特開 2022-59848 大気環境測定方法、無線センサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022059848

(43)【公開日】2022-04-14

(54)【発明の名称】大気環境測定方法、無線センサシステム

(51)【国際特許分類】

   G01W 1/08 20060101AFI20220407BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20220407BHJP

   B64C 13/20 20060101ALI20220407BHJP

【ＦＩ】

G01W1/08 C

B64C39/02

B64C13/20 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020167707

(22)【出願日】2020-10-02

(71)【出願人】

【識別番号】306024148

【氏名又は名称】公立大学法人秋田県立大学

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(74)【代理人】

【識別番号】100194283

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 大勇

(72)【発明者】

【氏名】木口 倫

(72)【発明者】

【氏名】永吉 武志

(72)【発明者】

【氏名】千葉 崇

(72)【発明者】

【氏名】井上 誠

(72)【発明者】

【氏名】間所 洋和

(57)【要約】

【課題】センサによる測定結果の空間分布を様々な領域において高い時間分解能で得る。
【解決手段】複数のドローンは、子機ドローンＤ１と親機ドローンＤ０に大別され、図１の構成においては、親機ドローンＤ０は１機のみであり、他のドローン５機は子機ドローンＤ０とされる。子機ドローンＤ１、親機ドローンＤ０には空気中のＰＭ_２．５等を測定する環境センサが搭載され、これらの３次元空間における位置は、基地局１００からの指令によって操作されると共に、子機ドローンＤ１、親機ドローンＤ０によるＰＭ_２．５等の測定結果は基地局１００に伝わる。基地局１００と直接通信を行うのは親機ドローンＤ０のみであり、子機ドローンＤ１は親機ドローンＤ０と通信を行う。１機の親機ドローンＤ０は各子機ドローンＤ１と基地局１００とを接続するための、移動可能なアクセスポイントとして機能する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

大気における環境特性を測定する大気環境測定方法であって、
複数の子機、及び親機をそれぞれ個別に搭載する複数の無人飛行体を測定対象となる領域の中で飛行させ、
複数の前記子機に、各々が前記環境特性を測定した測定結果を近距離無線通信を用いた第１通信経路によって前記親機に送信させ、
前記親機に、前記子機から前記第１通信経路を介して受信した前記測定結果を、前記第１通信経路とは異なる無線通信を用いた第２通信経路を介して、基地局に対して前記測定結果を送信させ、
前記環境特性の前記領域内の分布を前記基地局で認識することを特徴とする大気環境測定方法。

【請求項2】

前記親機に前記環境特性を測定させ、測定結果を前記第２通信経路を介して前記基地局に送信させることを特徴とする請求項１に記載の大気環境測定方法。

【請求項3】

前記第１通信経路においてＷｉ－Ｆｉ（登録商標）が用いられ、前記第２通信経路において携帯電話回線が用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の環境測定方法。

【請求項4】

前記環境特性は、大気中の微小粒子状物質濃度であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の大気環境測定方法。

【請求項5】

前記子機と前記親機とは前記第１通信経路を介した双方向通信を、前記親機と前記基地局とは前記第２通信経路を介した双方向通信を、それぞれ行い、
前記親機を搭載する前記無人飛行体は、前記第２通信経路及び前記親機を介して、
前記子機を搭載する前記無人飛行体は、前記第２通信経路、前記親機、及び前記第１通信経路を介して、
それぞれ前記基地局によって無線により制御されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の大気環境測定方法。

【請求項6】

領域内の複数の測定点におけるセンサによる測定結果を無線通信を用いて基地局で認識する無線センサシステムであって、
前記センサと、近距離無線通信を用いた第１通信経路によって無線通信を行う子機側第１通信部と、を具備し、複数の前記測定点にそれぞれ配置される複数の子機と、
前記第１通信経路によって複数の前記子機と無線通信を行う親機側第１通信部と、前記第１通信経路とは異なる第２通信経路によって前記基地局と無線通信を行う第２通信部と、を具備し、前記領域内に配置される親機と、
が用いられ、
前記基地局は、複数の前記子機における前記測定結果を、当該測定結果を前記第１通信経路を介して入手した前記親機から、前記第２通信経路を介して入手することを特徴とする無線センサシステム。

