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すべ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。システム10は、管理装置400を備える。管理装置400は、送電装置100による、中継装置300を介した、受電装置200に対する無線送電を管理する。システム10は、中継装置300を備えてよい。システム10は、送電装置100を備えてよい。システム10は、受電装置200を備えてよい。
送電装置100は、送電部102を備える。送電装置100は、送電部102によって無線送電を実行可能である。送電装置100は、例えば、地上に固定設置される。送電装置100は、移動可能であってもよい。送電装置100は、電力網から受電した電力を無線送電してよい。また、送電装置100は、水力発電、風力発電、太陽光発電、地熱発電、火力発電、及び原子力発電等の発電機能を有して、発電機能によって発電した電力を無線送電してもよい。
受電装置200は、受電部202を備える。受電装置200は、受電部202によって、無線受電可能である。受電装置200は、例えば、受電部202によって、送電装置100からの無線送電を受電する。受電装置200は、移動可能な装置であってよい。受電装置200は、地上に固定設置される装置であってもよい。受電装置200は、水中に固定設置される装置であってもよい。受電装置200は、電力を利用可能な任意の装置であってよい。受電装置200の例として、車両、無人航空機、船舶、及び潜水艇等が挙げられるが、これらに限らない。
中継装置300は、受電部310及び送電部320を備える。中継装置300は、受電部310によって無線受電した電力を、送電部320によって無線送電することによって、無線送電を中継可能である。中継装置300は、例えば、送電装置100からの無線送電を受電部310によって受けて、受電した電力を送電部320によって受電装置200に対して無線送電することによって、送電装置100から受電装置200への無線送電を中継する。
本実施形態に係るシステム10における無線送電の方式は、任意の方式であってよい。システム10における無線送電の方式は、例えば、マイクロ波等の電波を用いた電波方式である。この場合、送電部102及び送電部320は、マイクロ波等の電波を照射するアンテナであってよく、受電部202及び受電部310は、マイクロ波等の電波を受信するアンテナであってよい。本実施形態における電波方式に用いる電波は、回折しないレベルの電波であってよく、例えば、マイクロ波以上の指向性を有する電波である。
システム10における無線送電の方式は、レーザ方式であってもよい。この場合、送電部102及び送電部320は、レーザ光を照射する照射部であってよく、受電部202及び受電部310は、レーザ光を受光する受光部であってよい。
システム10における無線送電の方式は、超音波方式であってもよい。この場合、送電部102及び送電部320は、超音波発信機であってよく、受電部202及び受電部310は、超音波受信機であってよい。
システム10における無線送電の方式は、電波方式、レーザ方式、及び超音波方式を混在したものであってもよい。例えば、送電装置100と中継装置300との間と、中継装置300と受電装置200との間の無線送電の方式が異なっていてもよい。
管理装置400は、送電装置100、受電装置200、及び中継装置300のそれぞれと通信可能であってよい。管理装置400は、ネットワーク20を介して、送電装置100と通信してよい。管理装置400は、ネットワーク20を介して受電装置200と通信してよい。管理装置400は、ネットワーク20を介して中継装置300と通信してよい。
ネットワーク20は、インターネットを含んでよい。ネットワーク20は、移動体通信網を含んでよい。移動体通信網は、例えば、LTE(Long Term Evolution)通信方式に準拠する。移動体通信網は、例えば、3G(3rd Generation)通信方式に準拠する。移動体通信網は、例えば、5G(5th Generation)通信方式に準拠する。移動体通信網は、例えば、6G(6th Generation)通信方式以降のセルラ通信方式に準拠する。
管理装置400は、例えば、ネットワーク20に有線接続された送電装置100と、ネットワーク20を介して通信する。管理装置400は、ネットワーク20及び無線基地局30を介して送電装置100と通信してもよい。管理装置400は、ネットワーク20及びWi-Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)のアクセスポイントを介して通信してもよい。
管理装置400は、中継装置300と、ネットワーク20及び無線基地局30を介して通信してよい。管理装置400は、中継装置300と、ネットワーク20及びWi-Fiのアクセスポイントを介して通信してもよい。
