JP7156464B2

JP7156464B2 - Vehicles and Programs

Info

Publication number: JP7156464B2
Application number: JP2021124033A
Authority: JP
Inventors: 翼瀬戸; 智宏渡部; 雅則藤田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2022-10-19
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: JP2021184621A; JP2021136573A; JP6923026B1; JP2021184620A

Description

本発明は、飛行体およびプログラムに関する。 The present invention relates to aircraft and programs.

従来、複数の無線システムで周波数を共用する際の干渉を低減するための技術として、基地局がアレーアンテナを用いて周辺に位置する電波源からの電波の到来方向を推定し、所望波にメインビームを向け、他の到来波にはヌル点を向けた指向性を形成するアダプティブアンテナ（適応アンテナ）技術が知られている。 Conventionally, as a technology to reduce interference when frequencies are shared by multiple wireless systems, a base station uses an array antenna to estimate the direction of arrival of radio waves from radio sources located in the vicinity, Adaptive antenna technology is known that forms directivity by directing a beam and directing null points to other incoming waves.

また、特許文献１～特許文献５には、指向性を用いた多様な通信技術が開示されている。例えば、特許文献１には、移動端末に適用される適応アンテナ技術であり、移動端末の向きまたは傾きに応じてアンテナ指向性を制御する技術が開示されている。また、特許文献２には、複数の無線装置およびアンテナを搭載した装置であり、１つの無線装置およびアンテナに着目すると、その無線装置の通信対象に指向性を向けつつ、アンテナを回転させて他の無線アンテナに対してはヌルを向ける装置が開示されている。また、特許文献３には、加速度センサが設けられた無線装置であって、センサによって検出された動きによってビームの方向を変える無線装置が開示されている。また、特許文献４には、無線装置が振られたことを検知すると送信出力を増大する技術が開示されている。また、特許文献５には、移動体と通信する装置であって、移動体の速度に応じてビーム幅または方向を変更する技術が開示されている。 Further, Patent Documents 1 to 5 disclose various communication techniques using directivity. For example, Patent Literature 1 discloses adaptive antenna technology applied to mobile terminals, in which antenna directivity is controlled according to the orientation or tilt of the mobile terminal. Further, Patent Document 2 discloses a device equipped with a plurality of radio devices and antennas. A device is disclosed that steers nulls for the radio antennas of . Further, Patent Document 3 discloses a wireless device provided with an acceleration sensor that changes the direction of a beam according to the motion detected by the sensor. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200000 discloses a technique for increasing transmission output when it is detected that a wireless device is shaken. Further, Patent Document 5 discloses a technique for a device that communicates with a moving object, which changes the beam width or direction according to the speed of the moving object.

特開２００４－６４７４１号公報JP-A-2004-64741 国際公開第２０１７／０１８０７０号WO2017/018070 特開２０１３－２３６３０１号公報JP 2013-236301 A 特開２００８－１９９０９９号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-199099 特開２０１６－１４４１９４号公報JP 2016-144194 A

しかし、従来の技術では、飛行体からの指向性送信が他の無線システムにおける通信に干渉を与えてしまう場合があった。例えば、飛行体に急激な姿勢変動が発生した場合に、飛行体の姿勢角の推定値と実際の飛行体の姿勢角との間に過渡的な誤差が生じ得る。特許文献１に記載の技術では、当該姿勢角の誤差を考慮せずに送信指向性が決定されるので、他の無線システムの方位にビームが向き、他の無線システムに干渉を与える恐れがある。また、特許文献５には移動体の速度が速いほど目的方向へのビーム幅を広げる技術が開示されているが、速度が遅くても速度の変化が大きい場合には誤差が大きくなり得るので、誤差の影響を十分に低減することが困難である。 However, with conventional technology, directional transmissions from flying objects sometimes interfere with communications in other wireless systems. For example, when a flying object undergoes a sudden attitude change, a transient error may occur between the estimated value of the attitude angle of the flying object and the actual attitude angle of the flying object. In the technique described in Patent Document 1, since the transmission directivity is determined without considering the error of the attitude angle, the beam may be directed to the azimuth of another wireless system and interfere with the other wireless system. . Further, Patent Document 5 discloses a technique for widening the beam width in the target direction as the speed of the moving object increases. It is difficult to sufficiently reduce the effects of errors.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、他の無線システムへの干渉をより効果的に低減することが可能な、新規かつ改良された飛行体およびプログラムを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved radio system capable of more effectively reducing interference with other radio systems. It is to provide an aircraft and a program.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、飛行体であって、飛行のための駆動力を発生させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御値を出力する飛行制御部と、無線通信装置と通信するアレイアンテナと、前記アレイアンテナから前記無線通信装置への無線信号の送信に指向性を与えるための複素ウェイトを演算する演算部と、を備え、前記指向性は、前記無線通信装置への方位以外の対象方位にヌルを向ける指向性であり、前記演算部は、前記制御値を微分して得られる結果が第１の閾値を上回る場合には、当該結果が前記第１の閾値以下である場合よりも、前記ヌルの角度広がりが大きくなるように前記複素ウェイトを演算する、飛行体が提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, there is provided an aircraft comprising: a driving unit for generating a driving force for flight; and a flight control unit for outputting a control value for controlling the driving unit. an array antenna that communicates with a wireless communication device; and a computing unit that computes a complex weight for giving directivity to transmission of a wireless signal from the array antenna to the wireless communication device, wherein the directivity is It is a directivity that directs a null to a target azimuth other than the azimuth toward the wireless communication device, and the computing unit determines that, when a result obtained by differentiating the control value exceeds a first threshold, the result is the An air vehicle is provided that computes the complex weight such that the angular spread of the null is greater than if it is less than or equal to a first threshold.

前記飛行体は、前記結果が前記第１の閾値より大きい第２の閾値を上回る場合には、前記無線通信装置への前記無線信号の送信を停止する送信制御部をさらに備えてもよい。 The flying object may further include a transmission control unit that stops transmitting the radio signal to the radio communication device when the result exceeds a second threshold that is greater than the first threshold.

前記演算部は、前記結果が第１の閾値を上回る場合には、当該結果が前記第１の閾値以下である場合よりも、前記無線通信装置へのビームの角度広がりが大きくなるように前記複素ウェイトを演算してもよい。 The computing unit performs the complex calculation so that, when the result exceeds the first threshold, the angular spread of the beam to the wireless communication device is larger than when the result is equal to or less than the first threshold. Weights may be calculated.

前記飛行体は、前記飛行体への干渉波を送信する干渉波源の位置を示す位置情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記対象方位は、前記干渉波源の方位であってもよい。 The flying object may further include a storage unit that stores position information indicating a position of an interference wave source that transmits an interference wave to the flying object, and the target orientation may be the orientation of the interference wave source.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、飛行体の飛行のための駆動力を発生させる駆動部を制御する制御値を出力する飛行制御部と、アレイアンテナから無線通信装置への無線信号の送信に指向性を与えるための複素ウェイトを演算する演算部と、として機能させるためのプログラムであって、前記指向性は、前記無線通信装置への方位以外の対象方位にヌルを向ける指向性であり、前記演算部は、前記制御値を微分して得られる結果が第１の閾値を上回る場合には、当該結果が前記第１の閾値以下である場合よりも、前記ヌルの角度広がりが大きくなるように前記複素ウェイトを演算する、プログラムが提供される。
In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, the computer comprises a flight control unit that outputs a control value for controlling a drive unit that generates a driving force for flight of the aircraft; and a computing unit that computes a complex weight for giving directivity to transmission of a radio signal from an array antenna to a radio communication device , wherein the directivity is an azimuth to the radio communication device. is a directivity that directs a null to a target direction other than the target direction, and if the result obtained by differentiating the control value exceeds a first threshold, the result is less than or equal to the first threshold A program is provided that computes the complex weights such that the angular spread of the nulls is greater than the case.

以上説明した本発明によれば、他の無線システムへの干渉をより効果的に低減することが可能である。 According to the present invention described above, it is possible to more effectively reduce interference with other radio systems.

