JP2019211272A - Measurement device, power receiving device, power transmitting device, flying object and flying system - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度の位置計測を可能にする計測装置、ならびに、それに関連する、受電装置、送電装置、飛行体および飛行システムを提供する。【解決手段】計測装置の一例である位置計測装置12は、パイロット信号を受信する少なくとも5つのアンテナ121と、アンテナ121で受信されるパイロット信号の位相差を計測する位相差計125と、を備え、位相差計125で計測された位相差にかかる信号は位置演算部127に入力され、位置演算部127は、位相差計125で計測された位相差に基づいて、パイロット信号が発信される発信位置を算出する。【選択図】図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring device which enables highly accurate position measurement, and a power receiving device, a power transmitting device, a flying body and a flight system related thereto. A position measuring device 12 as an example of a measuring device includes at least five antennas 121 for receiving pilot signals, and a phase difference meter 125 for measuring the phase difference between pilot signals received by the antennas 121. A signal relating to the phase difference measured by the phase difference meter 125 is input to the position calculation section 127, and the position calculation section 127 transmits a pilot signal based on the phase difference measured by the phase difference meter 125. Calculate the position. [Selection diagram] Fig. 4
Description
本発明は、位置計測に使用される計測装置、ならびに、それに関連する、受電装置、送電装置、飛行体および飛行システムに関する。 The present invention relates to a measurement device used for position measurement, and a power receiving device, a power transmission device, a flying object, and a flight system related to the measurement device.
従来、ドローンのような飛行体は、GPS受信機、気圧高度計等の航法機器で計測された自機の位置を使用して航行制御を行っている。例えば特許文献1に開示された飛行体は、GPS信号、気圧高度計等の計測値に基づいて自機位置情報IPを算出する自機位置算出部と、飛行体の目的地の位置情報および自機位置情報IPに基づいて航行制御を行う移動制御部とを備えている。 Conventionally, a flying object such as a drone performs navigation control using the position of its own aircraft measured by a navigation device such as a GPS receiver or a barometric altimeter. For example, an aircraft disclosed in Patent Document 1 includes an own aircraft position calculation unit that calculates own aircraft position information IP based on measurement values of GPS signals, barometric altimeters, etc., an aircraft's destination position information, and an own aircraft. And a movement control unit that performs navigation control based on the position information IP.
従来、ドローンのような飛行体で自動着陸を行う場合、自機の水平位置情報と自機と着地面の相対高度情報が必要である。水平位置の測定には、単独測位方式のGNSS(Global Navigation Satellite System)が用いられており、また、相対高度の測定には気圧高度計が用いられているが、着陸点での気圧情報が必要とされるために、一般に、自動離着陸は、同一高度地面で行われる場合に限定されている。 Conventionally, when performing automatic landing with a flying object such as a drone, the horizontal position information of the own aircraft and the relative altitude information of the own aircraft and the landing surface are required. The GNSS (Global Navigation Satellite System), which is a single positioning method, is used to measure the horizontal position, and the barometric altimeter is used to measure the relative altitude, but it requires atmospheric pressure information at the landing point. Therefore, in general, automatic take-off and landing is limited to the case where it is performed on the same altitude ground.
ドローンの自動着陸制御では、グランドエフェクトを回避するために高精度な相対高度情報を必要とする。しかし、気圧高度計では、離陸地点と着陸地点に高度差がある場合、着地地点の気圧情報が必要とされるが、気圧は、大気の状態、気温、風速等によって左右されるため、予め測定しておくことは難しく、グランドエフェクトを回避するために要求される±20cm〜30cm程度の精度の相対高度情報は、気圧高度計では対応できない。 The drone automatic landing control requires highly accurate relative altitude information to avoid the ground effect. However, if there is a difference in altitude between the take-off point and the landing point, the barometric altimeter requires barometric pressure information at the landing point, but the barometric pressure depends on the air condition, temperature, wind speed, etc. The relative altitude information with an accuracy of about ± 20 cm to 30 cm required for avoiding the ground effect cannot be handled by the barometric altimeter.
また、従来のドローンの自動着陸における着陸精度は2m〜3m程度である。着陸状態またはホバリング状態にあるドローンと、地上に設置された機器との間で、無線電力伝送を行う場合、従来の着陸精度では十分とは言い難い。例えば、この無線電力伝送の場合、送電アンテナと受電アンテナとの位置関係において、±20cm程度の水平方向の位置精度が必要となる。 Moreover, the landing accuracy in the conventional automatic drone landing is about 2 m to 3 m. When wireless power transmission is performed between a drone in a landing state or a hovering state and a device installed on the ground, it is difficult to say that the conventional landing accuracy is sufficient. For example, in the case of this wireless power transmission, the positional accuracy in the horizontal direction of about ± 20 cm is required in the positional relationship between the power transmitting antenna and the power receiving antenna.
着陸精度は主に航法機器であるGNSSの測位精度に左右される。高い測位精度は単独測位方式を相対測位方式に変更することで可能となるが、機体外から適切な基準点におけるGNSSの測位情報が必要となるために測位システムが複雑となり実用に供さない。また、特に、高度気圧計の計測精度は、大気状態、気温、風速等の影響を受け、高度差が大きければ、この傾向は一層顕著になる。 The landing accuracy depends mainly on the positioning accuracy of GNSS, which is a navigation device. High positioning accuracy can be achieved by changing the single positioning method to the relative positioning method. However, since the GNSS positioning information at an appropriate reference point is required from outside the aircraft, the positioning system becomes complicated and is not practically used. In particular, the measurement accuracy of the altimeter barometer is affected by atmospheric conditions, temperature, wind speed, and the like, and this tendency becomes more prominent if the difference in altitude is large.
また、水平位置および相対高度の測定精度を高めるために、従来の航法機器に代わって、光学的な方法または超音波による方法等が検討されている。しかし、これらの方法は、温度、霧、雨、レンズの汚れ、遮蔽物等の影響による計測精度の劣化が避けられない。 In addition, in order to improve the measurement accuracy of the horizontal position and the relative altitude, an optical method or an ultrasonic method is being considered in place of the conventional navigation device. However, these methods inevitably deteriorate the measurement accuracy due to the influence of temperature, fog, rain, lens dirt, shielding objects, and the like.
本発明の目的は、高精度の位置計測を可能にする計測装置、ならびに、それに関連する、受電装置、送電装置、飛行体および飛行システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a measurement device that enables highly accurate position measurement, and a power receiving device, a power transmission device, a flying object, and a flight system related to the measurement device.
本発明の計測装置は、パイロット信号を受信する少なくとも5つの計測用アンテナと、前記計測用アンテナで受信される前記パイロット信号の位相差を計測する位相差計測部と、を備え、前記位相差計測部で計測された位相差にかかる信号は演算装置に入力され、前記演算装置は、前記位相差計測部で計測された位相差に基づいて、前記パイロット信号が発信される発信位置を算出する。 The measurement apparatus of the present invention includes at least five measurement antennas that receive a pilot signal, and a phase difference measurement unit that measures a phase difference of the pilot signal received by the measurement antenna, and the phase difference measurement A signal related to the phase difference measured by the unit is input to the arithmetic unit, and the arithmetic unit calculates a transmission position where the pilot signal is transmitted based on the phase difference measured by the phase difference measuring unit.
