特許 6937600 ドローン検出システム及びドローン検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6937600

(24)【登録日】2021年9月2日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】ドローン検出システム及びドローン検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/58 20060101AFI20210909BHJP

   G01S 13/87 20060101ALI20210909BHJP

   G01S 13/88 20060101ALI20210909BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20210909BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20210909BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/58 210

   G01S13/87

   G01S13/88

   B64C27/08

   B64C39/02

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-76626(P2017-76626)

(22)【出願日】2017年4月7日

(65)【公開番号】特開2018-179634(P2018-179634A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115636

【氏名又は名称】リオン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】青山 秀次

(72)【発明者】

【氏名】塩見 格一

【審査官】 藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２１５８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０６７７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／００５９６９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 佐々木 理志ら，「２４ＧＨｚ帯小型マルチモードセンサモジュールＮＪＲ４２３３Ｄを用いたドローン検知の検討」，電子情報通信学会技術研究報告，一般社団法人電子情報通信学会，2016年10月13日，Vol.116, No.252，pp.41-45

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ７／００− ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００−１３／９５

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＳＤＢ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出システムであって、
送波装置から間欠的に送波される探索波の反射波を含む周波数帯の波を受信波として受波する受波装置と、
前記受信波中に、前記探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かを判別する判別部と、
前記受信波を、予め定められた一定期間毎、サンプルホールドして前記判別部に取り込むサンプルホールド部と、を有するドローン検出システム。

【請求項2】

前記送波装置としてのレーダー送信機から間欠的に送波されるパルス波を構成する搬送波を、前記探索波として利用する請求項１に記載のドローン検出システム。

【請求項3】

プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出システムであって、
探索波を送波する複数の送波装置と、
前記複数の送波装置から送波される探索波の反射波を含む周波数帯の波を受信波として受波する受波装置と、
前記受信波中に、前記探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かを判別する判別部と、
前記複数の送波装置が互いに同期した前記探索波を送波するように制御する同期制御部とを有するドローン検出システム。

【請求項4】

プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出システムであって、
送波装置から送波される探索波の反射波を含む周波数帯の波を受信波として受波する受波装置と、
前記受信波中に、前記探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かを判別する判別部と、
前記受信波の周波数スペクトルを演算するスペクトル演算部と、を有し、
前記判別部は、前記周波数スペクトルに、予め定められた基準値以上のスペクトル強度を有しかつ前記探索波の周波数より上側と下側とに予め定められた許容差内で同一のシフト量だけシフトした２つの周波数の波を、前記第１と第２の周波数の反射波であると判断するドローン検出システム。

【請求項5】

前記探索波と同じ周波数のローカル波と前記受信波とを混合するイメージリジェクションミクサを有し、前記探索波より高周波側の受信波に基づく中間波と、前記探索波より低周波側の受信波に基づく中間波とに分けて前記スペクトル演算部に付与する信号処理部を備える請求項４に記載のドローン検出システム。

【請求項6】

前記ドップラーシフトによる周波数のシフト量より大きく前記探索波の周波数からシフトしたローカル波と前記受信波とを混合するミクサを有し、前記第１と第２の周波数の反射波を併せて含み得る中間波を前記スペクトル演算部に付与する信号処理部を備える請求項４に記載のドローン検出システム。

【請求項7】

前記受信波又は前記ローカル波の位相を変更する位相調整器と、
前記位相の変化に対して前記中間波のビートの変化が最大になる位相又はその近傍の位相をスキャンして求め、その求めた位相に前記受信波又は前記ローカル波の位相が固定されるように前記位相調整器を制御する位相制御部とを備える請求項５又は６に記載のドローン検出システム。

【請求項8】

ドローン無しの状態で予め受波した前記受信波の周波数スペクトルをノイズスペクトルとして記憶して、前記受信波の周波数スペクトルから前記ノイズスペクトルを差し引くノイズ除去手段を備える請求項４乃至７の何れか１の請求項に記載のドローン検出システム。

