JP6853897B2 - 無人航空機から送信される無線フレームにおけるジオロケーション情報のブロードキャスト - Google Patents

無人航空機から送信される無線フレームにおけるジオロケーション情報のブロードキャスト Download PDF

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Description

関連出願への相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年３月３１日に出願された米国仮出願第６２／４８０，３４７号の利益を主張する。
本発明は、無人航空機システムを管理する分野に関し、より具体的には、無人航空機の現在のジオロケーション（地理的位置）を他者に知らせるために、空中無人航空機からジオロケーション情報をブロードキャストすることに関する。
無人航空機（ＵＡＶ）は、時にはドローンとも呼ばれ、無線制御または自動化された航空機である。典型的には、ＵＡＶは、アナログ無線制御（ＲＣ）チャネルを介してユーザによって制御されるが、今日のオートパイロットソフトウエア（ＳＷ）は、人間のオペレータの視界を離れて飛行させるために航空機において利用されてもよい。自律ＵＡＶは、ＵＡＶが実行しているミッションをオペレータが呼び出すかまたは変更するために、依然としてネットワークへの接続性を必要とする。典型的には、そのような通信のために、ＵＡＶは、モバイルインターネットインターフェース（例えば、３ＧＰＰ無線またはＷｉＦｉ）を装備する。ＵＡＶが自律的に飛行しているとき、ＵＡＶは、人間のオペレータからの視覚的補助に頼ることができないので、他のＵＡＶを検出し回避するために衝突回避ＳＷを必要とすることがある。現在、完成したばかりのＮＡＳＡ−ＦＡＡ共同技術能力レベル３（ＴＣＬ３）の下では、検出および回避研究グループのための解決策は提案されていない。
さらに、連邦航空局（ＦＡＡ）および国家航空宇宙局（ＮＡＳＡ）は、無人航空機システム交通管理（ＵＴＭ）の枠組みを定義している。このようなシステムは、無人機システム（ＵＡＳ）の交通のための効果的な運用体制を提供しようとするものである。このような状況において、ＵＴＭは、有人航空交通および周囲のインフラへの危険を最小限に抑えながら、商業的およびレクリエーション的な環境の両方においてＵＡＳの広範な使用を促進するためのイネーブラとして作用することが求められている。
上記の目的を満たすために、ＵＴＭ内で稼働するＵＡＳサービスサプライヤ（ＵＳＳ）は、１組の命令および制約を受け取ることができる。命令および制約は、管理される空域の現在の状態をレイアウトすることができ、制限された飛行エリアまたはＵＡＳに対する他の制限を含むことができる。提案されたＵＡＳミッションを受信すると、ＵＳＳは、ミッションが進行することを許可されているかどうかを判定するのを支援し、許可されている場合、無人航空機（ＵＡＶ）を操作するために、他の関連情報とともに飛行経路情報をＵＡＳオペレータに送信してもよい。
自動依存監視−ブロードキャスト（ＡＤＳ−Ｂ）は、他の航空機および航空交通管制地上局に超高周波（ＶＨＦ） で航空機の位置をブロードキャストするために航空において使用される。ＡＤＳ−Ｂを使用する航空機は、まず、衛星航法システムから自機の位置を決定し、これをブロードキャストする。航空機はまた、他の航空機に関する情報について「ＡＤＳ−Ｂ Ｉｎ」サービスを聴取する。
現在、ＵＡＶは、周囲のＵＡＶの位置、高度、速度、および方向に関する動的情報を有していない。ＡＤＳ−ＢはＵＡＶに使用されるかもしれないが、商用航空機に使用されるＡＤＳ−Ｂ システムにＵＴＭを統合する際の安全上の懸念がある。ほとんどの場合、伝統的な航空機は、低高度ミッションのために作成されたＵＡＶとは異なる空域を占有している。ＵＡＶは、通信のための異なる無線インターフェースを備えることができるが、これらの技術は、現在、ジオロケーション情報をブロードキャストする方法を提供していない。集中型またはアプリケーション・プログラム・インターフェース（ＡＰＩ）駆動型のフレームワークのいずれも遅く、安全な動作を可能にするための厳しい待ち時間要件を満たさない可能性が最も高い。集中化されたシステムは、あまりにも遅く、そのカバレッジに多くのＵＡＶが存在する場合には、スケール変更の問題がある。
これらの問題に基づいて、衝突回避を提供するだけでなく、ＵＡＶ操作のための知識の豊富な空域を提供するために、他のＵＡＶがどこに位置するかを知る必要がある。これを達成する一つの方法は、ＵＡＶが、飛行中に、それぞれのジオロケーション、ならびに他の情報をブロードキャストする方法を提供することである。
記載された実施形態の第１の態様によれば、本方法は、ＵＡＶが、ジオロケーションサービスと通信し、ジオロケーションサービスを利用してＵＡＶをジオロケーション（地理的位置を特定）することによって、ＵＡＶの現在のジオロケーションを決定することによって、ＵＡＶのジオロケーション情報をブロードキャストする無人航空機（ＵＡＶ）を提供する。ＵＡＶは、ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別するジオロケーション情報を含む無線フレームを準備し、準備された無線フレームは、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）無線プロトコル、ＷｉＦｉ無線プロトコル、無線パーソナルエリアネットワークプロトコル、および低電力ワイドエリアネットワークプロトコルのうちの一つの無線プロトコルのためのものである。次いで、ＵＡＶは、無線フレームに含めるためにＵＡＶに関連する他の情報を準備し、ＵＡＶの現在のジオロケーションをブロードキャストするために、ジオロケーション情報および他の情報を含む無線フレームを送信する。
説明される実施形態の別の態様では、無線通信を受信および送信するための無線送受信機と、プロセッサと、メモリとを備えるＵＡＶ上で使用するための装置であって、メモリは、命令を含み、当該命令は、プロセッサによって実行されると、ジオロケーションサービスと通信し、ジオロケーションサービスを利用してＵＡＶをジオロケーションすることによって、ＵＡＶの現在のジオロケーションをＵＡＶによって決定することによって、ＵＡＶがＵＡＶのジオロケーション情報をブロードキャストするための方法を装置に実行させる、装置。装置はまた、ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別するジオロケーション情報を含む無線フレームを準備し、準備された無線フレームは、３ＧＰＰ無線プロトコル、ＷｉＦｉ無線プロトコル、無線パーソナルエリアネットワークプロトコル、および低電力ワイドエリアネットワークプロトコルのうちの一つの無線プロトコルのためのものである。次いで、装置は、無線フレームに含めるためにＵＡＶに関連する他の情報を準備し、ＵＡＶの現在のジオロケーションをブロードキャストするために、ジオロケーション情報および他の情報を含む無線フレームを送信する。
説明される実施形態の別の態様では、コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサによって実行されると、ＵＡＶに、上述のように、ＵＡＶのジオロケーション情報および他の情報をブロードキャストする方法を実行させる命令を記憶する。
説明される実施形態の別の態様では、コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されると、ＵＡＶに、上述のようにＵＡＶのジオロケーション情報および他の情報をブロードキャストする方法を実行させる命令を備える。
説明される実施形態の別の態様では、方法は、ＵＡＶからのアップリンク送信において送信される無線フレームにおいて、ＵＡＶに関連するジオロケーション情報および他の情報を受信することによって、無線通信ネットワークのネットワークノードにおいて受信されるＵＡＶのジオロケーション情報を再ブロードキャストすることを提供し、ジオロケーション情報は、ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別する情報を含む。無線フレームは、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）無線プロトコル、ＷｉＦｉ無線プロトコル、無線パーソナルエリアネットワークプロトコル、および低電力ワイドエリアネットワークプロトコルのうちの一つの無線プロトコルを使用して送信される。ネットワークノードは、一つまたは複数の他のＵＡＶへのブロードキャストのために受信した無線フレームを処理し、一つまたは複数の他のＵＡＶへのダウンリンク送信における再ブロードキャストとして、ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別する情報を送信する。
