JP2013128287A

JP2013128287A - 無人機の無線制御および関連する偵察データへのアクセス

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Publication number: JP2013128287A
Application number: JP2012281689A
Authority: JP
Inventors: J Olson Steven; ジェイ．オルソンスティーブン; Wheeler Matt; ホイーラーマット
Original assignee: Insitu Group Inc
Current assignee: Insitu Inc
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-06-27
Also published as: AU2007258055B2; JP5214599B2; US20070284474A1; EP2032436B1; EP2032436A2; IL195754A; IL195754A0; EP2032436A4; JP2009540685A; WO2007146538A3; CA2654863A1; AU2007258055A1; US20100224732A1; WO2007146538A2; US9477226B2; US7581702B2

Abstract

【課題】無人機システムを制御するための既存の技術には、さまざまな欠点がある。例えば、既存の無人機システムは、典型的には、直接ＲＦ通信または衛星通信を使用して制御される。直接ＲＦベース制御は、短距離および高出力という要求条件により制限される。また、ＵＡＶと地上管制局の両方に専用機器を必要とする。
【解決手段】無人機（ＵＡＶ）を制御することは、無線デバイス（例えば、携帯電話）を使用し、無線通信ネットワーク（例えば、もっぱら携帯電話通信用に構成されている既存携帯電話ネットワーク）を介して制御メッセージをＵＡＶの受信機に送信することにより実行されうる。それに加えて、無線デバイスは、前記ＵＡＶの送信機からの通信を受け取るために使用され、また無線デバイスは、無線ネットワークを介して送信機から通信を受け取る。このような通信の実施例は、偵察情報およびＵＡＶ監視情報を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、無人機を無線制御し、関連する偵察データにアクセスするためのシ
ステムおよび方法を対象とする。

無人機または無人飛行機（ＵＡＶ）を利用すると、有人航空運航が膨大な費用を要し、
および／または非常に危険なものとなる地域に、極めて効果的に、また経済的にアクセス
できる。例えば、遠隔制御カメラを装備した無人機は、広範な偵察任務をこなすことがで
き、この任務は、漁業では魚群の発見、気象条件の監視、中央政府の場合は国境監視、お
よび軍事作戦の実行前、実行中、および／または実行後の軍事偵察を含む。

無人機システムを制御するための既存の技術には、さまざまな欠点がある。例えば、既
存の無人機システム（制御デバイス、発射デバイス、回収デバイス、および保管方法とと
もに無人機それ自体を含むことができる）は、典型的には、直接ＲＦ通信または衛星通信
を使用して制御される。直接ＲＦベース制御は、短距離および高出力という要求条件によ
り制限される。また、ＵＡＶと地上管制局の両方に専用機器を必要とする。

衛星によるＵＡＶの制御では、直接ＲＦベース制御と比較した場合に長距離通信を利用
できることもあるが、衛星制御は、典型的には、低帯域幅および低データ転送速度の限界
によって制限される。以前に使用されていた衛星ベース制御技術の一実施例は、イリジウ
ムである。イリジウムは、毎秒〜２．４ｋビットの転送速度で長距離データ接続を行う低
軌道衛星通信システムである。衛星による制御には、帯域幅が限られ、データ転送速度が
遅いという欠点があるだけでなく、直接ＲＦのように、典型的には、高出力要求条件、高
コスト、および専用機器（例えば、中継局および送受信用の大型パラボラアンテナ）も伴
う。

Ｉ．概要
本発明の態様は、一般に、無人機を無線制御し、関連する偵察データおよび監視データ
にアクセスするためのシステムおよび方法を対象とする。一実施形態では、無線通信ネッ
トワーク（例えば、既存の携帯電話ネットワーク）は、ハンドヘルドデバイス（携帯電話
またはＰＤＡ）とともに使用され、場合によっては、他のサポート技術とともに使用され
、これにより、コマンドおよび制御データを１つまたは複数のＵＡＶに伝達し、および／
またはＵＡＶから送信される信号およびデータを監視する。例えば、これは、１つまたは
複数のＵＡＶの離陸および／または着陸を制御すること、１つまたは複数のＵＡＶの武器
システムを制御する１つまたは複数のＵＡＶの空中操縦を制御すること、１つまたは複数
のＵＡＶから任務偵察情報を受信すること（国境偵察情報、移動体または静止体などの追
跡などを含む）、ＵＡＶの調子および／または状態の監視に関する情報を受信すること、
および１つまたは複数のＵＡＶの領域内の他の飛行機を監視することなどを含むことがで
きる。このようにして、特別注文の直接通信システムを設計し、構築することなく、また
高価で複雑な衛星システムに依存することなく、長距離通信を行うことができる。

いくつかの実施形態では、無線通信ネットワークおよびサポートデバイスを使用するこ
とで、建物や他の大型の構造物などの障害物により直接ＲＦ通信が妨げられることの多い
都市部において、ほぼ無制限に通信距離を利用することができる。さらに、一般的に、都
市部では携帯電話サービスおよび関連サービスに対する需要が高いため、都市部には密集
した既存の無線通信機能が置かれている。

無線通信ネットワークを介してＵＡＶを制御するために使用されるサポートデバイスは
、特注デバイスであってよいが、既存のデバイスも使用できる。例えば、多くの既製の無
線デバイスは、プログラミングの自由度が高く（例えば、一部はＪａｖａ（登録商標）な
どのプログラミング言語による）、任意のユーザーインターフェースをサポートし、無線
リンクを介して、無線デバイス（例えば、地上または機上の）およびコンピュータシステ
ムを含む他のデバイスに接続する。さらに、このような無線デバイスは、典型的には小型
、携帯型で、安価であり、必要電力も少ない。

それに加えて、無線ネットワーク帯域幅は、典型的には、衛星帯域幅に比べて一桁広い
ため、無線通信ネットワークおよびサポートデバイスを使用してＵＡＶを制御することで
、高い帯域幅に対応することができ、その結果、制御の応答性が高まり、ビデオ画質およ
びフレームレートが向上する（例えば、ＵＡＶからビデオ画像を送り返す場合）。例えば
、現行世代の無線システムは、毎秒〜３００ｋビットの速度で稼働することができる−そ
れに対し既存の衛星システムでは毎秒〜２．４ｋビットである。