本発明の一実施形態による無線システムの構成例を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing a configuration example of a wireless system according to an embodiment of the present invention; FIG. 飛行体２０が送信する無線信号の指向性の具体例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of directivity of a radio signal transmitted by an aircraft 20; 本発明の一実施形態による飛行体２０の構成を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing the configuration of an aircraft 20 according to one embodiment of the present invention; FIG. 通信制御部３００の構成を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing the configuration of a communication control unit 300; FIG. 飛行体２０の動作概要を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an overview of the operation of the flying object 20; 送信処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing transmission processing; 第１の動作例による姿勢の変動予測を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing attitude change prediction according to a first operation example; ビームおよびヌルの角度広がりの変化例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of changes in angular spread of beams and nulls; 移動計画情報が示す計画経路５０の一例を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an example of a planned route 50 indicated by movement plan information; FIG. 第２の動作例による姿勢の変動予測を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing posture change prediction according to a second operation example; FIG. 第３の動作例による姿勢の変動予測を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing attitude change prediction according to a third operation example; FIG.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、複数の構成要素の各々に同一符号のみを付する。 In addition, in this specification and drawings, a plurality of components having substantially the same functional configuration may be distinguished by attaching different alphabets after the same reference numerals. However, when there is no particular need to distinguish between a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration, only the same reference numerals are given to each of the plurality of constituent elements.

＜１．無線システムの概要＞
本発明の一実施形態は、無線システムに関し、特に、無線システムを構成する飛行体に関する。以下、図１を参照し、本発明の一実施形態による無線システムおよび飛行体の概要を説明する。 <1. Wireless system overview>
TECHNICAL FIELD One embodiment of the present invention relates to a radio system, and more particularly to an aircraft that constitutes the radio system. An outline of a wireless system and an aircraft according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図１は、本発明の一実施形態による無線システムの構成例を示す説明図である。図１には、本発明の一実施形態による無線システムを構成する無線基地局１０および飛行体２０に加えて、他の無線システムである干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂを示している。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of a radio system according to one embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an interference wave source 30A and an interference wave source 30B, which are other wireless systems, in addition to a wireless base station 10 and an aircraft 20 that constitute a wireless system according to one embodiment of the present invention.

無線基地局１０は、地上に設置されている無線通信装置の一例である。無線基地局１０は、図１において実線の双方向矢印で示したように、飛行体２０と多様なデータを無線通信する。例えば、無線基地局１０は、飛行体２０において検出されたセンサデータ、飛行体２０での撮像により得られた画像データなどを受信してもよい。 The radio base station 10 is an example of a radio communication device installed on the ground. The radio base station 10 wirelessly communicates various data with the aircraft 20, as indicated by the solid double-headed arrows in FIG. For example, the radio base station 10 may receive sensor data detected by the aircraft 20, image data obtained by imaging by the aircraft 20, and the like.

飛行体２０は、空中を飛行する装置である。飛行体２０は、例えばマルチコプターであり、有人飛行体であってもよいし、無人飛行体（ＵＡＶ：ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）であってもよい。飛行体２０は、例えば無線基地局１０から受信される制御信号に従って、または、事前に設定されている移動計画に従って飛行する。また、飛行体２０はアレイアンテナを有する。飛行体２０は、アレイアンテナを介して無線基地局１０と無線通信することが可能である。 The aircraft 20 is a device that flies in the air. The flying object 20 is, for example, a multicopter, and may be a manned flying object or an unmanned flying object (UAV: Unmanned Aerial Vehicle). The aircraft 20 flies, for example, according to a control signal received from the radio base station 10 or according to a preset movement plan. Also, the aircraft 20 has an array antenna. The flying object 20 can wirelessly communicate with the wireless base station 10 via the array antenna.

干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂの間でも、図１において実線の双方向矢印で示したように、無線通信が行われる。これら干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂが送信する無線信号は干渉波として飛行体２０に到達し得る。同様に、飛行体２０が特段の工夫無しに無線基地局１０へ無線信号を送信すると、図１において破線の矢印で示したように、当該無線信号が干渉波として干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂに到達し得る。 Wireless communication is also performed between the interference wave source 30A and the interference wave source 30B as indicated by the solid line double-headed arrows in FIG. The radio signals transmitted by these interference wave sources 30A and 30B can reach the aircraft 20 as interference waves. Similarly, when the flying object 20 transmits a radio signal to the radio base station 10 without any special ingenuity, as indicated by the dashed arrows in FIG. can reach.

このため、飛行体２０は、干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂなどの他の無線システムに与える干渉を低減するために、アレイアンテナから無線基地局１０へ送信される無線信号に指向性を与える。図２を参照して当該指向性の具体例を説明する。 Therefore, the flying object 20 gives directivity to the radio signal transmitted from the array antenna to the radio base station 10 in order to reduce the interference given to other radio systems such as the interference wave source 30A and the interference wave source 30B. A specific example of the directivity will be described with reference to FIG.

図２は、飛行体２０が送信する無線信号の指向性の具体例を示す説明図である。図２に示したように、飛行体２０が送信する無線信号には、無線基地局１０の方位にビームが向き、干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂの方位（飛行体２０から見て干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂが位置する方位）にヌルが向く指向性が与えられる。ヌルは、利得が大きく低下する方向である。かかる構成によれば、無線基地局１０との円滑な無線通信を実現しつつ、飛行体２０が干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂに与える干渉が低減される。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of the directivity of the radio signal transmitted by the aircraft 20. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the radio signal transmitted by the flying object 20 has beams directed in the azimuth of the radio base station 10, and the azimuths of the interference wave sources 30A and 30B (the interference wave sources 30A and 30B as viewed from the flying object 20). A direction in which the interference wave source 30B is located) is provided with a null directivity. Null is the direction in which the gain drops significantly. According to such a configuration, smooth radio communication with the radio base station 10 is realized, and the interference given by the aircraft 20 to the interference wave sources 30A and 30B is reduced.

ここで、飛行体２０は、干渉波源３０Ａの位置および飛行体２０の姿勢角の推定値に基づき、干渉波源３０Ａの方位にヌルを向ける指向性を形成する。しかし、飛行体２０の姿勢変動が大きいと、飛行体２０の姿勢角の推定値と実際の飛行体２０の姿勢角との間に誤差が生じ得る。結果、実際には干渉波源３０Ａの方位に正確にヌルが向けられず、干渉波源３０Ａに干渉波が到達してしまう恐れがある。同様に、飛行体２０の姿勢変動が大きいと干渉波源３０Ｂにも干渉波が到達してしまう恐れがある。 Here, the flying object 20 forms a directivity that directs a null to the azimuth of the interference wave source 30A based on the estimated value of the position of the interference wave source 30A and the attitude angle of the flying object 20. FIG. However, if the attitude of the flying object 20 fluctuates significantly, an error may occur between the estimated value of the attitude angle of the flying object 20 and the actual attitude angle of the flying object 20 . As a result, there is a possibility that the null is not actually directed to the direction of the interference wave source 30A and the interference wave reaches the interference wave source 30A. Similarly, if the attitude of the aircraft 20 changes significantly, the interference waves may reach the interference wave source 30B.

本件発明者は、上記事情を一着眼点にして本発明の一実施形態を創作するに至った。本発明の一実施形態によれば、干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂなどの他の無線システムへの干渉をより効果的に低減することが可能である。以下、このような本発明の一実施形態による飛行体２０の構成および動作を順次詳細に説明する。 The inventor of the present invention has created an embodiment of the present invention by focusing on the above circumstances. According to one embodiment of the present invention, it is possible to more effectively reduce interference to other wireless systems, such as interference source 30A and interference source 30B. Hereinafter, the configuration and operation of the flying vehicle 20 according to the embodiment of the present invention will be sequentially described in detail.

＜２．飛行体の構成＞
図３は、本発明の一実施形態による飛行体２０の構成を示す説明図である。図３に示したように、本発明の一実施形態による飛行体２０は、飛行制御装置２２０、駆動装置２３０、バッテリ２４０および無線制御装置２５０を備える。 <2. Configuration of Airplane>
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the aircraft 20 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, an air vehicle 20 according to one embodiment of the present invention comprises a flight controller 220, a drive 230, a battery 240 and a radio controller 250. FIG.

（飛行制御装置）
飛行制御装置２２０は、センサ群２２２および飛行制御部２２４を有する。センサ群２２２は、多様なセンサの集合である。センサ群２２２は、例えば、ＧＰＳセンサ（ＧＰＳ：ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、ジャイロセンサ（角速度センサ）、加速度センサ、気圧センサ、磁気センサまたは超音波センサなどを含んでもよい。 (flight controller)
Flight controller 220 has sensors 222 and flight controller 224 . Sensor group 222 is a collection of various sensors. The sensor group 222 may include, for example, a GPS sensor (GPS: Global Positioning System), a gyro sensor (angular velocity sensor), an acceleration sensor, an atmospheric pressure sensor, a magnetic sensor, an ultrasonic sensor, or the like.

