavelength in the longitudinal direction. It is provided with a slot of about 0.01 wavelength. Power is supplied to two points in the center of the long side of the slot, or to a position slightly offset from the center. It has the same shape as a stack of many loop antennas and has a high gain. In particular, the one having the shape shown in FIG. 2A is called a cylindrical slot antenna in which a metal plate is rolled into a cylindrical shape.

図2(a)では、無人航空機100の胴体の一部が、円筒形状であることから、このようなシリンドリカル・スロットアンテナを、円筒形状の中心軸C−C´のまわりに複数配置した構成となっている。したがって、無人航空機100の胴体全周を覆う形で、複数のスロットアンテナを取り付け、機体軸まわりに、ホイップアンテナよりも数dB以上の高利得化を図ることができる。 In FIG. 2A, since a part of the fuselage of the unmanned aerial vehicle 100 has a cylindrical shape, a plurality of such cylindrical slot antennas are arranged around the central axis CC'of the cylindrical shape. It has become. Therefore, a plurality of slot antennas can be attached so as to cover the entire circumference of the fuselage of the unmanned aerial vehicle 100, and a higher gain of several dB or more can be achieved around the fuselage axis than the whip antenna.

ただし、飛翔体がより一般的な形状であれば、このように、円筒形状の軸の周りに配置する構成に必ずしも限定されない。すなわち、飛翔体の外形形状に合わせて、航空力学的に許容できる範囲で、極力、多くの方向、望ましくは全方向からの電波を受信し、あるいは、逆に電波を送信できるように、スロットアンテナを配置した構成とすることができる。たとえば、外殻が球形形状のドローンであれば、外殻の第1の周(たとえば、定常状態で水平な周)のまわりの所定の複数領域に、複数のスロットアンテナを設け、この第1の周に直交する第2の周のまわりの所定の複数領域に、複数のスロットアンテナを設ける構成とすることも可能である。 However, if the projectile has a more general shape, it is not necessarily limited to the configuration in which the projectile is arranged around the cylindrical axis in this way. That is, the slot antenna is capable of receiving radio waves from as many directions as possible, preferably from all directions, or conversely, transmitting radio waves within an aerodynamically acceptable range according to the outer shape of the flying object. Can be arranged. For example, if the outer shell is a spherical drone, a plurality of slot antennas are provided in a predetermined plurality of regions around the first circumference of the outer shell (for example, a horizontal circumference in a steady state), and the first is provided. It is also possible to provide a plurality of slot antennas in a predetermined plurality of regions around the second circumference orthogonal to the circumference.

飛行にあたって、空気抵抗が大きく影響するような無人航空機では、スロットアンテナのような板状アンテナを上述のように、機体の胴体を覆うように設けることが望ましい。ただし、ドローンのように、機体の空気抵抗の影響が比較的低い場合は、モノポールあるいはダイポールアンテナのような線状アンテナを、機体から突き出るように設けて、複数のアンテナを組み合わせて、機体から見てあらゆる方向に所定以上の利得が確保できるように構成することも可能である。 In an unmanned aerial vehicle in which air resistance has a great influence on flight, it is desirable to provide a plate-shaped antenna such as a slot antenna so as to cover the fuselage of the aircraft as described above. However, when the influence of the air resistance of the aircraft is relatively low like a drone, a linear antenna such as a monopole or dipole antenna is provided so as to protrude from the aircraft, and multiple antennas are combined to form the antenna from the aircraft. It is also possible to configure it so that a gain of a predetermined value or more can be secured in all directions.

図2(b)は、無人航空機100の機能ブロック図である。 FIG. 2B is a functional block diagram of the unmanned aerial vehicle 100.

無人航空機100は、図2(a)に示したような構成を有するアンテナ120と、アンテナ120のアンテナのうち、無線リンクに使用するアンテナを選択するための高周波スイッチ124と、選択されたアンテナにより通信を行うための無線部122と、無人航空機100の飛行の制御や通信の制御を行うための搭載コンピュータ128と、無人航空機100の位置や姿勢を計測するためのGPSおよびジャイロを含むハイブリッド航法装置126と、上空からの画像(静止画、動画)を撮影するための撮像装置130とを含む。 The unmanned aerial vehicle 100 includes an antenna 120 having a configuration as shown in FIG. 2A, a high-frequency switch 124 for selecting an antenna to be used for a wireless link among the antennas of the antenna 120, and the selected antenna. A hybrid navigation device including a radio unit 122 for communication, an on-board computer 128 for controlling the flight of the unmanned aerial vehicle 100 and controlling communication, and a GPS and a gyro for measuring the position and attitude of the unmanned aerial vehicle 100. Includes 126 and an image pickup device 130 for capturing images (still images, moving images) from the sky.