本発明によれば、高精度の位置計測を可能にする計測装置を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measuring device which enables a highly accurate position measurement is realizable.
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各々の実施形態では、その実施形態より前に述べた実施形態と異なる点について説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。 Hereinafter, several specific examples will be given with reference to the drawings to show a plurality of modes for carrying out the present invention. In each embodiment, a different point from the embodiment described before that embodiment will be described. In particular, the same operation effect by the same configuration will not be sequentially described for each embodiment.
《第1の実施形態》
図1は、第1の実施形態に係る自律飛行システム10の概要を示す図である。自律飛行システム10はドローン11および位置計測装置12を備える。自律飛行システム10は本発明の「飛行システム」の一例である。ドローン11は本発明の「飛行体」の一例である。位置計測装置12は本発明の「計測装置」の一例である。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an
ドローン11は、例えば、ウェイポイント(waypoint)方式で自律飛行する。位置計測装置12は、例えば、地上に設置される。ドローン11は、出発地点からバスケット13内に到達するまで、GPS受信機および気圧高度計から取得される自機の位置を使用して自律飛行する。バスケット13は、位置計測装置12の上空に事前に設定される任意の領域である。ドローン11は、バスケット13内に到達すると、GPS受信機および気圧高度計から取得されるドローン11の位置に代えて、位置計測装置12から取得されるドローン11の位置を使用して自律飛行する。
For example, the
例えば、ドローン11が着陸する場合、ドローン11は、グランドエフェクトの影響が避けられない高度まで、位置計測装置12から取得される位置を使用した飛行制御を行って降下する。そして、ドローン11は、グランドエフェクトの影響が避けられない高度に到達した後、飛行制御をオフし、非制御状態で降下してタッチダウンする。また、例えば、ドローン11が位置計測装置12の上空でホバリングする場合、ドローン11は、位置計測装置12から得られる位置を使用してホバリング状態を制御する。
For example, when the
ドローン11は、位置計測装置12からドローン11の位置を取得するために、位置計測装置12にパイロット信号を送信する。このパイロット信号は、電磁波であり、例えば、2.45GHz帯または5.8GHz帯のマイクロ波である。位置計測装置12は、後述するように、受信したパイロット信号を使用してドローン11の位置を計測し、その位置を含む位置データをデータ信号に乗せ、そのデータ信号をドローン11に送信する。
The
図2は自律飛行システム10の概要を示すブロック図である。ドローン11は、GNSS受信機111、気圧高度計112、送受信部113、アンテナ142および制御部115を備える。アンテナ142は本発明の「飛行体のアンテナ」の一例である。
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the
GNSS受信機111は、例えばGPS受信機であり、航法衛星からのGNSS信号を利用して水平方向における自機の位置(緯度および経度)を計測する。送受信部113は、アンテナ142から位置計測装置12にパイロット信号を送信する。送受信部113は、位置計測装置12から送信されたデータ信号をアンテナ142で受信し、そのデータ信号から位置データを抽出する。アンテナ142は、例えばドローン11の下部に配置される。
The
制御部115は、CPU、メモリ、その他の電子回路で構成され、ドローン11の動作全体を制御する。制御部115は、ドローン11の自律飛行を制御する飛行制御部116を有する。飛行制御部116は、出発地点からバスケット13内に到達するまで、GNSS受信機111から得られる自機の緯度および経度と、気圧高度計112の計測値から得られる自機の相対高度とを使用して飛行制御を行う。飛行制御部116は、バスケット13内に到達すると、送受信部113にパイロット信号の送信を指示する。また、飛行制御部116は、バスケット13内に到達した後、送受信部113で受信されたデータ信号から抽出された位置データ、即ち、位置計測装置12で計測されたドローン11の位置を使用して飛行制御を行う。
The
図3は送受信部113のブロック図である。送受信部113は、送信部141、受信部143およびサーキュレータ144を有する。送信部141は本発明の「パイロット信号送信部」の一例である。受信部143は本発明の「第2通信部」の一例である。
FIG. 3 is a block diagram of the transmission /
送信部141はアンテナ142からパイロット信号を送信する。パイロット信号の周波数は、例えば、2.45GHz帯または5.8GHz帯である。受信部143は、位置計測装置12から送信されたデータ信号をアンテナ142で受信し、そのデータ信号から位置データを抽出する。この際、受信部143は、送信部141で分波されたパイロット信号の分波信号を使用してホモダイン検波を行う。これにより、位置計測装置12から送信されたデータ信号と、パイロット信号との混信が抑制される。受信部143で抽出された位置データは、位置計測装置12で計測されたドローン11の位置座標dX,dY,Hを含む。位置座標dX,dY,Hの詳細については後述する。サーキュレータ144は、送信部141、アンテナ142および受信部143に接続される。サーキュレータ144は、送信部141側のポートに入力された信号をアンテナ142側のポートから出力し、アンテナ142側のポートに入力された信号を受信部143側のポートから出力する。これにより、アンテナ142は、パイロット信号の送信とデータ信号の受信とに共用される。
図4は位置計測装置12のブロック図である。位置計測装置12は位置計測系および通信系の回路を有する。位置計測系の回路は、5つのアンテナ121、5つのミキサ122、信号発生器123、5つのローパスフィルタ124、4つの位相差計125および位置演算部127を有する。通信系の回路は、変調制御部128、変調器129およびアンテナ121Oを有する。
FIG. 4 is a block diagram of the
アンテナ121は本発明の「計測用アンテナ」の一例である。位相差計125は本発明の「位相差計測部」の一例である。位置演算部127は本発明の「演算装置」の一例である。アンテナ121Oは本発明の「通信用アンテナ」の一例である。変調制御部128および変調器129を含む構成は、本発明の「第1通信部」の一例である。変調器129は本発明の「変調部」の一例である。
The antenna 121 is an example of the “measuring antenna” in the present invention. The
なお、位置計測装置12の各アンテナに関して、それらを区別する場合、アンテナ121A,121B,121F,121G,121Oと記載し、それらを区別しない場合、アンテナ121と記載する。
In addition, when distinguishing each antenna of the
ミキサ122は、アンテナ121で受信されたパイロット信号と、信号発生器123が発生させた信号とを混合して、周波数fp±fsを有する信号を出力する。ここで、周波数fpはパイロット信号の周波数であり、周波数fsは、信号発生器123が発生させた信号の周波数である。ローパスフィルタ124は、周波数fp‐fsを有する信号を通過させる。例えば、信号発生器123がパイロット信号より20MHz低い周波数を有する信号を発生させる場合、ローパスフィルタ124を通過する信号の周波数は20MHzとなる。位相差計125は、アンテナ121Oで受信されたパイロット信号の位相と、アンテナ121A,121B,121F,121Gで受信されたパイロット信号の位相との差の大きさを計測し、位相差φA,φB,φF,φGを出力する。アンテナ121Oは本発明の「基準アンテナ」の一例である。