飛行制御部２２４は、汎用プロセッサおよびメインメモリ装置の集合であり、情報処理装置としての機能を有する。また、飛行制御部２２４は、センサ群２２２から出力されたセンサデータを取得する入出力インタフェース機能を有する。また、飛行制御部２２４は、移動計画情報を外部から取得して記憶し、記憶された移動計画情報に従って自律的に飛行体２０が航行するように駆動装置２３０を制御する機能を有する。飛行制御部２２４による航空の制御には公知の技術が使用されてもよい。また、飛行制御部２２４は、例えば、センサ群２２２から取得したセンサデータ、センサデータを用いた演算により算出した飛行体２０の姿勢角を示す姿勢角情報、または移動計画情報などのデータを無線制御装置２５０に提供する。 The flight control unit 224 is a set of general-purpose processors and main memory devices, and has a function as an information processing device. The flight control unit 224 also has an input/output interface function for acquiring sensor data output from the sensor group 222 . The flight control unit 224 also has a function of acquiring movement plan information from the outside and storing it, and controlling the drive device 230 so that the aircraft 20 autonomously navigates according to the stored movement plan information. Known techniques may be used for flight control by the flight controller 224 . Further, the flight control unit 224 wirelessly controls data such as sensor data acquired from the sensor group 222, attitude angle information indicating the attitude angle of the aircraft 20 calculated by calculation using the sensor data, or movement plan information. Provided to device 250 .

（駆動装置）
駆動装置２３０は、飛行体２０の飛行のための駆動力を発生させる装置である。駆動装置２３０は、例えば、飛行体２０を飛行させるためのモータ、プロペラおよびそれらの回転数を制御するＥＳＣ（ＥＳＣ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）により構成される。 (driving device)
The driving device 230 is a device that generates driving force for flight of the aircraft 20 . The driving device 230 is composed of, for example, a motor for flying the aircraft 20, a propeller, and an ESC (ESC: Electric Speed Controller) that controls the number of revolutions thereof.

（バッテリ）
バッテリ２４０は、飛行制御装置２２０、駆動装置２３０および無線制御装置２５０に電力を供給する。飛行制御装置２２０、駆動装置２３０および無線制御装置２５０は、バッテリ２４０から供給される電力を用いて動作する。バッテリ２４０は、例えば、リチウムイオンポリマ二次電池、またはリチウムイオン二次電池であってもよい。 (Battery)
Battery 240 powers flight controller 220 , drive 230 and radio controller 250 . Flight control unit 220 , drive unit 230 and radio control unit 250 operate using power supplied from battery 240 . Battery 240 may be, for example, a lithium ion polymer secondary battery or a lithium ion secondary battery.

（無線制御装置）
無線制御装置２５０は、無線通信を行うための構成である。図３に示したように、無線制御装置２５０は、アレイアンテナ２５２、ＲＦ受信回路２５４、ＲＦ送信回路２５８および通信制御部３００を有する。 (radio control device)
The radio control device 250 is a component for performing radio communication. As shown in FIG. 3 , the radio controller 250 has an array antenna 252 , an RF receiver circuit 254 , an RF transmitter circuit 258 and a communication controller 300 .

アレイアンテナ２５２は、複数（Ｎ個）の素子アンテナ１ｎ（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）を有し、これら素子アンテナがアンテナ面上に配列されている。アレイアンテナ２５２は、ＲＦ受信回路２５４およびＲＦ送信回路２５８に接続されている。アレイアンテナ２５２は、無線信号を電気的な高周波受信信号に変換してＲＦ受信回路２５４に出力する。また、アレイアンテナ２５２は、送信処理部３９０から供給される高周波送信信号を無線信号に変換して送信する。 The array antenna 252 has a plurality (N) of element antennas 1n (n=1, 2, . . . , N), and these element antennas are arranged on the antenna plane. Array antenna 252 is connected to RF receive circuitry 254 and RF transmit circuitry 258 . Array antenna 252 converts the radio signal into an electrical high-frequency received signal and outputs it to RF receiving circuit 254 . Also, the array antenna 252 converts the high-frequency transmission signal supplied from the transmission processing unit 390 into a radio signal and transmits the radio signal.

ＲＦ受信回路２５４は、アレイアンテナ２５２から入力される高周波受信信号のダウンコンバージョンおよびＡＤ変換などの高周波処理を行う。ＲＦ受信回路２５４は、ダウンコンバージョンおよびＡＤ変換により得られた受信信号を通信制御部３００へ出力する。 The RF receiving circuit 254 performs high-frequency processing such as down-conversion and AD conversion of the high-frequency received signal input from the array antenna 252 . RF receiving circuit 254 outputs a received signal obtained by down-conversion and AD conversion to communication control section 300 .

ＲＦ送信回路２５８は、通信制御部３００から入力された送信信号のＤＡ変換およびアップコンバージョンなどの高周波処理を行う。ＲＦ送信回路２５８は、ＤＡ変換およびアップコンバージョンにより得られた高周波送信信号をＲＦ送信回路２５８に出力する。 The RF transmission circuit 258 performs high-frequency processing such as DA conversion and up-conversion of the transmission signal input from the communication control section 300 . The RF transmission circuit 258 outputs to the RF transmission circuit 258 the high-frequency transmission signal obtained by DA conversion and up-conversion.

通信制御部３００は、汎用プロセッサおよびメインメモリ装置の集合であり、情報処理装置としての機能を有する。通信制御部３００は、一部または全部がプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅ）であるＦＰＧＡ（ＦＰＧＡ：ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）であってもよい。また、通信制御部３００は、飛行制御部２２４と一つのハードウェアを共用した機能上のブロックであってもよい。 Communication control unit 300 is a set of a general-purpose processor and a main memory device, and has a function as an information processing device. The communication control unit 300 may be an FPGA (FPGA: Field Programmable Gate Array) that is partially or wholly a programmable logic device (PLD). Also, the communication control unit 300 may be a functional block sharing one piece of hardware with the flight control unit 224 .

通信制御部３００は、ＲＦ受信回路２５４から入力される受信信号を用いた処理、および、ＲＦ送信回路２５８に出力する送信信号を生成する処理などを制御する。以下、図４を参照し、通信制御部３００の詳細な構成を説明する。 The communication control unit 300 controls processing using a reception signal input from the RF reception circuit 254, processing for generating a transmission signal to be output to the RF transmission circuit 258, and the like. A detailed configuration of the communication control unit 300 will be described below with reference to FIG.

＜３．通信制御部の構成＞
図４は、通信制御部３００の構成を示す説明図である。図４に示したように、通信制御部３００は、到来方向推定部３１０、受信指向性演算部３２０、受信処理部３３０、到来波源位置推定部３４０、記憶部３５０、送信方位演算部３６０、変動予測部３７０、送信指向性演算部３８０および送信処理部３９０を有する。 <3. Configuration of Communication Control Unit>
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the communication control unit 300. As shown in FIG. As shown in FIG. 4, the communication control unit 300 includes a direction-of-arrival estimation unit 310, a reception directivity calculation unit 320, a reception processing unit 330, an arrival wave source position estimation unit 340, a storage unit 350, a transmission direction calculation unit 360, a fluctuation It has a prediction section 370 , a transmission directivity calculation section 380 and a transmission processing section 390 .

（到来方向推定部）
到来方向推定部３１０は、各素子アンテナからの受信信号から無線信号の到来方向を推定する機能を有する。例えば、到来方向推定部３１０は、ＭＵＳＩＣ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＳｉｇｎａｌＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法、またはＥＳＰＲＩＴ（ＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＳｉｇｎａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓｖｉａＲｏｔａｔｉｏｎＩｎｖａｒｉａｎｃｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）法などの高分解能アルゴリズムを用いて無線信号の到来方向を推定する。なお、到来方向推定部３１０により推定される到来方向は、飛行体２０を基準としたローカル座標系で表現される。 (Direction of Arrival Estimation Unit)
Direction-of-arrival estimation section 310 has a function of estimating the direction of arrival of a radio signal from the signal received from each element antenna. For example, the direction-of-arrival estimation unit 310 estimates the direction of arrival of the radio signal using a high-resolution algorithm such as the MUSIC (Multiple Signal Classification) method or the ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Techniques) method. The direction of arrival estimated by the direction of arrival estimator 310 is expressed in a local coordinate system with the aircraft 20 as a reference.