高周波スイッチ124については、切替えによる損失を発生させないために、例えば高周波用のリレーや半導体スイッチを用い,搭載コンピュータ128の指示によりアンテナを切り替える。 Regarding the high frequency switch 124, in order not to generate a loss due to switching, for example, a high frequency relay or a semiconductor switch is used, and the antenna is switched according to the instruction of the on-board computer 128.

ハイブリッド航法装置126により計測された無人航空機100の位置、速度、姿勢角(ヨー角、ロール角、ピッチ角)、姿勢角速度の情報は、計測情報として、選択されたアンテナから地上局に対して、たとえば、一定時間間隔で送信される。また、地上局からの指示に従って、撮像装置130で撮影された画像データも、同様にして、選択されたアンテナから地上局に対して送信される。 The position, speed, attitude angle (yaw angle, roll angle, pitch angle), and attitude angular velocity information of the unmanned aerial vehicle 100 measured by the hybrid navigation system 126 are measured as measurement information from the selected antenna to the ground station. For example, it is transmitted at regular time intervals. Further, according to the instruction from the ground station, the image data captured by the imaging device 130 is also transmitted to the ground station from the selected antenna in the same manner.

なお、選択されたアンテナ120からの受信電波強度の情報を、無線部122が計測し、搭載コンピュータ128の制御にしたがって、選択されたアンテナから地上局200に対して送信し、さらに、受信電波強度の情報を地上局200からシステムサーバ300に伝送する構成としてもよい。あるいは、無人航空機100からの信号の受信電波強度については、地上局200で計測して、受信電波強度の情報を地上局200からシステムサーバ300に伝送する構成としてもよい。以下では、地上局200側で、受信電波強度を測定するものとして説明する。 The radio unit 122 measures the information on the received radio wave intensity from the selected antenna 120, transmits it from the selected antenna to the ground station 200 according to the control of the on-board computer 128, and further, the received radio wave intensity. The information may be transmitted from the ground station 200 to the system server 300. Alternatively, the received radio field strength of the signal from the unmanned aerial vehicle 100 may be measured by the ground station 200, and the information on the received radio wave strength may be transmitted from the ground station 200 to the system server 300. Hereinafter, it will be described as assuming that the received radio wave intensity is measured on the ground station 200 side.

高周波スイッチ124により、アンテナ120のうちの特定のアンテナを選択する方法としては、たとえば、以下のような方法のいずれかを用いて、あるいは、必要に応じて、制御モードを切り替えて行うことができる。 As a method of selecting a specific antenna from the antenna 120 by the high frequency switch 124, for example, one of the following methods can be used, or the control mode can be switched as needed. ..

1)地上局200からの制御により、複数のアンテナ120.1〜120.L(L:自然数)のうちから、地上局200との間の無線リンクとして、最も利得が高くなるアンテナを随時選択する。なお、この制御は、無人航空機100側が地上局の位置の情報を予め記憶するなどすることで、地上局からの制御ではなく、搭載コンピュータ128により、無人航空機側で自律的に行ってもよい。 1) Multiple antennas 120 to 120 by control from the ground station 200. From L (L: natural number), the antenna having the highest gain is selected at any time as a wireless link to the ground station 200. Note that this control may be performed autonomously on the unmanned aerial vehicle side by the on-board computer 128 instead of being controlled by the ground station by having the unmanned aerial vehicle 100 side store information on the position of the ground station in advance.

2)地上局からの制御により、複数のアンテナ120.1〜120.L(L:自然数)のうちから、地上局との間の無線リンクとして、現在、通信中のアンテナの利得が所定レベル以下となった場合に、現在のアンテナよりも利得が高いアンテナが存在するときは、そのアンテナを選択する。なお、この制御も、地上局からの制御ではなく、搭載コンピュータ128により、無人航空機側で自律的に行ってもよい。 2) Multiple antennas 120 to 120 by control from the ground station. Among L (L: natural number), as a wireless link to the ground station, there is an antenna having a higher gain than the current antenna when the gain of the antenna currently in communication falls below a predetermined level. When, select the antenna. Note that this control may also be performed autonomously on the unmanned aerial vehicle side by the on-board computer 128, instead of being controlled by the ground station.