管理装置400は、受電装置200と、ネットワーク20及び無線基地局30を介して通信してよい。管理装置400は、受電装置200と、ネットワーク20及びWi-Fiのアクセスポイントを介して通信してもよい。管理装置400は、受電装置200がネットワーク20に有線接続されている場合、当該有線接続を介して受電装置200と通信してもよい。
図2は、システム10における処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、システム10が、無線送電の方式として電波方式を採用しており、受電装置200から管理装置400に対して受電要求を送信してから、送電が実行されるまでの処理の流れを説明する。
管理装置400は、無線送電サービスを実行するにあたって、複数の送電装置100、複数の受電装置200、及び複数の中継装置300のそれぞれを予め登録する。管理装置400は、登録した複数の送電装置100、複数の受電装置200、及び複数の中継装置300のそれぞれに対して、それぞれを識別可能なIDを割り当てて、格納する。管理装置400は、複数の送電装置100のそれぞれの位置情報を予め格納してよい。管理装置400は、複数の中継装置300のそれぞれから、定期的に位置情報を受信することによって、複数の中継装置300のそれぞれの位置を把握してよい。また、管理装置400は、地形及び建物等の3次元形状の情報を含む地図情報を予め格納してよい。
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、受電装置200が、管理装置400に対して受電要求を送信する。受電要求は、受電装置200のIDと、受電装置200の位置情報とを含んでよい。
S104では、管理装置400が、受電装置200を認証する。管理装置400は、例えば、受電要求に含まれるIDが、予め登録しているIDのうちのいずれかと一致した場合に、認証可と判定し、いずれのIDとも一致しない場合、認証否と判定する。認証方法は、これに限らず、任意の認証方法が採用され得る。認証否と判定した場合、管理装置400は、受電装置200に対してその旨を通知してよい。ここでは、認証可と判定したものとして説明を続ける。
S106では、管理装置400が、複数の送電装置100から、受電装置200に対して送電する送電元の送電装置100を選択する。管理装置400は、受電要求に含まれる受電装置200の位置情報と、複数の送電装置100のそれぞれの位置情報と、予め格納している地図情報とに基づいて、送電元の送電装置100を選択してよい。管理装置400は、例えば、送電対象の受電装置200の位置に最も近い送電装置100を、送電元の送電装置100として選択する。
S108では、管理装置400が、S106において選択した送電元の送電装置100と、送電対象の受電装置200との間の送電経路を決定する。管理装置400は、送電装置100と受電装置200との間の物理的な見通しが確保できると判定した場合には、送電装置100の位置と、受電装置200の位置とを結ぶ直線を送電経路として決定してよい。
管理装置400は、送電装置100と受電装置200との間の物理的な見通しが確保できないと判定した場合、少なくとも1つの中継ポイントを含む送電経路を決定する。管理装置400は、例えば、送電装置100の位置及び受電装置200の位置と、地図情報と、複数の中継装置300の位置情報及び稼働状況とに基づいて、効率的な送電経路を決定する。管理装置400は、例えば、送電距離がより短く、かつ、中継ポイントがより少ない送電経路を決定する。また、管理装置400は、中継ポイントで無線送電を中継する中継装置300を決定する。ここでは、1つの中継ポイントを含む送電経路を決定した場合を例に挙げて説明する。
S110では、管理装置400が、送電の準備を要求する送電準備要求を、S106において選択した送電装置100に対して送信する。S112では、送電装置100が、S110において受信した送電準備要求に応じて、送電準備を実行し、承認及び待機通知を管理装置400に送信する。
S114では、管理装置400が、S108において決定した送電経路の中継ポイントへの移動指示を中継装置300に送信する。移動指示は、中継ポイントの位置情報を含む。移動指示は、送電装置100のID及び位置情報を含んでよい。
S116では、中継装置300が、移動指示に従って移動を開始して、承認及び移動開始通知を管理装置400に送信する。S118では、中継装置300が、中継ポイントへの移動が完了したことに応じて、移動完了通知を管理装置400に送信する。
S120では、管理装置400が、中継装置300に関する中継装置情報を送電装置100に送信する。管理装置400は、中継装置300のID及び位置情報を含む中継装置情報を送電装置100に送信してよい。
S122では、管理装置400が、中継装置300に関する中継装置情報を受電装置200に送信する。管理装置400は、中継装置300のID及び位置情報を含む中継装置情報を送電装置100に送信してよい。
