JP2013107496A - 情報収集システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電波を中継するための地上中継局や通信用衛星を必要とすることなく、短時間に情報の収集を開始できるとともに、簡易安価に目標の各種情報を収集できるようにする。
【解決手段】本発明は、目標に向けて発射されるロケットに搭載されているとともに、その目標近傍において放出され、滞空しながら目標の各種情報を収集するとともに、その収集した各種情報を送信する情報収集用飛行体Ｂと、この情報収集用飛行体Ｂから送信された各種情報を受信する地上局１０とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報収集システムに関する。

この種の情報収集システムとして、非特許文献１に記載されたものがある。
非特許文献１に記載された情報収集システムは、無人機（ＵＡＶ）を飛行させて、遠距離の目標画像を取得するものであるが、見通しのきかない距離，地形の場合には、電波が基地局に到達させることができないために、その場合には、地上中継局や通信衛星を中継させることによって電波を受信している。

UNMANNED AERIAL VEHICLES AND TARGET ISSUE 32-2009

しかしながら、無人機の飛行速度は遅いために、目標が遠距離の場合には、情報を収集するまでに相応の時間を要するために、目標の情報を収集し始めるまでに、相応の時間を要する。
また、電波を中継する地上中継局や通信衛星を必要とするために、システムの構成が複雑になるとともに必要な情報を取得するための費用が嵩むという未解決の課題がある。

そこで本発明は、電波を中継するための地上中継局や通信衛星を必要とすることなく、短時間に情報の収集を開始できるとともに、簡易安価に情報を収集できる情報収集システムの提供を目的としている。

上記課題を解決するための本発明は、目標に向けて発射されるロケットに搭載されているとともに、その目標近傍において放出され、滞空しながら目標の各種情報を収集するとともに、その収集した各種情報を送信する情報収集用飛行体と、この情報収集用飛行体から送信された各種情報を受信する地上局とを有する情報収集システムである。

この構成では、ロケットに搭載されている情報収集用飛行体は、目標近傍において放出され、滞空しながら目標の各種情報を収集するとともに、その収集した各種情報を送信する。
地上局では、上記情報収集用飛行体から送信された各種情報を受信する。

本発明によれば、電波を中継するための地上中継局や通信衛星を必要とすることなく、短時間に情報の収集を開始できるとともに、簡易安価に情報を収集することができる。

本発明の一実施形態に係る情報収集システムの全体構成を示す説明図である。 同上の情報収集システムの一部をなす情報収集飛行体の外観斜視図である。 同上の情報収集飛行体内に収容されている制御装置のブロック図である。 同上の情報収集システムの一部をなす中継用飛行体の外観斜視図である。 同上の中継用飛行体内に収容されている制御装置のブロック図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、発明の一実施形態に係る情報収集システムの全体構成を示す説明図、図２は、同上の情報収集システムの一部をなす情報収集飛行体の外観斜視図である。

本発明の一実施形態に係る情報収集システムＡは、地上局１０、情報収集飛行体Ｂ及び中継用飛行体Ｃを有している。
本実施形態において示す情報収集飛行体Ｂは、情報を収集しようとする情報取得対象物（以下、「目標」という。）Ｐ近傍において滞空しながら、その目標Ｐの各種情報を収集するためのものである。

本実施形態において示す「目標Ｐ」は例えば自動車等の移動体であるが、そのような移動体ばかりでなく建物等の土地の定着物を含むものである。
また、中継用飛行体Ｃは、上記情報収集飛行体Ｂと地上局１０とを中継するためのものである。

情報収集飛行体Ｂは、パラグライダ２０、ＧＰＳアンテナ３０、推進装置３１、ジンバルカメラ３２、送信用指向性アンテナ３３、無指向性アンテナ３４，３５を配設した本体４０内に、詳細を後述する制御装置Ｄ１を収容したものである。