なお、以下では、地上局からの制御により、最も利得が高くなるアンテナが随時選択されるものとして説明する。 In the following description, it is assumed that the antenna having the highest gain is selected at any time by the control from the ground station.

したがって、高利得アンテナの選択は、地上からのコマンドにより実行され、特に限定されないが、複数の高利得アンテナのうち、最も利得が高くなるアンテナとして選択された1つのみが使用されるものとする。ここで、「最も利得が高くなるアンテナ」とは、たとえば、地上の追尾アンテナからみて、無人飛行機100の位置・姿勢・速度から推定される見込み角から、最も高利得となるアンテナが選択されるものとすることができる。 Therefore, the selection of the high gain antenna is executed by a command from the ground, and it is assumed that only one of the plurality of high gain antennas selected as the antenna having the highest gain is used. .. Here, as the "antenna having the highest gain", for example, the antenna having the highest gain is selected from the expected angles estimated from the position, attitude, and speed of the unmanned aerial vehicle 100 when viewed from the tracking antenna on the ground. Can be.

図3は、システムサーバ300の構成を説明するための機能ブロック図である。システムサーバ300は、周知のコンピュータシステムと同様に構成され、記憶装置に格納されたプログラムに基づいて、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置が、演算処理を行うことで、図3に示すような各機能を実行するものとする。 FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the configuration of the system server 300. The system server 300 is configured in the same manner as a well-known computer system, and an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit) performs arithmetic processing based on a program stored in the storage device, as shown in FIG. Each function shall be executed.

システムサーバ300は、地上局200(図3では、例示的に地上局200.m−1および200.mを示す)との間で通信するための通信インタフェース(以下、通信I/F)302と、無人航空機100から送信され地上局200で受信されて伝送されてきた無人航空機100の位置、速度、姿勢角、姿勢角速度の情報を取得する位置・姿勢情報取得部304と、位置・姿勢情報取得部304からの情報により、地上局200の各々が、無人航空機100を追尾する方向を制御するための追尾方向制御信号を生成する追尾方向制御部306とを備える。追尾方向制御部306は、無人航空機100において高利得となるアンテナ120を選択するために、無人航空機100側から送信されてくる無人航空機100の位置、速度、姿勢角及び姿勢角速度等の情報を用いて、追尾を担当している地上追尾アンテナ10との相対姿勢角より、最大利得となるアンテナを選択する指示を、追尾方向制御信号として併せて生成する。追尾方向制御信号は、それぞれ、対応する地上局200に伝送される。 The system server 300 and a communication interface (hereinafter, communication I / F) 302 for communicating with the ground station 200 (in FIG. 3, exemplarily showing the ground stations 200.m-1 and 200.m). , The position / attitude information acquisition unit 304 that acquires the position, speed, attitude angle, and attitude angular velocity information of the unmanned aerial vehicle 100 transmitted from the unmanned aerial vehicle 100 and received and transmitted by the ground station 200, and the position / attitude information acquisition. Based on the information from the unit 304, each of the ground stations 200 includes a tracking direction control unit 306 that generates a tracking direction control signal for controlling the tracking direction of the unmanned aerial vehicle 100. The tracking direction control unit 306 uses information such as the position, speed, attitude angle, and attitude angle speed of the unmanned aerial vehicle 100 transmitted from the unmanned aerial vehicle 100 side in order to select the antenna 120 having a high gain in the unmanned aerial vehicle 100. Therefore, an instruction to select the antenna having the maximum gain from the relative attitude angle with the ground tracking antenna 10 in charge of tracking is also generated as a tracking direction control signal. The tracking direction control signals are transmitted to the corresponding ground stations 200, respectively.

システムサーバ300は、さらに、地上局200と無人航空機100との間の通信の受信信号強度に関する情報を地上局200から取得する信号強度情報取得部304と、信号強度情報取得部304からの情報により、無人航空機100の追尾を担当する追尾アンテナを備えた地上局の選択を制御するための追尾アンテナ変更指示信号を生成する追尾アンテナ制御部312とを備える。追尾アンテナ変更指示信号は、それぞれ、対応する地上局200に伝送される。 The system server 300 further uses the signal strength information acquisition unit 304 that acquires information on the received signal strength of the communication between the ground station 200 and the unmanned aircraft 100 from the ground station 200, and the information from the signal strength information acquisition unit 304. The unmanned aircraft 100 is provided with a tracking antenna control unit 312 that generates a tracking antenna change instruction signal for controlling selection of a ground station equipped with a tracking antenna that is in charge of tracking the unmanned aircraft 100. The tracking antenna change instruction signal is transmitted to the corresponding ground station 200, respectively.