【請求項9】

プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出方法であって、
複数の送波装置を離間させて配置しかつ、それら送波装置から互いに同期した探索波を送波し、
前記複数の送波装置から送波される探索波の反射波に、前記探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かに基づいて前記ドローンの有無を判別するドローン検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出システム及びドローン検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、プロペラで飛行する小型のドローンが急速に普及し、それに伴い、条例や政令等によりドローンの飛行禁止エリアが多く設けられてきている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７-０５２３８９(図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、ドローンは、飛行機やヘリコプター等に比べて小型であるため、レーダにて正確に検出ことができず、飛行禁止エリアにドローンが進入したか否かを監視することが困難であった。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、飛行中のドローンを正確に検出可能なドローン検出システム及びドローン検出方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出システムであって、送波装置から間欠的に送波される探索波の反射波を含む周波数帯の波を受信波として受波する受波装置と、前記受信波中に、前記探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かを判別する判別部と、前記受信波を、予め定められた一定期間毎、サンプルホールドして前記判別部に取り込むサンプルホールド部と、を有するドローン検出システムである。
請求項２の発明は、前記送波装置としてのレーダー送信機から間欠的に送波されるパルス波を構成する搬送波を、前記探索波として利用する請求項１に記載のドローン検出システムである。

【0007】

請求項３の発明は、プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出システムであって、探索波を送波する複数の送波装置と、前記複数の送波装置から送波される探索波の反射波を含む周波数帯の波を受信波として受波する受波装置と、前記受信波中に、前記探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かを判別する判別部と、前記複数の送波装置が互いに同期した前記探索波を送波するように制御する同期制御部とを有するドローン検出システムである。

【0010】

請求項４の発明は、プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出システムであって、送波装置から送波される探索波の反射波を含む周波数帯の波を受信波として受波する受波装置と、前記受信波中に、前記探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かを判別する判別部と、前記受信波の周波数スペクトルを演算するスペクトル演算部と、有し、前記判別部は、前記周波数スペクトルに、予め定められた基準値以上のスペクトル強度を有しかつ前記探索波の周波数より上側と下側とに予め定められた許容差内で同一のシフト量だけシフトした２つの周波数の波を、前記第１と第２の周波数の反射波であると判断するドローン検出システムである。

【0011】

請求項５の発明は、前記探索波と同じ周波数のローカル波と前記受信波とを混合するイメージリジェクションミクサを有し、前記探索波より高周波側の受信波に基づく中間波と、前記探索波より低周波側の受信波に基づく中間波とに分けて前記スペクトル演算部に付与する信号処理部を備える請求項４に記載のドローン検出システムである。

【0012】

請求項６の発明は、前記ドップラーシフトによる周波数のシフト量より大きく前記探索波の周波数からシフトしたローカル波と前記受信波とを混合するミクサを有し、前記第１と第２の周波数の反射波を併せて含み得る中間波を前記スペクトル演算部に付与する信号処理部を備える請求項４に記載のドローン検出システムである。

【0013】

請求項７の発明は、前記受信波又は前記ローカル波の位相を変更する位相調整器と、前記位相の変化に対して前記中間波のビートの変化が最大になる位相又はその近傍の位相をスキャンして求め、その求めた位相に前記受信波又は前記ローカル波の位相が固定されるように前記位相調整器を制御する位相制御部とを備える請求項５又は６に記載のドローン検出システムである。

【0014】

請求項８の発明は、ドローン無しの状態で予め受波した前記受信波の周波数スペクトルをノイズスペクトルとして記憶して、前記受信波の周波数スペクトルから前記ノイズスペクトルを差し引くノイズ除去手段を備える請求項４乃至７の何れか１の請求項に記載のドローン検出システムである。

【0015】

請求項９の発明は、プロペラにて飛行しているドローンを検出するドローン検出方法であって、複数の送波装置を離間させて配置しかつ、それら送波装置から互いに同期した探索波を送波し、前記複数の送波装置から送波される探索波の反射波に、前記探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かに基づいて前記ドローンの有無を判別するドローン検出方法である。

