JP6934964B2 - 経路決定装置、プログラム、経路決定方法、及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、経路決定装置、プログラム、経路決定方法、システム及び無線基地局に関する。

地図情報等に基づいて生成した飛行経路を無人飛行体にインストールして、無人飛行体に当該飛行経路を飛行させる技術が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１８−１６９９９５号公報

災害時等、実際の状況が予め用意されている地図情報が示す状況と異なるような場合でも、無人飛行体を安全に飛行させる技術を提供することが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、経路決定装置が提供される。経路決定装置は、第１の地点から第２の地点までの間に存在する複数の無線基地局のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局を特定する基地局特定部を備えてよい。経路決定装置は、基地局特定部によって特定された無線基地局のカバーエリアの上空のエリアを含まない、第１の地点から第２の地点までの飛行体の飛行経路を決定する経路決定部を備えてよい。

本発明の第２の態様によれば、コンピュータを、上記経路決定装置として機能させるためのプログラムが提供される。

本発明の第３の態様によれば、コンピュータによって実行される経路決定方法が提供される。経路決定方法は、第１の地点から第２の地点までの間に存在する複数の無線基地局のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局を特定する基地局特定段階を備えてよい。経路決定方法は、基地局特定段階において特定された無線基地局のカバーエリアの上空のエリアを含まない、第１の地点から第２の地点までの飛行体の飛行経路を決定する経路決定段階を備えてよい。

本発明の第４の態様によれば、システムが提供される。システムは、上記複数の無線基地局と、上記経路決定装置とを備える。上記複数の無線基地局のそれぞれは、地上に無線通信エリアを形成するための複数の地上用アンテナと、上空に無線通信エリアを形成するための上空用アンテナと、上空用アンテナによって放射された電波を上空に向けて拡散する反射部材とを有してよい。上記複数の無線基地局のそれぞれは、上記上空用アンテナに対する上記反射部材の位置及び傾きの少なくともいずれかを変更可能に前記反射部材を支持する支持部を有してよい。上記複数の無線基地局のそれぞれは、上記経路決定装置からの指示に従って、上記支持部に、上記反射部材の上記上空用アンテナに対する位置及び傾きの少なくともいずれかを変更させてよい。

本発明の第５の態様によれば、無線基地局が提供される。無線基地局は、地上に無線通信エリアを形成するための複数の地上用アンテナを備えてよい。無線基地局は、上空に無線通信エリアを形成するための上空用アンテナを備えてよい。無線基地局は、上空用アンテナによって放射された電波を上空に向けて拡散する反射部材を備えてよい。無線基地局は、上空用アンテナに対する反射部材の位置及び傾きの少なくともいずれかを変更可能に反射部材を支持する支持部を備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

システム１０の一例を概略的に示す。 無人飛行体１００の構成の一例を概略的に示す。 制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。 制御装置２００による処理の流れの一例を概略的に示す。 無人飛行体１００の飛行経路５１０の一例を概略的に示す。 高度別の飛行方向の一例を概略的に示す。 管理装置３００の機能構成の一例を概略的に示す。 無線基地局４００の構成の一例を概略的に示す。 無線基地局４００の構成の一例を概略的に示す。 制御装置２００又は管理装置３００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、システム１０の一例を概略的に示す。本実施形態に係るシステム１０は、無人飛行体１００と、複数の無線基地局４００とを備える。また、システム１０は、管理装置３００を備える。

無人飛行体１００は、自律飛行可能な飛行体である。無人飛行体１００は、いわゆる無人航空機やドローンと呼ばれるものであってよい。

無線基地局４００は、任意の移動体通信方式に準拠していてよい。無線基地局４００は、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式、５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、及び６Ｇ（６ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式以降の通信方式のいずれに準拠していてもよい。ここでは、無線基地局４００がＬＴＥ通信方式に準拠している場合を主に例に挙げて説明する。

無線基地局４００の上空を飛行する無人飛行体１００は、無線基地局４００によって上空に形成される無線通信エリアに在圏して、無線基地局４００と通信してよい。上空の無線通信エリアは、例えば、無線基地局４００が地上に無線通信エリアを形成するために照射している電波の漏れ電波によって形成される。また、また、無線基地局４００は、地上に無線通信エリアを形成するためのアンテナの他に、上空に無線通信エリアを形成するためのアンテナを備えてもよい。