本体４０は、上部から下部にかけて同じ外径の円筒形に形成されているとともに、それの上部側から下部側にかけて、上部固定殻壁４１、回転殻壁４２及び下部固定殻壁４３から形成されている。

パラグライダ２０は、上部固定殻壁４１の上壁４１ａに立設した一対の取付け片４１ｂ，４１ｂにそれぞれ下端部を取り付けた複数のライン２１と、これらのライン２１の各上端部に取り付けられたキャノピ２２（図１参照）とからなるものである。

また、コントロールライン２４，２４の下端部が、上壁４１ａに形成されたライン用孔２３，２３を通じて、後述する飛行方向制御装置６３に連結されており、それぞれ独立して引張駆動することにより、飛行方向を制御できるようにしている。

推進装置３１は、上部固定殻壁４１の周壁４１ｃに配設されており、図示しないモータの駆動軸３１ａにプロペラ３１ｂを固定したものであり、そのモータは、後述する推力制御装置６２に接続されて、推力を増減できるようにしている。

回転殻壁４２は正逆回転駆動自在に支持されているとともに、これの周壁４２ａに送信用指向性アンテナ３３が取付け片４２ａを介し、上下角度を変更自在に取り付けられている。
この回転殻壁４２と送信用指向性アンテナ３３は、送信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６６に接続されて、回転殻壁４２の回転方位（回転位置）と送信用指向性アンテナ３３の上下角度を調整駆動できるようになっている。

下部固定殻壁４３の外壁面には、上記無指向性アンテナ３４，３５が互いに所要の角度間隔で配設されているとともに、下壁面に情報取得部であるジンバルカメラ３２が配設されている。
ジンバルカメラ３２は三軸ジンバル機構を有するものであり、下部固定殻壁４３の下壁面から下方に延出した取付けブラケット４４，４４に、取付け角度及び回転駆動自在にして支持されている。

次に、本体４０内に収容した制御装置Ｄ１について説明する。図３は、その情報収集飛行体Ｂ内に収容された制御装置のブロック図である。
制御装置Ｄ１は、制御部（Central Processing Unit：図中、「ＣＰＵ」と記す。）６０、不揮発メモリ６１、推力制御装置６２、飛行方向制御装置６３、ＧＰＳ受信機６４、姿勢基準装置６５、送信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６６、高速通信用送信機６７及び低速通信用送信機６８等を有している。

不揮発メモリ６１には、予め計画した飛行経路（緯度、経度、高度座標）情報が、記録されており、制御部６０に接続されている。
上記の飛行経路は、情報収集飛行体Ｂと中継用飛行体Ｃを搭載したロケット（図示しない）を発射する前に、目標Ｐまでの距離や中継用飛行体Ｃの基数等を勘案して設定されるものである。
具体的には、地上局１０、中継用飛行体Ｃ及び情報収集飛行体Ｂ間における各送受信可能範囲内において、所要のウェイポイントを設定したものである。

推力制御装置６２は、これに接続されている上記推進装置３１の推力を増減制御するものであり、制御部６０の出力側に接続されている。
飛行方向制御装置６３は、これに接続されている上記コントロールライン２４，２４を適宜引張することにより飛行方向を制御するものであり、制御部６０の出力側に接続されている。

ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機６４は、図１に示すＧＰＳ衛星１００から受信したＧＰＳ情報等を受信するものであり、制御部６０の入力側に接続されている。
姿勢基準装置６５は、本情報収集飛行体Ｂの姿勢、方位（向き）を算出する機能を有するものであり、制御部６０の入力側に接続されている。

送信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６６は、上記した送信用指向性アンテナ３３の方位（向き）と上下角度を駆動するものであり、制御部６０の出力側に接続されている。
高速通信用送信機６７は、ジンバルカメラ３２で取得した画像情報等を送信するものであり、制御部６０の出力側に接続されている。
低速通信用送信機６８は、自らの位置情報や座標情報等を送信するためのものであり、制御部６０の出力側に接続されている。