S124では、送電装置100と中継装置300とがデータリンクを確立する。データリンクの確立は、送電装置100及び中継装置300のいずれか一方が他方に対してデータリンクの確立要求を送信することによって実行されてよい。
S126では、受電装置200と中継装置300とがデータリンクを確立する。データリンクの確立は、受電装置200及び中継装置300のいずれか一方が他方に対してデータリンクの確立要求を送信することによって実行されてよい。
S128では、送電装置100、受電装置200、及び中継装置300が、互いのLOS(Line Of Sight)を確保する。中継装置300は、送電装置100及び受電装置200のそれぞれと、互いの位置情報を常に共有していてよい。
例えば、まず、中継装置300が、送電装置100とのLOSを確保する。中継装置300と送電装置100とは、例えば、画像認識と電波強度の測定との少なくともいずれかを用いることによって、互いのLOSを確保する。そして、中継装置300が、送電装置100とのLOSを保ちながら受電装置200とのLOSを確保する。中継装置300と受電装置200とは、例えば、画像認識と電波強度の測定との少なくともいずれかを用いることによって、互いのLOSを確保する。
S130では、管理装置400が、送電開始要求を送電装置100に対して送信する。S132では、送電装置100が、承認及び送電開始通知を管理装置400に対して送信する。
S134では、送電装置100が、中継装置300に対して送電を実行する。S136では、中継装置300が、送電装置100からの送電を受けながら受電装置200に対して送電する。送電装置100からの送電を受けながら受電装置200に対して送電するとは、送電装置100から送電を受けることと、受電装置200に送電することとを、時間的に同時に行うことを含んでよい。
また、送電装置100からの送電を受けながら受電装置200に対して送電するとは、送電装置100から送電を受けるという処理に従事しながら、受電装置200に送電するという処理を実行することであってよい。この場合、送電装置100から送電を受けることと、受電装置200に送電することとは、時間的に同時に実行されなくてもよい。例えば、送電装置100から送電を受けることと、受電装置200に送電することとを適宜切替ながら実行することを含んでよい。
S138では、送電装置100、受電装置200、及び中継装置300が、送電方向及び受電方向の調整を行う。中継装置300と送電装置100とは、中継装置300による送電装置100からの電波の受信強度が最大になるように、中継装置300が位置を調整したり、中継装置300が受電部310の向きを調整したり、送電装置100が送電部102の向きを調整したりしてよい。中継装置300と受電装置200とは、中継装置300が送電装置100からの電波の受信強度が最大になるように保ちながら、受電装置200による中継装置300からの電波の受信強度が最大になるように、受電装置200が位置を調整したり、受電装置200が受電部202の向きを調整したり、中継装置300が位置を調整したり、中継装置300が送電部320の向きを調整したりしてよい。
例えば、中継装置300が、バッテリを有する無人航空機である場合に、まず、無人航空機が送電装置100から送電を受けて蓄電し、それから受電装置200とLOSを確保できる場所まで移動し、それから無人航空機が受電装置200に向けて無線送電する、ということも可能である。この場合と比較して、中継装置300が送電装置100からの送電を受けながら受電装置200に対して送電することにより、中継装置300が重いバッテリを搭載する必要性を低減することができ、安全かつ効率よく電力を送電することを可能にできる。
例えば、無人航空機は、電力から推力への変換効率が低いため、重いバッテリを備えると、電力の消耗が激しくなる。また、無人航空機に搭載可能なバッテリは蓄電容量が少なく、電力消費の激しい受電装置200への十分な給電が難しく、また、複数対象に給電することも難しくなる。また、無人航空機に重いバッテリを搭載すると、バッテリの落下による被害や、バッテリの整備不良及び不具合等による火災等の被害が発生する場合がある。
図3は、管理装置400の機能構成の一例を概略的に示す。管理装置400は、情報格納部402、装置管理部404、受電要求受信部406、送電経路決定部408、及び中継制御部410を備える。
情報格納部402は、各種情報を格納する。情報格納部402は、例えば、地図情報を格納する。情報格納部402は、地図情報を適宜更新してよい。
装置管理部404は、各装置を管理する。装置管理部404は、例えば、送電装置100を無線送電サービスに登録し、送電装置100に対してIDを割り当てて情報格納部402に格納する。装置管理部404は、送電装置100の位置情報を登録して情報格納部402に格納してよい。
