JP7006856B1 - 無線送電条件学習装置、無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置 - Google Patents

Abstract

送電機器（１０）と受電機器（１１）との間の距離の情報である距離情報と、送電機器（１０）と受電機器（１１）との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、送電機器（１０）と受電機器（１１）との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報が入力され、機器情報入力部（３）へ入力された入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、送電機器（１０）によって形成される送電ビームパターン（１）及びその送電効率の情報である、ビームパターン情報が入力され、ビームパターン情報から、組み合わせの条件ごとに、送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターン（１）を学習する。

Description

本開示は、送電機器から受電機器へ電磁波を送電するために形成する送電ビームパターンを学習する無線送電条件学習装置、これを用いた無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置に関するものである。

従来、送電機器から受電機器へ電磁波を送電する無線送電装置及び無線受電装置（無線送電システム）には、レトロディレクティブ方式を用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。レトロディレクティブ方式では、送電機器の送信アンテナが複数のアンテナ素子から構成され、受電機器の受信アンテナの設置地点から送られてくるパイロット信号から、振幅モノパルス方式によりパイロット信号の到来角を検出する。そして、到来角から複数のアンテナ素子により合成される送信アンテナの主ビームを、電磁波の位相を制御して、受信アンテナの方向へ向ける。

一方、従来の無線送電システムには、電磁波の位相を制御して受電強度が最大になるように、素子電界ベクトル回転法（ＲＥＶ ｍｅｔｈｏｄ：Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｖｅｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄ）を用いるものがある（例えば、特許文献２参照）。ＲＥＶ法（素子電界ベクトル回転法）は、特開２００１－２０１５２６号公報に説明されているように、送電機器の複数のアンテナ素子による合成波の電波強度と位相とを計測していき、これらの計測結果に基づいて、移相器を含む経路上での位相回転に応じた振幅誤差及び位相誤差の補正を考慮した高精度な位相調整を行うことができる。

さらに、従来の無線送電システムには、それぞれ異なる複数の送電ビームパターンのうち２つ以上の送電ビームパターンそれぞれの送電期間を含む条件にて２つ以上の送電ビームパターンを切り替えながら電磁波を送電するものがある（例えば、特許文献３参照）。また、従来の無線送電システムには、画像から識別された生物などの物体などが、存在する場合は、電力レベルを調整するものがある（例えば、特許文献４参照）。

なお、特許文献４には、画像から物体を見つけて認識するようにプログラムされたコンピュータビジョンソフトウェアの使用が開示されている。このコンピュータビジョンソフトウェアは、ソフトウェアが、形状、向き、移動、寸法、ＲＦ放射線の放射、光、熱の放射等の物体の特定の特性に基づいて、様々な物理的物体の識別情報を知的に学習できるようにする様々なアルゴリズムを実行し得ることも開示されている。よって、コンピュータビジョンソフトウェアに関しては、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）などを使った機械学習による学習モデルの利用が示唆されている。

特開２００５－３２８６５０号公報 特開２０１１－１４２７０８号公報 特開２０１９－１４０９００号公報 特表２０１９－５０６８２６号公報

しかしながら、従来の無線送電システムでは、送電するために形成する送電ビームパターンを学習（機械学習）することや、その学習結果（学習モデル）を利用することは検討されていないという課題がある。なお、特許文献４は、コンピュータビジョンソフトウェアが、ＲＦ放射線の放射の物体の特定の特性に基づいて、様々な物理的物体の識別情報を知的に学習できるようにすると開示されているのみである。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、送電機器から受電機器へ電磁波を送電するために形成する送電ビームパターンを学習する無線送電条件学習装置、これを用いた無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置を得ることを目的とする。

本開示に係る無線送電条件学習装置は、送電機器から受電機器へ電磁波を送電するために形成する送電ビームパターンを学習する無線送電条件学習装置であって、前記送電機器と前記受電機器との間の距離の情報である距離情報と、前記送電機器と前記受電機器との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、前記送電機器と前記受電機器との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報が入力される機器情報入力部と、前記機器情報入力部へ入力された前記入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、前記送電機器によって形成される前記送電ビームパターン及びその送電効率の情報である、ビームパターン情報が入力されるビームパターン情報入力部と、前記ビームパターン情報から、前記組み合わせの条件ごとに、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを学習する学習部とを備えたことを特徴とするものである。

本開示に係る無線送電条件決定装置は、送電機器から受電機器へ電磁波を送電するために形成する送電ビームパターンを学習する無線送電条件学習装置であって、前記送電機器と前記受電機器との間の距離の情報である距離情報と、前記送電機器と前記受電機器との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、前記送電機器と前記受電機器との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報が入力される機器情報入力部と、前記機器情報入力部へ入力された前記入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、前記送電機器によって形成される前記送電ビームパターン及びその送電効率の情報である、ビームパターン情報が入力されるビームパターン情報入力部と、前記ビームパターン情報から、前記組み合わせの条件ごとに、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを学習する学習部とを備えた無線送電条件学習装置の学習結果を用いた無線送電条件決定装置であって、新たな前記入力情報が入力される入力情報入力部と、前記学習部が学習した学習結果に基づいて、前記入力情報入力部に入力された新たな前記入力情報から、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを決定する無線送電条件決定部とを備えたことを特徴とするものである。