【請求項7】

前記親機も前記センサを具備し、前記第２通信部は当該センサの測定結果を前記第２通信経路を介して前記基地局に送信することを特徴とする請求項６に記載の無線センサシステム。

【請求項8】

前記第１通信経路において、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）が用いられ、前記第２通信経路において、携帯電話回線が用いられることを特徴とする請求項６又は７に記載の無線センサシステム。

【請求項9】

前記親機は、前記親機側第１通信部及び前記第２通信部に電力を供給する親機側電源を具備し、
前記子機は、前記子機側第１通信部に電力を供給し前記親機側電源よりも低容量とされた子機側電源を具備することを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の無線センサシステム。

【請求項10】

前記センサは、大気中の微小粒子状物質濃度を測定することを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の無線センサシステム。

【請求項11】

複数の前記子機、前記親機の各々は個別の無人飛行体に搭載されたことを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載の無線センサシステム。

【請求項12】

前記子機側第１通信部、前記親機側第１通信部、及び前記第２通信部は、それぞれ双方向通信を行い、
前記親機を搭載する前記無人飛行体は、前記第２通信経路及び前記親機を介して、
前記子機を搭載する前記無人飛行体は、前記第２通信経路、前記親機、前記第１通信経路、及び前記子機を介して、
それぞれ前記基地局によって無線により制御されることを特徴とする請求項６から請求項１１までのいずれか１項に記載の無線センサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大気の状態を複数の箇所で測定する大気環境測定方法、この測定に使用できる無線センサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

大気環境の評価において測定する対象として、例えば粉塵に対応したＰＭ_２．５（直径２．５μｍ以下の微小粒子状物質）濃度がある。この測定は、地上における様々な箇所のみならず、上空においても同様に様々な箇所でも行われる。このためには、このような測定を行うセンサ（環境センサ）を搭載した有人の航空機や無人飛行体（ドローン）が用いられる。この場合、特許文献１に記載されるように、アクチュエータによって取り込まれた空気中のＰＭ_２．５等を測定する環境センサが用いられる。

【0003】

また、大気環境の評価のためには、この環境センサによる測定結果を一定の範囲にわたる３次元分布として得ることが必要な場合もあり、かつこの測定結果を例えば１時間以内の短い時間間隔（例えば数秒間隔）で得ることが必要な場合もある。このため、特許文献２には、上記のような環境センサを塔載した複数のドローンの隊列を制御して、大気環境の測定を行う技術が記載されている。この場合においては、各ドローンは自動飛行するように設定され、自身の位置を認識することによって、３次元空間中における所望の形態の隊列を一定時間維持してホバリングするように設定され、その間に測定が行われる。この隊列のパターンとしては、様々な形態のものを設定することができ、これに応じてこの隊列が形成される空間領域中の測定結果の分布が測定される。

【0004】

この場合においては、各ドローンにおいて、上記の環境センサの他に、気象条件（気温、湿度、気圧、風向等）を測定するためのセンサも搭載され、これらの測定結果を記憶する記憶装置も搭載される。各ドローンは自動自律制御により飛行するため、ＧＰＳ信号等を用いて認識された自身の位置情報や、この飛行のために必要なデータも、この記憶装置に記憶される。各ドローンにおける上記の環境センサによる測定結果は、上記の気象条件や位置情報等と共に、地上に送信される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－０２７７７８号公報

【特許文献2】特開２０１９－１９６０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のような大気環境の評価として、例えば野焼き（野外での焼却作業）によって発生した微小粒子状物質（例えばＰＭ_２．５）の評価がある。この場合においては、予め定められた地点ではなく、風向きや状況に応じた様々な地点（場所、高度）においてこの測定を行う、すなわちＰＭ_２．５の空間分布を測定することによって、例えばこの浮遊粒子の発生箇所を推定することができる。この際、風速（大気の流れの速度）が大きい場合には、発生箇所の位置精度を高くするためには、測定の時間分解能が高い（時間間隔が短い）ことが要求され、例えば数秒間隔でこの測定を行う必要がある場合もある。

【0007】

特許文献２に記載の技術においては、多数のドローンが同時に制御されて隊列が形成された上で測定が行われるため、このような状況に応じて臨機応変に、かつ短い時間間隔で測定を行う用途には適さなかった。また、このようにドローンを制御した場合、消費電力が大きくなるため、飛行時間（測定可能時間）も短くなった。