（受信指向性演算部）
受信指向性演算部３２０は、無線基地局１０に対してビームが向き、干渉波源３０に対してヌルが向く指向性を形成するための複素ウェイトを演算する。複素ウェイトは各素子アンテナからの受信信号の位相と振幅を調整する重みである。指向性演算には、例えばＤＣＭＰ（ＤｅｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙＣｏｎｓｔｒａｉｎｅｄＭｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＰｏｗｅｒ：方向拘束付き出力電力最小化）法が用いられる。なお、受信指向性演算部３２０は、記憶部３５０に記憶されている無線基地局１０および干渉波源３０の位置情報、飛行制御部２２４から供給される飛行体２０の姿勢角情報および位置情報などに基づき無線基地局１０の方位および干渉波源３０の方位を特定してもよい。 (Receiving directivity calculator)
The reception directivity calculation unit 320 calculates a complex weight for forming a directivity in which the beam points toward the radio base station 10 and the null points toward the interference wave source 30 . A complex weight is a weight for adjusting the phase and amplitude of the received signal from each element antenna. For directivity calculation, for example, a DCMP (Directionally Constrained Minimization of Power) method is used. Note that the reception directivity calculation unit 320 uses the position information of the radio base station 10 and the interference wave source 30 stored in the storage unit 350, the attitude angle information and the position information of the aircraft 20 supplied from the flight control unit 224, and the like. Based on this, the azimuth of the radio base station 10 and the azimuth of the interference wave source 30 may be specified.

（受信処理部）
受信処理部３３０は、各素子アンテナからの受信信号に受信指向性演算部３２０により得られた複素ウェイトを乗算により合成する機能、および合成後の受信信号を通信プロトコルに従って復号する機能を有する。受信処理部３３０は、復号により得られた受信データを飛行制御部２２４に出力する。 (Reception processing part)
The reception processing unit 330 has a function of combining the signals received from the element antennas by multiplying the complex weights obtained by the reception directivity calculation unit 320, and a function of decoding the combined received signals in accordance with the communication protocol. The reception processing unit 330 outputs the reception data obtained by decoding to the flight control unit 224 .

（到来波源位置推定部）
到来波源位置推定部３４０は、飛行体２０が受信した無線信号の送信元である到来波源の位置を推定する。具体的には、到来波源位置推定部３４０は、到来方向推定部３１０により推定された到来方向を、地球重心を基準とした絶対座標系へ変換し、変換後の到来方向を、当該無線信号が受信された時点での飛行体２０の位置を示す位置情報と関連付けて記憶部３５０に記憶させる。また、到来波源位置推定部３４０は、飛行体２０が複数の異なる位置で受信した無線信号に基づいて得られた絶対座標系の到来方向を用いて、例えば交会法等で到来波源の位置を推定し、推定結果を記憶部３５０に記憶させる。なお、到来波源位置推定部３４０は、無線基地局１０から取得される到来方向の情報を使用して到来波源の位置を推定してもよい。 (Arriving wave source position estimation unit)
The incoming wave source position estimator 340 estimates the position of the incoming wave source, which is the source of the radio signal received by the aircraft 20 . Specifically, arrival wave source position estimation section 340 transforms the direction of arrival estimated by direction of arrival estimation section 310 into an absolute coordinate system based on the center of gravity of the earth. The information is stored in the storage unit 350 in association with the position information indicating the position of the aircraft 20 at the time of reception. Also, the incoming wave source position estimator 340 estimates the position of the incoming wave source by, for example, the resection method, using the direction of arrival in the absolute coordinate system obtained based on the radio signals received by the aircraft 20 at a plurality of different positions. and store the estimation result in the storage unit 350 . The arrival wave source position estimating section 340 may estimate the position of the arrival wave source using the direction of arrival information obtained from the radio base station 10 .

（記憶部）
記憶部３５０は、飛行体２０の動作に用いられる多様な情報を記憶する。例えば、記憶部３５０は、無線信号の受信に基づいて到来波源位置推定部３４０により得られた絶対座標系の到来方向、および当該無線信号が受信された時点での飛行体２０の位置を示す位置情報を関連付けて記憶する。また、記憶部３５０は、到来波源位置推定部３４０により推定された到来波源の位置を示す到来波源位置情報を記憶する。到来波源としては、無線基地局１０に加え、干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂが含まれ得る。 (storage unit)
The storage unit 350 stores various information used for the operation of the aircraft 20 . For example, the storage unit 350 stores the direction of arrival in the absolute coordinate system obtained by the incoming wave source position estimating unit 340 based on the reception of the radio signal, and the position indicating the position of the aircraft 20 at the time the radio signal was received. Store information in association with it. The storage unit 350 also stores incoming wave source position information indicating the position of the incoming wave source estimated by the incoming wave source position estimation unit 340 . In addition to the radio base station 10, the incoming wave sources may include the interference wave source 30A and the interference wave source 30B.

（送信方位演算部）
送信方位演算部３６０は、通信相手が位置する方位（送信方位）、および干渉波源が位置する方位（対象方位）を演算する。例えば、送信方位演算部３６０は、無線基地局１０への送信要求が飛行制御部２２４から入力されると、記憶部３５０から無線基地局１０、干渉波源３０Ａおよび干渉波源３０Ｂの位置情報を取得し、これら位置情報と飛行制御部２２４から入力される飛行体２０の位置情報および姿勢角に基づき、無線基地局１０の方位、干渉波源３０Ａの方位および干渉波源３０Ｂの方位を演算する。ここで、送信方位演算部３６０は、無線信号の送信時点における飛行体２０の位置および姿勢角を推定し、当該位置および姿勢角に基づき各方位を演算してもよい。送信方位演算部３６０は、飛行体２０の移動速度データおよび角速度データに基づき無線信号の送信時点における飛行体２０の位置および姿勢角を推定し得る。 (Transmission direction calculator)
The transmission azimuth calculator 360 calculates the azimuth (transmission azimuth) in which the communication partner is located and the azimuth (target azimuth) in which the interference wave source is located. For example, when a transmission request to the radio base station 10 is input from the flight control unit 224, the transmission direction calculation unit 360 acquires the position information of the radio base station 10, the interference wave source 30A, and the interference wave source 30B from the storage unit 350. , based on the position information and the position information and attitude angle of the aircraft 20 input from the flight control unit 224, the azimuth of the radio base station 10, the azimuth of the interference wave source 30A, and the azimuth of the interference wave source 30B are calculated. Here, the transmission azimuth calculator 360 may estimate the position and attitude angle of the aircraft 20 at the time of transmission of the radio signal, and calculate each azimuth based on the position and attitude angle. The transmission azimuth calculator 360 can estimate the position and attitude angle of the flying object 20 at the time of transmission of the radio signal based on the moving speed data and the angular velocity data of the flying object 20 .

（変動予測部）
変動予測部３７０は、飛行体２０の姿勢変動に関する姿勢変動情報を取得する取得部、および姿勢変動情報に応じて指向性送信を制御する送信制御部として機能する。飛行体２０の姿勢変動が大きい場合、上述したように無線信号の送信時点における飛行体２０の位置および姿勢角の推定精度が低くなり、結果、各方位の演算結果の誤差が大きくなる恐れがある。そこで、変動予測部３７０は、姿勢変動情報に基づき、送信方位へのビームの角度広がり、および対象方位へのヌルの角度広がりを大きくするための調整ウェイトを演算してもよい。または、変動予測部３７０は、姿勢変動情報に基づき、無線信号の送信を停止してもよい。このような変動予測部３７０による指向性送信の制御方法は多様であり、幾つかの制御方法を詳細に後述する。 (fluctuation prediction unit)
The variation prediction unit 370 functions as an acquisition unit that acquires attitude variation information regarding attitude variation of the aircraft 20 and as a transmission control unit that controls directional transmission according to the attitude variation information. When the attitude of the flying object 20 fluctuates significantly, the accuracy of estimating the position and attitude angle of the flying object 20 at the time of radio signal transmission decreases, as described above, and as a result, there is a risk that the error in the calculation result for each bearing will increase. . Therefore, the fluctuation prediction section 370 may calculate an adjustment weight for increasing the angular spread of the beam toward the transmission direction and the angular spread of the null toward the target direction based on the posture change information. Alternatively, variation prediction section 370 may stop transmission of radio signals based on posture variation information. There are various control methods for directivity transmission by the fluctuation prediction unit 370, and some control methods will be described in detail later.