本発明の一実施形態に係る、コマンドおよび制御データを通信により１つまたは複数のＵＡＶに伝達し、および／またはＵＡＶから送信された信号およびデータにアクセスし、監視するため、移動体無線デバイスおよび場合によっては他のサポート技術とともに無線通信ネットワークが使用される環境の一例を示すシステム図である。本発明の一実施形態に係る、無線通信ネットワークを介してＵＡＶを制御するために地上管制局として使用されうる、図１の移動体無線デバイスなどの、移動体無線デバイスの一例を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る、無線通信ネットワークを介して通信に使用されうる、図１のＵＡＶなどの、ＵＡＶの制御コンポーネントの一例を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る、無線通信ネットワークを介して通信にも使用されうる、図１のサポート技術／コンピュータなどの、コンピュータの一例を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る、無線通信ネットワークを介してＵＡＶを制御するために使用されるモバイルデバイスで実行されるルーチンの一例を示す流れ図である。本発明の一実施形態に係る、無線通信ネットワークを介してＵＡＶが通信できるようにする、ＵＡＶに搭載された１つまたは複数のコンポーネントの集合体により実行されるルーチンの一例を示す流れ図である。本発明の一実施形態に係る、１つまたは複数のＵＡＶを制御するために（無線通信ネットワークを介して）無線通信リンクを確立することができるか、またはそれとは別に、無線通信ネットワークを介して１つまたは複数のＵＡＶと通信するために次に使用される移動体無線通信デバイスに無線により接続されるコンピュータにより実行されるルーチンの一例を示す流れ図である。本発明の一実施形態に係る、他の何らかの形で無線通信ネットワークの外にあるＵＡＶなどの他の飛行機と制御デバイスとが通信することを可能にするネットワークブリッジを形成することができる飛行機に搭載されて実行されるルーチンの一例を示す流れ図である。

ＩＩ．システムアーキテクチャ
図１〜図４および以下の説明は、本発明のいくつかの態様を実施できる好適な環境につ
いて簡潔に述べた概要説明である。本発明のいくつかの態様は、磁気的または光学的可読
コンピュータディスクを含む、コンピュータ可読媒体上で、半導体メモリ、ナノテクノロ
ジーメモリ、有機または光メモリ、あるいは他の携帯型データ記憶媒体上のマイクロコー
ドとして、格納されるか、または配布されうる。実際、本発明のいくつかの態様によるコ
ンピュータ実装命令、データ構造体、画面表示、および他のデータは、一定期間にわたっ
て伝搬媒体（例えば、電磁波、音波など）を介した伝搬信号に載せてインターネット越し
に、または他のネットワーク（無線ネットワークを含む）越しに、またはアナログまたは
デジタルネットワーク（パケット交換、回線交換、または他の方式）上で、配布すること
ができる。

本発明のいくつかの態様は、本明細書で詳細に説明されるコンピュータ実行可能命令の
うちの１つまたは複数の命令を実行するように特にプログラムされるか、構成されるか、
またはそのような構造を有する専用コンピュータまたはデータプロセッサで具現化されう
る。また、本発明のいくつかの態様は、通信ネットワークを通じてリンクされているリモ
ート処理デバイスによりタスクまたはモジュールが実行される分散コンピューティング環
境で実施することもできる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは
、ローカルおよびリモートの両方のメモリ記憶装置デバイス内に配置されうる。

図１は、コマンドおよび制御データを通信により１つまたは複数の飛行機／ＵＡＶ１０
８に伝達し、および／またはＵＡＶ１０８から送信された信号およびデータにアクセスし
、監視するために、無線通信ネットワーク１０２（例えば、既存の携帯電話ネットワーク
）が移動体無線デバイス１０４（例えば、携帯電話および／またはＰＤＡ）および場合に
よっては他のサポート技術１０６（例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ））とともに
使用される環境の一実施例を示すシステム図である。ＵＡＶ１０８、ハンドヘルド無線デ
バイス１０４、および他のサポート技術１０６を無線通信ネットワーク１０２と組み合わ
せて、ある種のメッシュネットワーク１１０を形成する。

無線通信ネットワーク１０２の例示的な実装は、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecom
munication System）、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）、ＧＰＲＳ
（General Packet Radio Service）、ＥＤＧＥ（Enhanced Data rates for GSM Evolutio
n）、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）、ＩＳ−１３６／ＴＤＭＡ（時分割多元接続）、Ｅ
Ｖ−ＤＯ（evolution-data optimized）、アナログ、３ＧＳＭ（第三世代ＧＳＭ）、ｉＤ
ＥＮ（統合デジタル拡張ネットワーク（integrated digital enhanced network））など
を含む。

詳細には例示されていないが、無線通信ネットワークは、１つまたは複数の基地局１１
２、移動交換局１１４、ホームロケーションレジスタ（不図示）、ビジターロケーション
レジスタ（不図示）、無線ネットワークデータベース（不図示）などの大半の携帯電話ネ
ットワークに典型的なコンポーネントを備えることができる。移動体通信ネットワークの
チャネルが動作しうる周波数の一実施例は、８２４ＭＨｚから始まって８９４ＭＨｚで終
わる典型的な米国国内の携帯電話用周波数を含む。

無線通信ネットワーク１０２は、さらに、インターネット、有線ＬＡＮ（ローカルエリ
アネットワーク）、またはさらには、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）などのさまざまな有線
または部分的に有線のネットワークを含むことができる。ここですべての種類のネットワ
ークが説明されているわけではないが、本発明のいくつかの態様は、多数の種類のネット
ワーク（例えば、衛星など）のフレームワーク内で実装されうる。典型的な無線通信ネッ
トワーク１０２の広がりは、極めて大きいため、数千マイル（数千キロメートル）と極め
て大きな有効通信距離が実用できる場合がある。さらに、大半の無線通信ネットワークは
、人間の声による会話をサポートするため低遅延向けに設計されている。この低遅延によ
り、ノードが地球の反対側に配置されている場合でも、高速なシステム反応時間が可能に
なる。