説明される実施形態の別の態様では、無線通信ネットワークのネットワークノードは、ＵＡＶのジオロケーション情報を受信し、再ブロードキャストする。ネットワークノードは、プロセッサと、プロセッサに結合されたメモリとを備え、メモリは、命令を含み、命令は、プロセッサによって実行されると、ネットワークノードに、ＵＡＶからのアップリンク送信で送信された無線フレームにおいて、ＵＡＶに関連するジオロケーション情報および他の情報を受信させ、ジオロケーション情報は、ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別する情報を含む。無線フレームは、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）無線プロトコル、ＷｉＦｉ無線プロトコル、無線パーソナルエリアネットワークプロトコル、および低電力ワイドエリアネットワークプロトコルのうちの一つの無線プロトコルを使用して送信される。ネットワークノードは、一つまたは複数の他のＵＡＶへのブロードキャストのために受信した無線フレームを処理し、一つまたは複数の他のＵＡＶへのダウンリンク送信における再ブロードキャストとして、ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別する情報を送信する。
説明される実施形態の別の態様では、コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサによって実行されると、ネットワークノードに、上述のように、ジオロケーション情報およびＵＡＶの他の情報を受信させ、再ブロードキャストさせる命令を記憶する。
説明される実施形態の別の態様では、コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されると、ネットワークノードに、上述のように、ＵＡＶのジオロケーション情報および他の情報を受信させ、再ブロードキャストさせる命令を備える。
利点は、記載された実施形態の実施から導き出すことができる。現在、業界は、商用航空機および航空交通管制塔に問題（例えば、雑音および情報の爆発）を引き起こす可能性があるので、ＵＡＶにＡＤＳ−Ｂ装置を許容するかどうかについて議論している。説明された実施形態は、占有空域に関するＡＤＳ−Ｂシグナリングから学習された情報を無線によるシグナリングに組み込むための、より安全な方法を提供してもよい。より低い高度での通信に使用される無線装置は、これらの無線周波数を利用しない航空交通に混乱を引き起こさない。さらに、航空交通管制塔は、空港エリアからＵＡＶを防ぎ、必要なときに、近くのＵＡＶ活動について商用航空機に通知するためのアルゴリズムを実行してもよい。さらに、ＵＡＶは、新しいジオロケーション情報のオプションに基づいて衝突回避を行うために、分散ローカル決定ロジックを実装してもよい。ＵＡＶは、内部状態情報、ウォーニング（警告）、およびエラーをブロードキャストし得、これらは、オペレータに、航空機を安全に着陸させるか、または問題のあるエリアの周りの交通を再ルーティングするように警報してもよい。危険の典型的な例は、飛行経路に沿った頻繁な気象的事象である。また、この情報を定期的に収集することにより、職員またはＵＴＭ管理者は、個々のＵＡＶの内部状態および経路の履歴を見ることができる。ブロードキャストされた情報のログは、二次的な使用、すなわち、衝突の場合の保険裁定データ、所与の高度における気象情報、エリア周辺の交通および渋滞情報、セキュリティアプリケーションのための駐車車両（駐機機体）の移動、空域適合性／コンプライアンス情報などを提供してもよい。
本開示は、様々な実施形態を例示するために使用される以下の説明および添付の図面を参照することによって最もよく理解されてもよい。
は、一実施形態による、システムおよびネットワーク内で動作する航空交通システム、無線通信ネットワークおよび無人航空機（ＵＡＶ）を示す。 は、一実施形態による、ＵＡＶによって現在のジオロケーション情報を決定するための例示的な技法を示す。 は、一実施形態による、ブロードキャストのための無線フレームに準備されるＵＡＶのための例示的なジオロケーション情報を示す。 は、一実施形態による、ブロードキャストのための無線フレームに準備される中継地（中継機）のための例示的なジオロケーション情報を示す。 は、一実施形態による、ブロードキャストのために無線フレームに準備されるバッテリー状態情報の例を示す。 は、一実施形態による、ブロードキャストのための無線フレームに準備される例示的な状態情報を示す。 は、一実施形態による、ブロードキャストのための無線フレームに準備される例示的なアラートおよび警告情報を示す。 は、一実施形態による、ブロードキャストのための無線フレームに準備されるＵＡＶのための例示的な動作モード情報を示す。 は、一実施形態による、ブロードキャストのための無線フレームに準備されるＵＡＶのための例示的なオプション情報を示す。 は、一実施形態による、ＵＡＶからブロードキャストするための情報を準備するための方法を示す。 は、一実施形態による、衝突回避を評価するために、別のＵＡＶからブロードキャストされた受信されたジオロケーション情報を使用するための方法を示す。 は、一実施形態による、ブロードキャストされたジオロケーション情報の使用による衝突回避を示す。 は、一実施形態によるＵＡＶの構成要素を示す。 は、一実施形態による、ネットワークノードにおいてアップリンクフレームで受信されたジオロケーション情報をＵＡＶから再ブロードキャストし、ダウンリンクフレームでジオロケーション情報を送信することを示す。 は、一実施形態によるネットワークノードのための構成要素を示す。 は、一実施形態による仮想ネットワーク要素を有するネットワークノードのための構成要素の代替実施形態を示す。
以下の記載では、数多くの特定の詳細を記載する。しかしながら、開示された実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施されてもよいことが理解される。他の例では、この説明の理解を不明瞭にしないために、周知の回路、構造、および技法は詳細に示されていない。当業者は、含まれる説明を用いて、過度の実験なしに適切な機能を実施してもよいであろう。
本明細書では、説明される実施形態の操作および特徴を示すために、破線の境界を有する括弧付きのテキストおよびブロックが使用される。しかしながら、そのような表記は、実線の境界を有するブロックと同様に、必ずしも必要ではなく、または、特定の実施形態では任意であってもよい。
本明細書における「一実施形態」、「一実施形態」、「例示的実施形態」などへの言及は、記載された実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含むことができることを示すが、すべての実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、または特性を含むわけではない。さらに、そのような語句は、必ずしも同じ実施形態を参照しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が、実施形態と関連付けて記載される場合、明示的に記載されるか否かにかかわらず、他の実施形態と関連付けて、そのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことは、当業者の知識の範囲内であることが提示される。
さらに、「ブロードキャスト」という用語は、本明細書では、複数のターゲットへの無線フレームの送信を説明するために使用される。しかしながら、「ブロードキャスト」について説明した技法は、「マルチキャスト」送信として、または一つのターゲットエンティティに向けられた「ユニキャスト」送信にも適用可能である。
本明細書におけるプロセッサまたは処理装置への基準は、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、中央処理装置、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、任意の他のタイプの電子回路、または前述の一つまたは複数の任意の組合せとしてもよい。プロセッサは、一つまたは複数のプロセッサコアを備えることができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明される機能のいくつかまたはすべては、メモリ、コンピュータ可読記憶媒体、または他のデバイスに格納されてもよいコンピュータプログラムの命令を実行するプロセッサによって実装されてもよい。