制御部６０は、本情報収集飛行体Ｂの制御中枢となるものであり、上記した不揮発メモリ６１に記憶されている所要のプログラムの実行により、次の各機能を発揮する。

（１）送信用指向性アンテナを、中継用飛行体Ｃに設けた受信用指向性アンテナに指向させる機能。この機能を「アンテナ指向手段６０Ａ」という。
具体的には、上記した送信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６６によって、姿勢基準装置６５で取得した自らの姿勢情報と、ＧＰＳ受信機６４から受信したＧＰＳ信号に基づいて、自らの緯度，経度及び高度情報を算出し、送信用指向性アンテナ３３を、中継用飛行体Ｃの受信用指向性アンテナ３６に指向駆動させている。

（２）予め設定した飛行経路に沿って飛行するように、パラグライダ２０と推進装置３１とを駆動制御する機能。この機能を「飛行制御手段６０Ｂ」という。
具体的には、ＧＰＳ受信機６４から受信したＧＰＳ信号に基づいて算出した、自らの緯度，経度及び高度情報により、予め設定した飛行経路に沿って飛行するように、推力制御装置６２と飛行方向制御装置６３とを駆動制御している。

「飛行経路」は、中継用飛行体との間において、各種情報の送信が行なえる所定の飛行領域内において、例えば中継用飛行体の飛行経路と干渉することなく、所要の高度において円軌道を描くような経路等である。

（３）情報取得部を介して、目標に関わる各種情報を取得する機能。この機能を「情報取得手段６０Ｃ」という。
本実施形態においては、情報取得部としてのジンバルカメラ３２により目標に関わる画像情報を取得しているが、画像情報に限るものではなく、例えば赤外線情報や音声情報若しくはそれらを組み合わせて収集するようにしてもよい。

（４）自らの飛行姿勢に関わらず、情報取得部を目標に指向させておく機能。この機能を「情報取得部指向手段６０Ｄ」という。
本実施形態においては、ＧＰＳ受信機６４から受信したＧＰＳ信号に基づいて算出した、自らの緯度，経度及び高度情報により、上記したジンバルカメラ３２を目標に常時指向させるようにしている。

次に、中継用飛行体Ｃについて、図４，５を参照して説明する。図４は、一実施形態に係る情報収集システムの一部をなす中継用飛行体の外観斜視図、図５は、その中継用飛行体内に収容されている制御装置のブロック図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

中継用飛行体Ｃは、パラグライダ２０、ＧＰＳアンテナ３０、推進装置３１、送信用指向性アンテナ３３、受信用指向性アンテナ３６、無指向性アンテナ３４，３５を配設した本体４０内に、詳細を後述する制御装置Ｄ２を収容したものである。

本体４０は、上部から下部にかけて同じ外径の円筒形に形成されているとともに、それの上部から下部にかけて、上部固定殻壁４１、上側回転殻壁４２、下側回転殻壁４５及び下部固定殻壁４３から形成されている。

下側回転殻壁４５は正逆回転駆動自在に支持されているとともに、これの周壁４５ａに受信用指向性アンテナ３６が、取付け片４５ｂを介して上下角度を変更自在に取り付けられている。

下側回転殻壁４５と受信用指向性アンテナ３６は、後述する受信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６９に接続されて、下側回転殻壁４５の回転方位と受信用指向性アンテナ３６を駆動するようになっている。

次に、本体４０内に収容した制御装置Ｄ２について、図５を参照して説明する。
制御装置Ｄ２は、制御部（Central Processing Unit：図中、「ＣＰＵ」と記す。）６０、不揮発メモリ６１、推力制御装置６２、飛行方向制御装置６３、ＧＰＳ受信機６４、姿勢基準装置６５、送信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６６、受信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６９、高速通信用送信機６７、高速通信用受信機７０、及び低速通信用送受信機７１等を有している。