無人飛行体１００は、第１の地点から第２の地点まで自律的に飛行する機能を有してよい。無人飛行体１００が第１の地点から第２の地点に飛行する目的は、任意の目的であってよい。例えば、無人飛行体１００は、第１の地点から第２の地点に荷物を運搬する。また、例えば、無人飛行体１００は、第１の地点から第２の地点まで飛行し、第２の地点の周辺を飛行しながら人名捜索等を行う。

従来、ドローンの飛行経路を設計する場合、電力設備インフラ（送電鉄塔及び高圧線）情報や３次元地図情報等が用いられ、障害物を避けた最短経路が設計されていた。しかし、災害時等は、実際の状況と予め用意された電力設備インフラ情報及び３次元地図情報が示す状況とが異なる場合がある。例えば、送電鉄塔が傾いたり倒壊したりした場合において、予め用意された情報に基づいて飛行経路を設計すると、送電鉄塔や高圧線にドローンが接触して二次災害を招く可能性がある。また、火災が発生しているエリアでは、上空の気流が通常時よりも荒くなり、ドローンが飛行すると、気流の影響によって制御を失う場合もある。

本実施形態に係る無人飛行体１００は、第１の地点から第２の地点まで飛行する場合に、災害等が発生して通常とは状況が異なる可能性があるエリアの上空のエリアを避けた飛行経路を決定する機能を有する。例えば、無人飛行体１００は、第１の地点から第２の地点までの間に存在する複数の無線基地局４００のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局４００を特定し、特定した無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを含まない飛行経路を決定する。基準強度は、例えば、無線基地局４００が出力すべき電波の強度として予め設定されている強度である。

無人飛行体１００は、例えば、無線基地局４００が基準強度で電波を出力している場合の、上空における受信電波強度を予め格納しておく。無線基地局４００が基準強度で電波を出力している場合の上空における受信電波強度は、実験による実測に基づいて特定されてよく、また、理論値であってもよい。そして、無人飛行体１００は、飛行中に無線基地局４００から受信した電波の受信電波強度と、無線基地局４００に対応付けて格納している受信電波強度とを比較することによって、無線基地局４００の電波強度が基準強度よりも弱いか否かを判定する。

無人飛行体１００は、無線基地局４００の位置情報及び基準強度を予め格納しておき、飛行中に無線基地局４００から電波を受信した場合に、無人飛行体１００と無線基地局４００との位置関係から、無線基地局４００が基準強度で電波を出力していればどの程度の受信電波強度になるかを特定してもよい。無人飛行体１００は、無線基地局４００からの受信電波強度と、特定した受信電波強度とを比較することによって、無線基地局４００の電波強度が基準強度よりも弱いか否かを判定してよい。

無人飛行体１００は、電波強度が基準強度よりも弱い無線基地局４００を特定したら、当該無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを含まないように飛行経路を更新して、飛行を継続する。無線基地局４００の電波強度が通常時よりも弱いということは、無線基地局４００が配置されているエリアが被災している等、何らかの問題が発生している可能性が高いといえる。したがって、本実施形態に係る無人飛行体１００によれば、何らかの問題が発生している可能性が高いエリアを避けて、目的地である第２の地点まで飛行することができる。

無人飛行体１００の飛行経路は、管理装置３００によって決定されてもよい。管理装置３００は、例えば、複数の無人飛行体１００から、無人飛行体１００が各地を飛行しながら測定した無線基地局４００からの受信電波強度を受信して格納する。管理装置３００は、ネットワーク２０及び無線基地局４００を介して、複数の無人飛行体１００と通信してよい。ネットワーク２０は、移動体通信ネットワークを含む。ネットワーク２０はインターネットを含んでもよい。

管理装置３００は、複数の無線基地局４００のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局４００を特定する。そして、管理装置３００は、無人飛行体１００を第１の地点から第２の地点まで飛行させる場合に、特定した無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを含まない、第１の地点から第２の地点までの飛行経路を生成して、当該飛行経路を無人飛行体１００に送信する。

管理装置３００は、複数の無線基地局４００の電波強度の情報を無人飛行体１００に送信してもよい。例えば、管理装置３００は、複数の無線基地局４００のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局４００を特定し、特定した無線基地局４００の情報を無人飛行体１００に送信する。この場合、無人飛行体１００が、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを含まない、第１の地点から第２の地点までの飛行経路を生成してよい。

