特許 7136327 電波環境測定装置

(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】2022-09-05

(45)【発行日】2022-09-13

(54)【発明の名称】電波環境測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/08 20060101AFI20220906BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20220906BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20220906BHJP

   B64C 1/36 20060101ALI20220906BHJP

   H04B 17/30 20150101ALI20220906BHJP

【ＦＩ】

G01R29/08 B

B64C27/08

B64C39/02

B64C1/36

H04B17/30

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021508254

(86)(22)【出願日】2020-02-17

(86)【国際出願番号】 JP2020006134

(87)【国際公開番号】W WO2020195336

(87)【国際公開日】2020-10-01

【審査請求日】2021-08-24

(31)【優先権主張番号】P 2019064444

(32)【優先日】2019-03-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、総務省、平成３０年度における電波資源拡大のための研究開発のうち「ＩｏＴ／５Ｇ時代の様々な電波環境に対応した最適通信方式選択技術の研究開発」の委託業務、産業技術力強化法第１７条の規定の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104732

【弁理士】

【氏名又は名称】徳田 佳昭

(74)【代理人】

【識別番号】100164035

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 正人

(72)【発明者】

【氏名】藤本 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】浅田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】前田 敏行

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３６２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１３４７１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１５５７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２３０５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００８８４９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１３８９４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／２１１８２８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ２９／０８

Ｇ０１Ｒ ２９／１０

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｈ０４Ｂ １７／３０９

Ｈ０４Ｂ １７／３１８

Ｈ０４Ｂ １７／３４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空状態で移動可能なマルチコプタ型無人飛行体と、
前記マルチコプタ型無人飛行体の機体に取り付けられた、複数の面を有する多面体と、
前記多面体の前記複数の面のそれぞれに設けられたアンテナと、を備え、
前記多面体は、前記アンテナに対応する動作周波数帯における１波長以上の間隔を設けて、前記機体に取り付けられている、
電波環境測定装置。

【請求項2】

中空状態で移動可能なマルチコプタ型無人飛行体と、
前記マルチコプタ型無人飛行体の機体に取り付けられた、複数の面を有する多面体と、
前記多面体の前記複数の面のそれぞれに設けられたアンテナと、を備え、
前記多面体は、正多面体の形状を有し、前記マルチコプタ型無人飛行体の機体の中心を通る鉛直線上に前記正多面体の中心を配置するように前記機体に取り付けられている、
電波環境測定装置。

【請求項3】

中空状態で移動可能なマルチコプタ型無人飛行体と、
前記マルチコプタ型無人飛行体の機体に取り付けられた、複数の面を有する多面体と、
前記多面体の前記複数の面のそれぞれに設けられたアンテナと、を備え、
前記多面体は、頂点部を有し、前記頂点部を前記機体に対向させて取り付けられている、
電波環境測定装置。

【請求項4】

中空状態で移動可能なマルチコプタ型無人飛行体と、
前記マルチコプタ型無人飛行体の機体に取り付けられた、複数の面を有する多面体と、
前記多面体の前記複数の面のそれぞれに設けられたアンテナと、を備え、
前記多面体は、角錐台形の形状を有する、
電波環境測定装置。

【請求項5】

前記多面体は、前記機体よりも鉛直方向上側に固定して取り付けられている、
請求項１～４のうちいずれか一項に記載の電波環境測定装置。

【請求項6】

前記多面体は、前記機体よりも鉛直方向下側に固定して取り付けられている、
請求項１～４のうちいずれか一項に記載の電波環境測定装置。

【請求項7】

前記多面体は、少なくとも表面が樹脂材料で覆われた支柱を介して前記機体に取り付けられている、
請求項１～４のうちいずれか一項に記載の電波環境測定装置。

【請求項8】

前記多面体は、六面体の形状を有する、
請求項１～３のうちいずれか一項に記載の電波環境測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電波環境測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、基地局と、ドローンと、ドローン制御装置とを含む放射電力測定システムが開示されている。ドローンは、基地局から到来する電波を受信する受信アンテナと、受信した電波の電力を測定する電力測定部とを含む。ドローン制御装置は、ドローンを基地局から所定の距離離れた所定の位置に移動させ、電波の到来方向と受信アンテナの向きが対応するようにドローンを回転させる位置姿勢制御部を含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－９６９２８号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、マルチコプタ型無人飛行体を用いた、電波測定の効率を向上させる電波環境測定装置を提供することを目的とする。

【0005】

本開示は、中空状態で移動可能なマルチコプタ型無人飛行体と、前記マルチコプタ型無人飛行体の機体に取り付けられた、複数の面を有する多面体と、前記多面体の前記複数の面のそれぞれに設けられたアンテナと、を備える、電波環境測定装置を提供する。

【0006】

本開示によれば、マルチコプタ型無人飛行体を用いた電波測定の効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態１に係る電波環境測定装置の多面体が機体よりも上に取り付けられた斜視図

