特許 7027434 ミリ波ビームインフラを使用する無人航空機の測位

(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】

(24)【登録日】2022-02-18

(45)【発行日】2022-03-01

(54)【発明の名称】ミリ波ビームインフラを使用する無人航空機の測位

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/10 20060101AFI20220221BHJP

   G08G 5/00 20060101ALI20220221BHJP

【ＦＩ】

G01S5/10 Z

G08G5/00 A

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2019541798

(86)(22)【出願日】2018-01-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-02-20

(86)【国際出願番号】 EP2018051786

(87)【国際公開番号】W WO2018141613

(87)【国際公開日】2018-08-09

【審査請求日】2019-09-26

(31)【優先権主張番号】17154433.1

(32)【優先日】2017-02-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】597159765

【氏名又は名称】フラウンホーファーゲゼルシャフト ツール フォルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシユング エー．フアー．

(74)【代理人】

【識別番号】100107364

【弁理士】

【氏名又は名称】斉藤 達也

(72)【発明者】

【氏名】サカグチ，ケイ

(72)【発明者】

【氏名】マーラー，キム

(72)【発明者】

【氏名】ハウスティン，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ケウスゲン，ウィルヘルム

【審査官】渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００３２０３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０５－１２６９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１８０５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４２４７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ５／００ － ５／１４

１９／００ － １９／５５

Ｇ０８Ｇ １／００ － ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無人航空機（１００）であって、
無人航空機用のナビゲーションシステム（１２０）の２台の離間した基地局（１１０，１１２）から送信される二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）を受信するように構成され、前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）が時間同期化される受信器（１０２）と、
前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）の受信時刻の差分に基づいて、また前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）の受信強度に基づいて、前記２台の基地局（１１０，１１２）に対する前記無人航空機（１００）の位置を判定するように構成される位置判定器（１０４）と、を包含し、
前記無人航空機（１００）は、前記２台の基地局（１１０，１１２）により前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）が送信されるのに使用されるビーム（１１４，１１６）によって画定される飛行経路（１１８）に沿って飛行するように構成され、前記ビーム（１１４，１１６）は、互いに対向して重複し、それによって、前記無人航空機（１００）の前記飛行経路（１１８）を画定する、
無人航空機（１００）。

【請求項2】

前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）が互いに直交する、請求項１に記載の無人航空機（１００）。

【請求項3】

時間窓関数を使用して前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）を受信して、マルチパス伝搬作用を軽減するように前記受信器（１０２）が構成される、請求項１から２の一つに記載の無人航空機（１００）。

【請求項4】

飛行方向、又は前記無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）から受信される制御信号に応じて飛行高度を適応化するように前記無人航空機（１００）が構成され、前記制御信号が飛行高度指定情報を包含する、請求項１から３の一つに記載の無人航空機（１００）。

【請求項5】

飛行高度を判定する為に前記無人航空機（１００）が気圧計を包含する、請求項４に記載の無人航空機（１００）。

【請求項6】

前記無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）から受信した制御信号に基づいて前記２台の基地局（１１０，１１２）の間の少なくとも２本の飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）から一つを選択するように前記無人航空機（１００）が構成され、前記制御信号が飛行経路指定情報を包含し、前記飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）の各々が、それぞれの飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）に対応する前記二つの広帯域信号（１０６＿１，１０８＿１；１０６＿２，１０８＿２）が前記２台の基地局（１１０，１１２）により送信されるのに使用される２本のビーム（１１４＿１，１１６＿１；１１４＿２，１１６＿２）により画定され、前記２本のビーム（１１４＿１，１１６＿１；１１４＿２，１１６＿２）が互いに対向する、請求項１から５の一つに記載の無人航空機（１００）。

【請求項7】

飛行方向、又は前記無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）から受信した制御信号に応じて前記対応の飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）の中で飛行高度を適応化するように前記無人航空機（１００）が構成され、前記制御信号が飛行高度指定情報を包含する、請求項６に記載の無人航空機（１００）。

【請求項8】

前記無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）から制御信号を受信するように前記無人航空機（１００）が構成されて、前記制御信号が飛行方向指定情報を包含し、前記飛行方向指定情報に従って飛行方向を適応化するように前記無人航空機が構成される、請求項１から７の一つに記載の無人航空機（１００）。

【請求項9】

無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）であって、
二つの時間同期化周期的広帯域信号（１０６，１０８）を送信するように構成される２台の基地局（１１０，１１２）、
を包含し、
ビーム（１１４，１１６）を使用して前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）を送信するように前記二つの基地局（１１０，１１２）が適応化され、前記ビーム（１１４，１１６）は、互いに対向して重複し、それによって、無人航空機（１００）の飛行経路（１１８）を画定する、
ナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項10】

前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）が互いに直交する、請求項９に記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項11】

前記ビーム（１１４，１１６）が１０°以下のビーム幅を有する、請求項９から１０の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項12】

前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）を超高周波数帯域で送信するように前記２台の基地局（１１０，１１２）が構成される、請求項９から１１の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項13】

４本のビーム（１１４＿１，１１６＿１；１１４＿２，１１６＿２）を使用して四つの時間同期化周期的広帯域信号（１０６＿１，１０８＿１；１０６＿２，１０８＿２）を送信するように前記２台の基地局（１１０，１１２）が構成され、前記２台の基地局の前記４本のビームのうち２本がそれぞれ対向して前記２台の基地局（１１０，１１２）の間に２本の飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）を形成する、請求項９から１２の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項14】

前記無人航空機（１００）へ制御信号を送信するように前記ナビゲーションシステム（１２０）が構成され、前記２本の飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）の一つを前記無人航空機（１００）に対して指定する飛行経路指定情報を前記制御信号が包含する、請求項１３に記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項15】

前記無人航空機（１００）へ制御信号を送信するように前記ナビゲーションシステム（１２０）が構成され、前記無人航空機（１００）に対して飛行高度を指定する飛行高度指定情報を前記制御信号が包含する、請求項９から１４の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項16】

前記無人航空機（１００）へ制御信号を送信するように前記ナビゲーションシステム（１２０）が構成され、前記無人航空機（１００）に対して飛行方向を指定する飛行方向指定情報を前記制御信号が包含する、請求項９から１５の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項17】

前記２台の基地局（１１０，１１２）の間の前記飛行経路（１１８）に配置され、前記２台の基地局（１１０，１１２）のそれぞれのビーム（１１４，１１６）に対向する２本のビーム（１１４’，１１６’）を使用して、前記２台の基地局（１１０，１１２）から受信した前記周期的広帯域信号（１０６，１０８）を前記２台の基地局（１１０，１１２）のそれぞれ他の基地局へ再送信するように構成される中継基地局を包含するナビゲーションシステム（１２０）である、請求項９から１６の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項18】

互いに対向して付加的飛行経路（１３８）を形成する付加的ビーム（１３６，１３７）を使用して二つの付加的時間同期化周期的広帯域信号（１３４，１３５）を送信するように構成される２台の付加的基地局（１３２，１３３）を包含するナビゲーションシステム（１２０）であり、
前記飛行経路（１１８）と前記付加的飛行経路（１３８）とが互いに交わる、
請求項９から１７の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。