本開示に係る無線送電装置は、送電機器から受電機器へ電磁波を送電するために形成する送電ビームパターンを学習する無線送電条件学習装置であって、前記送電機器と前記受電機器との間の距離の情報である距離情報と、前記送電機器と前記受電機器との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、前記送電機器と前記受電機器との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報が入力される機器情報入力部と、前記機器情報入力部へ入力された前記入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、前記送電機器によって形成される前記送電ビームパターン及びその送電効率の情報である、ビームパターン情報が入力されるビームパターン情報入力部と、前記ビームパターン情報から、前記組み合わせの条件ごとに、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを学習する学習部とを備えた無線送電条件学習装置の学習結果を用いた無線送電条件決定装置であって、新たな前記入力情報が入力される入力情報入力部と、前記学習部が学習した学習結果に基づいて、前記入力情報入力部に入力された新たな前記入力情報から、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを決定する無線送電条件決定部とを備えた無線送電条件決定装置が決定した前記送電ビームパターンで送電する無線送電装置であって、送電するための前記送電ビームパターンを形成するための電磁波の位相及び振幅の情報を生成するビーム制御部と、ビーム制御部が生成した電磁波の位相及び振幅の情報から前記送電ビームパターンを形成する送電部とを備えたことを特徴とするものである。

本開示に係る無線受電装置は、送電機器から受電機器へ電磁波を送電するために形成する送電ビームパターンを学習する無線送電条件学習装置であって、前記送電機器と前記受電機器との間の距離の情報である距離情報と、前記送電機器と前記受電機器との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、前記送電機器と前記受電機器との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報が入力される機器情報入力部と、前記機器情報入力部へ入力された前記入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、前記送電機器によって形成される前記送電ビームパターン及びその送電効率の情報である、ビームパターン情報が入力されるビームパターン情報入力部と、前記ビームパターン情報から、前記組み合わせの条件ごとに、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを学習する学習部とを備えた無線送電条件学習装置の学習結果を用いた無線送電条件決定装置であって、新たな前記入力情報が入力される入力情報入力部と、前記学習部が学習した学習結果に基づいて、前記入力情報入力部に入力された新たな前記入力情報から、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを決定する無線送電条件決定部とを備えた無線送電条件決定装置が決定した前記送電ビームパターンで送電する無線送電装置であって、送電するための前記送電ビームパターンを形成するための電磁波の位相及び振幅の情報を生成するビーム制御部と、前記ビーム制御部が生成した電磁波の位相及び振幅の情報から前記送電ビームパターンを形成する送電部とを備えた無線送電装置が形成する前記送電ビームパターンによって送電される無線受電装置であって、前記送電ビームパターンにより受電する受電部と、前記受電部が受電した電力を整流する整流部とを備えたことを特徴とするものである。

本開示によれば、送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターンを学習することができる無線送電条件学習装置、これを用いた無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置を得ることができる。

実施の形態１に係る無線送電装置及び無線受電装置（無線送電システム）の構成図である。 実施の形態１に係る無線送電装置及び無線受電装置（無線送電システム）の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る無線送電条件学習装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る無線送電条件学習装置の動作（無線送電条件学習方法）を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る無線送電条件学習装置及び無線送電条件決定装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る無線送電条件決定装置の動作（無線送電条件決定方法）を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る無線送電条件学習装置、無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る無線送電条件学習装置、無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置の機能ブロック図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る無線送電条件学習装置、これを用いた無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置について、図１から図８を用いて説明する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。図１（Ａ）は、送電ビームパターン１を用いた無線送電システムを構成する無線送電装置１０（送電機器１０）及び無線受電装置１１（受電機器１１）の機能ブロック図である。無線送電システムは、無線送電装置１０から電磁波で無線受電装置１１へ送電するものである。

図１（Ａ）において、無線送電装置１０は、外部から送電ビームパターン１の情報を受けて、無線送電装置１０のビーム制御部（送電制御部）１２が無線送電装置１０のアクティブフェイズドアレイアンテナ１３（送電アンテナ１３）である送電部１３を制御して、送電ビームパターン１を形成させる。ビーム制御部１２（送電制御部１２）は、送電ビームパターンの情報から位相、振幅の制御データを送電部１３へ送って制御する。無線受電装置１１は、送電部１３から電磁波で送電された電力を受電する受電部１５（受電アンテナ１５）を備えている。無線受電装置１１の整流部は、受電部１５が受電した電磁波を整流して直流にするものである。図１（Ｂ）及び図２（Ｅ）以外の無線送電装置１０及び無線受電装置１１は、図１（Ａ）の構成を前提に説明するが、図１（Ｂ）の構成及び図２（Ｅ）の構成であってもよい。

図１（Ｂ）は、送電ビームパターン１を用いた無線送電システムを構成する無線送電装置１０及び無線受電装置１１の機能ブロック図である。図１（Ｂ）では、無線送電装置１０が電源１４を有し、無線受電装置１１がバッテリ１７を有していることが、図１（Ａ）との違いである。電源１４は送電ビームパターン１を形成して、受電部１５へ給電するための電源回路である。電源１４は、ビーム制御部１２経由で送電部１３に接続されている。電源１４は、無線送電装置１０の外部にあってもよい。バッテリ１７は、整流部１４が整流した電力を蓄電するものである。バッテリ１７は、無線受電装置１１の外部にあってもよい。