【図2】図１に示した電波環境測定装置の側面図

【図3】多面体が機体よりも下に取り付けられた電波環境測定装置の斜視図

【図4】図３に示した電波環境測定装置の側面図

【図5】多面体が機体よりも上で頂点を機体に対向して取り付けた電波環境測定装置の斜視図

【図6】図５に示した電波環境測定装置の側面図

【図7】多面体が機体よりも下で頂点を機体に対向して取り付けた電波環境測定装置の斜視図

【図8】図７に示した電波環境測定装置の側面図

【図9】角錐台形の多面体が機体よりも上に取り付けられた電波環境測定装置の斜視図

【図10】正六面体で形成された多面体アンテナの斜視図

【図11】多面体アンテナの一つの面の正面図

【図12】図１１の断面１２－１２による断面図

【図13】多面体アンテナにおける合わせ目のシールド構造を概念的に示す模式図

【図14】電波環境測定装置の受信系のハードウェア構成例を示すブロック図

【図15】電波環境測定装置により測定が行われる対象エリアの一例を示す図

【図16】多面体アンテナによる測定概念を示す説明図

【図17】実施の形態１に係る電波環境測定装置を用いた測定方法の概略説明図

【図18】図１７の方法で実測した垂直偏波電波強度の変動度を示す説明図

【図19】図１７の方法で実測した水平偏波電波強度の変動度を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0008】

（本開示に至る経緯）
特許文献１に開示される放射電力測定システムでは、アンテナが指向性を有するため、最強感度の方向を探索するには、電波の到来方向と受信アンテナの向きとが対応するようにドローンを回転させる必要があった。このため、ドローンを回転させる動作に費やされる時間分、電波の到来方向を測定するための時間が長くなる可能性があった。

【0009】

そこで、以下の実施の形態１では、マルチコプタ型無人飛行体を用いた電波測定の効率を向上させる電波環境測定装置の例を説明する。

【0010】

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る電波環境測定装置の構成および動作を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

【0011】

（電波環境測定装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る電波環境測定装置１１の多面体１３が機体１５よりも上に取り付けられた斜視図である。図２は、図１に示した電波環境測定装置１１の側面図である。電波環境測定装置１１は、機体１５を有し中空状態（つまり、宙に浮いたホバー状態）で移動可能なマルチコプタ型無人飛行体（ドローン１７）と、多面体１３と、アンテナ（水平偏波アンテナ５１及び垂直偏波アンテナ５３）と、を主要な構成として有する。

【0012】

以下の説明において、マルチコプタ型無人飛行体は、無人飛行可能な航空機（ＵＡＶ：Unmanned Aerial Vehicle）としてドローン１７を例示する。ドローン１７は、ドローン１７から離れた位置に存在する操作者が所持する操作用端末（図示略）に対する操作に応じて無線で送信される制御信号の受信に基づいて、自律的な制御を行うことで飛行する。なお、ドローン１７は、例えば４つの回転翼（つまりロータ１９）を備えるクアッドコプタを図例として示すが、回転翼数はこれに限定されない。

【0013】

ドローン１７は、機体１５を有する。機体１５は、軽量な合成樹脂製の外殻により覆われる。機体１５は、例えば扁平な六面体として形成される。なお、機体１５の形状は、六面体に限定されず、その他の多面体や流線形（例えばティアードロップ形や回転楕円形など）であってもよい。

【0014】

機体１５には、モータの駆動軸２１に回転翼（ロータ１９）を固定した４つの回転駆動部２３が、アーム部材２５を介して放射方向に固定される。また、機体１５には、下方に延びる開脚した一対のランディングスキッド２７が備えられる。

【0015】

機体１５の内方は、受信機、送信機、ＰＣ、フライトコントローラ、ジャイロセンサ、加速度センサ、衛星測位システム、記憶装置、ＭＰＵ部、バッテリなどの電装機器が収容される。

【0016】

多面体１３は、機体１５に取り付けられる。

【0017】

アンテナは、多面体１３の複数の面のそれぞれに一様に設けられてよい。アンテナが設けられた面は、平面アンテナとなる。多面体１３は、複数の面のそれぞれが平面アンテナとなることにより、多面体アンテナ２９を構成する。

【0018】

多面体１３は、アンテナが対応する動作周波数（中心周波数）帯における１波長以上の間隔ａを設けて機体１５に取り付けられている。この間隔ａは、より具体的には、機体１５に収容される電装機器（金属部材）と、多面体アンテナ２９のシールド層との最も近い距離と言うことができる。

【0019】

電波環境測定装置１１は、多面体１３が、少なくとも表面を樹脂材料で覆った支柱３１を介して機体１５に取り付けられている。支柱３１は、例えば多面体１３の底面における各角部から１本ずつの合計４本が機体１５に固定されている。なお、支柱３１の数は４本に限定されず、１本、あるいは２本以上の複数であってもよい。また、支柱３１は、丸棒形状（断面が円形形状）であることが好ましい。