The
位相差φAは、アンテナ121Oで受信されたパイロット信号と、アンテナ121Aで受信されたパイロット信号との位相差である。位相差φBは、アンテナ121Oで受信されたパイロット信号と、アンテナ121Bで受信されたパイロット信号との位相差である。位相差φFは、アンテナ121Oで受信されたパイロット信号と、アンテナ121Fで受信されたパイロット信号との位相差である。位相差φGは、アンテナ121Oで受信されたパイロット信号と、アンテナ121Gで受信されたパイロット信号との位相差である。
The phase difference φ A is a phase difference between the pilot signal received by the antenna 121O and the pilot signal received by the
ここで、アンテナ121の配置を説明しておく。図5(A)はアンテナ121の配置を示す図である。図5(B)は、Z軸方向から見たアンテナ121の配置を示す図である。ここで、原点Oがアンテナ121Oの位置になり、Z軸の正方向が鉛直上方向になり、X軸の正方向が原点Oからアンテナ121Bの位置Bに向かう方向になるように座標軸をとっている。アンテナ121Aの位置Aは原点OからX軸の負方向に距離L離れている。アンテナ121Bの位置Bは原点OからX軸の正方向に距離L離れている。アンテナ121Fの位置Fは原点OからY軸の正方向に距離L離れている。アンテナ121Gの位置Gは原点OからY軸の負方向に距離L離れている。アンテナ121は、例えば位置計測装置12の上部に配置される。
Here, the arrangement of the antenna 121 will be described. FIG. 5A shows the arrangement of the antenna 121. FIG. 5B is a diagram illustrating the arrangement of the antennas 121 as viewed from the Z-axis direction. Here, the coordinate axis is taken so that the origin O is the position of the antenna 121O, the positive direction of the Z-axis is vertically upward, and the positive direction of the X-axis is the direction from the origin O to the position B of the
制御部126は、CPU、メモリ、その他の電子回路で構成され、位置計測装置12の動作全体を制御する。制御部126は位置演算部127および変調制御部128を有する。位置演算部127は、次の式からドローン11の位置座標dX,dY,Hを算出する。
The
ここで、dXは、図5(A)に示す座標系におけるドローン11の位置PのX座標である。dYは、図5(A)に示す座標系におけるドローン11の位置PのY座標である。Hは、図5(A)に示す座標系におけるドローン11の位置PのZ座標である。OPは、原点Oからドローン11の位置Pまでの距離である。λはパイロット信号の波長である。このように、位置演算部127はドローン11の現在の3次元位置を算出する。換言すると、位置演算部127は、パイロット信号が発信される発信位置を算出する。
Here, d X is the X coordinate of the position P of the
変調器129は、アンテナ121Oで受信されたパイロット信号の反射信号を変調する。変調制御部128は、変調器129を制御して、位置演算部127で算出された位置座標dX,dY,Hを含む位置データを反射信号に乗せる。より具体的には、変調制御部128は、変調器129を制御して、位置データを乗せた副搬送波を反射波に重畳する。変調された反射信号はデータ信号としてアンテナ121Oからドローン11に送信される。位置座標dX,dY,Hは本発明の「位相差に基づくデータ」の一例である。
変調制御部128は、位置データの送信に先立って、変調制御部128に内蔵される位置計測装置12の識別子(識別コード)をドローン11に送信する。位置計測装置12の識別子は、例えば、ドローン11の着陸点の識別子に関連付けられてもよい。
The
方向性結合器151は、アンテナ121O、ミキサ122および変調器129に接続される。方向性結合器151は、アンテナ121O側のポートに入力された信号をミキサ122側のポートおよび変調器129側のポートから出力し、変調器129側のポートに入力された信号をアンテナ121O側のポートから出力する。これにより、アンテナ121Oはパイロット信号の受信とデータ信号の送信とに共用される。
The
図6は変調器129の回路図である。変調器129は、ダイオードD2、キャパシタC1,C2、抵抗R1および1/4波長線路154を有する。ダイオードD2は変調制御部128から印加される制御電圧(逆方向電圧)でオン/オフする。ダイオードD2は例えばPINダイオードである。変調制御部128から印加される制御電圧に応じて、ダイオードD2がオン/オフすることで、アンテナ121Oの負荷抵抗が変化する。これにより、パイロット信号の反射信号が変調される。
FIG. 6 is a circuit diagram of the
図7は、第1の実施形態の変形例に係る送受信部のブロック図である。図8は、第1の実施形態の変形例に係る位置計測装置のブロック図である。図7に示すように、パイロット信号の送信用のアンテナ142Aと、データ信号の受信用のアンテナ142Bとは別々に設けられてもよい。図8に示すように、位置計測用のアンテナ121と、データ信号の送信用のアンテナ153とは別々に設けられてもよい。
FIG. 7 is a block diagram of a transmission / reception unit according to a modification of the first embodiment. FIG. 8 is a block diagram of a position measuring apparatus according to a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 7, an
第1の実施形態において、位置計測装置12は、5つのアンテナ121で受信したパイロット信号の位相差を使用してドローン11の位置を算出する。これにより、位置計測装置12は、位置計測装置12の上空を飛行するドローン11の位置を高精度で計測できる。特に、位置計測装置12は、温度、風、霧、雨、汚れ、金属以外の遮蔽物等に起因する厳しい環境でも、ドローン11の位置を高精度で計測できる。
In the first embodiment, the
また、ドローン11は、位置計測装置12で計測されたドローン11の位置を使用して飛行制御を行うことで、目標地点に高精度で自動着陸できる。特に、ドローン11は、離着陸点の高度差が大きい場合でも、また上記の厳しい環境でも、目標地点に自動着陸できる。
Further, the
《第2の実施形態》
図9は、第2の実施形態に係る電力伝送システム20の概要を示す図である。電力伝送システム20はドローン21および受電装置22を備える。ドローン21は、地上に設置された受電装置22の上空でホバリングしながら、受電装置22に給電する。この際、ドローン21は、受電装置22で計測されたドローン21の位置を使用してホバリング状態を制御する。ドローン21から送電される送電波は、受電装置22への給電に使用されるだけではなく、ドローン21の位置計測のためのパイロット信号としても使用される。
<< Second Embodiment >>
FIG. 9 is a diagram illustrating an outline of the
図10はドローン21の主要部のブロック図である。ドローン21は、送電系の回路および受信部143を有する。送電系の回路は、送電部245、分配器246およびアレイアンテナ242を有する。送電部245は、制御部115(図2参照)の制御に基づいて、高周波電力を発生させ、その高周波電力をアレイアンテナ242に供給し、アレイアンテナ242から送電波を放射する。アレイアンテナ242は、例えばドローン21の下部に配置される。送電波は、例えば2.45GHz帯または5.8GHz帯のマイクロ波である。分配器246は、高周波電力をアレイアンテナ242の各アンテナ素子に分配する。