バッテリ１７を含めて無線受電装置１１は、移動体に搭載されて、移動体の動力や電力として、バッテリ１７を使用してよい。移動体には、車両、船舶、航空機、気球、成層圏通信プラットフォーム向け無人航空機を含むＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などがある。これらの移動体に、無線受電装置１１ではなく、無線送電装置１０を搭載してもよい。また、バッテリ１７を利用する外部機器は、移動体以外にも、センサ、照明器具などでもよい。外部機器は、配線が困難なものやバッテリ１７の交換が難しいものも好適である。飛行体以外の外部機器であっても、無線受電装置１１を搭載させてもよいし、無線受電装置１１と外部機器とを配線でつないでもよい。

図２は、送電ビームパターン１を用いた無線送電システムを構成する無線送電装置１０（送電機器１０）及び無線受電装置１１（受電機器１１）の構成図である。図２（Ａ）は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）と同じく受電機器１１と送電機器１０とが一つずつの場合を示している。図２（Ｂ）は、一つの受電機器１１と二つの送電機器１０との場合を示している。送電機器１０は三以上あってもよい。つまり、送電機器１０は二以上である。図２（Ｃ）は、二つの受電機器１１と一つの送電機器１０との場合を示している。受電機器１１は三以上あってもよい。つまり、受電機器１１は二以上である。図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）は、二以上の受電機器１１と二以上の送電機器１０との場合を示している。図２（Ｅ）では、電源１４が送電機器１０の外部にある場合を示しており、複数の送電機器１０で一つの電源１４を共用している場合である。図２において、送電機器１０が複数ある場合、送電ビームパターン１は、複数の送電部１３によって合成された送電ビームパターン１でもよい。

図１及び図２に示す実施の形態１に係る無線送電システムは、無線送電装置１０（送電機器１０）が外部から送電ビームパターン１の情報を受けるものであるが、その送電ビームパターン１を学習して提供するものが、実施の形態１に係る無線送電条件学習装置（無線送電条件学習装置２）である。無線送電条件学習装置２は、機器情報入力部３、ビームパターン情報４、学習部５を有している。

無線送電条件学習装置２が学習した学習結果（学習モデル）を用いて、新たな入力情報（入力情報取得部６経由でもよい）から、送電ビームパターン１を決定するものが、実施の形態１に係る無線送電条件学習装置（無線送電条件決定装置７）である。無線送電条件決定装置７は、入力情報入力部８、無線送電条件決定部９を有している。無線送電装置１０は、無線送電条件決定装置７を内包していてもよい。また、無線送電装置１０は、無線送電条件学習装置２及び無線送電条件決定装置７を内包していてもよい。これらの場合、図１とは異なり、無線送電装置１０は、送電ビームパターン１の情報を無線送電条件決定装置７（無線送電条件決定部９）から内部で受けることになる。

図３及び図５は、無線送電条件学習装置（無線送電条件学習方法）についての説明図である。図４は、無線送電条件学習装置の動作（無線送電条件学習方法）を説明するフローチャートである。図５は、無線送電条件決定装置（無線送電条件決定方法）についての説明図でもある。図５（Ａ）は、無線送電条件学習装置、及び、外部から新たな入力情報を得る無線送電条件決定装置のブロック図である。図５（Ｂ）は、無線送電条件学習装置、及び、外部から新たな入力情報を得るための入力情報取得部６を有する無線送電条件決定装置のブロック図である。

図６は、無線送電条件決定装置の動作（無線送電条件決定方法）を説明するフローチャートである。図７は、無線送電条件学習装置、外部から新たな入力情報を得る無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置のブロック図である。図８は、無線送電条件学習装置、外部から新たな入力情報を得るための入力情報取得部６を有する無線送電条件決定装置、無線送電装置及び無線受電装置のブロック図である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。

図３及び図５において、実施の形態１に係る無線送電条件学習装置（無線送電条件学習装置２）は、前述のとおり、機器情報入力部３、ビームパターン情報入力部４、学習部５を有している。無線送電条件学習装置２は、送電機器１０から受電機器１１へ電磁波を送電するための送電ビームパターン１を学習するものである。機器情報入力部３は、送電機器１０と受電機器１１との間の距離の情報である距離情報と、送電機器１０と受電機器１１との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、送電機器１０と受電機器１１との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報が入力されるものである。

図３及び図５において、ビームパターン情報入力部４は、機器情報入力部３へ入力された入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、送電機器１０によって形成される送電ビームパターン１及びその送電効率の情報である、ビームパターン情報が入力されるものである。学習部５は、ビームパターン情報から、機器情報入力部３へ入力された入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターン１を学習するものである。学習部５の学習が浅い段階では、予め定められた範囲の送電効率に達しないことが想定されるがその場合は、その学習時点での最大の送電効率の送電ビームパターン１を学習すればよい。つまり、実施の形態１に係る送電機器１０（学習部５）における送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターン１とはこのような場合を含んでいる。

