JP7483750B2 - 太陽光捕捉を最大化するための高高度長航続時間航空機を操作する方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１９年４月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／８３８，７８３号、２０１９年４月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／８３８，８３３号及び２０１９年５月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／８５４，８７４号の優先権及び利益を主張し、これらのすべての内容があらゆる目的のために参照によって本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は、概して無人航空機（ＵＡＶ）を操作することに関し、より具体的には太陽光発電ＵＡＶを操作することに関する。

[0003] 高高度長航続時間航空機などの無人航空機（ＵＡＶ）は、制御された持続的な飛行が可能な軽量の航空機である。ＵＡＶは、航空機に電力を供給するために太陽光発電と少なくとも１つの電源とに依存し得る。飛行中、ＵＡＶは、自動的に電源と太陽光発電とを切り替え得る。太陽が存在する場合、ＵＡＶに搭載された太陽電池は、太陽エネルギーを捕捉し、かつ、太陽電力をモータに適用することによってＵＡＶを推進させ得る。さらに、太陽エネルギーが使用されて電源を充電し得る。

[0004] システムの実施形態は、少なくとも１つのＵＡＶに関連する少なくとも１つの飛行制御コンピュータ（ＦＣＣ）を含んでもよく、少なくとも１つのＦＣＣは、太陽に対する少なくとも１つのＵＡＶの進行方向を決定し、決定された進行方向が太陽に向かうものであり得る場合にＵＡＶ対気速度を第１対気速度に調整し、かつ、決定された進行方向が太陽から離れるものであり得る場合にＵＡＶ対気速度を第２対気速度に調整するように構成されてもよく、ＵＡＶの少なくとも一部を覆う太陽電池の太陽光捕捉を最大化するために第１対気速度が第２対気速度よりも大きくてもよい。

[0005] 追加のシステムの実施形態では、少なくとも１つのＦＣＣは、決定された進行方向が太陽に向かうものであり得る場合に水平面に対して第１角度にＵＡＶ角度を調整し、かつ、決定された進行方向が太陽から離れるものであり得る場合にＵＡＶ角度を水平面に対して第２角度に調整するようにさらに構成されてもよく、ＵＡＶ角度は、ＵＡＶの上面に平行なＵＡＶの平面に対してのものであり、ＵＡＶの少なくとも一部を覆う太陽電池の太陽光捕捉をさらに最大化するために第１角度は第２角度よりも小さくてもよい。

[0006] 追加のシステムの実施形態では、第１角度は水平面に実質的に平行であってもよい。追加のシステムの実施形態では、第２角度は、太陽電池が太陽光線に対してより垂直に近くなるようにＵＡＶを上向きに傾斜させる。追加のシステムの実施形態では、太陽電池はＵＡＶの翼パネルの上面に配置されてもよい。

[0007] 追加のシステムの実施形態は、地上管制局に関連する少なくとも１つのコンピューティングデバイスをさらに含んでもよく、少なくとも１つのコンピューティングデバイスは少なくとも１つのＦＣＣと通信してもよい。追加のシステム実施形態では、少なくとも１つのコンピューティングデバイスは、少なくとも１つのＦＣＣに通信信号を送信するように構成されてもよい。追加のシステムの実施形態では、送信される通信信号は、太陽に対する少なくとも１つのＵＡＶの進行方向に基づいてＵＡＶ対気速度を調整するための少なくとも１つのＦＣＣのためのコマンドを含む。追加のシステム実施形態では、送信される通信信号は、太陽に対する少なくとも１つのＵＡＶの進行方向に基づいてＵＡＶ角度を調整するための少なくとも１つのＦＣＣのためのコマンドを含む。追加のシステムの実施形態では、少なくとも１つのＦＣＣは、太陽電池の太陽光捕捉がない場合に、１以上のバッテリに蓄えられたエネルギーを介して夜間を通してＵＡＶの飛行を持続させるようにさらに構成されてもよい。

[0008] 方法の実施形態は、少なくとも１つのＵＡＶに関連する少なくとも１つの飛行制御コンピュータ（ＦＣＣ）によって、太陽に対する少なくとも１つのＵＡＶの進行方向を決定することと、決定された進行方向が太陽に向かうものであり得る場合に、少なくとも１つのＦＣＣによって、ＵＡＶ対気速度を第１対気速度に調整することと、決定された進行方向が太陽から離れるものであり得る場合に、少なくとも１つのＦＣＣによって、ＵＡＶ対気速度を第２対気速度に調整することと、を含んでもよく、ＵＡＶの少なくとも一部を覆う太陽電池の太陽光捕捉を最大化するために第１対気速度は第２対気速度よりも大きくてもよい。

[0009] 追加の方法の実施形態は、決定された進行方向が太陽に向かうものであり得る場合に、少なくとも１つのＦＣＣによって、水平面に対して第１角度にＵＡＶ角度を調整することと、決定された進行方向が太陽から離れるものであり得る場合に、少なくとも１つのＦＣＣによって、水平面に対して第２角度にＵＡＶ角度を調整することと、を含んでもよく、ＵＡＶ角度は、ＵＡＶの上面に平行なＵＡＶの平面に対してのものであってもよく、ＵＡＶの少なくとも一部を覆う太陽電池の太陽光捕捉をさらに最大化するために第１角度は第２角度よりも小さくてもよい。

[0010] 追加の方法の実施形態では、第１角度は水平面に対して実質的に平行であってもよい。追加の方法の実施形態では、第２角度は、太陽電池が太陽光線に対してより垂直に近くなるようにＵＡＶを上向きに傾斜させる。追加の方法の実施形態では、太陽電池はＵＡＶの翼パネルの上面に配置されてもよい。

[0011] 追加の方法の実施形態では、地上管制局に関連する少なくとも１つのコンピューティングデバイスが少なくとも１つのＦＣＣと通信してもよい。追加の方法の実施形態は、少なくとも１つのコンピューティングデバイスによって、少なくとも１つのＦＣＣに通信信号を送信することをさらに含んでもよい。追加の方法の実施形態では、送信される通信信号は、太陽に対する少なくとも１つのＵＡＶの進行方向に基づいてＵＡＶ対気速度を調整するための少なくとも１つのＦＣＣのためのコマンドを含む。追加の方法の実施形態では、送信される通信信号は、太陽に対する少なくとも１つのＵＡＶの進行方向に基づいてＵＡＶ角度を調整するための少なくとも１つのＦＣＣのためのコマンドを含む。追加の方法の実施形態は、太陽電池の太陽光捕捉がない場合に、少なくとも１つのＦＣＣによって、１以上のバッテリに蓄えられたエネルギーを介して夜間を通してＵＡＶの飛行を持続させることをさらに含んでもよい。

[0012] 図面中の構成要素は必ずしも一定の縮尺である必要はなく、代わりに本発明の原理を説明することに重点が置かれている。同様の参照符号は、様々な図を通じて対応の部品を示す。実施形態は、例として示されており、かつ、添付の図面の図に限定されるものではない。

[0013] 一実施形態に係る、無人航空機（ＵＡＶ）の太陽電池を用いて太陽光捕捉を最大化するためのシステムを示している。 [0014] 一実施形態に係る、地上管制局に関連するコンピューティングデバイスのトップレベル機能ブロック図を示している。 [0015] 一実施形態に係る、図１のＵＡＶに電力を供給するためのシステムを示している。 [0016] 一実施形態に係る、無人航空機が太陽に向かって移動する際の図１のＵＡＶの太陽電池を用いて太陽光捕捉を最大化するためのプロセスを示している。 [0017] 一実施形態に係る、無人航空機が太陽から離れて移動する際の図１のＵＡＶの太陽電池を用いて太陽光捕捉を最大化するためのプロセスを示している。 [0018] 一実施形態に係る、無人航空機の太陽電池を用いて太陽光捕捉を最大化するための方法のフローチャートを示している。 [0019] 一実施形態に係る、無人航空機の太陽電池を用いて太陽光捕捉を最大化するための方法の実施形態のハイレベルフローチャートを示している。 [0020] システム及びプロセスの一実施形態を実施するためのコンピューティングシステムのハイレベルブロック図及びプロセスを示している。 [0021] 一実施形態が実施され得る例示的なシステムのブロック図及びプロセスを示している。 [0022] 本明細書に開示されるシステム及びプロセスの一実施形態を実施するためのクラウドコンピューティング環境を示している。

