JP7166385B1 - 飛行体及び無線中継システム - Google Patents

Abstract

【課題】何らかの原因で係留線（給電線）が切断したときに電波の送信を停止できるとともに安全に運用を停止することができる有線給電型の無線中継システムを提供する。
【解決手段】無線中継システムは、上空に移動可能な飛行体に無線中継装置が搭載され、地上又は海上から上空に延びた給電線を係留線とみなして係留され、飛行体を駆動する飛行駆動部と、給電線が接続された電源部と、予備バッテリーと、係留線が切断していないときは、電源部から飛行駆動部へ電力を供給するとともに電源部から無線中継装置へ電力を供給して電波を送信し、係留線が切断したときは、予備バッテリーから飛行駆動部へ電力を供給するとともに無線中継装置からの電波の送信を停止する手段と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、飛行体及び無線中継システムに関するものである。

従来、この種の無線中継システムとして有線給電ドローン無線中継システムが知られている（例えば、非特許文献１参照）。有線給電ドローン無線中継システムでは、上空で停止飛行（ホバリング）可能な飛行体としてのドローン（無人航空機）に無線中継装置（中継局）が搭載され、係留線としてみなされる給電線を介して地上給電装置から無線中継装置に電力が供給される。

"有線給電ドローン無線中継システムの実証実験に成功"，［online］，令和２年７月９日，ソフトバンク株式会社，ニュース，プレスリリース２０２０，［令和２年１２月２４日検索］，インターネット＜URL：https://www.softbank.jp/corp/news/press/sbkk/2020/20200709_01/＞

有線給電ドローン無線中継システムなどに利用される飛行体は、何らかの原因で係留線（給電線）が切断されるなどして係留線（給電線）からの電力供給に異常が発生しても、予備バッテリーからの電力供給により飛行を継続することが可能である。しかしながら、異常が解消されるまでの間、予備バッテリーの電力供給で飛行を継続するためには、大容量の予備バッテリーが必要となり、飛行体の大型化、重量化が問題となる。

本発明の一態様に係る飛行体は、地上又は海上から上空に延びる給電線を係留線とみなして係留される有線給電型の飛行体であって、飛行駆動部と、前記飛行駆動部を制御する制御部と、前記給電線から前記飛行駆動部及び前記制御部へ電力を供給する電源部と、予備バッテリーと、前記係留線からの電力供給に異常が発生したとき、前記飛行駆動部及び前記制御部への電力供給元を前記電源部から前記予備バッテリーへと切り替える切替部と、を備え、前記制御部は、前記係留線からの電力供給に異常が発生したとき、所定の着地点まで自律飛行するように前記飛行駆動部を制御する。
前記飛行体において、前記制御部は、前記係留線からの電力供給に異常が発生したとき、前記飛行駆動部に降下・着陸信号を送信してもよく、前記飛行駆動部は、前記降下・着陸信号を受信したとき、前記所定の着地点まで自律飛行して着陸するように動作してもよい。
また、前記飛行体において、前記電源部の出力を検出する検出部を備えてもよく、前記切替部は、前記検出部が前記電源部の出力の停止又は低下を検出したときに、前記係留線からの電力供給に異常が発生したと判断してもよい。
また前記飛行体において、前記係留線からの電力供給に異常が発生したことを示す異常発生信号を、無線通信を介して受信する受信部を備えてもよく、前記切替部は、前記受信部が前記異常発生信号を受信したときに、前記係留線からの電力供給に異常が発生したと判断してもよい。
また、前記飛行体において、前記電源部又は前記予備バッテリーにより電力供給される無線中継装置と、前記係留線からの電力供給に異常が発生したとき、前記無線中継装置からの電波の送信を停止させる手段とを備えてもよい。
また、前記飛行体において、前記手段として、前記電源部から前記切替部を介さずに前記無線中継装置へ電力を供給する通信用電源供給経路と、前記電源部から前記切替部を介して前記飛行駆動部及び前記制御部へ電力を供給する駆動用電源供給経路とを備えてもよい。
また、前記飛行体において、前記電源部から前記切替部を介して前記無線中継装置、前記飛行駆動部及び前記制御部へ電力を供給する電源供給経路を備えてもよく、前記切替部は、前記係留線からの電力供給に異常が発生したとき、前記無線中継装置、前記飛行駆動部及び前記制御部への電力供給元を前記電源部から前記予備バッテリーへと切り替えてもよく、前記手段として、前記係留線からの電力供給に異常が発生したとき、前記無線中継装置からの電波の送信を停止するための送信制御信号を前記無線中継装置に送信する送信制御部を備えてもよい。