FIG. 10 is a block diagram of the main part of the
サーキュレータ144は、アレイアンテナ242のアンテナ素子247、受信部143および分配器246に接続される。サーキュレータ144は、分配器246側のポートに入力された高周波電力をアンテナ素子247側のポートから出力し、アンテナ素子247側のポートに入力された信号を受信部143側のポートから出力する。これにより、アレイアンテナ242の1つのアンテナ素子247は、送電とデータ信号の受信とに共用される。
The
受電装置22は、受電系、通信系および位置計測系の回路を有する。図11は、受電装置22の受電系および通信系の回路を示すブロック図である。図12は、受電装置22の位置計測系の回路の一部を示すブロック図である。受電系の回路は、レクテナアレイ261、複数の集電サブバス264、複数のレクテナ制御器265、集電メインバス266および蓄電池267を有する。通信系の回路は、変調制御部128、変調器229およびレクテナ262Bを有する。位置計測系の回路は、5つのアンテナ221A、5つのミキサ122、信号発生器123、5つのローパスフィルタ124、4つの位相差計125および位置演算部127を有する。受電装置22の位置計測系の回路は、基本的に第1の実施形態に係る位置計測系の回路と同様に構成される。
The
レクテナアレイ261は、5つのレクテナ262A、1つのレクテナ262Bおよび複数のレクテナ262Cを有する。レクテナ262Aはアンテナ221Aおよび整流器263を有する。レクテナ262Bはアンテナ221Bおよび整流器263を有する。レクテナ262Cはアンテナ221Cおよび整流器263を有する。アンテナ221Aは受電および位置計測に共用される。アンテナ221Bは受電とデータ信号の送信とに共用される。アンテナ221Cは受電のみに使用される。
The
なお、レクテナ262A,262B,262Cを区別しない場合、それらを単にレクテナ262と記載する。アンテナ221A,221B,221Cを区別しない場合、それらを単にアンテナ221と記載する。
Note that when the
図13はレクテナアレイ261の平面図である。レクテナアレイ261は平面視で正方状である。レクテナ262は格子状に並ぶように配置される。レクテナ262Aは、第1の実施形態に係るアンテナ121と同様には配置される。レクテナ262Bは平面視でレクテナアレイ261の例えば角部に配置される。レクテナアレイ261は、例えば受電装置22の上部に配置される。
FIG. 13 is a plan view of the
整流器263は、アンテナ221に入力された高周波電力を直流電力に整流変換する。レクテナ制御器265は、レクテナ262の整流変換の効率を常に最大にするように、レクテナブロックの負荷抵抗を制御する。レクテナブロックは、同じ集電サブバス264に接続された複数のレクテナ262で構成される。図11ではレクテナブロックの幾つかを図示していない。
The
レクテナ262から出力された直流電力は、集電サブバス264によりレクテナブロック毎に集電される。レクテナブロック毎に集電された直流電力は集電メインバス266により集電されて蓄電池267に蓄電される。この直流電力は、蓄電池267に代えて、電気二重層キャパシタに蓄電されてもよい。ダイオードD1は、レクテナ制御器265と蓄電池267との間に接続され、電流の逆流を防止する。
The DC power output from the
方向性結合器268は、アンテナ221A,整流器263およびミキサ122に接続される。方向性結合器268は、アンテナ221A側のポートに入力された高周波電力を整流器263側のポートから出力するとともに、高周波電力の一部をミキサ122側のポートから出力する。これにより、ドローン21から送電された送電波は、給電および位置計測に共用される。アンテナ221Aは受電および位置計測に共用される。
The
変調器229は、レクテナ262Bの負荷抵抗を変化させることで、レクテナ262Bに入力された送電波の反射波に変化を生じさせ、反射波を変調する。変調制御部128は、変調器229を制御して、位置演算部127で算出された位置座標dX,dY,Hを含む位置データを反射波に乗せる。変調された反射波はデータ信号としてアンテナ221Bから放射される。これにより、アンテナ221Bは受電とデータ信号の送信とに共用される。
The modulator 229 changes the reflected resistance of the transmitted radio wave input to the
図14(A)はレクテナ262Bのブロック図である。レクテナ262Bの整流器263は、整流素子253、入力フィルタ254および出力フィルタ255を有する。整流素子253は、例えばダイオードであり、アンテナ221Bに入力された送電波を整流する。入力フィルタ254は、整流素子253による整流時に発生する高調波がアンテナ221B側に出力されることを防止する。出力フィルタ255は直流電力のみを蓄電池267側に出力する。
FIG. 14A is a block diagram of the
なお、図14(A)ではレクテナ262Bの整流器263が図示されているが、レクテナ262A,262Cの整流器263もレクテナ262Bの整流器263と同様に構成される。
14A illustrates the
図14(B)は変調器229の回路図である。変調器229は、トランジスタQ1、抵抗R3,R4,R5およびインダクタンスL1を有する。トランジスタQ1は、例えばFETであり、変調制御部128から印加される制御電圧でオン/オフする。このため、変調制御部128から印加される制御電圧に応じて、レクテナ262Bの負荷抵抗が変化する。これにより、レクテナ262Bに入力された送電波の反射波に変動が発生し、その反射波が変調される。
FIG. 14B is a circuit diagram of the
なお、反射波を変調する変調波は、例えば16kHzの周波数を有する。変調器229は、この変調波の周波数でレクテナ262Bの負荷抵抗を変動させる。レクテナ制御器265の制御帯域は、この負荷抵抗の変動がレクテナ制御器265の制御に影響を及ぼさない範囲に設定される。また、インダクタンスL1は、レクテナ制御器265への変調波の影響を避けるため、変調波をカットする。
The modulated wave that modulates the reflected wave has a frequency of 16 kHz, for example. The
第2の実施形態において、ドローン21は、受電装置22で計測されたドローン21の位置を使用してホバリング状態を制御する。このため、ドローン21は、受電装置22の上空でホバリングしながら受電装置22に確実に給電できる。
In the second embodiment, the
《第3の実施形態》
図15は、第3の実施形態に係る電力伝送システム30の概要を示す図である。電力伝送システム30はドローン31および受電装置32を備える。受電装置32は例えば地上に設置される。ドローン31は、受電装置32で計測されたドローン31の位置を使用した飛行制御を行って降下し、折り畳み脚317を開いて着陸する。この際、ドローン31は、ドローン31のアレイアンテナ242(図16参照)が受電装置32のレクテナアレイ261(図18参照)に対向するように着陸する。そして、ドローン31は着陸状態で受電装置32に給電する。受電装置32は、給電時に、ドローン31の位置を計測しなくてもよい。
<< Third Embodiment >>
FIG. 15 is a diagram illustrating an outline of the
図16はドローン31の主要部のブロック図である。ドローン31は、送電系の回路、送信部141および受信部143を有する。第3の実施形態に係る送電系の回路は、基本的に第2の実施形態に係る送電系の回路と同様に構成される。
FIG. 16 is a block diagram of the main part of the
送信部141はドローン31の降下時にパイロット信号を送信する。受信部143はドローン31の降下時にデータ信号を受信する。送電部245は、給電時に、アレイアンテナ242から送電波を放射する。パイロット信号の周波数と送電波の周波数とは同一である。パイロット信号および送電波の周波数は、例えば2.45GHz帯または5.8GHz帯である。パイロット信号の送信電力は、送電電力に比して極めて小さく、例えば、10mW程度である。
The