図１に詳細に示されてはいないが、いくつかの実施形態では、３つの基本的クラスのデ
バイス（ＵＡＶ１０８、モバイルデバイス１０４、コンピュータ／サポートデバイス１０
６、または携帯電話付きＰＤＡなどのこれらのハイブリッド派生物）のうち１つまたは複
数は、ＲＦ−ネットワーク間ブリッジを介して間接的に携帯電話ネットワークに接続でき
る。ネットワークブリッジ構成を使用することで、飛行機は、携帯電話サービスエリア外
で運航することができるが、それでも、移動地上局またはネットワークに直接接続された
ＰＣにより制御されうる。それとは別に、ＰＣは、ネットワーク内で動作するＵＡＶを制
御するために携帯電話ネットワークの外から操作することができる。

多くの通信パターンが、メッシュネットワーク１１０内で可能である。例えば、メッシ
ュネットワーク１１０を使用すると、飛行機−モバイルデバイス間の通信が簡単に行える
ようになり、モバイルデバイス１０４（地上に配置されており、地上管制局を備える）の
ユーザーは、コマンドをモバイルデバイス１０４に入力し、飛行機／ＵＡＶ１０８を制御
したり、または飛行機／ＵＡＶ１０８に搭載されたシステムにより収集されたデータにア
クセスしたりする。他の実施例では、メッシュネットワーク１１０により、飛行機間通信
が簡単に行えるようになり、その結果、ターゲットハンドオフ、衝突回避、間隔維持、お
よび編隊飛行などのシナリオを利用できる。小型のモバイルデバイスで典型的には利用可
能な環境よりも高度なユーザーインターフェース（ＵＩ）環境が必要な場合のために、メ
ッシュネットワーク１１０では、飛行機−コンピュータ間通信をサポートすることができ
、これは、インターネットなどの、無線ネットワークおよび／または有線ネットワークを
介して実行できる。例えば、ＰＣを含むサポート技術１０６では、ネットワーク上の移動
体無線デバイスの代替えとして動作するように無線通信ネットワークに（ネットワークブ
リッジを介して）直接または間接的にアクセスすることができる。

第１のモバイルデバイスの第１のユーザーが、第２のモバイルデバイスの第２のユーザ
ーとの直接通信を望んでいる場合のＵＡＶの制御にもシナリオが存在しうる（例えば、共
同飛行機制御戦略に関して通信するために）。したがって、メッシュネットワーク１１０
は、テキストベース、さらには音声ベースとすることができる、モバイル間通信に使用さ
れうる。コンピュータ間通信も、同様の状況において使用することができるが、例えば、
ＰＣまたは他のサポート技術１０６が、例えば、ＲＦ−ネットワーク間ブリッジを介して
、無線通信ネットワーク１０２上でモバイルデバイスの代替えとして使用される場合であ
る。

メッシュネットワーク１１０は、例えば、チャットおよびターゲットハンドオフなどの
状況において、モバイルデバイス１０４からコンピュータ１０６への通信に使用されうる
。モバイルデバイス−コンピュータ間通信も、モバイルデバイス１０４とコンピュータま
たは他のサポートデバイス１０６との間で情報をやり取りする際に使用されうる。例えば
、この通信パターンは、ＵＡＶ１０８との通信リンクを確立するためにモバイルデバイス
１０４が使用されるが、例えばより複雑な制御命令を入力したり、またはＵＡＶ１０８か
ら送信されたグラフィックが豊富に含まれる情報を表示するためにより堅牢なユーザーイ
ンターフェースを必要とするときにユーザーがコンピュータ／サポートデバイス１０６と
インターフェースする場合に使用することができる。

いくつかの実施形態では、ＵＡＶ１０８は、例えば、（例えば、専用通信システムを介
して）それ自体無線通信ネットワーク１０２に接続されている地上局ＰＣと通信すること
により、通信ネットワーク１０２の物理的範囲外で運航することができる。この構成を用
いることで、ＵＡＶ１０８自体が物理的通信ネットワーク１０２の外部にあるとしても、
無線通信ネットワーク内で１つまたは複数のモバイルデバイス１０４によるＵＡＶ１０８
の遠隔制御が可能になる。他の実施形態では、ＵＡＶ（例えば、地上局の代わりに）は、
ネットワークとのブリッジとして使用される。そのため、このシナリオでは、無線通信ネ
ットワーク１０２の範囲内で運航する１台の飛行機１０８は、無線通信ネットワーク１０
２内でモバイルデバイス１０４を使用してその範囲外にある飛行機を制御することを可能
にする。同様に、ＵＡＶ１０８は、無線通信ネットワーク１０２のサービスエリアを動的
に拡張する「携帯電話の基地局（cell tower）」として動作しうる。

いくつかの実施形態では、複数の同時（またはほぼ同時）呼び出しが、メッシュネット
ワーク１１０内のノード間で使用される。例えば、複数のモバイルデバイスは、情報の異
なる側面をそれぞれのモバイルデバイスにストリーミングすることができる、単一のＵＡ
Ｖとの通信リンクを確立することができる。情報のこれらの側面は、最終的には、単一デ
ータストリームに戻される形でまとめられうる（例えば、コンピュータで表示するため）
。このような複数呼び出し構成により、帯域幅を広げる（例えば、フルサイズおよびフル
フレームレートのデジタルビデオをＵＡＶ１０８からサポートデバイス１０６に渡すため
に必要に応じて）。複数の呼び出しを同時（またはほぼ同時）に使用できる他の方法では
、複合リンク信頼性を高める。これらの呼び出しに対し、最良の品質のリンクを動的に選
択する技術が使用されるように無線通信ネットワーク１０２で異なる基地局を通る経路を
指定することができる。