【請求項19】

無人航空機の位置を判定するための方法（２００）であって、
二つの離間位置から送信される二つの周期的広帯域信号を前記無人航空機で受信すること（２０２）であって、前記二つの周期的広帯域信号が時間同期化されることと、
前記二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また前記二つの周期的広帯域信号１９の受信強度に基づいて、前記二つの離間した位置に対する前記無人航空機の位置を判定すること（２０４）と、
２台の基地局から送信された前記二つの周期的広帯域信号が送信されるのに使用されるビームで画定される飛行経路に沿って前記無人航空機で飛行することであって、前記ビーム（１１４，１１６）は、互いに対向して重複し、それによって、前記無人航空機（１００）の前記飛行経路（１１８）を画定すること、
を包含する方法。

【請求項20】

無人航空機の位置を判定するための方法（２２０）であって、
ビームを使用して離間位置から時間同期化周期的広帯域信号を２台の基地局で送信すること（２２２）であって、前記ビーム（１１４，１１６）は、互いに対向して重複し、それによって、前記無人航空機（１００）の飛行経路（１１８）を画定することと、
前記二つの周期的広帯域信号を前記無人航空機で受信すること（２２４）と、
前記二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また前記二つの周期的広帯域信号の受信強度に基づいて、前記二つの離間位置に対する前記無人航空機の位置を判定すること（２２６）と、
を包含する方法。

【請求項21】

請求項１９又は２０に記載の方法を実施する為のコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、無人航空機に関する。更なる実施形態は、無人航空機用ナビゲーションシステムに関する。幾つかの実施形態は、ミリ波ビームインフラを使用する無人航空機の測位に関する。

【背景技術】

【0002】

いわゆる都市「低速制限空域」エリアにおける低高度での無人航空機（ＵＡＶ）の自動ナビゲーション［非特許文献１］は、適切な無人航空機運行管理（ＵＴＭ）システムを必要とする。このようなシステムの主な課題は、何の損害も危険も生じない都市環境でのＵＡＶの安全な操作である。別の課題は、このようなシステムの高費用効率での具現化と信頼性の維持である。

【0003】

ＵＡＶ群全体の制御を維持する為、現場のＵＡＶとＵＡＶ指令センターとの間の持続的な信頼できる通信リンクも必要とされる。

【0004】

民家上空のＵＡＶ飛行経路とは異なり、密集した都市環境の地表レベル付近での狭いビルの谷間での高層ビル間の飛行経路は、測位衛星の有効範囲が制限される。それ故、このようなシステムは、グローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）衛星測位に依存できない。これは、屋内環境での自動ＵＡＶ飛行のナビゲーションには更に当てはまる。

【0005】

付加的な問題は、衛星測位システムに固有である。ＧＮＳＳは、危険な状況を招き得るジャミングやスプーフィング［非特許文献２］に対して脆弱である。

【0006】

ＧＮＳＳを用いずにＵＡＶのナビゲーションを行う為に、［非特許文献３］は、観察者に対する物体の動きを判定するのに使用される技術である「オプティカルフローナビゲーション」を提案している。この案は、ＵＡＶに搭載されるカメラセンサと適切なデータ処理アルゴリズムとを必要とし、これはＵＡＶの複雑性及び費用を高める。更に、このアプローチは、ＵＡＶが既定の航空路を通ることを保証できない。

【0007】

「マイクロ波着陸システム（ＭＬＳ）は、他の近隣空港との干渉を回避する為の幅広いチャネル選択、全天候での優れた性能、空港での狭い「必要面積」、空港周囲の広いエリアからのアプローチを可能にする広い垂直及び水平「キャプチャ」角を含めて、動作面での利点を幾つか有する全天候型の高精度着陸システムである。」［非特許文献４］

【0008】

「マイクロ波走査ビーム着陸システム（ＭＳＢＬＳ）は、ＮＡＳＡのスペースシャトルに以前使用されたＫｕバンドアプローチ及び着陸ナビゲーション支援である。着地までの最後の２分間の飛行で軌道衛星を誘導するのに使用された精密な高度、方向、及び距離データを提供する。」［非特許文献５］

【0009】

図１は、計器着陸システム（ＩＬＳ）とＩＬＳにより使用されるビームパターンとの説明図を示す。図１に示されているように、ＩＬＳは、例えばそれぞれが５０Ｈｚと７５Ｈｚである部分的に重複する左右のビームを送信する送信（Ｔｘ）局を使用する。航空機は、左右のビームの受信出力が等しい左右のビームの重複経路を通る。言い換えると、図１は、ナビゲーションシステムの動作を左に、レンズから数値的に生成されたビームパターンとビーム横断面測定値とを右に示す。

【0010】

屋内及び都市環境自律機の為の高精度ミリ波ナビゲーションシステムが、［非特許文献６］に提案されている。このシステムは、屋内又は複雑な都市環境でのナビゲーションなど正確な経路での小型自律機の正確な誘導が必要とされる用途に適している。

【0011】

［非特許文献４］と［非特許文献５］と［非特許文献６］に提示されている解決法は、ＵＡＶの為の正確な着陸手順を可能にするが、ＵＡＶ空域システムには適していない。これは、飛行経路を適宜調節する為にＵＡＶが信号の発生源を推定するばかりでなく、適切なＵＡＶ空域システムが指定の空域経路上での正確な位置推定、ゆえに三次元空間での位置を可能にしなければならないことを必要とする。

【0012】

上記の解決法の別の問題は、屋内環境で頻繁に発生するマルチパスに対する脆弱性である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0013】

【文献】アマゾンプライムエア(Amazon Prime Air)「小型無人航空機システムの安全統合の為の空域モデルの修正(Revising the Airspace Model for the Safe Integration of Small Unmanned Aircraft Systems)」２０１５年７月

【文献】Ｍ．Ｌ．シアキ(M.L.Psiaki)及びＴ．Ｅ．ハンフリー(T.E.Humphreys)「ＧＮＳＳのスプーフィング及び検出(GNSS Spoofing and Detection)」ＩＥＥＥ議事録(Proceedings of the IEEE)第１０４巻第６号１２５８～１２７０ページ，２０１６年６月

【文献】アーシッシュ Ｃ．(Aasish C)，ランジサ Ｅ．(Ranjitha E.)，ラジーン リドワン Ｕ(Razeen Ridhwan U)，バラス ラジ Ｓ(Bharath Raj S)，アンジェリン ジェミ Ｌ．(Angelin Jemi L.)「ＧＰＳを用いないＵＡＶのナビゲーション(Navigation of UAV without GPS)」ロボティクス、自動化、制御、組み込みシステム(Robotics, Automation, Control and Embedded Systems)（ＲＡＣＥ），２０１５年チェンナイ国際会議(2015 International Conference on Chennai)，２０１５年，１～３ページ