サーキュレータ144は、アンテナ素子247、サーキュレータ358および方向性結合器356に接続される。サーキュレータ144は、方向性結合器356側のポートに入力される信号をアンテナ素子247側のポートから出力し、アンテナ素子247側のポートに入力される信号をサーキュレータ358側のポートから出力する。方向性結合器356は、サーキュレータ144、分配器246および送信部141に接続される。方向性結合器356は、分配器246側のポートおよび送信部141側のポートに入力される信号をサーキュレータ144側のポートから出力する。これにより、アレイアンテナ242の1つのアンテナ素子247は、送電、パイロット信号の送信、およびデータ信号の受信に共用される。
サーキュレータ358は、サーキュレータ144、保護回路359および終端器W1に接続される。サーキュレータ358は、サーキュレータ144側のポートに入力された信号を保護回路359側のポートから出力し、保護回路359側のポートに入力された信号を終端器W1側のポートから出力する。保護回路359の入力ポートはサーキュレータ358に接続され、保護回路359の出力ポートは受信部143に接続される。保護回路359は、後述のように、小電力の信号を通過させるが、大電力の信号を通過させない。このため、ドローン31の降下時にアンテナ素子247に入力されたデータ信号は、受信部143に入力される。一方、給電時にアンテナ素子247に入力された送電波の反射波は、受信部143に入力されず、終端器W1で吸収される。このように、保護回路359は、その入力ポートに入力される大電力から、その出力ポートに接続された受信部143を保護する。
図17は保護回路359の回路図である。保護回路359は1/4波長線路154およびダイオードD3,D4を有する。ダイオードD3,D4は例えばPINダイオードである。保護回路359の入力ポートに大電力の信号が入力される場合、逆方向電圧が印加されるダイオードD3,D4の一方がオンとなり、その結果、1/4波長線路154の入力端(サーキュレータ358側の端)のインピーダンスが高くなる。このため、保護回路359の入力ポートに入力された大電力の信号は、保護回路359を通過できず、受信部143に入力されない。保護回路359の入力ポートに小電力の信号が入力される場合、逆方向電圧が印加されるダイオードD3,D4の一方がオフとなる。このため、保護回路359の入力ポートに入力された小電力の信号は、保護回路359を通過して、受信部143に入力される。
FIG. 17 is a circuit diagram of the
受電装置32は、受電系、通信系および位置計測系の回路を有する。図18は受電装置32の受電系および通信系の回路を示すブロック図である。受電装置32の受電系の回路は、基本的に第2の実施形態に係る受電系の回路と同様に構成される。受電装置32の通信系の回路は、基本的に第1の実施形態に係る通信系の回路と同様に構成される。受電装置32の位置計測系の回路は、5つのアンテナ221Aと図12に示す回路とを有し、基本的に第2の実施形態に係る位置計測系の回路と同様に構成される。
The
保護回路371の入力ポートは方向性結合器268に接続され、保護回路371の出力ポートは位置計測系の回路のミキサ122(図12参照)に接続される。保護回路371は保護回路359と同様に構成される(図17参照)。サーキュレータ372は、アンテナ221B、保護回路589および整流器263に接続される。サーキュレータ372は、アンテナ221B側のポートに入力された信号を保護回路589側のポートから出力し、保護回路589側のポートに入力された信号を整流器263側のポートから出力する。保護回路589の入力ポートはサーキュレータ372に接続され、保護回路371の出力ポートは変調器129に接続される。保護回路589は保護回路359と同様に構成される(図17参照)。このため、給電時にアンテナ221Bに入力された高周波電力は、通信系の回路に入力されず、蓄電池267に蓄電される。
The input port of the
第3の実施形態において、ドローン31は、着陸状態で、受電装置32に給電する。このため、近距離で電力伝送を行うことになるので、微弱電力を取扱う通信系、位置計測系等の回路を電力伝送系の大電力から保護する必要がある。ドローン31の受信部143は、保護回路359により、受電装置32で反射される送電波の反射波から保護される。位置計測系の回路は、保護回路371により、アンテナ221Aに入力される送電波から保護される。通信系の回路は、保護回路589により、アンテナ221Bに入力される送電波から保護される。
In the third embodiment, the
《第4の実施形態》
図19は、第4の実施形態に係る電力伝送システム40の概要を示す図である。電力伝送システム40はドローン41および送電装置42を備える。送電装置42は例えば地上に設置される。ドローン41は、送電装置42で計測されたドローン41の位置を使用した飛行制御を行って降下し、折り畳み脚317を開いて着陸する。この際、ドローン41は、ドローン41のレクテナアレイ461(図20参照)が送電装置42のアレイアンテナ242(図22参照)に対向するように着陸する。レクテナアレイ461は、例えばドローン41の下部に配置される。アレイアンテナ242は、例えば送電装置42の上部に配置される。送電装置42は、ドローン41の着陸後、ドローン41に給電する。送電装置42は、給電時に、ドローン41の位置を計測しなくてもよい。
<< Fourth Embodiment >>
FIG. 19 is a diagram illustrating an outline of a
図20はドローン41の主要部のブロック図である。ドローン41は、受電系の回路、送信部141および受信部143を有する。ドローン41の受電系の回路は、基本的に第3の実施形態に係る受電系の回路と同様に構成される。
FIG. 20 is a block diagram of the main part of the
受電系の回路には給電時に送電波が入力される。送信部141はドローン41の降下時にパイロット信号を送信する。受信部143は、ドローン41の降下時にデータ信号を受信する。パイロット信号の周波数と送電波の周波数とは同一である。パイロット信号および送電波の周波数は、例えば2.45GHz帯または5.8GHz帯である。パイロット信号の送信電力は、送電電力に比して極めて小さく、例えば、10mW程度である。
Transmitted radio waves are input to the power receiving system circuit during power feeding. The
レクテナアレイ461はレクテナ262Dおよびレクテナ262Eを有する。レクテナ262Dはアンテナ221Dおよび整流器263を有する。レクテナ262Eはアンテナ221Eおよび整流器263を有する。アンテナ221Dは受電とパイロット信号の送信とに共用される。アンテナ221Eは受電とデータ信号の受信とに共用される。パイロット信号の送信用のアンテナ221Dと、データ信号の受信用のアンテナ221Eとは別々に設けられる。
The
図21はレクテナアレイ461の平面図である。レクテナ262は格子状に並ぶように配置される。レクテナ262D,262Eはレクテナアレイ461の略中心に配置される。
FIG. 21 is a plan view of the
方向性結合器475は、アンテナ221D、整流器263およびサーキュレータ476に接続される。方向性結合器475は、サーキュレータ476側のポートに入力された信号をアンテナ221D側のポートから出力する。方向性結合器475は、アンテナ221D側のポートに入力された信号を整流器263側およびサーキュレータ476側のポートから出力する。サーキュレータ476は、方向性結合器475、終端器W2および送信部141に接続される。サーキュレータ476は、送信部141側のポートに入力された信号を方向性結合器475側のポートから出力し、方向性結合器475側のポートに入力された信号を終端器W2側のポートから出力する。給電時に方向性結合器475のサーキュレータ476側のポートから出力された高周波電力は、送信部141に入力せず、終端器W2で吸収される。
サーキュレータ478は、アンテナ221E、保護回路479および整流器263に接続される。サーキュレータ478は、アンテナ221E側のポートに入力された信号を保護回路479側のポートから出力し、保護回路479側のポートに入力された信号を整流器263側のポートから出力する。保護回路479の入力ポートはサーキュレータ478に接続され、保護回路479の出力ポートは受信部143に接続される。保護回路479は保護回路359と同様に構成される(図17参照)。このため、給電時にアンテナ221Eに入力された高周波電力は、受信部143に入力されず、蓄電池267に蓄電される。
