WO2022224874A1 - 飛行体、無線中継システム及びプログラム - Google Patents

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WO2022224874A1
WO2022224874A1 PCT/JP2022/017579 JP2022017579W WO2022224874A1 WO 2022224874 A1 WO2022224874 A1 WO 2022224874A1 JP 2022017579 W JP2022017579 W JP 2022017579W WO 2022224874 A1 WO2022224874 A1 WO 2022224874A1
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power supply
unit
mooring line
wireless relay
line
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PCT/JP2022/017579
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Inventor
輝也 藤井
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ソフトバンク株式会社
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00—Launching, take-off or landing arrangements
    • B64U70/90—Launching from or landing on platforms
    • B64U70/92—Portable platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F3/00—Ground installations specially adapted for captive aircraft
    • B64F3/02—Ground installations specially adapted for captive aircraft with means for supplying electricity to aircraft during flight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/60—Tethered aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U20/00—Constructional aspects of UAVs
    • B64U20/80—Arrangement of on-board electronics, e.g. avionics systems or wiring
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to an aircraft, a radio relay system and a program.
  • a wire-powered drone wireless relay system is known as this type of wireless relay system (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • a wireless relay device (relay station) is mounted on a drone (unmanned aerial vehicle) that can hover in the sky, and power is supplied to the ground via a power supply line that is regarded as a mooring line. Power is supplied from the device to the wireless relay device.
  • Flying objects used in wired power supply drone wireless relay systems, etc. have backup power even if an abnormality occurs in the power supply from the mooring line (power supply line), such as when the mooring line (power supply line) is cut for some reason. It is possible to continue the flight by power supply from the battery. However, a large-capacity spare battery is required in order to continue flying with the power supply of the spare battery until the abnormality is resolved, which poses a problem of increasing the size and weight of the aircraft.
  • a flying object is a wired power supply type flying object that is moored by regarding a power supply line extending from the ground or the sea to the sky as a mooring line, and the flight driving unit and the flight driving unit are controlled.
  • a power supply unit that supplies power from the feeder line to the flight drive unit and the control unit; a spare battery; and when an abnormality occurs in power supply from the mooring line, the flight drive unit and the a switching unit that switches a power supply source to the control unit from the power supply unit to the backup battery, and the control unit autonomously reaches a predetermined landing point when an abnormality occurs in the power supply from the mooring line.
  • the control unit may transmit a descent/landing signal to the flight drive unit when an abnormality occurs in the power supply from the mooring line, and the flight drive unit may transmit the descent/landing signal to the flight drive unit.
  • the flying object may include a detection unit that detects the output of the power supply unit, and the switching unit detects that the mooring line It may be determined that an abnormality has occurred in the power supply from the
  • the aircraft may further include a receiver that receives, via wireless communication, an abnormality occurrence signal indicating that an abnormality has occurred in the power supply from the mooring line.
  • an abnormality has occurred in the power supply from the mooring line when the abnormality occurrence signal is received. Further, in the flying object, when an abnormality occurs in the power supply from the wireless relay device to which power is supplied from the power supply unit or the spare battery and from the mooring line, transmission of radio waves from the wireless relay device is stopped. means. Further, in the flying object, as the means, a communication power supply path for supplying power from the power supply unit to the wireless relay device without passing through the switching unit; A drive power supply path for supplying power to the drive unit and the control unit may be provided.
  • the flying object may include a power supply path for supplying power from the power supply unit to the wireless relay device, the flight driving unit, and the control unit via the switching unit, wherein the switching unit When an abnormality occurs in the power supply from the mooring line, the source of power supply to the wireless relay device, the flight driving unit, and the control unit may be switched from the power supply unit to the spare battery, and the means includes:
  • a transmission control unit may be provided that transmits a transmission control signal for stopping transmission of radio waves from the wireless relay device to the wireless relay device when an abnormality occurs in power supply from the mooring line.
  • a wireless relay system is a wired power supply type wireless relay system in which an aircraft equipped with a wireless relay device is moored by regarding a power supply line extending upward from the ground or the sea as a mooring line.
  • a ground or sea power feeding device to which the power feeding line regarded as the mooring line is connected, and a land or sea relay source radio relay device that communicates with the radio relay device mounted on the aircraft The flying object according to any one of Claims 1 to 7 is used as the flying object.