本明細書で参照されるメモリは、マシン可読記憶媒体（例えば、磁気ディスク、光ディスク、ソリッドステートドライブ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリデバイス、相変化メモリ）、およびマシン可読送信媒体（例えば、搬送波、赤外線信号などの、電気的、光学的、無線、音響的、または他の形態の伝搬信号）などの、非一時的なマシン可読（例えば、コンピュータ可読）媒体を使用して、コード（ソフトウエア命令から構成され、コンピュータプログラムコードまたはコンピュータプログラムと呼ばれることもある）および／またはデータを記憶してもよい。例えば、メモリは、プロセッサによって実行されるコードを含む不揮発性メモリを備えることができる。メモリが不揮発性である場合、その中に格納されたコードおよび／またはデータは、ネットワークデバイスがオフにされたとき（電源が切られたとき）でさえも持続してもよい。場合によっては、ネットワークデバイスがオンにされている間に、プロセッサによって実行されるべきコードの部分は、不揮発性メモリからネットワークデバイスの揮発性メモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ））にコピーされてもよい。
本明細書で説明されるように、インターフェースは、ネットワークデバイスへの、またはネットワークデバイスからのシグナリングおよび／またはデータの有線および／または無線通信において使用されてもよい。例えば、インターフェースは、有線および／または無線コネクションを介してであろうと、ネットワークデバイスがデータを送受信することを可能にするために、任意のフォーマット、符号化、または変換を実行してもよい。いくつかの実施形態では、インターフェースは、無線コネクションを介してネットワーク内の他のデバイスからデータを受信し、および／または無線コネクションを介して他のデバイスにデータを送出してもよい無線回路を備えることができる。この無線回路は、無線周波数通信に適した送信機、受信機、および／または送受信機を含むことができる。無線回路は、デジタルデータを、適切なパラメータ（例えば、周波数、タイミング、チャネル、帯域幅など）を有する無線信号に変換してもよい。次いで、無線信号は、アンテナを介して適切な受信者に送信されてもよい。いくつかの実施形態では、インターフェースは、ネットワークインターフェースカード、ネットワークアダプタ、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）アダプタ、または物理ネットワークインターフェースとしても知られるネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）を備えることができる。ＮＩＣは、ネットワークデバイスを他のデバイスに接続することを容易にし、ＮＩＣに接続された物理ポートにケーブルを差し込むことによって、ネットワークデバイスが有線を介して通信することを可能にする。いくつかの実施形態では、プロセッサは、インターフェースの一部を表すことができ、インターフェースによって提供されるものとして説明される機能のいくつかまたはすべては、プロセッサによってより具体的に提供されてもよい。
ネットワークデバイスの構成要素は、図面に示されるように、それぞれ、ネットワークデバイスの特定の態様および特徴を説明する際の簡潔さの理由から、単一のより大きなボックス内に位置する別個のボックスとして示される。実際には、図示された構成要素のうちの一つまたは複数は、多数の様々な物理要素を備えることができる（例えば、インターフェースは、有線コネクションのための有線を結合するための端子と、無線コネクションのための無線送受信機とを備えることができる）。
記載されたモジュールは、メモリに記憶されたソフトウエアで実施されるように示されているが、他の実施形態は、ハードウエアでこれらのモジュールの各々の一部又は全てを実施してもよい。
以下の説明では、ＵＡＶのジオロケーション情報をブロードキャストするために、一つまたは複数の制御フレーム、または制御チャネルを使用するＵＡＶについて説明する。しかしながら、データは、フレームのペイロード部分にも配置されてもよく、ジオロケーション情報および／または他の情報を送信するための制御フレームに限定されないことを理解されたい。さらに、説明は、フレーム内のジオロケーション情報および／または他の情報のブロードキャストを列挙するが、そのようなブロードキャストは、２つ以上のフレームを使用して発生してもよい。
図１は、一実施形態による航空交通システム１００を示す。航空交通システム１００は、無人航空機システム（ＵＡＳ）交通管理（ＵＴＭ）システム１１０を含み、これは、行政構成要素１１１および産業構成要素１１２を有する。行政構成要素１１１は、連邦航空局（ＦＡＡ）などの一つまたは複数の行政機関によって開発され、配備され、飛行情報管理システム（ＦＩＭ）１２２を含む。ＦＩＭＳ１２２は、ＮＡＳデータソース１２６から情報を得ることができる全米航空システム（ＮＡＳ）の航空交通管理装置（ＡＴＭ）１２４と通信する。
産業構成要素１１２は、主に業界の１人または複数のプレーヤによって開発され、配備され、ＵＡＳオペレータ１０４と通信する一つまたは複数のＵＡＳサービスサプライヤ（ＵＳＳ）１２０を含む。ＵＳＳ１２０は、一つまたは複数の補助データサービスプロバイダ１２８にアクセスしてもよい。ＵＳＳ１２０はまた、一つまたは複数の公共事業体１３２および／または公共安全事業体１３０へのアクセス、ならびにそれによるアクセスを有してもよい。
ＵＴＭ１１０の目的は、対応するＵＡＳオペレータ１０４によって制御／操作／パイロットされる一つまたは複数のＵＡＳ１０２のフライトを管理することである。ＵＡＳ１０２は、小型または小型のＵＡＳであってもよく、これらは、平均的な人間によって携帯可能であると考えられるほど十分に小さく、典型的には、大型の有人航空機よりも低い高度で動作／巡航する無人航空機である。例えば、小型ＵＡＶは、小型であり、かつ／または特定の高度（例えば、１，０００フィートまたは５００フィート未満）未満で動作するように設計された任意の無人航空機であってもよい。本明細書で説明する実施形態は、小型ＵＡＶに適用してもよいが、本システムおよび方法は、これらのサイズの飛行機、または特定の高度で動作するように設計された飛行機に限定されない。代わりに、本明細書に記載の方法およびシステムは、任意の大きさまたはデザインの飛行機に同様に適用してもよい。ＵＡＳ１０２は、本明細書全体を通して、ＵＡＶまたはドローン（無人機）と互換的に呼ばれることがある。特に、一つの空中ＵＡＶ１５０が図１に示されている。
ＵＡＳ１０２は、オンボード型のヒューマンコントローラを有さない航空機である。代わりに、ＵＡＳ１０２は、様々な程度の自律性を使用して動作／パイロットされてもよい。例えば、ＵＡＳ１０２は、地上に位置する人間（すなわち、ＵＡＳオペレータ１０４）によって操作されてもよいし、そうでなければ、ＵＡＳ１０２の位置とは無関係に人間が除去されてもよい。例えば、ＵＡＳオペレータ１０４は、地上に位置することができ、無線制御インターフェース（例えば、コマンドおよび制御（Ｃ２）インターフェース）を介して、ＵＡＳ１０２またはＵＡＳ１０２のグループの各移動を直接制御するように動作してもよい。ＵＡＳオペレータ１０４は、特定のＵＡＳ１０２に、飛行計画または別の１組の目的に従うために、特定の飛行機器（すなわち、フラップ、ブレード、モータなど）を調整／移動させるように、無線インターフェースを介してコマンドを送信してもよい。他のシナリオでは、ＵＡＳオペレータ１０４は、特定のＵＡＳ１０２による自律動作のために、ＵＳＳ１２０によって承認された飛行計画をＵＡＳ１０２に提供してもよい。人間のオペレータは、ＵＡＳ１０２を操縦することなく飛行計画の進行を監視し、必要に応じて、またはＵＳＳ１２０によって命令されるように介入してもよい。
図１に示すように、一つのＵＡＳ１０２は、無線通信ネットワーク１４０による無線通信カバレッジを有する空域内で動作するＵＡＶ１５０として示されている。無線通信ネットワーク１４０は、ＵＡＶとの無線通信リンクを提供する様々な通信ネットワークのうちの任意の一つとしてもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク１４０は、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）であってもよく、または無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を含んでもよい。ネットワーク１４０は、一つまたは複数の通信プロトコルを利用して動作してもよい。したがって、ネットワーク１４０は、第３世代（３Ｇ）、第４世代（４Ｇ）、４Ｇロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、第５世代（５Ｇ）、５Ｇニューレディオ（例えば、ＮＲおよびＮＸ）、ＷｉＦｉ （例えば、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１プロトコル）、無線パーソナルエリアネットワーク（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４プロトコル）、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）、および低電力ワイドエリアネットワーク無線通信など、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）に基づく無線通信プロトコルを利用して動作してもよい。他の通信プロトコルおよび規格が、ネットワーク１４０を実施する際に使用されてもよい。