図２は、図１の移動体無線デバイス１０４などの、移動体無線デバイスの一実施例を示
すブロック図である。携帯電話は、図１および図２において移動体無線デバイス１０４と
して示されているが、当業者であれば、本発明は、モバイルインターネットアプライアン
ス、ハンドヘルドデバイス、ウェアラブルコンピュータ、マルチプロセッサシステム、マ
イクロプロセッサベースの、またはプログラム可能な家電製品、セットトップボックス、
ＰＤＡ、携帯型ラップトップコンピュータなどを含む、他のデバイスおよび構成を用いて
実施されうることを理解するであろう。「モバイルデバイス」という用語は、このような
すべてのデバイスを含むことを意図されている。

モバイルデバイス１０４は、高周波信号などの電磁信号を送受信するための１つまたは
複数の内部もしくは外部アンテナ２０２を有する。トランシーバ２０４は、１つまたは複
数のアンテナ２０２に接続され、典型的には、それぞれ送信信号および受信信号の変調お
よび復調を行う。トランシーバ２０４接続されているプロセッサユニット２０６は、シグ
ナルプロセッサ、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、または他の制御および処理論理回路を
備えることができる。プロセッサユニット２０６は、信号符号化、データ処理、入出力処
理、電力制御、および移動体通信デバイスを実装するのに必要なその他の機能を実行する
ことができる。ユーザー（例えば、飛行機制御要員）は、キーパッド２０８、マイク２１
０、またはディスプレイ／タッチパッド２１２を介してプロセッサユニット２０６に入力
を送ることができる。次いで、プロセッサユニット２０６は、ディスプレイ／タッチパッ
ド２１２またはスピーカー２１４を介してユーザーに情報を送ることができる。

プロセッサユニット２０６は、取り外し不可能なメモリ２１６または取り外し可能なメ
モリ２１８内の情報にアクセスし、情報をそれらのメモリ内に格納することができる。取
り外し不可能なメモリ２１６は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、またはその他の周知
のメモリ記憶装置技術からなるものとしてよい。取り外し可能なメモリ２１８は、ＧＳＭ
通信システムでよく知られている、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、または「ス
マートカード」などの他の周知のメモリ記憶装置技術からなるものとしてよい。無線コン
テンツブラウザアプリケーションおよび電話帳アプリケーションなどの一般的なアプリケ
ーション２２０は、取り外し可能なメモリ２１８または取り外し不可能なメモリ２１６の
いずれかで実装できる。取り外し可能なメモリ２１８および／または取り外し不可能なメ
モリ２１６は、さらに、複雑なユーザーインターフェースおよびフルカラーグラフィック
スをサポートするように構成されるか、またはプログラムされうる（例えば、モバイルバ
ージョンのＪａｖａを使用して、またはモバイルバージョンのＬｉｎｕｘのＣ／Ｃ＋＋で
）。取り外し可能なメモリ２１８および／または取り外し不可能なメモリ２１６は、さら
に、移動、拡大可能な地図などの機能を備えることができる、飛行機および／または最大
積載量の制御および視覚化を行うアプリケーション（例えば、Ｊａｖａプログラム）を実
行するように構成されるか、またはプログラムされうる。それとは別に、モバイルデバイ
ス１０４は、制限された入力インターフェースのみを備え、中継画像を受動的に表示する
ように構成されうる。

図３は、図１のＵＡＶ１０８などの、ＵＡＶの制御コンポーネントの一実施例を示すブ
ロック図である。特に、ＵＡＶは、無線通信ネットワークを介してＵＡＶを制御できるよ
うにするオンボードコンポーネントをいくつか備えることができる。ＵＡＶは、さらに、
発信情報を供給することに関連するコンポーネントを有することもできる。発信情報は、
無線通信ネットワークを介して制御デバイスに送り返すことができる偵察または飛行機監
視情報を含むことができる。いくつかの実施形態では、これらのコンポーネントのいくつ
か、またはすべては、カメラ付き携帯電話などの民生用モバイルデバイスに関連付けられ
、図２のモバイルデバイス１０４に関して説明されているコンポーネントに非常によく似
ているものとしてよい。これらのコンポーネントのうちのどれか１つは、さらに、ＵＡＶ
上に別々に組み込まれ（典型的なモバイルデバイス内にパッケージングされるのとは反対
に）、次いで、ＵＳＢなどの技術を使用して接続されうる。

これらのコンポーネントは、１つまたは複数のアンテナ３０２に接続され、無線通信ネ
ットワークを介してＵＡＶが通信できるように送信信号および受信信号の変調および復調
を行う、トランシーバおよび／またはゲートウェイコンポーネント３０４を備えることが
できる。トランシーバ３０４接続されているプロセッサユニット３０６は、シグナルプロ
セッサ、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、または他の制御および処理論理回路を備えるこ
とができる。プロセッサユニット３０６は、信号符号化、データ処理、入出力処理、電力
制御、およびＵＡＶに搭載される移動体通信機能を実装するのに必要なその他の機能を実
行することができる。モバイルデバイス上に備えられるか、独立のコンポーネントとして
備えられるかに関係なく、プロセッサユニット３０６は、「単なる」通信プロセッサを超
えた複数の役割を果たすことができる。例えば、フライトコンピュータ、ミッションコン
ピュータ、ナビゲーションコンピュータ、またはビデオプロセッサ／プリプロセッサとし
て使用されうる。プロセッサユニット３０６は、取り外し不可能なメモリまたは取り外し
可能なメモリ（例えば、ＳＩＭカード）であるメモリ３１０内の情報にアクセスし、情報
をメモリ３１０内に格納することができる。必要に応じて、さまざまな一般および専用ア
プリケーション３２０をメモリ内に構成またはプログラムすることができる。