[0023] 以下の説明は、本明細書に開示される実施形態の一般的原理を説明する目的で行われ、かつ、本明細書に開示される概念を限定することを意味するものではない。さらに、本明細書で説明する特定の特徴は、様々な可能な組み合わせ及び順列の各々において、他の説明する特徴と組み合わせて使用されることができる。本明細書で他の方法で特に定義されない限り、すべての用語は、説明から暗示される意味、並びに、当業者によって理解される及び／又は辞書、論文などで定義される意味を含む、可能な限りより広い解釈を与えられるべきである。

[0024] 一日の終わり近くに、無人航空機（ＵＡＶ）のバッテリは、太陽が地平線より上にあるときに航空機が一日中太陽放射に曝されていたので、ほぼ完全に充電される。この時点で、余分なエネルギーが利用可能になり得、かつ、余分なエネルギーを利用して航空機に電力を供給し続けて夜間を通して飛行を持続させるためにさらなるバッテリが航空機に配置され得る。しかしながら、追加のバッテリは高価である。さらに、ＵＡＶは軽量であり、かつ、バッテリはＵＡＶの総重量のかなりの部分を占める可能性がある。したがって、追加のバッテリを含めると、ＵＡＶの機内に望ましくない重量が発生し、ＵＡＶの性能を低下させ得る。

[0025] システムの実施形態は、太陽が地平線上で低いときなどの太陽エネルギーが制限されているとき又は太陽エネルギーが航空機に利用可能ではないときに、航空機の推進を支援するために、太陽光発電無人航空機（ＵＡＶ）の太陽光捕捉を最大化することを提供する。一実施形態では、ＵＡＶは高高度長航続時間太陽光発電航空機である。ＵＡＶには、太陽エネルギーを捕捉する太陽電池が搭載され得る。太陽エネルギーは、航空機を推進するための１つのモータ（又は複数のモータ）に電力を供給するために使用され得る。太陽エネルギーは、少なくとも１つのバッテリを充電するためにさらに使用され得る。夜間、曇りの状態又は太陽が地平線上で低いときなど、太陽光捕捉が制限されている又は不可能であるとき、バッテリが使用されてＵＡＶを推進するためにモータに電力を供給してもよい。

[0026] 一実施形態では、ＵＡＶの飛行速度は、ＵＡＶが太陽に向かって及び太陽から離れて移動する際に調整されて太陽光捕捉を最大化する。ＵＡＶは、「Ｄループ」飛行パターンなどの大面積飛行パターンで飛行してもよい。

[0027] 夕方近くや冬の間など、太陽が地平線上で低いとき、ＵＡＶが太陽から離れて飛行する際にＵＡＶは主に太陽エネルギーを捕捉する。これは、翼の上面に配置された太陽電池が、揚力を生み出すために必要とされる翼の前縁を上に向けた姿勢のために、ＵＡＶの後方に角度が付けられ得るからである。したがって、太陽が地平線上で低いとき、太陽電池は、ＵＡＶの飛行パターンの一部でＵＡＶが太陽から離れて飛行する際に、ＵＡＶを推進するため及びバッテリを充電するためにかなりの太陽エネルギーを捕捉し得る。太陽から離れて飛行しているときに減速すると、特に太陽が地平線上で低いときに、太陽電池の多くが太陽に曝される。これは、ＵＡＶが減速する際にＵＡＶのノーズが上に傾斜し、ＵＡＶが太陽から離れて移動する際に太陽電池が太陽光線に対してよりほぼ垂直になるからである。

[0028] ＵＡＶが太陽に向かって移動する際、太陽光捕捉が制限される又は不可能になる場合があり、したがって、モータに供給される電力は、太陽光電力からバッテリ電力にシフトされ得る。したがって、夜間を通して飛行を持続させるために、太陽エネルギーの捕捉に費やされる時間を最大化することが望まれる。ＵＡＶは、太陽エネルギーの捕捉に費やされる時間を増大させるために、ＵＡＶが太陽から離れて移動するＵＡＶの飛行パターンの一部で減速し得る。この減速により、翼をより急な角度に傾けることを可能にし、太陽エネルギーの捕捉を増加させ得る。ＵＡＶが太陽に向かって飛行している飛行パターンのその一部では、太陽エネルギーの捕捉が減少する。したがって、ＵＡＶの飛行速度が上昇させられて、弱い太陽エネルギーの捕捉に費やされる時間を短縮し得る。さらに、より速い飛行が、ＵＡＶの翼をより浅い角度に傾けることを可能にし、それによって、航空機が太陽に向かって飛行するので、ＵＡＶの太陽への暴露を増大させ得る。

[0029] 図１に関して、無人航空機（ＵＡＶ）１０８の太陽電池１１０を用いた太陽光捕捉を最大化するためのシステム１００が示されている。ＵＡＶは、パイロットが搭乗していない航空機であり、かつ、自律的に又は遠隔で飛行してもよい。一実施形態では、ＵＡＶ１０８は高高度長航続時間航空機である。ＵＡＶ１０８は、１～４０個のモータと、１００フィート～４００フィートの翼幅と、を有してもよい。一実施形態では、ＵＡＶ１０８は、約２６０フィートの翼幅を有し、かつ、１０個の電気モータによって推進され、電気モータは、翼の表面の少なくとも一部を覆う太陽電池１１０によって電力を供給され、その結果、ゼロエミッションをもたらす。ＵＡＶ１０８は、海抜約６５０００フィートの高度で雲の上方を飛行し、着陸せずに最大数か月の継続的な長期ミッション用に設計されている。

[0030] ＵＡＶ１０８は、少なくとも部分的にＵＡＶの軽量ペイロードにより、高高度で最適に機能する。ＵＡＶは、着陸する必要なくかなりの期間の持続飛行が可能である。一実施形態では、ＵＡＶ１０８は、約３０００ポンドの重量を有してもよく、かつ、翼パネルセクション及び中央パネルを含んでもよく、翼パネルセクションの相互及び／又は中央パネルへの取付性及び取外性のために、ＵＡＶ１０８の効率的な組立及び分解を提供する。

[0031] 一実施形態では、システム１００は、太陽光捕捉を最大化するための自動化されたプロセスであってもよく、地上管制局１０４のコンピューティングデバイス１０７は、ＵＡＶ１０８の飛行制御コンピュータ（ＦＣＣ）１１３と通信し得る。より具体的には、図２に関して、コンピューティングデバイス１０７のトップレベル機能ブロック図の一例が示されている。コンピューティングデバイス１０７は、中央処理装置（ＣＰＵ）などのプロセッサ１３８と、アドレス可能メモリ１４０と、例えば、任意選択的なユニバーサルシリアルバスポート及び関連の処理及び／又はイーサネットポート及び関連の処理などの外部デバイスインタフェース１４２と、例えば、ステータスライトのアレイ及び１以上のトグルスイッチ及び／又はディスプレイ及び／又はキーボード及び／又はポインタ－マウスシステム及び／又はタッチスクリーンなどの任意選択的なユーザインタフェース１４３と、を備える。任意選択的に、アドレス可能なメモリは、例えば、フラッシュメモリ、ｅｐｒｏｍ及び／若しくはディスクドライブ又は他のハードドライブであってもよい。これらの要素は、データバス１４７を介して互いに通信してもよい。ある実施形態では、ウェブブラウザ１５１及びアプリケーション１５２をサポートするものなどのオペレーティングシステム１４９を介して、プロセッサ１３８は、通信チャネルを確立するプロセスのステップを実行するように構成され得る。例えば、プロセッサ１３８は、ＵＡＶ１０８に搭載されたＦＣＣ１１３と通信して、太陽光捕捉を最大化するためにＵＡＶ１０８の機首方位を変化させ得る。別の実施形態では、ＦＣＣ１１３は、太陽光捕捉を最大化するためにＵＡＶ１０８の機首方位を自動的に変化させるように直接プログラミングされ得る。一実施形態では、太陽が東に昇っているので、ＵＡＶ１０８は午前中に西に飛行し得る。一実施形態では、太陽が西に沈んでいるので、ＵＡＶ１０８は午後に東に飛行し得る。一実施形態では、ＦＣＣは、ＵＡＶが軌道保持することが望まれる場合、太陽パターンからの飛行を無効にして軌道保持し得る。軌道保持時、ＵＡＶ１０８は地上管制局１０４に対して飛行パターンを維持する。