  • the power supply device includes a detection unit that detects that an abnormality has occurred in the power supply from the mooring line to the aircraft, and when the detection unit detects that the abnormality has occurred, A transmission unit that transmits an abnormality occurrence signal to the aircraft via wireless communication may be provided.
  • a program according to still another aspect of the present invention is a program for causing a computer of a wired-fed aircraft to be moored by regarding a feeder line extending from the ground or the sea to the sky as a mooring line, wherein The computer functions as a control section that controls the flight driving section so that autonomous flight is performed to a predetermined landing point when an abnormality occurs in the power supply of the aircraft.
  • the flying object when an abnormality occurs in the power supply from the mooring line (power supply line) due to, for example, the mooring line (power supply line) being cut off for some reason, the flying object can be landed in a predetermined position within a short period of time. Since the aircraft can be landed at a point, the capacity of the reserve battery can be reduced, and the size and weight of the aircraft can be reduced.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a communication system including a drone radio relay system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of main parts of an electrical component of a drone in a drone wireless relay system according to a comparative reference example.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a main configuration of an electrical component of the drone in the drone wireless relay system according to configuration example 1.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of an electrical component of the drone in the drone wireless relay system according to configuration example 2.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of main parts of the electrical component of the drone in the drone wireless relay system according to configuration example 3.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a communication system including a drone radio relay system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of main parts of an electrical component of a drone in a drone wireless relay system according to a comparative reference example.
  • FIG. 3 is
  • the system according to the embodiment described in this document is a mooring device that is also used as a ground or marine ground power feeding device (hereinafter referred to as "mooring device”, “ground power feeding device” or “mooring device (ground power feeding device)”).
  • mooring device ground or marine ground power feeding device
  • mooring device ground power feeding device
  • mooring device ground power feeding device
  • mooring device ground power feeding device
  • mooring device ground power feeding device
  • mooring device ground power feeding device
  • mooring device ground power feeding device
  • mooring device ground power feeding device
  • a wireless relay system in which power is supplied to the flying object.
  • Such a radio relay system can be used, for example, when performing radio relay to an area outside the service area of a fixed base station at the time of a disaster or when searching for victims in mountains, forests, or the like.
  • radio waves from the wireless relay device It is a wired power feeding type drone wireless relay system that can stop the transmission of drones and safely land the flying object and stop the operation.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a communication system including a drone radio relay system according to one embodiment of the present invention.
  • the drone wireless relay system of the present embodiment may include a mooring device (ground power supply device) 95 and a mooring line (feeder line) 95 in addition to the slave unit 20 mounted on the drone 60. It's okay.
  • the drone wireless relay system includes a relay source wireless relay device (hereinafter referred to as “master device”) 10 located on the ground and a relay destination wireless relay device (hereinafter referred to as “child device”) located in the sky. ) 20.
  • Base unit 10 and slave unit 20 are fixed base stations (hereinafter referred to as “base stations”) 30 such as eNodeB and gNodeB connected to the core network of mobile communication network 80 of a communication operator (communications carrier), and a communication operator. relays downlink and uplink wireless communications with mobile stations 40 as single or multiple terminal devices (user devices) located within the wireless relay area (cell 200A of handset 20).
  • a plurality of downlink radio signals with different frequencies used by the same communication operator may be relayed, and a plurality of uplink radio signals with different frequencies used by the same communication operator may be relayed.
  • the radio relay system of the present embodiment relays a plurality of radio signals of downlinks with different frequencies used by a plurality of communication operators, and relays a plurality of radio signals of uplinks with different frequencies used by the plurality of communication operators. Multiple radio signals may be relayed.
  • the mobile communication network 80 may be provided with a remote control device 81 (remote control source).
  • the remote control device 81 can hold, for example, information about the master device 10 and the slave device 20 and transmit control information to at least one of the master device 10 and the slave device 20 . Further, remote control device 81 may function as an information transmission destination and receive information from at least one of parent device 10 and child device 20 . Note that the remote control device 81 may be provided outside the mobile communication network 80 as long as it can communicate with the parent device 10 and the child device 20 .
  • the mobile communication network 80 may be provided with a remote drone control device that remotely controls a drone 60 as a flying object on which the child device 20 is mounted.