（送信指向性演算部）
送信指向性演算部３８０は、アレイアンテナ２５２から無線基地局１０への無線信号に指向性を与えるための複素ウェイトを演算する演算部である。送信指向性演算部３８０は、送信方位演算部３６０から無線基地局１０が位置する送信方位および干渉波源３０が位置する対象方位を取得し、送信方位に対してビームが向き、対象方位にヌルが向く指向性が形成されるように複素ウェイトを演算する。ここで、送信指向性演算部３８０は、変動予測部３７０からビームおよびヌルの角度広がりを調整する調整ウェイトが供給される場合、当該調整ウェイトを加味して複素ウェイトを演算する。 (Transmission directivity calculator)
The transmission directivity calculator 380 is a calculator that calculates a complex weight for giving directivity to the radio signal from the array antenna 252 to the radio base station 10 . The transmission directivity calculation unit 380 acquires the transmission direction in which the radio base station 10 is located and the target direction in which the interference wave source 30 is located from the transmission direction calculation unit 360, and the beam is directed to the transmission direction, and there is no null in the target direction. A complex weight is calculated so that directivity is formed. Here, when the adjustment weight for adjusting the angular spread of the beam and the null is supplied from the fluctuation prediction unit 370, the transmission directivity calculation unit 380 calculates the complex weight by adding the adjustment weight.

（送信処理部）
送信処理部３９０は、送信用データを通信プロトコルに従い変調し、ベースバンド信号を作成する。そして、送信処理部３９０は、送信指向性演算部３８０により演算された複素ウェイトをベースバンド信号に乗算し、乗算して得られた送信信号をＲＦ送信回路２５８に出力する。 (Transmission processing unit)
The transmission processing unit 390 modulates transmission data according to a communication protocol to create a baseband signal. Then, transmission processing section 390 multiplies the baseband signal by the complex weight calculated by transmission directivity calculation section 380 , and outputs the transmission signal obtained by the multiplication to RF transmission circuit 258 .

＜４．飛行体の動作概要＞
以上、本発明の一実施形態による飛行体２０の構成を説明した。続いて、図５および図６を参照して、飛行体２０の動作概要を整理する。 <4. Operation overview of the flying object>
The configuration of the aircraft 20 according to one embodiment of the present invention has been described above. Next, with reference to FIGS. 5 and 6, an overview of the operation of the flying object 20 will be organized.

図５は、飛行体２０の動作概要を示すフローチャートである。飛行体２０が起動すると、無線制御装置２５０は到来波源の位置情報の初期値を取得し、記憶部３５０に記憶する（Ｓ１）。当該位置情報の初期値は、過去に推定された到来波源の位置情報であってもよいし、無線基地局１０から提供される既知の到来波源の位置情報であってもよい。 FIG. 5 is a flow chart showing an outline of the operation of the flying object 20. As shown in FIG. When the flying object 20 starts up, the radio controller 250 acquires the initial value of the position information of the incoming wave source and stores it in the storage unit 350 (S1). The initial value of the position information may be the previously estimated position information of the source of the incoming wave, or the known position information of the source of the incoming wave provided from the radio base station 10 .

そして、飛行制御部２２４は、初期シーケンスが実行されているか否かを判断する（Ｓ２）。初期シーケンスが実行されている場合（Ｓ２／Ｙｅｓ）、周囲の電波環境の取得のために、飛行制御部２２４は飛行体２０の位置が変更されるように駆動装置２３０を制御する（Ｓ３）。この時、飛行体２０の各位置において、到来方向推定部３１０が無線信号の到来方向を推定し、到来波源位置推定部３４０が到来波源の位置を推定する。到来方向から位置推定を行うためには３点以上の測位点が必要になるので、飛行体２０は、段階的に高度または位置を変えながら無線信号の到来方向の推定を繰り返すことで、位置推定に必要な情報を取得する。初期シーケンスが終了した後は（Ｓ２／Ｎｏ）、飛行制御部２２４は移動計画情報に従って飛行体２０の飛行を制御する（Ｓ１７）。なお、移動計画情報は無線基地局１０からの命令を受けて更新されてもよい。 The flight control unit 224 then determines whether or not the initial sequence is being executed (S2). If the initial sequence has been executed (S2/Yes), the flight control unit 224 controls the driving device 230 to change the position of the aircraft 20 in order to acquire the surrounding radio wave environment (S3). At this time, the direction-of-arrival estimator 310 estimates the direction of arrival of the radio signal at each position of the aircraft 20, and the source-of-arrival position estimator 340 estimates the position of the source of the incoming wave. Since three or more positioning points are required to estimate the position from the direction of arrival, the flying object 20 repeats the estimation of the direction of arrival of the radio signal while changing the altitude or position step by step. to get the information you need. After the initial sequence ends (S2/No), the flight control section 224 controls the flight of the aircraft 20 according to the movement plan information (S17). Note that the movement plan information may be updated upon receiving a command from the radio base station 10 .

通信制御部３００は、飛行制御部２２４からデータの送信要求がある場合（Ｓ４／Ｙｅｓ）、後述する送信処理を実行する（Ｓ５）。 When there is a data transmission request from the flight control unit 224 (S4/Yes), the communication control unit 300 executes transmission processing described later (S5).

また、通信制御部３００は、ＲＦ受信回路２５４から受信信号の入力を受け（Ｓ６）、無線信号の受信の有無を判定する（Ｓ７）。無線信号の受信が無い場合はＳ２からの処理が繰り返される（Ｓ７／Ｎｏ）。無線信号の受信がある場合、Ｓ８～Ｓ１２の処理、およびＳ１３～Ｓ１６の処理が並行して行われた後、Ｓ２からの処理が繰り返される（Ｓ７／Ｙｅｓ）。 Further, the communication control unit 300 receives the input of the reception signal from the RF reception circuit 254 (S6), and determines whether or not the radio signal is received (S7). If no radio signal is received, the process from S2 is repeated (S7/No). If a radio signal is received, the processes from S8 to S12 and the processes from S13 to S16 are performed in parallel, and then the process from S2 is repeated (S7/Yes).

Ｓ８～Ｓ１２の処理について、具体的には、到来方向推定部３１０が、各素子アンテナからの受信信号から無線信号の到来方向を推定する（Ｓ８）。ここで推定された到来方向は飛行体２０を基準とした相対座標系における方向であるので、到来波源位置推定部３４０は、当該到来方向を、地球重心を基準とした絶対座標系へ変換する（Ｓ９）。そして、到来波源位置推定部３４０は、飛行体２０が複数の異なる位置で受信した無線信号に基づいて得られた絶対座標系の到来方向を用いて、例えば交会法等で到来波源の位置を推定する（Ｓ１１）。さらに、到来波源位置推定部３４０は、Ｓ１１で推定した到来波源の位置情報で、記憶部３５０に記憶されている到来波源の位置情報を更新する（Ｓ１２）。 Specifically, regarding the processing of S8 to S12, direction-of-arrival estimation section 310 estimates the direction of arrival of the radio signal from the signal received from each element antenna (S8). Since the direction of arrival estimated here is the direction in the relative coordinate system with respect to the flying object 20, the incoming wave source position estimator 340 transforms the direction of arrival into the absolute coordinate system with the center of gravity of the earth as the reference ( S9). Then, the incoming wave source position estimator 340 estimates the position of the incoming wave source by, for example, the resection method, using the arrival direction of the absolute coordinate system obtained based on the radio signals received by the aircraft 20 at a plurality of different positions. (S11). Furthermore, the incoming wave source position estimation unit 340 updates the incoming wave source position information stored in the storage unit 350 with the incoming wave source position information estimated in S11 (S12).