[0032] 図３に関して、ＵＡＶ１０８は、図１に示すように、ＵＡＶ１０８の推進のための少なくとも１つのモータ１１２をさらに含む。一実施形態では、ＵＡＶ１０８は１０個の電気モータ１１２を有している。太陽電池１１０は、太陽が地平線より上にあるときに太陽から太陽エネルギーを捕捉するように構成され得る。太陽エネルギーは、今度は、ＵＡＶ１０８の推進の全部又は一部に電力を供給するために使用され得る。一実施形態では、ＵＡＶ１０８は、図４Ａ～図４Ｂに示すように、少なくとも１つの翼パネル１４４を含み、かつ、太陽電池１１０は、翼パネル１４４の上面１４６の少なくとも１つに取り付けられる。太陽が地平線上で低いときにＵＡＶ１０８が太陽から離れて移動する際、太陽電池１１０は太陽に面して太陽放射を効率的に捕捉する。これは、太陽に曝される太陽電池の面積が広いほど、太陽電池によってより多くの太陽放射が捕捉されることが理由である。一実施形態では、太陽が地平線の下に沈むと、太陽電池１１０はもはや太陽放射を捕捉しない；しかしながら、ＵＡＶ１０８が太陽から離れる方向に向かう際に主に太陽電池１１０によって捕捉されるエネルギーは、電気エネルギーに変換されてバッテリを充電又はバッテリに電力を供給し得る。バッテリは、今度は、ＵＡＶ１０８を推進させるためにモータ１１２に電力を提供する。より具体的には、太陽電池１１０は複数の太陽電池セル１１１を包含してもよい。セル１１１は光起電力（ＰＶ）セルであってもよい。一実施形態では、セル１１１は、捕捉された太陽エネルギーを直流（ＤＣ）電気エネルギーに変換する。一実施形態では、太陽電池１１０は約１５０ボルトを生成し得る。電気への太陽エネルギーの変換は、光（すなわち、光子）が電気（すなわち、電圧）に変換される光起電力効果を示すＰＶセル内の半導体材料を使用して達成され得る。

[0033] バッテリパック１１４は、ＵＡＶ１０８に電力を供給するためのバッテリ１２０を含み得る。一実施形態では、バッテリ１２０はリチウムイオン（Ｌｉ－ｉｏｎ）バッテリである。「サイクル寿命」及び「カレンダ寿命」などのバッテリ１２０の寿命を最大化することが望まれる。サイクル寿命は、バッテリ１２０の全体的な動作又は使用時間に基づくバッテリ１２０の経年劣化を指す。より具体的には、サイクル寿命は、バッテリ１２０の完全な放電－充電サイクルの数である。カレンダ寿命は、ちょうど時間の関数としてのバッテリ１２０の経年劣化である。サイクル寿命は、次のような多くの要因によって減少し得る：（１）高すぎる又は低すぎる電圧状態の動作によって引き起こされるひずみ、（２）高い充電率、（３）非常に低い温度での充電、及び、（４）高い放電率。リチウムイオンバッテリ１２０のカレンダ寿命は、時間とともに容量を失う可能性があり、容量の損失は、一般に非常に高温及び低温で動作し、かつ、保管中に高い充電状態であまりにも多くの時間を費やすことによって悪化し得る。バッテリ寿命を維持するには、高い充電状態で多くの時間を費やさないようにカットオフポイントを検出して充電を終了させることが重要である。既定の上限電圧制限又は「終了電圧」があってもよく、それを超えると充電が終了され得る。これは、過充電の危険性が高い急速充電器では特に重要である。一実施形態では、バッテリ１２０は、長い寿命を有し得、延長されたミッションのサポートを可能にし、かつ、例えば強風で低温などの極端な環境条件で動作させられることができる。

[0034] バッテリパック１１４は、バッテリ１２０の近位に少なくとも１つのパワートラッカ１３０をさらに含んでもよい。別の実施形態では、パワートラッカ１３０は、バッテリパック１１４の外側に配置されてもよい。パワーポイントトラッカ１２０は、最大量の電力が太陽電池１１０から取得されることを確実にするように構成されてもよい。一実施形態では、パワートラッカ１３０は、太陽電池１１０と通信し、パワートラッカ１３０は、太陽電池１１０によって生成された電気エネルギーを受け取るように構成される。より具体的には、太陽電池１１０のセル１１１は、太陽光を電気エネルギーに変換し、パワートラッカ１３０は、太陽電池１１０のバスなどの出力１３２から太陽電池１１０から電気を受け取る。太陽電池１１０は、出力１３２よりも低い電圧で動作する。一実施形態では、パワートラッカ１３０は、太陽電池１１０から出力１３２への電圧をブーストし、かつ、ブースト比を調整して太陽電池１１０から最大電力を得るように構成された最大電力点追従（ＭＰＰＴ）コントローラである。

[0035] パワートラッカ１３０は、バッテリ１２０に電荷を供給するように構成された出力１３４を有している。一実施形態では、パワートラッカ１３０は、太陽電池１１０からの電力を最大化し、かつ、バッテリに送信される電圧を調整するように構成される。例えば、太陽の位置が空で変化する際に、捕捉され、及びしたがって、太陽電池１１０によって生成される太陽放射の量は１日を通じて変動し得る。パワートラッカ１３０が使用されて、バッテリ１２０に安定した電圧が提供され得る。バッテリ１２０は、（太陽電池からのみ来る約１５０ボルトとは対照的に）約２７０～３８０ボルトを維持し得る。

[0036] バッテリ１２０が完全充電に近づくと、バッテリはもはや急速に充電されることができなくなる可能性があり、充電をゆっくりと次第に減少させる必要がある。バッテリ１２０が完全に充電される場合、バッテリ１２０が未使用のままであるとき、バッテリ１２０は、放電する可能性があり、かつ、効果（例えば、急速に充電する能力など）を失い得る。さらに、バッテリ１２０の過充電は、熱及びガスの発生を引き起こす可能性があり、これらは両方ともバッテリ１２０に有害であるか、又は、バッテリ１２０を過熱させ、さらには燃焼させる可能性がある。

[0037] バッテリ１２０が完全に充電されると、バッテリ１２０の温度を常にその既定の制限内に維持しながら、バッテリ１２０への損傷が発生する前に充電プロセスを次第に低減させることが望ましいので、充電電流は低減される必要があり得る。一実施形態では、バッテリ１２０の温度は、太陽電池１１０のエネルギー出力を低下させ得る太陽電池１１０の条件を動作させるようにパワートラッカ１３０の電圧ブースト比を調整することによって、その既定の制限内に維持される。別の実施形態では、バッテリ１２０の温度は、ＵＡＶ１０８の推進システムで余分な電流を吸収することによってその既定の制限内に維持される。別の実施形態では、バッテリ１２０の温度は、航空機推進システムと組み合わせてその既定の制限内に維持される。

