JP7144801B2 - 計測装置、受電装置、送電装置、および飛行システム - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る自律飛行システム10の概要を示す図である。自律飛行システム10はドローン11および位置計測装置12を備える。自律飛行システム10は本発明の「飛行システム」の一例である。ドローン11は本発明の「飛行体」の一例である。位置計測装置12は本発明の「計測装置」の一例である。
図9は、第2の実施形態に係る電力伝送システム20の概要を示す図である。電力伝送システム20はドローン21および受電装置22を備える。ドローン21は、地上に設置された受電装置22の上空でホバリングしながら、受電装置22に給電する。この際、ドローン21は、受電装置22で計測されたドローン21の位置を使用してホバリング状態を制御する。ドローン21から送電される送電波は、受電装置22への給電に使用されるだけではなく、ドローン21の位置計測のためのパイロット信号としても使用される。
図15は、第3の実施形態に係る電力伝送システム30の概要を示す図である。電力伝送システム30はドローン31および受電装置32を備える。受電装置32は例えば地上に設置される。ドローン31は、受電装置32で計測されたドローン31の位置を使用した飛行制御を行って降下し、折り畳み脚317を開いて着陸する。この際、ドローン31は、ドローン31のアレイアンテナ242(図16参照)が受電装置32のレクテナアレイ261(図18参照)に対向するように着陸する。そして、ドローン31は着陸状態で受電装置32に給電する。受電装置32は、給電時に、ドローン31の位置を計測しなくてもよい。
図19は、第4の実施形態に係る電力伝送システム40の概要を示す図である。電力伝送システム40はドローン41および送電装置42を備える。送電装置42は例えば地上に設置される。ドローン41は、送電装置42で計測されたドローン41の位置を使用した飛行制御を行って降下し、折り畳み脚317を開いて着陸する。この際、ドローン41は、ドローン41のレクテナアレイ461(図20参照)が送電装置42のアレイアンテナ242(図22参照)に対向するように着陸する。レクテナアレイ461は、例えばドローン41の下部に配置される。アレイアンテナ242は、例えば送電装置42の上部に配置される。送電装置42は、ドローン41の着陸後、ドローン41に給電する。送電装置42は、給電時に、ドローン41の位置を計測しなくてもよい。
図23および図24は、第5の実施形態に係る電力伝送システム50の概要を示す図である。図23はドローン41の降下時の様子を示す。図24は、送電装置52がドローン41に給電する様子を示す。電力伝送システム50はドローン41および送電装置52を備える。ドローン41は、送電装置52で計測されたドローン41の位置を使用した飛行制御を行って降下し、折り畳み脚317を開いて着陸する。送電装置52は、ドローン41の着陸後、ドローン41に給電する。
位置計測用のアンテナ121に囲まれた領域にラジアルスロットアンテナ542を配置できる。従って、位置計測用のアンテナ121を使用してドローン41の位置を計測できるとともに、ラジアルスロットアンテナ542を使用してドローン41に給電できる。
上記の実施形態では、ドローンの位置が計測される例を示したが、マルチコプタ、飛行船、気球等の別の飛行体の位置が計測されてもよい。
D1,D2,D3,D4…ダイオード
L1…インダクタ
Q1…トランジスタ
R1,R3,R4,R5…抵抗
W1,W2,W3…終端器
10…自律飛行システム
11,21,31,41…ドローン
12…位置計測装置
13…バスケット
20,30,40,50…電力伝送システム
22,32…受電装置
42,52…送電装置
111…GNSS受信機
111…受信機
112…気圧高度計
113…送受信部
115…制御部
116…飛行制御部
121,121A,121B,121C,121D,121F,121G,121M,121N,121O,153…アンテナ
122…ミキサ
123…信号発生器
124…ローパスフィルタ
125…位相差計
126,526…制御部
127,527…位置演算部
128…変調制御部
129,229,529…変調器
141…送信部
142,142A,142B…アンテナ
143…受信部
144,358,372,476,478,586,587…サーキュレータ
151,268,356,475,481…方向性結合器
154,588…1/4波長線路
221,221A,221B,221C,221D,221E…アンテナ