また、装置管理部404は、例えば、受電装置200を無線送電サービスに登録し、受電装置200に対してIDを割り当てて情報格納部402に格納する。装置管理部404は、受電装置200から位置情報を受信して、当該受電装置200のIDに対応付けて格納してよい。装置管理部404は、受電装置200と通信することによって、受電装置200の位置情報を更新してよい。装置管理部404は、受電装置200の種類を、当該受電装置200のIDに対応付けて登録してもよい。受電装置200の種類の例として、車両、無人航空機、船舶、及び潜水艇等が挙げられるが、これらに限らない。
また、装置管理部404は、例えば、中継装置300を無線送電サービスに登録し、中継装置300に対してIDを割り当てて情報格納部402に格納する。装置管理部404は、中継装置300から位置情報を受信して、当該中継装置300のIDに対応付けて格納してよい。装置管理部404は、中継装置300と通信することによって、中継装置300の位置情報を更新してよい。装置管理部404は、中継装置300の種類を、当該中継装置300のIDに対応付けて登録してもよい。中継装置300の種類の例として、車両、無人航空機、船舶、及び潜水艇等が挙げられるが、これらに限らない。
受電要求受信部406は、受電装置200から受電要求を受信する。受電要求受信部406は、受電要求を送信した受電装置200を認証してよい。受電要求受信部406は、受電要求に含まれるIDによって、受電装置200を認証してよい。
送電経路決定部408は、受電要求受信部406が受電要求を受信したことに応じて、受電要求を送信した送電対象の受電装置200に対する送電経路を決定する。送電経路決定部408は、受電要求受信部406によって受電装置200が認証可と判定された場合に、送電経路を決定してよい。
送電経路決定部408は、例えばまず、無線送電サービスに登録されている複数の送電装置100から、送電元の送電装置100を選択する。送電経路決定部408は、送電対象の受電装置200の位置に基づいて、送電元の送電装置100を選択してよい。具体例として、送電経路決定部408は、送電対象の受電装置200の位置により近い送電装置100を選択する。
送電経路決定部408は、送電装置100と受電装置200との間の物理的な見通しを確保できる場合、送電装置100と受電装置200とを結ぶ直線の送電経路を決定してよい。この場合、管理装置400は、受電装置200に対して送電装置100に関する情報を送信し、送電装置100に対して受電装置200に関する情報を送信してよい。また、管理装置400は、送電装置100に対して、送電経路を通知してよい。そして、送電装置100は、管理装置400からの指示に従って、受電装置200に対する送電を実行してよい。
送電経路決定部408は、送電装置100と受電装置200との間の物理的な見通しを確保できない場合、少なくとも1つの中継ポイントを含む、送電元の送電装置100から送電対象の受電装置200への送電経路を決定してよい。送電経路決定部408は、例えば、送電装置100の位置、受電装置200の位置、及び地図情報に基づいて、少なくとも1つの中継ポイントを含む送電経路を決定する。送電経路決定部408は、例えば、送電距離がより短い送電経路を決定する。送電経路決定部408は、例えば、中継ポイントがより少ない送電経路を決定する。
送電経路決定部408は、例えば、1つの中継ポイントによって、送電装置100から中継ポイントへの物理的な見通しと、中継ポイントから受電装置200への物理的な見通しとを確保できる場合、当該1つの中継ポイントを含む送電経路を決定し、1つの中継ポイントでは確保できない場合、複数の中継ポイントを含む送電経路を決定する。送電経路決定部408は、例えば、送電装置100と受電装置200との間の障害物の位置を確認して、1つの中継ポイントによって、中継ポイントと送電装置100との物理的な見通し及び中継ポイントと受電装置200との物理的な見通しが確保できるか否かを判定する。送電経路決定部408は、例えば、2つの直線によって、送電装置100と受電装置200との間の障害物を避けることができる場合、1つの中継ポイントによって中継可能と判定し、できない場合、複数の中継ポイントによって中継すると判定する。
送電経路決定部408は、1つの中継ポイントによって中継可能と判定した場合、中継ポイントと送電装置100との物理的な見通し、及び中継ポイントと受電装置200との物理的な見通しを確保するように、送電経路を決定する。送電経路決定部408は、送電装置100と中継ポイントとの間に障害物がなく、中継ポイントと受電装置200との間に障害物がない送電経路を決定してよい。