無人飛行体１００は、決定した飛行経路を飛行している間に、無線基地局４００から高度別の飛行方向を通知する通知情報を受信した場合に、通知情報に基づいて無線基地局４００の上空を、飛行経路に沿って飛行する飛行方向に対応する高度で飛行する。このように、無線基地局４００から無人飛行体１００に対して高度別の飛行方向を通知するように構成することによって、無人飛行体１００同士の衝突の可能性を低減することができる。

図２は、無人飛行体１００の構成の一例を概略的に示す。無人飛行体１００は、本体部１０２、プロペラ１０４、脚部１０６、及びカメラ１１０を備える。無人飛行体１００は、無人飛行体１００の使用目的に応じた各種部材をさらに備えてもよい。例えば、無人飛行体１００が荷物を運搬する場合、無人飛行体１００は、荷物を把持する把持部等を備える。また、例えば、無人飛行体１００が人命捜索をする場合、無人飛行体１００は、赤外線カメラ等を備える。

本体部１０２は、センサ群１２０、通信装置１３０、及び制御装置２００を有する。センサ群１２０は、ＧＮＳＳユニット１２１、高度センサ１２２、加速度センサ１２３、及びジャイロセンサ１２４を含む。

ＧＮＳＳユニット１２１は、無人飛行体１００の位置を特定して、位置情報を出力する。高度センサ１２２は、無人飛行体１００の高度を特定して、高度情報を出力する。加速度センサ１２３は、加速度を検出する。ジャイロセンサ１２４は、角速度を検出する。

通信装置１３０は、無線基地局４００と通信する。通信装置１３０は、無線基地局４００を介した通信を実行してよい。通信装置１３０は、例えば、無線基地局４００に在圏して、無線基地局４００を介して管理装置３００と通信する。

制御装置２００は、各種制御を実行する。制御装置２００は、センサ群１２０から出力される情報を用いて、無人飛行体１００の飛行制御を実行する。

図３は、制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置２００は、飛行制御部２０２、位置判定部２０４、高度判定部２０６、経路決定部２０８、基地局特定部２１０、基地局情報取得部２１２、及び通知情報取得部２１４を備える。

飛行制御部２０２は、無人飛行体１００の飛行を制御する。飛行制御部２０２は、目的の方向に移動したり、姿勢を維持したりすべく、プロペラ１０４を制御してよい。

位置判定部２０４は、無人飛行体１００の位置を判定する。位置判定部２０４は、ＧＮＳＳユニット１２１によって出力された位置情報を取得することによって、無人飛行体１００の位置を判定してよい。

高度判定部２０６は、無人飛行体１００の高度を判定する。高度判定部２０６は、高度センサ１２２によって出力された高度情報を取得することによって、無人飛行体１００の高度を判定してよい。なお、既存のドローンにおいてしばしば用いられる高度センサは、精度が不十分である場合が多い。無人飛行体１００が搭載する高度センサ１２２の精度が十分でない場合、高度判定部２０６は、高度センサ１２２によって出力された高度情報と、無線基地局４００からの受信電波強度とに基づいて、無人飛行体１００の高度を判定してもよい。

例えば、高度判定部２０６は、無線基地局４００からの受信電波強度に基づいて、無人飛行体１００と無線基地局４００との距離を導出する。そして、高度判定部２０６は、導出した距離と、無線基地局４００の高さとを加算することにより、無人飛行体１００の高度を算出する。無人飛行体１００は、複数の無線基地局４００のそれぞれの高さを示す情報を予め格納していてよい。また、無人飛行体１００は、無線基地局４００から、無線基地局４００の高さを示す情報を受信してもよい。

高度判定部２０６は、無線基地局４００からの受信電波強度に基づいて導出した無人飛行体１００の高度（導出高度と記載する場合がある。）と、高度センサ１２２によって出力された高度情報が示す高度（測定高度と記載する場合がある。）とから、無人飛行体１００の高度を判定する。導出高度と測定高度とから無人飛行体１００の高度を判定する方法としては、任意の各種方法を採用し得る。例えば、高度判定部２０６は、導出高度と測定高度との平均値を、無人飛行体１００の高度とする。これにより、無人飛行体１００の高度の判定精度を高めることができる。