[0038] 太陽電池１１０は、上述したように、ＵＡＶ１０８を推進し、搭載された電子機器に電力を供給し、かつ、余剰エネルギーでバッテリ１２０を充電するために使用され得る。より具体的には、太陽電池１１０のセル１１１は、太陽光を電気エネルギーに変換して、モータ１１２に電力を提供する。一実施形態では、太陽電池１１０は、モータ１１２に電気エネルギーを供給するように構成された出力１１５を有している。一実施形態では、電気エネルギーはＤＣ電流である。

[0039] 図４Ａ～図４Ｂを参照すると、ＵＡＶ１０８は、「Ｄループ」飛行パターンなどの大面積飛行パターンで飛行し得る。円形、長方形又は箱型の飛行パターンなどの他の飛行パターンが可能であり検討される。図４Ｂに示すように、例えば、夕方又は冬の間などの太陽が地平線上でより低いとき、ＵＡＶ１０８は、ＵＡＶ１０８が太陽から離れて飛行する際に主に太陽エネルギーを捕捉する。一実施形態では、太陽電池１１０は、ＵＡＶ１０８の翼１４４の上面１４６の一部に配置され得る。太陽電池１１０は、揚力を生み出すために必要とされる翼１４４の前縁を上に向けた姿勢のために、ＵＡＶ１０８の後方に角度を付けられ得る。したがって、太陽が地平線上でより低いとき、太陽電池１１０は、ＵＡＶ１０８がＵＡＶの飛行パターンの一部で太陽から離れて飛行する際にＵＡＶ１０８を推進するため及びバッテリ１２０を充電するために、かなりの太陽エネルギーを捕捉し得る。

[0040] さらに、太陽から離れる方向に向くときに減速すると、図４Ｂに示すように、特に太陽が地平線上で低いときに、太陽電池１１０のより多くが太陽に曝される。これは、ＵＡＶ１０８が減速する際にＵＡＶ１０８のノーズ１０９が上に傾斜し、ＵＡＶ１０８が太陽から離れて移動する際に太陽電池１１０が太陽光線に対してよりほぼ垂直になるからである。ＵＡＶ１０８が減速する際にＵＡＶ１０８のノーズ１０９を上に傾斜させると、大きな太陽開口１４８がもたらされ、それによって、太陽光捕捉を最大化する。

[0041] ＵＡＶ１０８が向きを変えて、ステーション、例えば、地上管制局１０４の近くに留まるように操縦するとき、ＵＡＶ１０８がＵＡＶ１０８の飛行パターンにおいて太陽に向かって移動する際に太陽光捕捉が制限され得る。さらに、ＵＡＶ１０８が地上管制局１０４の近くに留まる必要がないとき、ＵＡＶ１０８が向きを変えてＵＡＶ１０８の飛行パターンにおいて太陽に向かって移動する際に太陽光捕捉が制限される。したがって、ＵＡＶ１０８の飛行速度が上昇させられて、弱い太陽エネルギーの捕捉に費やされる時間を短縮し得る。より具体的には、より速く飛行することにより、ノーズ１０９が下向きに傾斜するので、ＵＡＶの翼１４４をより浅い角度に傾斜させることを可能にする。より遅い速度で移動すると、ＵＡＶ１０８のノーズ１０９が上に傾斜し、太陽電池１１０の太陽への暴露を減少させる。したがって、ＵＡＶ１０８が太陽に向かって移動する際にＵＡＶ１０８の速度を上昇させると、太陽に対するＵＡＶ１０８の太陽開口を増加させ得る。これによって、ＵＡＶ１０８が加速しなかった場合よりも大きな太陽開口１５０が提供され、それによって太陽光捕捉を最大化し得る。

[0042] 一実施形態では、ゆっくりと移動することは、太陽エネルギーを捕捉しないことにより多くの時間が費やされることを意味し得るので、ＵＡＶ１０８の速度を上昇させることは太陽光捕捉にとってより効率的であり得る。一実施形態では、ＵＡＶ１０８が太陽に向かって移動する際のＵＡＶ１０８の速度範囲は、２４ノット指示対気速度であってもよく、ＵＡＶ１０８が太陽から離れて移動する際に１９ノットに低下する。ＵＡＶ１０８は、２４ノットなど、太陽に向かって移動するときに第１対気速度４０４で移動してもよい。ＵＡＶ１０８は、１９ノットなど、太陽から離れて移動するときに第２対気速度４０６で移動してもよい。太陽に向かって移動する第１対気速度４０４は、太陽から離れて移動する第２対気速度４０６よりも大きくてもよい。一実施形態では、ＵＡＶ１０８の機首方位が太陽に垂直である場合、その結果、ＵＡＶ１０８の翼の先端がほぼ太陽の方を向いている。ある実施形態では、第１対気速度４０４は約１９～２０ノットであってもよい。一実施形態では、ＵＡＶの１０８の飛行パターン上の任意の点又は機首方位において、ＵＡＶ１０８の速度は、最大量の太陽放射を捕捉し、かつ、ＵＡＶ１０８の性能を最大化するように決定されてもよい。翼パネル１４４に平行なＵＡＶ１０８の平面又は翼パネル１４４の上面１４６は、図４Ａに示すように、太陽に向かって飛行するときに水平面又は地表面に対して第１角度４００だけ角度を付けられてもよい。ある実施形態では第１角度４００は０度であり得る。他の実施形態では、第１角度４００は、図４Ａに示すように、太陽に向かって飛行するときに太陽電池１１０による太陽光捕捉を最大化するように最小であってもよい。翼パネル１４４に平行なＵＡＶ１０８の平面又は翼パネル１４４の上面１４６は、図４Ｂに示すように、太陽から離れて飛行するときに水平面又は地表面に対して第２角度４０２だけ角度を付けられてもよい。第２角度４０２は第１角度４００よりも大きくてもよい。他の実施形態では、第２角度４０２は、図４Ｂに示すように、太陽から離れて移動するときに太陽電池１１０による太陽光捕捉を最大化するように最大化されてもよい。第２角度４０２は、第１角度４００、すなわち、第１対気速度４０４と比較して、ＵＡＶのより遅い速度、すなわち、第２対気速度４０６を生成してもよい。ある実施形態では、ＵＡＶの対気速度４０４、４０６は、ＵＡＶ１０８の平面の角度４００、４０２に基づいてもよい。例えば、ＵＡＶ１０８の平面が水平に平行に近づくにつれて、ＵＡＶの速度は上昇し、ＵＡＶ１０８の平面が水平に垂直又は鉛直に近づくにつれて、ＵＡＶの速度は低下する。一実施形態では、水平面に対する上面の角度を調整することは、ＵＡＶを上又は下にピッチングすることであり、これは、水平飛行のためのＵＡＶの速度を変化させる。一実施形態では、速度は、ＦＣＣ１１３にプログラミングされてもよい。ＵＡＶ１０８に対する太陽の位置及びＵＡＶ１０８の進行方向に基づいて、ＦＣＣ１１３は、最大量の太陽放射を捕捉し、かつ、ＵＡＶ性能１０８を最大化するための速度を設定してもよい。

[0043] ある実施形態では、ＵＡＶ１０８の角度４００、４０２及び／又は速度４０４、４０６は時刻に基づいて可変であり得る。例えば、太陽が真上にあるとき、より大きな角度及び／又はより遅い速度が必要とされ得る日の始まり又は終わりと比較して、正午に近づくほど角度はより小さくてもよく及び／又は速度はより速くてもよい。一実施形態では、ＵＡＶ１０８の角度４００、４０２及び／又は速度４０４、４０６への調整は、太陽の角度が低い日中早い時間及び／又は遅めの時間に行われ得る。一実施形態では、正午のＵＡＶ１０８の角度４００、４０２及び／又は速度４０４、４０６は、ＵＡＶが必要最小限の電力のために最適な速度で飛行されるようなものであり得る。