【0020】

電波環境測定装置１１は、多面体１３が、機体１５よりも鉛直方向上側に取り付けられてもよい。

【0021】

電波環境測定装置１１は、多面体１３が、正多面体の形状を有し、機体中心を通る鉛直線上に正多面体中心を配置するように機体１５に取り付けられていることが好ましい。なお、「中心」とは、幾何学的な中心（一定点に関して点対称な図形に対して、その一定点）を言うが、この中心の位置が重心（質量中心）と大きく異なる場合には、中心は重心と読み替えるものとする。

【0022】

電波環境測定装置１１は、多面体１３が、六面体であってもよい。なお、多面体１３は、六面体に限定されない。六面体で形成された多面体１３は、例えば一対の平行な面が、機体１５の上面と平行となり、他の一対の面が、機体１５の前進後退方向に直交面となる向きで機体１５に取り付けられる。

【0023】

図３は、多面体１３が機体１５よりも下に取り付けられた電波環境測定装置１１Ａの斜視図である。図４は、図３に示した電波環境測定装置１１Ａの側面図である。電波環境測定装置１１Ａは、多面体１３が、機体１５よりも鉛直方向下側に取り付けられてもよい。六面体で形成された多面体１３は、例えば一対の平行な面が、機体１５の下面と平行となり、他の一対の面が、機体１５の前進後退方向に直交面となる向きで機体１５に取り付けられる。この場合、多面体１３は、機体１５が着地した際の地面との接触を回避できるように、一対のランディングスキッド２７の間で、ランディングスキッド２７の下端よりも上方に配置される。

【0024】

図５は、多面体１３が機体１５よりも上で頂点を機体１５に対向して取り付けた電波環境測定装置１１Ｂの斜視図である。図６は、図５に示した電波環境測定装置１１Ｂの側面図である。電波環境測定装置１１Ｂは、多面体１３が、頂点部を有し、その頂点部を機体１５に対向させて取り付けられてもよい。多面体１３は、機体１５よりも鉛直方向上側で、頂点部を機体１５に対向させて取り付けることができる。この場合、六面体で形成された多面体１３は、一つの対角線が機体１５の上面に垂直方向となり、他の一つの対角線が機体１５の前進後退方向に沿う方向となる向きで機体１５に取り付けられる。

【0025】

図７は、多面体１３が機体１５よりも下で頂点を機体１５に対向して取り付けた電波環境測定装置１１Ｃの斜視図である。図８は、図７に示した電波環境測定装置１１Ｃの側面図である。多面体１３は、機体１５よりも鉛直方向下側で、頂点を機体１５に対向させて取り付けてもよい。この場合、六面体で形成された多面体１３は、一つの対角線が機体１５の下面に垂直方向となり、他の一つの対角線が機体１５の前進後退方向に沿う方向となる向きで機体１５に取り付けられる。

【0026】

図９は、角錐台形の多面体１３Ｄが機体１５よりも上に取り付けられた電波環境測定装置１１Ｄの斜視図である。電波環境測定装置１１Ｄは、多面体１３Ｄが、角錐台形であってもよい。図例では四角錐台形を示す。角錐台形の多面体アンテナ２９Ｄは、底面積が上面積よりも大きくなる向きで機体１５に取り付けられる。この場合、多面体１３Ｄは、底面にアンテナを設けない構成としてもよい。

【0027】

多面体は、上記した六面体や角錐台形以外の多面体とすることができる。即ち、多面体は、四面体、八面体、十二面体などとすることができる。また、多面体は、三角錐台形とすることもできる。

【0028】

図１０は、正六面体で形成された多面体アンテナ２９の斜視図である。多面体アンテナ２９は、面材の一例としてのプリント基板３３と、フレーム体３５（図１３参照）とを主要な構成として有する。プリント基板３３と、フレーム体３５とは、固定ねじ３７により固定されて筐体を構成する。筐体は六面体であり、特に立方体である場合を例示する。

【0029】

多面体アンテナ２９は、被測定電波の到来方向に対向する面を、第１面３９とした場合、平面視において、第１面３９から時計回りで隣接する面を第２面４１、第３面４３、第４面４５とし、上面を第５面４７、下面を第６面４９とすることができる。多面体アンテナ２９は、第１面３９から第６面４９のそれぞれに、アンテナである水平偏波アンテナ５１と垂直偏波アンテナ５３を配置している。

【0030】

図１１は、多面体アンテナ２９の一つの面の正面図である。多面体アンテナ２９は、一つの面が平面アンテナとなる。平面アンテナは、プリント基板３３の表面に、水平偏波アンテナ５１と垂直偏波アンテナ５３を備える。水平偏波アンテナ５１と垂直偏波アンテナ５３のそれぞれは、ダイポールアンテナとすることができる。