ムービーカメラおよび／またはスチルカメラを含むカメラ３１２（現在多くの場合、カ
メラ付き携帯電話などのアフターマーケットモバイルデバイスに備えられるようになって
いる）は、ＵＡＶ上のより多くの従来のイメージングセンサーを置き換えることができ、
そのため、超コンパクトＩＳＲ（諜報、監視および偵察）ＵＡＶが実現される。例えば、
モバイルデバイスのムービーカメラまたはスチルカメラは、他の飛行機の「see and avoi
d」を行うために、または地上の物体を撮像するために使用されうる。

典型的な携帯電話に見られるようなマイクコンポーネント３１６は、ＵＡＶのエンジン
の調子を監視するなどの診断を実行するために使用できる。次いで、このエンジンの調子
の監視に関する情報は、音声チャネルを介して、ＵＡＶを制御するために使用されている
モバイルデバイス（地上局のモバイルデバイスなど）に渡されうる。いくつかの実施形態
では、標準的な携帯電話マイクは、ＵＡＶ本体振動を測定するために、加速度計などの、
飛行機上の他の適切なトランスデューサで置き換えられる。この信号は、さらに、音声チ
ャネルまたはさらには通信ネットワークのデータチャネルを介して制御モバイルデバイス
に渡されうる。マイク３１６は、さらに、飛行機遠隔計測またはセンサーデータを取り込
んで無線通信リンク上で送信するためにも使用されうる。

典型的な携帯電話に見られるようなスピーカーコンポーネント３１４は、増幅され、拡
声装置のように使用できる。いくつかのシナリオでは、これにより、エリアから安全に離
れていながら、離れた場所にいる人がＵＡＶカメラの視野内で他人と話すことができる。
軍事目的で使用する状況では、ＵＡＶ上のスピーカーコンポーネント３１４（または他の
モバイルデバイス関係コンポーネント）を使用し、道路にそって飛行し、電話をかけるこ
とにより、簡易爆発物（ＩＥＤ）を安全に爆発させることができる。例えば、ＵＡＶは、
敵ＩＥＤ上の携帯電話トリガを呼び出して、安全に起爆させることができる。

ＡＧＰＳ（assisted global positioning）を実行できるようにするモバイルデバイス
コンポーネントを備えている場合、ＡＧＰＳ機能３１８は、例えば、ＣＤＭＡパイロット
トーン測定または実際のＧＰＳ測定を介してＵＡＶのナビゲーションに使用されうる。こ
れにより、スタンドアロン型ＧＰＳ受信機に比べて、干渉除去が改善されている。

ＵＡＶが、ＵＡＶを「携帯電話の基地局」として機能させることができるモバイルデバ
イスコンポーネントを備えている場合、ＵＡＶは、選択的に電話をかけるか、または着信
を拒否するように構成されうる（例えば、戦略的目的のために）。また、ＵＡＶを使用す
ることで、戦闘地帯などの管理区域内で無許可電話をかけていないか調べるために携帯電
話通話活動を「盗聴」することができる。

図４は、移動体通信ネットワークを介してＵＡＶを制御するために使用することもでき
る、図１のサポート技術／コンピュータ１０６などの、コンピュータ４００の一実施例を
示すブロック図である。大半の従来のコンピュータと同様に、コンピュータ４００は、演
算処理装置４０２、システムメモリ４０４、およびシステムメモリを備えるさまざまなシ
ステムコンポーネントを演算処理装置に結合するシステムバス４０６を備えることができ
る。演算処理装置４０２は、１つまたは複数の中央演算処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシ
グナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＩＳＣ）などの論理演算処理装
置としてよい。特に断りのない限り、図４に示されているさまざまなブロックの構造およ
び動作は、従来の設計のものである。そのため、そのようなブロックについては、当業者
によって容易に理解されるので、本明細書ではさらに詳しく説明はしない。

システムバス４０６では、メモリコントローラ、周辺機器用バス、およびローカルバス
を伴うメモリバスを含む、周知のバス構造またはアーキテクチャを使用することができる
。システムメモリ４０４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４０８および読み取り専
用メモリ（ＲＯＭ）４１０を含む。ＲＯＭ４１０の一部を形成しうる、基本入出力システ
ム（Ｉ／Ｏ）４１２は、起動時などにコンピュータ４００内の要素間の情報転送を助ける
基本ルーチンを含む。入出力システム４１２のハードウェア要素により、ユーザーは、キ
ーボードなどの入力デバイス、マウスなどのポインティングデバイス、またはマイク、ジ
ョイスティック、ゲームパッド、スキャナなどを含む他の入力デバイス（すべてが図に示
されているわけではない）を介して、コマンドおよび情報をコンピュータ４００に入力す
ることができる。これらの入力デバイスやその他の入力デバイスは、バス４０６に結合す
るシリアポートインターフェイスなどのインターフェースを通じて演算処理装置４０２に
接続されるけれども、パラレルポート、ゲームポート、またはユニバーサルシリアルバス
（ＵＳＢ）などの他のインターフェースを使用することもできる。例えば、カードを受け
入れるＰＣＭＣＩＡリーダーなどの他のハードウェアデバイスが、このインターフェース
に結合されうる。モニタまたは他の表示デバイスは、ビデオアダプタなどのビデオインタ
ーフェースを介してバス４０６に結合される。コンピュータ４００は、スピーカー、プリ
ンタなどの他の出力デバイスを備えることができる。

コンピュータ４００は、さらに、ハードディスク（不図示）に対し読み書きをするため
のハードディスクドライブ４１４、ならびに取り外し可能な光ディスク４２０および磁気
ディスク４２２に対しそれぞれ読み書きするための光ディスクドライブ４１６および磁気
ディスクドライブ４１８を備える。光ディスク４２０は、ＣＤ−ＲＯＭとすることができ
、磁気ディスク４２２は、磁気フロッピー（登録商標）ディスクとすることができる。ハ
ードディスクドライブ４１４、光ディスクドライブ４１６、および磁気ディスクドライブ
４１８は、バス４０６を介して演算処理装置４０２と通信する。ハードディスクドライブ
４１４、光ディスクドライブ４１６、および磁気ディスクドライブ４１８は、当業者に周
知なように、そのようなドライブとバス４０６との間に結合されるインターフェースまた
はコントローラ（不図示）を備えることができる。ドライブ４１４、４１６、および４１
８ならびに関連するコンピュータ可読媒体は、コンピュータ４００用のコンピュータ可読
命令、データ構造、プログラムモジュール、およびその他のデータを格納する不揮発性記
憶装置を実現する。コンピュータ４００は、ハードディスク、光ディスク４２０、および
磁気ディスク４２２を使用しているが、当業者であれば、コンピュータによりアクセス可
能なデータを格納することができる、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタル
ビデオディスク（ＤＶＤ）、ベルヌーイカートリッジ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、スマートカード
、ナノテクノロジーメモリなどの他の種類のコンピュータ可読媒体を使用できることを理
解するであろう。