【文献】https://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_landing_system

【文献】https://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_Scanning_Beam_Landing_System

【文献】Ａ．タン(A.Tang)及びＱ．グー(Q.Gu)「屋内及び都市環境自律機の為の高精度ミリ波ナビゲーションシステム(A high-precision millimeter-wave navigation system for indoor and urban environment autonomous vehicles)」マイクロ波シンポジウムダイジェスト(Microwave Symposium Digest)（ＩＭＳ），２０１３年ＩＥＥＥ ＭＴＴ‐Ｓインターナショナル(2013 IEEE MTT-S International)，シアトル，ＷＡ，２０１３年１～３ページ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

それ故、本発明の目的は、密集した都市環境での無人航空機の測位を改良する概念を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

この目的は、独立請求項により解決される。

【0016】

有利な具現化は従属請求項で扱われる。

【0017】

実施形態は、受信器と位置判定器とを包含する無人航空機を提供する。受信器は、無人航空機用ナビゲーションシステムの２台の離間基地局から送信される二つの周期的広帯域信号を受信するように構成され、二つの周期的広帯域信号は時間同期化される。位置判定器は、二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また二つの周期的広帯域信号の受信強度に基づいて、２台の基地局に対する無人航空機の位置を判定するように構成される。

【0018】

更なる実施形態は、無人航空機用のナビゲーションシステムを提供し、ナビゲーションシステムは、二つの時間同期化周期的広帯域信号を送信するように構成される２台の基地局を包含し、２台の基地局は、互いに対向して無人航空機の為の飛行経路を形成するビームを使用して二つの周期的広帯域信号を送信するように適応化される。

【0019】

更なる実施形態は方法を提供し、この方法は、二つの離間位置から送信される二つの周期的広帯域信号を受信するステップであって、二つの周期的広帯域信号が時間同期化されるステップと、二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また二つの周期的広帯域信号の受信強度に基づいて、二つの離間位置に対する無人航空機の位置を判定するステップとを包含する。

【0020】

更なる実施形態は方法を提供し、この方法は、互いに対向して無人航空機の為の飛行経路を形成するビームを使用して二つの離間位置からの二つの時間同期化周期的広帯域信号を送信するステップを包含する。

【0021】

更なる実施形態は方法を提供し、この方法は、互いに対向して無人航空機の飛行経路を形成するビームを使用して離間位置から二つの時間同期化周期的広帯域信号を送信するステップと、二つの周期的広帯域信号を無人航空機で受信するステップと、二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また二つの周期的広帯域信号の受信強度に基づいて、二つの離間位置に対する無人航空機の位置を判定するステップとを包含する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

添付図面を参照して本発明の実施形態が説明される。

【図1】計器着陸システムと計器着陸システムにより使用されるビームパターンとの説明図を示す。

【図2】一実施形態による無人航空機の概略ブロック図を示す。

【図3】一実施形態による無人航空機用ナビゲーションシステムの概略ブロック図を示す。

【図4】一実施形態による無人航空機用ナビゲーションシステムと無人航空機との概略上面図を示す。

【図5】一実施形態による無人航空機用ナビゲーションシステムと無人航空機との概略上面図を示す。

【図6a】一実施形態による無人航空機用ナビゲーションシステムと２台の無人航空機との概略側面図を示す。

【図6b】一実施形態による、２台の基地局の間の飛行経路上の位置に描かれた二つの周期的広帯域信号の受信の時間遅延を図解で示す。

【図6c】一実施形態による、２台の基地局の間の飛行経路上の位置に描かれた二つの周期的広帯域信号の受信出力を図解で示す。

【図7a】一実施形態による無人航空機用ナビゲーションシステムと４台の無人航空機との概略上面図を示す。

【図7b】一実施形態による、第２基地局から第１基地局への２本の飛行経路と４台の無人航空機との断面図を示す。

【図8】一実施形態による、基地局が街灯に一体化された無人航空機用ナビゲーションシステムの応用例を示す。

【図9】一実施形態によるＵＡＶナビゲーションシステム１２０の概略上面図を示す。

【図10】一実施形態によるＵＡＶナビゲーションシステム１２０の概略上面図を示す。

【図11】一実施形態による方法のフローチャートを示す。

【図12】一実施形態による方法のフローチャートを示す。

【図13】一実施形態による方法のフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

同一又は同等の機能を備える同一又は同等の単数又は複数の要素は、以下の説明において同一又は同等の参照番号で表される。

【0024】

以下の説明では、本発明の実施形態のより完全な説明を行う為に複数の詳細が提示される。しかしながら、本発明の実施形態はこれら特定の詳細を含まずに実践され得ることが当業者には明白であろう。他の事例では、本発明の実施形態を不明確にするのを回避する為、周知の構造及び装置は詳細ではなくブロック図の形で示される。加えて、今後説明される多様な実施形態の特徴は、他に明記されなくても互いに組み合わされ得る。

【0025】

図２は、一実施形態による無人航空機（ＵＡＶ）１００の概略ブロック図を示す。ＵＡＶ１００は受信器１０２と位置判定器１０４とを包含する。受信器１０２は、ＵＡＶナビゲーションシステムの２台の離間した基地局から送信される二つの周期的広帯域信号１０６，１０８を受信するように構成され、二つの周期的広帯域信号１０６，１０８は時間同期化される。位置判定器１０４は、二つの周期的広帯域信号１１０，１１２の受信時刻の差分に基づいて、及び／又は、二つの周期的広帯域信号１１０，１１２の受信強度に基づいて、二つの基地局に対するＵＡＶ１００の位置を判定するように構成される。

【0026】

詳しく記すと、受信器１０２は、第１基地局からの第１周期的広帯域信号１０６と第２基地局からの第２周期的広帯域信号１０８とを受信するように構成され得る。第１周期的広帯域信号１０６と第２周期的広帯域信号１０８とは時間同期化され、例えば第１周期的広帯域信号１０６と第２周期的広帯域信号１０８とは同じ送信時刻（又は瞬間）に送信され得る。位置判定器１０４は、第１周期的広帯域信号１０６の受信時刻と第２周期的広帯域信号１０８の受信時刻との差分に基づいて、第１基地局及び第２基地局に対するＵＡＶ１００の位置を判定するように構成され得る。更に又は或いは、位置判定器１０４は、第１周期的広帯域信号１０６の受信強度と第２周期的広帯域信号１０８の受信強度とに基づいて、第１基地局及び第２基地局に対するＵＡＶ１００の位置を判定するように構成され得る。

【0027】

図３は、一実施形態によるＵＡＶ１００の為のナビゲーションシステム１２０の概略ブロック図を示す。ナビゲーションシステム１２０は、二つの時間同期化周期的広帯域信号１０６，１０８を送信するように構成される２台の基地局１１０，１１２を包含し、２台の基地局１１０，１１２は、互いに対向してＵＡＶ１００の為の飛行経路１１８を形成するビーム１１４，１１６を使用して二つの周期的広帯域信号１０６，１０８を送信するように適応化される。