【0031】

図１２は、図１１の断面１２－１２による断面図である。平面アンテナは、プリント基板３３の裏面にシールド層５５（ダイポールアンテナに対しプリント基板３３の厚み分離れる）を設けている。ダイポールアンテナには、プリント基板３３を貫通するビア導体５７が接続される。ビア導体５７は、プリント基板３３の裏面で、シールド層５５と隔絶された接続端部５９となる。

【0032】

図１３は、多面体アンテナ２９における合わせ目６１のシールド構造を概念的に示す模式図である。多面体アンテナ２９は、シールド層５５を中間層に有した積層基板６３を、フレーム体３５に固定してもよい。この場合、積層基板６３の縁部同士は、フレーム体３５の直交２面部６５に固定される。フレーム体３５は、導電性を有し、積層基板６３の縁部同士を固定するとともに、接地用ビア導体６７、接地導体６９を介して、シールド層５５と導通する。つまり、直交２面部６５に固定された隣接のプリント基板３３は、それぞれの接地導体６９が直交２面部６５に接触することによりフレーム体３５と同電位で接地される。

【0033】

その結果、縁部同士の合わせ目６１により生じた接地導体６９の不連続部分は、フレーム体３５により接続され、立方体の内方への電波の進入が抑制される。この多面体アンテナ２９によれば、立方体の内方への電波の進入が抑制されることにより、進入が許容される構成に比べ、電波の到来方向のより正確な測定が可能となる。

【0034】

図１４は、電波環境測定装置１１の受信系のハードウェア構成例を示すブロック図である。多面体アンテナ２９は、アンテナ部１～６と、ＭＰＵ部７とを含む構成である。アンテナ部１～６の構成はいずれも同一であるため、ここでは説明を簡略化するために、アンテナ部１を例示して説明する。また、以下のアンテナ部１の説明において、他のアンテナ部の対応する構成に読み替えても構わない。

【0035】

アンテナ部１は、水平偏波アンテナ１ｈと、垂直偏波アンテナ１ｖと、スイッチ部１ｓと、アンテナ制御部１ｍとを含む。

【0036】

水平偏波アンテナ１ｈは、エリア内に配置される無線送信機１０ＴＸ（図１５参照）から送信される電波の水平偏波を受信し、具体的には、所定の周波数帯（例えば５．０ＧＨｚ帯）の水平偏波を受信する。水平偏波アンテナ１ｈは、スイッチ部１ｓと導通されている。

【0037】

垂直偏波アンテナ１ｖは、エリア内に配置される無線送信機１０ＴＸ（図１５参照）から送信される電波の垂直偏波を受信し、具体的には、所定の周波数帯（例えば５．０ＧＨｚ帯）の垂直偏波を受信する。垂直偏波アンテナ１ｖは、スイッチ部１ｓと導通されている。

【0038】

スイッチ部１ｓは、ＭＰＵ７ａのスイッチ切換制御部７ａ２から多面体アンテナ２９の筐体を構成する面毎に時分割で出力されるスイッチ切換信号に応じて、水平偏波アンテナ１ｈまたは垂直偏波アンテナ１ｖをアンテナ制御部１ｍに接続する。言い換えると、スイッチ部１ｓは、上述したスイッチ切換信号に応じて、水平偏波アンテナ１ｈまたは垂直偏波アンテナ１ｖの出力をアンテナ制御部１ｍに出力する。

【0039】

アンテナ制御部１ｍは、例えばＷｉ－Ｓｕｎ（登録商標）の無線信号を扱う標準規格に準拠した無線信号用の回路（モジュール）を用いて構成される。アンテナ制御部１ｍは、スイッチ部１ｓに接続された水平偏波アンテナ１ｈまたは垂直偏波アンテナ１ｖの出力をパラレル形式のデータ（例えば、無線送信機１０ＴＸから送信された電波の受信電界強度）として取り出し、そのパラレル形式のデータをＭＰＵ７ａのデータ変換部７ａ１に出力する。

【0040】

ＭＰＵ部７は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）７ａと、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート７ｂと、を含む。

【0041】

ＭＰＵ７ａは、多面体アンテナ２９の制御部として機能し、多面体アンテナ２９の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、多面体アンテナ２９の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理、およびデータの記憶処理を行う。ＭＰＵ７ａは、データ変換部７ａ１と、スイッチ切換制御部７ａ２とを含む。

【0042】

データ変換部７ａ１は、例えばＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）回路を用いて構成され、それぞれのアンテナ制御部（例えばアンテナ制御部１ｍ～６ｍ）により出力されたパラレル形式のデータをシリアル形式のデータに変換する。このデータ（例えば、無線送信機１０ＴＸから送信された電波の受信電界強度）は、ＵＳＢポート７ｂを介して、多面体アンテナ２９に接続される測定機器（例えば、スペクトラムアナライザ、またはネットワークアナライザ）に入力される。また、実施の形態１において、測定機器は、ＰＣ（Personal Computer）を含んでもよい。