本発明の他の態様に係る無線中継システムは、無線中継装置を搭載した飛行体が、地上又は海上から上空に延びた給電線を係留線とみなして係留された有線給電型の無線中継システムであって、前記係留線とみなされる前記給電線が接続された地上又は海上の給電装置、及び、前記飛行体に搭載された前記無線中継装置と通信する地上又は海上の中継元の無線中継装置のうちの少なくとも一方の装置を備え、前記飛行体として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の飛行体を用いる。
前記無線中継システムにおいて、前記給電装置は、前記係留線から前記飛行体への電力供給に異常が発生したことを検出する検出部と、前記検出部が前記異常が発生したことを検出したとき、異常発生信号を無線通信を介して前記飛行体へ送信する送信部とを備えてもよい。

本発明の更に他の態様に係るプログラムは、地上又は海上から上空に延びる給電線を係留線とみなして係留される有線給電型の飛行体のコンピュータを機能させるプログラムであって、前記係留線からの電力供給に異常が発生したとき、所定の着地点まで自律飛行するように飛行駆動部を制御する制御部として、前記コンピュータを機能させる。

本発明によれば、何らかの原因で係留線（給電線）が切断されるなどして係留線（給電線）からの電力供給に異常が発生したとき、短時間のうちに飛行体を所定の着地点に着陸させることができるので、予備バッテリーを小容量化でき、飛行体の小型化、軽量化を図ることができる。

実施形態に係るドローン無線中継システムを含む通信システムの全体構成の一例を示す説明図。 比較参考例に係るドローン無線中継システムにおけるドローンの電装部の主要部構成を示すブロック図。 構成例１に係るドローン無線中継システムにおけるドローンの電装部の主要部構成を示すブロック図。 構成例２に係るドローン無線中継システムにおけるドローンの電装部の主要部構成を示すブロック図。 構成例３に係るドローン無線中継システムにおけるドローンの電装部の主要部構成を示すブロック図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本書に記載された実施形態に係るシステムは、地上又は海上の地上給電装置として兼用される係留装置（以下「係留装置」、「地上給電装置」又は「係留装置（地上給電装置）」という。）に係留されたドローン（無人航空機）等の飛行体に搭載された無線通信装置（通信中継局）を備え、係留線とみなされる給電線（以下「係留線（給電線）」という。）を介して飛行体への給電が行われる無線中継システムである。このような無線中継システムは、例えば、災害時や山岳や森林などの遭難者の捜索時に固定基地局の圏外エリアに対して無線中継を実施する場合に利用することができる。特に、本実施形態の無線中継システムは、係留線（給電線）が何らかの原因で切断するなどして係留線（給電線）からの電力供給に異常が発生したときに、無線中継装置からの電波の送信を停止できるとともに、飛行体を安全に着陸させて運用を停止することのできる有線給電型のドローン無線中継システムである。

図１は、本発明の一実施形態に係るドローン無線中継システムを含む通信システムの全体構成の一例を示す説明図である。
本実施形態のドローン無線中継システムは、ドローン６０に搭載された子機２０のほか、係留装置（地上給電装置）９５及び係留線（給電線）９５を含んでもよく、また、親機１０を含んでもよい。

図１において、本実施形態に係るドローン無線中継システムは、地上に位置する中継元の無線中継装置（以下「親機」という。）１０及び上空に位置する中継先の無線中継装置（以下「子機」という。）２０を備える。親機１０及び子機２０は、通信オペレータ（通信事業者）の移動通信網８０のコアネットワークに接続されたｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢなどの固定基地局（以下「基地局」という。）３０と、通信オペレータの無線中継エリア（子機２０のセル２００Ａ）内に位置する単一又は複数の端末装置（ユーザ装置）としての移動局４０との間の下り回線及び上り回線の無線通信を中継する。