【0028】

詳しく記すと、第１基地局１１０は第１ビーム１１４を使用して第１周期的広帯域信号１０６を送信するように構成され、第２基地局１１２は第２ビーム１１４を使用して第２周期的広帯域信号１０８を送信するように構成され得る。こうして、第１ビーム１１４と第２ビーム１１６とは互いに対向して重複し、ＵＡＶ１００の為の飛行経路１１８を形成する。ビーム１１４，１１６は１０°（又は２０°又は１５°又は７°又は５°）以下のビーム幅を有し得る。

【0029】

言い換えると、第１基地局１１０は、第２基地局１１２へ向けられる第１ビーム１１４を使用して第１周期的広帯域信号１０６を送信するように構成され、第２基地局１１２は、第１基地局へ向けられる第２ビーム１１４を使用して第２周期的広帯域信号１０８を送信するように構成され得るので、例えば第１ビーム１１４と第２ビーム１１６とが重複することによりＵＡＶ１００の為の飛行経路１１８を画定する。

【0030】

２台の基地局１１０，１１２は、二つの周期的広帯域信号１０６，１０８の送信を時間同期化する為に互いに接続されるか通信状態にある。更に又は或いは、ナビゲーションシステム１２０は、例えば基地局１１０，１１２を制御して二つの周期的広帯域信号１０６，１０８を同じ送信時刻（又は瞬間）に送信することにより、二つの周期的広帯域信号１０６，１０８の送信を時間同期化するように構成される中央制御システム１２２を包含し得る。

【0031】

続いて、ＵＡＶ１００とＵＡＶナビゲーションシステム１２０の両方の実施形態が更に詳しく説明される。

【0032】

第１周期的広帯域信号１０６と第２周期的広帯域信号１０８とは、超高周波帯域（又はミリ波帯域、例えば３０から３００ＧＨｚ）に所在し得る。第１周期的広帯域信号１０６と第２周期的広帯域信号１０８とは、１ＧＨｚ（３０ｃｍ精度）から３０ＧＨｚ（１ｃｍ精度）の帯域幅を有し得る。例えば、第１周期的広帯域信号１０６と第２周期的広帯域信号１０８とは、パルス及びＦＭＣＷ（ＦＭＣＷ＝周波数変調連続波レーダ）などの周期的広帯域ビーコンであり得る。

【0033】

第１周期的広帯域信号１０６と第２周期的広帯域信号１０８とは互いに直交し得る。例えば、直交拡散コード（例はゴールドコード）又は空間多重方式（多様な方向を向くＵＡＶの指向性アンテナ）で拡散する多様な周波数帯域（ｆ＿ａからｆ＿ｂとｆ＿ｂからｆ＿ｃ）。

【0034】

ＵＡＶの受信器１０２は、第１周期的広帯域信号１０６と第２周期的広帯域信号１０８とを受信する為の窓関数（又は複数の窓関数）を使用するように構成され得る。例えば、第１周期的広帯域信号１０６と第２周期的広帯域信号１０８とを受信する為に窓関数（又は複数の窓関数）を受信信号に適用するように受信器１０２は構成され得る。窓関数は、マルチパス伝搬作用を軽減することにより位置判定の正確さを高め得る。

【0035】

既に述べたように、第１基地局１１０と第２基地局１１２との間に延在するＵＡＶ１００の為の飛行経路１１８を画定する為に、基地局１１０，１１２は周期的広帯域信号１１４，１１６を送信するのに対向ビーム１１４，１１６を使用する。

【0036】

ＵＡＶ１００は、対向ビーム１１４，１１６により画定される飛行経路１１８に沿って飛行するように構成され得る。

【0037】

ＵＡＶナビゲーションシステム１２０は、ＵＡＶ１００へ制御信号を送信するように構成され、制御信号は、ＵＡＶ１００に対して飛行方向を指定する飛行方向指定情報を包含する。その場合に、ＵＡＶ１００は、制御信号１００を受信し、飛行方向指定情報に応じて飛行方向を適応化するように構成され得る。

【0038】

ＵＡＶ１００は、飛行方向に応じて飛行高度を適応化するように構成され得る。更に、ＵＡＶナビゲーションシステム１２０はＵＡＶ１００へ制御信号を送信するように構成され、制御信号はＵＡＶ１００に対して飛行高度を指定する飛行高度指定情報を包含する。その場合に、ＵＡＶ１００は制御信号を受信し、飛行高度指定情報に応じて飛行高度を適応化するように構成され得る。ＵＡＶ１００は例えば、飛行高度を判定する為に気圧計を包含し得る。これにより、異なるＵＡＶに対して異なる飛行高度を指定することが可能であるので、同一の飛行経路１１８が２台以上のＵＡＶにより同時に使用され得る。

【0039】

ＵＡＶ１００は、２本の対向ビーム１１４，１１６の主要又は中心ビーム方向に延在する飛行経路１１８の中心を必ずしも飛行しなくてよいことに注意していただきたい。ＵＡＶ１００が飛行経路の中心からオフセットして（オフセットナビゲーション）、例えば飛行経路１１８の中心まで規定の距離で飛行経路１１８の中心と平行に飛行するように構成されることも可能である。こうして、飛行方向、又はＵＡＶナビゲーションシステム１２０から受信した制御信号に応じて、ＵＡＶ１００は飛行経路の中心までの距離を適応化するように構成され、制御信号は飛行オフセット指定情報を包含する。こうして、２台以上のＵＡＶにより同じ飛行経路１１８が同時に使用されることが可能である。

【0040】

更に、一実施形態によるＵＡＶナビゲーションシステム１２０とＵＡＶ１００との概略上面図を示す図４についての以下の記載から明らかになるように、ＵＡＶの為の飛行経路１１８は少なくとも２本の飛行レーン、例えば飛行方向につき１本以上の飛行レーンを包含し得ることに注意していただきたい。図４に示されているように、離間した飛行レーン１２４，１２６は互いに平行に、例えば水平方向及び／又は垂直方向に延在し得る。ＵＡＶ１００は、飛行方向に基づいて少なくとも２本の飛行レーン１２４，１２６から一つを選択するように構成され得る。更に、２本の飛行レーン１２４，１２６の一つをＵＡＶ１００に対して指定する飛行レーン指定情報を包含する制御信号を、ＵＡＶナビゲーションシステム１２０が送信することが可能である。その場合に、ＵＡＶ１００は、ＵＡＶナビゲーションシステム１００から受信した飛行レーン指定情報に基づいて２本の飛行レーン１２４，１２６から一つを選択するように構成され得る。こうして、異なるＵＡＶに対して異なる飛行レーンを指定することが可能であるので、同じ飛行経路１１８が２台以上のＵＡＶにより同時に使用され得る。

【0041】

図５は、一実施形態によるＵＡＶナビゲーションシステム１２０とＵＡＶ１００との概略上面図を示す。図５において、２台の基地局１１０，１１２は、４本のビーム１１４＿１，１１４＿２，１１６＿１，１１６＿２を使用して四つの時間同期化周期的広帯域信号１０６＿１，１０６＿２，１０８＿１，１０８＿２を送信するように構成され、２台の基地局の４本のビームのうち２本は互いに対向して、それぞれが２台の基地局１１０，１１２の間に２本の飛行経路１１８＿１，１１８＿２を形成する。

