JPH0618582A - 追尾測位形電磁環境無線計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射妨害波源周辺の任意の空間位置における
電磁環境を３次元的に計測できるようにすること。 【構成】 電磁環境計測用アンテナ１２と地上からの制
御信号によって浮揚推進制御をする浮揚推進手段１４、
１４’とを浮揚体１３に搭載し、この浮揚体１３の３次
元空間位置を移動車に搭載される３次元位置計測ブロッ
ク部１６’によって検出する一方、制御信号と電磁環境
計測用アンテナ１２によって計測された計測信号とを通
信用アンテナ１７−１〜２を介して無線伝送するととも
に、地上側で３次元空間位置信号と無線伝送された計測
信号とを整合して該電磁環境を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は計測アンテナを搭載した
移動体を用いて放射妨害波源周辺の電磁環境を３次元的
に計測する追尾測位形電磁環境無線計測システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７は、移動体として自動車（以下、移
動車という）を用いた従来の計測システムの構成を示す
ブロック図である。この図において、１は移動車の屋根
などに搭載した電磁環境計測用アンテナ、２は電界強度
計やスペクトラムアナライザなどからなる計測部、３は
移動車の位置における方位を検出する地磁気センサ、４
は移動車の車輪回転に対応して走行距離計測用のパルス
を発生する距離パルス送出部、５は地磁気センサ３およ
び距離パルス送出部４からの移動車の位置・方位情報を
検出する位置信号検出部、６は計測部２の計測データと
位置信号検出部５からの位置データとを整合させる計測
・位置信号整合部、７は計測・位置信号整合部６により
整合したデータを作図して画像表示する作画部である。

【０００３】次に、この計測システムを用い、一定の等
電界（または等磁界）線の分布を推定する方法について
図８を参照して説明する。図８はそのための平面説明図
であり、図７における移動車が、放射妨害波源周辺の道
路上を走行して、任意の道路上における電界（または磁
界）強度を計測する。この図において、８はラジオ・Ｔ
Ｖ・ＦＭ放送や通信などに用いる無線送信アンテナ、９
は無線送信アンテナ８の近傍にある移動車の通行が可能
な道路、１０は無線送信アンテナ８の片側エリアを占
め、住宅・商業地域など道路のある区域、１１は無線送
信アンテナ８のもう一方のエリアであって、畑や森林、
牧草地などからなる道路のない区域である。これらの区
域に情報通信機器を設置する場合、無線送信アンテナ８
からの放射妨害波の影響が及ぶ範囲などを知る必要があ
るために、図７に示した計測システムを用いた電磁環境
測定が、次のように行なわれていた。

【０００４】すなわち、道路のある区域１０では、図７
における移動車によって道路９上を走行し、無線送信ア
ンテナ８からの距離ｒ_A、ｒ_B、ｒ_C にそれぞれ位置する
Ａ、Ｂ、Ｃ地点の電界強度Ｅ_A、Ｅ_B、Ｅ_C を測定する。
この際に、無線送信アンテナ８との距離が既知である道
路上の地点を基準地点に予め定めておけば、Ａ〜Ｃ地点
の位置は、移動車に搭載した地磁気センサ３と距離パル
ス送出部４からの送出パルス数による走行距離とから求
められるので、距離ｒ_A〜ｒ_Cも明かになる。一般に、無
線送信アンテナ周辺の電界強度Ｅはアンテナからの距離
ｒに反比例することが知られている。したがって、無線
送信アンテナ８と道路のある区域１０内の各Ａ、Ｂ、Ｃ
地点とを結ぶ半径方向８−ａ、８−ｂ、８−ｃ上におい
て、電界強度Ｅが同一のＥ₁ となる無線アンテナ８から
の距離ｒ_A1、ｒ_B1、ｒ_C1は、 Ｅ₁＝Ｅ_A・ｒ_A／ｒ_A1＝Ｅ_B・ｒ_B／ｒ_B1＝Ｅ_C・ｒ_C／ｒ
_C1 なる関係から求めることができる。