なお、同一の通信オペレータで使用される互いに周波数が異なる下り回線の複数の無線信号を中継し、同一の通信オペレータで使用される互いに周波数が異なる上り回線の複数の無線信号を中継してもよい。また、本実施形態の無線中継システムは、複数の通信オペレータで使用される互いに周波数が異なる下り回線の複数の無線信号を中継し、前記複数の通信オペレータで使用される互いに周波数が異なる上り回線の複数の無線信号を中継してもよい。

移動通信網８０には遠隔制御装置８１（遠隔制御元）を設けてもよい。遠隔制御装置８１は、例えば親機１０及び子機２０の情報を保持し、親機１０及び子機２０の少なくとも一方に制御情報を送信することができる。また、遠隔制御装置８１は、情報の送信先として機能し、親機１０及び子機２０の少なくとも一方から情報を受信してもよい。なお、遠隔制御装置８１は、親機１０や子機２０と通信可能な場所であれば、移動通信網８０以外に設けてもよい。

移動通信網８０には、子機２０が搭載された飛行体としてのドローン６０を遠隔的に操縦する遠隔ドローン操縦装置を設けてもよい。

遠隔制御装置８１は、例えば親機１０を介して子機２０と通信可能な、サーバ、ＰＣ若しくはタブレット端末であってもよい。また、遠隔ドローン操縦装置は、例えば親機１０を介してドローン６０の制御系と通信可能な、サーバ、ＰＣ若しくはタブレット端末であってもよい。

親機１０は、基地局３０のアンテナ３１に向いた指向性を有するアンテナ（対基地局向けアンテナ）１０１を介して、基地局３０との間で中継対象周波数（基地局側周波数）のｆ０ｄ（下り信号）及びｆ０ｕ（上り信号）の無線信号を送受信する。また、親機１０は、子機２０のアンテナ２０１に向いた指向性を有するアンテナ（対子機向けアンテナ）１０２を介して、中継用周波数のｆ１ｄ（下り信号）及びｆ１ｕ（上り信号）の無線信号を送受信する。親機１０は、基地局３０との間で送受信されるｆ０ｄ（下り信号）及びｆ０ｕ（上り信号）の無線信号と、子機２０との間で送受信される中継用周波数ｆ１ｄ（下り信号）及びｆ１ｕ（上り信号）の無線信号とを変換する周波数変換機能を有する。

親機１０は、移動体としての車両である自動車５０に搭載されることにより地上の目標位置に移動することができる。自動車５０は、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車など、親機１０に長時間にわたって電力を供給可能な予備バッテリーや発電機などを備えているものであってもよい。自動車５０は、ドローン６０が離発着可能な離発着部を備えてもよい。また、図１の構成例は、親機１０が自動車５０に組み込まれた場合の例であるが、親機１０が組み込まれる移動体は、道路を走行する自動車以外の車両、線路上を走行する鉄道車両、航空機、又は、河川上若しくは海上の船舶などであってもよい。

子機２０は、親機１０のアンテナ１０２に向いた指向性を有するアンテナ（対親機向けアンテナ）２０１を介して、中継用周波数のｆ１ｄ（下り信号）及びｆ１ｕ（上り信号）の無線信号を送受信する。また、子機２０は、移動局向けのアンテナ２０２を介して、中継対象周波数（移動局側周波数）のｆ０ｄ（下り信号）及びｆ０ｕ（上り信号）の無線信号を送受信する。子機２０は、親機１０との間で送受信される中継用周波数ｆ１ｄ（下り信号）及びｆ１ｕ（上り信号）の無線信号と、移動局４０との間で送受信されるｆ０ｄ（下り信号）及びｆ０ｕ（上り信号）の無線信号とを変換する周波数変換機能を有する。

なお、親機１０と子機２０との通信は、光ファイバーを用いたＲＯＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｎ Ｆｉｂｅｒ）で行ってもよい。

子機２０は、自律制御により又は外部からの制御により上空で移動可能なドローン６０に搭載されている。子機２０が搭載されたドローン６０は、自動車（無線中継車）５０により地上の目標位置に運搬され、地上から所定高度（例えば１００～１５０ｍ）の上空に滞在するように制御される。