【発明の効果】

【0017】

送波装置から送波された探索波が、ドローンの回転中のプロペラで反射して受波装置に受波されると、受波装置に近づく側に回転移動中のプロペラで反射した反射波は、探索波より周波数が高くなる側にドップラーシフトし、受波装置から遠ざかる側に回転移動中のプロペラで反射した反射波は、探索波より周波数が低くなる側にドップラーシフトする。これに対し、請求項１，３，４及び９のドローン検出システム及びドローン検出方法では、受信波中に、探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波が含まれているか否かに基づいてドローンの存否を判断するので、ドローンとそれ以外のものが明確に区別され、ドローンを正確に検出することができる。

【0018】

なお、上記第１と第２の周波数の反射波の有無は、受信波の波高の変化から判断してもよいし、請求項４のドローン検出システムのように、受信波の周波数スペクトルを求めてスペクトル強度で判断してもよい。

【0019】

請求項３及び請求項９の発明のように、複数の送波装置から送波される探索波を同期させることで、探索波同士の干渉が防がれ、任意の送波装置からの探索波を利用してドローンを検出することができる。これにより、広範囲でドローンの検出が可能になる。

【0020】

探索波は、送波装置から間欠的に送波されるものであってもよい。ここで、受信波全体に対して探索波の受波期間が極めて短い場合、判別部において、探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波を受信波全体から検出することが困難になる。これに対し、請求項１の構成のように、受信波を、予め定められた一定期間毎、サンプルホールドして判別部に取り込むサンプルホールド部を備えれば、そのような問題が解消される。なお、ドローン検出システムに探索波を間欠的に出力する送波装置を備えた構成としてもよいし、例えば、レーダー送信機から間欠的に送波されるパルス波を構成する搬送波を探索波として利用してもよい（請求項２の発明）。

【0021】

請求項８のドローン検出システムでは、受信波の周波数スペクトルからハムノイズの成分を抑えることができ、ドローンの検出精度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態に係るドローン検出システムのブロック図

【図2】（Ａ）ハムノイズの周波数スペクトル，（Ｂ）ハムノイズと反射波の周波数スペクトル，（Ｃ）ハムノイズと反射波の周波数スペクトル

【図3】（Ａ）高周波側の中間波の周波数スペクトル，（Ｂ）低周波側の中間波の周波数スペクトル

【図4】受信波の態様の変化を示した概念図

【図5】第２実施形態のドローン検出システムの概念図

【図6】第３実施形態のドローン検出システムの概念図

【図7】受信波の態様の変化を示した概念図

【図8】第４実施形態のドローン検出システムのブロック図

【図9】レーダー送信機からの信号の概念図

【発明を実施するための形態】

【0023】

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係るドローン検出システム１０と、その検出対象であるドローン９１の一例とが示されている。このドローン９１は、例えば、広く普及しているタイプのものであって、水平旋回する直径１５〜２５［ｃｍ］のプロペラ９０を４つ以上有する。そして、例えば、プロペラ９０を１５００〜２０００［ｒｐｍ］で回転させて、最高速度５０［ｋｍ／ｈ］で移動することができる。

【0024】

ドローン検出システム１０は、例えば、送受波兼用のホーン型のアンテナ１５を備える。アンテナ１５には、アンプ１２、分配器１３、サーキュレータ１４を介して発信器１１が接続されている。発信器１１は、例えば、ＶＣＸＯであって、マイクロコンピュータ２２にて制御されて１０〜２５［ＧＨｚ］の一定周波数（例えば、１０［ＧＨｚ］）の交流信号を連続して出力する。それがアンプ１２で増幅され、分配器１３を通り、さらに、サーキュレータ１４の第１ポートから第２ポートを通ってアンテナ１５に付与される。これにより、アンテナ１５から一定周波数（例えば、１０［ＧＨｚ］）のマイクロ波（電磁波）が探索波として送波される。そして、その探索波の反射波を含む周波数帯の波が受信波としてアンテナ１５に受波されて、サーキュレータ１４の第２ポートから第３ポートを通り、アンプ１８で増幅され、さらに、位相調整器１９を介してイメージリジェクションミクサ２１に取り込まれる。