[0044] 一実施形態では、太陽光捕捉を最大化するための飛行パターンは、太陽が完全に地平線より下になるまで繰り返され得る。太陽が沈んだ後、太陽放射が利用可能ではないときに、バッテリ１２０は夜間を通してモータ１１２に電力を供給し得る。一実施形態では、ＵＡＶ１０８は、夜間に異なる飛行パターンに移行する又は同じＤループパターンのままであり得る。一実施形態では、ロイター飛行又はＤループパターンの配置は、主に、風速及び／又は風向によって決定され得る。ある実施形態では、ロイター飛行又はＤパターンは、ＵＡＶ１０８の太陽電池に対する太陽の角度をよりよく構成するように修正され得る。太陽が昇り始める際、ＵＡＶ１０８は太陽光捕捉を最大化するためにＤループ飛行パターンを実行し得る；ＵＡＶ１０８が太陽に向かって移動する際に速度を上昇させ、ＵＡＶ１０８が太陽から離れる際に速度を減少させる。太陽が地平線よりも十分に高いとき、太陽電池１１０は太陽からの太陽放射に継続的に曝され得るので、ＵＡＶ１０８はほぼ一定の速度で移動し得る。

[0045] 図５に関して、無人航空機（ＵＡＶ）の太陽電池を用いて太陽光捕捉を最大化するための方法２００のフローチャートが示されている。夕方近くや冬の間など、太陽が地平線上でより低いとき、ＵＡＶが太陽から離れて飛行する際にＵＡＶは主として太陽エネルギーを捕捉する。

[0046] 一実施形態では、太陽電池は、ＵＡＶの翼の上面の少なくとも一部に配置されてもよい。揚力を生み出すために必要とされる翼の前縁を上に向けた姿勢のため、太陽電池はＵＡＶの後方に角度を付けられてもよい。したがって、太陽が地平線上でより低いとき、ＵＡＶがＵＡＶの飛行パターンの一部において太陽から離れて飛行する際に、太陽電池は、ＵＡＶを推進し、かつ、ＵＡＶのバッテリを充電するためにかなりの太陽エネルギーを捕捉し得る。一実施形態では、地上管制局のコンピューティングデバイスはＵＡＶの飛行制御コンピュータ（ＦＣＣ）と通信してもよい。地上管制局のコンピューティングデバイスのプロセッサは、太陽が地平線上でより低いときなど、ＵＡＶに搭載されたＦＣＣに通信信号を送信するためのステップを実行してもよい（ステップ２０２）。ある実施形態では、ＦＣＣは、ＵＡＶの速度及び角度を調整して、自律的、半自律的及び／又は地上管制局のプロセッサからの入力に応答して太陽光捕捉を最大化するためのステップを実施してもよい。ある実施形態では、ＦＣＣは、ＵＡＶの機首方位に基づいてＵＡＶの角度及び／又は速度を自律的に調整してもよい。ＦＣＣは通信信号を受信し得る（ステップ２０４）。ＦＣＣは、通信信号に基づいてＵＡＶの機首方位を変化させて、太陽から離れて飛行し、太陽電池による太陽光捕捉を最大化し得る（ステップ２０６）。別の実施形態では、ＦＣＣは、太陽光捕捉を最大化するためにＵＡＶの機首方位を自動的に変化させように直接プログラミングされてもよい。ＦＣＣは、通信信号に基づいてＵＡＶの速度を低下させて、特に太陽が地平線上で低いときに、より多くの太陽電池を太陽に曝し得る（ステップ２０６）。ＵＡＶの速度が低下するとＵＡＶのノーズが上に傾斜し、ＵＡＶが太陽から離れて移動する際、太陽電池が太陽の光線に対してよりほぼ垂直になる、例えば、水平飛行と比較してより大きな角度になる。ＵＡＶの速度が低下する際にＵＡＶのノーズを上に傾斜させると、太陽開口が大きくなり、それによって、太陽光捕捉を最大化する。一実施形態では、ゆっくりと移動することは、太陽エネルギーを捕捉しないことにより多くの時間が費やされることを意味し得るので、ＵＡＶの速度を上昇させることは太陽光捕捉にとってより効率的であり得る。

[0047] ＵＡＶが向きを変えて地上管制局の近くにとどまるように操縦するとき、ＵＡＶがＵＡＶの飛行パターンにおいて太陽に向かって移動する際、太陽光捕捉が制限され得る。さらに、ＵＡＶが地上管制局の近くに留まる必要がないとき、ＵＡＶは向きを変えてＵＡＶの飛行パターンにおいて太陽に向かって移動する際、太陽光捕捉が制限される。ＵＡＶの飛行速度は、太陽光捕捉を最大化するために、コンピューティングデバイスからＦＣＣで受信された通信信号に基づいて上昇され得る（ステップ２１０）。速度が上昇すると、弱い太陽エネルギーの捕捉により費やされる時間が短縮され、かつ、より速く飛行すると、ノーズが下に傾斜するにつれてＵＡＶの翼はより浅い角度に傾斜することを可能にし、太陽電池のより多くの部分が太陽に曝される。ＵＡＶが太陽に向かって移動する際にＵＡＶの速度が上昇すると、ＵＡＶの太陽への太陽開口が増大し得る。これにより、ＵＡＶが加速しなかった場合よりも大きな太陽開口が提供され、それによって、太陽光捕捉を最大化する。

[0048] 図６は、一実施形態に係る、無人航空機（ＵＡＶ）の太陽電池を用いて太陽光捕捉を最大化するための方法３００の実施形態のハイレベルフローチャートを示している。方法３００は、日中であるかどうか、すなわち、ＵＡＶ１０８の太陽電池１１０が太陽エネルギーを捕捉することができるときに日の出と日没との間にあるかどうかを決定することを含み得る（ステップ３０２）。時刻を決定することは、図１に示すように、地上管制局１０４のコンピューティングデバイス１０７及び／又はＵＡＶ１０８の飛行制御コンピュータ（ＦＣＣ）１１３によって行われてもよい。日中でない場合、ＵＡＶは、日の出後など、太陽エネルギーが再び捕捉されることができるようになるまで、エネルギーを節約するために飛行経路を継続し得る。その後、地上管制局１０４及び／又はＵＡＶ１０８のＦＣＣ１１３のコンピューティングデバイス１０７は、図１に示すように、ＵＡＶ１０８の進行方向を決定し得る（ステップ３０４）。ＵＡＶは、地上管制局から設定された距離内に留まるように軌道保持パターンで飛行し得る。ある実施形態では、ＵＡＶは、「Ｄループ」飛行パターンなどの大面積飛行パターンで飛行し得る。この飛行パターンは、太陽に向かう部分と太陽から離れる部分とを有し得る。太陽から離れること及び太陽に向かうことは、空における太陽の位置を基準にしている。例えば、太陽は東に昇って西に沈む。午前中、ＵＡＶが東に飛行している場合、ＵＡＶは太陽に向かって飛行しており、ＵＡＶが西に飛行している場合、ＵＡＶは太陽から離れて飛行している。

[0049] ＵＡＶが太陽に向かって飛行している場合、図１に示すように、地上管制局１０４のコンピューティングデバイス１０７及び／又はＵＡＶ１０８のＦＣＣ１１３が、ＵＡＶ対気速度を第１ＵＡＶ対気速度に調整し得る（ステップ３０６）。地上管制局１０４及び／又はＵＡＶ１０８のＦＣＣ１１３にあるコンピューティングデバイス１０７は、図１に示すように、ＵＡＶ角度を第１角度に調整し得る（ステップ３０８）。

[0050] ＵＡＶが太陽から離れて飛行している場合、図１に示すように、地上管制局１０４のコンピューティングデバイス１０７及び／又はＵＡＶ１０８のＦＣＣ１１３は、ＵＡＶ対気速度を第２ＵＡＶ対気速度に調整してもよい（ステップ３１０）。地上管制局１０４のコンピューティングデバイス１０７及び／又はＵＡＶ１０８のＦＣＣ１１３は、図１に示すように、ＵＡＶ角度を第２角度に調整してもよい（ステップ３１２）。ある実施形態では、ＵＡＶの角度及び対気速度は関連し得る。例えば、水平により近い角度では対気速度が速くなり、垂直により近い角度では対気速度が遅くなってもよい。ある実施形態では、ＦＣＣはＵＡＶの角度を変化させてもよく、速度は変化してもよい。ある実施形態では、ＦＣＣは、ＵＡＶの速度を変化させてもよく、角度はそれに応じて変化してもよい。