本実施形態の無線中継システムにおいて、中継先の無線中継装置である子機２０と、ドローン６０のプロペラを駆動するモータ及びその制御装置（フライトコントローラ）などを有するドローン飛行駆動部には、係留線（給電線）９５を介して係留装置（地上給電装置）９０から電力が供給される。係留線（給電線）９５を介してドローン６０の飛行駆動部に電力を供給することにより、長時間にわたって子機２０を上空に滞在させることができ、無線中継システムの要である子機２０の長時間の運用が可能になる。また、何らかの原因で係留線（給電線）７５が切断するなどして係留線（給電線）からの電力供給に異常が発生したときは、ドローン飛行駆動部には、無線中継システムに内蔵の予備バッテリーから電力が供給されるため、ドローン６０を安全に着陸させて安全に運用を停止することができる。なお、係留装置（地上給電装置）９０は、バッテリーや発電機が搭載された地上の自動車５０や海上の船舶などに搭載してもよい。

図２は、比較参考例に係る無線中継システムにおけるドローン６０の電装部６００の主要部構成を示すブロック図である。
図２において、比較参考例に係るドローン６０の電装部６００は、子機２０のほか、ドローン飛行駆動部６１０と、予備バッテリー６２０と、電源装置６３０と、電圧検出装置６４０と、スイッチ６５０とを有する。以下、係留線（給電線）７５からの電力供給の異常が係留線の切断である場合を例に挙げて説明する。

電源装置６３０には、係留装置（地上給電装置）９０から係留線（給電線）９５を介して電力が供給される。電源装置６３０と子機２０及びドローン飛行駆動部６１０との間に、電圧検出装置６４０とスイッチ６５０がある。電圧検出装置６４０は、電源装置６３０の出力電圧が所定値よりも下がったことを検知すると、係留線（給電線）９５が切断した（異常が発生した）と判断し、子機２０及びドローン飛行駆動部６１０への電源供給経路を予備バッテリー６２０に切り替えるようにスイッチ６５０を制御する。予備バッテリー６２０は、スイッチ６５０を介して子機２０及びドローン飛行駆動部６１０に接続され、その両方に電力を供給する。

このとき、ドローン飛行駆動部６１０は、予備バッテリー６２０から電力が供給されているので、ドローン６０の飛行は継続される。また、予備バッテリー６２０から子機２０にも電力が供給されているので、子機２０からの電波の送信も継続される。このように本比較参考例では係留線９５が切断しても、そのまま飛行を継続し、子機２０からの電波の送信も継続される。

〔構成例１〕
図３は、実施形態に係るドローン無線中継システムにおけるドローン６０の電装部６００の主要部構成の一例（以下、本例を「構成例１」という。）を示すブロック図である。
図３において、本構成例１に係るドローン６０の電装部６００は、子機２０と、ドローン飛行駆動部６１０と、予備バッテリー６２０と、係留線（給電線）９５に接続された電源部としての電源装置６３０と、制御部６６０と、を備える。

更に、ドローン６０の電装部６００は、通信用電源供給経路６３１と、駆動用電源供給経路６３２と、検出部としての電圧検出装置６４０と、切替部としてのスイッチ６５０とを備える。通信用電源供給経路６３１は、電源装置６３０と子機２０との間を直結するように設けられ、電源装置６３０から子機２０へ電力を供給する。駆動用電源供給経路６３２は、電圧検出装置６４０及びスイッチ６５０を介して電源装置６３０とドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０との間を接続するように設けられ、電源装置６３０からドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０へ電力を供給する。

電圧検出装置６４０は、子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０に向けて出力される電源装置６３０の出力を検出する。電圧検出装置６４０は、電源装置６３０の出力の停止又は低下を検出したとき、係留線（給電線）９５が切断したと判断し、電源装置６３０からドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給を予備バッテリー６２０からドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給に切り替えるための切替制御信号を生成してスイッチ６５０に出力する。

スイッチ６５０は、外部から入力された切替制御信号により、駆動用電源供給経路を切り替える切替動作を行う。スイッチ６５０は、電圧検出装置６４０からの切替制御信号に基づいて、電源装置６３０からドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給を予備バッテリー６２０からドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給に切り替える。