【0025】

ここで、飛行中のドローン９１で探索波が反射すると、図４に示すようにプロペラ９０のうちアンテナ１５に近づく側に回転移動中の部位に反射することで探索波より高周波側にドップラーシフトした反射波（図４の１０［ＧＨｚ］＋ｆの反射波）と、プロペラ９０のうちアンテナ１５から遠ざかる側に回転移動中の部位に反射することで探索波より低周波側にドップラーシフトした反射波（図４の１０［ＧＨｚ］−ｆの反射波）との両方を含む受信波がイメージリジェクションミクサ２１に取り込まれる。

【0026】

イメージリジェクションミクサ２１は、発信器１１が出力する一定周波数（例えば、１０［ＧＨｚ］）の交流波を分配器１３及びアンプ１７を通してローカル波として取り込み、９０度位相が異なる２つのローカル波に２分配してそれぞれ受信波と混合し、中間波Ｗ１と中間波Ｗ２とを生成する。具体的には、イメージリジェクションミクサ２１は、受信波を同相に２分配する第１分配器２３と、ローカル波を９０度の位相をずらして２分配する第２分配器２４と、第１及び第２の分配器２３，２４で分配された一方の受信波と一方のローカル波とを混合して中間波Ｗ１を生成する第１ミクサ２５と、第１及び第２の分配器２３，２４で分配された他方の受信波と他方のローカル波とを混合して中間波Ｗ２を生成する第２ミクサ２６とを有する。そして、中間波Ｗ１，Ｗ２がＡ／Ｄコンバータ２７を通してマイクロコンピュータ２２に取り込まれる。

【0027】

図１には、マイクロコンピュータ２２における信号処理がブロック図にして示されている。即ち、マイクロコンピュータ２２は、所定のプログラムを実行することで、中間波Ｗ１の位相を９０度ずらす９０度移相器２９と、その９０度位相をずらされた中間波Ｗ１と中間波Ｗ２との和を演算する加算器３１と差を演算する減算器３２として機能する。

【0028】

ここで、本実施形態のドローン検出システム１０では、上述の如く、受信波を中間波Ｗ１，Ｗ２にダウンコンバージョンするために、探索波と同じ周波数のローカル波を使用するので、図４に示すように、探索波より高周波側の受信波の中間波（以下、単に「上側中間波Ｗｕ」という）と、探索波より低周波側の受信波の中間波（以下、単に「下側中間波Ｗｄ」という）と重なり合う。即ち、上側中間波Ｗｕ及び下側中間波Ｗｄの一方を希望波とすると他方が一方のイメージ波（阻害波）になる。

【0029】

これに対し、本実施形態のドローン検出システム１０では上述の如く、加算器３１により中間波Ｗ１，Ｗ２の和を演算することで、上側中間波Ｗｕをイメージ波として抑えて下側中間波Ｗｄを希望波として抽出することができると共に、減算器３２により中間波Ｗ１，Ｗ２の差を演算することで下側中間波Ｗｄをイメージ波として抑え、上側中間波Ｗｕを希望波として抽出することができる。

【0030】

また、マイクロコンピュータ２２は、所定のプログラムを実行することでＦＦＴ４０、ハムノイズ除去部４１、ドローン判別部４２（本発明に係る「判別部」に相当する）として機能する。そして、ＦＦＴ４０（本発明に係る「スペクトル演算部」に相当する）にて、下側中間波Ｗｄ及び上側中間波Ｗｕの周波数スペクトルをそれぞれ求める。ここで、図２（Ａ）にはドローン９１が存在しない場合の上側中間波Ｗｕの周波数スペクトルが示され、図２（Ｂ）にはドローン９１が存在する場合と存在しない場合のそれぞれの上側中間波Ｗｕの周波数スペクトルが重ねられた状態で示されている。また、図２（Ｃ）にはドローン９１が存在する場合と存在しない場合のそれぞれの下側中間波Ｗｄの周波数スペクトルが重ねられた状態で示されている。この例のように、上側中間波Ｗｕの周波数スペクトルには、一定周波数のハムノイズが含まれる。

