NEDOとスカパーJSAT、衛星通信を利用した高高度無人航空機の飛行・通信実験を福島県で実施

NEDOとスカパーJSAT、衛星通信を利用した高高度無人航空機の飛行・通信実験を福島県で実施

NEDOとスカパーJSATが地上通信が困難な環境下でもドローンが飛行可能な運航管理システムの実現目指す実験を福島県のスカイパークで実施し、目視外エリアでもドローンの通信環境を構築できる可能性を確認した。


 NEDOとスカパーJSAT(株)は、11月27日から12月1日までの5日間、福島県福島市のふくしまスカイパークにおいて、通信衛星と目視外ドローンをつなぐ中継基地として導入を想定している高高度無人航空機の飛行・通信実験を実施し、目視外エリアでもドローンの通信環境を構築できる可能性を確認した。
 この実験で得られた知見を高高度無人航空機の設計、無人航空機搭載用無線機器の設計に反映し、災害現場や地上通信網が未整備な地帯でもドローンの目視外飛行を可能とする運航管理システムの実現を目指すとしている。
 今回の実験は、NEDOと福島県が締結した「福島ロボットテストフィールドを活用したロボット・ドローンの実証等に関する協力協定」の取り組みの一環であり、協定締結後に実施する実証試験の第一弾となった。

1.概要

 NEDO は、2017 年度から「ロボット・ドローンが活躍する省エネルギー社会の実現プロジェクト※1」において、物流、インフラ点検、災害対応などの分野で活用できるドローンおよびロボットの開発を促進するとともに、社会実装するためのシステム構築および飛行試験等を実施している。このプロジェクトにおいて、スカパーJSAT 株式会社は、災害現場や地上通信網が未整備の目視外のエリアにおいて、ドローン(小型無人機)の目視外飛行※2 を可能とする運航管理システムの構築を目指した「衛星通信を利用するドローンの運航管理システムの開発」に産学官連携体制(図 2 参照)で取り組み、この事業で、通信衛星を介して目視外ドローンから直接情報収集することをテーマにした各種実験に着手している。
 今回の実験では、通信衛星と目視外ドローンをつなぐ中継基地として導入を想定している高高度無人航空機※3 について、東海大学が所有しているソーラー飛行機の SunFalcon2 を用いて、2 種類の飛行・通信実験を実施した。
 その結果、当初の目的としていた各種データを取得でき、通信衛星や高高度無人航空機を用いることで目視外のエリアにおいても通信環境を構築できる可能性を確認できた。NEDO とスカパーJSATは、実験で得られた知見を新規開発する高高度無人航空機の設計、無人航空機搭載用無線機器の設計に反映し、本事業を着実に進めていく予定。
 また、これらの取り組みを通じて、災害現場や地上通信が未整備な地帯でも小型で安価なドローンの目視外飛行が可能な運航管理システムの実現とともに、新たな利用領域の開拓とマーケットの拡大を目指す。

2.本実験の内容と結果

 実験では、通信衛星と目視外ドローンをつなぐ中継基地として高高度無人航空機を導入することを想定した2種類の実験を行い、各種データを取得した(実験の概念図は、図1参照。システムの完成イメージ(全体)は、図3参照)。具体的な実験内容とその結果は、以下の通り。
 なお、本実験の実施に際しては、一般財団法人日本気象協会の協力のもと、ドップラーライダーによる上空の風向風速データならびに気象情報を活用して、安全面に最大限配慮した。

<実験概要>
日時:2017年11月27日(月)から12月1日(金)
場所:ふくしまスカイパーク (福島市大笹生字苧畑169)
ソーラー飛行機:SunFalcon2 (東海大学所有)
実験高度:最大280メートル(海抜684メートル)
高高度無人航空機を想定した飛行実験の実施:東海大学
無人航空機搭載小型無線機器に係わる通信実験の実施:国立研究開発法人情報通信研究機構
(NICT)、株式会社サーキットデザイン



<実験1>高高度環境下における発電量計算のためのデータ取得
高高度無人航空機は、搭載されたソーラーパネルとバッテリーで必要電力を賄う仕様ですが、その発電量は高度や角度で大きく変動します。山岳救助探索や広域災害時の情報収集等を利用シーンと想定し、まずは日中において、連続十数時間の飛行の実現を目指して実験を行い、データを取得した。

【実験結果】
 今回取得した既存機SunFalcon2による発電等のデータは、通信衛星と目視外ドローンをつなぐ中継基地として高高度無人航空機が機能し、目視外エリアにおける通信を実現させるのに必要となる発電量の算定に役立つ有効なもの。今回得られたデータに基づき、2018年度以降、開発機が飛行を予定している高度約2,000mにおける発電量を算定し、高高度無人航空機の設計に反映する。

<実験2>高高度無人航空機と地上移動局間の無線機器同士の通信品質データ取得
 通常、通信品質は無線システムの技術基準および無線設備規則は標準的な伝搬モデルを用いて計算するが、周波数帯や送信出力、アンテナ、および無線機を搭載した無人航空機の姿勢状態により通信品質に変化が生じる。そのため、今回は各種の影響を最小限にするために、高高度無人航空機を高度280メートル程度の低空で飛行させ、地上に設置した解析用通信装置(移動局)との間の伝搬特性を把握し、目視外ドローンとの通信品質確保の基礎データを取得した。

【実験結果】
 今回取得した解析用通信装置(地上移動局)との間の通信品質のデータは、今後、高高度での活用が予定される無人航空機搭載小型無線機器の設計に使用する基礎データとして有用なものとなった。

情報提供元:スカパーJSAT株式会社
https://www.sptvjsat.com/#htab3

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