追尾アンテナ制御部312は、無人航空機100から送信され、地上追尾アンテナ10で受信される電波の強度およびGPS位置情報等により算出可能な自由空間伝搬損失の値を用いて、所望の周波数帯域幅が確保できなくなる可能性を常時計算し、確保不可能となる前に、地上局200に配備している複数の追尾アンテナ10のうち、必要な周波数帯域幅を確保可能な追尾アンテナに切り換えるための処理を実行する。 The tracking antenna control unit 312 uses the value of the free space propagation loss that is transmitted from the unmanned aircraft 100 and can be calculated from the intensity of the radio wave received by the ground tracking antenna 10 and the GPS position information, etc., to obtain a desired frequency bandwidth. A process for constantly calculating the possibility that it cannot be secured and switching to a tracking antenna that can secure the required frequency bandwidth among the plurality of tracking antennas 10 deployed in the ground station 200 before it cannot be secured. To execute.

システムサーバ300は、さらに、無人航空機100からの撮像情報を地上局200経由で受信する撮像データ取得部320と、取得した撮像データを格納するための記憶装置322とを備える。 The system server 300 further includes an imaging data acquisition unit 320 that receives imaging information from the unmanned aerial vehicle 100 via the ground station 200, and a storage device 322 for storing the acquired imaging data.

なお、システムサーバ300は、複数の無人航空機100および複数の追尾アンテナ10の組合せを集中管理するために1つのサーバーとして設置されてもよいし、あるいは分散配置された複数のサーバーによって構成されてもよい。 The system server 300 may be installed as one server for centralized management of a combination of a plurality of unmanned aerial vehicles 100 and a plurality of tracking antennas 10, or may be configured by a plurality of distributed servers. Good.

図4は、システムサーバ300により、無人航空機100.1を追尾する際の地上局200およびシステムサーバ300の処理の概念を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the concept of processing of the ground station 200 and the system server 300 when tracking the unmanned aerial vehicle 100.1 by the system server 300.

また、図5は、図4に示した概念を実行するための無線航空機100、地上局200およびシステムサーバ300の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 Further, FIG. 5 is a flowchart for explaining a processing flow of the radio aircraft 100, the ground station 200, and the system server 300 for executing the concept shown in FIG.

なお、図4においては、時刻t=t1において追尾アンテナ10.mにより、無人航空機100.1を追尾していた状態から、時刻t=t1+Δにおいて、無人航空機100.1が移動したことで、追尾アンテナ10.m−1により、無人航空機100.1を追尾する状態に移行する際の概念を示している。 In FIG. 4, the tracking antenna 10. When the unmanned aerial vehicle 100.1 moved from the state where the unmanned aerial vehicle 100.1 was being tracked by m at time t = t1 + Δ, the tracking antenna 10. The m-1 shows the concept of shifting to the state of tracking the unmanned aerial vehicle 100.1.

図4および図5を参照して、まず、システムサーバ300において、それまでに無人航空機100から受信している計測情報に基づいて、追尾方向制御部306が追尾方向制御信号を生成して、地上局200に対して送信し(S100)、追尾アンテナ制御部312が追尾を担当する追尾アンテナの変更が必要であるかを算出して(S102でY)であれば、追尾アンテナ変更指示として、地上局200へ送信する(S104)。 With reference to FIGS. 4 and 5, first, in the system server 300, the tracking direction control unit 306 generates a tracking direction control signal based on the measurement information received from the unmanned aircraft 100 so far, and the ground If it is transmitted to the station 200 (S100) and the tracking antenna control unit 312 calculates whether it is necessary to change the tracking antenna in charge of tracking (Y in S102), the ground is used as a tracking antenna change instruction. It is transmitted to the station 200 (S104).

なお、初期設定としては、たとえば、全ての地上局200からの情報に基づいて、システムサーバ300が、追尾方向制御信号および追尾アンテナ変更指示信号を算出するものとすることができる。 As an initial setting, for example, the system server 300 may calculate the tracking direction control signal and the tracking antenna change instruction signal based on the information from all the ground stations 200.