【0031】

ハムノイズ除去部４１（本発明に係る「ノイズ除去手段」に相当する）では、上記ハムノイズを除去する。そのために、ハムノイズ除去部４１は、例えば、ドローン９１が存在しない状態で取得した受信波に基づき、上側中間波Ｗｕ及び下側中間波Ｗｄの周波数スペクトルをハムノイズスペクトルとして予め求めて記憶している。そして、下側中間波Ｗｄ及び上側中間波Ｗｕの周波数スペクトルからハムノイズスペクトルを除去する処理を行う。図３（Ａ）には、ハムノイズスペクトルを除去された上側中間波Ｗｕの周波数スペクトルの一例が示され、図３（Ｂ）には、ハムノイズスペクトルを除去された下側中間波Ｗｄの周波数スペクトルの一例が示されている。

【0032】

ドローン判別部４２では、ハムノイズスペクトルを除去された下側中間波Ｗｄ及び上側中間波Ｗｕの周波数スペクトルにおいて、それぞれ予め決められた基準範囲Ｒ１の周波数帯に予め定められた基準値Ｋ１以上のスペクトル強度を有する波（以下、これを「判別対象波」という）が存在するか否かを判別する。そして、下側中間波Ｗｄ及び上側中間波Ｗｕの両方の周波数スペクトル中に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、判別対象波Ｌ１，Ｌ２が存在する場合には、例えば、一方の判別対象波Ｌ１の周波数の中央値と、他方の判別対象波Ｌ２の周波数の中央値との差分が、予め定められた許容差Δｆであるときにドローン９１が存在すると判断し、マイクロコンピュータ２２に接続されているた報知器４３を作動させる。

【0033】

ここで、上記基準範囲Ｒ１は、検出対象であるドローン９１のプロペラ９０が採り得る回転速度とプロペラ９０の半径とに基づいて定めることができる。本実施形態では、基準範囲Ｒ１は、例えば、１００〜４００［Ｈｚ］に設定されている。また、上記基準値Ｋ１は、ホワイトノイズによるスペクトルと判別対象波とが区別可能な値に、実測実験に基づて定めることができ、本実施形態では、例えば、１５［ｄＢ］に設定されている。さらに、上記許容差Δｆは、ドローン９１が採り得る移動速度ｖに基づいて設定することができる。

【0034】

ところで、中間波Ｗ１及び中間波Ｗ２のビートの大きさは、受信波とローカル波との位相差によって変化する。また、ビートを信号として捉えるとそのビート信号は、受信波とローカル波の周波数差で振幅する正弦波であるから、ゼロクロスポイントで勾配が最も大きくなる。即ち、受信波とローカル波との位相差の変化に対するビートの変化量はゼロクロスポイントの近傍で最も大きくなる。そこで、ビート信号の正弦波のゼロクロスポイントの近傍で、受信波がローカル波によってサンプリングされて中間波が生成されるように、前述の位相調整器１９にて受信波の位相を調整する制御を行っている。

【0035】

具体的には、マイクロコンピュータ２２が、所定のプログラムを実行することで位相制御部３４として機能し、中間波Ｗ２のビートを検出すると共に位相調整器１９にて受信波の位相を所定量ずつ変化させて、位相変化に対して中間波Ｗ２のビートの変化が最大になるときの位相をスキャンして求める。そして、その位相に位相調整器１９を固定する。

【0036】

本実施形態のドローン検出システム１０の構成に関する説明は、以上である。なお、本実施形態では、発信器１１とアンプ１２とアンテナ１５とマイクロコンピュータ２２とから本発明に係る「送波装置」が構成されている。また、位相調整器１９とイメージリジェクションミクサ２１とマイクロコンピュータ２２とＡ／Ｄコンバータ２７とから本発明に係る「受信装置」が構成されている。さらに、９０度移相器２９と、その９０度位相をずらされた中間波Ｗ１と中間波Ｗ２との和を演算する加算器３１と差を演算する減算器３２とから本発明に係る「信号処理部」が構成されている。