機器情報入力部３やビームパターン情報入力部４は、図１及び図２に示す、送電機器１０及び受電機器１１を含むいずれの組み合わせであってもよい。また、送電機器１０と受電機器１１との間の距離の情報である距離情報は、送電機器１０及び受電機器１１の少なくとも一方が移動体に搭載されていることを考慮し、位置関係の情報であってもよい。つまり、送電機器１０及び受電機器１１は、それぞれ一以上あればよい。例えば、図２（Ｂ）の場合であれば、機器情報入力部３は、距離情報として、受電機器１１と二以上の送電機器１０との位置関係の情報が入力され、ビームパターン情報入力部４は、ビームパターン情報として、二以上の送電機器１０によって合成された送電ビームパターン１の情報を含む情報が入力されることになる。つまり、ビームパターン情報入力部４は、送電機器１０ごとの個々の送電ビームパターン１の情報も入力されることになる。

続いて、図２（Ｃ）の場合であれば、機器情報入力部３は、距離情報として、二以上の受電機器１１と送電機器１０との位置関係の情報が入力され、ビームパターン情報入力部４は、ビームパターン情報として、二以上の受電機器１１ごとに形成される送電ビームパターン１の情報を含む情報が入力されることになる。つまり、ビームパターン情報入力部４は、一つの送電ビームパターン１によって、二以上の受電機器１１の少なくとも一つに送電する送電ビームパターン１の情報も入力されることになる。

さらに、図２（Ｄ）又は図２（Ｅ）の場合であれば、機器情報入力部３は、距離情報として、二以上の受電機器１１と二以上の送電機器１０とのそれぞれの位置関係の情報が入力され、ビームパターン情報入力部４は、ビームパターン情報として、二以上の送電機器１０によって合成された送電ビームパターン１の情報、又は、二以上の受電機器１１ごとに形成される送電ビームパターン１の情報の少なくとも一方を含む情報が入力されることになる。つまり、ビームパターン情報入力部４は、送電機器１０ごとの個々の送電ビームパターン１の情報も入力されることになる。また、ビームパターン情報入力部４は、一つの送電ビームパターン１によって、二以上の受電機器１１の少なくとも一つに送電する送電ビームパターン１の情報も入力されることになる。

なお、送電機器１０と受電機器１１との間の距離の情報である距離情報は、送電機器１０及び受電機器１１の少なくとも一方が移動体に搭載されていることを考慮し、さらに、時間変化する位置関係の情報であってもよい。つまり、機器情報入力部３は、入力される位置関係の情報が時間経過によって変動するものであり、ビームパターン情報入力部４は、ビームパターン情報として、時間経過により変動する位置関係の情報ごとに、送電ビームパターン１の情報を含む情報が入力されることになる。

好ましくは、機器情報入力部３は、機器の性能条件として、受電機器１１ごとの送電の優先順位の情報が入力され、ビームパターン情報入力部４は、受電機器１１ごとの送電の優先順位に応じて形成される送電ビームパターン１の情報を含む情報が入力されることが考えられる。この場合、機器情報入力部３は、入力される優先順位の情報が、受電機器１１のバッテリ１７の残量又は受電機器１１に接続された機器のバッテリ１７の残量が考えられる。

好ましくは、機器情報入力部３は、機器の性能条件として、送電機器１０が送電できる電力量の情報が入力されることが考えられる。この場合、機器情報入力部３は、入力される、送電機器１０が送電できる電力量の情報が、送電機器１０の電源１４の容量（残量）又は送電機器１０が接続された機器の電源１４の容量（残量）が考えられる。

また、これらの機器の性能条件に加えて、前述のとおり、機器情報入力部３は、距離情報として、受電機器１１と送電機器１０との位置関係の情報が入力されるようにしもてよい。同じく、移動体を考慮して、機器情報入力部３は、入力される位置関係の情報が時間経過によって変動するものであり、ビームパターン情報入力部４は、ビームパターン情報として、時間経過により変動する位置関係の情報ごとに、送電ビームパターン１の情報を含む情報が入力されるようにしてもよい。

好ましくは、機器情報入力部３は、機器情報の設定条件として、送電機器１０の出力情報が入力されるようにしてもよい。この場合、例えば、ビームパターン情報入力部４は、送電機器１０の出力情報が最大のときの送電ビームパターン１の情報を含む情報が入力されるようにすればよい。

これまでのいずれの場合でも、機器情報入力部３は、入力される位置関係の情報が時間経過によって変動するものに、送電機器１０が有するアレイアンテナ（送電部１３）の変形、及び、受電機器１１が有するアンテナ（受電部１５）の傾き又は変形の少なくとも一方による変動が含まれるようにしてもよい。つまり、機器情報入力部３は、入力される位置関係の情報が時間経過によって変動するものに、送電機器１０と受電機器１１との相対的距離の変動が含まれるといえる。
が入力されるようにしてもよい。

機器情報入力部３は、入力される位置関係の情報がレーザトラッカー、衛星測位システム、カメラ画像、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）のいずれかで取得されたものでもよい。また、機器情報入力部３は、入力される位置関係の情報が、送電機器１０が有するアレイアンテナ（送電部１３）により送電ビームパターン１を形成するための振幅モノパルス及び素子電界ベクトル回転法の少なくとも一方で取得されたものでもよい。

例えば、電界ベクトル回転法は、受電機器１１の受電部１５付近に形成されたパイロット信号送信アンテナから送信されたパイロット信号を送電機器１０が受信することで、ビーム制御部１２によりコマンド信号に基づく位相制御を行うことで、送電機器１０と受電機器１１との位置関係が分かるものである。送電機器１０は、パイロット信号受信アンテナによりパイロット信号を受信し、追尾受信機により受信したパイロット信号の到来方向へ放射する電磁波（送電ビームパターン１）が向くように移相器を位相制御し、復調器によりパイロット信号に重畳されたコマンド信号を再生する。詳しくは、特許文献２及び特開２００１－２０１５２６号公報に開示されている。