飛行制御部２０２は、位置判定部２０４によって継続的に判定される無人飛行体１００の位置と、高度判定部２０６によって継続的に判定される無人飛行体１００の高さとを用いて、無人飛行体１００の飛行を制御してよい。

経路決定部２０８は、無人飛行体１００の飛行経路を決定する。経路決定部２０８は、例えば、出発地である第１の地点及び目的地である第２の地点の位置情報を取得した場合に、第１の地点から第２の地点までの飛行経路を仮に決定する。経路決定部２０８は、例えば、第１の地点から第２の地点までの最短飛行経路を仮決定する。飛行制御部２０２は、経路決定部２０８によって仮決定された飛行経路に沿って、無人飛行体１００を飛行させる。

無人飛行体１００の飛行中、基地局特定部２１０は、無線基地局４００からの受信電波の有無を監視する。基地局特定部２１０は、無線基地局４００からの電波を検出した場合に、無線基地局４００の電波強度が、当該無線基地局４００に対応する基準強度よりも弱いか否かを判定する。

基地局特定部２１０は、例えば、複数の無線基地局４００のそれぞれについて、無線基地局４００が基準強度で電波を出力している場合の、上空における受信電波強度を予め格納しておく。そして、基地局特定部２１０は、飛行中に無線基地局４００から受信した電波の受信電波強度と、無線基地局４００に対応付けて格納している受信電波強度とを比較することによって、無線基地局４００の電波強度が基準強度よりも弱いか否かを判定する。

基地局特定部２１０は、無線基地局４００の位置情報及び基準強度を予め格納しておき、飛行中に無線基地局４００から電波を受信した場合に、無人飛行体１００と無線基地局４００との位置関係から、無線基地局４００が基準強度で電波を出力していればどの程度の受信電波強度になるかを特定してもよい。基地局特定部２１０は、無線基地局４００からの受信電波強度と、特定した受信電波強度とを比較することによって、無線基地局４００の電波強度が基準強度よりも弱いか否かを判定してよい。

経路決定部２０８は、現在電波を受信している無線基地局４００が、基地局特定部２１０によって、電波強度が基準強度よりも弱い無線基地局４００として特定された場合、当該無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを含まないように飛行経路を更新する。飛行制御部２０２は、更新された飛行経路に従って、無人飛行体１００の飛行を制御してよい。

基地局情報取得部２１２は、複数の無線基地局４００の電波強度の情報を取得する。基地局情報取得部２１２は、通信装置１３０が管理装置３００から受信した複数の無線基地局４００の電波強度の情報を、通信装置１３０から取得してよい。基地局特定部２１０は、基地局情報取得部２１２が取得した情報に基づいて、複数の無線基地局４００のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局４００を特定してよい。経路決定部２０８は、第１の地点から第２の地点までの無人飛行体１００の飛行経路を決定する場合に、基地局特定部２１０によって特定された無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを含まない飛行経路を決定してよい。

通知情報取得部２１４は、通信装置１３０が無線基地局４００から受信した、高度別の飛行方向を通知する通知情報を通信装置１３０から取得する。飛行制御部２０２は、通知情報取得部２１４が取得した通知情報に基づいて、無線基地局４００の上空を、無人飛行体１００の飛行方向に対応する高度で飛行するように無人飛行体１００を制御してよい。飛行制御部２０２は、通知情報取得部２１４が通知情報を受信した場合に、通知情報に基づいて、無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを、無人飛行体１００の飛行方向に対応する高度で飛行するように無人飛行体１００を制御してよい。

図４は、制御装置２００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、基地局特定部２１０によって第１の地点から第２の地点までの飛行経路が仮決定され、無人飛行体１００が当該飛行経路に沿った飛行を開始した状態を開始状態として説明する。

ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、基地局特定部２１０が、無線基地局４００から新たに電波を受信したか否かを判定する。受信した場合、Ｓ１０４に進み、受信していない場合、Ｓ１１０に進む。

Ｓ１０４では、基地局特定部２１０が、電波の送信元の無線基地局４００を特定する。Ｓ１０６では、基地局特定部２１０が、無線基地局４００の電波強度が、無線基地局４００に対応する基準強度よりも弱いか否かを判定する。弱いと判定した場合、Ｓ１０８に進み、弱くないと判定した場合、Ｓ１１０に進む。Ｓ１０８では、経路決定部２０８が、電波の送信元の無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを含まないように、飛行経路を更新する。飛行制御部２０２は、更新された飛行経路に沿って飛行を継続するよう無人飛行体１００を制御する。