  • the remote control device 81 may be, for example, a server, a PC, or a tablet terminal that can communicate with the slave device 20 via the master device 10. Also, the remote drone control device may be a server, PC, or tablet terminal that can communicate with the control system of the drone 60 via the master device 10, for example.
  • Base unit 10 communicates with base station 30 via antenna 101 having directivity directed toward antenna 31 of base station 30 (antenna for base station) to relay target frequency (base station side frequency) f0d ( (downlink signal) and f0u (uplink signal) radio signals are transmitted and received.
  • master device 10 transmits f1d (downlink signal) and f1u (uplink signal) of relay frequencies via antenna (antenna for slave device) 102 having directivity toward antenna 201 of slave device 20. Send and receive signals.
  • Base unit 10 transmits and receives radio signals of f0d (downlink signal) and f0u (uplink signal) to and from base station 30, and repeater frequency f1d (downlink signal) and f0u (uplink signal) to and from handset 20. It has a frequency conversion function for converting f1u (uplink signal) radio signals.
  • the master device 10 can be moved to a target position on the ground by being mounted on an automobile 50, which is a vehicle as a mobile object.
  • Automobile 50 may be an electric vehicle, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, or the like, which is equipped with a spare battery, a generator, or the like capable of supplying power to base device 10 for a long period of time.
  • the automobile 50 may include a take-off/landing unit from which the drone 60 can take off and land.
  • the configuration example of FIG. 1 is an example in which the master device 10 is incorporated in an automobile 50, but the moving body in which the master device 10 is incorporated is a vehicle other than an automobile that travels on a road, or a vehicle that travels on a railroad track. It may be a railroad vehicle, an aircraft, or a ship on a river or sea.
  • Handset 20 transmits radio signals of f1d (downlink signal) and f1u (uplink signal) of relay frequencies via antenna (antenna for base unit) 201 having directivity toward antenna 102 of base unit 10. Send and receive.
  • handset 20 transmits and receives radio signals of f0d (downlink signal) and f0u (uplink signal) of relay target frequency (mobile station side frequency) via antenna 202 for the mobile station.
  • Handset 20 transmits and receives radio signals of relay frequencies f1d (downlink signal) and f1u (uplink signal) to and from base unit 10, and f0d (downlink signal) and f0d (downlink signal) to and from mobile station 40. It has a frequency conversion function that converts f0u (uplink signal) radio signals.
  • the communication between the parent device 10 and the child device 20 may be performed by ROF (Radio on Fiber) using optical fiber.
  • ROF Radio on Fiber
  • the child device 20 is mounted on a drone 60 that can move in the sky by autonomous control or external control.
  • a drone 60 equipped with a slave device 20 is transported to a target position on the ground by an automobile (radio relay vehicle) 50 and controlled to stay above the ground at a predetermined altitude (eg, 100 to 150 m).
  • the drone flight driving unit including the cordless handset 20 that is the wireless relay device of the relay destination, the motor that drives the propeller of the drone 60 and its control device (flight controller), etc. has a mooring line. Electric power is supplied from a mooring device (ground power feeding device) 90 via a (power feeding line) 95 .
  • a mooring device ground power feeding device
  • a (power feeding line) 95 power feeding line
  • the slave unit 20 can be kept in the sky for a long time, and the slave unit 20, which is the core of the wireless relay system, can be operated. Long-term operation becomes possible.
  • the drone flight drive unit has a built-in spare power supply in the wireless relay system. Powered by the battery, the drone 60 can be safely landed and taken out of service.
  • the mooring device (ground feeding device) 90 may be mounted on a land-based car 50 or a sea-based ship equipped with a battery and a generator.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the main configuration of an electrical unit 600 of a drone 60 in a wireless relay system according to a comparative reference example.
  • the electrical unit 600 of the drone 60 according to the comparative reference example includes, in addition to the slave unit 20, a drone flight driving unit 610, a spare battery 620, a power supply device 630, a voltage detection device 640, and a switch 650. have.
  • the case where the abnormality in the power supply from the mooring line (feeder line) 75 is the disconnection of the mooring line will be described as an example.
  • Electric power is supplied to the power supply device 630 from the mooring device (ground power feeding device) 90 via the mooring line (power feeding line) 95 .