無線通信ネットワーク１４０は、典型的には、複数の無線ネットワークアクセスデバイス１４１（２つが１４１ａおよび１４１ｂとして示されている）を含み、これらは、使用される通信プロトコルおよび／または規格に応じて様々な名前で呼ばれる。したがって、無線ネットワークアクセスデバイス１４１は、基地局（ＢＳ）、アクセスポイント（ＡＰ）、３ＧにおけるノードＢ（ＮＢ）、ＬＴＥにおける進化型ノードＢ（ｅＮＢ）、基地局コントローラ（ＢＳＣ）、または無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）であってもよい。他の命名法が適用されてもよい。一般に、無線ネットワークアクセスデバイス１４１は、モバイル・機器がそのカバレッジエリアを介して無線通信ネットワークと通信することを可能にする。図１に示される例は、４Ｇ ＬＴＥ システムであり、ｅＮＢは、Ｓ１インターフェースを介してネットワーク１４０の進化型パケットコア（ＥＰＣ）と通信し、Ｘ２インターフェースを介してｅＮＢからｅＮＢへの通信を行う。
図１に示す例では、ＵＡＶ１５０は、無線ネットワークアクセスデバイス１４１ａのカバレッジエリア内で動作している。典型的なシナリオでは、ＵＡＶ１５０は、無線ネットワークアクセスデバイス１４１ａのカバレッジエリア１４２に入ると、ＵＥと同様に動作し、無線ネットワークアクセスデバイス１４１ａとの通信リンクを確立する。通信ネットワーク１４０とのリンクは、ＵＡＳオペレータ１０４またはＵＳＳ１２０のいずれか、またはその両方への、ＵＴＭ１１０への通信リンクの戻りを可能にする。しかしながら、カバレッジエリア１４２のようなエリア内の他のＵＡＶは、ＵＡＶ１５０の物理的な地理的位置を知らない。
図２は、ＵＡＶ１５０が飛行中にＵＡＶ１５０のジオロケーション情報を取得する方法を示す。ＵＡＶ１５０は、ジオロケーションサービス１５２を使用してＵＡＶ１５０のジオロケーション情報を決定する。いくつかの実施形態では、ジオロケーションサービス１５２は、ＵＡＶ１５０上に含まれてもよい。他の実施形態では、ジオロケーションサービス１５２は、ＵＡＶ１５０上のクライアント構成要素と、ＵＡＶ１５０から離れたデバイス上に位置するサーバ構成要素とを含む。ジオロケーションサービス１５２は、ＵＡＶ１５０に含まれてもよく、衛星サービスによって提供される全地球測位システムを利用することによってジオロケーション情報を取得してもよい。例えば、ＵＡＶ１５０は、ＧＰＳ衛星２００から情報を受信し、この情報に基づいてＵＡＶ１５０のジオロケーション情報を計算してもよいＧＰＳ受信機を含むことができる。
ジオロケーションサービス１５２は、ＵＡＶ１５０上に位置するクライアント構成要素と、ＵＡＶ１５０から離れたデバイス上に位置するサーバ構成要素とを有することができ、通信ネットワーク１４０を介してＵＡＶと通信する無線ネットワークアクセスデバイスに対するＵＡＶ１５０の位置を決定するために、通信ネットワーク１４０と通信することによってジオロケーション情報を取得してもよい。例えば、ＵＡＶ１５０のジオロケーション情報は、ＵＡＶ１５０の無線信号測定値に基づいて決定され、それらの無線信号測定値に基づいて（例えば、無線信号測定値の三角測量に基づいて）（位置などの）ジオロケーション情報を推定してもよい。そのような場合、ジオロケーション情報は、ＵＡＶ１５０自体によって直接決定されるのではなく、ＵＡＶ１５０によって決定され、受信されるネットワークである。そのような場合、ジオロケーションサービス１５２のクライアント構成要素は、無線ネットワークアクセスデバイス１４１を介して、ＵＡＶ１５０（例えば、通信ネットワーク１４０の一部であるサーバ）に対してリモートの使用機器からジオロケーション情報を要求および／または受信してもよい。したがって、ジオロケーションサービス１５２と通信することによって、ＵＡＶ１５０は、そのジオロケーションを決定するためにサービスを使用する。
現在のジオロケーションを決定する際に、ＵＡＶ１５０は、ジオロケーションサービスから、またはマップから、その現在位置の緯度および経度（ｘ−ｙ方向）を取得する。ＵＡＶ１５０は、高度（ｚ方向）を有してもよいので、サービスまたはそれ自体のいずれかによって、現在の高度も決定する。例えば、高度を決定するために、気圧検知または他の技術が使用されてもよい。さらに、ＵＡＶ１５０は、その速度を決定することもできる。これは、単位時間当たりの一つの読み取りから次の読み取りへの地理的位置の変化から決定されてもよく、またはＵＡＶ１５０上に存在するセンサから取得されてもよい。さらに、ＵＡＶ１５０は、その飛行方向（ｘ−ｙ方向のみまたはｘ−ｙ−ｚ方向）を決定することもできる。
ＵＡＶ１５０がそのジオロケーションおよび他の情報を決定すると、ＵＡＶ１５０は、次に、ブロードキャストのためにジオロケーション情報を処理して、その現在のジオロケーションを他の人々に通知する。ブロードキャストのための一つの意図されたターゲットは、ＵＡＶ１５０の近傍にある一つ以上の他のＵＡＶへのものである。ブロードキャストを提供するために、ＵＡＶ１５０は、現在のジオロケーションを識別するジオロケーション情報を無線フレームフォーマットで準備する。一実施形態では、ジオロケーション情報は、ＵＡＶ１５０の現在のジオロケーションをブロードキャストするために、一つまたは複数の通信制御フレームの一部としてＵＡＶ１５０から送信される。
ＵＡＶ１５０からの無線フレームのブロードキャストは、利用されている通信プロトコルに依存する。一実施形態では、無線通信プロトコルは、３ＧＰＰ無線（例えば、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、狭帯域ＩｏＴ（ＮＢ−ＩｏＴ））、ＷｉＦｉ、無線パーソナルエリアネットワーク（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ Ｘｂｅｅ／Ｚｉｇｂｅｅ、ＬｏＲａ、Ｓｉｇｆｏｘ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、および低電力ワイドエリアネットワーク（ＬＰＷＡＮ）のうちの一つであってもよい。したがって、ジオロケーション情報は、既存の無線フレームまたは無線フレームのシーケンスに挿入または付加されてもよい。あるいは、ジオロケーション情報は、（一つまたは複数の）別個の無線フレームで送信されてもよい。さらに、プロトコルが制御チャネル（ＬＴＥなど）を利用する場合、ジオロケーション情報は、制御チャネルの一部として送信されてもよい。さらに、位置情報を提供するために専用制御チャネルが実装される場合、ジオロケーション情報は、そのようなブロードキャストを提供するために専用制御チャネルで送信されてもよい。
再び、使用されているプロトコルに応じて、ジオロケーション情報は、基地局またはアクセスポイントと通信する制御チャネルにおいて、ヘッダ、ビーコン、またはプローブで送信されてもよい。例えば、ジオロケーション情報は、基地局またはアクセスポイントなどの無線ネットワークアクセスデバイスと通信するときに、パケットブロードキャスト制御チャネル（ＰＢＣＣＨ）で送信されてもよい。
図３〜図９は、ジオロケーション情報、ならびに無線フレームに含めるための他の情報を含む無線フレームフォーマットに情報を準備する様々な例を示す。フォーマットは、情報を含むために使用されてもよく、送信されるべき情報を含むために一つ以上の３２ビットワードが使用される３２ビットワードフィールドを示す。これらの実施例は、説明のためのものであり、他の実施形態は、他のフォーマットを有してもよい。図３は、８ワードの長さを有するフォーマット３００を示し、エントリは、ＵＡＶのジオロケーションに以下の情報を提供する。
タイプ 提供されている情報のタイプを示す８ビット・フィールド
長さ 提供される情報の長さを示す８ビット・フィールド
方向 移動方向を示す１６ビット・フィールド（例えば、０度〜３６０度）
識別情報 ＵＡＶまたは無線ネットワーク機器の識別情報としての３２ビットフィールド