【0008】

このため、センサによる測定結果（例えばＰＭ_２．５等の環境特性）の空間分布を様々な領域において高い時間分解能で得ることができる技術が求められた。

【0009】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の大気環境測定方法は、大気における環境特性を測定する大気環境測定方法であって、複数の子機、及び親機をそれぞれ個別に搭載する複数の無人飛行体を測定対象となる領域の中で飛行させ、複数の前記子機に、各々が前記環境特性を測定した測定結果を近距離無線通信を用いた第１通信経路によって前記親機に送信させ、前記親機に、前記子機から前記第１通信経路を介して受信した前記測定結果を、前記第１通信経路とは異なる無線通信を用いた第２通信経路を介して、基地局に対して前記測定結果を送信させ、前記環境特性の前記領域内の分布を前記基地局で認識することを特徴とする。
本発明の大気環境測定方法は、前記親機に前記環境特性を測定させ、測定結果を前記第２通信経路を介して前記基地局に送信させることを特徴とする。
本発明の大気環境測定方法は、前記第１通信経路においてＷｉ－Ｆｉ（登録商標）が用いられ、前記第２通信経路において携帯電話回線が用いられることを特徴とする。
本発明の大気環境測定方法において、前記環境特性は、大気中の微小粒子状物質濃度であることを特徴とする。
本発明の大気環境測定方法は、前記子機と前記親機とは前記第１通信経路を介した双方向通信を、前記親機と前記基地局とは前記第２通信経路を介した双方向通信を、それぞれ行い、前記親機を搭載する前記無人飛行体は、前記第２通信経路及び前記親機を介して、前記子機を搭載する前記無人飛行体は、前記第２通信経路、前記親機、及び前記第１通信経路を介して、それぞれ前記基地局によって無線により制御されることを特徴とする。
本発明の無線センサシステムは、領域内の複数の測定点におけるセンサによる測定結果を無線通信を用いて基地局で認識する無線センサシステムであって、前記センサと、近距離無線通信を用いた第１通信経路によって無線通信を行う子機側第１通信部と、を具備し、複数の前記測定点にそれぞれ配置される複数の子機と、前記第１通信経路によって複数の前記子機と無線通信を行う親機側第１通信部と、前記第１通信経路とは異なる第２通信経路によって前記基地局と無線通信を行う第２通信部と、を具備し、前記領域内に配置される親機と、が用いられ、前記基地局は、複数の前記子機における前記測定結果を、当該測定結果を前記第１通信経路を介して入手した前記親機から、前記第２通信経路を介して入手することを特徴とする。
本発明の無線センサシステムにおいて、前記親機も前記センサを具備し、前記第２通信部は当該センサの測定結果を前記第２通信経路を介して前記基地局に送信することを特徴とする。
本発明の無線センサシステムにおいて、前記第１通信経路において、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）が用いられ、前記第２通信経路において、携帯電話回線が用いられることを特徴とする。
本発明の無線センサシステムにおいて、前記親機は、前記親機側第１通信部及び前記第２通信部に電力を供給する親機側電源を具備し、前記子機は、前記子機側第１通信部に電力を供給し前記親機側電源よりも低容量とされた子機側電源を具備することを特徴とする。
本発明の無線センサシステムにおいて、前記センサは、大気中の微小粒子状物質濃度を測定することを特徴とする。
本発明の無線センサシステムにおいて、複数の前記子機、前記親機の各々は個別の無人飛行体に搭載されたことを特徴とする。
本発明の無線センサシステムにおいて、前記子機側第１通信部、前記親機側第１通信部、及び前記第２通信部は、それぞれ双方向通信を行い、前記親機を搭載する前記無人飛行体は、前記第２通信経路及び前記親機を介して、前記子機を搭載する前記無人飛行体は、前記第２通信経路、前記親機、前記第１通信経路、及び前記子機を介して、それぞれ前記基地局によって無線により制御されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明は以上のように構成されているので、センサによる測定結果の空間分布を様々な領域において高い時間分解能で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係る大気環境測定方法において用いられるドローンと基地局の関係の第１の例を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る大気環境測定方法において用いられるドローンと基地局の関係の第２の例を示す図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおいて用いられる子機の構成を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る無線センサシステムにおいて用いられる親機の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施の形態に係る大気環境測定方法について説明する。この大気環境測定方法においては、特許文献２に記載の技術と同様に、測定の対象となる３次元領域内を飛行する複数のドローン（無人飛行体）と、これに搭載された環境センサが用いられる。