ＵＡＶを制御することを可能にし、ＵＡＶから受け取ったデータを従来の形式で容易に
アクセスできるようにする、オペレーティングシステム４２４および他のアプリケーショ
ンプログラム４２６などの、プログラムモジュールをシステムメモリ４０４に格納するこ
とができる。システムメモリ４０４は、さらに、コンピュータ４００でインターネットの
ワールドワイドウェブ内のウェブサイトにアクセスし、データ交換を行うことを可能にす
るウェブブラウザ４２８を収めることができる。アプリケーションプログラム４２６は、
コンピュータの内部にあるか、または外部にあるものとしてよい、１つまたは複数のデー
タベースにアクセスすることができる。例えば、コンピュータは、地図データベース４３
０（ＵＡＶが運航する地域の地図を格納する）、戦闘計画データベース４３２（軍事的状
況で運航するＵＡＶの戦闘計画を格納する）、および複数の他の入力ソースデータベース
４３４にアクセスすることができる。

コンピュータ４００は、リモートコンピュータ４５０などの１つまたは複数のリモート
コンピュータへの論理接続を使用してネットワーク接続環境で稼働しうる。例えば、コン
ピュータ４００は、ワークフロー内の第１の一組のタスクを実行することに関わり、リモ
ートコンピュータ４５０は、ワークフロー内の第２の一組のタスクを実行することに関わ
ることができる。他の実施例では、リモートコンピュータ４５０は、コンピュータ４００
でホストされているワークフローファシリティの入力ソースを提供する。同様に、コンピ
ュータ４００は、リモートコンピュータ４５０により実行されるべきタスクを持つワーク
フローを設計することに関わることができる。コンピュータ４００と同様に、リモートコ
ンピュータ４５０は、パーソナルコンピュータ、サーバー、ルーター、ネットワークＰＣ
、ピアデバイス、またはその他の共通ネットワークノードとすることができ、典型的には
、コンピュータ４００に関して上で説明されている要素の多くまたはすべてを含む。典型
的には、リモートコンピュータ４５０は、ディスクドライブ４５２などのメモリ記憶装置
デバイスを備える。リモートコンピュータ４５０は、ローカルエリアネットワーク（「Ｌ
ＡＮ」）４５４またはワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）またはインターネット４
５６などを通じて、コンピュータ同士の通信を可能にする周知の方法を介してコンピュー
タ４００に論理的に接続されうる。このようなネットワーキング環境は、オフィス、企業
全体にわたるコンピュータネットワーク、イントラネット、およびインターネットでは周
知である。

ＬＡＮネットワーキング環境では、コンピュータ４００は、アダプタまたはネットワー
クインターフェース（バス４０６に結合される）を通じてＬＡＮ４５４に接続される。Ｗ
ＡＮネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータ４００は、多くの場合、ＷＡ
Ｎ／インターネット４５６上での通信を確立するためのモデムまたは他のデバイスを備え
る。ネットワーク接続環境では、プログラムモジュール、アプリケーションプログラム、
またはデータ、あるいはその一部は、ディスクドライブ４５２など、リモートコンピュー
タ４５０内に格納されうる。当業者であれば、図４に示されているネットワーク接続は、
コンピュータ同士の間の通信リンクを確立するいくつかの実施例にすぎず、無線リンクを
含む、他のリンクも使用できることを容易に理解するであろう。一般に、コンピュータ４
００およびリモートコンピュータ４５０などのハードウェアプラットフォームが、本明細
書において説明されているが、本発明のいくつかの態様は、対応するリソースロケータを
有するネットワーク上のノードに対しても、そのようなノードを識別するために等しく適
用されうる。

ＩＩＩ．システムの流れ
図５〜図８までは、図１の環境内で生じるプロセスを示す代表的な流れ図である。これ
らの流れ図は、データのすべての機能または交換を示しているわけではなく、その代わり
、そのシステムの下で交換されるコマンドおよびデータについて理解できるようにしてい
る。当業者であれは、コマンドおよびデータのいくつかの機能または交換は、繰り返され
るか、変更されるか、省略されるか、または補足され、図示されていない他の態様も、容
易に実装できることを理解するであろう。例えば、詳細には説明されていないが、データ
を含むメッセージは、メッセージキュー、ＨＴＴＰ、などの手段で送信されうる。

図５は、ＵＡＶを制御するために使用されるモバイルデバイスで実行されるルーチン５
００の一実施例を示す流れ図である。例えば、モバイルデバイスは、地上管制局として構
成された携帯電話であってよく、これは、制御信号をＵＡＶに送信し、および／または監
視および偵察データなどのＵＡＶから送り返されるデータを受信するためにユーザーによ
り操作される。