242…アレイアンテナ
245…送電部
246…分配器
247,447…アンテナ素子
253…整流素子
254…入力フィルタ
255…出力フィルタ
261,461…レクテナアレイ
262,262A,262B,262C,262D,262E…レクテナ
263…整流器
264…集電サブバス
265…レクテナ制御器
266…集電メインバス
267…蓄電池
317…折り畳み脚
359,371,479,589,590…保護回路
542…ラジアルスロットアンテナ
581…フィラメント電源
582マグネトロン高圧電源
583…マグネトロン
584…基準信号発振器
585…増幅回路
Claims (10)
- パイロット信号を受信する少なくとも5つの計測用アンテナと、
前記計測用アンテナに接続され、異なる前記計測用アンテナで受信される前記パイロット信号の間の位相差を計測する位相差計測部と、
前記位相差計測部で計測された位相差にかかる信号が入力され、前記位相差計測部で計測された位相差に基づいて、前記計測用アンテナに対する前記パイロット信号の発信位置の方向を事前に算出せずに、前記パイロット信号の発信位置の近似値を用いずに、前記パイロット信号の発信位置の3次元直交座標系における座標を算出する位置演算部と、を備え、
前記計測用アンテナは、第1計測用アンテナ、第2計測用アンテナ、第3計測用アンテナ、および第4計測用アンテナを含み、前記第1計測用アンテナは前記3次元直交座標系の原点から前記3次元直交座標系の第1軸の負方向に距離L離れ、前記第2計測用アンテナは前記原点から前記第1軸の正方向に距離L離れ、前記第3計測用アンテナは前記原点から前記3次元直交座標系の第2軸の正方向に距離L離れ、前記第4計測用アンテナは前記原点から前記第2軸の負方向に距離L離れている、計測装置。 - 前記計測用アンテナは基準アンテナを含み、
前記位相差計測部は、前記基準アンテナで受信される前記パイロット信号と、前記基準アンテナ以外の前記計測用アンテナで受信される前記パイロット信号との位相差を計測する、請求項1に記載の計測装置。 - 通信用アンテナと、
前記通信用アンテナから、前記位相差計測部で計測された位相差に基づくデータを乗せたデータ信号を送信する第1通信部と、を備える、請求項1または2に記載の計測装置。 - 前記第1通信部は変調部および変調制御部を有し、
前記変調部は、前記通信用アンテナで受信された前記パイロット信号の反射信号を変調し、
前記変調制御部は、前記変調部を制御して、前記位相差計測部で計測された位相差に基づくデータを前記反射信号に乗せる、請求項3に記載の計測装置。 - 請求項1から4の何れかに記載の計測装置と、
複数のレクテナと、を備え、
前記レクテナの少なくとも一つは前記計測用アンテナを含み、
前記計測用アンテナは前記パイロット信号の受信と受電とに共用される、受電装置。 - 請求項4に記載の計測装置と、
複数のレクテナと、を備え、
前記レクテナの少なくとも1つは前記通信用アンテナを含み、
前記通信用アンテナは前記データ信号の送信と受電とに共用され、
前記通信用アンテナと前記変調部との間には、受電される電力から前記変調部を保護する保護回路が接続される、受電装置。 - 請求項1から4の何れかに記載の計測装置と、
送電用アンテナと、
前記送電用アンテナに給電する送電部と、を備え、
前記送電用アンテナは、複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナであり、
前記アンテナ素子の少なくとも1つは前記計測用アンテナで構成される、送電装置。 - 請求項1から4の何れかに記載の計測装置と、
送電用アンテナと、
前記送電用アンテナに給電する送電部と、を備え、
前記計測用アンテナの数は6つであり、
前記計測用アンテナは前記送電用アンテナを囲むように配置される、送電装置。 - 電力伝送に使用される電磁波の周波数は、前記パイロット信号に使用される電磁波の周波数と同一である、請求項5もしくは6に記載の受電装置、または請求項7もしくは8に記載の送電装置。
- 請求項3または4に記載の計測装置と、
自律飛行する飛行体と、を備え、
前記飛行体は、
少なくとも1つのアンテナと、
前記飛行体のアンテナから、前記計測装置に、前記パイロット信号を送信するパイロット信号送信部と、
前記第1通信部から送信された前記データ信号を前記飛行体のアンテナで受信する第2通信部と、
前記発信位置に基づいて前記飛行体の飛行を制御する飛行制御部と、を備える、飛行システム。
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