緯度 ＵＡＶの現在の緯度を示す６４ビットフィールド
経度 ＵＡＶの現在の経度を示す６４ビットフィールド
高度 ＵＡＶの高度を示す３２ビットフィールド
速度 ＵＡＶの速度を示す３２ビットフィールド。
速度は、いくつかの実施形態ではジオロケーション情報の一部として提供されてもよいが、他の実施形態では、速度は含まれなくてもよいことに留意されたい。同様に、いくつかの実施形態は、方向情報を含むことができ、一方、他の実施形態は、方向情報を含まないことができる。
図４は、５ワードの長さを有するフォーマット３１０を示し、エントリは以下の情報を提供する。
タイプ 提供されている情報のタイプを示す８ビット・フィールド
長さ 提供される情報の長さを示す８ビット・フィールド
中継地番号 経路中継地のインデックス番号を提供する１６ビットフィールド
緯度 目的の経路中継地の緯度を示す６４ビットフィールド
経度 意図された経路中継地の経度を示す６４ビット・フィールド。
中継地情報は、ＵＡＶ１５０の飛行中の特定の中継地を提供し、その結果、この情報を受信する他のＵＡＶは、中継地を利用してＵＡＶ１５０の飛行経路を決定してもよい。複数の中継地が提供されてもよく、各中継地には、意図された飛行経路に沿った対応する緯度および経度座標を有する異なるインデックス番号が与えられる。フォーマット３１０は、フォーマット３００に示されるジオロケーション情報と共に他の情報として送信されてもよく、または別々に送信されてもよい。
図５は、１ワードの長さを有するフォーマット３２０を示し、エントリは以下の情報を提供する。
タイプ 提供されている情報のタイプを示す８ビット・フィールド
長さ 提供される情報の長さを示す８ビット・フィールド
バッテリー状態 バッテリーレベルを示す１６ビットフィールド。
フォーマット３２０は、フォーマット３００に示されるジオロケーション情報と共に他の情報として送信されてもよく、または別々に送信されてもよい。
図６は、４ワードの長さを有するフォーマット３３０を示し、エントリは以下の情報を提供する。
タイプ 提供されている情報のタイプを示す８ビット・フィールド
長さ 提供される情報の長さを示す８ビット・フィールド
機体タイプ ＵＡＶのタイプを示す１６ビットフィールド
機能 ＵＡＶの機能を示す１６ビットフィールド
機体ベンダー ＵＡＶまたはフライトコントローラのベンダーを示す１６ビットフィールド
ＦＷバージョン 使用中のファームウェアバージョンを示す３２ビットフィールド
ＳＷバージョン 使用中のソフトウエア・バージョンを示す３２ビット・フィールド。
フォーマット３３０は、フォーマット３００に示されるジオロケーション情報と共に他の情報として送信されてもよく、または別々に送信されてもよい。
図７は、２ワードの長さを有するフォーマット３４０を示し、エントリは以下の情報を提供する。
タイプ 提供されている情報のタイプを示す８ビット・フィールド
長さ 提供される情報の長さを示す８ビット・フィールド
予約済み 他の用途の１６ビット
ウォーニング（警告）とアラート（警報） ウォーニングおよびアラートをエンコードするための可変長フィールド。
フォーマット３４０は、フォーマット３００に示されるジオロケーション情報と共に他の情報として送信されてもよく、または別々に送信されてもよい。
図８は、３ワードの長さを有するフォーマット３５０を示し、エントリは以下の情報を提供する。
タイプ 提供されている情報のタイプを示す８ビット・フィールド
長さ 提供される情報の長さを示す８ビット・フィールド
シーケンス番号 シーケンス番号を示す１６ビットフィールド
識別情報 ＵＡＶまたは無線ネットワーク機器の識別情報としての３２ビットフィールド
動作モード 現在の飛行モードに関する情報を提供する３２ビットフィールド。
動作モードは、ＵＡＶの現在の飛行モードに関する情報を提供することができ、これは、例えば、手動操縦、自律動作であることができる。フォーマット３５０はまた、飛行シーケンス（シーケンス番号）に関するより具体的な情報、例えば、着陸、離陸、輸送、ロイター（徘徊すること）、を搬送してもよい。
フォーマット３５０は、フォーマット３００に示されるジオロケーション情報と共に他の情報として送信されてもよく、または別々に送信されてもよい。
図９は、Ｎワードの長さを有するフォーマット３６０を示し、エントリは以下の情報を提供する。
タイプ 提供されている情報のタイプを示す８ビット・フィールド
長さ 提供される情報の長さを示す８ビット・フィールド
シーケンス番号 シーケンス番号を示す１６ビットフィールド
任意情報 送信されるオプション情報の種類。
任意情報フォーマットは、様々な他の情報がＵＡＶから送信されることを可能にする。使用されるワード数は、送信される情報の長さに基づいて調整可能である。フォーマット３６０は、フォーマット３００に示されるジオロケーション情報と共に他の情報として送信されてもよく、または別々に送信されてもよい。
提示される様々なフォーマットは、例として提供されることに留意されたい。他の実施形態は、異なるフォーマットを利用してもよい。上述のように、フォーマット３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、および３６０で提供される情報は、無線フレーム内のフォーマット３００のジオロケーション情報と共に他の情報として送信されてもよく、またはＵＡＶ１５０からの別個のブロードキャストで送信されてもよい。また、図に示されるような識別情報、または他の同等の情報は、典型的には、ＵＡＶを送信の電源として識別するために、無線フレームとともに（または無線フレームに関連して）送信される。いくつかの状況では、識別情報は、ＵＡＶによって発信されたメッセージを識別するために必須にされてもよい。
図１０は、様々な前述の情報をブロードキャストするための送信のための一つまたは複数の無線フレームを使用して、ＵＡＶのジオロケーション情報をブロードキャストするための方法の一実施形態を示す。この方法は、フローチャート４００に示されている。
ＵＡＶは、ジオロケーションサービスと通信し、ジオロケーションサービスを利用してＵＡＶをジオロケーション（地理的位置を特定）することによって、ＵＡＶの現在のジオロケーションを決定する（ブロック４０１）。例えば、ＵＡＶがＧＰＳ受信機を含む場合、ＵＡＶは、ＧＰＳ受信機を使用してその現在のジオロケーションを決定してもよい。あるいは又は追加的に、ＵＡＶは、前述したように、通信ネットワークからジオロケーション情報を受信することによって、ＵＡＶの現在のジオロケーションを決定してもよい。
ＵＡＶは、ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別するジオロケーション情報を含む無線フレームを準備する（ブロック４０２）。無線フレームおよびフォーマットの選択は、利用されているプロトコルに基づくことができる（ブロック４０２）。
他の情報（例えば、速度、方向）および／または任意の情報が送信される場合、適切な情報もブロードキャストのために準備される（ブロック４０３）。次に、アラートまたはウォーニングが示された場合（ブロック４０４）、アラートおよびウォーニング情報が準備される（ブロック４０５）。他の航空機（例えば、ＵＡＶ）が検出された場合（ブロック４０６）、中継地情報（中継機情報）が準備される（ブロック４０７）。バッテリー充電レベルが低い場合（ブロック４０８）、バッテリー状態情報が準備される（ブロック４０９）。最後に、すべての情報が収集され、それぞれのフォーマットに入れられると、情報は、無線フレームまたは選択されたプロトコルに基づくフレームで送信される（ブロック４１０）。前述のように、いくつかの実施形態では、無線フレームは、制御フレームまたは制御チャネルのフレームである。他の実施形態は、フレームをペイロード（例えば、データ）として送信してもよい。いくつかの実施形態では、ブロック４０４、４０６、および４０８の機能的特徴は、任意であってもよく、または採用されなくてもよい。
ＵＡＶ１５０がそのジオロケーションをブロードキャストするとき、ＵＡＶ１５０は、無線ネットワークアクセスデバイスのカバレッジエリアなど、近隣の他の航空機のためにそのジオロケーションをブロードキャストする。情報をブロードキャストするために、ＵＡＶ１５０は、無線ネットワークアクセスデバイスを介して、またはピアツーピア送信で他の航空機に直接、そのようにしてもよい。
一実施形態では、ＵＡＶ１５０は、無線フレームを無線ネットワークアクセスデバイスに送信し、無線ネットワークアクセスデバイスは、そのカバレッジエリア内の他の航空機にＵＡＶの情報をブロードキャストする。いくつかの実施形態では、本明細書で説明される無線ネットワークアクセスデバイスは、ＲＡＮである。無線ネットワークアクセスデバイスによる送信は、中継送信であってもよく、または、無線ネットワークアクセスデバイスは、カバレッジエリア内のＵＡＶ１５０または複数のＵＡＶに関するそれ自体の情報パッケージを生成してもよい。いずれにしても、ＵＡＶ１５０から無線ネットワークアクセスデバイスに送信された情報は、無線ネットワークアクセスデバイスおよび／またはネットワークと通信している他の航空機にブロードキャストで送信される。