【0043】

スイッチ切換制御部７ａ２は、多面体アンテナ２９のそれぞれの面のうちいずれかの面の水平偏波アンテナまたは垂直偏波アンテナの出力をＭＰＵ部７に入力するためのスイッチ切換信号を時分割に生成する。スイッチ切換制御部７ａ２は、ＧＰＩＯ（General Purpose Input Output）端子を有し、このＧＰＩＯ端子を介して、上述した時分割に生成したスイッチ切換信号を、それぞれの面のスイッチ部（例えばスイッチ部１ｓ～６ｓ）に出力する。これにより、スイッチ切換信号により、所定時間毎にアンテナ部１の水平偏波アンテナ１ｈの出力、アンテナ部１の垂直偏波アンテナ１ｖの出力、…、アンテナ部６の水平偏波アンテナ６ｈの出力、アンテナ部６の垂直偏波アンテナ６ｖの出力の順に周期的に、いずれかのアンテナの出力値だけが排他的にＭＰＵ７ａに入力可能となる。

【0044】

なお、スイッチ切換制御部７ａ２は、多面体アンテナ２９の全ての面のそれぞれの水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナの出力を同時にＭＰＵ部７に入力するための制御信号を生成してもよい。スイッチ切換制御部７ａ２は、このＧＰＩＯ端子を介して、上述した制御信号を一斉に、それぞれの面のスイッチ部（例えばスイッチ部１ｓ～６ｓ）に出力する。これにより、制御信号により、アンテナ部１の水平偏波アンテナ１ｈの出力およびアンテナ部１の垂直偏波アンテナ１ｖの出力、…、アンテナ部６の水平偏波アンテナ６ｈの出力およびアンテナ部６の垂直偏波アンテナ６ｖの出力が一斉にＭＰＵ７ａに入力可能となり、多面体アンテナ２９の全ての面において水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナの両方の測定が同時に可能となる。

【0045】

ＵＳＢポート７ｂは、多面体アンテナ２９と、図示しないＰＣや測定機器（例えば、スペクトラムアナライザ、またはネットワークアナライザ）とを接続する。

【0046】

なお、上述した説明は、多面体アンテナ２９が電波を受信する場合を例示した説明であるが、多面体アンテナ２９は電波を送信するための構成を有していると考えてよい。つまり、多面体アンテナ２９は、アンテナ部１～６のうち時分割でいずれかのアンテナ部を使用するように切り換え、さらに、そのアンテナ部に設けられた水平偏波アンテナまたは垂直偏波アンテナから電波を時分割に送信してもよい。従って、後述する無線送信機１０ＴＸは、多面体アンテナ２９と同一の構成を有することができる。

【0047】

ＰＣ（図示略）は、エリア内において無線送信機１０ＴＸ（図１５参照）から送信された電波を受信するための多面体アンテナ２９との間でＵＳＢケーブル（図示略）を介して接続される。ＰＣは、多面体アンテナ２９により受信された電波の検出出力（例えば受信電界強度）に基づいて、エリア内の地点における電波の受信電力を測定して計算する。ＰＣは、多面体アンテナ２９のそれぞれの面に配置された水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナにおける検出出力に基づいて各周波数の水平偏波、垂直偏波の電波強度を測定できる。また、ＰＣは、多面体アンテナ２９のそれぞれの面に配置された水平偏波アンテナおよび垂直偏波アンテナにおける検出出力に基づいて反射波の到来方向を特定し、壁面等の障害物（散乱体）が電波を吸収しているかどうかを判別できる。ＰＣは、機体１５に収容されても、機体１５と別体で設けられてもよい。ＰＣが機体１５と別体で設けられる場合には、各測定値は記憶装置に記憶された後、ＰＣへと有線接続等により読み込ませる。

【0048】

図１５は、電波環境測定装置１１により測定が行われる対象エリア７１の一例を示す図である。対象エリア７１は、例えば奥行き３０ｍ、間口９０ｍの面積を有する広大な工場であり、一端側の所定の高さ（例えば床面から１８０ｃｍ）の位置に無線送信機１０ＴＸが配置される。また、対象エリア７１の略中央には散乱体の一例としての壁７３が配置されている。ドローン１７は、手動による遠隔操作で対象エリア７１を飛行させることができる。

【0049】

また、ドローン１７は、例えば衛星測位システムであるＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用して現在位置を取得することができる。この場合、ドローン１７は、対象エリア７１の地図情報、現在位置情報、測定座標点、検出値を記憶装置に記憶する。