Ｓ１１０では、飛行制御部２０２が、目的地に到着したか否かを判定する。到着していない場合、Ｓ１０２に戻り、到着した場合、Ｓ１１２に進む。Ｓ１１２では、飛行制御部２０２が、無人飛行体１００を着陸させる。なお、無人飛行体１００の目的が人命捜索の場合、飛行制御部２０２は、無人飛行体１００の航法を人命捜索用の航法に切り替えてもよい。

図５は、無人飛行体１００の飛行経路５１０の一例を概略的に示す。エリア５０２、エリア５０４、エリア５０６、及びエリア５０８は、無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを示し、図５では、電波レベルが高いほど濃い色で示している。エリア５０２は最も電波レベルが高く、エリア５０４、エリア５０６、エリア５０８の順に電波レベルが低い。電波レベルは、無線基地局４００の電波強度が、当該無線基地局４００に対応する基準強度よりも強いほど高いレベルである。

図５に示す例において、エリア５０２及びエリア５０４は、無線基地局４００に何も問題が発生しておらず、通常通りの電波強度で電波を出力しているエリアであり、エリア５０６及びエリア５０８は、無線基地局４００に何らかの問題が発生しており、通常よりも電波強度が弱くなっているエリアである。

無人飛行体１００が、目的地である要救助者５０の所在地に向けて飛行している間に、経路決定部２０８が、電波レベルの低いエリアを避けるように飛行経路を更新することによって、図５に示すように、エリア５０６及びエリア５０８を避けた飛行経路５１０を無人飛行体１００に飛行させることができる。これにより、無人飛行体１００が災害等の影響を受けて、２次災害が発生する可能性を低減することができる。

飛行経路５１０は、無人飛行体１００が出発する前に、管理装置３００によって生成されて、無人飛行体１００に通知されてもよい。また、飛行経路５１０は、無人飛行体１００が出発する前に、無人飛行体１００によって、管理装置３００から受信した複数の無線基地局４００の電波の情報に基づいて生成されてもよい。

図６は、高度別の飛行方向の一例を概略的に示す。無線基地局４００は、自身に在圏している無人飛行体１００に対して、自身に対応する高度別の飛行方向を通知する通知情報を送信する。無人飛行体１００は、在圏している無線基地局４００から通知情報を受信した場合に、無人飛行体１００の飛行方向に対応する高度を確認し、高度の変更が必要な場合は、高度を変更する。

通知情報には、飛行禁止高度を示す情報が含まれてもよい。図６に示す例では、飛行禁止高度が点線で示されている。無人飛行体１００は、第１の無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリア（第１の上空エリアと記載する場合がある。）から、第１の無線基地局４００に隣接する第２の無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリア（第２の上空エリアと記載する場合がある。）に進入する場合において、許可されている飛行方向の違いや、飛行禁止等の理由で、高度の変更が必要な場合、第１の上空エリアと第２の上空エリアとの境界部分で高度を変更してよい。

飛行制御部２０２は、無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを飛行する飛行速度よりも、隣接する無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアの境界を飛行する飛行速度が遅くなるように、無人飛行体１００の飛行を制御してよい。これにより、境界部分において、横方向に飛行している無人飛行体１００と、高度の変更のために縦方向に移動している無人飛行体１００とが衝突してしまう可能性を低減することができる。

図７は、管理装置３００の機能構成の一例を概略的に示す。管理装置３００は、飛行体制御部３０２、基地局情報取得部３０４、基地局特定部３０６、及び経路決定部３０８を備える。

飛行体制御部３０２は、無人飛行体１００を制御する。飛行体制御部３０２は、例えば、ネットワーク２０及び無線基地局４００を介して各種指示を無人飛行体１００に送信することによって、無人飛行体１００を制御する。

基地局情報取得部３０４は、基地局情報を取得する。基地局情報取得部３０４は、例えば、複数の無人飛行体１００から、無人飛行体１００が各地を飛行しながら測定した無線基地局４００からの受信電波強度を位置情報とともに受信して格納する。

基地局特定部３０６は、基地局情報取得部３０４が取得した情報に基づいて、複数の無線基地局４００のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局４００を特定する。