ＵＡＶと、ＬＴＥ運用のためのｅＮＢなどの無線ネットワークアクセスデバイスとの間の無線フレーム中でジオロケーション情報を送信する例として、情報は、パケットブロードキャスト制御チャネル（ＰＢＣＣＨ）中に含まれてもよい。
別の実施形態では、ブロードキャストは、ピアツーピア通信が使用されるＵＡＶ間であってもよい。無線ネットワークアクセスデバイスは、ＵＥがサイドリンク通信を利用する方法と同様に、サイドリンク通信チャネルを介して互いに通信を確立するために、２つ以上のＵＡＶのためのフレームワークを設定する。例えば、ＵＡＶ１５０は、物理サイドリンクブロードキャストチャネル（ＰＳＢＣＨ）を使用して、カバレッジエリア内の一つまたは複数のＵＡＶに情報をブロードキャストしてもよい。
ＵＡＶ１５０は、ジオロケーションおよび他の情報をブロードキャストする能力を有するだけでなく、ピアツーピア通信を介して、および／または無線ネットワークアクセスデバイスを介して、他のＵＡＶのブロードキャストを直接受信する能力も有する。したがって、別のＵＡＶのジオロケーション情報は、受信されると、ＵＡＶ１５０によって使用されてもよい。例えば、ＵＡＶ１５０は、他のＵＡＶの情報を再送信することによって、受信されたブロードキャストを中継してもよい。一実施形態では、他のＵＡＶの情報は、無線フレームを準備するときに任意の情報部分として送信されてもよい。この技術は、ＵＡＶ１５０が、物理的距離においてブロードキャスティングＵＡＶのための運用エリアを拡張することを可能にする。別の技法では、ＵＡＶ１５０は、複数のプロトコルを使用して動作する能力を有してもよい。この実施形態では、ＵＡＶ１５０は、一つの通信プロトコルを使用して他のＵＡＶのブロードキャストを受信し、別のプロトコルを使用してブロードキャストを再送信してもよい。一実施形態では、情報の再送信は、オプションの情報として送信されてもよい。異なるプロトコルを使用するＵＡＶが同じエリアで動作しているとき、このシナリオは、一つのＵＡＶが、第２の通信プロトコルを使用してそのジオロケーション情報を再ブロードキャストすることを可能にし、その結果、ブロードキャストは、オリジナルのブロードキャスティングＵＡＶによって使用されるプロトコルとは異なるプロトコルを使用してＵＡＶによってキャプチャされる。別の例では、ＵＡＶは、その能力を有する場合、ＡＤＳ−Ｂからの位置情報のような、他のエンティティからの情報を受信してもよい。その後、ＡＤＳ−Ｂ機能を持たない他のＵＡＶに通知するために、ＬＴＥやＷｉＦｉなどの他のプロトコルを用いて地理的位置をブロードキャストしてもよい。
近傍の他のＵＡＶに現在のジオロケーション情報を送信することの一つの利点は、他のＵＡＶが衝突回避のために情報を処理できることである。したがって、ＵＡＶ１５０が別のＵＡＶからジオロケーションブロードキャストを受信すると、ＵＡＶ１５０は、潜在的な衝突が差し迫っているかどうかを判定するために情報を処理してもよい。他のＵＡＶからブロードキャストされた高度、速度、および移動方向に関連して受信された情報は、他のＵＡＶとの潜在的な衝突のコースを決定するために、ＵＡＶ１５０によって利用されてもよい。ここで、受信された中継地情報は、他のＵＡＶの意図された飛行経路に関する追加情報を提供してもよい。
図１１および図１２は、フローチャート５００における衝突回避を提供する方法の一実施形態を示す。図１２は、衝突回避を示す。その飛行経路１６０上のＵＡＶ１５０は、別のＵＡＶ１５１からブロードキャストを受信し（ブロック５０１）、受信したブロードキャストから別のＵＡＶ１５１の飛行経路１６１を決定する（ブロック５０２）。次に、潜在的な飛行経路が決定された状態で、他のＵＡＶ１５１との潜在的な衝突に関する決定が行われる（ブロック５０３）。衝突が差し迫っている場合、ＵＡＶ１５０は、衝突回避を実施し、飛行経路を飛行経路１６２に変更し（ブロック５０４）、次いで、ＵＡＶ１５０は、意図された目的地への飛行を継続する（ブロック５０５）。衝突が差し迫っていないとＵＡＶ１５０が判定した場合（ブロック５０３）、ＵＡＶ１５０は、オリジナルの飛行経路１６０上の意図された目的地への飛行を継続する（ブロック５０５）。
図１３は、一実施形態例によるＵＡＶ１５０のブロック図を示す。図１３に示すように、ＵＡＶ１５０の装置６００は、モータ６１０の一つ以上のセットと、各モータの回転速度をそれぞれ制御する、対応するモータコントローラとを有してもよい。例えば、モータ６１０は、バッテリー６１２により作動する電気モータであってもよい。ＵＡＶ１５０は、機体および／またはＵＡＶの予想される方向に対して任意の構成で配置される任意の数のモータ６１０を含み得る。例えば、モータ６１０は、ＵＡＶ１５０がマルチロータヘリコプタ（例えば、クワドコプタ）であるように構成されてもよい。他の実施形態では、モータ６１０は、ＵＡＶが固定翼航空機（例えば、単一エンジンまたはデュアルエンジン航空機）であるように構成されてもよい。これらの実施形態では、モータ６１０は、フライトシステム６１１と共に、ＵＡＶ１５０を飛行状態に保ち、かつ／またはＵＡＶを所望の方向に推進させる。また、バッテリー６１２と、センサ（例えば、気圧センサ）、オーディオおよび／またはビデオセンサ、ならびに記録装置（例えば、カメラ、マイクロフォン、スピーカ）などの一つまたは複数の入出力（Ｉ／Ｏ）装置６１３と、様々な入力および／または出力のための他の周辺装置とが含まれる。ジオロケーションサービス６１４も含まれ、図２のジオロケーションサービス１５２で説明した機能を実行する。
ＵＡＶ１５０は、プロセッサ６０２を含むコンピューティングデバイス６０１を含む。メモリ６０３は、コンピューティングデバイス６０１の一部として含まれるが、他の実施形態では、メモリ６０３は、コンピューティングデバイス６０１とは別個であってもよい。メモリ６０３は、プロセッサ６０２によって実行されると、ＵＡＶ１５０に、実行されている特定のソフトウエアに依存する様々な動作を実行させる命令を保存する。一実施形態では、メモリ６０３は、ＵＡＶのフライトを制御するための１組のフライト動作命令６０４と、ＵＡＶ１５０のジオロケーションを決定するためのジオロケーション命令６０５と、ブロードキャストされるべき情報の無線フレームフォーマットを準備するための無線フレーム命令６０６と、他のＵＡＶからのブロードキャストが受信されるときに他のＵＡＶとの潜在的な衝突を決定するための衝突回避命令６０７とを含む。様々な命令は、図３−図１１に関して先に説明したような動作を実行する。
様々な命令（例えば、６０４、６０５、６０６、６０７）は、プロセッサ６０２によって実行されたときに、ＵＡＶ１５０に、上述のようにＵＡＶのジオロケーション情報および他の情報をブロードキャストする方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラムであってもよい。メモリ６０３は、プロセッサ６０２によって実行されると、ＵＡＶ１５０に、上述のようにＵＡＶのジオロケーション情報および他の情報をブロードキャストする方法を実行させる命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体としてもよい。
ＵＡＶ１５０はまた、無線通信のためのそれぞれの受信および送信機能を提供するための受信機６２１および送信機６２２（または結合された送受信機）を含む無線機６２０を含む。無線機６２０は、２つ以上の受信機または送信機を有してもよく、あるいは、一つ以上の無線動作を提供するために、単一の受信機および送信機が仮想無線機として動作してもよい。一実施形態では、無線機６２０は、以下のプロトコルまたは規格のうちの一つまたは複数を使用して動作してもよい。
第３世代（３Ｇ）無線通信、
第４世代（４Ｇ）無線通信、
４Ｇロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、
第５世代（５Ｇ）無線通信、
５Ｇニューレディオ（ＮＲまたはＮＸ）無線通信、
８０２．１１ 無線通信（ＷｉＦｉ）、
８０２．１５．４ 無線通信、
無線パーソナルエリアネットワーク無線通信、
インターネットオブシングス（ＩｏＴ）無線通信、および、
低電力ワイドエリアネットワーク無線通信。