【０００５】一方、道路のない区域１１内において、電
界強度Ｅ₁ となる距離（半径）ｒ_D1は、無線波の自由空
間における電波伝搬式から送出出力Ｗが明らかであれ
ば、例えば中波放送アンテナなどの場合よく知られてい
る次式、すなわち、 Ｅ₁≒Ｋ√Ｗ／ｒ_D1 （Ｋは比例定数） によって、道路のない区域１１では一定値として求めら
れる。

【０００６】これらにより放射妨害波源周辺において、
電界強度がＥ₁ となる等電界線Ｅ１は、図８に示す実線
の曲線として求まり、同様に、Ｅ₁と異なる電界強度Ｅ₂
となる等電界線Ｅ２も、点線の曲線のように求められ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の計測システムにより求めた等電界線Ｅ１、Ｅ
２には、大きな誤差が生じやすいという欠点があった。
これは、放射妨害波源周辺における道路のある区域１０
では、道路上の実測データからの推定値をもとにしてお
り、測定点近傍にある建物の高さや密度の違いなどによ
って電波の反射状況が実際には異なってしまうためであ
り、また、放射妨害波源周辺における道路のない区域１
１では測定ができないので、単なる電波の自由空間伝搬
式を用いた推定値に基づくしかなく、区域内の高低、地
形の形状や立木の植生状況などによって実際の値と大き
く異なってしまうという理由からである。さらに、電磁
環境計測用アンテナ１が移動車に搭載されているので、
高さ方向の電磁環境を測定するには制限があり、このた
め、放射妨害波源周辺における高さ方向も含めた３次元
的な等電界線を精密に求めることが困難である、という
欠点があった。

【０００８】本発明は上述した問題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、無線送信アンテナなど
の放射妨害波源周辺の任意の空間位置における電磁環境
を３次元的に計測できるようにした追尾測位形電磁環境
無線計測システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解決するために、電磁環境計測用アンテナと地上からの
制御信号によって浮揚推進制御する浮揚推進手段とを搭
載した空中浮揚体と、非接触距離センサと追尾装置とを
用いて、前記空中浮揚体の３次元空間位置を地上側で検
出して３次元空間位置信号を出力する３次元空間位置検
出手段とを具備し、前記制御信号と前記電磁環境計測用
アンテナによって計測された計測信号とを無線伝送する
とともに、地上側で前記３次元空間位置信号と無線伝送
された前記計測信号とを整合して該電磁環境を表示する
ことを特徴としている。

【００１０】

【作用】上述した構成によれば、電磁環境計測用アンテ
ナと浮揚推進手段とを搭載した空中浮揚体は、地上から
無線伝送された制御信号により任意に空中移動する。そ
の空間における電磁環境は、電磁環境計測用アンテナに
よって計測されて無線伝送される。一方、地上側の３次
元空間位置検出手段は、非接触距離センサによる検出距
離と追尾装置による検出角度とによって、空中浮揚体の
３次元空間位置を検出して、この空間位置を示す３次元
空間位置信号を出力する。そして、この３次元空間位置
信号と電磁環境計測用アンテナから無線伝送された計測
信号とが対応整合されて、該電磁環境が表示される。こ
れにより、３次元的に電磁環境を計測・表示することが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例による計
測システム概要を示すブロック図である。この図におい
て、１２は電磁環境を計測する電磁環境計測用アンテ
ナ、１３は浮揚体、１４、１４’は浮揚体の浮揚および
空中移動用羽根などからなる浮揚推進手段、１５は浮揚
体に搭載した制御などの空中移動ブロック部、１６は地
上移動車内に搭載した計測、制御装置からなる地上ブロ
ック部、１６’は３次元位置計測ブロック部、１７−１
〜２は制御信号および電磁環境計測信号を伝送するため
の通信用アンテナである。