また、電圧検出装置６４０は、電源装置６３０の出力の停止又は低下を検出したとき、その検出信号（電源停止信号又は電圧低下信号）を制御部６６０に出力する。制御部６６０は、電圧検出装置６４０から検出信号を受信すると、係留線（給電線）９５が切断したと判断し、ドローン６０を所定の着地点（例えば、自動車５０の離発着部）まで飛行するように、ドローン飛行駆動部６１０に降下・着陸信号（go home信号）を送信する。ドローン飛行駆動部６１０は、この降下・着陸信号を受信すると、予め決められた降下・着陸プログラムを実行し、所定の着地点（例えば、自動車５０の離発着部）に向けて自律的に移動を開始し、下降して着陸する。

以上示したように、図３のドローン無線中継システムは、予備バッテリー６２０がドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０だけに接続され、子機２０には接続されない構成である。また、電源装置６３０からの電源供給経路（電源線）は、電圧検出装置６４０及びスイッチ６５０よりも前の電源装置６３０の直後で分岐され、通信用電源供給経路６３１を介して電源装置６３０から子機２０へ電力供給が行われる。なお、電源装置６３０からの電源供給経路（電源線）は、スイッチ６５０よりも前の電圧検出装置６４０の直後で分岐して子機２０へ電力供給が行われるようにしてもよい。

図３のドローン無線中継システムにおいては、係留線（給電線）９５が切断された場合、電源装置６３０から子機２０への電力供給が停止する。しかも、予備バッテリー６２０からはドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０だけに給電され、子機２０には給電されない。そのため、子機２０は動作停止となり、子機２０からの電波の送信は停止される。

また、係留線（給電線）９５が切断された場合、予備バッテリー６２０は、スイッチ６５０を介してドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０に電力を供給するため、電力が供給されているドローン飛行駆動部及び制御部６６０により、ドローン６０は所定の着地点に向けて安全に着陸するように制御されるので、安全に運用を停止することができる。

特に、図３のドローン無線中継システムでは、前述の図２の構成から子機２０への電力供給の経路（配線）を替え、制御部６６０を追加するだけで実現でき、前述の図２の構成からの変更は少なくて済む。ただし、図３のドローン無線中継システムでは、係留線（給電線）９５が切断されたときに子機２０への電力供給が瞬時に途絶えるため、子機２０の故障を回避するために電源保護回路等を設けてもよい。

〔構成例２〕
図４は、実施形態に係る無線中継システムにおけるドローン６０の電装部６００の主要部構成の他の例（以下、本例を「構成例２」という。）を示すブロック図である。
図４において、本構成例１に係るドローン６０の電装部６００は、図３の構成と同様に、子機２０と、ドローン飛行駆動部６１０と、予備バッテリー６２０と、電源装置６３０と、制御部６６０とを備える。

更に、ドローン６０の電装部６００は、電源装置６３０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０へ電力を供給する電源供給経路６３３と、電圧検出装置６４０と、スイッチ６５０とを備える。

電圧検出装置６４０は、子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０に向けて出力される電源装置６３０の出力を検出する。電圧検出装置６４０は、電源装置６３０の出力の停止又は低下を検出したとき、係留線（給電線）９５が切断したと判断し、電源装置６３０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給を、予備バッテリー６２０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給に切り替えるための切替制御信号を生成してスイッチ６５０に出力する。

スイッチ６５０は、電圧検出装置６４０からの切替制御信号に基づいて、電源装置６３０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給を、予備バッテリー６２０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給に切り替える。

また、電圧検出装置６４０は、電源装置６３０の出力の停止又は低下を検出したとき、その検出信号（電源停止信号又は電圧低下信号）を制御部６６０に出力する。制御部６６０は、電圧検出装置６４０から検出信号を受信すると、係留線（給電線）９５が切断したと判断し、送信制御部として機能して、子機２０からの電波の送信を停止するための送信制御信号を生成して子機２０に出力する。子機２０は、制御部６６０からの送信制御信号に基づいて、子機２０からの電波の送信を停止する。

更に、制御部６６０は、電圧検出装置６４０から検出信号を受信して、係留線（給電線）９５が切断したと判断したら、ドローン６０を所定の着地点（例えば、自動車５０の離発着部）まで飛行するように、ドローン飛行駆動部６１０に降下・着陸信号（go home信号）を送信する。ドローン飛行駆動部６１０は、この降下・着陸信号を受信すると、予め決められた降下・着陸プログラムを実行し、所定の着地点（例えば、自動車５０の離発着部）に向けて自律的に移動を開始し、下降して着陸する。