ジオロケーション情報および他の情報をブロードキャストするときに、無線機は、無線ネットワークアクセスデバイスと無線通信し、サイドリンク通信などのピアツーピア通信を使用して通信するときに他のＵＡＶと通信する。同様に、他の航空機からのジオロケーションブロードキャストが受信機６２１によって受信されると、受信された情報はプロセッサ６０２によって処理される。上述のように、受信された情報は、同じプロトコルまたは異なるプロトコルのいずれかを利用して、ブロードキャストを再送信することによってブロードキャストを中継するために使用されてもよく、または、受信された情報は、可能な衝突を決定するために使用されてもよい。一実施形態では、ジオロケーション命令６０５を使用して、ブロードキャスティング航空機のロケーションを決定することができ、衝突回避命令６０７を使用して、起こり得る衝突を検出し回避してもよい。一実施形態では、ブロードキャストで受信してもよい古い情報を判定するために、コンピューティングデバイス６０１にタイマ６０８が含まれる。ステール（古い）情報は、例えば、ＵＡＶの現在位置をもはや表さないＵＡＶの位置に関する情報である。古いと判定された情報は削除されてもよい。
図１４は、ネットワークノードで受信されたＵＡＶのジオロケーション情報を再ブロードキャストするネットワークノードのための方法の一実施形態を示す。この方法は、フローチャート７００に示されている。ネットワークノードは、無線ネットワークアクセスデバイス（例えば、無線ネットワークアクセスデバイス１４１）または別のノードのネットワーク１４０であってもよい。ネットワークノードは、ＵＡＶ１５０からアップリンク送信で送信された無線フレーム内のＵＡＶ１５０に関連するジオロケーション情報および他の情報を受信し、ジオロケーション情報は、ＵＡＶ１５０の現在のジオロケーションを識別する情報を含む（ブロック７０１）。ネットワークノードは、受信した無線フレームを処理し（ブロック７０２）、一つ以上の他のＵＡＶへのダウンリンク送信における再ブロードキャストとして、ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別する情報を送信する（ブロック７０３）。
図１５は、無線通信ネットワーク１４０を含むネットワーク８００を示し、ＵＡＶ１５０は、無線ネットワークアクセスデバイス１４１の一つの近傍で動作している。この実施形態では、ネットワーク８００は、無線通信ネットワーク１４０が属する、またはそれとインターフェースする、より大きなネットワークである。一実施形態では、ネットワーク８００は、図１のＵＴＭ１１０を含むことができる。インターフェース８０４、プロセッサ８０２およびメモリ８０３を有するネットワークノード８０１が示されている。ネットワークノード８０１は、その位置で動作を実行するために無線ネットワークアクセスデバイス１４１に機能的に配置されてもよく、または無線通信ネットワーク１４０内の他の場所に機能的に配置されてもよい。ネットワークノード８０１は、ＲＡＮの一部であってもよい。プロセッサ８０２は、処理動作を実行し、メモリ８０３は、プロセッサ８０２上で実行してもよいプログラム命令を含むことができる。インターフェース８０４は、ノードが無線ネットワークアクセスデバイス１４１に位置する場合、無線構成要素（送信機および受信機）を含み得る。インターフェース８０４が他の場所に配置される場合、それは、ネットワーク１４０または８００内の他のノードへの結合を提供する。例示的なノード８０１の構成要素は、それぞれ、ネットワークノード８０１の特定の態様および特徴を説明する際の簡略化のために、単一のより大きなボックス内に配置された別個のボックスとして示されている。しかしながら、実際には、図示された一つ以上の構成要素は、ネットワーク１４０上の他のノードに存在してもよい。
ＵＡＶ１５０からのジオロケーション情報のブロードキャストを説明する際に上述したように、ブロードキャストのための一つの技法は、ジオロケーション情報および他の情報をアップリンク無線フレームで無線ネットワークアクセスデバイス１４１に送信することである。無線ネットワークアクセスデバイス１４１のネットワークノード８０１またはネットワーク１４０の別のネットワークノードは、どの航空機（例えば、ＵＡＶ）が無線ネットワークアクセスデバイス１４１のカバレッジエリア内にあるかを決定する。典型的には、特定の無線ネットワークアクセスデバイスのカバレッジエリア内の装置は、その無線ネットワークアクセスデバイスと通信している。次に、ネットワークノード８０１は、受信したブロードキャスト情報を中継するか、またはブロードキャスト情報を処理し、ＵＡＶ１５０のジオロケーションに関するそれ自身の情報パッケージを生成する。次いで、この情報は、ダウンリンク通信無線フレームにおいてカバレッジエリア内の様々な航空機に送信される。いずれにしても、アップリンク送信においてＵＡＶ１５０から無線ネットワークアクセスデバイス１４１に送信された情報は、次に、ダウンリンクブロードキャストで、無線ネットワークアクセスデバイス１４１と通信している他の航空機に送信される。
通信プロトコルがヘッダ、ビーコン、またはプローブ（例えば、ＷｉＦｉ通信）を利用する実施形態では、無線ネットワークアクセスデバイスは、ＵＡＶ１５０から受信したブロードキャストをそれらの媒体で受信し、再ブロードキャストしてもよい。３ＧＰＰ （例えば、３Ｇ／４Ｇ／５Ｇ）通信プロトコルでは、ブロードキャストの再送信のために制御チャネルが使用されてもよい。例えば、上述したＰＢＣＣＨチャネルを用いてもよい。ダウンリンク送信のための別の制御チャネルは、セルブロードキャストチャネル（ＣＢＣＨ）である。他のチャネルも同様に使用してもよい。
また、ネットワークノードは、ＵＡＶと同様に、一つの通信プロトコルを用いて元のブロードキャストを受信し、別の通信プロトコルを用いてＵＡＶ１５０から再ブロードキャストしてもよい。したがって、アップリンク通信およびダウンリンク通信において、異なる通信プロトコルを利用してもよい。一実施形態では、通信プロトコルモジュール８０５は、別個のプロトコルを実行するための命令を含むメモリ内に常駐してもよい。したがって、一つの通信プロトコルを使用するＵＡＶは、ネットワークノード８０１に第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルへのブロードキャストの変換を提供させることによって、別の通信プロトコルを使用して、そのジオロケーション情報を別のＵＡＶにブロードキャストしてもよい。このようにして、様々な通信プロトコルを使用するＵＡＶは、ネットワークノード８０１を介して現行のジオロケーション情報をやはりやり取りしてもよい。
再送に関して、ネットワークノード８０１は、ＵＡＶ１５０以外の他のエンティティから追加的な情報を受信してもよい。この追加情報は、ダウンリンク送信に追加されてもよい。例えば、一実施形態では、無線ネットワークアクセスデバイス１４１を介して、ネットワークノード８０１は、ＡＤＳ−Ｂ情報を受信し、ＡＤＳ−Ｂから得られた情報またはフィルタリングされた情報をダウンリンク送信に含めることができる。
図１６は、無線通信ネットワーク１４０を含むネットワーク９００を示し、ＵＡＶ１５０は、無線ネットワークアクセスデバイス１４１の一つの近傍で動作している。ネットワークノード９０１は、図１５のネットワークノード８０１と同様である。すなわち、プロセッサ９０２、メモリ９０３、インターフェース９０４、および通信プロトコルモジュール９０５は、ネットワークノード９０１が仮想ネットワーク要素を有することを除いて、図１５のそれぞれの構成要素８０２〜８０５と機能的に同様である。プロセッサ９０２またはメモリ９０３は、他の場所に存在してもよく、必ずしもネットワークノード９０１に存在しなくてもよい。いくつかの例では、一つまたは複数の要素がクラウド内に存在してもよい。
メモリ８０３および９０３は、本明細書で前に説明したようなコンピュータ可読記憶媒体などのマシン可読（たとえば、コンピュータ可読）媒体を使用して、コード（ソフトウエア命令から構成され、コンピュータプログラムコードまたはコンピュータプログラムと呼ばれることもある）および／またはデータを記憶してもよいことに留意されたい。プロセッサ上で実行される命令（例えば、コンピュータプログラム）により、ネットワークノード８０１、９０１は、上述のように、ジオロケーション情報およびＵＡＶの他の情報を受信し、再ブロードキャストする。メモリ８０３、９０３は、プロセッサ８０２、９０２によって実行されると、ネットワークノード８０１、９０１に、上述のように、ジオロケーション情報およびＵＡＶの他の情報を受信および再ブロードキャストする方法を実行させる命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