【0050】

電波環境の測定では、ドローン１７の飛行に先立ち、例えば事前に飛行ルートとなるウェイポイントを机上で作成してもよい。ウェイポイントは、飛行ルートを一筆書きで記した線上に通過順に設定される。このウェイポイントは、各ウェイポイントの方向情報とともにドローン１７の記憶装置に記憶される。

【0051】

この場合、ドローン１７は、対象エリア７１の地図情報と、ウェイポイントＰ１，Ｐ２，Ｐ３～Ｐｎ－１，Ｐｎとを照会しながら飛行し、各測定座標点での測定を自動で行うことが可能となる。ドローン１７は、位置情報とともに各測定座標点での測定値を記憶装置に記憶する。フライトコントローラは、全てのウェイポイントＰ１～Ｐｎを通過完了したか否かを判断する。フライトコントローラは、全てのウェイポイントＰ１～Ｐｎを通過していた場合、測定を終了する。

【0052】

（電波環境測定装置の動作）
次に、実施の形態１に係る電波環境測定装置１１の動作を説明する。

【0053】

実施の形態１に係る電波環境測定装置１１は、中空状態で移動可能なドローン１７と、ドローン１７の機体１５に取り付けられた、複数の面を有する多面体１３と、多面体１３の複数の面のそれぞれに設けられたアンテナと、を備える。

【0054】

実施の形態１に係る電波環境測定装置１１では、ドローン１７の機体１５に、多面体１３が取り付けられる。多面体１３の複数の面には、受信アンテナとなるアンテナが設けられている。多面体１３は、複数の面にアンテナを備えた多面体アンテナ２９と称すことができる。多面体アンテナ２９を備えた電波環境測定装置１１は、ドローン１７の飛行移動によって、電波環境を測定する対象エリア７１を飛行可能である。この対象エリア７１には、信号源としての無線送信機１０ＴＸの少なくとも送信アンテナ７５が配置される。ドローン１７は、多面体アンテナ２９に設けられた各受信アンテナが送信アンテナ７５から送信された電波を受信する。受信した電波は、電波環境測定装置１１とは一体または別体のＰＣにより解析処理される。ＰＣの解析処理によりドローン１７の各測定点における受信強度が得られる。受信強度は、例えば受信電力あるいは受信電界強度とすることができる。対象エリア７１は、ドローン１７を所望の位置に移動させ、各測定点における受信強度を記憶させていくことで、電波環境が取得可能となる。

【0055】

一方、特許文献１等の従来の放射電力測定システムでは、ドローン１７が送信アンテナ７５から所定の距離離れた所定の位置に移動したとき、電波の到来方向と受信アンテナの向きが対応するようにドローン１７を回転する動作が必要となった。

【0056】

これに対し、電波環境測定装置１１は、多面体１３の複数の面に受信アンテナが設けられている。即ち、指向性を小さくしている。これにより、ドローン１７の非回転状態において、各受信アンテナが複数の方向における受信電界強度を同時に検出できる。このうち送信アンテナ７５からの電波の到来方向に最も近接して向いた受信アンテナからは、最大の受信電界強度が得られる。従って、電波環境測定装置１１は、対象エリア７１の各測定点で、ドローン１７を回転させずに、最大の受信電界強度を検出していくことができる。

【0057】

このように、電波環境測定装置１１では、最強感度方向を探索するために、各測定点にドローン１７を回転させる動作が不要となる。その結果、従来、回転させる動作に費やされていた合計時間分、測定時間を大幅に短縮することができる。従って、本実施の形態に係る電波環境測定装置１１によれば、ドローン１７を用いた電波強度の測定時間を従来システムよりも短縮できる。

【0058】

また、電波環境測定装置１１では、多面体１３は、アンテナに対応する動作周波数帯における１波長以上の間隔を設けて、機体１５に取り付けられている。

【0059】

この電波環境測定装置１１では、ドローン１７が、機体１５を有する。一般的に、ドローン１７は、機体１５に、受信機、送信機、フライトコントローラ、ジャイロセンサ、加速度センサ、衛星測位システム、バッテリ等を収容している。機体１５の外殻は、一般的に軽量な合成樹脂製となる。機体１５には、モータの駆動軸２１に回転翼（ロータ１９）を固定した複数の回転駆動部２３がアーム部材２５を介して放射方向に固定される。そのため、機体１５は、収容される種々の電装機器により被測定電波を散乱させる可能性を有する。そこで、多面体アンテナ２９は、機体１５より１波長以上の間隔を設けて機体１５に取り付けられる。これにより、電波環境測定装置１１は、機体１５で散乱する被測定電波が、多面体アンテナ２９の受信に与える影響を抑制することができる。その結果、電波環境測定装置１１では、被測定電波の測定誤差を小さくできる。