【0042】

詳しく記すと、第１基地局１１０は、第１ビーム１１４＿１を使用して第１周期的広帯域信号１０６＿１を、第２ビーム１１４＿２を使用して第２周期的広帯域信号１０６＿２を送信するように構成され得る。第２基地局１１２は、第３ビーム１１６＿１を使用して第３周期的広帯域信号１０８＿１を、第４ビーム１１６＿２を使用して第４周期的広帯域信号１０８＿２を送信するように構成され得る。第１ビーム１１４＿１と第３ビーム１１６＿１とは互いに対向してＵＡＶ１００の為の第１飛行経路１１８＿１を画定し、第２ビーム１１４＿２と第４ビーム１１６＿２とは互いに対向してＵＡＶ１００の為の第２飛行経路１１８＿２を画定する。

【0043】

ＵＡＶ１００は、飛行方向に基づいて２台の基地局１１０，１１２の間の２本の飛行経路１１８＿１，１１８＿２から一つを選択するように構成され得る。更に、ＵＡＶナビゲーションシステム１２０はＵＡＶ１００へ制御信号を送信するように構成され、制御信号は、２本の飛行経路１１８＿１，１１８＿２のうち一つをＵＡＶ１００に対して指定する飛行経路指定情報を包含する。その場合に、ＵＡＶ１００は、ＵＡＶナビゲーションシステム１２０から受信した飛行経路指定情報に基づいて２台の基地局１１０，１１２の間の２本の飛行経路１１８＿１，１１８＿２から一つを選択するように構成され得る。

【0044】

図４を参照して記載したように飛行経路１１８＿１，１１８＿２の少なくとも一方が少なくとも２本の飛行レーンを包含することも可能であり、これは図５の飛行経路１１８＿１，１１８＿２の一方又は両方に適用され得ることに注意していただきたい。

【0045】

図６ａは、ＵＡＶナビゲーションシステム１２０と２台のＵＡＶ１００＿１，１００＿２との概略側面図を示す。既に言及され上に詳しく説明されたように、ＵＡＶナビゲーションシステム１２０は、対向ビーム１１４，１１６を使用して周期的広帯域信号１０６，１０８を送信する２台の基地局１１０，１１２を包含する。図６ｂは、２台の基地局１１０，１１２の間の飛行経路１１８に沿った位置の上に描かれた二つの周期的広帯域信号１０６，１０８の受信の時間遅延を図解で示す。図６ｃは、２台の基地局１１０，１１２の間の飛行経路１１８に沿った位置の上に描かれた二つの周期的広帯域信号１０６，１０８の受信パワーを図解で示す。

【0046】

提案される解決法の基本構造は、高指向性のミリ波ビーム１１４，１１６と広帯域パルス１０６，１０８の同期化送信とに基づくＵＡＶ測位システム１２０である。簡易な無線受信モジュール（図２参照）を装備して、ＵＡＶ１００は現在ロケーションと指定の飛行経路とを確実に判定することが可能である。この解決法は衛星測位システムの可用性から独立しており、それ故屋内で、又はＧＮＳＳ有効範囲が制限されるエリア、例としては地表付近の都市のビルの谷間の為の冗長システムとして、使用され得る。

【0047】

測位は、広帯域パルス１０６，１０８の同期化送信と、ＵＡＶ１００でのこれらのパルス１０６，１０８の検出とにより達成され得る。パルス１０６，１０８の間の検出時間差分により、ＵＡＶ１００はビーム１１４，１１６上での自身の位置を推定できる。時間差分の他に、パルス１０６，１０８の強度は現在位置の推定に使用され得る。信号強度のみの使用と比較して、パルスにより、屋内環境ではよく見られるマルチパス反射に対して脆弱ではない測位が得られる。例を挙げると、１ＧＨｚパルスと時間窓関数との使用は、３０ｃｍの経路長差分と同等のマルチパス成分の除去を可能にする。このマルチパス抑制能力は、考えられる適用シナリオに充分である。

【0048】

図６に示されているように、提案される解決法は二方向のＵＡＶ運行流も可能にする。これは、異なる航空路高度、ゆえにＵＡＶ間の高度オフセットを各飛行方向に対して指定することにより達成される。ＵＡＶは、このタスクを達成するのに充分に正確である気圧計センサを使用することにより指定の高度を維持し得る。

【0049】

例えば、（例えば第１基地局（ミリ波ビーコンノードＡ）１１０への）第１飛行方向に第１高度が指定され、（例えば第２基地局（ミリ波ビーコンノードＢ）１１２への）第２飛行方向に第２高度が指定されるので、第１飛行方向で飛行する第１ＵＡＶ１００＿１は第１飛行高度で飛行し、第２飛行方向で飛行する第２ＵＡＶ１００＿２は第２飛行高度で飛行する。

【0050】

図７ａは、ＵＡＶナビゲーションシステム１２０と４台のＵＡＶ１００＿１，１００＿４との概略上面図を示す。図５と同様に、２台の基地局１１０，１１２は、４本のビーム１１４＿１，１１４＿２，１１６＿１，１１６＿２を使用して四つの時間同期化周期的広帯域信号１０６＿１，１０６＿２，１０８＿１，１０８＿２を送信するように構成され、２台の基地局の４本のビームのうち２本は互いに対向して、それぞれが２台の基地局１１０，１１２の間に２本の飛行経路を形成する。図５に加えて、図７ａでは、各飛行経路内の異なる飛行方向に対して異なる飛行高度が指定され得ることが指示されている。これは、第２基地局１１２から第１基地局（ミリ波ビーコンノードＡ）１１０への２本の飛行経路の断面図を示す図７ｂにも更に詳しく指摘されている。

【0051】

例えば、（例えば第１基地局（ミリ波ビーコンノードＡ）１１０への）第１方向で飛行している第３及び第４ＵＡＶ１００＿３，１００＿４に対して第１飛行高度が指定され、（例えば第２基地局（ミリ波ビーコンノードＢ）１１２への）第２方向で飛行している第１及び第２ＵＡＶ１００＿１，１００＿２に対して第２飛行高度が指定される。

【0052】

図８は、一実施形態によるＵＡＶナビゲーションシステム１２０の概略上面図を示す。図８に示されているように、ナビゲーションシステムは更に、２台の基地局１１０，１１２の間の飛行経路１１８に配置され、２台の基地局１１０，１１２のそれぞれのビームと対向する２本のビームを使用して２台の基地局１１０，１１２から受信した周期的広帯域信号１０６，１０８を２台の基地局１１０，１１２のうち他の基地局へそれぞれ送信するように構成される中継基地局１３０を包含し得る。