【0014】

図１は、この大気環境測定方法において用いられるドローンと地上の１点に固定された単一の基地局１００等の関係を示す。ここで、複数のドローンは、子機ドローン（子機）Ｄ１と親機ドローン（親機）Ｄ０に大別され、図１の構成においては、親機ドローンＤ０は１機のみであり、他のドローン５機は子機ドローンＤ１とされる。図１の構成要素間においては無線通信が可能とされる。子機ドローンＤ１、親機ドローンＤ０には空気中のＰＭ_２．５等を測定する環境センサが搭載され、これらの３次元空間における位置は、基地局１００からの指令によって操作されると共に、子機ドローンＤ１、親機ドローンＤ０によるＰＭ_２．５等の測定結果は基地局１００に伝わる。基地局１００は以下に説明される動作が行える限りにおいて、地上に固定されていてもよく、車両等に搭載されて移動可能とされていてもよい。基地局１００はネットワークＮと有線又は無線によって接続され、このネットワークＮにはサーバ２００も接続されるため、基地局１００は遠隔した場所に設置されたサーバ２００とネットワークＮを介して接続される。これによって、サーバ２００においてはＰＭ_２．５等の空間分布を認識する、あるいはその時間変化を認識することができる。基地局１００はこのような解析やデータの保存をネットワークＮに接続された他のシステムやクラウドサービスによって行わせることもできる。なお、基地局１００からその飛行が制御できる限りにおいて、子機ドローンＤ１、親機ドローンＤ０は特許文献２に記載の技術と同様に自動飛行型である必要はない。

【0015】

ここで、基地局１００と直接通信を行うのは親機ドローンＤ０のみであり、子機ドローンＤ１は親機ドローンＤ０と通信を行う。また、子機ドローンＤ１と親機ドローンＤ０との間の通信には近距離無線通信（無線ＬＡＮ）による第１通信経路Ｐ１が用いられ、具体的には、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠したＷｉ－Ｆｉ（登録商標）が用いられる。これに対して、親機ドローンＤ０と基地局１００の間の通信にはこれよりも通信距離が長い、携帯電話等の移動体通信システムにおいて用いられる通信方式による第２通信経路Ｐ２が用いられる。このため、図１において１機の親機ドローンＤ０は各子機ドローンＤ１と基地局１００とを接続するための、移動可能なアクセスポイントとして機能する。子機ドローンＤ１に搭載される機器、親機ドローンＤ０に搭載される機器の構成については後述する。

【0016】

例えば、Ｗｉ－Ｆｉにおける通信距離は最大で数百ｍ程度であるために、子機ドローンＤ１が第１通信経路Ｐ１によって基地局１００と通信をする場合には、複数の子機ドローンＤ１が隊列を構成した場合には、地上にある基地局１００との間の距離が大きいために通信が不可能となる子機ドローンＤ１が発生する。あるいは、子機ドローンＤ１の隊列の形態がこの通信距離によって制限され、ある時点で測定される測定結果の分布に制限が加わる。これに対して、図１の構成においては、親機ドローンＤ０を全ての子機ドローンＤ１と第１通信経路Ｐ１によって通信可能な範囲内として同時に飛行させれば、基地局１００は親機ドローンＤ０と第２通信経路Ｐ２を介して通信することによって、間接的に子機ドローンＤ１と通信が可能となる。このため、特許文献２に記載の技術と同様に、基地局１００は測定結果の３次元空間分布を得ることができる。

【0017】

一方、近距離無線通信による第１通信経路Ｐ１のみに対応する子機ドローンＤ１における消費電力は小さいのに対して、これよりも高い電波出力が用いられる第２通信経路Ｐ２に対応する親機ドローンＤ０における消費電力は大きい。このため、電源となる蓄電池等が大型になり、親機ドローンＤ０自身もこれに対応して大型かつ高価となる。また、このような大型の親機ドローンＤ０は、小型の子機ドローンＤ１と比べると俊敏な飛行が困難となる。このため、仮に子機ドローンＤ１及び第１通信経路Ｐ１を用いずに複数の親機ドローンＤ０のみで上記と同様の隊列を構成した場合、親機ドローンＤ０を迅速に配置することは困難であり、例えばＰＭ_２．５等の空間分布の時間変化を測定する際には、親機ドローンＤ０の位置制御によってこの測定の時間分解能が制限される。