The
送電装置42は、送電系、通信系および位置計測系の回路を有する。図22は送電装置42の送電系および通信系の回路を示すブロック図である。送電装置42の送電系の回路は、基本的に第2の実施形態に係る送電系の回路と同様に構成される。送電装置42のアレイアンテナ242は本発明の「送電用アンテナ」の一例である。
The
送電装置42の通信系の回路は、基本的に第1の実施形態に係る通信系の回路と同様に構成される。送電装置42の通信系の回路は、電気的に送電系の回路から分離するように構成される。データ信号の送信用のアンテナ153とアレイアンテナ242とは別々に設けられる。変調器129のダイオードD2(図6参照)は給電時にオフされる。送電装置42の位置計測系の回路は、5つのアンテナ447と図12に示す回路とを有し、基本的に第2の実施形態に係る位置計測系の回路と同様に構成される。
The communication system circuit of the
方向性結合器481は、アンテナ素子447、分配器246および保護回路590に接続される。方向性結合器481は、分配器246側のポートに入力された信号をアンテナ素子447側のポートから出力する。方向性結合器481は、アンテナ素子447側のポートに入力された信号を分配器246側および保護回路590側のポートから出力する。保護回路590の入力ポートは方向性結合器481に接続され、保護回路590の出力ポートは位置計測系の回路のミキサ122(図12参照)に接続される。保護回路590は保護回路359と同様に構成される(図17参照)。
第4の実施形態において、送電装置42は、ドローン41の着陸後、ドローン41に給電する。このため、近距離で電力伝送を行うことになるので、微弱電力を取扱う位置計測系、通信系等の回路を電力伝送系の大電力から保護する必要がある。ドローン41の送信部141は、サーキュレータ476により、アンテナ221Dに入力される送電波から保護される。ドローン41の受信部143は、保護回路479により、アンテナ221Eに入力される送電波から保護される。送電装置42の位置計測系の回路は、保護回路590により、ドローン41で反射される送電波の反射波から保護される。送電装置42の通信系の回路は、変調器129のダイオードD2がオフされることで、ドローン41で反射される送電波の反射波から保護される。
In the fourth embodiment, the
《第5の実施形態》
図23および図24は、第5の実施形態に係る電力伝送システム50の概要を示す図である。図23はドローン41の降下時の様子を示す。図24は、送電装置52がドローン41に給電する様子を示す。電力伝送システム50はドローン41および送電装置52を備える。ドローン41は、送電装置52で計測されたドローン41の位置を使用した飛行制御を行って降下し、折り畳み脚317を開いて着陸する。送電装置52は、ドローン41の着陸後、ドローン41に給電する。
<< Fifth Embodiment >>
FIG. 23 and FIG. 24 are diagrams showing an outline of a
送電装置52は、送電系、通信系および位置計測系の回路を有する。図25は送電装置52の位置計測系および通信系の回路を示すブロック図である。位置計測系の回路は、6つのアンテナ121、6つのミキサ122、信号発生器123、6つのローパスフィルタ124、4つの位相差計125および位置演算部527を有する。通信系の回路は、変調制御部128、変調器129およびアンテナ153を有する。
The
なお、送電装置52の6つのアンテナ121を区別する場合、それらをアンテナ121A,121B,121C,121D,121M,121Nと記載する。
In addition, when distinguishing the six antennas 121 of the
ミキサ122は、アンテナ121で受信されたパイロット信号と、信号発生器123が発生させた信号とを混合して、周波数fp±fsを有する信号を出力する。上記のように、周波数fpはパイロット信号の周波数であり、周波数fsは、信号発生器123が発生させた信号の周波数である。ローパスフィルタ124は、周波数fp‐fsを有する信号を通過させる。位相差計125は、アンテナ121M,121Nで受信されたパイロット信号の位相と、アンテナ121A,121B,121C,121Dで受信されたパイロット信号の位相との差の大きさを計測し、位相差φAM,φBM,φCN,φDNを出力する。
The
位相差φAMは、アンテナ121Aで受信されたパイロット信号と、アンテナ121Mで受信されたパイロット信号との位相差である。位相差φBMは、アンテナ121Bで受信されたパイロット信号と、アンテナ121Mで受信されたパイロット信号との位相差である。位相差φCNは、アンテナ121Cで受信されたパイロット信号と、アンテナ121Nで受信されたパイロット信号との位相差である。位相差φDNは、アンテナ121Dで受信されたパイロット信号と、アンテナ121Nで受信されたパイロット信号との位相差である。
The phase difference φ AM is a phase difference between the pilot signal received by the
ここで、送電装置52に設けられた、送電用のラジアルスロットアンテナ542、位置計測用のアンテナ121および通信用のアンテナ153の配置について説明しておく。
Here, the arrangement of the
図26は、送電用のラジアルスロットアンテナ542、位置計測用のアンテナ121および通信用のアンテナ153の配置を示す平面図である。送電用のラジアルスロットアンテナ542の周囲に、位置計測用のアンテナ121A,121B,121C,121Dおよび通信用のアンテナ153が配置されている。さらに、アンテナ121A,121B,121C,121Dの位置よりもラジアルスロットアンテナ542から離れた位置に、位置計測用のアンテナ121M,121Nが配置されている。ラジアルスロットアンテナ542およびアンテナ121,153は、例えば送電装置52の上部に配置される。
FIG. 26 is a plan view showing an arrangement of the
図27(A)はアンテナ121の配置を示す図である。図27(B)は、Z軸方向から見たアンテナ121の配置を示す図である。ここで、原点Oがアンテナ121Aの位置Aとアンテナ121Bの位置Bとの中点になり、Z軸の正方向が鉛直上方向になり、X軸の正方向が原点Oからアンテナ121Bの位置Bに向かう方向になるように座標軸をとっている。アンテナ121Aの位置Aは原点OからX軸の負方向に距離L離れている。アンテナ121Bの位置Bは原点OからX軸の正方向に距離L離れている。アンテナ121Cの位置Cは原点OからY軸の負方向に距離L離れている。アンテナ121Dの位置Dは原点OからY軸の正方向に距離L離れている。アンテナ121Mの位置Mは原点OからX軸の負方向に距離LS離れている。アンテナ121Nの位置Nは原点OからY軸の負方向に距離LS離れている。
FIG. 27A illustrates the arrangement of the antenna 121. FIG. 27B is a diagram illustrating the arrangement of the antennas 121 as viewed from the Z-axis direction. Here, the origin O is the midpoint between the position A of the
図25に示すように、制御部526は位置演算部527および変調制御部128を有する。位置演算部527は、次の式からドローン11の位置座標dX,dY,Hを算出する。
As illustrated in FIG. 25, the
ここで、dXは、図27(A)に示す座標系におけるドローン41の位置PのX座標である。dYは、図27(A)に示す座標系におけるドローン41の位置PのY座標である。Hは、図27(A)に示す座標系におけるドローン41の位置PのZ座標である。MPは、アンテナ121Mの位置Mからドローン11の位置Pまでの距離である。λはパイロット信号の波長である。
Here, d X is the X coordinate of the position P of the
変調制御部128は、変調器129を制御して、位置演算部527で算出された位置座標dX,dY,Hを含む位置データを反射信号に乗せる。変調された反射信号はデータ信号としてアンテナ153からドローン41に送信される。
The