  • a voltage detection device 640 and a switch 650 are provided between the power supply device 630 and the child device 20 and the drone flight drive section 610 .
  • the voltage detection device 640 detects that the output voltage of the power supply device 630 has fallen below a predetermined value, the voltage detection device 640 determines that the mooring line (power supply line) 95 has been disconnected (abnormality has occurred), and the child device 20 and the drone fly.
  • the switch 650 is controlled to switch the power supply path to the drive unit 610 to the spare battery 620 .
  • Reserve battery 620 is connected to slave unit 20 and drone flight drive 610 via switch 650 to power both.
  • the drone flight drive unit 610 is supplied with power from the spare battery 620, so the flight of the drone 60 continues. Further, since power is also supplied from the spare battery 620 to the child device 20, transmission of radio waves from the child device 20 is also continued. As described above, in this comparative reference example, even if the mooring line 95 is cut, the flight continues and the transmission of radio waves from the handset 20 continues.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the main configuration of the electrical unit 600 of the drone 60 in the drone wireless relay system according to the embodiment (this example is hereinafter referred to as “configuration example 1”).
  • the electrical unit 600 of the drone 60 according to Configuration Example 1 includes a slave unit 20, a drone flight driving unit 610, a spare battery 620, and a power supply unit connected to a mooring line (power supply line) 95.
  • a power supply device 630 and a control unit 660 are provided.
  • the electrical unit 600 of the drone 60 includes a communication power supply path 631, a drive power supply path 632, a voltage detection device 640 as a detection section, and a switch 650 as a switching section.
  • Communication power supply path 631 is provided to directly connect power supply device 630 and child device 20 , and supplies power from power supply device 630 to child device 20 .
  • the driving power supply path 632 is provided to connect the power supply 630 to the drone flight driving section 610 and the control section 660 via the voltage detection device 640 and the switch 650, and the power supply 630 to the drone flight driving section. 610 and control unit 660.
  • the voltage detection device 640 detects the output of the power supply device 630 that is output to the child device 20, the drone flight drive section 610 and the control section 660. When the voltage detection device 640 detects that the output of the power supply device 630 has stopped or decreased, the voltage detection device 640 determines that the mooring line (feeder line) 95 has been disconnected, and stops the power supply from the power supply device 630 to the drone flight drive unit 610 and the control unit 660. A switching control signal for switching power supply from the spare battery 620 to the drone flight drive unit 610 and the control unit 660 is generated and output to the switch 650 .
  • the switch 650 performs a switching operation of switching the drive power supply path according to a switching control signal input from the outside. Based on the switching control signal from the voltage detection device 640 , the switch 650 switches power supply from the power supply device 630 to the drone flight drive unit 610 and the control unit 660 from the spare battery 620 to the drone flight drive unit 610 and the control unit 660 . Switch to power supply.
  • the voltage detection device 640 detects that the output of the power supply device 630 has stopped or decreased, it outputs the detection signal (power supply stop signal or voltage drop signal) to the control unit 660 .
  • the control unit 660 receives the detection signal from the voltage detection device 640, it determines that the mooring line (feeder line) 95 has been disconnected, and controls the drone 60 to fly to a predetermined landing point (for example, the departure and arrival portion of the automobile 50). , a descent/landing signal (go home signal) is transmitted to the drone flight driving unit 610 .
  • the drone flight driving unit 610 Upon receiving this descent/landing signal, the drone flight driving unit 610 executes a predetermined descent/landing program and autonomously starts moving toward a predetermined landing point (for example, the take-off/landing part of the automobile 50). to descend and land.
  • a predetermined landing point for example, the take-off/landing part of the automobile 50.
  • the drone wireless relay system of FIG. 3 has a configuration in which the spare battery 620 is connected only to the drone flight driving unit 610 and the control unit 660, and is not connected to the slave unit 20.
  • the power supply path (power line) from the power supply device 630 is branched immediately after the power supply device 630 before the voltage detection device 640 and the switch 650, and the power supply device 630 branches off via the power supply path 631 for communication. Power is supplied to the machine 20 .
  • the power supply path (power line) from the power supply device 630 may be branched immediately after the voltage detection device 640 before the switch 650 to supply power to the child device 20 .