ブロック５０１で、ルーチン５００は、無線通信ネットワーク上でＵＡＶとの無線通信
リンクをセットアップする。例えば、これは、無線通信ネットワークに関連付けられてい
る移動交換局との通信（例えば、制御チャネルを介して）を含むことができる。この通信
の結果、モバイルデバイスとＵＡＶは両方とも、移動交換局から、１つまたは複数の音声
チャネルおよび／またはデータチャネルを含む、無線通信リンクの１つまたは複数のチャ
ネルへのアクセスを可能にするチャネル割り当て情報を受信することができる。ブロック
５０２で、ルーチン５００は、チャネル割り当て情報を受け取り、これにより、１つまた
は複数の指定された通信チャネルを介してアクティブな通信リンクを確立する。ブロック
５０３で、ルーチン５００は、制御信号をＵＡＶに送信し（例えば、移動の方向および速
度、兵器の発射などを含む、ＵＡＶの活動を制御する命令）、および／またはＵＡＶから
送り返されるデータを受信する（例えば、偵察情報、ビデオ情報、ＵＡＶの調子の監視に
関する情報など）。確立された通信リンクを介して通信される情報の形式および種類は、
システムおよびネットワークの構成に応じて、音声（またはその他のオーディオ）データ
、画像データ、ビデオデータ、バイナリデータ、テキストデータなどを含むことができる
。ブロック５０４で、ＵＡＶとのセッションが終了した（例えば、ＵＡＶが安全に着陸し
た）と仮定すると、ルーチン５００は、通信リンクを打ち切り、それによりＵＡＶセッシ
ョンを終了する。

図６は、無線通信ネットワークを介してＵＡＶが通信できるようにする、ＵＡＶに搭載
された１つまたは複数のコンポーネントの集合体により実行されるルーチン６００の一実
施例を示す流れ図である。例えば、コンポーネントの集合体を、（ＵＳＢバスなどの接続
を介して）ＵＡＶの他の制御および／または偵察システムに接続される、携帯電話などの
１つのモバイルデバイスにパッケージングすることができる。

ブロック６０１で、ルーチン６００は、無線通信ネットワークを介して制御デバイス（
地上携帯電話など）との無線通信リンクを確立するためのチャネル割り当て情報を受信す
る。例えば、これは、１つまたは複数の音声チャネルおよび／またはデータチャネルに関
係するチャネル割り当て情報を受信するために無線通信ネットワークに関連付けられてい
る移動交換局との通信（例えば、制御チャネルを介して）を伴うことがある。ブロック６
０２で、ルーチン６００は、１つまたは複数のチャネルを介してアクティブな通信リンク
を確立する。ブロック６０３で、ルーチン６００は、地上携帯電話から送信された制御信
号（例えば、移動の方向および速度、兵器の発射などを含む、ＵＡＶの活動を制御する命
令）を受信する。それに加えて、またはそれとは別に、ブロック６０３で、ルーチン６０
０は、データ（例えば、偵察情報、ビデオ情報、ＵＡＶの調子の監視に関する情報など）
を地上移動体制御デバイスに送り返すことができる。確立された通信リンクを介して通信
される情報の形式および種類は、システムおよびネットワークの構成に応じて、音声（ま
たはその他のオーディオ）データ、画像データ、ビデオデータ、バイナリデータ、テキス
トデータなどを含むことができる。ブロック６０４で、ＵＡＶとのセッションが終了した
（例えば、ＵＡＶが安全に着陸した）と仮定すると、ルーチン６００は、通信リンクを打
ち切る終了信号を受信し、それにより通信セッションを終了する。

図７は、１つまたは複数のＵＡＶを制御するために（無線通信ネットワークを介して）
無線通信リンクを確立することができるコンピュータ、またはそれとは別に、無線通信ネ
ットワークを介して１つまたは複数のＵＡＶと通信するために次に使用される移動体無線
通信デバイスとの接続（例えば、無線、有線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線
など）を確立することができるコンピュータにより実行されるルーチン７００の一実施例
を示す流れ図である。いずれのシナリオにおいても、このコンピュータは、ユーザーがＵ
ＡＶに制御コマンドを送り、ＵＡＶを監視し、および／またはＵＡＶからデータフィード
（例えば、ビデオ偵察、画像、調子の監視など）を受信することを簡単に行える堅牢なユ
ーザーインターフェースに対応することができる。

ブロック７０１で、ルーチン７００は、コンピュータで実行中のアプリケーションが備
えるインターフェースを介してＵＡＶを制御することを望んでいるユーザーから制御入力
を受け取る。ブロック７０２で、ルーチン７００は、ＵＡＶとの間接的または直接的接続
のいずれかを確立する。例えば、コンピュータは、無線通信ネットワークのコンポーネン
ト（例えば、基地局および移動交換局）とのＷＡＮ型接続を確立することができ、これに
より、コンピュータは、従来の無線通信デバイスの代わりに通信することができ、部分的
無線接続を介してＵＡＶとの接続の直接性を加減することができる。他の配列では、ルー
チン７００は、図５に関して説明されているような無線接続を介してＵＡＶと次に通信で
きるモバイルデバイスとの通信リンク（有線または無線）を確立することができる。ブロ
ック７０３で、ルーチン７００は、少なくとも一部は無線通信ネットワークを介してＵＡ
Ｖ（または中継するモバイルデバイス）に制御入力を送信する。ブロック７０４で、ルー
チン７００は、少なくとも一部は無線通信ネットワークを介してＵＡＶから（または中継
するモバイルデバイスを介して）偵察データおよび／または監視データを受信する。次い
で、ルーチン７００は終了する。

図８は、他の何らかの形で移動体通信ネットワークの外にあるＵＡＶなどの他の飛行機
と制御デバイスとが通信することを可能にするネットワークブリッジを形成することがで
きる飛行機に搭載されて実行されるルーチン８００の一実施例を示す流れ図である。他の
実施例では、飛行機は、共同空中機動作戦（例えば、先頭部隊によって率いられる）を実
施するようにそれぞれ構成されている複数の飛行機の一群に対する先頭部隊である。