Ｓ１３～Ｓ１６の処理について、具体的には、受信されている無線信号が無線基地局１０から送信された無線信号である場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）、受信指向性演算部３２０は、無線基地局１０に対してビームが向き、干渉波源３０に対してヌルが向く指向性を形成するための複素ウェイトを演算する（Ｓ１４）。そして、受信処理部３３０が、各素子アンテナからの受信信号に受信指向性演算部３２０により得られた複素ウェイトを乗算により合成し、合成後の受信信号を通信プロトコルに従って復号する（Ｓ１５）。復号により得られた受信データは飛行制御部２２４に出力される（Ｓ１６）。 Regarding the processing of S13 to S16, specifically, when the received radio signal is a radio signal transmitted from the radio base station 10 (S13/Yes), the reception directivity calculation unit 320 performs the radio base station 10 A complex weight is calculated to form a directivity in which the beam is oriented with respect to the interference wave source 30 and the null is oriented with respect to the interference wave source 30 (S14). Then, the reception processing unit 330 multiplies the signals received from the element antennas by the complex weights obtained by the reception directivity calculation unit 320, and decodes the combined received signals in accordance with the communication protocol (S15). The received data obtained by decoding is output to the flight control section 224 (S16).

続いて、図６を参照して、Ｓ５に示した送信処理を説明する。 Next, referring to FIG. 6, the transmission process shown in S5 will be described.

図６は、送信処理を示すフローチャートである。送信処理においては、まず、変動予測部３７０が姿勢の変動予測を行う（Ｓ１７）。当該変動予測の過程で、無線信号の送信が停止された場合（Ｓ１８／Ｎｏ）、無線信号が送信可能になるまでＳ１７の処理をループする。無線信号の送信が可能であると判断された場合（Ｓ１８／Ｙｅｓ）、送信方位演算部３６０が記憶部３５０から各到来波源の位置情報を取得し（Ｓ１９）、飛行体２０から各到来波源への方位を演算する（Ｓ２０）。ここで演算された方位は絶対座標系での方位であるので、送信方位演算部３６０は、当該方位を、飛行体２０を基準とする相対座標系での方位への変換も行う。 FIG. 6 is a flowchart showing transmission processing. In the transmission process, first, the change prediction unit 370 predicts posture change (S17). When the transmission of the radio signal is stopped in the process of predicting the fluctuation (S18/No), the process of S17 is looped until the radio signal can be transmitted. If it is determined that the radio signal can be transmitted (S18/Yes), the transmission azimuth calculation unit 360 acquires the position information of each incoming wave source from the storage unit 350 (S19), is calculated (S20). Since the azimuth calculated here is the azimuth in the absolute coordinate system, the transmission azimuth calculator 360 also converts the azimuth into the azimuth in the relative coordinate system with the aircraft 20 as a reference.

そして、送信指向性演算部３８０は、各到来波源の方位に基づき、無線基地局１０にビームが向き、干渉波源３０にヌルが向く指向性が形成されるように複素ウェイトを演算する（Ｓ２１）。続いて、送信処理部３９０が、送信用データを通信プロトコルに従い変調し、ベースバンド信号を作成する。そして、送信処理部３９０は、送信指向性演算部３８０により演算された複素ウェイトをベースバンド信号に乗算し、乗算して得られた送信信号をＲＦ送信回路２５８に出力する（Ｓ２２）。 Then, the transmission directivity calculator 380 calculates a complex weight based on the direction of each incoming wave source so as to form a directivity in which the beam is directed toward the radio base station 10 and the null is directed toward the interference wave source 30 (S21). . Subsequently, the transmission processing unit 390 modulates the transmission data according to the communication protocol to create a baseband signal. Then, the transmission processing unit 390 multiplies the baseband signal by the complex weight calculated by the transmission directivity calculation unit 380, and outputs the transmission signal obtained by the multiplication to the RF transmission circuit 258 (S22).

＜５．姿勢の変動予測＞
以上、飛行体２０の動作概要を説明した。続いて、姿勢の変動予測に関する幾つかの動作例を順次詳細に説明する。 <5. Posture Fluctuation Prediction>
The outline of the operation of the flying object 20 has been described above. Next, several operation examples related to attitude change prediction will be sequentially described in detail.

（第１の動作例）
飛行体２０の移動開始時および移動終了時などには、飛行体２０の姿勢変動が大きくなる。第１の動作例では、飛行体２０の姿勢変動が大きい場合に、干渉波源３０へのヌルの角度広がりを大きくすることにより、または、無線信号の送信を停止することにより、飛行体２０から干渉波源３０への干渉波の到達を抑制する。 (First operation example)
At the start and end of movement of the flying object 20, the attitude fluctuation of the flying object 20 becomes large. In the first operation example, when the attitude variation of the flying object 20 is large, interference from the flying object 20 is detected by increasing the angular spread of the null to the interference wave source 30 or by stopping the transmission of the radio signal. It suppresses the arrival of interference waves to the wave source 30 .

ここで、変動予測部３７０は、飛行体２０の角速度データの微分演算により角加速度データを取得する取得部としての機能を有し、角加速度データが示す角加速度に基づき飛行体２０の姿勢変動の大きさを判断する。角速度が大きくても角速度が一定であれば飛行体２０の姿勢角の推定値と実際の飛行体２０の姿勢角との間に誤差が生じ難いが、角速度が不定である場合、すなわち、角加速度がある場合に上記誤差が生じ易いと考えられるからである。以下、図７を参照して、このような第１の動作例を具体的に説明する。 Here, the change prediction unit 370 has a function as an acquisition unit that acquires angular acceleration data by differential calculation of the angular velocity data of the flying object 20, and predicts the attitude change of the flying object 20 based on the angular acceleration indicated by the angular acceleration data. determine size. If the angular velocity is constant even if the angular velocity is large, an error is unlikely to occur between the estimated value of the attitude angle of the flying object 20 and the actual attitude angle of the flying object 20. This is because it is considered that the above error is likely to occur when there is Hereinafter, such a first operation example will be specifically described with reference to FIG.

図７は、第１の動作例による姿勢の変動予測を示すフローチャートである。図７に示したように、まず、変動予測部３７０は飛行制御部２２４から飛行体２０の角速度データを取得し（Ｓ１０１）、当該角速度データの微分演算により角加速度データを取得する（Ｓ１０２）。そして、変動予測部３７０は、角加速度データが示す角加速度と第１の閾値（閾値１）とを比較する（Ｓ１０３）。角加速度が第１の閾値以下である場合には変動予測部３７０は特段の制御を行わない（Ｓ１０３／Ｎｏ）。 FIG. 7 is a flowchart showing posture change prediction according to the first operation example. As shown in FIG. 7, first, the fluctuation prediction unit 370 acquires angular velocity data of the aircraft 20 from the flight control unit 224 (S101), and acquires angular acceleration data by differentiating the angular velocity data (S102). Then, the fluctuation prediction unit 370 compares the angular acceleration indicated by the angular acceleration data with a first threshold (threshold 1) (S103). If the angular acceleration is equal to or less than the first threshold, the fluctuation prediction section 370 does not perform any particular control (S103/No).

一方、角加速度が第１の閾値を上回る場合（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）、変動予測部３７０は、角加速度と第２の閾値（閾値２）とを比較する（Ｓ１０４）。ここで、第２の閾値は第１の閾値よりも大きい。角加速度が第２の閾値を上回る場合（Ｓ１０４／Ｙｅｓ）、干渉のリスクが大きいと考えられるので、変動予測部３７０は、送信制御部として無線信号の送信を停止させる（Ｓ１０５）。一方、角加速度が第１の閾値を上回るが第２の閾値以下である場合（Ｓ１０４／Ｎｏ）、変動予測部３７０は、無線基地局１０へのビームの角度広がり、および干渉波源３０へのヌルの角度広がりを大きくするための調整ウェイトを演算する（Ｓ１０６）。 On the other hand, if the angular acceleration exceeds the first threshold (S103/Yes), the fluctuation prediction unit 370 compares the angular acceleration with a second threshold (threshold 2) (S104). Here, the second threshold is greater than the first threshold. If the angular acceleration exceeds the second threshold (S104/Yes), it is considered that the risk of interference is high, so the fluctuation prediction section 370 stops the transmission of the radio signal as a transmission control section (S105). On the other hand, when the angular acceleration exceeds the first threshold but is equal to or less than the second threshold (S104/No), the fluctuation prediction unit 370 predicts the angular spread of the beam to the radio base station 10 and the null to the interference wave source 30. An adjustment weight for increasing the angular spread of is calculated (S106).