受信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６９は、上記した受信用指向性アンテナ３６の方位（向き）と上下角度を駆動制御するものであり、制御部６０の出力側に接続されている。
高速通信用受信機７０は、上述した情報収集飛行体Ｂから送信される画像情報を受信するためのものである。
低速通信用送受信機７１は、自らの位置情報や座標情報等を情報収集飛行体Ｂとの間で送受信するためのものである。

制御部６０は、本中継用飛行体Ｃの制御中枢となるものであり、上記した不揮発メモリ６１に記憶されている所要のプログラムの実行により、次の各機能を発揮する。
本中継用飛行体Ｃには、上記した飛行制御手段６０Ｂ、情報取得部指向手段６０Ｄとともに、次の機能を有している。

（５）地上局１０に設けた受信用指向性アンテナ１１に自らの送信用指向性アンテナ３３を指向させ、かつ、情報収集用飛行体Ｂの送信用指向性アンテナに自らの受信用指向性アンテナ３６を指向させる機能。この機能を「アンテナ指向手段６０Ｅ」という。
具体的には、上記した受信用指向性アンテナ方位・上下角制御装置６９によって、姿勢基準装置６５で取得した自らの姿勢情報と、ＧＰＳ受信機３０で受信したＧＰＳ信号に基づいて、自らの緯度，経度及び高度情報を算出し、受信用指向性アンテナ３６を情報収集用飛行体Ｂの送信用指向性アンテナ３３に指向駆動させている。

地上局１０は、中継用飛行体Ｃを中継して情報収集飛行体Ｂから送信される各種情報を受信するための受信装置（図示しない）や受信用指向性アンテナ１１を設けたものである。
この地上局１０には、これの受信用指向性アンテナ１１を、詳細を後述する中継用飛行体Ｃに設けた送信用指向性アンテナ３３に指向させる機能を有している。この機能を「アンテナ指向手段」という。

上述した一実施形態に係る情報収集システムＡの動作について説明する。
予め飛行経路をそれぞれプログラミングした情報収集飛行体Ｂ，中継用飛行体Ｃを搭載したロケット（図示しない）を、目標に向けて発射する。これにより、極めて短時間に目標における画像収集を開始することができる。

目標に向かう途中において、搭載している情報収集飛行体Ｂ，中継用飛行体Ｃを順次放出する。
情報収集飛行体Ｂ，中継用飛行体Ｃが放出されると、それぞれのパラグライダ２０が開傘するとともに、推進装置３１が駆動される。

これにより、情報収集飛行体Ｂ，中継用飛行体Ｃは、それぞれの飛行経路に沿って飛行しつつ、情報収集飛行体Ｂは、ジンバルカメラ３２によって目標の画像情報を取得する。
取得された画像情報は、中継用飛行体Ｃを介して地上局１０に送信される。

上述した一実施形態に係る情報収集システムＡによれば、次の効果を得ることができる。
・電波を中継するための地上中継局や通信用衛星を必要とすることなく、短時間に情報の収集を開始できるとともに、簡易安価に目標の各種情報を収集できるようにする。
・情報収集飛行体、中継用飛行体をロケットによって運搬するので、目標の各種情報の収集を極めて短時間に開始することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・本実施形態においては、互いに異なる構成からなる情報収集飛行体Ｂと中継用飛行体Ｃとを用いたものを例として説明したが、情報収集飛行体Ｂに、受信用指向性アンテナ、高速通信用受信機を設けた、すなわち、中継機能を有する同一構成の情報収集飛行体を複数基用いた構成にしてもよい。

本実施形態においては、情報収集飛行体と中継用飛行体を同時に滞空させて、目標の各種情報を収集する構成のものを例として説明したが、一基の情報収集飛行体のみを滞空させて、目標の各種情報を収集する構成にしてもよい。
この場合、情報収集用飛行体自らの送信用指向性アンテナを地上局の受信用指向性アンテナに指向させるアンテナ指向手段を設けた構成にする。