ブロック８０１で、ルーチン８００は、移動体通信ネットワークを介して地上管制デバ
イス（地上局またはＰＣにおける無線通信デバイスなど）との無線接続を確立する。その
ような無線接続を確立する実施例は、図５および図７に関して上記でより詳しく説明した
。ブロック８０２で、ルーチン８００は、１つまたは複数のＵＡＶ（例えば、通信ネット
ワーク外にあるＵＡＶ、または共同空中機動作戦を実施するように構成されている複数の
飛行機の一群の一部であるＵＡＶ）との通信リンクを確立する。この接続は、移動体通信
ネットワークまたは他の何らかの形態の無線通信（例えば、直接ＲＦ、赤外線、Ｂｌｕｅ
ｔｏｏｔｈなど）を介して行うことができる。ブロック８０３で、ルーチン８００は、地
上管制デバイスから制御信号を受信する。ブロック８０４で、この受信された制御信号に
基づき、ルーチン８００は、適切な制御信号を１つまたは複数のＵＡＶに送る。ルーチン
８００のブロック８０４は、さらに、ＵＡＶが１つまたは複数のＵＡＶからデータを受け
取り、それを地上管制局に返すように反転することもできる。次いで、ルーチン８００は
、制御セッションが終了したとき、または通信セッションが他の何らかの形で打ち切られ
たときに終了する。

ＩＶ．結論
上記の説明から、本明細書では例示を目的として本発明の特定の実施形態が説明されて
いるが、本発明から逸脱することなく様々な修正を加えうることは理解されるであろう。
例えば、特定の通信ネットワークが様々な実施形態に関して説明されているが、本発明の
いくつかの態様は、様々な無線ネットワーク上に実装されうる。様々なものがありうる他
の態様は、ＵＡＶだけでなく、ＵＡＶそれ自体に搭載されるシステムを制御するために使
用されるデバイスの種類および構造を含む。特定の実施形態の文脈において説明されてい
る本発明の態様は、他の実施形態において組み合わされるか、または排除されうる。さら
に、本発明のいくつかの実施形態に関連する利点は、それらの実施形態の文脈において説
明されているが、他の実施形態もそのような利点を示すことができ、またすべての実施形
態が、本発明の範囲内に収まるそのような利点を必ずしも示す必要はない。従って、本発
明は、特許請求の範囲により定められる場合を除き制限されない。

Claims

無人機（ＵＡＶ）を制御するためのシステムであって、
制御デバイスから無線接続を介して送信された制御メッセージを受信するように構成された第１のＵＡＶのコンポーネントと、
前記受信された制御メッセージが前記第１のＵＡＶから第２のＵＡＶに中継されるように、前記受信された制御メッセージを前記第２のＵＡＶに送信するように構成された前記第１のＵＡＶのコンポーネントであって、前記制御メッセージには、前記第２のＵＡＶの活動を制御するための命令を特定するコンポーネントと
を備えることを特徴とするシステム。
１つまたは複数の追加の飛行機により受信される追加の制御メッセージを生成するように構成されたコンポーネントをさらに備え、
前記追加の飛行機は、共同作戦群の一部であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記制御メッセージを前記第１のＵＡＶに送信する無線デバイスと前記第１のＵＡＶの受信機との間で進行中の接続を確立するように構成されたコンポーネントをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記第２のＵＡＶに設置された送信機を介して、前記第１のＵＡＶの圧縮デジタルビデオ送信を受信するように構成されたコンポーネントをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記第２のＵＡＶに設置された送信機を介して、前記第１のＵＡＶのフルサイズおよびフルフレームレートのデジタルビデオ送信を受信するように構成されたコンポーネントをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記第２のＵＡＶに設置された送信機を介して、前記第２のＵＡＶにより収集された偵察情報を前記第１のＵＡＶで受信するように構成されたコンポーネントをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記第２のＵＡＶに設置された送信機を介して、前記第２のＵＡＶに関連する調子および／または状態に関する情報を前記第１のＵＡＶで受信するように構成されたコンポーネントをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記第２のＵＡＶに設置された送信機を介して、前記第２のＵＡＶにより収集された偵察情報を前記第１のＵＡＶで受信するように構成されたコンポーネントであって、
前記収集された情報は、空域での衝突を回避すること、地理的地域の共同偵察を実施すること、および／または対象の共同追跡を実施することを目的として収集された第３のＵＡＶに関連する情報を含むコンポーネントをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記第２のＵＡＶに設置された送信機から通信を前記第１のＵＡＶで受信するように構成されたコンポーネントと、
前記第１のＵＡＶによって前記第２のＵＡＶから受信された通信を送信するように構成されたコンポーネントと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記送信機から通信を受信するように構成された前記コンポーネントは、前記第２のＵＡＶから直接通信を受信するように構成されたコンポーネントを含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
前記無線接続は、もっぱら携帯電話通信用に構成されている無線ネットワークによって提供されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記受信された制御メッセージは、第３のＵＡＶを直接制御するためのものであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記制御メッセージは、前記第２のＵＡＶの偵察活動を制御する命令を特定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記制御メッセージは、前記第２のＵＡＶ上の武器システムの動作を制御する命令を特定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記制御デバイスから無線接続を介して送信された前記制御メッセージを受信するように構成された前記第１の前記コンポーネントは、前記第２のＵＡＶにより収集された偵察情報を受信するようにさらに構成され、
前記収集された情報は、第３のＵＡＶに関連する情報を含み、空域での衝突を回避すること、地理的地域の共同偵察を実施すること、および／または前記第２のＵＡＶと前記第３のＵＡＶの間で同一対象の共同追跡を実施することを目的として収集されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
もっぱら携帯電話通信用に構成されている無線ネットワークを介して第１のＵＡＶの受信機に第１の制御メッセージを送信するように構成されたコンポーネントと、
前記第１のＵＡＶから第２のＵＡＶに前記第１の制御メッセージを送信するように構成されたコンポーネントであって、前記第１の制御メッセージは、前記第２のＵＡＶの偵察活動、前記第２のＵＡＶの武器システムの動作、および前記第２のＵＡＶの移動の少なくとも一つを制御する命令を含むコンポーネントと、
前記第２のＵＡＶの送信機から通信を受信するように構成されたコンポーネントと、
１つまたは複数の追加の飛行機により受信される追加の制御メッセージを生成するように構成されたコンポーネントであって、前記追加の飛行機は、共同作戦群の一部であるコンポーネントと
を備えることを特徴とするシステム。