【0060】

なお、多面体アンテナ２９は、機体１５と対向するアンテナ面（アンテナが設けられている多面体１３の面）が存在する場合、機体対向アンテナ面における測定誤差が多重反射などにより大きくなる。この測定誤差の劣化は、多面体アンテナ全体の測定誤差に影響を及ぼす。この場合、多面体アンテナ２９は、機体１５より１．５波長以上の間隔を設けて機体１５に取り付けることで、機体対向アンテナ面による多重反射を抑制できる。従って、多面体アンテナ２９は、機体１５より１．５波長以上の間隔を設けて機体１５に取り付けられることがより好ましい。換言すれば、機体対向アンテナ面が存在しない配置構造とすれば、多面体アンテナ２９は、機体１５より１波長以上の間隔を設けて機体１５に取り付けできる。

【0061】

また、電波環境測定装置１１では、多面体１３は、機体１５よりも鉛直方向上側に取り付けられている。

【0062】

この電波環境測定装置１１では、多面体アンテナ２９が、機体１５よりも鉛直方向上側に取り付けられる。この場合、電波環境測定装置１１は、被測定電波が多面体アンテナ２９よりも上方から到来する測定対象空間に用いて好適となる。多面体アンテナ２９は、送信アンテナ７５からの電波が機体１５に遮られることなく、直線的に受信が可能となり、被測定電波の測定誤差を小さくできる。このような測定対象空間としては、被測定電波を出力する送信アンテナ７５が高所に設置される例えばスタジアムやコンサートホール、工場、倉庫などが挙げられる。

【0063】

また、電波環境測定装置１１Ａ，１１Ｃでは、多面体１３は、機体１５よりも鉛直方向下側に取り付けられている。

【0064】

この電波環境測定装置１１Ａ，１１Ｃでは、多面体アンテナ２９が、機体１５よりも鉛直方向下側に取り付けられる。この場合、電波環境測定装置１１Ａ，１１Ｃは、被測定電波が多面体アンテナ２９よりも下方から到来する測定対象空間に用いて好適となる。多面体アンテナ２９は、送信アンテナ７５からの電波が機体１５に遮られることなく、直線的に受信が可能となり、被測定電波の測定誤差を小さくできる。

【0065】

また、電波環境測定装置１１では、多面体１３は、少なくとも表面を樹脂材料で覆った支柱３１を介して機体１５に取り付けられている。

【0066】

この電波環境測定装置１１では、例えば金属製の支柱３１に、被測定電波が反射して多面体アンテナ２９に検出されたり、機体１５から反射した被測定電波がさらに金属製の支柱３１に反射して多面体アンテナ２９に検出されたりすることを抑制できる。これにより、表面を樹脂材料で覆った支柱３１では、誤検出を抑制して、被測定電波の測定誤差を小さくできる。

【0067】

また、電波環境測定装置１１では、多面体１３は、正多面体であり、機体中心を通る鉛直線上に正多面体中心を配置するように機体１５に取り付けられている。

【0068】

この電波環境測定装置１１では、多面体１３が正多面体で形成される。正多面体は、機体中心を通る鉛直線上に、正多面体中心を配置するように機体１５に取り付けられる。ドローン１７は、ロータ１９を有する回転駆動部２３が、３つのトライコプタ、４つのクアッドコプタ、６つのヘキサコプタ、８つのオクトコプタなどに分けられる。これらのドローン１７は、上昇および下降がロータ１９の回転数で制御される。また、前進、後進、旋回などは、各ロータ１９の回転数を変え、機体１５を傾けることで制御する。各モータの回転数の制御は、搭載されたジャイロセンサで傾きを検出し、補正する方向にモータの回転数を変える。

【0069】

機体中心は、それぞれの回転駆動部２３の駆動軸２１から等距離となる中心点とすることができる。電波環境測定装置１１は、それぞれの駆動軸２１が鉛直方向となる姿勢において、機体中心を通る鉛直線上に多面体中心が配置される。ここで、多面体中心は、上記のように、重心とされる場合もある。電波環境測定装置１１は、各測定点において、空中に停止することが好ましい。電波環境測定装置１１は、機体中心を通る鉛直上に多面体中心を配置することにより、空中停止時の各モータの回転制御を容易にし、飛行を容易に安定化させることができる。

【0070】

また、電波環境測定装置１１では、多面体１３は、六面体の形状を有する。

【0071】

この電波環境測定装置１１では、多面体１３が六面体で形成される。六面体で形成される多面体１３は、四方の側面が鉛直方向となる向きで機体１５に取り付けられることにより、水平偏波電波および垂直偏波電波を検出するための演算を簡素にすることができる。この場合、多面体１３は、正六面体とすることにより、演算をさらに簡素にできる。また、正多面体の場合には、各面に、同一構成のアンテナ面材を用いて組立を行うことが可能となる。即ち、６枚のアンテナ面材を共通部材として組み立てできる。これにより、多面体アンテナ２９を容易にかつ安価に製造することができる。