また、地上局、情報収集飛行体及び中継用飛行体の互いの送受信可能距離等を勘案して、情報収集飛行体と複数基の中継用飛行体を同時に滞空させて、目標の各種情報を収集する構成としてもよい。

この場合、情報収集飛行体に隣り合う中継用飛行体には、地上局側に位置する他の中継用飛行体の受信用指向性アンテナに、自らの送信用指向性アンテナを指向させ、かつ、情報収集用飛行体の送信用指向性アンテナに自らの受信用指向性アンテナを指向させるアンテナ指向手段を設けた構成にする。

また、二つの中継用飛行体間に位置する中継用飛行体には、地上局側に位置する他の中継用飛行体の受信用指向性アンテナに、自らの送信用指向性アンテナを指向させ、かつ、情報収集用飛行体側に位置する中継用飛行体の送信用指向性アンテナに自らの受信用指向性アンテナを指向させるアンテナ指向手段を設けた構成にする。

上述した実施形態においては、情報収集用飛行体と中継用飛行体にそれぞれ推進装置を搭載した例について説明したが、その推進装置については必ずしも搭載する必要はない。
すなわち、情報収集用飛行体と中継用飛行体とを滑空させている間に、目標の各種情報を収集すればよい。

上述した実施形態において示す情報収集用飛行体や中継用飛行体は、謂わば使い捨ての使用態様のものであるが、次のようにして回収するようにしてもよい。
情報収集用飛行体と中継用飛行体のそれぞれに、上述した各飛行経路から地上局又は所定の場所に帰還するための帰還用飛行経路を予め設定しておき、例えば地上局から送信された帰還開始信号によって帰還させて回収する。

１０ 地上局
２０ パラグライダ
３１ 推進装置
３２ 情報取得部（ジンバルカメラ）
３６ 受信用指向性アンテナ
３３ 送信用指向性アンテナ
６０Ａ，６０Ｅ アンテナ指向手段
６０Ｂ 飛行制御手段
Ａ 情報収集システム
Ｂ 情報収集用飛行体
Ｃ 中継用飛行体
Ｐ 目標

Claims (4)

1. 情報取得対象物に向けて発射されるロケットに搭載されているとともに、その情報取得対象物近傍において放出され、その情報取得対象物の各種情報を滞空しながら収集するとともに、その収集した各種情報を送信する情報収集用飛行体と、
   上記情報収集用飛行体から送信された各種情報を受信する地上局とを有する情報収集システム。
2. 地上局には受信用指向性アンテナが配設されているとともに、情報収集用飛行体には、送信用指向性アンテナが配設されており、
   自らの送信用指向性アンテナを地上局の受信用指向性アンテナに指向させるアンテナ指向手段を上記情報収集用飛行体に設けている請求項１に記載の情報収集システム。
3. 情報取得対象物に向けて発射されるロケットに搭載されているとともに、その情報取得対象物近傍において放出され、情報収集用飛行体と同時に滞空し、その情報収集用飛行体から送信された情報取得対象物の各種情報を中継する中継用飛行体を有し、
   上記情報収集用飛行体には、これに設けた送信用指向性アンテナを、中継用飛行体に設けた受信用指向性アンテナに指向させるアンテナ指向手段を配設するとともに、
   中継用飛行体には、地上局に設けた受信用指向性アンテナに自らの送信用指向性アンテナを指向させ、かつ、情報収集用飛行体の送信用指向性アンテナに自らの受信用指向性アンテナを指向させるアンテナ指向手段を設けている請求項１又は２に記載の情報収集システム。
4. 情報収集用飛行体と中継用飛行体には、それぞれパラグライダと、推進装置とが搭載されているとともに、
   予め設定した飛行経路に沿って飛行するようにパラグライダと推進装置を駆動制御する飛行制御手段を有する請求項３に記載の情報収集システム。

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