【0018】

しかしながら、図１の構成においては、測定される空間分布の大部分は子機ドローンＤ１によって得られ、実質的には親機ドローンＤ０の位置は、全ての子機ドローンＤ１と通信可能である距離にあればよい。このため上記のドローン群をある隊列から他の隊列に変化させる際に、親機ドローンＤ０のみは必要最低限の距離だけ移動させ、他の子機ドローンＤ１をこれに応じて他の測定点を構成するように移動させることができる。このため、高い時間分解能で基地局１００は測定結果の３次元空間分布を得ることができる。なお、親機ドローンＤ０には環境センサを搭載せずに、このような移動可能なアクセスポイントとしての機能のみを親機ドローンＤ０に付与してもよい。

【0019】

また、基地局１００は前記の通り無線通信（第３通信経路Ｐ３）によってネットワークＮと接続される。第３通信経路Ｐ３を介した通信は、基地局１００とネットワークＮとを通信可能とする限りにおいて、前記の第１通信経路Ｐ１を介した通信（Ｗｉ－Ｆｉ）や第２通信経路Ｐ２を介した通信（携帯電話回線を用いた通信）と同一であってもよい。この場合、これらは、基地局１００とネットワークＮとの間の距離（接続状況）や、後述するような子機、親機における電源の選択と同様に基地局１００における消費電力の状況に応じて適宜選択される。あるいは、これらとは異なる専用の回線を用いてもよい。第３通信経路Ｐ３を有線の通信としてもよいが、測定に伴い基地局１００も地上で移動可能とすることが好ましく、この場合には、無線通信とすることが特に好ましい。

【0020】

また、前記の機能を実現するためには、第１通信経路Ｐ１として子機ドローンＤ１から親機ドローンＤ０側に向けての通信のみ、第２通信経路Ｐ２として親機ドローンＤ０から基地局１００側に向けての通信のみ、ができればよい。しかしながら、これらの間の通信を双方向で可能とすれば、基地局１００側から親機ドローンＤ０、子機ドローンＤ１の制御も同一の通信経路によって行うことができる。この場合には、子機ドローンＤ１、親機ドローンＤ０側の環境センサの設定の制御を基地局１００が行うことができる。あるいは、子機ドローンＤ１、親機ドローンＤ０の飛行の制御を基地局１００が行うこともできる。

【0021】

また、親機ドローンＤ０を複数用いてもよい。図２は、この場合の構成を図１と同様に示す。この場合には親機ドローンＤ０１、Ｄ０２が用いられ、親機ドローンＤ０１は子機ドローンＤ１１～Ｄ１４と、親機ドローンＤ０２は子機ドローンＤ１５～Ｄ１８と、それぞれ第１通信経路Ｐ１によって通信する。親機ドローンＤ０１、Ｄ０２はそれぞれ地上局１００と第２通信経路Ｐ２で通信する。これによって、地上局１００は、全てのドローン（測定点）における測定結果を認識することができ、かつ、全てのドローンに対する指令を発することができる。このように、複数の親機ドローンを同時に用いることによって、特に広い範囲にわたる領域内の測定結果を得ることができる。

【0022】

この場合においては、例えば親機ドローンＤ０１と親機ドローンＤ０２が第２通信経路Ｐ２で通信し、親機ドローンＤ０１、親機ドローンＤ０２のうちの一方のみと地上局１００とを通信させてもよい。

【0023】

また、図２においては親機ドローンＤ０１は子機ドローンＤ１１～Ｄ１４と、親機ドローンＤ０２は子機ドローンＤ１５～Ｄ１８と、それぞれ第１通信経路Ｐ１によって通信するものとしたが、隊列の形態に応じて、親機ドローンＤ０１あるいは親機ドローンＤ０２と通信する子機ドローンを変更させてもよい。子機ドローンの各々に識別番号が付与され、親機ドローンＤ０１、Ｄ０２がこれを認識することによって、現在自身と通信可能である子機ドローンを適切に認識することができる。逆に、親機ドローンと子機ドローンの対応関係を固定してもよい。