地上局200は、システムサーバ300からの追尾方向制御信号や追尾アンテナ変更指示信号の制御信号を受信し(S200)、追尾アンテナ変更指示がされている場合(S202)は、追尾アンテナを切り替えるためのハンドオーバー処理を実行し(S204)、追尾方向制御信号に応じて、追尾アンテナの指向方向の制御を実行する(S206)。 The ground station 200 receives the control signal of the tracking direction control signal and the tracking antenna change instruction signal from the system server 300 (S200), and when the tracking antenna change instruction is given (S202), the ground station 200 is for switching the tracking antenna. The handover process is executed (S204), and the direction of the tracking antenna is controlled in response to the tracking direction control signal (S206).

地上局200は、さらに、無人航空機100に対して、アンテナ120のうちから利得が所定の条件を満たすアンテナを選択する指示や、撮像情報の送信を指示する制御信号を、送信する(S208)。 The ground station 200 further transmits an instruction to select an antenna whose gain satisfies a predetermined condition from the antennas 120 and a control signal instructing the transmission of imaging information to the unmanned aerial vehicle 100 (S208).

無人航空機100では、搭載コンピュータ128が、ハイブリッド完成航法装置から位置や姿勢等の情報を取得し(S300)、S208で地上局200から送信された制御信号を受信する(S302)。 In the unmanned aerial vehicle 100, the on-board computer 128 acquires information such as position and attitude from the hybrid completed navigation system (S300), and receives the control signal transmitted from the ground station 200 in S208 (S302).

無人航空機100では、さらに、地上局200からの指示に基づく搭載コンピュータ128の制御により、高周波スイッチ124によりアンテナ120のうちの1つのアンテナの選択を行う(S304)。 In the unmanned aerial vehicle 100, further, one of the antennas 120 is selected by the high frequency switch 124 under the control of the on-board computer 128 based on the instruction from the ground station 200 (S304).

続いて、無人航空機100では、自身の位置や姿勢等に関する情報を地上局200に対して送信し(S306)、地上局200からの指示に応じて、撮像情報を地上局200に対して送信する(S308)。 Subsequently, the unmanned aerial vehicle 100 transmits information regarding its own position, attitude, and the like to the ground station 200 (S306), and transmits imaging information to the ground station 200 in response to an instruction from the ground station 200. (S308).

一方、地上局200では、無人航空機100からの位置や姿勢等に関する情報を受信し(S210)、併せて、無人航空機100からの信号の地上局200での受信強度に関する情報を取得し(S212)、無人航空機100からの撮像情報を受信して(S214)、無人航空機100から受信した情報をシステムサーバ300に伝送する(S216)。 On the other hand, the ground station 200 receives information on the position, attitude, etc. from the unmanned aerial vehicle 100 (S210), and also acquires information on the reception strength of the signal from the unmanned aerial vehicle 100 at the ground station 200 (S212). , The image pickup information from the unmanned aerial vehicle 100 is received (S214), and the information received from the unmanned aerial vehicle 100 is transmitted to the system server 300 (S216).

システムサーバ300では、地上局200からステップS216で送信された信号を受信して(S106)、地上局200に対する追尾方向制御信号および追尾アンテナ変更指示信号を算出する(S108)。 The system server 300 receives the signal transmitted from the ground station 200 in step S216 (S106), and calculates the tracking direction control signal and the tracking antenna change instruction signal for the ground station 200 (S108).

以上のように、本実施の形態の追尾アンテナシステム、飛翔体および追尾アンテナ装置によれば、災害・事故発生等によるある空域を飛行する無人航空機と地上追尾アンテナによる無線通信において、無人航空機側においてはその姿勢に依存することなく、地上の追尾アンテナとのリンクを確保するのに最適な利得のアンテナを選択することができる。 As described above, according to the tracking antenna system, the flying object, and the tracking antenna device of the present embodiment, in the wireless communication between the unmanned aircraft flying in a certain airspace due to the occurrence of a disaster or accident and the ground tracking antenna, the unmanned aircraft side Can select an antenna with the optimum gain to secure a link with a ground-based tracking antenna, regardless of its orientation.

また、地上側でも無人航空機を小規模な追尾アンテナにより確実な追尾を実現し、高速伝送可能な無線通信リンクを維持することが可能である。 In addition, even on the ground side, it is possible to realize reliable tracking of unmanned aerial vehicles with a small-scale tracking antenna and maintain a wireless communication link capable of high-speed transmission.