経路決定部３０８は、無人飛行体１００を第１の地点から第２の地点まで飛行させる場合に、基地局特定部３０６が特定した無線基地局４００のカバーエリアの上空のエリアを含まない、第１の地点から第２の地点までの飛行経路を決定する。経路決定部３０８によって決定された飛行経路は、飛行体制御部３０２によって無人飛行体１００に送信される。飛行体制御部３０２は、基地局特定部３０６によって特定された、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局４００の情報を、無人飛行体１００に送信してもよい。飛行体制御部３０２は、基地局情報取得部３０４が格納している情報を無人飛行体１００に送信してもよい。

図８及び図９は、無線基地局４００の構成の一例を概略的に示す。ここでは、地上に無線通信エリアを形成するための複数のアンテナ４１２、アンテナ４１４、アンテナ４１６の他に、上空に無線通信エリアを形成するためのアンテナ４３２を備える無線基地局４００の構成を示す。

無線基地局４００は、基体４０２、アンテナ支持部４１０、アンテナ４１２、４１４、アンテナ４１６、支持部４２０、反射部材４２２、アンテナ支持部４３０、及びアンテナ４３２とを備える。

アンテナ支持部４１０は、基体４０２に固定されて、アンテナ４１２、アンテナ４１４、及びアンテナ４１６を支持する。支持部４２０は、アンテナ支持部４１０に固定されて、反射部材４２２を支持する。アンテナ支持部４３０は、アンテナ支持部４１０又は支持部４２０に固定されて、アンテナ４３２を支持する。

アンテナ４１２、アンテナ４１４、及びアンテナ４１６と、アンテナ４３２とは、同一規格であってよい。アンテナ４１２、アンテナ４１４、及びアンテナ４１６によって放射される電波によって、地上の無線通信エリア４４０が形成される。アンテナ４３２によって放射される電波を、反射部材４２２が上空に向けて拡散することによって、上空の無線通信エリア４５０が形成される。図９では、反射部材４２２が板状部材である場合を例示しているが、これに限らず、アンテナ４３２によって放射される電波を上空に向けて拡散することができれば、球形状等の任意の形状であってよい。

既存の無線基地局は、地上の無線通信エリアを形成するための複数の地上用アンテナを備える場合が多い。地上用アンテナの数を増やすことによって通信キャパシティを増やすことができる。既存の無線基地局に対して、上空に無線通信エリアを形成するための上空用アンテナを追加する場合に、上空に隙間なく無線通信エリアを形成すべく、地上用アンテナと同一の数の上空用アンテナを追加することがまず考えられる。しかしその場合、追加する上空用アンテナの数は膨大な数となる。地上の通信端末の数と比較すると、上空の通信端末（無人飛行体１００等）の数は少ないことが想定されるので、通信キャパシティの観点からすると、上空用アンテナの数は、地上用アンテナの数よりも少なくてよいことになる。しかし、単純に上空用アンテナの数を地上用アンテナの数よりも少なくした場合、地上の無線通信エリアと比較して、上空の無線通信エリアのサイズが小さくなり、上空に無線通信エリアの隙間が生じてしまう可能性が有る。

それに対して、図８及び図９に示す無線基地局４００は、上空用アンテナによって照射された電波を上空に向けて拡散する反射部材４２２を有する。これにより、地上用アンテナよりも少ない数の上空用アンテナによって、地上の無線通信エリア４４０に相当する大きさの上空の無線通信エリア４５０を形成することができる。すなわち、地上用アンテナと同じ数の上空用アンテナを追加する場合と比較して、通信品質への影響を抑えつつ、より少ないコストで上空に隙間のない無線通信エリアを形成することができ、上空への適切な無線通信エリアの配置に大きく貢献することができる。

なお、支持部４２０は、アンテナ４３２に対する、反射部材４２２の位置を変更可能であってもよい。また、支持部４２０は、アンテナ４３２に対する、反射部材４２２の傾きを変更可能であってもよい。無線基地局４００は、管理装置３００からの指示に従って、支持部４２０に、アンテナ４３２に対する反射部材４２２の位置及び傾きの少なくともいずれかを変更させてよい。

管理装置３００は、例えば、電波強度を増して、より遠隔まで電波を到達させるべく、アンテナ４３２に対する反射部材４２２の位置及び傾きの少なくともいずれかを変更させる。具体例として、管理装置３００は、反射部材４２２とアンテナ４３２との距離を短くさせることによって、電波の到達距離を長くする。