機器情報入力部３に入力される位置関係だけでなく、機器情報入力部３は、機器の設定条件として、送電機器１０が有するアレイアンテナ（送電部１３）により送電ビームパターン１を形成するための振幅モノパルス及び素子電界ベクトル回転法の少なくとも一方の情報が入力されるようにしてもよい。

同様に、機器情報入力部３に入力される位置関係だけでなく、機器情報入力部３は、機器の性能条件として、送電機器１０が有するアレイアンテナ（送電部１３）の変形の情報が入力されるようにしてもよい。この場合、例えば、機器情報入力部３は、入力される送電機器１０が有するアレイアンテナ（送電部１３）の変形の情報が時間経過によって変動するものであり、ビームパターン情報入力部４は、ビームパターン情報として、時間経過により変動する送電機器１０が有するアレイアンテナ（送電部１３）の変形の情報ごとに、送電ビームパターン１の情報を含む情報が入力されるようにしてもよい。

同様に、機器情報入力部３に入力される位置関係だけでなく、機器情報入力部３は、機器の性能条件として、受電機器１１が有するアンテナ（受電部１５）の傾き又は変形の情報が入力されるようにしてもよい。この場合、例えば、機器情報入力部３は、入力される受電機器１１が有するアンテナ（受電部１５）の傾き又は変形の情報が時間経過によって変動するものであり、ビームパターン情報入力部４は、ビームパターン情報として、時間経過により変動する受電機器１１が有するアンテナ（受電部１５）の傾き又は変形の情報ごとに、送電ビームパターン１の情報を含む情報が入力されるようにしてもよい。

好ましくは、機器情報入力部３は、環境情報として、送電機器１０と受電機器１１との間の送電空間の温度、湿度、風向、風速、日射量、気象情報、気圧、電波環境、送電空間に存在する障害物のいずれかの情報が入力されるようにしてもよい。また、ビームパターン情報入力部４は、ビームパターン情報として、形成される送電ビームパターン１の方向の情報が入力されるようにしてもよい。

次に、図４を用いて実施の形態１に係る無線送電条件学習装置の動作（実施の形態１に係る無線送電条件学習方法）を説明する。図４において、ステップ１は、機器情報入力部３に、送電機器１０と受電機器１１との間の距離の情報である距離情報と、送電機器１０と受電機器１１との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、送電機器１０と受電機器１１との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報が入力される処理ステップである。ステップ２は、ビームパターン情報入力部４に、機器情報入力部３へ入力された入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、送電機器１０によって形成される送電ビームパターン１及びその送電効率の情報である、ビームパターン情報が入力される処理ステップである。ステップ１及びステップ２は、処理の順序は問わない。同時でもよい。

図４において、ステップ３は、機器情報入力部３に入力された入力情報と、ビームパターン情報入力部４に入力されたビームパターン情報とに基づいて、学習部５に、ビームパターン情報から、機器情報入力部３へ入力された入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターン１を学習させる処理ステップである。前述のとおり、学習部５（無線送電条件学習装置２）には、ＡＩなどの機械学習を適用すればよい。学習部５（無線送電条件学習装置２）は学習モデルを構築して蓄積している。その他の学習部５の動作や入力情報、ビームパターン情報は、実施の形態１に係る無線送電条件学習装置（無線送電条件学習装置２）で行った説明と同様である。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、実施の形態１に係る無線送電条件決定装置（無線送電条件決定装置７）は、図３及び図５に示す無線送電条件学習装置２の学習結果（学習モデル）を用いたものである。無線送電条件決定装置７は、前述のとおり、入力情報入力部８、無線送電条件決定部９を有している。入力情報入力部８は、新たな入力情報が入力されるものである。新たな入力情報とは、新たに無線送電システムを構築しようとしている送電機器１０と受電機器１１との間の距離の情報である距離情報と、送電機器１０と受電機器１１との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、送電機器１０と受電機器１１との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上のものである。

無線送電条件決定部９は、学習部５が学習した学習結果（学習モデル）に基づいて、入力情報入力部８に入力された新たな入力情報から、送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターン１を決定するものである。それを送電ビームパターン１の情報として出力する。前述のとおり、学習部５の学習が浅い段階では、予め定められた範囲の送電効率に達しないことが想定されるがその場合は、その学習時点での最大の送電効率の送電ビームパターン１を学習しているので、それに基づいて無線送電条件決定部９が送電ビームパターン１の情報を決定する。つまり、実施の形態１に係る送電機器１０（無線送電条件決定部９）が決定する送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターン１とはこのような場合を含んでいる。