[0051] 第１対気速度は第２対気速度よりも大きくてもよい。第１角度は第２角度よりも小さくてもよい。ＵＡＶが太陽に向かって飛行しているときにＵＡＶの太陽電池によって捕捉される太陽エネルギーが少ないので、ＵＡＶが太陽に向かって飛行している時間を最小限に抑えるため、第１対気速度は第２対気速度よりも大きい。より速い第１対気速度で飛行することによって、ＵＡＶは、ＵＡＶが太陽から離れてより早く飛行しているＵＡＶの飛行経路の一部に到達することができる。第１角度は、ＵＡＶが太陽に向かって飛行しているときにＵＡＶの太陽電池によって捕捉される太陽エネルギーを増加及び／又は最大化するために、地表面又は水平面に平行により近くなる。第２対気速度は第１対気速度よりも遅く、ＵＡＶが太陽から離れて飛行しているときにＵＡＶの太陽電池によってより多くの太陽エネルギーが捕捉されるので、ＵＡＶが太陽から離れて飛行している時間を最大化する。第２角度は、ＵＡＶが太陽から離れて飛行しているときにＵＡＶの太陽電池によって捕捉される太陽エネルギーを増加及び／又は最大化するために、地表面又は水平面に対してより垂直に近くなる。

[0052] 図７は、本明細書に開示される、システム及びプロセスの一実施形態を実施するのに有用なコンピュータシステムを備えるコンピューティングシステムを示すハイレベルブロック図５００である。システムの実施形態は、異なるコンピューティング環境で実施され得る。コンピュータシステムは、１以上のプロセッサ５０２を含み、かつさらに、（例えば、グラフィックス、テキスト及び他のデータを表示するための）電子ディスプレイデバイス５０４と、メインメモリ５０６（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））と、ストレージデバイス５０８と、リムーバブルストレージデバイス５１０（例えば、リムーバブルストレージドライブ、リムーバブルメモリモジュール、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ、コンピュータソフトウェア及び／又はデータをその中に格納したコンピュータ可読媒体）と、ユーザインタフェースデバイス５１１（例えば、キーボード、タッチスクリーン、キーパッド、ポインティングデバイス）と、通信インタフェース５１２（例えば、モデム、ネットワークインタフェース（イーサネットカードなど）、通信ポート、又はＰＣＭＣＩＡスロット及びカード）と、を含むことができる。通信インタフェース５１２は、ソフトウェア及びデータがコンピュータシステムと外部デバイスとの間で転送されることを可能にする。システムはさらに、前述のデバイス／モジュールが示されるように接続される通信インフラストラクチャ５１４（例えば、通信バス、クロスオーバーバー又はネットワーク）を含む。

[0053] 通信インタフェース５１４を介して転送される情報は、信号を伝送し、かつ、ワイヤ又はケーブル、光ファイバ、電話回線、携帯電話／携帯電話リンク、無線周波数（ＲＦ）リンク及び／又は他の通信チャネルを使用して実装され得る通信リンク５１６を介して、通信インタフェース５１４によって受信されることができる電子、電磁、光又は他の信号などの信号の形態であり得る。本明細書のブロック図及び／又はフローチャートを表すコンピュータプログラム命令は、コンピュータ、プログラム可能なデータ処理装置又は処理装置にロードされて、そこで一連の操作を実行させて、コンピュータ実装プロセスを生成し得る。

[0054] 実施形態は、実施形態に係る方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して説明された。そうした例／図の各ブロック又はそれらの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施されることができる。コンピュータプログラム命令は、プロセッサに提供されると、プロセッサを介して実行する命令がフローチャート及び／又はブロック図で特定された機能／動作を実施するための手段を作成するように、機械を生成する。フローチャート／ブロック図の各ブロックは、実施形態を実施するハードウェア及び／又はソフトウェアモジュール又はロジックを表し得る。代替の実施では、ブロックに示されている機能は、図に示されている順序から外れて、同時に発生し得る。

[0055] コンピュータプログラム（すなわち、コンピュータ制御ロジック）は、メインメモリ及び／又は補助メモリに格納される。コンピュータプログラムはまた、通信インタフェース５１２を介して受信され得る。そうしたコンピュータプログラムは、実行されると、コンピュータシステムが本明細書で論じられるような実施形態の特徴を実行することを可能にする。特に、コンピュータプログラムは、実行されると、プロセッサ及び／又はマルチコアプロセッサがコンピュータシステムの特徴を実行することを可能にする。そうしたコンピュータプログラムはコンピュータシステムのコントローラを表す。

[0056] 図８は、一実施形態が実施され得る例示的なシステム６００のブロック図を示している。システム６００は、１以上のサーバコンピューティングシステム６３０に接続された、家庭用電子機器などの１以上のクライアントデバイス６０１を含む。サーバ６３０は、情報を通信するためのバス６０２又は他の通信メカニズムと、情報を処理するためのバス６０２に結合されたプロセッサ（ＣＰＵ）６０４と、を含む。サーバ６３０はまた、プロセッサ６０４によって実行される情報及び命令を格納するための、バス６０２に結合された、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の動的ストレージデバイスなどのメインメモリ６０６を含む。メインメモリ６０６はまた、実行中の一時変数又は他の中間情報、若しくは、プロセッサ６０４によって実行される命令を格納するために使用され得る。サーバコンピュータシステム６３０は、プロセッサ６０４のための静的情報及び命令を格納するための、バス６０２に結合されたリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）６０８又は他の静的ストレージデバイスをさらに含む。磁気ディスク又は光ディスクなどのストレージデバイス６１０が、提供され、かつ、情報及び命令を格納するためにバス６０２に結合される。バス６０２は、例えば、ビデオメモリ又はメインメモリ６０６をアドレス指定するための３２本のアドレスラインを包含し得る。バス６０２はまた、例えば、ＣＰＵ６０４、メインメモリ６０６、ビデオメモリ及びストレージ６１０などのコンポーネント間及びコンポーネントの中でデータを転送するための３２ビットデータバスを含み得る。代替として、別個のデータライン及びアドレスラインの代わりに、多重化データ／アドレスラインが使用され得る。

[0057] サーバ６３０は、バス６０２を介して、コンピュータユーザに情報を表示するためのディスプレイ６１２に結合され得る。情報及びコマンド選択をプロセッサ６０４に通信するための、英数字及び他のキーを含む入力デバイス６１４がバス６０２に結合される。別のタイプ又はユーザ入力デバイスは、プロセッサ６０４への方向情報及びコマンド選択を通信するため、かつ、ディスプレイ６１２上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール又はカーソル方向キーなどのカーソル制御６１６を備える。

[0058] 一実施形態によれば、メインメモリ６０６に包含される１以上の命令の１以上のシーケンスを実行するプロセッサ６０４によって機能が実行される。そうした命令は、ストレージデバイス６１０などの別のコンピュータ可読媒体からメインメモリ６０６に読み込まれ得る。メインメモリ６０６に包含される命令のシーケンスの実行により、プロセッサ６０４は、本明細書に記載のプロセスステップを実行する。マルチプロセッシング構成の１以上のプロセッサが採用されて、メインメモリ６０６に包含される命令のシーケンスを実行し得る。代替の実施形態では、ハードワイヤード回路が、ソフトウェア命令に代えて又はソフトウェア命令と組み合わせて使用されて実施形態を実施し得る。したがって、実施形態は、ハードウェア回路及びソフトウェアの特定の組み合わせに限定されない。