管理装置３００は、反射部材４２２とアンテナ４３２との距離を短くさせることによって無線通信エリア４５０の大きさを小さくさせたり、反射部材４２２とアンテナ４３２との距離を長くさせることによって無線通信エリア４５０の大きさを大きくさせたりし得る。また、管理装置３００は、例えば、アンテナ４３２に対する反射部材４２２の傾きを変更することによって、無線通信エリア４５０の位置等を変更し得る。

図１０は、制御装置２００又は管理装置３００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、本実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ、及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。ＤＶＤドライブは、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ及びＤＶＤ−ＲＡＭドライブ等であってよい。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤドライブは、プログラム又はデータをＤＶＤ−ＲＯＭ等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

プログラムは、ＤＶＤ−ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ システム、２０ ネットワーク、５０ 要救助者、１００ 無人飛行体、１０２ 本体部、１０４ プロペラ、１０６ 脚部、１１０ カメラ、１２０ センサ群、１２１ ＧＮＳＳユニット、１２２ 高度センサ、１２３ 加速度センサ、１２４ ジャイロセンサ、１３０ 通信装置、２００ 制御装置、２０２ 飛行制御部、２０４ 位置判定部、２０６ 高度判定部、２０８ 経路決定部、２１０ 基地局特定部、２１２ 基地局情報取得部、２１４ 通知情報取得部、３００ 管理装置、３０２ 飛行体制御部、３０４ 基地局情報取得部、３０６ 基地局特定部、３０８ 経路決定部、４００ 無線基地局、４０２ 基体、４１０ アンテナ支持部、４１２、４１４、４１６ アンテナ、４２０ 支持部、４２２ 反射部材、４３０ アンテナ支持部、４３２ アンテナ、４４０ 無線通信エリア、４５０ 無線通信エリア、５０２、５０４、５０６、５０８ エリア、５１０ 飛行経路、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ

Claims (13)