実施の形態１に係る無線送電条件決定装置（無線送電条件決定装置７）は、図５（Ｂ）に示す、新たな入力情報を取得するための入力情報取得部６を、さらに有していてもよい。図５（Ａ）は入力情報取得部６がない無線送電条件決定装置７である。なお、後述する図８は、入力情報取得部６がある場合を示しており、図７はない場合である。新たな入力情報が、環境情報であり、送電機器１０と受電機器１１との間の送電空間の温度、湿度、風向、風速、日射量、気象情報、気圧、電波環境、送電空間に存在する障害物のいずれかの情報であれば、入力情報取得部６は送電空間からそれが取得できるセンサ類６であればよい。これらのセンサ類６は、例えば、環境センサ６、測位センサ６、カメラ６である。もちろん、センサ類６は、レーザトラッカー６、衛星測位システム６、ＬｉＤＡＲ６でもよい。新たな入力情報（距離情報、条件情報）が、送電機器１０が有するアレイアンテナ（送電部１３）の変形、及び、受電機器１１が有するアンテナ（受電部１５）の傾き又は変形の場合でも、送電機器１０又は受電機器１１を観測するセンサ類でもよい。

センサ類６が環境センサ６の場合、温度、湿度、風向、風速、日射量、気象情報、気圧、電波環境、送電空間に存在する障害物の少なくとも一つである入力情報を取得できるセンサであればよい。入力情報が温度、湿度であれば温湿度計が環境センサ１０に好適である。入力情報が風速、風向であれば光波を利用したライダー装置や音波を利用したソダー装置が環境センサ１０に好適である。入力情報が日射量であれば日射量計（日射計）が環境センサ６に好適である。入力情報が気象情報であれば電波を利用した気象レーダが環境センサ６に好適である。風速、風向、日射量、温度、湿度、気象情報を予報から入手する場合は、環境センサ６からの情報はネットワーク経由で得ることになる。入力情報を得るために、環境センサ６を送電空間に配置や、送電機器１０又は受電機器１１そのものに形成する必要があれば、そのようにするとよい。なお、環境センサ６は、異なる機能を含めて、複数あってもよい。

さらに、新たな入力情報（距離情報、条件情報）が、送電機器１０が有するアレイアンテナ（送電部１３）により送電ビームパターン１を形成するための振幅モノパルス及び素子電界ベクトル回転法の少なくとも一方である場合、ビーム制御部１２が入力情報取得部６に相当とする。この場合の説明は、図８を用いた実施の形態１に係る無線送電装置及び無線受電装置の説明で行う。

図６を用いて実施の形態１に係る無線送電条件決定装置の動作（実施の形態１に係る無線送電条件決定方法）を説明する。図６において、ステップ１１は、入力情報入力部８に、新たな入力情報が入力される処理ステップである。ステップ１２は、無線送電条件決定部９が、学習部５の学習結果（学習モデル）を使用する処理ステップである。ステップ１３は、無線送電条件決定部９が、学習部５が学習した学習結果に基づいて、入力情報入力部８に入力された新たな入力情報から、送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターン１を決定する処理ステップである。その他の新たな入力情報の詳細、入力情報入力部８や無線送電条件決定部９の動作は、実施の形態１に係る無線送電条件学習装置（無線送電条件学習装置２）で行った説明と同様である。入力情報取得部６（センサ類６、ビーム制御部１２）を加えた場合も同様である。

図７及び図８において、実施の形態１に係る無線送電装置及び無線受電装置の動作は、図３及び図５に示す無線送電条件学習装置２の学習結果（学習モデル）及び無線送電条件決定装置７が決定した送電ビームパターンを用いた無線送電装置１０及び無線受電装置１１である。図７は無線送電システムにおいて独立した入力情報取得部６がない無線送電条件決定装置７を利用した無線送電装置１０及び無線受電装置１１である。図８は無線送電システムにおいて独立した入力情報取得部６がある無線送電条件決定装置７を利用した無線送電装置１０及び無線受電装置１１である。図８では、入力情報取得部６は、ビーム制御部１２と、無線送電装置１０の周辺に形成されたセンサ類６とから構成されている場合を例示している。なお、図７に示す無線送電条件決定装置７へ入力される新たな入力情報は、無線送電条件決定装置７の無線送電システム外に設けられた入力情報取得部６から得てもよい。

実施の形態１に係る無線送電装置は、無線送電条件決定装置７を備えた無線送電装置１０であってもよい。この場合、無線送電条件決定部９が決定した送電ビームパターン１を形成するための電磁波の位相及び振幅の情報を生成するビーム制御部１２と、ビーム制御部１２が生成した電磁波の位相及び振幅の情報から送電ビームパターン１を形成する送電部１３とを備えている。

実施の形態１に係る無線送電装置は、無線送電条件決定装置７が決定した送電ビームパターン１で送電する無線送電装置１０であってもよい。この場合、送電するための送電ビームパターン１を形成するための電磁波の位相及び振幅の情報を生成するビーム制御部１２と、ビーム制御部１２が生成した電磁波の位相及び振幅の情報から送電ビームパターン１を形成する送電部１３とを備えている。

これらの無線送電装置１０から送電される電磁波を受電するものが実施の形態１に係る無線受電装置である。すなわち、無線送電装置１０が形成する送電ビームパターン１によって送電される無線受電装置１１である。無線受電装置１１は、送電ビームパターン１により受電する受電部１５と、受電部１５が受電した電力を整流する整流部１６とを備えている。

実施の形態１に係る無線送電装置及び無線受電装置において、新たな入力情報が時間経過で変化するものであれば、新たな入力情報が変化するごとに、順次、新たな入力情報を実施の形態１に係る無線送電条件決定装置７（入力情報入力部８）に入力すればよい。予め、新たな入力情報の時間経過による変化が想定されているものであれば、時間情報と合わせて入力情報入力部８へ入力しておけばよい。