  • the power supply from the power supply device 630 to the slave unit 20 stops.
  • power is supplied only to the drone flight drive unit 610 and the control unit 660 from the spare battery 620 , and power is not supplied to the child device 20 . Therefore, the slave device 20 stops operating, and the transmission of radio waves from the slave device 20 is stopped.
  • the spare battery 620 supplies power to the drone flight drive unit 610 and the control unit 660 via the switch 650, so that the drone flight drive to which power is supplied is maintained. Since the drone 60 is controlled by the unit and the control unit 660 so as to land safely at a predetermined landing point, the operation can be stopped safely.
  • the drone wireless relay system in FIG. 3 can be realized simply by changing the route (wiring) of the power supply to the slave unit 20 from the configuration in FIG. Less changes from .
  • the drone wireless relay system of FIG. 3 when the mooring line (feeder line) 95 is cut, the power supply to the slave unit 20 is instantaneously interrupted. etc. may be provided.
  • FIG. 4 is a block diagram showing another example of the main configuration of the electrical unit 600 of the drone 60 in the wireless relay system according to the embodiment (this example is hereinafter referred to as “configuration example 2”).
  • the electrical unit 600 of the drone 60 according to Configuration Example 1 includes a child device 20, a drone flight driving unit 610, a spare battery 620, a power supply device 630, and a control unit, similar to the configuration in FIG. 660.
  • the electrical unit 600 of the drone 60 includes a power supply path 633 that supplies power from the power supply device 630 to the child device 20, the drone flight drive unit 610, and the control unit 660, a voltage detection device 640, and a switch 650.
  • the voltage detection device 640 detects the output of the power supply device 630 that is output to the child device 20, the drone flight drive section 610 and the control section 660. When the voltage detection device 640 detects that the output of the power supply device 630 has stopped or decreased, the voltage detection device 640 determines that the mooring line (feeder line) 95 has been disconnected. A switching control signal for switching the power supply to 660 from the spare battery 620 to the slave device 20 , the drone flight driving section 610 and the control section 660 is generated and output to the switch 650 .
  • the switch 650 Based on the switching control signal from the voltage detection device 640, the switch 650 switches the power supply from the power supply device 630 to the child device 20, the drone flight driving unit 610 and the control unit 660, and the power supply from the spare battery 620 to the child device 20 and the drone flight.
  • the power supply to the driving unit 610 and the control unit 660 is switched.
  • the voltage detection device 640 detects that the output of the power supply device 630 has stopped or decreased, it outputs the detection signal (power supply stop signal or voltage drop signal) to the control unit 660 .
  • the control unit 660 receives the detection signal from the voltage detection device 640, it determines that the mooring line (feeder line) 95 has been disconnected, functions as a transmission control unit, and stops the transmission of radio waves from the slave unit 20. , and outputs it to the slave unit 20 .
  • Child device 20 stops transmission of radio waves from child device 20 based on the transmission control signal from control unit 660 .
  • control unit 660 when the control unit 660 receives a detection signal from the voltage detection device 640 and determines that the mooring line (power supply line) 95 has been cut, the control unit 660 moves the drone 60 to a predetermined landing point (for example, the departure and arrival part of the automobile 50). Send a descent/landing signal (go home signal) to the drone flight drive 610 to fly. Upon receiving this descent/landing signal, the drone flight driving unit 610 executes a predetermined descent/landing program and autonomously starts moving toward a predetermined landing point (for example, the take-off/landing part of the automobile 50). to descend and land.
  • a predetermined landing point for example, the departure and arrival part of the automobile 50.
  • the drone wireless relay system in FIG. 4 has a configuration in which the spare battery 620 is connected not only to the drone flight driving unit 610 and the control unit 660 but also to the slave unit 20, similarly to the configuration in FIG. is. Therefore, even if the mooring line (feeder line) 95 is cut, the slave unit 20 is still in operation because power is supplied from the spare battery 620 to the slave unit 20 .
  • the control unit 660 functions as a transmission control unit, and detects that the mooring line (power supply line) 95 has been cut based on the detection signal from the voltage detection device 640 that the output of the power supply device 630 has been stopped or decreased. When determined, it transmits a transmission control signal to the child device 20 . Upon receiving this transmission control signal, the handset 20 stops transmitting radio waves.