【0037】

次に、このドローン検出システム１０の作用効果について説明する。ドローン９１が、飛行禁止エリアに進入しないように監視するためには、ドローン検出システム１０のアンテナ１５から飛行禁止エリアに向けて探索波を送波する。この状態で飛行禁止エリアにドローン９１が進入すると、探索波がドローン９１のプロペラ９０で反射して、前述したように探索波の周波数に対して上側と下側とにそれぞれドップラーシフトした反射波を含む受信波（図４上段部参照）がドローン検出システム１０に取り込まれる。そして、探索波より高周波側の受信波からダウンコンバージョンされた上側中間波Ｗｕの周波数スペクトル（図３（Ａ）参照）と、探索波より低周波側の受信波からダウンコンバージョンされた下側中間波Ｗｄの周波数スペクトル（図３（Ｂ）参照）とのそれぞれに、周波数が基準範囲Ｒ１内で、スペクトル強度が基準値Ｋ１以上の判別対象波Ｌ１，Ｌ２が出現し、それら判別対象波Ｌ１，Ｌ２の周波数差が許容差Δｆ内で同一になる。これに基づき、ドローン９１が飛行禁止エリアに進入したと判断されて報知器４３が作動する。

【0038】

このように、本実施形態のドローン検出システム１０は、受信した受信波中に、探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした反射波が含まれているか否かに基づいてドローン９１の存否を判断するので、例えば風に揺れている樹木や電線等や滑空する鳥とドローン９１とを確実に区別することができ、ドローン９１を正確に検出することができる。ここで、鳥が一定周期で羽ばたいた場合、探索波に対して上下にドップラーシフトした反射波が発生し得るが、プロペラ９０の移動速度に比べて羽根の移動速度は十分に小さいので羽根による反射波の周波数スペクトルは、前述の基準範囲Ｒ１に入らない。また、一定周期で羽根を羽ばたく期間はプロペラ９０が一定周期で回転している期間に比べて極めて短い。これらにより、羽ばたいている鳥をドローン９１と誤検出するようなことはない。なお、より確実に鳥の誤検出を防ぐために、一定期間以上連続して同じ判別対象波Ｌ１，Ｌ２が検出されたことを条件にしてドローン９１の有無を判別してもよい。

【0039】

［第２実施形態］
本実施形態のドローン検出システム１０Ｚは、図５に示されており、間隔を空けて配置された複数のドローン検出装置１０Ｐからなり、各ドローン検出装置１０Ｐは、前記第１実施形態のドローン検出システム１０と略同じ構成になっている。そして、複数のドローン検出装置１０Ｐのうちの１つがマスターとなり、そのマスターのドローン検出装置１０Ｐが１００［ＭＨｚ］の同期用ＲＥＦ信号を出力し、これを各ドローン検出装置１０Ｐが受信している。そして、全てのドローン検出装置１０Ｐが、例えば１０［ＧＨｚ］の探索波を送波していて、同期用ＲＥＦ信号の位相が「０」になる度に、探索波の位相も「０」になるようにマイクロコンピュータ２２が発信器１１を制御している。これにより、複数のドローン検出装置１０Ｐの間で、探索波の相互干渉が抑えられ、各ドローン検出装置１０Ｐが他のドローン検出装置１０Ｐから送波された探索波の反射波を受信してドローン９１を検出することができる。

【0040】

また、各ドローン検出装置１０Ｐの検出結果は、それらドローン検出装置１０Ｐの位置情報と共にマスターのドローン検出装置１０Ｐへと無線送信されるようになっている。これにより、広範囲の領域の何れの場所にドローン９１が進入したかを知ることができる。なお、本実施形態では、上述の通り同期用ＲＥＦ信号の位相に基づいて発信器１１を制御しているときの各ドローン検出装置１０Ｐのマイクロコンピュータ２２が、本発明に係る「同期制御部」に相当する。

【0041】

［第３実施形態］
本実施形態のドローン検出システム１０Ｖは、図６に示されており、イメージリジェクションミクサ２１を有しない点が第１実施形態のドローン検出システム１０と大きく異なる。具体的には、このドローン検出システム１０Ｖは、送波用アンテナ１５Ａと受波用アンテナ１５Ｂとを別々にして備える。