【００１２】図２は、図１における空中移動ブロック部
１５、地上ブロック部１６および３次元位置計測ブロッ
ク部１６’の詳細構成を示すブロック図である。この図
において、図１に示す各部と共通する部分には、同一符
号を付与してある。空中移動ブロック部１５において、
１８−１は制御無線信号受信機、１８−２は電磁環境計
測信号発信機、１８−３は無線信号選択・分配回路部、
１９は地上ブロック部１６側から送出された浮揚体制御
信号の選択・分配回路部、２０、２０’はそれぞれ浮揚
推進手段１４、１４’を駆動し、浮揚体１３を空中に浮
揚・移動するための駆動回路部である。

【００１３】次に、地上ブロック部１６において、２１
−１は制御無線信号発信機、２１−２は電磁環境計測信
号受信機、２１−３は無線信号選択・分配器、２２は電
磁環境計測用アンテナ１２からの電磁環境計測信号を受
信・計測する受信計測部、２３は検知出力信号によって
受信計測部２２を動作させる掃引起動部、２４は検知出
力信号と受信計測部２２の出力とをマッチングさせて、
空間位置と計測データとの対応をとる計測・位置信号整
合部、２５は計測・位置信号整合部２４の出力を作画し
画像表示する作画部である。また、２６は浮揚体内の３
次元位置計測ブロック部１６’からの３次元位置信号を
受信し、この検知出力信号を掃引起動部２３および計測
・位置信号整合部２４へ送信する３次元位置信号受信
部、２７は３次元位置信号受信部２６により、またこれ
に関係なく独立して浮揚推進手段１４、１４’を制御す
るための制御信号を送出する浮揚体制御信号送出部であ
る。

【００１４】次に、３次元位置計測ブロック部１６’に
おいて、２８は浮揚体追尾装置、２９は浮揚体追尾装置
２８に装着された角度センサの信号を検出して角度信号
を出力する角度信号検出部、３０は浮揚体追尾装置２８
に装着された非接触距離センサの信号を検出して距離信
号を出力する距離検出部、３１は角度信号・距離信号か
ら３次元位置を求め、これに対応する３次元位置信号を
出力する３次元位置計算部である。

【００１５】図３は、浮揚体１３と３次元位置計測ブロ
ック部１６’との構成を示す斜視図である。この図に示
すように、浮揚体１３は、空中移動ブロック部１５、電
磁環境計測用アンテナ１２および浮揚推進手段１４、１
４’から構成される。２組の回転羽根からなる浮揚推進
手段１４、１４’の内、おのおのの組の羽根は同方向
に、異なる組の羽根は互いに反対方向に回転する。つま
り、トルクの相殺作用によって安定した浮力が得られる
ようになっている。また、同じ組の回転数の変化により
浮揚体１３の水平進行が変化し、異なる組の回転数の変
化により浮揚体１３が回転するようになっている。電磁
環境計測用アンテナ１２は、広帯域の３軸直交ダイポー
ルアンテナなど、回転せずに種々の方向からの到来電波
に対応できる様な構成としてあり、モータなどの浮揚推
進手段１４、１４’の駆動源からの放射妨害波の影響が
軽減されるよう必要距離ｄを設けて空中移動体ブロック
部１５からつり下げてある。

【００１６】図４は、３次元位置計測ブロック部１６’
の詳細構成を示す斜視図である。この図において、４５
は浮揚体１３を追尾する追尾用カメラ、４３は角度セン
サ付き水平面ターンテーブル、４４は上下方向の角度を
測定する角度センサである。４２−１は水平方向追尾用
モータであり、追尾用カメラ４５からの信号を演算する
ことによって、水平面ターンテーブル４３を回転させ、
浮揚体１３の水平方向の移動を追尾する。同様に、４２
−２は上下方向追尾用モータである。４６は浮揚体との
距離を計測する非接触距離センサである。このような構
成によって、３次元位置計測ブロック１６’は、浮遊体
１３の移動を自動追尾するようになっている。