送電経路決定部408は、複数の中継装置300の位置情報及び稼働状況にさらに基づいて、送電経路を決定してもよい。送電経路決定部408は、複数の中継装置300のうち、稼働状況として中継処理を実行可能な複数の中継装置300の位置情報に基づいて、送電経路を決定してよい。送電経路決定部408は、複数の中継装置300の現在位置を中継ポイントの候補として、送電経路を決定してよい。また、送電経路決定部408は、複数の中継装置300の移動可能範囲内を中継ポイントの候補として、送電経路を決定してもよい。
送電経路決定部408は、複数の中継ポイントによって中継すると判定した場合、送電装置100と最初の中継ポイントとの物理的な見通しと、中継ポイント間の物理的な見通しと、最後の中継ポイントと受電装置200との物理的な見通しとを確保するように、送電経路を決定する。送電経路決定部408は、送電装置100と最初の中継ポイントとの間に障害物がなく、中継ポイント間に障害物がなく、最後の中継ポイントと受電装置200との間に障害物がない送電経路を決定してよい。
送電経路決定部408は、複数の送電装置100からの送信元の送電装置100の選択と、複数の中継装置300からの中継役の中継装置300の選択とをまとめて実行してもよい。例えば、送電経路決定部408は、複数の送電装置100と複数の中継装置300とから、複数の送電経路の候補を特定して、複数の送電経路の候補から1つの送電経路を選択する。送電経路決定部408は、例えば、複数の送電経路の候補のうち、効率が最もよい送電経路を選択する。
送電経路決定部408は、例えば、複数の送電経路のうち、送電距離がより短い送電経路を選択する。送電経路決定部408は、例えば、複数の送電経路のうち、含まれる中継装置300の数がより少ない送電経路を選択する。送電経路決定部408は、例えば、複数の送電経路のうち、送電距離がより短く、かつ、含まれる中継装置300の数がより少ない送電経路を選択する。
中継制御部410は、送電経路決定部408によって決定された送電経路に基づいて、中継装置300に、送電元の送電装置100から送電対象の受電装置200への無線送電を中継させる。例えば、送電元の送電装置100と送電対象の受電装置200との無線送電を、1台の中継装置300に中継させる場合、中継制御部410は、送電元の送電装置100からの無線送電を受けながら送電対象の受電装置200に無線送電するように当該中継装置300を制御してよい。
送電元の送電装置100と送電対象の受電装置200との無線送電を2台の中継装置300に中継させる場合、中継制御部410は、1台目の中継装置300を、送電元の送電装置100からの無線送電を受けながら2台目の中継装置300に無線送電するように制御してよい。中継制御部410は、2台目の中継装置300を、1台目の中継装置300からの無線送電を受けながら受電装置200に無線送電するように制御してよい。
送電元の送電装置100と送電対象の受電装置200との無線送電を3台の中継装置300に中継させる場合、中継制御部410は、1台目の中継装置300を、送電元の送電装置100からの無線送電を受けながら2台目の中継装置300に無線送電するように制御してよい。中継制御部410は、2台目の中継装置300を、1台目の中継装置300からの無線送電を受けながら3台目の中継装置300に無線送電するように制御してよい。中継制御部410は、3台目の中継装置300を、2台目の中継装置300からの無線送電を受けながら受電装置200に無線送電するように制御してよい。中継制御部410は、送電装置100と受電装置200との無線送電を、4台以上の中継装置300に中継させる場合、同様に制御してよい。
送電経路決定部408は、受電装置200の移動方向に基づく移動指示を中継装置300に送信してよい。送電経路決定部408は、受電装置200の位置情報の更新状況から、受電装置200の移動方向を判定してよい。送電経路決定部408は、受電装置200から受電装置200の移動方向に関する情報を受信してもよい。
図4は、送電経路決定部408による送電経路50の決定について説明するための説明図である。送電経路決定部408は、送電元の送電装置100の位置、送電対象の受電装置200の位置、及び地図情報に基づいて、送電経路50を決定してよい。送電経路決定部408は、例えば、送電装置100と受電装置200との間に存在する障害物40を避けつつ、送電距離がより短くなるように送電経路50を決定する。送電経路決定部408は、例えば、送電装置100と受電装置200との間の障害物40を避けた経路のうちの最短経路を送電経路50として特定する。
送電経路決定部408は、中継ポイント52において中継を実行させる中継装置300を、複数の中継装置300から選択してよい。送電経路決定部408は、複数の中継装置300のそれぞれの位置に基づいて、中継を実行させる中継装置300を決定してよい。送電経路決定部408は、例えば、複数の中継装置300のうち、中継ポイント52に最も近い中継装置300を、中継を実行させる中継装置300として決定する。