1. 飛行体に搭載される経路決定装置であって、
   第１の地点から第２の地点までの間に存在する複数の無線基地局のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局を特定する基地局特定部と、
   前記基地局特定部によって特定された前記無線基地局のカバーエリアの上空のエリアを含まない、前記第１の地点から前記第２の地点までの前記飛行体の飛行経路を決定する経路決定部と
   を備え、
   前記基地局特定部は、複数の無線基地局のそれぞれについて、前記無線基地局が基準強度で電波を出力している場合の、上空における受信電波強度を格納し、
   前記基地局特定部は、前記飛行経路に沿って前記飛行体が飛行しているときに前記無線基地局から受信した電波の受信電波強度と、当該無線基地局に対応付けて格納している前記受信電波強度とを比較することによって、電波強度が前記基準強度よりも弱い無線基地局を特定し、
   前記経路決定部は、前記飛行経路に沿って前記飛行体が飛行している間に、前記基地局特定部によって電波強度が前記基準強度よりも弱い無線基地局が特定された場合に、前記飛行経路の少なくとも一部を更新する、
   経路決定装置。
2. 飛行体に搭載される経路決定装置であって、
   第１の地点から第２の地点までの間に存在する複数の無線基地局のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局を特定する基地局特定部と、
   前記基地局特定部によって特定された前記無線基地局のカバーエリアの上空のエリアを含まない、前記第１の地点から前記第２の地点までの前記飛行体の飛行経路を決定する経路決定部と
   を備え、
   前記基地局特定部は、前記複数の無線基地局のそれぞれについて、前記無線基地局の位置情報及び基準強度を格納し、
   前記基地局特定部は、前記飛行経路に沿って前記飛行体が飛行しているときに前記無線基地局からの電波を受信した場合に、前記飛行体と前記無線基地局との位置関係から、前記無線基地局が前記基準強度で電波を出力していればどの程度の受信電波強度になるかを特定し、前記無線基地局からの電波受信強度と、特定した受信電波強度とを比較することによって、前記無線基地局の電波強度が基準強度よりも弱いか否かを判定し、
   前記経路決定部は、前記基地局特定部によって前記無線基地局の電波強度が前記基準強度よりも弱いと判定された場合に、前記飛行経路の少なくとも一部を更新する、
   経路決定装置。
3. 前記経路決定部によって決定された飛行経路を前記飛行体が飛行している間に無線基地局から高度別の飛行方向を通知する通知情報を受信した場合に、前記通知情報に基づいて前記無線基地局の上空を前記飛行体の飛行方向に対応する高度で飛行するよう制御する飛行制御部
   を備える、請求項１又は２に記載の経路決定装置。
4. 前記飛行制御部は、前記通知情報を受信した場合に、前記通知情報に基づいて前記無線基地局のカバーエリアの上空のエリアを前記飛行体の飛行方向に対応する高度で飛行するよう制御する、請求項３に記載の経路決定装置。
5. 前記飛行制御部は、無線基地局のカバーエリアの上空のエリアを飛行する飛行速度よりも、隣接する無線基地局のカバーエリアの上空のエリアの境界を飛行する飛行速度が遅くなるように、前記飛行体の飛行を制御する、請求項４に記載の経路決定装置。
6. 前記飛行体は高度センサを有し、
   前記経路決定装置は、
   前記通知情報を受信した場合に、前記高度センサによる測定高度と、前記通知情報を送信した前記無線基地局からの受信電波強度とに基づいて、前記飛行体の高度を判定する高度判定部
   を備える、請求項３から５のいずれか一項に記載の経路決定装置。
7. コンピュータを、請求項１から６のいずれか以降に記載の経路決定装置として機能させるためのプログラム。
8. 前記複数の無線基地局と、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の経路決定装置と
   を備えるシステム。
9. 前記複数の無線基地局のそれぞれは、
   地上に無線通信エリアを形成するための複数の地上用アンテナと、
   上空に無線通信エリアを形成するための上空用アンテナと、
   前記上空用アンテナによって放射された電波を上空に向けて拡散する反射部材と
   を有する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記複数の無線基地局のそれぞれは、
    前記上空用アンテナに対する前記反射部材の位置及び傾きの少なくともいずれかを変更可能に前記反射部材を支持する支持部
    を有する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記複数の無線基地局のそれぞれは、前記経路決定装置からの指示に従って、前記支持部に、前記反射部材の前記上空用アンテナに対する位置及び傾きの少なくともいずれかを変更させる、請求項１０に記載のシステム。
12. 飛行体に搭載されるコンピュータによって実行される経路決定方法であって、
    複数の無線基地局のそれぞれについて、前記無線基地局が基準強度で電波を出力している場合の、上空における受信電波強度を格納する格納段階と、
    第１の地点から第２の地点までの間に存在する複数の無線基地局のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局を特定する第１の基地局特定段階と、
    前記第１の基地局特定段階において特定された前記無線基地局のカバーエリアの上空のエリアを含まない、前記第１の地点から前記第２の地点までの前記飛行体の飛行経路を決定する経路決定段階と、
    前記飛行経路に沿って前記飛行体が飛行しているときに前記無線基地局から受信した電波の受信電波強度と、当該無線基地局に対応付けて格納している前記受信電波強度とを比較することによって、電波強度が前記基準強度よりも弱い無線基地局を特定する第２の基地局特定段階と、
    前記第２の基地局特定段階において電波強度が前記基準強度よりも弱い無線基地局が特定された場合に、前記飛行経路の少なくとも一部を更新する更新段階と
    を備える経路決定方法。
13. 飛行体に搭載されるコンピュータによって実行される経路決定方法であって、
    複数の無線基地局のそれぞれについて、前記無線基地局の位置情報及び基準強度を格納する格納段階と、
    第１の地点から第２の地点までの間に存在する複数の無線基地局のうち、電波強度が予め定められた基準強度よりも弱い無線基地局を特定する基地局特定段階と、
    前記基地局特定段階において特定された前記無線基地局のカバーエリアの上空のエリアを含まない、前記第１の地点から前記第２の地点までの前記飛行体の飛行経路を決定する第１の経路決定段階と、
    前記飛行経路に沿った前記飛行体の飛行中に前記無線基地局からの電波を受信した場合に、前記飛行体と前記無線基地局との位置関係から、前記無線基地局が前記基準強度で電波を出力していればどの程度の受信電波強度になるかを特定し、前記無線基地局からの電波受信強度と、特定した受信電波強度とを比較することによって、前記無線基地局の電波強度が基準強度よりも弱いか否かを判定する判定段階と、
    前記判定段階において、前記無線基地局の電波強度が前記基準強度よりも弱いと判定された場合に、前記飛行経路の少なくとも一部を更新する更新段階と
    を備える経路決定方法。

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