【0024】

このため、このように親機ドローンを複数用いることによって、隊列（測定点の空間配置）の自由度を更に高めることができる。なお、子機ドローン同士が第１通信経路Ｐ１を介して双方向通信可能としてもよい。この場合には、子機ドローンを親機ドローンとの間の中継のために用いることが可能となり、これによって実質的に子機ドローンと親機ドローンとの間の通信可能な範囲を広げることができ、更に隊列の自由度を高めることができる。

【0025】

以下に、上記の環境測定方法を実現する無線センサシステムについて説明する。この無線センサシステムは、前記の子機ドローンＤ１に搭載された子機１０と、前記の親機ドローンＤ０に搭載された親機２０と、基地局１００で構成される。図３、図４は、子機１０、親機２０の構成をそれぞれ示すブロック図である。ここで、ドローンの飛行の制御のための構成要素は周知のものであるために、その記載は除外され、大気環境の測定に関する構成要素のみが記載されている

【0026】

図３、図４において、測定対象となるのは大気のＰＭ_２．５であるため、ＰＭ_２．５を検知する環境センサ１１が共に設けられる。この環境センサ１１は、試料（吸引された大気）に対して搭載されたＬＥＤが発した光を照射し、その散乱光の強度を測定することによって、ＰＭ_２．５濃度（単位μｇ／ｃｍ^３）を認識し、電気的に出力信号として発する。環境センサ１１としては、このようにＰＭ_２．５濃度の測定値を電気的に出力することができるものであれば、他の方式のものを用いることもできる。

【0027】

また、ドローン自身の位置をＧＰＳ信号を受信することによって認識する位置認識部１２も子機１０、親機２０に搭載される。これにより、環境センサ１１による測定結果が得られた点の位置情報を認識することができる。

【0028】

また、子機１０（図３）においては、前記の第１通信経路Ｐ１（Ｗｉ－Ｆｉ ）を介した双方向通信を行う第１通信部（子機側第１通信部）１３が設けられる。第１通信部１３によって親機２０に対して環境センサ１１の測定結果が送信される。この測定結果は、例えば記憶部１４に一次的に記憶され、その後に送信される。これらの構成要素全体を制御して上記の動作を行わせる制御部１５が設けられる。制御部１５は、定められた時刻において得られた前記の測定結果を親機２０に向けて送信する、あるいは第１通信部１３が親機２０側から要求を受けた場合に環境センサ１１に測定を行わせてその測定結果を親機２０に向けて送信する、等の動作を行わせることもできる。

【0029】

また、制御部１５は、第１通信部１３を用いて、親機２０を介して基地局１００から入手したドローンの制御のための指令も認識することができ、これによってこの子機１０が搭載されたドローンの制御を行うことができる。この際、この制御のために、制御部１５はその制御のための信号をドローン側へ送信する、あるいは制御のために必要となるドローン側からの信号も受信することができる。上記の構成要素の全てに電力を供給するための蓄電池である電源（子機側電源）１６も搭載され、この電源１６は、ドローンの飛行のための機構（モータ等）にも電力を供給することができる。なお、前記のように、第１通信部１３によって子機１０同士の間で通信が可能とされていてもよい。

【0030】

親機２０（図４）においても、前記の第１通信部１３と同様の機能をもつ第１通信部（親機側第１通信部）２１が設けられ、第１通信部２１によって、子機１０から環境センサ１１の測定結果を受信することができる。また、前記の第２通信経路Ｐ２を介した双方向通信を行う第２通信部２２も設けられる。第２通信部２２によって親機２０と基地局１００との間の通信が行われ、子機１０における環境センサ１１の測定結果、及び自身の環境センサ１１の測定結果が基地局１００に送信される。これらの測定結果を例えば記憶部２３に一次的に記憶させることもできる。これらの構成要素全体を制御して上記の動作を行わせる制御部２５が設けられ、制御部２５は、定められた時刻において得られた前記の測定結果を基地局１００に向けて送信する、あるいは第２通信部２４が基地局１００側から要求を受けた場合に測定結果を基地局１００に向けて送信する、等の動作を行わせることもできる。