送電経路決定部408は、複数の中継装置300のそれぞれの種類にさらに基づいて、中継を実行させる中継装置300を決定してもよい。送電経路決定部408は、例えば、車両よりも無人航空機を優先して、中継を実行させる中継装置300を決定する。車両よりも無人航空機の方が移動の自由度が高いので、送電方向及び受電方向の調整をより行いやすくすることができる。
送電経路決定部408は、送電対象の受電装置200の種類にさらに基づいて、中継を実行させる中継装置300を決定してもよい。送電経路決定部408は、例えば、受電装置200の種類と同じ種類の中継装置300を優先して、中継を実行させる中継装置300を決定する。これにより、受電装置200が移動した場合に、受電装置200の移動に中継装置300が追随することができずに、中継が中断してしまうリスクを低減することができる。
送電経路決定部408は、送電対象の受電装置200の移動特性と、複数の中継装置300のそれぞれの移動特性とにさらに基づいて、中継を実行させる中継装置300を決定してもよい。送電経路決定部408は、例えば、受電装置200の移動特性と同様の移動特性を有する中継装置300を優先して、中継を実行させる中継装置300を決定する。また、送電経路決定部408は、例えば、受電装置200よりも移動能力が高い中継装置300を優先して、中継を実行させる中継装置300を決定する。これにより、受電装置200が移動した場合に、受電装置200の移動に中継装置300が追随することができずに、中継が中断してしまうリスクを低減することができる。
送電経路決定部408は、複数の中継装置300のそれぞれの状態にさらに基づいて、中継を実行させる中継装置300を決定してもよい。送電経路決定部408は、例えば、状態がより良い中継装置300を優先して、中継を実行させる中継装置300を決定する。これにより、中継の最中に中継装置300の状態が悪化して、中継を継続できなくなるリスクを低減することができる。送電経路決定部408は、例えば、複数の中継装置300がバッテリを搭載している場合、バッテリ残量がより多い中継装置300を優先して、中継を実行させる中継装置300を決定する。
送電経路決定部408は、送電元の送電装置100の位置、送電対象の受電装置200の位置、及び地図情報と、複数の中継装置300のそれぞれの位置情報とに基づいて、送電経路50を決定してもよい。例えば、送電経路決定部408は、まず、送電装置100と受電装置200との間の障害物40を避けた経路のうちの最短経路を特定する。そして、送電経路決定部408は、複数の中継装置300のそれぞれの位置情報に基づいて、最短経路における中継ポイント52に移動可能な中継装置300が存在する場合、当該最短経路を送電経路50とする。送電経路決定部408は、中継ポイント52に移動可能な中継装置300が存在しない場合、複数の中継装置300の位置情報に基づいて、中継ポイント52の位置を調整することによって、送電経路50を決定してよい。
図5は、システム10における無線送電中継の一例を概略的に示す。図5では、無人航空機500が中継装置300として機能し、車両600が受電装置200として機能する場合について説明する。
無人航空機500は、受電部510によって、送電装置100の送電部102からの無線送電を受けながら、送電部520によって、車両600の受電部602に対して無線送電する。これにより、送電装置100と車両600との間に山岳42が存在する場合であっても、送電装置100から車両600への送電を可能とすることができる。
図5に示す例では、車両600への無線送電を中継する中継装置300として、車両600よりも移動の自由度が高い無人航空機500を選択している。これにより、車両600が移動した場合であっても、無人航空機500が移動することによって、容易に無線送電の中継を継続することができる。
図6は、システム10における無線送電中継の一例を概略的に示す。ここでは、図5と異なる点を主に説明する。図6に示す無人航空機500は、受電部512及び受電部514と、送電部522及び送電部524とを備える。ここでは、無人航空機500が、下面側に受電部512、送電部522、及び送電部524を備え、上面側に受電部514を備える場合を例示している。
受電部512によって、送電装置100からの無線送電を受けている無人航空機500は、無線送電を受けながら、送電部522及び送電部524によって、異なる他の無人航空機500に対して無線送電を実行している。受電部514によって、送電部524からの無線送電を受けている無人航空機500は、無線送電を受けながら、送電部522及び送電部524によって、異なる車両600に対して無線送電を実行している。
図6に例示するように、中継装置300は、無線送電によって受電した電力を、複数の受電装置200に対して無線送電してもよい。これにより、複数の受電装置200に対する柔軟な給電が可能となる。