よって、実施の形態１に係る無線送電条件学習装置（機器情報入力部３）には、入力情報の時間経過による変化が想定されているものを、時間情報と合わせて入力しておくことが好ましい。しかし、学習部５の学習が進むに連れ、つまり、多数の入力情報が入力されることで、入力情報と時間情報と合わせて機器情報入力部３に入力せずとも、無線送電装置１０及び無線受電装置１１において、新たな入力情報が時間経過で変化するものにも対応できるようになることはいうまでもない。もちろん、時間情報ありの入力情報と、時間情報なしの入力情報とを併用して、学習部５に学習させてもよい。

以上、実施の形態１に係る無線送電装置及び無線受電装置は、送電機器１０と受電機器１１との間の距離の情報である距離情報と、送電機器１０と受電機器１１との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、送電機器１０と受電機器１１との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報があれば、送電効率が予め定められた範囲に収まる送電ビームパターン１を得ることができるようになる。

また、実施の形態１に係る無線送電装置及び無線受電装置は、送電機器１０と受電機器１１とに好適な送電ビームパターン１が実験的に得ることが困難な場合や、送電機器１０と受電機器１１との位置関係の変動が激しい場合でも、学習部５の学習度を高めておけば、好適な送電ビームパターン１を得ることが容易である。また、実施の形態１に係る無線送電装置及び無線受電装置は、図２に示すような複雑な状況でも、必要に応じて、複数の送電部１３による合成の送電ビームパターン１を含めて、好適な送電ビームパターン１を時間的に切り替えて形成することも容易となる。

１ 送電ビームパターン、２ 無線送電条件学習装置、
３ 機器情報入力部、４ ビームパターン情報入力部、
５ 学習部、 ６ 入力情報取得部（センサ類）、
７ 無線送電条件決定装置、８ 入力情報入力部、
９ 無線送電条件決定部、１０ 無線送電装置（送電機器）、
１１ 無線受電装置（受電機器）、
１２ ビーム制御部（送電制御部）、
１３ 送電部（アクティブフェイズドアレイアンテナ、送電アンテナ）、
１４ 電源、１５ 受電部（受電アンテナ）、
１６ 整流部、１７ バッテリ。

Claims (26)