[0059] 「コンピュータプログラム媒体」、「コンピュータ使用可能媒体」、「コンピュータ可読媒体」及び「コンピュータプログラム製品」という用語は、一般に、メインメモリ、補助メモリ、リムーバブルストレージドライブ、ハードディスクドライブにインストールされたハードディスク及び信号などの媒体を示すために使用される。これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステムにソフトウェアを提供するための手段である。コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステムが、コンピュータ可読媒体からデータ、命令、メッセージ又はメッセージパケット及び他のコンピュータ可読情報を読み取ることを可能にする。コンピュータ可読媒体は、例えば、フロッピーディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ディスクドライブメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ及び他のパーマネントストレージなどの不揮発性メモリを含み得る。例えば、データ及びコンピュータ命令などの情報をコンピュータシステム間で転送する場合に役立つ。さらに、コンピュータ可読媒体は、コンピュータがそうしたコンピュータ可読情報を読み取ることを可能にする有線ネットワーク又は無線ネットワークを含むネットワークリンク及び／又はネットワークインタフェースなどの一時的な状態媒体（transitory state medium）におけるコンピュータ可読情報を含み得る。コンピュータプログラム（コンピュータ制御ロジックとも呼ばれる）はメインメモリ及び／又は補助メモリに格納される。コンピュータプログラムはまた、通信インタフェースを介して受信され得る。そうしたコンピュータプログラムは、実行されると、コンピュータシステムが本明細書で論じられるような実施形態の特徴を実行することを可能にする。特に、コンピュータプログラムは、実行されると、プロセッサマルチコアプロセッサがコンピュータシステムの特徴を実行することができるようにする。したがって、そうしたコンピュータプログラムはコンピュータシステムのコントローラを表す。

[0060] 一般に、本明細書で使用される「コンピュータ可読媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ６０４に命令を提供することに参加した任意の媒体を指す。そうした媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体及び伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとり得る。不揮発性媒体は、例えば、ストレージデバイス６１０などの光学ディスク又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ６０６などの動的メモリを含む。伝送媒体は、バス６０２を構成するワイヤを含む同軸ケーブル、銅線及び光ファイバを含む。伝送媒体は、電波や赤外線データ通信中に生成されるものなど、音響波又は光波の形態をとることもできる。

[0061] コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ又は他の任意の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、他の任意の光学媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを有するその他の任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、その他のメモリチップ又はカートリッジ、以下で説明する搬送波又はコンピュータが読み取ることができる任意の他の媒体を含む。

[0062] 様々な形態のコンピュータ可読媒体は、実行のためにプロセッサ６０４に１以上の命令の１以上のシーケンスを保持することに関与され得る。例えば、命令は、最初に、リモートコンピュータの磁気ディスク上で実行され得る。リモートコンピュータは、命令をその動的メモリにロードし、かつ、モデムを使用して電話回線を介して命令を送信することができる。サーバ６３０にローカルなモデムは、電話回線でデータを受信し、かつ、赤外線送信機を使用してデータを赤外線信号に変換することができる。バス６０２に結合された赤外線検出器は、赤外線信号で保持されたデータを受信し、かつ、そのデータをバス６０２に配置することができる。バス６０２は、データをメインメモリ６０６に伝送し、そこからプロセッサ６０４が命令を読み出して実行する。メインメモリ６０６から受信された命令は、任意選択的に、プロセッサ６０４による実行の前又は後のいずれかで、ストレージデバイス６１０に格納され得る。

[0063] サーバ６３０はまた、バス６０２に結合された通信インタフェース６１８を含む。通信インタフェース６１８は、現在一般にインターネット６２８と呼ばれている世界規模のパケットデータ通信ネットワークに接続されているネットワークリンク６２０に結合する双方向データ通信を提供する。インターネット６２８は、デジタルデータストリームを保持する電気信号、電磁気信号又は光信号を使用する。様々なネットワークを介した信号及びネットワークリンク６２０上の信号並びにサーバ６３０へ及びサーバ６３０からデジタルデータを保持する通信インタフェース６１８を通じた信号は、情報を伝送する例示的な形態又は搬送波である。

[0064] サーバ６３０の別の実施形態では、インタフェース６１８は通信リンク６２０を介してネットワーク６２２に接続されている。例えば、通信インタフェース６１８は、ネットワークリンク６２０の一部を構成することができる対応のタイプの電話回線へのデータ通信接続を提供するための統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）カード又はモデムであり得る。別の例として、通信インタフェース６１８は、互換性のあるＬＡＮへのデータ通信接続を提供するためのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードであり得る。無線リンクも実装され得る。そうした任意の実装において、通信インタフェース６１８は、様々なタイプの情報を表すデジタルデータストリームを保持する電気電磁信号又は光信号を送受信する。

[0065] ネットワークリンク６２０は、通常、１以上のネットワークを通じて他のデータデバイスへのデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク６２０は、ローカルネットワーク６２２を通じて、ホストコンピュータ６２４又はインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）によって操作されるデータ機器への接続を提供し得る。次に、ＩＳＰは、インターネット６２８を通じてデータ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク６２２及びインターネット６２８は両方とも、デジタルデータストリームを保持する電気信号、電磁気信号又は光信号を使用する。様々なネットワークを通じた信号及びネットワークリンク６２０上の信号並びにサーバ６３０へ及びサーバ６３０からデジタルデータを保持する通信インタフェース６１８を通じた信号は、情報を伝送する例示的な形態又は搬送波である。

[0066] サーバ６３０は、ネットワーク、ネットワークリンク６２０及び通信インタフェース６１８を通じて、電子メールを含むメッセージ及びデータ、プログラムコードを送受信することができる。さらに、通信インタフェース６１８は、ＵＳＢ／チューナを備えることができ、ネットワークリンク６２０は、サーバ６３０をケーブルプロバイダ、衛星プロバイダ、又は、別のソースからのメッセージ、データ及びプログラムコードを受信するための他の地上伝送システムに接続するためのアンテナ又はケーブルであり得る。

[0067] 本明細書で説明される実施形態の例示的なバージョンは、サーバ６３０を含むシステム６００などの分散処理システムにおける論理演算として実装され得る。実施形態の論理演算は、サーバ６３０内で実行される一連のステップとして、及び、システム６００内の相互接続された機械モジュールとして実装され得る。実装は、選択の問題であり、実施形態を実施するシステム６００の性能に依存することができる。したがって、実施形態の前記例示的なバージョンを構成する論理演算は、例えば、演算、ステップ又はモジュールと呼ばれる。

[0068] 上述したサーバ６３０と同様に、クライアントデバイス６０１は、プロセッサ、メモリ、ストレージデバイス、ディスプレイ、入力デバイス、及び、サーバ６３０との通信用のインターネット６２８、ＩＳＰ又はＬＡＮ６２２にクライアントデバイスを接続するための通信インタフェース（例えば、電子メールインタフェース）を含むことができる。

[0069] システム６００は、クライアントデバイス６０１と同じ方法で動作するコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ、コンピューティングノード）６０５をさらに含むことができ、ユーザは、１以上のコンピュータ６０５を利用して、サーバ６３０内のデータを管理することができる。

[0070] ここで図９を参照すると、例示的なクラウドコンピューティング環境５０が示されている。示されるように、クラウドコンピューティング環境５０は、例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、スマートウォッチ、セットトップボックス、ビデオゲームシステム、タブレット、モバイルコンピューティングデバイス又は携帯電話５４Ａ、デスクトップコンピュータ５４Ｂ、ラップトップコンピュータ５４Ｃ、及び／又は、自動車コンピュータシステム５４Ｎなどのクラウド消費者によって使用されるローカルコンピューティングデバイスが通信し得る１以上のクラウドコンピューティングノード１０を備える。ノード１０は互いに通信し得る。それらは、物理的又は仮想的に、上述したプライベート、コミュニティ、パブリック又はハイブリッドクラウド、若しくは、それらの組み合わせなどの１以上のネットワークにグループ化され得る（図示せず）。これにより、クラウドコンピューティング環境５０は、クラウド消費者がローカルコンピューティングデバイス上でリソースを維持する必要がないサービスとして、インフラストラクチャ、プラットフォーム及び／又はソフトウェアを提供することができる。図９に示すコンピューティングデバイス５４Ａ～Ｎのタイプが例示のみを意図していること、並びに、コンピューティングノード１０及びクラウドコンピューティング環境５０が、任意のタイプのネットワーク及び／又はネットワークアドレス可能接続を介して（例えば、ウェブブラウザを使用して）任意のタイプのコンピュータ化されたデバイスと通信することができることが理解される。