開示された方法および装置を実施することによって、より高い高度での商用航空機管制に典型的に使用されない周波数で、より低い高度での航空機（ＵＡＶなど）のために、ジオロケーション能力が利用可能になる。ＵＡＶは、ここで、ジオロケーション情報に基づいて衝突回避を行うために、分散ローカル決定ロジックを実装してもよい。さらに、ジオロケーション情報以外に、ＵＡＶは、航空機または取られた飛行経路に関する他の情報、ならびにブロードキャストアラートおよびウォーニングをブロードキャストしてもよい。そのようなウォーニングは、ＵＡＶの飛行経路に沿った局所的な気象条件を含むことができる。

Claims (20)

  1. 無人航空機（ＵＡＶ）（１５０）のジオロケーション情報をブロードキャストするＵＡＶのための方法（４００）であって、
    前記ＵＡＶによって、ジオロケーションサービス（１５２）と通信し、前記ジオロケーションサービスを利用して前記ＵＡＶをジオロケーションすることによって、前記ＵＡＶの現在のジオロケーションを決定すること（４０１）と、
    前記ＵＡＶによって、前記ＵＡＶの現在のジオロケーションを識別するジオロケーション情報を含む無線フレームを準備すること（４０２）であって、前記準備された無線フレームは無線プロトコルのためのものである、ことと、
    前記ＵＡＶによって、前記無線フレームに含めるための前記ＵＡＶに関連する他の情報を準備すること（４０３）と、
    前記ＵＡＶによって、前記ＵＡＶの前記現在のジオロケーションをブロードキャストするために、前記ジオロケーション情報および前記他の情報を含む前記無線フレームを送信すること（４１０）と、
    他のエンティティからの送信を受信することと、
    前記他のエンティティから受信された前記送信に含まれる情報を前記無線フレームの他の情報部分に含めることによって、前記他のエンティティから受信された前記送信に含まれる情報を再送信すること、
    を有する方法。
  2. 請求項１に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを送信することは、前記無線フレームを制御フレームで送信することを含む、方法。
  3. 請求項１に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを送信することは、前記無線フレームをヘッダ、ビーコンまたはプローブで送信することを含む、方法。
  4. 請求項１に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを送信することは、基地局（１４１）またはアクセスポイント（１４１）と通信する制御チャネルで前記無線フレームを送信することを含む、方法。
  5. 請求項４に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを送信することは、前記無線フレームをパケットブロードキャスト制御チャネル（ＰＢＣＣＨ）で前記基地局（１４１）への送信することを含む、方法。
  6. 請求項１に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを送信することは、サイドリンクブロードキャストを介して他のＵＡＶへ直接ピアツーピア通信で前記無線フレームをブロードキャストすることを含む、方法。
  7. 請求項６に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを送信することは、前記無線フレームを物理サイドリンクブロードキャストチャネル（ＰＳＢＣＨ）で前記他のＵＡＶの一つまたは複数に送信することを含む、方法。
  8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを準備することは、前記ＵＡＶの前記現在のジオロケーションに関する緯度、経度、高度、および速度の情報（３００）を提供することをさらに含む、方法。
  9. 請求項８に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを準備することは、前記現在のジオロケーションにおける前記ＵＡＶの進行方向に関する方向情報（３００）を提供することをさらに含む、方法。
  10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを準備することは、
    前記ＵＡＶ上のバッテリーの状態、
    前記ＵＡＶによる経由することを意図された中継地、
    前記ＵＡＶの識別情報、
    前記ＵＡＶの機体タイプ、
    前記ＵＡＶの能力、
    前記ＵＡＶの機体ベンダー、
    前記ＵＡＶによって利用されるファームウェア、
    前記ＵＡＶによって利用されるソフトウエア、
    前記ＵＡＶからのウォーニングまたはアラート、および、
    前記ＵＡＶの動作モードのうちの一つまたは複数に関連した情報を提供することをさらに含む、方法。
  11. 請求項１に記載の方法（４００）であって、
    第２のＵＡＶ（１５１）からブロードキャストされたジオロケーション情報を受信すること（５０１）と、
    前記第２のＵＡＶとの衝突を回避するために前記受信された第２のＵＡＶのジオロケーション情報を利用すること（５０２、５０３、５０４、５０５）と、をさらに有する、方法。
  12. 請求項１１に記載の方法（４００）であって、前記第２のＵＡＶ（１５１）からブロードキャストされた前記ジオロケーション情報を受信することは、基地局（１４１）またはアクセスポイント（１４１）を介するものである、方法。
  13. 請求項１１に記載の方法（４００）であって、前記第２のＵＡＶ（１５１）からブロードキャストされた前記ジオロケーション情報を受信することは、前記第２のＵＡＶとの直接ピアツーピアサイドリンク通信を介するものである、方法。
  14. 請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の方法（４００）であって、
    前記第２のＵＡＶ（１５１）からブロードキャストされた古いジオロケーション情報を識別するためにタイマ（６０８）を利用することをさらに有する、方法。
  15. 請求項１に記載の方法（４００）であって、
    前記再送信は、前記他のエンティティからの前記送信を受信するために使用されるプロトコルとは異なる通信プロトコルを利用する、方法。
  16. 請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の方法（４００）であって、前記準備された無線フレームは、３ＧＰＰ（第三世代パートナーシッププロジェクト）の無線プロトコル、ＷｉＦｉ無線プロトコル、無線パーソナルエリアネットワークプロトコル、および低電力ワイドエリアネットワークプロトコルのうちの一つの無線プロトコルのためのものである、方法。
  17. 請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の方法（４００）であって、前記無線フレームを送信することは、
    第３世代（３Ｇ）無線通信、
    第４世代（４Ｇ）無線通信、
    ４Ｇロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、
    第５世代（５Ｇ）無線通信、
    ５Ｇニューレディオ（ＮＲまたはＮＸ）無線通信、
    ８０２．１１ 無線通信、
    ８０２．１５．４ 無線通信、
    無線パーソナルエリアネットワーク無線通信、
    インターネットオブシングス（ＩｏＴ）無線通信、および、
    低電力ワイドエリアネットワーク無線通信に基づく一つまたは複数の通信プロトコルを使用して前記無線フレームを送信することを含む、方法。
  18. 無人航空機（ＵＡＶ）（１５０）で使用するための装置（６００）であって、
    無線通信を送信及び受信するための無線送受信機（６２０）と、
    プロセッサ（６０２）と、
    前記プロセッサに結合されたメモリ（６０３）とを有し、前記メモリは、命令（６０４、６０５、６０６、６０７）を含み、前記命令（６０４、６０５、６０６、６０７）がプロセッサによって実行されると、前記装置に請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の方法を実行させる、装置。
  19. 無人航空機（ＵＡＶ）（１５０）のプロセッサ（６０２）によって実行されると、前記ＵＡＶに請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を記憶したコンピュータ可読記憶媒体（６０３）。
  20. コンピュータプログラム（６０４、６０５、６０６、６０７）であって、プロセッサ（６０２）によって実行されると、前記ＵＡＶに請求項１ないし１７のいずれか一項に記載された方法を実行させる命令を含む、コンピュータプログラム。
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