図7は、システム10における無線送電中継の一例を概略的に示す。図7では、車両600が送電装置100として機能し、車両610が中継装置300として機能し、車両620が受電装置200として機能する場合について説明する。車両600は、受電部602及び送電部604を備える。車両610は、受電部612及び送電部614を備える。車両620は、受電部622及び送電部624を備える。
車両610は、受電部612によって送電部604からの無線送電を受けながら、送電部614によって受電部622に対して無線送電を行う。これにより、車両600と車両620との間には高層ビル44が存在していて、車両600と車両620との間の物理的な見通しが確保できない場合であっても、車両600から車両620への無線送電を実現することができる。
図8は、システム10における無線送電中継の一例を概略的に示す。図8では、無人航空機500が中継装置300として機能し、船舶700が受電装置200として機能する場合について説明する。
無人航空機500は、受電部510によって送電装置100からの無線送電を受けながら、送電部520によって受電部710に対する無線送電を行う。これにより、広大な海洋において、陸上の送電装置100と船舶700との距離が水平線の彼方でLOSの確保ができないほど離れているような場合であっても、送電装置100による船舶700への無線送電を実現することができる。
図9は、中継装置300の構成の一例を概略的に示す。図9に示す中継装置300は、本体部340と、2つの受電部310と、2つの送電部320とを備える。中継装置300は、受電部310を1つのみ備えてもよく、3つ以上の受電部310を備えてもよい。また、中継装置300は、送電部320を1つのみ備えてもよく、3つ以上の送電部320を備えてもよい。
中継装置300は、受電部310を支持する支持部311を備える。支持部311は、受電部310を首振り及び回転可能に支持してよく、受電部310は、任意の向きに調整可能であってよい。支持部311は、例えば、2軸ジンバル機構を有する。
中継装置300は、送電部320を支持する支持部321を備える。支持部321は、送電部320を首振り及び回転可能に支持してよく、送電部320は、任意の向きに調整可能であってよい。支持部321は、例えば、2軸ジンバル機構を有する。
本体部340は、制御部342、通信部344、及び送受電実行部346を備える。通信部344は、管理装置400と通信する。通信部344は、送電装置100と通信する。通信部344は、受電装置200と通信する。
送受電実行部346は、受電部310によって送電装置100からの無線給電を受けながら、送電部320によって受電装置200に無線送電する。送受電実行部346は、例えば、受電部310によって受電した電力を送電部320に伝達するケーブルである。送受電実行部346は、受電部310が受光したレーザ光を電力に変換して送電部320に伝達する伝達部であってもよい。送受電実行部346は、受電部310が受光したレーザ光を送電部320に伝達する光ファイバ等の伝達媒体であってもよい。送受電実行部346は、受電部310が受け取った超音波を電力に変換して、送電部320に伝達する伝達部であってもよい。
制御部342は、受電部310の向きを調整してよい。制御部342は、送電部320の向きを調整してよい。
制御部342は、中継装置300の移動を制御してよい。制御部342は、中継装置300の駆動部を制御することによって、中継装置300を移動させてよい。例えば、中継装置300が無人航空機である場合、制御部342は、プロペラ等を制御することによって、中継装置300を移動させる。制御部342は、通信部344を介して管理装置400から移動指示を受信した場合、当該移動指示に従って中継装置300を移動させてよい。
制御部342は、例えば、通信部344を介して受信した管理装置400からの指示に従って、送電装置100とデータリンクを確立する。また、制御部342は、例えば、通信部344を介して受信した管理装置400から指示に従って、受電装置200とデータリンクを確立する。
制御部342は、送電装置100と通信しながら、送電装置100とのLOSを確保するように、中継装置300の移動を制御したり、受電部310の向きを調整したりしてよい。制御部342は、送電装置100とのLOSを保ちながら、受電装置200とのLOSを確保するように、中継装置300の移動を制御したり、送電部320の向きを調整したりしてよい。
制御部342は、送電装置100と通信しながら、受電部310による送電装置100からの電波受信強度が最大となるように、中継装置300の位置を制御したり、受電部310の向きを調整したりしてよい。制御部342は、受電装置200と通信しながら、受電部202による送電部320からの電波受信強度が最大となるように、中継装置300の位置を制御したり、送電部320の向きを調整したりしてよい。
図10は、中継装置300の構成の一例を概略的に示す。ここでは、受電部310と送電部320とを連結するケーブル330を備える中継装置300を例示する。ケーブル330は、送受電実行部の一例であってよい。