  • the child device 20 is equipped with a function capable of externally executing transmission ON/OFF control as one of the generally provided control and monitoring functions.
  • the existing transmission ON/OFF control function can be used, so the system configuration is simple.
  • the power supply to the child device 20 is continued, even if the mooring line (feeder line) 95 is cut off, there is no difference from the normal transmission ON/OFF control in the child device 20, so the device failure of the child device 20 can be avoided.
  • FIG. 5 is a block diagram showing still another example of the main configuration of the electrical unit 600 of the drone 60 in the wireless relay system according to the embodiment (this example is hereinafter referred to as “configuration example 3”).
  • the electrical unit 600 of the drone 60 according to Configuration Example 3 includes a slave unit 20, a drone flight driving unit 610, a spare battery 620, a power supply device 630, and a power supply unit. It includes a path 633 , a voltage detection device 640 , a switch 650 and a control section 660 .
  • the voltage detection device 640 detects the output of the power supply device 630 that is output to the child device 20, the drone flight drive section 610 and the control section 660. When the voltage detection device 640 detects that the output of the power supply device 630 has stopped or decreased, the voltage detection device 640 determines that the mooring line (feeder line) 95 has been disconnected. A switching control signal for switching the power supply to 660 from the spare battery 620 to the slave device 20 , the drone flight driving section 610 and the control section 660 is generated and output to the switch 650 .
  • the switch 650 Based on the switching control signal from the voltage detection device 640, the switch 650 switches the power supply from the power supply device 630 to the child device 20, the drone flight driving unit 610 and the control unit 660, and the power supply from the spare battery 620 to the child device 20 and the drone flight.
  • the power supply to the driving unit 610 and the control unit 660 is switched.
  • the electrical unit 600 of the drone 60 includes a wireless communication device (for example, a mobile communication module, which is a terminal device of a mobile communication system) 680 as a receiving unit.
  • the radio communication device 680 receives a transmission stop signal from the mooring device (ground feeding device) 90 to which the mooring line (feeding line) 95 is connected, for example, via radio communication of a mobile communication system.
  • the control unit 660 receives the transmission stop signal from the wireless communication device 680 from the mooring device (ground power feeding device) 90 that has detected the disconnection of the mooring line (feeding line) 95
  • the control unit 660 functions as a transmission control unit to A transmission control signal for stopping the transmission of radio waves from 20 is generated and output to slave unit 20 .
  • Child device 20 stops transmission of radio waves from child device 20 based on the transmission control signal from control unit 660 .
  • control unit 660 when the control unit 660 receives a transmission stop signal from the wireless communication device 680 and determines that the mooring line (power supply line) 95 has been cut, the control unit 660 moves the drone 60 to a predetermined landing point (for example, the departure and arrival part of the automobile 50).
  • a descent/landing signal (go home signal) is sent to the drone flight drive unit 610 so as to fly to.
  • the drone flight driving unit 610 executes a predetermined descent/landing program and autonomously starts moving toward a predetermined landing point (for example, the take-off/landing part of the automobile 50). to descend and land.
  • the mooring device (ground power supply device) 90 includes a power detection device (power sensor) 910 as a detection unit and a wireless communication device (for example, a mobile communication module) 930 as a transmission unit.
  • a power detection device (power sensor) 910 detects power (voltage, current, or both) supplied to the drone 60 via the mooring line (power supply line) 95, and detects stoppage of power supply or decrease in power supply. generates a stop transmission signal.
  • the wireless communication device 930 transmits the transmission stop signal generated by the power detection device (power sensor) 910 to the wireless communication device 680 provided in the electrical unit 600 of the drone 60 via wireless communication of a mobile communication system, for example. .
  • the drone wireless relay system in FIG. 5 has a configuration in which the spare battery 620 is connected not only to the drone flight driving unit 610 and the control unit 660 but also to the slave unit 20, similar to the configuration in FIG. is. Therefore, even if the mooring line (feeder line) 95 is cut, the slave unit 20 is still in operation because power is supplied from the spare battery 620 to the slave unit 20 .
  • the mooring device (ground power supply device) 90 detects a stop of power supply to the drone 60 or a decrease in power supply, it transmits a transmission stop signal to the drone 60, and the drone that receives this transmission stop signal 60 functions as a transmission control unit and transmits a transmission control signal to the child device 20 .