図８は、ビームおよびヌルの角度広がりの変化例を示す説明図である。図８において、一点鎖線は通常時におけるビームを示し、実線は調整ウェイトが適用された場合のビームを示す。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of changes in the angular spread of beams and nulls. In FIG. 8, the dashed-dotted line indicates the beam under normal conditions, and the solid line indicates the beam when the adjustment weight is applied.

図８に示したように、調整ウェイトが適用された場合には、干渉波源３０へのヌルの角度広がりが大きくなる。このため、飛行体２０の姿勢角の推定値に誤差があった場合でも、実際に干渉波源３０へヌルを向け続けることにより、干渉波源３０へ干渉波が到達してしまうことを抑制可能である。また、調整ウェイトが適用された場合には、無線基地局１０へのビームの角度広がりも大きくなるので、無線基地局１０へより確実に無線信号を到達させることが可能である。 As shown in FIG. 8, the angular spread of the null to the interference source 30 increases when adjustment weights are applied. Therefore, even if there is an error in the estimated value of the attitude angle of the flying object 20, it is possible to suppress the interference wave from reaching the interference wave source 30 by actually continuing to direct the null to the interference wave source 30. . Moreover, when the adjustment weight is applied, the angular spread of the beam to the radio base station 10 also increases, so that the radio signal can reach the radio base station 10 more reliably.

また、第１の動作例では、角加速度が第２の閾値を上回る場合には無線信号の送信を停止することにより、干渉波源３０などの他の無線システムにおける通信品質の低下を抑制することが可能である。 Further, in the first operation example, by stopping transmission of radio signals when the angular acceleration exceeds the second threshold, deterioration of communication quality in other radio systems such as the interference wave source 30 can be suppressed. It is possible.

（第２の動作例）
飛行体２０は、上述したように、移動計画情報が示す計画経路に従って移動する。第２の動作例では、変動予測部３７０は、飛行制御部２２４から移動計画情報を取得する取得部、および、移動経路から飛行体２０の姿勢変動が大きくなることが予測される変動予測領域を特定し、当該変動予測領域に飛行体２０が位置する場合に無線信号の送信を停止させる送信制御部としての機能を有する。 (Second operation example)
The flying object 20 moves according to the planned route indicated by the movement plan information, as described above. In the second operation example, the fluctuation prediction unit 370 selects an acquisition unit that acquires the movement plan information from the flight control unit 224, and a fluctuation prediction region in which it is predicted that the attitude fluctuation of the flying object 20 will increase from the movement route. It has a function as a transmission control unit that specifies and stops transmission of radio signals when the flying object 20 is located in the predicted fluctuation area.

図９は、移動計画情報が示す計画経路５０の一例を示す説明図である。図９に示したように、計画経路５０は移動経由点であるウェイポイント５１～５５を含む。移動計画情報は、ウェイポイント５１～５５の各々について、位置座標、番号および飛行体２０の操作などの情報を経由点情報として含む。飛行体２０は、各ウェイポイントの間を移動した際に、移動計画情報で示される操作を実行する。このため、各ウェイポイントの付近では加減速または旋回などの制御が発生し得るので、姿勢変動および姿勢変動による誤差が発生し易い。変動予測部３７０は、このようなウェイポイント付近を上記変動予測領域として特定する。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a planned route 50 indicated by movement plan information. As shown in FIG. 9, planned route 50 includes waypoints 51-55, which are travel waypoints. The movement plan information includes information such as position coordinates, numbers, and operations of the flying object 20 for each of the waypoints 51 to 55 as waypoint information. The flying object 20 executes the operation indicated by the movement plan information when moving between each waypoint. For this reason, control such as acceleration/deceleration or turning may occur in the vicinity of each waypoint, so attitude fluctuations and errors due to attitude fluctuations are likely to occur. The fluctuation prediction section 370 identifies the vicinity of such a waypoint as the fluctuation prediction area.

また、図９において破線で示した領域は指定エリア６０であり、地形や建物の影響により気流が乱れ易いエリア、または過去の飛行データから統計的に変動が起こり易いエリアである。変動予測部３７０は、指定エリア６０を示す領域情報を取得し、上記変動予測領域として当該指定エリア６０も特定する。以下、図１０を参照し、このような第２の動作例を具体的に説明する。 9 is a designated area 60, which is an area where air currents are likely to be disturbed due to the influence of terrain and buildings, or an area where past flight data are likely to cause statistical fluctuations. The change prediction unit 370 acquires area information indicating the specified area 60 and also specifies the specified area 60 as the change prediction area. Hereinafter, such a second operation example will be specifically described with reference to FIG.

図１０は、第２の動作例による姿勢の変動予測を示すフローチャートである。図１０に示したように、変動予測部３７０は、まず飛行制御部２２４から移動計画情報を取得し（Ｓ２０１）、指定エリア６０を示す領域情報を取得する（Ｓ２０２）。なお、領域情報は無線基地局１０から提供されてもよい。 FIG. 10 is a flowchart showing attitude change prediction according to the second operation example. As shown in FIG. 10, the fluctuation prediction unit 370 first acquires movement plan information from the flight control unit 224 (S201), and acquires area information indicating the designated area 60 (S202). Note that the area information may be provided from the radio base station 10 .

その後、変動予測部３７０は、飛行体２０の位置情報を飛行制御部２２４から取得し、位置情報が示す飛行体２０の現在位置とウェイポイントを比較する（Ｓ２０４）。飛行体２０の現在位置がウェイポイント付近である場合、例えば、飛行体２０の現在位置がウェイポイントから所定の距離以内である場合には（Ｓ２０４／Ｙｅｓ）、変動予測部３７０は無線信号の送信を停止させる（Ｓ２０６）。 After that, the fluctuation prediction unit 370 acquires the position information of the flying object 20 from the flight control unit 224, and compares the current position of the flying object 20 indicated by the position information with the waypoint (S204). When the current position of the flying object 20 is near the waypoint, for example, when the current position of the flying object 20 is within a predetermined distance from the waypoint (S204/Yes), the fluctuation prediction unit 370 transmits a radio signal. is stopped (S206).

一方、飛行体２０の現在位置がウェイポイントから離れている場合（Ｓ２０４／Ｎｏ）、変動予測部３７０は、飛行体２０の現在位置と指定エリア６０を比較する（Ｓ２０５）。飛行体２０の現在位置が指定エリア６０内である場合（Ｓ２０５／Ｙｅｓ）、変動予測部３７０は無線信号の送信を停止させる（Ｓ２０６）。飛行体２０の現在位置が指定エリア６０外である場合、無線信号を送信可能であるので、変動予測の処理を終了する。 On the other hand, if the current position of the flying object 20 is away from the waypoint (S204/No), the change prediction unit 370 compares the current position of the flying object 20 with the specified area 60 (S205). If the current position of the flying object 20 is within the designated area 60 (S205/Yes), the fluctuation prediction unit 370 stops transmission of radio signals (S206). If the current position of the flying object 20 is outside the designated area 60, the radio signal can be transmitted, so the fluctuation prediction process ends.

以上説明したように、第２の動作例によれば、姿勢変動による誤差が生じている可能性がある領域で飛行体２０が無線信号の送信を停止することで、干渉波源３０などの他の無線システムにおける通信品質の低下を抑制することが可能である。 As described above, according to the second operation example, the flying object 20 stops transmitting radio signals in a region where there is a possibility that an error due to attitude fluctuation is occurring. It is possible to suppress deterioration in communication quality in a wireless system.

（第３の動作例）
第３の動作例では、変動予測部３７０は、飛行制御部２２４から駆動装置２３０を制御する制御値を取得する。当該制御値は、例えば、移動速度、姿勢角の変化速度（角速度）など、飛行体２０の姿勢変化を伴う動きに関する制御値であってもよい。変動予測部３７０は、当該制御値から飛行体２０の姿勢変動を予測し、指向性送信を制御する。以下、図１１を参照し、このような第３の動作例を具体的に説明する。 (Third operation example)
In the third operation example, fluctuation prediction section 370 acquires a control value for controlling drive device 230 from flight control section 224 . The control value may be, for example, a control value related to a movement that accompanies a change in attitude of the flying object 20, such as a movement speed or a change speed (angular velocity) of the attitude angle. The fluctuation prediction section 370 predicts the attitude fluctuation of the aircraft 20 from the control value, and controls directional transmission. Hereinafter, such a third operation example will be specifically described with reference to FIG.