【0042】

送波用アンテナ１５Ａには、水晶振動子４４に基づいて第１発振回路４５Ａが出力する一定周期（例えば、１０［ＧＨｚ］）の交流波をアイソレータ４６を通して受け、一定周波数（例えば、１０［ＧＨｚ］）のマイクロ波（電磁波）を探索波として送波する。すると、その探索波の反射波を含む周波数帯の波が受信波として受波用アンテナ１５Ｂに受波される。そして、その受信波が、アンプ１８を通してミクサ２１Ｖにてローカル波と混合される。

【0043】

ここで、ローカル波の周波数は、図７の上段に概念的に示されているように、プロペラ９０の回転により探索波より高周波側にドップラーシフトした反射波の周波数（例えば、１０［ＧＨｚ］＋ｆ）よりさらに高い周波数になっている。具体的には、ドップラーシフトによって探索波より高くなる周波数ｆは略１００〜４００［ＧＨｚ］程度であることを考慮して、ローカル波の周波数は、１０．００００１［ＧＨｚ］（１０［ＧＨｚ］＋１［ＫＨｚ］）に設定されている。これにより、上記ローカル波と受信波とをミクサ２１Ｖにて混合して生成される中間波は、図７の下段に示すように、１０［ＧＨｚ］＋１［ＫＨｚ］より高周波側の受信波の中間波と、１０［ＧＨｚ］＋１［ＫＨｚ］より低周波側の受信波の中間波とが重なった状態になる。なお、１０．００００１［ＧＨｚ］のローカル波は、前述の水晶振動子４４に基づいて第２発振回路４５Ｂから出力される。

【0044】

ミクサ２１Ｖにて生成された受信波は、ローパスフィルタ４７とＡ／Ｄコンバータ２７とを通してマイクロコンピュータ２２に取り込まれ、第１実施形態のドローン検出システム１０と同様の処理が行われる。具体的には、マイクロコンピュータ２２は、所定のプログラムを実行することが、ＦＦＴ４０，ハムノイズ除去部４１Ｖ、ドローン判別部４２Ｖとして機能する。ＦＦＴ４０では、上記した中間波の周波数スペクトルを演算する。その周波数スペクトルには、第１実施形態の図２で示したようにハムノイズも重なった状態になる。これに対し、ハムノイズ除去部４１Ｖが、前記第１実施形態のハムノイズ除去部４１と同様に、ドローン９１が存在しない状態の周波数スペクトルであるノイズスペクトルとして予め求めて記憶している。そして、中間波の周波数スペクトルからハムノイズスペクトルを除去する処理を行う。

【0045】

ドローン判別部４２Ｖは、ハムノイズスペクトルを除去された中間波の周波数スペクトルにおいて、前記第１実施形態と同様に、基準範囲Ｒ１の周波数帯に基準値Ｋ１以上のスペクトル強度を有する２つの判別対象波Ｌ１，Ｌ２が存在するか否かを判別する。そして、それら判別対象波Ｌ１，Ｌ２の各周波数の中央値と１［ＫＨz］との差をそれぞれドップラーシフト量として求め、それらドップラーシフト量同士の差分が許容差Δｆであるときにドローン９１が存在すると判断して報知器４３を作動させる。

【0046】

本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。また、イメージリジェクションミクサ２１を有しないので、コンパクトかつ安価に製造することができる。

【0047】

［第４実施形態］
本実施形態のドローン検出システム１０Ｗは、飛行場の航空局に設けられたレーダー送信機から送波される信号を探索波として利用する。そのレーダー送信機は、ＳＳＲ送信機とＳＬＳ送信機とからなり、ＳＳＲ送信機は、例えば５［ｍｓｅｃ］の一定周期でＡ質問信号又はＣ質問信号を送波する。そのＡ質問信号は、図９に示すように８［μｓｅｃ］の間隔を開けた２つのパルス波（以下、「ＳＳＲパルス波」という）で構成され、Ｃ質問信号（図示せず）は、２１［μｓｅｃ］の間隔を開けた２つのＳＳＲパルス波で構成されている。また、ＳＬＳ送信機は、Ａ質問信号及びＣ質問信号の最初のＳＳＲパルス波の出力タイミングから２［μｓｅｃ］後にパルス波（以下、適宜「ＳＬＳパルス波」という）を出力する。