【0053】

詳しく記すと、中継基地局１３０は、第１周期的広帯域信号１０６を第１基地局１１０から受信し、第２基地局１１２の第２ビーム１１６と対向する第３ビーム１１４’を使用して第１周期的広帯域信号１０６’を第２基地局１１２へ再送信するように構成され得る。更に、中継基地局１３０は、第２周期的広帯域信号１０８を第２基地局１１２から受信し、第１基地局１１０の第１ビーム１１４と対向する第４ビーム１１６’を使用して第２周期的広帯域信号１０８’を第１基地局へ再送信するように構成され得る。

【0054】

図９は、一実施形態によるＵＡＶナビゲーションシステム１２０の概略上面図を示す。図９に示されているように、ナビゲーションシステム１２０は、互いに対向して別の飛行経路１３８を形成する別のビーム１３６，１３７を使用して別の二つの時間同期化周期的広帯域信号１３４，１３５を送信するように構成される別の２台の基地局１３２，１３３を包含し、飛行経路１１８と別の飛行経路１３８とは互いに交わる（交差）。

【0055】

図１０は、基地局１１０，１１２が街灯１４０，１４２に一体化されたＵＡＶナビゲーションシステム１２０の応用例を示す。言い換えると、図８は、ミリ波ビーコンノード１１０，１１２が２本の街灯柱に設置されてＵＡＶ１００が規定の航空路を飛行する可能な応用例を示す。

【0056】

実施形態は、以下の利点を提供する。第一に、ＧＮＳＳ有効範囲が限定される（ビルの谷間）又は適用されない（屋内）ＵＡＶの自動的で安全なナビゲーション。第二に、費用のかかるセンサや計算費用の高いデータ処理が不要となるので、ミリ波ビームインフラはＵＡＶごとの費用を低減させる。第三に、ミリ波ビームインフラは、ナビゲーションシステムと高データ速度通信システムの両方として使用され得る。第四に、ＧＮＳＳ信号への攻撃に対して安全である：「ＧＮＳＳスプーフィング」［Ｍ．Ｌ．シアキ(M.L.Psiaki)及びＴ．Ｅ．ハンフリー(T.E.Humphreys)「ＧＮＳＳのスプーフィング及び検出(GNSS Spoofing and Detection)」ＩＥＥＥ議事録(Proceedings of the IEEE)第１０４巻第６号１２５８～１２７０ページ，２０１６年６月］―これはＧＮＳＳを使用しないからである。第五に、見通し線（ＬＯＳ）ビームの妨害がシステムにより直接的に検出されるので、安全で障害物のない航空路が容易に達成され得る。ＬＯＳビームに沿ったナビゲーションでは、定義上、障害物がない。飛行可能経路は本質的に障害物（ビル等）がなく、これは飛行計画を簡単にする。規定のＵＡＶ「航空路」に基づくこのようなシステムの利点の一つは、［Ｍ．シャンムガベル(M.Shanmugavel)，Ａ．ツォルドス(A. Tsourdos)及びＢ．Ａ．ホワイト(B.A. White)「３Ｄでの飛行可能経路を使用する多数ＵＡＶの衝突回避と経路計画(Collision avoidance and path planning of multiple UAVs using flyable paths in 3D)」オートメーション及びロボティクスにおける方法とモデル(Methods and Models in Automation and Robotics)（ＭＭＡＲ），ミエジズドロイエにおける２０１０年第１５回国際会議(2010 15^th International Conference on Miedzyzdroje)，２０１０年，２１８～２２２ページ］に記されているように、障害物のない「３Ｄでの飛行可能経路」の探索がそれ以上は必要とされないという事実である。

【0057】

実施形態は幾つかの分野で適用され得る。例えば、例としては配送サービスに使用される次世代ＵＡＶシステムは通常、指定の目的地に到達する為に既定の経路を飛行する。航空機と同様に、いわゆる航空路の設置は、ＵＡＶが指定のルート上にあることを保証する。

【0058】

提案される解決法は、ＵＡＶナビゲーションネットワークの設置を可能にする。このようなシステムは、「費用のかかる検知及び通信システム又は個別ＵＡＶ制御での実質的な人の介入を伴わずに、多数の比較的低コストのＵＡＶが見通し線を超えて飛行すること」を可能にする。現在の自由飛行に近い枠組みでは、制限空域及び高度を回避する限りにおいてＵＡＶはいかなるルートも移動することができる。しかしながら、障害物及び衝突の回避を保証する為、これは高価な検知通信の搭載と共に実質的な人的労力を必要とする。このコスト上昇は、広範囲のＵＡＶ応用の出現及び発展を妨げるものとなる。比較的低い追加コストで選択ルートと時間スケジュールによりＵＡＶを飛行させるのに有効なＧＰＳベースのナビゲーションが使用され、それ故これは新たなＵＡＶ応用市場への参入の障壁を軽減する。

【0059】

図１１は、一実施形態による方法２００のフローチャートを示す。方法２００は、二つの離間位置から送信される二つの周期的広帯域信号を受信するステップ２０２を包含し、二つの周期的広帯域信号は時間同期化される。更に、方法２０２は、二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また二つの周期的広帯域信号の受信強度に基づいて、二つの離間位置に対する無人航空機の位置を判定するステップ２０４を包含する。

【0060】

図１２は、一実施形態による方法２１０のフローチャートを示す。方法２１０は、互いに対向して無人航空機の為の飛行経路を形成するビームを使用して二つの時間同期化周期的広帯域信号を二つの離間位置から送信するステップ２１２を包含する。

【0061】

図１３は、一実施形態による方法２２０のフローチャートを示す。方法２２０は、互いに対向してＵＡＶの為の飛行経路を形成するビームを使用して二つの時間同期化周期的広帯域信号を離間位置から送信するステップ２２２を包含する。更に、方法２２０は、二つの周期的広帯域信号をＵＡＶで受信するステップ２２４を包含し得る。更に、方法は、二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また二つの周期的広帯域信号の受信強度に基づいて、二つの離間位置に対する無人航空機の位置を判定するステップ２２６を包含する。

【0062】

一実施形態において、ＵＡＶナビゲーションシステム１２０は、互いに対向してＵＡＶ１００の為の飛行経路を形成する細いビームを使用して同期化直交ビーコン１０６，１０８を送信する二つのミリ波ビーコンノード１１０，１１２を包含し得る。こうしてビーコン１０６，１０８の強度及び時間差分を検出することによりＵＡＶの測位が達成され得る。更に、ＵＡＶ１００の位置ベースのナビゲーション及び制御が実施され得る。

【0063】

幾つかの実施形態ではマルチパス抑制が行われる。この目的の為、直交広帯域ビーコン（パルス、ＦＭＣＷ等）が送信され得る。更に又は或いは、マルチパス作用を軽減するのに時間窓関数が使用され得る。

【0064】

幾つかの実施形態ではオフセットナビゲーションが行われる。ブロッキングを回避することにより単一飛行経路での多数のＵＡＶを可能にするのにオフセット飛行が使用され得る。