今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are examples of configurations for concretely implementing the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention. The technical scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not the description of the embodiment, and includes modifications within the scope of the wording of the claims and the scope of the equivalent meaning. Is intended.

10.1〜10.M 指向性アンテナ、30.1〜30.M 駆動部、100.1,100.2 無人航空機、120 アンテナ、200.1〜200.M 地上局、122 無線部、124 高周波スイッチ、126 ハイブリッド慣性航法装置、128 搭載コンピュータ、130 撮像装置、300 システムサーバ、302 通信I/F、304 位置・姿勢情報取得部、306 追尾方向制御部、310 信号強度情報取得部、312 追尾アンテナ制御部、320 撮像データ取得部、322 記憶装置。 10.1-10. M directional antenna, 30 to 30. M drive, 100.1, 100.2 unmanned aerial vehicle, 120 antennas, 201-200. M ground station, 122 radio unit, 124 high frequency switch, 126 hybrid inertial navigation system, 128 on-board computer, 130 imaging device, 300 system server, 302 communication I / F, 304 position / attitude information acquisition unit, 306 tracking direction control unit, 310 signal strength information acquisition unit, 312 tracking antenna control unit, 320 imaging data acquisition unit, 322 storage device.

Claims (6)

追尾アンテナシステムであって、
複数の飛翔体を備え、
各前記複数の飛翔体は、
自身の位置、速度、姿勢角および姿勢角速度を把握する航法手段と、
把握された前記位置、速度、姿勢角および姿勢角速度を計測情報として地上局に送信するための無線通信手段と、
複数の方向に対して無線信号をそれぞれ送受信可能な複数の機体アンテナと、
対象となる無線通信リンクに対して、複数の前記機体アンテナのうち、所定の条件を満たす利得を有する機体アンテナを選択するためのアンテナ選択手段とを含み、
前記複数の前記機体アンテナは、前記飛翔体の外殻の第1の周のまわりの複数の所定の領域にそれぞれ設けられ、
前記複数の飛翔体との間で無線通信を行うための複数の地上局を備え、
前記複数の地上局の各々は、
指向性を有する追尾アンテナと、
追尾制御指示に応じて、前記複数の飛翔体のうちの対応する飛翔体の方向に前記追尾アンテナの通信指向性を駆動する指向性制御手段を含み、
前記複数の地上局の通信指向性を制御するための前記追尾制御指示を生成するとともに、前記機体アンテナを選択するための制御局をさらに備え、
前記制御局は、複数の前記地上局と複数の前記飛翔体間の周波数帯域幅確保が可能な無線通信リンクを監視して、前記追尾制御指示を前記地上局に対して出力し、
前記制御局は、前記地上局のうち前記飛翔体を追尾する前記追尾アンテナからみて、前記計測情報から推定される見込み角から、複数の前記機体アンテナのうち、利得が最も高いアンテナを選択し、
前記地上局は、前記選択された機体アンテナを指示するための信号を前記飛翔体の前記アンテナ選択手段に対して随時送信する、追尾アンテナシステム。
It is a tracking antenna system
Equipped with multiple projectiles
Each of the plurality of projectiles
Navigation means to grasp one's position , speed, attitude angle and attitude angular velocity ,
A wireless communication means for transmitting the grasped position , speed, attitude angle, and attitude angular velocity as measurement information to the ground station, and
Multiple airframe antennas capable of transmitting and receiving wireless signals in multiple directions,
Includes an antenna selection means for selecting an airframe antenna having a gain satisfying a predetermined condition from a plurality of the airframe antennas for a target wireless communication link.
The plurality of the airframe antennas are provided in a plurality of predetermined regions around the first circumference of the outer shell of the projectile, respectively.
A plurality of ground stations for performing wireless communication with the plurality of projectiles are provided.
Each of the plurality of ground stations
With a directional tracking antenna,
The directivity control means for driving the communication directivity of the tracking antenna in the direction of the corresponding flying object among the plurality of flying objects in response to the tracking control instruction is included.
In addition to generating the tracking control instruction for controlling the communication directivity of the plurality of ground stations, a control station for selecting the airframe antenna is further provided.
The control station monitors a wireless communication link capable of securing a frequency bandwidth between the plurality of ground stations and the plurality of projectiles, and outputs the tracking control instruction to the ground station.
The control station selects the antenna having the highest gain from the plurality of airframe antennas from the prospective angles estimated from the measurement information when viewed from the tracking antenna that tracks the flying object among the ground stations .