【0048】

ＳＳＲパルス波及びＳＬＳパルス波は、共に１０３０［ＭＨｚ］の搬送波で変調される。また、ＳＬＳパルス波のパルス幅は、１［μｓｅｃ］になっている。即ち、１０３０［ＭＨｚ］の搬送波の１波長は、約１［ｎｓｅｃ］であるから、１パルスのＳＬＳパルス波は、約１０００周期分の搬送波で構成されている。そして、本実施形態のドローン検出システム１０Ｗは、このＳＬＳパルス波を構成する１０３０［ＭＨｚ］の搬送波を探索波として利用する。

【0049】

本実施形態のドローン検出システム１０Ｗは、図８に示されており、アンテナ１５で受波した受信波を、アンプ１８，５３、分配器５０及び位相調整器１９を通してイメージリジェクションミクサ２１に取り込むと共に、同じ受信波をゲート制御部５１、探索波ロック部５２にも取り込む。

【0050】

ゲート制御部５１は、ＳＬＳパルス波を構成する１０３０［ＭＨｚ］の搬送波を、±１００［ｎｓｅｃ］の分解能で検出することができる。そして、ゲート制御部５１は、ＳＬＳ送信機からアンテナ１５にて直接受信したＳＬＳパルス波の先頭部分を検出して、検出直後から１［μｓｅｃ］毎にゲート信号を出力する。なお、ゲート制御部５１は、本願出願人が販売する「受動型レーダ」に搭載されたものと同じ回路構成になっていてる。

【0051】

探索波ロック部５２は、ＳＬＳ送信機から間欠的に送波されてくる１０３０［ＭＨｚ］の搬送波に同期した１０３０［ＭＨｚ］のローカル波を生成してイメージリジェクションミクサ２１に連続出力する。その同期を図るために探索波ロック部５２は、ゲート制御部５１からゲート信号を取得している。

【0052】

イメージリジェクションミクサ２１は、第１実施形態と同様に、ローカル波と受信波とを混合して中間波Ｗ１，Ｗ２を生成する。そして、それら中間波Ｗ１，Ｗ２がサンプルホールド部５４により、１［μｓｅｃ］のサンプリング周期でサンプルホールドされて、Ａ／Ｄコンバータ２７を介してマイクロコンピュータ２２に取り込まれる。そのために、サンプルホールド部５４は、ゲート制御部５１から１［μｓｅｃ］毎にゲート信号を受けている。そして、マイクロコンピュータ２２において、１［μｓｅｃ］の長さの中間波Ｗ１，Ｗ２から１［μｓｅｃ］の長さの上側中間波Ｗｕ及び下側中間波Ｗｄが求められる。そして、それら１［μｓｅｃ］の長さの上側中間波Ｗｕ及び下側中間波Ｗｄ毎に、第１実施形態と同様の処理によってドローン９１の有無が判別される。また、第１実施形態と同様に、中間波Ｗ２のビートに基づいた位相調整器１９による位相の調整も行われる。

【0053】

ここで、本実施形態のように探索波が間欠的に送波される構成では、上述したサンプルホールド部５４を備えていないと、受信波全体に対して探索波の受波期間が極めて短い場合、探索波の周波数に対して上下にドップラーシフトした第１と第２の周波数の反射波を受信波全体から検出することが困難になる。これに対し、本実施形態のドローン検出システム１０Ｗでは、受信波を一定期間毎にサンプルホールドして、一定期間の受信波毎にドローン９１の有無を判別するので、上記した問題が解消される。なお、ドローン検出システム１０Ｗに探索波を間欠的に出力する送波装置を備えた構成としてもよい。

【0054】

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0055】

１０，１０Ｖ，１０Ｗ，１０Ｚ ドローン検出システム
１９ 位相調整器
２１ イメージリジェクションミクサ
２１Ｖ ミクサ
２２ マイクロコンピュータ
３４ 位相制御部
４１，４１Ｖ ハムノイズ除去部（ノイズ除去手段）
４２，４２Ｖ ドローン判別部
９０ プロペラ
９１ ドローン
Ｋ１ 基準値
Ｒ１ 基準範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】