図28は送電装置52の送電系の回路を示すブロック図である。増幅回路585は、基準信号発振器584が発生させた基準信号を増幅する。サーキュレータ586は、増幅回路585の出力信号をマグネトロン583へ注入し、マグネトロン583からの出力波をラジアルスロットアンテナ542へ導く。ラジアルスロットアンテナ542はマグネトロン583からの出力波を送電波として放射する。
FIG. 28 is a block diagram showing a power transmission system circuit of the
サーキュレータ587は、サーキュレータ586、ラジアルスロットアンテナ542および終端器W3に接続される。サーキュレータ587および終端器W3はアイソレータを構成する。当該アイソレータは、サーキュレータ586からラジアルスロットアンテナ542に向かう方向にだけ信号を通過させる。マグネトロン583とラジアルスロットアンテナ542とは、同軸型、導波管型等の伝送路で接続されている。
マグネトロン583は、フィラメント(ヒーター)により加熱されるカソードと、加熱されないアノードとを有する管と、管の軸方向に強力な磁場を形成する永久磁石とを備える。カソードは管の中央に配置され、アノードはカソードを囲むように配置されている。アノードには、カソードに対して正の高電圧が印加される。カソードをフィラメントで加熱すると熱電子が放出され、アノードとカソードとの間の電界により、熱電子はアノード方向へ加速される。このとき、管の軸方向の強力な磁場の影響で、熱電子は進行方向が曲げられる。この作用により、電子はカソードとアノードとの間の作用空間でサイクロイド曲線を描いて振動しながら周回運動を始める。アノードには規則的に形成された複数のキャビティがあるので、キャビティの開口部をサイクロイド振動している電子が通過すると、キャビティの共振周波数で定まるマイクロ波が発生する。こうして発生したマイクロ波は、スリットを介し、伝送路で外部へ出力される。
The
フィラメント電源581はマグネトロン583のフィラメントに交流電圧を印加する。マグネトロン高圧電源582は、アノードに、カソードに対して正の直流高電圧を印加する。
The
基準信号がマグネトロン583に注入されることで、マグネトロン583の発振は基準信号に同期する。マグネトロンの注入同期法は、マグネトロンの自励発振周波数に近い周波数を持った基準信号をマグネトロンに注入することにより、マグネトロンの発振周波数を注入信号の周波数にロックさせる方法である。これにより、スプリアスの抑制された送電波が得られる。
Since the reference signal is injected into the
図29は、第5の実施形態の変形例に係る送電系の回路を示すブロック図である。変調制御部128は、変調器529を制御して、位置座標dX,dY,Hを含む位置データを基準信号に乗せる。変調された基準信号はマグネトロン583に注入される。マグネトロン583からの出力波はデータ信号としてラジアルスロットアンテナ542から送信される。当該変形例では、送電系の回路がデータ信号の送信に共用されるので、図25に示す変調器129およびアンテナ153が不要である。
FIG. 29 is a block diagram illustrating a circuit of a power transmission system according to a modification of the fifth embodiment. The
第5の実施形態では、原点Oの周囲に位置計測用のアンテナ121を配置するが、原点Oに位置計測用のアンテナ121を配置しなくてもよい。このため、
位置計測用のアンテナ121に囲まれた領域にラジアルスロットアンテナ542を配置できる。従って、位置計測用のアンテナ121を使用してドローン41の位置を計測できるとともに、ラジアルスロットアンテナ542を使用してドローン41に給電できる。
In the fifth embodiment, the position measurement antenna 121 is disposed around the origin O, but the position measurement antenna 121 may not be disposed at the origin O. For this reason,
The
なお、第5の実施形態に係る位置計測系の回路は、ドローンが受電装置に給電する電力伝送システムで使用されてもよい。この場合、第5の実施形態に係る位置計測系の回路は受電装置に設けられる。 Note that the position measurement system circuit according to the fifth embodiment may be used in a power transmission system in which a drone supplies power to a power receiving device. In this case, the position measurement system circuit according to the fifth embodiment is provided in the power receiving apparatus.
また、第5の実施形態では、送電用のアンテナとしてラジアルスロットアンテナ542を使用する例を示したが、送電用のアンテナとして別のアンテナを使用してもよい。第5の実施形態では、送電用のアンテナとして、アレイアンテナとは異なるアンテナでも使用できる。
In the fifth embodiment, the
《他の実施形態》
上記の実施形態では、ドローンの位置が計測される例を示したが、マルチコプタ、飛行船、気球等の別の飛行体の位置が計測されてもよい。
<< Other embodiments >>
In the above embodiment, an example in which the position of the drone is measured has been described, but the position of another flying object such as a multicopter, an airship, or a balloon may be measured.
また、上記の実施形態では、位置計測系の回路が、地上に設置される装置に設けられる例を示したが、位置計測系の回路はドローンに設けられてもよい。この場合、地上に設置された装置がドローンから送信されたパイロット信号を反射し、ドローンが反射波を受信してもよい。また、地上に設置された装置がドローンにパイロット信号を送信してもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the position measurement system circuit is provided in the apparatus installed on the ground has been described. However, the position measurement system circuit may be provided in the drone. In this case, a device installed on the ground may reflect the pilot signal transmitted from the drone, and the drone may receive the reflected wave. Further, a device installed on the ground may transmit a pilot signal to the drone.
また、上記の実施形態では、位置演算部が、地上に設置される装置に設けられる例を示したが、位置演算部がドローンに設けられてもよい。この場合、地上に設置される装置で計測された位相差のデータがドローンに送信される。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the position calculation unit is provided in a device installed on the ground has been described, but the position calculation unit may be provided in the drone. In this case, phase difference data measured by a device installed on the ground is transmitted to the drone.