以上示したように、図４のドローン無線中継システムは、前述の図２の構成と同様に、予備バッテリー６２０がドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０のほか、子機２０にも接続された構成である。従って、係留線（給電線）９５が切断された場合も、子機２０へは予備バッテリー６２０から電力が供給されるので、子機２０は動作したままの状態である。この状態で、制御部６６０は、送信制御部として機能し、電圧検出装置６４０が電源装置６３０の出力の停止又は低下を検出した検出信号に基づいて、係留線（給電線）９５が切断されたと判断したとき、子機２０に送信制御信号を送信する。この送信制御信号を受信した子機２０は電波の送信を停止する。

子機２０には、一般的に設けられる制御監視機能の一つとして送信ＯＮ・ＯＦＦ制御を外部から実行可能な機能が備わっている。図４のドローン無線中継システムでは、この既存の送信ＯＮ・ＯＦＦ制御の機能を利用できることから、システム構成は簡易である。また、子機２０への電力供給は継続されることから、係留線（給電線）９５が切断されても子機２０における通常の送信ＯＮ／ＯＦＦ制御と変らないため、子機２０の装置故障を回避できる。

〔構成例３〕
図５は、実施形態に係る無線中継システムにおけるドローン６０の電装部６００の主要部構成の更に他の例（以下、本例を「構成例３」という。）を示すブロック図である。
図５において、本構成例３に係るドローン６０の電装部６００は、図４の構成と同様に、子機２０と、ドローン飛行駆動部６１０と、予備バッテリー６２０と、電源装置６３０と、電源供給経路６３３と、電圧検出装置６４０と、スイッチ６５０と、制御部６６０とを備える。

電圧検出装置６４０は、子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０に向けて出力される電源装置６３０の出力を検出する。電圧検出装置６４０は、電源装置６３０の出力の停止又は低下を検出したとき、係留線（給電線）９５が切断したと判断し、電源装置６３０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給を、予備バッテリー６２０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給に切り替えるための切替制御信号を生成してスイッチ６５０に出力する。

スイッチ６５０は、電圧検出装置６４０からの切替制御信号に基づいて、電源装置６３０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給を、予備バッテリー６２０から子機２０、ドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０への電力供給に切り替える。

また、ドローン６０の電装部６００は、受信部としての無線通信装置（例えば、移動通信システムの端末装置である携帯通信モジュール）６８０を備える。無線通信装置６８０は、係留線（給電線）９５が接続された係留装置（地上給電装置）９０から例えば移動通信システムの無線通信を介して送信停止信号を受信する。制御部６６０は、係留線（給電線）９５の切断を検知した係留装置（地上給電装置）９０から前記送信停止信号を無線通信装置６８０から受信したとき、送信制御部として機能して、子機２０からの電波の送信を停止するための送信制御信号を生成して子機２０に出力する。子機２０は、制御部６６０からの送信制御信号に基づいて、子機２０からの電波の送信を停止する。

更に、制御部６６０は、無線通信装置６８０から送信停止信号を受信して、係留線（給電線）９５が切断したと判断したら、ドローン６０を所定の着地点（例えば、自動車５０の離発着部）まで飛行するように、ドローン飛行駆動部６１０に降下・着陸信号（go home信号）を送信する。ドローン飛行駆動部６１０は、この降下・着陸信号を受信すると、予め決められた降下・着陸プログラムを実行し、所定の着地点（例えば、自動車５０の離発着部）に向けて自律的に移動を開始し、下降して着陸する。

係留装置（地上給電装置）９０は、検出部としての電力検出装置（電力センサ）９１０と、送信部としての無線通信装置（例えば携帯通信モジュール）９３０とを備える。電力検出装置（電力センサ）９１０は、係留線（給電線）９５を介してドローン６０に供給する電力（電圧、電流又はその両方）を検出し、電力供給の停止又は供給電力の低下を検出したとき、送信停止信号を生成する。無線通信装置９３０は、電力検出装置（電力センサ）９１０で生成した送信停止信号を、例えば移動通信システムの無線通信を介して、ドローン６０の電装部６００に設けられた無線通信装置６８０に送信する。