【0065】

幾つかの実施形態では、ノード（又は基地局）につき２本のビームへの拡張が行われる。ノードごとに二つのビームが導入されて二方向ＵＡＶ飛行を可能にする。更に、ＵＡＶの飛行高度を判定し、飛行方向に応じて飛行高度を適応化する為に気圧計センサを使用することが可能である。

【0066】

幾つかの実施形態では、ノードにつき４本のビームへの拡張が行われる。こうして、経路につき４本のレーンが形成され得る。更に、レーンの適応方向制御（シグナリング）が使用され得る。

【0067】

幾つかの実施形態では飛行経路中継が行われる。こうして、方向の異なる２台のミリ波ビーコンを含む中継ノードが使用され得る。更に、中継ノードとの衝突を回避するのにオフセットナビゲーションが使用され得る。

【0068】

幾つかの実施形態で交差が設けられる。こうして、２本の飛行経路の交差を形成するのに４台のミリ波ビーコンを含む中継ノードが使用され得る。更に、交差ノードとの衝突を回避するのにオフセットナビゲーションが使用され得る。更に、異なる飛行経路への乗り換えが使用され得る。

【0069】

幾つかの実施形態では中央制御システムが設けられる。中央制御サーバと無線制御ネットワークとが導入され、例えば、現場のすべてのＵＡＶの位置を収集してこれらを同時に制御する。

【0070】

幾つかの態様が機器に関して説明されたが、これらの態様は対応する方法の説明にも当てはまり、ブロック又は装置は方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応することは明らかである。同じく、方法ステップに関して説明された態様も、対応する機器の対応のブロック又はアイテム又は特徴の説明にも当てはまる。方法ステップの幾つか又はすべては、例えばマイクロプロセッサ、プログラマブルコンピュータ、又は電子回路のようなハードウェア機器により（を使用することにより）実行され得る。幾つかの実施形態では、最も重要な方法ステップの一つ以上がこのような機器により実行され得る。

【0071】

ある種の具現化要件に応じて、発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアで具現化され得る。具現化は、電子可読制御信号が記憶されたデジタル記憶媒体、例えばフロッピーディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリを使用して実施され、それぞれの方法が実施されるように、これらはプログラマブルコンピュータシステムと協働する（又は協働可能である）。それ故、デジタル記憶媒体はコンピュータ可読であり得る。

【0072】

発明の幾つかの実施形態は、本書に記載の方法の一つが実施されるようにプログラマブルコンピュータシステムと協働することが可能である電子可読制御信号を有するデータ担体を包含する。

【0073】

概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを含むコンピュータプログラム製品として具現化され、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータで作動する時に方法の一つを実施するのに有効である。プログラムコードは例えばマシン可読担体に記憶され得る。

【0074】

他の実施形態は、マシン可読担体に記憶された、本書に記載の方法の一つを実施する為のコンピュータプログラムを包含する。

【0075】

言い換えると、進歩性を持つ方法の実施形態はそれ故、コンピュータプログラムがコンピュータで作動する時に本書に記載の方法の一つを実施する為のプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

【0076】

それ故、進歩性を持つ方法の更なる実施形態は、本書に記載の方法の一つを実施する為に記録されたコンピュータプログラムを包含するデータ担体（又はデジタル記憶媒体又はコンピュータ可読媒体）である。データ担体、デジタル記憶媒体、又は記録媒体は一般的に、有形及び／又は非一時的である。

【0077】

それ故、進歩性を持つ方法の更なる実施形態は、本書に記載の方法の一つを実施する為のコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは例えば、データ通信接続を介して、例えばインターネットを介して転送されるように構成され得る。

【0078】

更なる実施形態は、本書に記載される方法の一つを実施するように構成又は適応化される処理手段、例えばコンピュータ又はプログラマブル論理デバイスを包含する。

【0079】

更なる実施形態は、本書に記載される方法の一つを実施する為のコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを包含する。

【0080】

発明による更なる実施形態は、本書に記載の方法の一つを実施する為のコンピュータプログラムを受信器へ（例えば電子的又は光学的に）転送するように構成される機器又はシステムを包含する。受信器は例えば、コンピュータ、モバイル装置、メモリ装置、その他であり得る。機器又はシステムは例えば、コンピュータプログラムを受信器へ転送する為のファイルサーバを包含し得る。

【0081】

幾つかの実施形態において、プログラマブル論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）は、本書に記載の方法の機能の幾つか又はすべてを実施するのに使用され得る。幾つかの実施形態において、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本書に記載の方法の一つを実施する為にマイクロプロセッサと協働し得る。概して、方法は好ましくは何らかのハードウェア機器により実施される。

【0082】

本書に記載の機器は、ハードウェア機器を使用して、又はコンピュータを使用して、又はハードウェア機器とコンピュータとの組み合わせを使用して具現化され得る。

【0083】

本書に記載の機器、又は本書に記載の機器の何らかの構成要素は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにおいて少なくとも部分的に具現化され得る。