The ground station is a tracking antenna system that transmits a signal for indicating the selected airframe antenna to the antenna selection means of the flying object at any time.
記制御局は、前記地上局から伝送される前計測情報に応じて、現在、通信中の機体アンテナの利得が所定レベル以下となった場合に、現在の機体アンテナよりも利得が高い機体アンテナが存在するときは、当該機体アンテナを選択する、請求項1記載の追尾アンテナシステム。 Prior Symbol control station, according to prior Symbol measurement information that will be transmitted from the ground station, currently, when the gain of the aircraft antenna during communication becomes a predetermined level or less, gain than higher current aircraft antenna body The tracking antenna system according to claim 1, wherein the airframe antenna is selected when an antenna is present. 各前記地上局は、前記飛翔体からの信号の受信信号強度を計測し、前記制御局に送信するための受信信号強度計測手段を備え、
前記制御局は、さらに、前記受信信号強度と前記計測情報の前記飛翔体の位置の情報とに基づき、前記追尾アンテナと前記飛翔体との間の自空間伝搬損失を用いて、所望の周波数帯域幅が確保できなくなる可能性を常時計算し、確保不可能となる前に、各前記地上局にそれぞれ配備される複数の前記追尾アンテナのうちから、必要な周波数帯域幅を確保可能な追尾アンテナに切り換えるハンドオーバー処理を制御するための追尾アンテナ制御手段を含む、請求項1または2記載の追尾アンテナシステム。
Each of the ground stations includes a received signal strength measuring means for measuring the received signal strength of the signal from the flying object and transmitting the signal to the control station.
The control station is further based on the position information of the flying object of the measurement information and the received signal strength, with freedom space propagation loss between the projectile and the tracking antenna, the desired frequency The possibility that the bandwidth cannot be secured is constantly calculated, and before it becomes impossible to secure, the tracking antenna that can secure the required frequency bandwidth from the plurality of tracking antennas deployed in each of the ground stations. The tracking antenna system according to claim 1 or 2, further comprising a tracking antenna control means for controlling a handover process of switching to.
各前記飛翔体は、前記地上局からの信号の受信信号強度を計測し、前記地上局に送信するための受信信号強度計測手段を備え、
前記制御局は、さらに、前記地上局から送信される前記受信信号強度と前記計測情報の前記飛翔体の位置の情報とに基づき、前記追尾アンテナと前記飛翔体との間の自空間伝搬損失を用いて、所望の周波数帯域幅が確保できなくなる可能性を常時計算し、確保不可能となる前に、各前記地上局にそれぞれ配備される複数の前記追尾アンテナのうちから、必要な周波数帯域幅を確保可能な追尾アンテナに切り換えるハンドオーバー処理を制御するための追尾アンテナ制御手段を含む、請求項1または2に記載の追尾アンテナシステム。
Each of the projectiles includes a received signal strength measuring means for measuring the received signal strength of a signal from the ground station and transmitting the signal to the ground station.
Said control station further, freedom space propagation loss between the based on the position information of the projectile, said projectile and said tracking antenna of the received signal strength and the measurement information transmitted from the ground station Is used to constantly calculate the possibility that the desired frequency bandwidth cannot be secured, and before it cannot be secured, the required frequency band is selected from the plurality of tracking antennas deployed in each of the ground stations. The tracking antenna system according to claim 1 or 2, further comprising a tracking antenna control means for controlling a handover process of switching to a tracking antenna capable of ensuring a width.
前記複数の機体アンテナは、前記複数の所定の領域にそれぞれ設けられる複数のスロットアンテナである、請求項1〜のいずれか1項に記載の追尾アンテナシステム。 The tracking antenna system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the plurality of body antennas are a plurality of slot antennas provided in each of the plurality of predetermined areas. 前記複数の機体アンテナとして、前記飛翔体の外殻の前記第1の周に直交する第2の周のまわりの複数の所定の領域にそれぞれ設けられた複数のスロットアンテナをさらに有する、請求項に記載の追尾アンテナシステム。 As the plurality of aircraft antennas, further comprising a second circumferential plurality of slot antenna provided for each of the plurality of predetermined areas around the orthogonal to the circumferential first outer shell of the projectile, according to claim 5 The tracking antenna system described in.
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