図１１は、第３の動作例による姿勢の変動予測を示すフローチャートである。図１１に示したように、変動予測部３７０は、まず飛行制御部２２４から駆動装置２３０を制御する制御値を取得する（Ｓ３０１）。そして、変動予測部３７０は、制御値の微分演算を行う（Ｓ３０２）。 FIG. 11 is a flowchart showing attitude change prediction according to the third operation example. As shown in FIG. 11, the fluctuation prediction section 370 first acquires a control value for controlling the driving device 230 from the flight control section 224 (S301). Fluctuation prediction section 370 then performs a differential operation on the control value (S302).

そして、変動予測部３７０は、制御値の微分演算の結果と第１の閾値（閾値１）とを比較する（Ｓ３０３）。微分演算の結果が第１の閾値以下である場合には変動予測部３７０は特段の制御を行わない（Ｓ３０３／Ｎｏ）。 Fluctuation prediction section 370 then compares the result of the differential operation of the control value with the first threshold (threshold 1) (S303). When the result of the differential operation is equal to or less than the first threshold, the fluctuation prediction section 370 does not perform any particular control (S303/No).

一方、微分演算の結果が第１の閾値を上回る場合（Ｓ３０３／Ｙｅｓ）、変動予測部３７０は、微分演算の結果と第２の閾値（閾値２）とを比較する（Ｓ３０４）。ここで、第２の閾値は第１の閾値よりも大きい。微分演算の結果が第２の閾値を上回る場合（Ｓ３０４／Ｙｅｓ）、干渉のリスクが大きいと考えられるので、変動予測部３７０は、送信制御部として無線信号の送信を停止させる（Ｓ３０５）。一方、微分演算の結果が第１の閾値を上回るが第２の閾値以下である場合（Ｓ３０４／Ｎｏ）、変動予測部３７０は、無線基地局１０へのビームの角度広がり、および干渉波源３０へのヌルの角度広がりを大きくするための調整ウェイトを演算する（Ｓ３０６）。 On the other hand, if the differential calculation result exceeds the first threshold (S303/Yes), the fluctuation prediction unit 370 compares the differential calculation result with a second threshold (threshold 2) (S304). Here, the second threshold is greater than the first threshold. If the result of the differential operation exceeds the second threshold (S304/Yes), it is considered that the risk of interference is high, so the fluctuation prediction section 370 stops the transmission of the radio signal as a transmission control section (S305). On the other hand, when the result of the differential operation exceeds the first threshold but is equal to or less than the second threshold (S304/No), the fluctuation prediction unit 370 determines the angular spread of the beam to the radio base station 10 and the interference wave source 30 to An adjustment weight for increasing the angular spread of the null is calculated (S306).

このように、変動予測部３７０は、制御値の微分演算の結果から飛行体２０の姿勢変動を事前に予測し、無線信号の指向性送信を制御する。例えば、変動予測部３７０は、制御値の微分演算の結果が第１の閾値を上回る場合には干渉波源３０へのヌルの角度広がりを大きくすることにより、干渉波源３０へ干渉波が到達してしまうことを抑制可能である。また、変動予測部３７０は、制御値の微分演算の結果が第２の閾値を上回る場合には無線信号の送信を停止することにより、干渉波源３０などの他の無線システムにおける通信品質の低下を抑制することが可能である。 In this way, the fluctuation prediction section 370 predicts in advance the attitude fluctuation of the aircraft 20 from the result of the differential operation of the control values, and controls the directivity transmission of the radio signal. For example, when the result of the differential operation of the control value exceeds the first threshold, the fluctuation prediction unit 370 increases the angular spread of the null to the interference wave source 30, thereby preventing the interference wave from reaching the interference wave source 30. It is possible to suppress the storage. In addition, fluctuation prediction section 370 stops the transmission of the radio signal when the result of the differential operation of the control value exceeds the second threshold, thereby preventing deterioration of communication quality in other radio systems such as interference wave source 30. can be suppressed.

なお、上述した第１の動作例～第３の動作例は、いずれも、飛行体２０の姿勢変動に関する情報に基づいて飛行体２０からの指向性送信を制御するという、先行技術には無い共通の技術的特徴を有するものである。 It should be noted that all of the above-described first operation example to third operation example control the directional transmission from the flying object 20 based on the information about the attitude change of the flying object 20, which is not common in the prior art. It has the technical features of

＜６．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 <6. Supplement>
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can conceive of various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上述した第１の動作例～第３の動作例の２つ以上の動作例の組み合わせで本発明の実施形態が実現されてもよい。第１の動作例と第２の動作例との組み合わせでは、変動予測部３７０は、角加速度が第２の閾値を上回る場合、および、飛行体２０の現在位置がウェイポイント付近または指定エリア内にある場合のいずれにおいても無線信号の送信が停止される。 For example, an embodiment of the present invention may be implemented by combining two or more of the first to third operation examples described above. In the combination of the first operation example and the second operation example, when the angular acceleration exceeds the second threshold, and when the current position of the flying object 20 is near the waypoint or within the specified area, the change prediction unit 370 In any one of the cases the transmission of the radio signal is stopped.

また、飛行体２０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアに、上述した飛行体２０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。 It is also possible to create a computer program for causing hardware such as a CPU, ROM, and RAM built into the flying object 20 to exhibit functions equivalent to those of the components of the flying object 20 described above. A storage medium storing the computer program is also provided.

１０無線基地局
２０飛行体
２２０飛行制御装置
２２２センサ群
２２４飛行制御部
２３０駆動装置
２４０バッテリ
２５０無線制御装置
２５２アレイアンテナ
２５４ＲＦ受信回路
２５８ＲＦ送信回路
３００通信制御部
３１０到来方向推定部
３２０受信指向性演算部
３３０受信処理部
３４０到来波源位置推定部
３５０記憶部
３６０送信方位演算部
３７０変動予測部
３８０送信指向性演算部
３９０送信処理部
３０干渉波源 10 Radio Base Station 20 Aircraft 220 Flight Control Device 222 Sensor Group 224 Flight Control Unit 230 Driving Device 240 Battery 250 Radio Control Device 252 Array Antenna 254 RF Receiving Circuit 258 RF Transmitting Circuit
300 communication control unit 310 direction of arrival estimation unit 320 reception directivity calculation unit 330 reception processing unit 340 arrival wave source position estimation unit 350 storage unit 360 transmission direction calculation unit 370 fluctuation prediction unit 380 transmission directivity calculation unit 390 transmission processing unit 30 interference wave source

Claims

an aircraft,
a driving unit that generates a driving force for flight;
a flight control unit that outputs a control value for controlling the drive unit;
an array antenna communicating with a wireless communication device;
a calculation unit that calculates a complex weight for giving directivity to transmission of radio signals from the array antenna to the radio communication device;
with
The directivity is a directivity that directs a null to a target azimuth other than the azimuth to the wireless communication device,
The calculation unit is arranged such that when a result obtained by differentiating the control value exceeds a first threshold, the angular spread of the null is greater than when the result is equal to or less than the first threshold. to calculate the complex weight.

2. The flying object according to claim 1, further comprising a transmission control unit that stops transmitting the radio signal to the radio communication device when the result exceeds a second threshold that is greater than the first threshold. described aircraft.

The computing unit performs the complex calculation so that, when the result exceeds the first threshold, the angular spread of the beam to the wireless communication device is larger than when the result is equal to or less than the first threshold. 3. The aircraft according to claim 1, which calculates weights.

The flying object further comprises a storage unit that stores position information indicating the position of an interference wave source that transmits an interference wave to the flying object,
The aircraft according to any one of claims 1 to 3, wherein the target orientation is the orientation of the interference wave source.

the computer,
a flight control unit that outputs a control value for controlling a driving unit that generates a driving force for flight of the aircraft;
a calculation unit that calculates a complex weight for giving directivity to transmission of radio signals from the array antenna to the radio communication device;
A program for functioning as
The directivity is a directivity that directs a null to a target azimuth other than the azimuth to the wireless communication device,
The calculation unit is arranged such that when a result obtained by differentiating the control value exceeds a first threshold, the angular spread of the null is greater than when the result is equal to or less than the first threshold. A program that computes the complex weights to