以上示したように、図５のドローン無線中継システムは、前述の図２の構成と同様に、予備バッテリー６２０がドローン飛行駆動部６１０及び制御部６６０のほか、子機２０にも接続された構成である。従って、係留線（給電線）９５が切断された場合も、子機２０へは予備バッテリー６２０から電力が供給されるので、子機２０は動作したままの状態である。この状態で、係留装置（地上給電装置）９０が、ドローン６０への電力供給の停止又は供給電力の低下を検出したとき、ドローン６０に送信停止信号を送信し、この送信停止信号を受信したドローン６０の制御部６６０が、送信制御部として機能して、子機２０に送信制御信号を送信する。この送信制御信号を受信した子機２０は電波の送信を停止する。

特に、図５のドローン無線中継システムでは、係留装置（地上給電装置）９０に一般的に設けられる電力検出装置（電力センサ）９１０により係留線（給電線）９５の切断の有無を検知することができ、また、子機２０側も子機２０の監視制御を行うために一般的に設けられている無線通信装置（例えば、移動通信システムの端末装置である携帯通信モジュール）を介して送信停止信号の送受信を行うことができる。更に、子機２０には、一般的に設けられる制御監視機能の一つとして送信ＯＮ・ＯＦＦ制御を外部から実行可能な機能も備わっている。これらの構成を利用できることから、システム構成は簡易である。また、子機２０への電力供給は継続されることから、係留線（給電線）９５が切断されても子機２０における通常の送信ＯＮ／ＯＦＦ制御と変らないため、子機２０の装置故障を回避できる。

以上、本実施形態においては、有線給電型のドローン無線中継システムにおいて、何らかの原因で係留線（給電線）９５が切断されるなどして、係留線（給電線）からドローン６０への電力供給に異常が発生しても、予備バッテリー６２０からの電力供給により飛行を継続することが可能である。そして、本実施形態では、この異常が発生したら、制御部６６０によりドローン飛行駆動部６１０へ降下・着陸信号（go home信号）が送信され、ドローン６０は所定の着地点（例えば、自動車５０の離発着部）まで自律的に飛行し、着陸することができる。このように、係留線（給電線）からドローン６０への電力供給に異常が発生したら、ドローン６０は速やかに所定の着地点まで自律飛行して着陸するので、ドローン６０に搭載される予備バッテリー６２０としては、この自律飛行分の電力供給が賄える程度の小容量のバッテリーを採用できる。よって、本実施形態によれば、ドローン６０に搭載される予備バッテリー６２０の小型化、軽量化を実現できる。

また、本実施形態によれば、リピータ型の無線中継システムであり、子機２０はベースバンド信号の符号化及びベースバンド信号への復号化などの基地局（ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ）に特有の処理を行う必要がないことから、子機２０の装置構成が簡易・軽量になる。

なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線中継システムを含む通信システムの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、前記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

１０ ：親機
２０ ：子機
３０ ：基地局
３１ ：アンテナ
４０ ：移動局
５０ ：自動車
６０ ：ドローン
８０ ：移動通信網
８１ ：遠隔制御装置
９０ ：係留装置（地上給電装置）
９５ ：係留線（給電線）
１０２ ：アンテナ
２００Ａ ：セル
２０１ ：アンテナ
２０２ ：アンテナ
６００ ：電装部
６１０ ：ドローン飛行駆動部
６２０ ：予備バッテリー
６３０ ：電源装置
６３１ ：通信用電源供給経路
６３２ ：駆動用電源供給経路
６３３ ：電源供給経路
６４０ ：電圧検出装置
６５０ ：スイッチ
６６０ ：制御部
６８０ ：無線通信装置
９１０ ：電力検出装置
９３０ ：無線通信装置

Claims (8)