【００１７】また、角度センサ４４の出力と水平面ター
ンテーブル４３に装着された角度センサの出力とは、図
２における角度信号検出部２９へ、また、非接触距離セ
ンサ４６の出力は、同じく距離検出部３０へと各々供給
されている。これにより、上下・水平方向の角度および
距離の測定結果から、浮揚体１３の３次元位置を求める
ことができる。また追尾方式を自動追尾方式とするだけ
ではなく、手動で追尾しても同様に３次元位置を求める
ことができる。そして、このような方式を採用すること
によって、浮揚体１３の搭載物を付加することなく、３
次元位置計測が可能となり、浮揚体１３が軽量化される
利点がある。

【００１８】次に、この実施例を用いて、図８のような
放射妨害波源周辺の等電界線の３次元分布を求めるため
の方法例を述べる。まず、移動車に浮揚体１３を搭載
し、これを図８における道路９の任意の位置に停車させ
る。次に、図２における浮揚体制御信号送出部２７から
制御信号を送出して浮揚推進手段１４、１４’を駆動
し、浮揚体１３を空中に浮揚させると共に、移動車の停
車位置を中心として電波の及ぶ距離から決まる範囲内に
おいて任意の水平および垂直方向空間を移動させる。こ
の移動中に浮揚体追尾装置２８を起動させ、３次元位置
計測ブロック部１６’から得られる３次元位置信号を、
３次元位置信号受信部２６によって受信する。この検知
出力信号により掃引起動部２３を動作させ、受信計測部
２２に到来している電磁環境計測用アンテナ１２による
電磁環境計測信号を取り込むと共に、検知出力信号を計
測・位置信号整合部２４に入力して、ここで電磁環境計
測信号と３次元位置信号（前記検知出力信号）とを対応
してデータ処理を行ない図示しない記憶部データを記憶
する。このとき、伝送通信用周波数を２〜３種類選択可
能にし、計測の際に影響が見られない周波数を選択す
る。この段階で必要であれば作画部２５で等電界線など
処理したデータを画面表示する。なお、選択・分配回路
部１９および駆動回路部２０、２０’の駆動エネルギー
は、浮揚体１３に搭載された図示しない電池を用いてい
る。

【００１９】以上の動作が終了後、浮揚体１３を移動車
に回収した後、他の道路位置に移動して同様の操作を繰
り返せば、道路のない任意の空間における、図８に示す
ような等電界線Ｅ１、Ｅ２が容易に得られる。しかも、
これらの等電界線は、従来の技術のように道路上のデー
タをもとにした推定曲線ではなく、すべてそれぞれの位
置における実測データに基づいているため、地形や建物
の高さ、密集度などがどんな状況であっても正確な実環
境状態を表している。このような実施例では、電磁環境
に影響を与えないように無線周波数を切り替えて、伝送
信号のやり取りを行なうようにしてあるために、安定か
つ高精度な制御が行なえるという利点がある。

【００２０】図５は、本発明による第２の実施例の構成
を示すブロック図である。この実施例では、図１におけ
る空中移動ブロック部１５内にスペクトラムアナライザ
や電界強度計などの計測装置３３を組み込んでいる。こ
のように、空中移動ブロック部１５内部にて電磁環境計
測信号を加工することにより、伝送量の圧縮、測定信号
の正確性がより保てるという利点がある。

【００２１】図６に、浮揚体１３の他の構成例を示す。
この図において、３２はヘリウムガス等の気体を密封し
た気球である。電磁環境計測用アンテナ１２を含む空中
移動ブロック部１５の重量に対し、浮揚推進手段１４、
１４’のみによる浮力の軽減は、気球３２内に密封する
気体の圧力や容量の調整によって行なう。また浮揚推進
手段１４、１４’の羽根の回転数および方向を制御する
ため、これらの駆動源（モータなど）にパルス幅や周期
の異なるパルスを印加して空中を任意の方向に移動でき
るようにしてある。このような構成によって、浮力を気
球３２によって得ることができるので、浮揚推進手段１
４、１４’の負荷を減らすことができるという利点があ
る。