無線送電の方式が電波方式である場合、受電部310は、電波を受信するアンテナであってよく、送電部320は、電波を照射するアンテナであってよい。ケーブル330は、同軸ケーブル等であってよく、ケーブル330は、受電部310によって受電した電力を、送電部320に伝達する。ケーブル330は、電力伝達媒体の一例であってよい。また、ケーブル330は、導波管であってもよい。受電部310は、電波による送電を受けてよく、制御部342は、受電部310が受電した電力をケーブル330を介して送電部320に伝達して、電力を送電部320によって受電装置200に無線送電してよい。
無線送電の方式がレーザ方式である場合、受電部310は、レーザ光を受光する受光部であってよく、送電部320は、レーザ光を照射する照射部であってよい。ケーブル330は、レーザ光を伝達可能な、光ファイバのような伝達媒体であってよい。ケーブル330は、光伝達媒体の一例であってよい。受電部310は、レーザ光を受光し、制御部342は、受電部310が受光したレーザ光をケーブル330を介して送電部320に伝達して、レーザ光を送電部320によって受電装置200に向けて放射してよい。また、ケーブル330は、同軸ケーブル等であってよく、ケーブル330は、受電部310によって受電した電力を送電部320に伝達する。受電部310は、レーザ光による送電を受け、制御部342は、受電部310が受電した電力をケーブル330を介して送電部320に伝達して、電力を送電部320によって受電装置200に無線送電してよい。
無線送電の方式が超音波方式である場合、受電部310は、超音波受信機であってよく、送電部320は、超音波発信機であってよい。ケーブル330は、同軸ケーブル等であってよく、ケーブル330は、受電部310によって受電した電力を送電部320に伝達する。
中継装置300は、複数の送電部320を備えてもよく、その場合、ケーブル330は、受電部310から複数の送電部320に対して分岐してよい。
図11は、受電部310の一例を概略的に示す。ここでは、無線送電の方式が電波方式である場合の受電部310の一例を示す。受電部310は、アンテナ312及びカメラ314を備える。
制御部342は、カメラ314による撮像画像によって、対向装置を画像認識してよい。制御部342は、中継装置300と対向装置との間のLOSを確保すべく、対向装置との相対位置に基づいて、中継装置300の移動を制御してよい。また、制御部342は、アンテナ312によって受信する電波の受信電波強度を最大にすべく、アンテナ312のベクトルを調整してよい。
受電部310は、カメラ314を備えなくてもよい。制御部342は、既知のマイクロ波ビーム方向制御技術(素子電界ベクトル回転法(REV法)及び振幅モノパルス法等)を利用して、アンテナ312のベクトルを制御してもよい。
送電部320は、受電部310と同様の構成を有してよい。制御部342は、カメラ314によって送信する電波を受信する側の受信電波強度を最大にすべく、アンテナのベクトルを調整してよい。
図12は、システム10におけるネットワークトポロジー900の一例を概略的に示す。図12では、ルート局として、送電装置100及び衛星110を例示し、中継局として、無人航空機500、HAPS(High Altitude Platform Station)810、及び飛行船820を例示し、終端局として、車両832、車両834、車両836、潜水艇840、及び無人航空機500を例示している。
システム10において、例えば、地上や上空(宇宙)のルート局から次段の中継局へマイクロ波及びレーザ光等によって無線送電する。中継局は、ルート局から受けたマイクロ波及びレーザ光を、例えば、導波管及びプリズム等によりパススルーで、あるいは電気回路を通して、あるいはコンデンサや2次電池に一旦蓄電するなどして、さらに次段の中継浴へ中継する。このように中継された電力は、最終的に終端局によって消費される。
図13は、管理装置400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、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。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。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、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、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、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。