  • the handset 20 stops transmitting radio waves.
  • a power detection device (power sensor) 910 generally provided in the mooring device (ground power feeding device) 90 can detect whether or not the mooring line (feeding line) 95 is disconnected.
  • the child device 20 side also transmits a transmission stop signal via a wireless communication device (for example, a mobile communication module which is a terminal device of a mobile communication system) generally provided for monitoring and controlling the child device 20 can be sent and received.
  • the slave unit 20 has a function capable of executing transmission ON/OFF control from the outside as one of the commonly provided control and monitoring functions. Since these configurations can be used, the system configuration is simple.
  • the power supply to the child device 20 is continued, even if the mooring line (feeder line) 95 is cut off, there is no difference from the normal transmission ON/OFF control in the child device 20, so the device failure of the child device 20 can be avoided.
  • the control unit 660 transmits a descent/landing signal (go home signal) to the drone flight driving unit 610, and the drone 60 moves to a predetermined landing point (for example, the departure and arrival of the automobile 50). Part) can fly autonomously and land.
  • the drone 60 will quickly autonomously fly to a predetermined landing point and land. As such, it is possible to adopt a battery with a small capacity that can cover the power supply for this autonomous flight. Therefore, according to this embodiment, it is possible to reduce the size and weight of the spare battery 620 mounted on the drone 60 .
  • the radio repeater system is a repeater type, and the handset 20 performs processing specific to the base stations (eNodeB, gNodeB) such as baseband signal encoding and decoding into baseband signals. Since there is no need to do this, the device configuration of the child device 20 becomes simple and lightweight.
  • the base stations eNodeB, gNodeB
  • processing steps and components of communication systems may be implemented by various means.
  • these processes and components may be implemented in hardware, firmware, software, or any combination thereof.
  • means such as processing units used to implement the steps and components in an entity are: One or more of an application specific integrated circuit (ASIC), digital signal processor (DSP), digital signal processor (DSPD), programmable logic device (PLD), field programmable gate array (FPGA), processor , controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described herein, computers, or combinations thereof.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • DSP digital signal processor
  • DSPD digital signal processor
  • PLD programmable logic device
  • FPGA field programmable gate array
  • controllers microcontrollers
  • microprocessors electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described herein, computers, or combinations thereof.
  • means such as processing units used to implement said components may be programs (e.g. procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , etc.).
  • any computer/processor readable medium tangibly embodying firmware and/or software code means such as a processing unit, used to implement the steps and components described herein. may be used to implement
  • firmware and/or software code may be stored in memory and executed by a computer or processor, such as in a controller.
  • the memory may be implemented within the computer or processor, or external to the processor.
  • the firmware and/or software code may also be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM). ), flash memory, floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage devices, etc. good.
  • the code may be executed by one or more computers or processors and may cause the computers or processors to perform certain aspects of the functionality described herein.
  • the medium may be a non-temporary recording medium.
  • the code of the program is not limited to a specific format as long as it can be read and executed by a computer, processor, or other device or machine.
  • the program code may be source code, object code, or binary code, or may be a mixture of two or more of these codes.

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Abstract

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。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。

Description

飛行体、無線中継システム及びプログラム
　本発明は、飛行体、無線中継システム及びプログラ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。
図１は、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。 図２は、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である。 図３は、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である。 図４は、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である。 図５は、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である。
　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 (10)

  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、
    　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、ことを特徴とする飛行体。
  2. 　請求項１の飛行体において、
    　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、
    　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する、ことを特徴とする飛行体。
  3. 　請求項１又は２の飛行体において、
    　前記電源部の出力を検出する検出部を備え、
    　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する、ことを特徴とする飛行体。
  4. 　請求項１又は２の飛行体において、
    　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、
    　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する、ことを特徴とする飛行体。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１項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る、ことを特徴とする飛行体。
  6. 　請求項５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。
  7. 　請求項５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、
    　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る、ことを特徴とする飛行体。
  8. 　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、ことを特徴とする無線中継システム。
  9. 　請求項８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る、ことを特徴とする無線中継システム。
  10. 　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、ことを特徴とするプログラム。
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