最後に、上記の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Finally, the description of the above embodiment is illustrative in all respects and not restrictive. Modifications and changes can be made as appropriate by those skilled in the art. It goes without saying that partial substitutions or combinations of configurations shown in different embodiments are possible. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
C1,C2…キャパシタ
D1,D2,D3,D4…ダイオード
L1…インダクタ
Q1…トランジスタ
R1,R3,R4,R5…抵抗
W1,W2,W3…終端器
10…自律飛行システム
11,21,31,41…ドローン
12…位置計測装置
13…バスケット
20,30,40,50…電力伝送システム
22,32…受電装置
42,52…送電装置
111…GNSS受信機
111…受信機
112…気圧高度計
113…送受信部
115…制御部
116…飛行制御部
121,121A,121B,121C,121D,121F,121G,121M,121N,121O,153…アンテナ
122…ミキサ
123…信号発生器
124…ローパスフィルタ
125…位相差計
126,526…制御部
127,527…位置演算部
128…変調制御部
129,229,529…変調器
141…送信部
142,142A,142B…アンテナ
143…受信部
144,358,372,476,478,586,587…サーキュレータ
151,268,356,475,481…方向性結合器
154,588…1/4波長線路
221,221A,221B,221C,221D,221E…アンテナ
242…アレイアンテナ
245…送電部
246…分配器
247,447…アンテナ素子
253…整流素子
254…入力フィルタ
255…出力フィルタ
261,461…レクテナアレイ
262,262A,262B,262C,262D,262E…レクテナ
263…整流器
264…集電サブバス
265…レクテナ制御器
266…集電メインバス
267…蓄電池
317…折り畳み脚
359,371,479,589,590…保護回路
542…ラジアルスロットアンテナ
581…フィラメント電源
582マグネトロン高圧電源
583…マグネトロン
584…基準信号発振器
585…増幅回路
C1, C2 ... Capacitors D1, D2, D3, D4 ... Diode L1 ... Inductor Q1 ... Transistors R1, R3, R4, R5 ... Resistors W1, W2, W3 ...
Claims (11)
前記計測用アンテナで受信される前記パイロット信号の位相差を計測する位相差計測部と、を備え、
前記位相差計測部で計測された位相差にかかる信号は演算装置に入力され、前記演算装置は、前記位相差計測部で計測された位相差に基づいて、前記パイロット信号が発信される発信位置を算出する、計測装置。 At least five measurement antennas for receiving pilot signals;
A phase difference measurement unit that measures a phase difference of the pilot signal received by the measurement antenna,
A signal related to the phase difference measured by the phase difference measuring unit is input to an arithmetic device, and the arithmetic device is a transmission position where the pilot signal is transmitted based on the phase difference measured by the phase difference measuring unit. A measuring device that calculates
前記位相差計測部は、前記基準アンテナで受信される前記パイロット信号と、前記基準アンテナ以外の前記計測用アンテナで受信される前記パイロット信号との位相差を計測する、請求項1に記載の計測装置。 The measurement antenna includes a reference antenna,
The measurement according to claim 1, wherein the phase difference measurement unit measures a phase difference between the pilot signal received by the reference antenna and the pilot signal received by the measurement antenna other than the reference antenna. apparatus.
前記通信用アンテナから、前記位相差計測部で計測された位相差に基づくデータを乗せたデータ信号を送信する第1通信部と、を備える、請求項1または2に記載の計測装置。 A communication antenna;
The measurement device according to claim 1, further comprising: a first communication unit that transmits a data signal carrying data based on the phase difference measured by the phase difference measurement unit from the communication antenna.
前記変調部は、前記通信用アンテナで受信された前記パイロット信号の反射信号を変調し、
前記変調制御部は、前記変調部を制御して、前記位相差計測部で計測された位相差に基づくデータを前記反射信号に乗せる、請求項3に記載の計測装置。 The first communication unit includes a modulation unit and a modulation control unit,
The modulation unit modulates a reflected signal of the pilot signal received by the communication antenna,
The measurement apparatus according to claim 3, wherein the modulation control unit controls the modulation unit to place data based on the phase difference measured by the phase difference measurement unit on the reflected signal.
複数のレクテナと、を備え、
前記レクテナの少なくとも一つは前記計測用アンテナを含み、
前記計測用アンテナは前記パイロット信号の受信と受電とに共用される、受電装置。 A measuring device according to any one of claims 1 to 4,
With multiple rectennas,
At least one of the rectennas includes the measuring antenna;
The power receiving apparatus, wherein the measurement antenna is commonly used for receiving and receiving the pilot signal.
複数のレクテナと、を備え、
前記レクテナの少なくとも1つは前記通信用アンテナを含み、
前記通信用アンテナは前記データ信号の送信と受電とに共用され、
前記通信用アンテナと前記変調部との間には、受電される電力から前記変調部を保護する保護回路が接続される、受電装置。 A measuring device according to claim 4;
With multiple rectennas,
At least one of the rectennas includes the communication antenna;
The communication antenna is shared for transmission and reception of the data signal,
A power receiving apparatus, wherein a protection circuit that protects the modulation unit from received power is connected between the communication antenna and the modulation unit.
送電用アンテナと、
前記送電用アンテナに給電する送電部と、を備え、
前記送電用アンテナは、複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナであり、
前記アンテナ素子の少なくとも1つは前記計測用アンテナで構成される、送電装置。 A measuring device according to any one of claims 1 to 4,
A power transmission antenna;
A power transmission unit that feeds power to the power transmission antenna,
The power transmission antenna is an array antenna having a plurality of antenna elements,
A power transmission device in which at least one of the antenna elements includes the measurement antenna.
送電用アンテナと、
前記送電用アンテナに給電する送電部と、を備え、
前記計測用アンテナの数は6つであり、
前記計測用アンテナは前記送電用アンテナを囲むように配置される、送電装置。 A measuring device according to any one of claims 1 to 4,
A power transmission antenna;
A power transmission unit that feeds power to the power transmission antenna,
The number of measurement antennas is six,
The power transmission device, wherein the measurement antenna is disposed so as to surround the power transmission antenna.
少なくとも1つのアンテナと、
前記飛行体のアンテナから、請求項3または4に記載の計測装置に、前記パイロット信号を送信するパイロット信号送信部と、
前記第1通信部から送信された前記データ信号を前記飛行体のアンテナで受信する第2通信部と、
前記発信位置に基づいて前記飛行体の飛行を制御する飛行制御部と、を備える、飛行体。 An autonomous flying object,
At least one antenna;
A pilot signal transmission unit that transmits the pilot signal from the antenna of the flying object to the measurement device according to claim 3 or 4,
A second communication unit that receives the data signal transmitted from the first communication unit by an antenna of the flying object;
A flying control unit that controls flight of the flying object based on the transmission position.
前記演算装置と、
請求項10に記載の飛行体と、を備える、飛行システム。 A measuring device according to claim 3 or 4,
The arithmetic unit;
A flying system comprising: the flying body according to claim 10.
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