【0084】

本書に記載の方法は、ハードウェア機器を使用して、又はコンピュータを使用して、又はハードウェア機器とコンピュータとの組み合わせを使用して実施され得る。

【0085】

本書に記載の方法、又は本書に記載の機器の何らかの構成要素は、ハードウェアにより、及び／又はソフトウェアにより、少なくとも部分的に実施され得る。

【0086】

上に説明された実施形態は、本発明の原理の単なる例示に過ぎない。本書に記載の配置及び詳細の変更又は変形が当業者には明白であることは言うまでもない。それ故、意図されるのは、本書の実施形態の記載及び説明により提示される特定の詳細によってではなく直後の特許請求項の範囲のみにより制限されることである。
〔付記１〕
無人航空機（１００）であって、
無人航空機用のナビゲーションシステム（１２０）の２台の離間した基地局（１１０，１１２）から送信される二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）を受信するように構成され、前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）が時間同期化される受信器（１０２）と、
前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）の受信時刻の差分に基づいて、また前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）の受信強度に基づいて、前記２台の基地局（１１０，１１２）に対する前記無人航空機（１００）の位置を判定するように構成される位置判定器（１０４）と、
を包含する無人航空機（１００）。
〔付記２〕
前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）が互いに直交する、付記１に記載の無人航空機（１００）。
〔付記３〕
時間窓関数を使用して前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）を受信して、マルチパス伝搬作用を軽減するように前記受信器（１０２）が構成される、付記１から２の一つに記載の無人航空機（１００）。
〔付記４〕
前記２台の基地局（１１０，１１２）により前記二つの広帯域信号（１０６，１０８）が送信されるのに使用されるビーム（１１４，１１６）により画定される飛行経路（１１８）に沿って飛行するように前記無人航空機（１００）が構成され、前記ビーム（１１４，１１６）が互いに対向する、付記１から３の一つに記載の無人航空機（１００）。
〔付記５〕
飛行方向、又は前記無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）から受信される制御信号に応じて飛行高度を適応化するように前記無人航空機（１００）が構成され、前記制御信号が飛行高度指定情報を包含する、付記１から４の一つに記載の無人航空機（１００）。
〔付記６〕
飛行高度を判定する為に前記無人航空機（１００）が気圧計を包含する、付記５に記載の無人航空機（１００）。
〔付記７〕
前記無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）から受信した制御信号に基づいて前記２台の基地局（１１０，１１２）の間の少なくとも２本の飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）から一つを選択するように前記無人航空機（１００）が構成され、前記制御信号が飛行経路指定情報を包含し、前記飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）の各々が、それぞれの飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）に対応する前記二つの広帯域信号（１０６＿１，１０８＿１；１０６＿２，１０８＿２）が前記２台の基地局（１１０，１１２）により送信されるのに使用される２本のビーム（１１４＿１，１１６＿１；１１４＿２，１１６＿２）により画定され、前記２本のビーム（１１４＿１，１１６＿１；１１４＿２，１１６＿２）が互いに対向する、付記１から６の一つに記載の無人航空機（１００）。
〔付記８〕
飛行方向、又は前記無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）から受信した制御信号に応じて前記対応の飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）の中で飛行高度を適応化するように前記無人航空機（１００）が構成され、前記制御信号が飛行高度指定情報を包含する、付記７に記載の無人航空機（１００）。
〔付記９〕
前記無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）から制御信号を受信するように前記無人航空機（１００）が構成されて、前記制御信号が飛行方向指定情報を包含し、前記飛行方向指定情報に従って飛行方向を適応化するように前記無人航空機が構成される、付記１から８の一つに記載の無人航空機（１００）。
〔付記１０〕
無人航空機用ナビゲーションシステム（１２０）であって、
二つの時間同期化周期的広帯域信号（１０６，１０８）を送信するように構成される２台の基地局（１１０，１１２）、
を包含し、
互いに対向して無人航空機（１００）の為の飛行経路（１０８）を形成するビーム（１１４，１１６）を使用して前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）を送信するように前記二つの基地局（１１０，１１２）が適応化される、
ナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１１〕
前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）が互いに直交する、付記１０に記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１２〕
前記ビーム（１１４，１１６）が１０°以下のビーム幅を有する、付記１０から１１の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１３〕
前記二つの周期的広帯域信号（１０６，１０８）を超高周波数帯域で送信するように前記２台の基地局（１１０，１１２）が構成される、付記１０から１２の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１４〕
４本のビーム（１１４＿１，１１６＿１；１１４＿２，１１６＿２）を使用して四つの時間同期化周期的広帯域信号（１０６＿１，１０８＿１；１０６＿２，１０８＿２）を送信するように前記２台の基地局（１１０，１１２）が構成され、前記２台の基地局の前記４本のビームのうち２本がそれぞれ対向して前記２台の基地局（１１０，１１２）の間に２本の飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）を形成する、付記１０から１３の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１５〕
前記無人航空機（１００）へ制御信号を送信するように前記ナビゲーションシステム（１２０）が構成され、前記２本の飛行経路（１１８＿１，１１８＿２）の一つを前記無人航空機（１００）に対して指定する飛行経路指定情報を前記制御信号が包含する、付記１４に記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１６〕
前記無人航空機（１００）へ制御信号を送信するように前記ナビゲーションシステム（１２０）が構成され、前記無人航空機（１００）に対して飛行高度を指定する飛行高度指定情報を前記制御信号が包含する、付記１０から１５の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１７〕
前記無人航空機（１００）へ制御信号を送信するように前記ナビゲーションシステム（１２０）が構成され、前記無人航空機（１００）に対して飛行方向を指定する飛行方向指定情報を前記制御信号が包含する、付記１０から１６の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１８〕
前記２台の基地局（１１０，１１２）の間の前記飛行経路（１１８）に配置され、前記２台の基地局（１１０，１１２）のそれぞれのビーム（１１４，１１６）に対向する２本のビーム（１１４’，１１６’）を使用して、前記２台の基地局（１１０，１１２）から受信した前記周期的広帯域信号（１０６，１０８）を前記２台の基地局（１１０，１１２）のそれぞれ他の基地局へ再送信するように構成される中継基地局を包含するナビゲーションシステム（１２０）である、付記１０から１７の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記１９〕
互いに対向して付加的飛行経路（１３８）を形成する付加的ビーム（１３６，１３７）を使用して二つの付加的時間同期化周期的広帯域信号（１３４，１３５）を送信するように構成される２台の付加的基地局（１３２，１３３）を包含するナビゲーションシステム（１２０）であり、
前記飛行経路（１１８）と前記付加的飛行経路（１３８）とが互いに交わる、
付記１０から１８の一つに記載のナビゲーションシステム（１２０）。
〔付記２０〕
方法（２００）であって、
二つの離間位置から送信される二つの周期的広帯域信号を受信すること（２０２）であって、前記二つの周期的広帯域信号が時間同期化されることと、
前記二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また前記二つの周期的広帯域信号１９の受信強度に基づいて、前記二つの離間した位置に対する前記無人航空機の位置を判定すること（２０４）と、
を包含する方法。
〔付記２１〕
方法（２１０）であって、
互いに対向して無人航空機の為の飛行経路を形成するビームを使用して二つの時間同期化周期的広帯域信号を二つの離間位置から送信すること（２１２）、
を包含する方法。
〔付記２２〕
方法（２２０）であって、
互いに対向して無人航空機の為の飛行経路を形成するビームを使用して離間位置から時間同期化周期的広帯域信号を送信すること（２２２）と、
前記二つの周期的広帯域信号を前記無人航空機で受信すること（２２４）と、
前記二つの周期的広帯域信号の受信時刻の差分に基づいて、また前記二つの周期的広帯域信号の受信強度に基づいて、前記二つの離間位置に対する前記無人航空機の位置を判定すること（２２６）と、
を包含する方法。
〔付記２３〕
付記２０から２２の一つに記載の方法を実施する為のコンピュータプログラム。

【符号の説明】

【0087】

１００，１００＿１，１００＿２，１００＿３，１００＿４ ＵＡＶ（無人航空機）
１０２ 受信器
１０４ 位置判定器
１０６，１０６’ 第１周期的広帯域信号
１０６＿１ 第１時間同期化周期的広帯域信号
１０６＿２ 第２時間同期化周期的広帯域信号
１０８ 第２周期的広帯域信号
１０８’ 第２周期的広帯域信号
１０８＿１ 第３時間同期化周期的広帯域信号
１０８＿２ 第４時間同期化周期的広帯域信号
１１０ 第１基地局
１１２ 第２基地局
１１４ 第１ビーム
１１４’ 第３ビーム
１１４＿１ 第１ビーム
１１４＿２ 第２ビーム
１１６ 第２ビーム
１１６’ 第４ビーム
１１６＿１ 第３ビーム
１１６＿２ 第４ビーム
１１８ 飛行経路
１２０ ＵＡＶナビゲーションシステム
１２４，１２６ 飛行レーン
１３０ 中継基地局
１３２，１３３ 基地局
１３４，１３５ 時間同期化周期的広帯域信号
１３６，１３７ ビーム
１３８ 飛行経路
１４０，１４２ 街灯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】