[0071] 上記の実施形態の特定の特徴及び態様の様々な組み合わせ及び／又は部分的組み合わせが、行われてもよく、かつ、依然として本発明の範囲内にあるものと考えられる。したがって、開示された実施形態の様々な特徴及び態様は、開示された発明の様々なモードを形成するために、互いに組み合わせられるか又は互いに置き換えられ得ることが理解されるべきである。さらに、例として本明細書に開示される本発明の範囲は、上述した特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

Claims (20)

1. システムにおいて、
   少なくとも１つのＵＡＶ（１０８）に関連する少なくとも１つの飛行制御コンピュータ（ＦＣＣ）（１１３）であって、前記少なくとも１つのＦＣＣは、
   太陽に対する前記少なくとも１つのＵＡＶの進行方向を決定し、
   決定された前記進行方向が太陽に向かうものである場合にＵＡＶ対気速度を第１対気速度に調整し、
   決定された前記進行方向が太陽から離れるものである場合に前記ＵＡＶ対気速度を第２対気速度に調整するように構成され、
   前記ＵＡＶの少なくとも一部を覆う太陽電池（１１０）の太陽光捕捉を最大化するために前記第１対気速度が前記第２対気速度よりも大きい、飛行制御コンピュータ（ＦＣＣ）と、
   バッテリパック（１１４）であって、
   バッテリ（１２０）と、
   前記バッテリおよび前記太陽電池と接続されたパワートラッカ（１３０）と、を有するバッテリパックと、を備え、
   前記パワートラッカが、前記太陽電池から電力を受け取り、前記バッテリに電荷を提供するとともに、一日を通して空における太陽の位置が変化して前記太陽電池からの電力が変動する間に、前記バッテリに一定の電圧を供給するように構成されていることを特徴とするシステム。
2. 前記少なくとも１つのＦＣＣは、
   決定された前記進行方向が太陽に向かうものである場合に水平面に対して第１角度にＵＡＶ角度を調整し、
   決定された前記進行方向が太陽から離れるものである場合に前記水平面に対して第２角度に前記ＵＡＶ角度を調整するようにさらに構成され、
   前記ＵＡＶ角度は、前記ＵＡＶの上面（１４６）に平行な前記ＵＡＶの平面に対してのものであり、前記ＵＡＶの少なくとも一部を覆う前記太陽電池の太陽光捕捉をさらに最大化するために前記第１角度は前記第２角度よりも小さい、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１角度は前記水平面に実質的に平行である、請求項２に記載のシステム。
4. 前記第２角度は、前記太陽電池が太陽光線に対してより垂直に近くなるように前記ＵＡＶを上向きに傾斜させる、請求項２に記載のシステム。
5. 前記太陽電池は前記ＵＡＶの翼パネル（１４４）の上面（１４６）に配置される、請求項１に記載のシステム。
6. 地上管制局（１０４）に関連する少なくとも１つのコンピューティングデバイス（１０７）をさらに備え、前記少なくとも１つのコンピューティングデバイスは少なくとも１つのＦＣＣと通信する、請求項２に記載のシステム。
7. 前記少なくとも１つのコンピューティングデバイスは、前記少なくとも１つのＦＣＣに通信信号を送信するように構成される、請求項６に記載のシステム。
8. 送信される前記通信信号は、太陽に対する前記少なくとも１つのＵＡＶの進行方向に基づいて前記ＵＡＶ対気速度を調整するための前記少なくとも１つのＦＣＣのためのコマンドを含む、請求項７に記載のシステム。
9. 送信される前記通信信号は、太陽に対する前記少なくとも１つのＵＡＶの進行方向に基づいて前記ＵＡＶ角度を調整するための前記少なくとも１つのＦＣＣのためのコマンドを含む、請求項７に記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つのＦＣＣは、前記太陽電池の太陽光捕捉がないときに、１以上のバッテリに蓄えられたエネルギーを介して夜間を通して前記ＵＡＶの飛行を持続させるようにさらに構成され、
    前記パワートラッカは、所定の上限の電圧限度に達したときに前記バッテリへ供給する電荷を終了して、バッテリが高い充電状態のまま費やされる時間を制限してバッテリの寿命を維持するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
11. 少なくとも１つのＵＡＶ（１０８）に関連する少なくとも１つの飛行制御コンピュータ（ＦＣＣ）（１１３）によって、太陽に対する前記少なくとも１つのＵＡＶの進行方向を決定することと、
    決定された前記進行方向が太陽に向かうものである場合に、前記少なくとも１つのＦＣＣによって、ＵＡＶ対気速度を第１対気速度に調整することと、
    決定された前記進行方向が太陽から離れるものである場合に、前記少なくとも１つのＦＣＣによって、前記ＵＡＶ対気速度を第２対気速度に調整することと、
    バッテリ（１２０）および太陽電池（１１０）に接続されたパワートラッカ（１３０）によって、前記太陽電池から電力を受け取ることと、
    前記パワートラッカによって前記バッテリに電荷を供給することと、を含み、
    前記パワートラッカは、一日を通して空における太陽の位置が変化して前記太陽電池からの電力が変動する間に、前記バッテリに一定の電圧を供給するように構成されており、
    前記ＵＡＶの少なくとも一部を覆う前記太陽電池の太陽光捕捉を最大化するために前記第１対気速度が前記第２対気速度よりも大きい、方法。
12. 決定された前記進行方向が太陽に向かうものである場合に、前記少なくとも１つのＦＣＣによって、水平面に対して第１角度にＵＡＶ角度を調整することと、
    決定された前記進行方向が太陽から離れるものである場合に、前記少なくとも１つのＦＣＣによって、前記水平面に対して第２角度にＵＡＶ角度を調整することと、を含み、
    前記ＵＡＶ角度は、前記ＵＡＶの上面（１４６）に平行な前記ＵＡＶの平面に対してのものであり、前記ＵＡＶの少なくとも一部を覆う前記太陽電池の太陽光捕捉をさらに最大化するために前記第１角度は前記第２角度よりも小さい、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１角度は前記水平面に対して実質的に平行である、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第２角度は、前記太陽電池が太陽光線に対してより垂直に近くなるように前記ＵＡＶを上向きに傾斜させる、請求項１２に記載の方法。
15. 前記太陽電池は前記ＵＡＶの翼パネル（１４４）の上面（１４６）に配置される、請求項１１に記載の方法。
16. 地上管制局（１０４）に関連する少なくとも１つのコンピューティングデバイス（１０７）が前記少なくとも１つのＦＣＣと通信する、請求項１２に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つのコンピューティングデバイスによって、前記少なくとも１つのＦＣＣに通信信号を送信することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 送信される前記通信信号は、太陽に対する前記少なくとも１つのＵＡＶの進行方向に基づいて前記ＵＡＶ対気速度を調整するための前記少なくとも１つのＦＣＣのためのコマンドを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 送信される前記通信信号は、太陽に対する前記少なくとも１つのＵＡＶの進行方向に基づいて前記ＵＡＶ角度を調整するための前記少なくとも１つのＦＣＣのためのコマンドを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記太陽電池の太陽光捕捉がない場合に、前記少なくとも１つのＦＣＣによって、１以上のバッテリに蓄えられたエネルギーを介して夜間を通して前記ＵＡＶの飛行を持続させることと、
    前記パワートラッカによって、所定の上限の電圧限度に達したときに前記バッテリへ供給する電荷を終了して、バッテリが高い充電状態のまま費やされる時間を制限してバッテリの寿命を維持することと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

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