【0031】

また、制御部２５は、第２通信部２２を用いて基地局１００から入手した全てのドローンの制御のための指令も認識することができ、これによってこの親機２０が搭載されたドローンの制御を行うことができ、子機２０が搭載されたドローンの制御のための指令を子機１０側に第１通信部２１によって送信することができる。親機２０における上記の構成要素の全てに電力を供給するための蓄電池である電源（親機側電源）２５も搭載され、この電源２５は、親機２０を搭載するドローンの飛行のための機構（モータ等）にも電力を供給することができる。

【0032】

なお、子機１０、親機２０において、環境センサ１１の他にこの測定において補助的に用いる他のセンサを搭載してもよい。例えば環境センサが前記のようにＰＭ_２．５を測定する場合には、風向、気温、気圧、湿度等の気象条件を測定するセンサをこのように補助的に用いることができる。これらの測定結果は、前記の環境センサ１１の測定結果と同じ流れで基地局１００に送信される。また、子機１０、親機２０の位置が基地局１００で独自に認識可能であれば、位置認識部１２は不要である。

【0033】

上記の構成において、通信距離が長く、使用する電波強度の高い第２通信部２２の消費電力は第１通信部２１の消費電力よりも大きい。このため、親機２０は子機１０よりも大型、かつ消費電力が大きい。また、こうした大型の親機２０を搭載するドローンも、子機１０を搭載するドローンよりも大型となる。このため、電源２５の容量は電源１６の容量よりも大きく、電源２５は大型となる。すなわち、図１における親機ドローンＤ０は子機ドローンＤ１と比べて大型で重くなる。

【0034】

しかしながら、逆に、上記のように子機１０側において第１通信経路Ｐ０を介した通信のみを行わせることによって、子機１０やこれに用いられる電源１６を小型軽量とすることができる。すなわち、図１において大型となる親機ドローンＤ０を１機あるいは少数のみ設け、他を全て小型軽量の子機ドローンＤ１とすることができる。すなわち、上記の子機１０、親機２０を用いて図１、２の構成を容易に実現できる。

【0035】

上記の例では、センサ（環境センサ１１）はＰＭ_２．５濃度の測定を行うものとしたが、他の物理量を測定するセンサを用いた場合においても、同様のシステム（無線センサシステム）を用いることができる。このような物理量として、目的に応じて、例えば、大気中の微小粒子状物質の評価指標となるものとして、上記のＰＭ_２．５の他にＰＭ_１．０やＰＭ_１０を測定してもよい。また、大気中の粉塵（エアロゾル）、ガス状物質（ＣＯ、ＣＯ_２濃度、ＮＨ_３、ＣＨ_４、Ｈ_２、Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ、Ｃ_３Ｈ_８、Ｃ_４Ｈ_１０、揮発性有機化合物等）、放射性物質等の濃度等を測定してもよい。あるいは、これらの測定を適宜組み合わせて同時に行ってもよい。こうした場合でも、このシステムを用いることによって、特に３次元空間内の一領域における様々な測定を効率的に行うことができる。また、上記の例では基地局１００は地上に固定されるものとしたが、基地局１００の位置は任意である。

【0036】

また、１機の親機が同時に通信可能な子機の数の上限は、第１通信部１３，２１の通信方式、性能により定まり、例えば前記のようなＷｉ－Ｆｉを用いた場合には、１５機以上とすることができる。ただし、図２のように親機２０を複数用いることによって、使用可能な子機の数をより多くすることができる。

【符号の説明】

【0037】

１０ 子機
１１ 環境センサ
１２ 位置認識部
１３ 第１通信部（子機側第１通信部）
１４、２３ 記憶部
１５、２４ 制御部
１６ 電源（子機側電源）
２０ 親機
２１ 第１通信部（親機側第１通信部）
２２ 第２通信部
２５ 電源（親機側電源）
１００ 基地局
２００ サーバ
Ｄ０、Ｄ０１、Ｄ０２ 親機ドローン
Ｄ１、Ｄ１１～Ｄ１８ 子機ドローン
Ｎ ネットワーク
Ｐ１ 第１通信経路
Ｐ２ 第２通信経路
Ｐ３ 第３通信経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】