【００２２】なお、上述した各実施例では、３次元位置
信号受信部２６からの３次元位置信号の検知出力信号に
よって掃引起動部２３を動作させ、この信号によって受
信計測部２２へ到来にしている電磁環境計測信号を取り
込むような構成としたが、受信計測部２２において電磁
環境計測信号を自己掃引ごとにメモリに記憶させてお
き、３次元位置信号が入力されたときに、計測・位置信
号整合部２４に出力を送出するようにしてもよい。

【００２３】また、浮揚体の駆動を３次元位置信号受信
部２６の検知出力信号によらず、浮揚体制御信号送出部
２７から独立して送出する方法で説明したが、上記検知
出力信号によって浮揚体制御信号送出部２７から制御信
号を送出して、浮揚体の空間位置を制御してもよいこと
は言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電磁環境計測用アンテナと浮揚推進手段とを搭載し
た空中浮揚体は、地上から無線伝送された制御信号によ
り任意に空中移動する。その空間の電磁環境は、電磁環
境計測用アンテナによって計測されて無線伝送される。
一方、地上側の３次元空間位置検出手段は、非接触距離
センサによる検出距離と追尾装置による検出角度とによ
って、空中浮揚体の３次元空間位置を検出して、この空
間位置を示す３次元空間位置信号を出力する。そして、
この３次元空間位置信号と電磁環境計測用アンテナから
無線伝送された計測信号とが対応整合されて、該電磁環
境が表示される。これにより、３次元的に電磁環境を計
測・表示することができるとともに、安定かつ高精度な
計測・制御が行なうことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による計測システムの概
略構成を示すブロック図である。

【図２】同実施例における空中移動ブロック部１５、地
上ブロック部１６および３次元位置計測ブロック部１
６’の詳細構成を示すブロック図である。

【図３】同実施例における浮揚体１３および３次元位置
計測ブロック部１６’の構成を示す斜視図である。

【図４】同実施例における３次元位置計測ブロック部１
６’の詳細構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施例による計測システムの詳
細構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第３の実施例による浮揚体１３の構成
を示す斜視図である。

【図７】従来の計測システムの構成を示すブロック図で
ある。

【図８】等電界線の分布を示す平面説明図である。

【符号の説明】

１，１２……電磁環境計測用アンテナ、２……計測部、
３……地磁気センサ、４……距離パルス送出部、５……
位置信号検出部、６……計測・位置信号整合部、７……
作画部、８……無線送信アンテナ、９……道路、１０…
…道路のある区域 、１１……道路のない区域、１３…
…浮揚体、１４，１４’……浮揚推進手段、１５……空
中移動ブロック部、１６……地上ブロック部、１６’…
…３次元位置計測ブロック部、１７−１〜２……通信用
アンテナ、１８−１……制御無線信号受信機、１８−２
……電磁環境計測信号発信機、１８−３……無線信号選
択・分配回路部、１９……選択・分配回路部、２０，２
０’……駆動回路部、２１−１……制御無線信号発信
機、２１−２……電磁環境計測信号受信機、２１−３…
…無線信号選択・分配器、２２……受信計測部、２３…
…掃引起動部、２４……計測・位置信号整合部、２５…
…作画部、２６……３次元位置信号受信部、２７……浮
揚体制御信号送出部、２８……浮揚体追尾装置、２９…
…角度信号検出部、３０……距離検出部、３１……３次
元位置計算部、３２……気球、４２−１……水平方向追
尾用モータ、４２−１……上下方向用追尾モータ、４３
……水平面ターンテーブル、４４……角度センサ、４５
……追尾用カメラ、４６……非接触距離センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁環境計測用アンテナと地上からの制
   御信号によって浮揚推進制御する浮揚推進手段とを搭載
   した空中浮揚体と、 非接触距離センサと追尾装置とを用いて、前記空中浮揚
   体の３次元空間位置を地上側で検出して３次元空間位置
   信号を出力する３次元空間位置検出手段とを具備し、 前記制御信号と前記電磁環境計測用アンテナによって計
   測された計測信号とを無線伝送するとともに、地上側で
   前記３次元空間位置信号と無線伝送された前記計測信号
   とを整合して該電磁環境を表示することを特徴とする追
   尾測位形電磁環境無線計測システム。