1. 送電機器から受電機器へ電磁波を送電するために形成する送電ビームパターンを学習する無線送電条件学習装置であって、
   前記送電機器と前記受電機器との間の距離の情報である距離情報と、前記送電機器と前記受電機器との間の送電空間の環境の情報である環境情報と、前記送電機器と前記受電機器との機器の性能条件又は機器の設定条件の少なくとも一方である条件情報とのうち、いずれか二つ以上の入力情報が入力される機器情報入力部と、
   前記機器情報入力部へ入力された前記入力情報のうち、いずれか二つ以上の組み合わせの条件ごとに、前記送電機器によって形成される前記送電ビームパターン及びその送電効率の情報である、ビームパターン情報が入力されるビームパターン情報入力部と、
   前記ビームパターン情報から、前記組み合わせの条件ごとに、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを学習する学習部とを備えた無線送電条件学習装置。
2. 前記機器情報入力部は、前記距離情報として、前記受電機器と二以上の前記送電機器との位置関係の情報が入力され、
   前記ビームパターン情報入力部は、前記ビームパターン情報として、二以上の前記送電機器によって合成された前記送電ビームパターンの情報を含む情報が入力されることを特徴とする請求項１に記載の無線送電条件学習装置。
3. 前記機器情報入力部は、前記距離情報として、二以上の前記受電機器と前記送電機器との位置関係の情報が入力され、
   前記ビームパターン情報入力部は、前記ビームパターン情報として、二以上の前記受電機器ごとに形成される前記送電ビームパターンの情報を含む情報が入力されることを特徴とする請求項１に記載の無線送電条件学習装置。
4. 前記機器情報入力部は、前記距離情報として、二以上の前記受電機器と二以上の前記送電機器とのそれぞれの位置関係の情報が入力され、
   前記ビームパターン情報入力部は、前記ビームパターン情報として、二以上の前記送電機器によって合成された前記送電ビームパターンの情報、又は、二以上の前記受電機器ごとに形成される前記送電ビームパターンの情報の少なくとも一方を含む情報が入力されることを特徴とする請求項１に記載の無線送電条件学習装置。
5. 前記機器情報入力部は、前記機器の性能条件として、前記受電機器ごとの送電の優先順位の情報が入力され、
   前記ビームパターン情報入力部は、前記優先順位に応じて形成される前記送電ビームパターンの情報を含む情報が入力されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の無線送電条件学習装置。
6. 前記機器情報入力部は、前記機器の性能条件として、前記受電機器ごとの送電の優先順位の情報が入力され、
   入力される前記優先順位の情報が、前記受電機器のバッテリ残量又は前記受電機器に接続された機器のバッテリ残量であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の無線送電条件学習装置。
7. 前記機器情報入力部は、前記機器の性能条件として、前記送電機器が送電できる電力量の情報が入力されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線送電条件学習装置。
8. 前記機器情報入力部は、入力される前記電力量の情報が、前記送電機器の電源容量又は前記送電機器が接続された機器の電源容量であることを特徴とする請求項７に記載の無線送電条件学習装置。
9. 前記機器情報入力部は、前記距離情報として、前記受電機器と前記送電機器との位置関係の情報が入力されることを特徴とする請求項８に記載の無線送電条件学習装置。
10. 前記機器情報入力部は、入力される前記位置関係の情報が時間経過によって変動するものであり、
    前記ビームパターン情報入力部は、前記ビームパターン情報として、前記時間経過により変動する前記位置関係の情報ごとに、前記送電ビームパターンの情報を含む情報が入力されることを特徴とする請求項９に記載の無線送電条件学習装置。
11. 前記機器情報入力部は、入力される前記位置関係の情報が時間経過によって変動するものに、前記送電機器が有するアレイアンテナの変形、及び、前記受電機器が有するアンテナの傾き又は変形の少なくとも一方による変動が含まれることを特徴とする請求項１０に記載の無線送電条件学習装置。
12. 前記機器情報入力部は、入力される前記位置関係の情報が時間経過によって変動するものに、前記送電機器と前記受電機器との相対的距離の変動が含まれることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の無線送電条件学習装置。
13. 前記機器情報入力部は、入力される前記位置関係の情報がレーザトラッカー、衛星測位システム、カメラ画像、ＬｉＤＡＲのいずれかで取得されたもの、及び、前記送電機器が有するアレイアンテナにより前記送電ビームパターンを形成するための振幅モノパルス及び素子電界ベクトル回転法の少なくとも一方で取得されたもの、
    の少なくとも一方であることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の無線送電条件学習装置。
14. 前記機器情報入力部は、前記機器の設定条件として、前記送電機器の出力情報が入力されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の無線送電条件学習装置。
15. 前記ビームパターン情報入力部は、前記出力情報が最大のときの前記送電ビームパターンの情報を含む情報が入力されることを特徴とする請求項１４に記載の無線送電条件学習装置。
16. 前記機器情報入力部は、前記機器の設定条件として、前記送電機器が有するアレイアンテナにより前記送電ビームパターンを形成するための振幅モノパルス及び素子電界ベクトル回転法の少なくとも一方の情報が入力されることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の無線送電条件学習装置。
17. 前記機器情報入力部は、前記機器の性能条件として、前記送電機器が有するアレイアンテナの変形の情報が入力されることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の無線送電条件学習装置。
18. 前記機器情報入力部は、入力される前記送電機器が有するアレイアンテナの変形の情報が時間経過によって変動するものであり、
    前記ビームパターン情報入力部は、前記ビームパターン情報として、前記時間経過により変動する前記送電機器が有するアレイアンテナの変形の情報ごとに、前記送電ビームパターンの情報を含む情報が入力されることを特徴とする請求項１７に記載の無線送電条件学習装置。
19. 前記機器情報入力部は、前記機器の性能条件として、前記受電機器が有するアンテナの傾き又は変形の情報が入力されることを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の無線送電条件学習装置。
20. 前記機器情報入力部は、入力される前記受電機器が有するアンテナの傾き又は変形の情報が時間経過によって変動するものであり、
    前記ビームパターン情報入力部は、前記ビームパターン情報として、前記時間経過により変動する前記受電機器が有するアンテナの傾き又は変形の情報ごとに、前記送電ビームパターンの情報を含む情報が入力されることを特徴とする請求項１９に記載の無線送電条件学習装置。
21. 前記機器情報入力部は、前記環境情報として、前記送電空間の温度、湿度、風向、風速、日射量、気象情報、気圧、電波環境、前記送電空間に存在する障害物のいずれかの情報が入力されることを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の無線送電条件学習装置。
22. 前記ビームパターン情報入力部は、前記ビームパターン情報として、形成される前記送電ビームパターンの方向の情報が入力されることを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載の無線送電条件学習装置。
23. 請求項１から請求項２２のいずれか１項に記載の無線送電条件学習装置の学習結果を用いた無線送電条件決定装置であって、
    新たな前記入力情報が入力される入力情報入力部と、前記学習部が学習した学習結果に基づいて、前記入力情報入力部に入力された新たな前記入力情報から、前記送電効率が予め定められた範囲に収まる前記送電ビームパターンを決定する無線送電条件決定部とを備えたことを特徴とする無線送電条件決定装置。
24. 請求項２３に記載の無線送電条件決定装置を備えた無線送電装置であって、
    前記無線送電条件決定部が決定した前記送電ビームパターンを形成するための電磁波の位相及び振幅の情報を生成するビーム制御部と、
    前記ビーム制御部が生成した電磁波の位相及び振幅の情報から前記送電ビームパターンを形成する送電部とを備えたことを特徴とする無線送電装置。
25. 請求項２３に記載の無線送電条件決定装置が決定した前記送電ビームパターンで送電する無線送電装置であって、
    送電するための前記送電ビームパターンを形成するための電磁波の位相及び振幅の情報を生成するビーム制御部と、前記ビーム制御部が生成した電磁波の位相及び振幅の情報から前記送電ビームパターンを形成する送電部とを備えたことを特徴とする無線送電装置。
26. 請求項２４又は請求項２５に記載の無線送電装置が形成する前記送電ビームパターンによって送電される無線受電装置であって、
    前記送電ビームパターンにより受電する受電部と、前記受電部が受電した電力を整流する整流部とを備えたことを特徴とする無線受電装置。

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