1. 地上又は海上から上空に延びる給電線を係留線とみなして係留される有線給電型の飛行体であって、
   飛行駆動部と、
   前記飛行駆動部を制御する制御部と、
   前記給電線から前記飛行駆動部及び前記制御部へ電力を供給する電源部と、
   前記電源部の出力を検出する検出部と、
   予備バッテリーと、
   前記検出部が前記電源部の出力の停止又は低下を検出したときに前記給電線を介した電力供給に異常が発生したと判断し、前記飛行駆動部及び前記制御部への電力供給元を前記電源部から前記予備バッテリーへと切り替える切替部と、を備え、
   前記制御部は、前記給電線を介した電力供給に異常が発生したとき、所定の着地点まで自律飛行するように前記飛行駆動部を制御する、ことを特徴とする飛行体。
2. 地上又は海上から上空に延びる給電線を係留線とみなして係留される有線給電型の飛行体であって、
   飛行駆動部と、
   前記飛行駆動部を制御する制御部と、
   前記給電線から前記飛行駆動部及び前記制御部へ電力を供給する電源部と、
   予備バッテリーと、
   前記給電線を介した電力供給に異常が発生したことを示す異常発生信号を、無線通信を介して受信する受信部と、
   前記受信部が前記異常発生信号を受信したときに前記給電線を介した電力供給に異常が発生したと判断し、前記飛行駆動部及び前記制御部への電力供給元を前記電源部から前記予備バッテリーへと切り替える切替部と、を備え、
   前記制御部は、前記給電線を介した電力供給に異常が発生したとき、所定の着地点まで自律飛行するように前記飛行駆動部を制御する、ことを特徴とする飛行体。
3. 請求項１又は２に記載の飛行体において、
   前記電源部又は前記予備バッテリーにより電力供給される無線中継装置と、
   前記給電線を介した電力供給に異常が発生したとき、前記無線中継装置からの電波の送信を停止させる手段とを備える、ことを特徴とする飛行体。
4. 地上又は海上から上空に延びる給電線を係留線とみなして係留される有線給電型の飛行体であって、
   飛行駆動部と、
   前記飛行駆動部を制御する制御部と、
   前記給電線から前記飛行駆動部及び前記制御部へ電力を供給する電源部と、
   予備バッテリーと、
   前記給電線を介した電力供給に異常が発生したとき、前記飛行駆動部及び前記制御部への電力供給元を前記電源部から前記予備バッテリーへと切り替える切替部と、
   前記電源部又は前記予備バッテリーにより電力供給される無線中継装置と、
   前記給電線を介した電力供給に異常が発生したとき、前記無線中継装置からの電波の送信を停止させる手段と、を備え、
   前記制御部は、前記給電線を介した電力供給に異常が発生したとき、所定の着地点まで自律飛行するように前記飛行駆動部を制御する、ことを特徴とする飛行体。
5. 請求項３又は４に記載の飛行体において、
   前記手段として、前記電源部から前記切替部を介さずに前記無線中継装置へ電力を供給する通信用電源供給経路と、前記電源部から前記切替部を介して前記飛行駆動部及び前記制御部へ電力を供給する駆動用電源供給経路とを備える、ことを特徴とする飛行体。
6. 請求項３又は４に記載の飛行体において、
   前記電源部から前記切替部を介して前記無線中継装置、前記飛行駆動部及び前記制御部へ電力を供給する電源供給経路を備え、
   前記切替部は、前記給電線を介した電力供給に異常が発生したとき、前記無線中継装置、前記飛行駆動部及び前記制御部への電力供給元を前記電源部から前記予備バッテリーへと切り替え、
   前記手段として、前記給電線を介した電力供給に異常が発生したとき、前記無線中継装置からの電波の送信を停止するための送信制御信号を前記無線中継装置に送信する送信制御部を備える、ことを特徴とする飛行体。
7. 無線中継装置を搭載した飛行体が、地上又は海上から上空に延びた給電線を係留線とみなして係留された有線給電型の無線中継システムであって、
   前記給電線とみなされる前記給電線が接続された地上又は海上の給電装置、及び、前記飛行体に搭載された前記無線中継装置と通信する地上又は海上の中継元の無線中継装置のうちの少なくとも一方の装置を備え、
   前記飛行体として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の飛行体を用いる、ことを特徴とする無線中継システム。
8. 請求項７に記載の無線中継システムにおいて、
   前記給電装置は、前記給電線を介した前記飛行体への電力供給に異常が発生したことを検出する検出部と、前記検出部が前記異常が発生したことを検出したとき、異常発生信号を無線通信を介して前記飛行体へ送信する送信部とを備える、ことを特徴とする無線中継システム。

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