【0072】

また、電波環境測定装置１１Ｂ，１１Ｃでは、多面体１３は、頂点部を有し、その頂点部を機体１５に対向させて取り付けられている。

【0073】

この電波環境測定装置１１Ｂ，１１Ｃでは、多面体アンテナ２９の頂点部が機体１５に対向する。多面体アンテナ２９は、機体１５と平行になるアンテナ面が無くなるので、機体１５とアンテナ面との間に多重反射が生じにくくなる。これにより、電波環境測定装置１１Ｂ，１１Ｃは、多重反射の影響を抑制でき、被測定電波の測定誤差を小さくできる。

【0074】

また、電波環境測定装置１１Ｄでは、多面体１３Ｄが、角錐台形の形状を有する。

【0075】

この電波環境測定装置１１Ｄでは、多面体１３Ｄが角錐台形となる。角錐台形の多面体アンテナ２９Ｄは、底面積が上面積よりも大きい向きで機体１５に取り付けられる。この場合、多重反射の生じやすい機体対向アンテナ面となる底面には、アンテナを設けない構成とする。従って、角錐台形を取り付けた電波環境測定装置１１Ｄは、アンテナを有しない大きな底面積の機体対向面が機体１５に取り付けられる。これにより、電波環境測定装置１１Ｄは、水平飛行時において、機体中心から離れた位置での空気抵抗を抑制できる。また、電波環境測定装置１１Ｄは、多面体アンテナ２９Ｄを角錐台形とすることで、多面体アンテナ２９Ｄを高強度で機体１５に固定できる。

【0076】

（電波環境の実測例）
次に、実施の形態１に係る電波環境測定装置１１を試作し、水平偏波の電波と垂直偏波の電波の電波強度の変動度を調べた結果例を説明する。

【0077】

図１６は、多面体アンテナ２９による測定概念を示す説明図である。平面アンテナは、図１１、図１２に示すように、多層積層したプリント基板３３で構成した。プリント基板３３は、表面にダイポールアンテナ、裏面にシールド層５５を設けた。平面アンテナは、水平偏波アンテナ５１と垂直偏波アンテナ５３を同一平面に配置した。被測定電波は、５．０ＧＨｚとした。平面アンテナは、正方形に形成し、６面を正六面体として組み立てて、多面体アンテナ２９（正六面体アンテナ）とした。

【0078】

多面体アンテナ２９は、図１０に示すように、送信アンテナ７５から放射される水平偏波方向Ｈ、垂直偏波方向Ｖの被測定電波の到来方向に対向する面を、第１面３９とした。多面体アンテナ２９は、平面視において、第１面３９から時計回りで隣接する面を第２面４１、第３面４３、第４面４５とした。また、上面を第５面４７、下面を第６面４９とした。

【0079】

水平偏波アンテナ５１は、第１面３９から第６面４９に設けたものをそれぞれＨ１アンテナ～Ｈ６アンテナ（水平偏波アンテナ１ｈ～６ｈに対応）とした。垂直偏波アンテナ５３は、第１面３９から第６面４９に設けたものをそれぞれＶ１アンテナ～Ｖ６アンテナ（垂直偏波アンテナ１ｖ～６ｖに対応）とした。

【0080】

図１７は、実施の形態に対応する電波環境測定装置１１を用いた測定方法の概略説明図である。測定は、送信アンテナ７５から被測定対象の周波数（例えば５．０ＧＨｚ）の電波を放射し、多面体アンテナ２９のみの場合と、ドローン１７に設けた多面体アンテナ２９の場合それぞれで行った。ドローン１７に設けた多面体アンテナ２９の測定は、異なる複数の間隔（ａ／λ）ごとに測定した。

【0081】

図１８は、図１７の方法で実測した垂直偏波電波強度の変動度を示す説明図である。図１８中、縦軸は、ドローン１７が有る場合と無い場合における電波強度の比（ドローン有り／ドローン無し）をｄＢで表した。横軸は、間隔ａと波長λの比（間隔ａ／λ）を表した。それぞれの測定値は、図１８中に示したＶ１アンテナ～Ｖ６アンテナに対応する凡例のプロット位置で表した。

【0082】

図１９は、図１７の方法で実測した水平偏波電波強度の変動度を示す説明図である。図１９中、縦軸および横軸は、図１８と同じ目盛りとした。それぞれの測定値は、図１９中に示したＨ１アンテナ～Ｈ６アンテナに対応する凡例のプロット位置で表した。

【0083】

図１８、図１９の測定結果から、間隔ａを１波長λとすることにより、変動度が±３ｄＢの範囲内に抑制されることが知見できた。特に垂直偏波電波強度変動度、水平偏波電波強度変動度は、機体１５に対向するＨ６アンテナ、Ｖ６アンテナの変動度が大きいことが知見できた。Ｈ６アンテナ、Ｖ６アンテナの変動度も、間隔ａを１波長λの１．５倍以上とすることにより減衰することが知見できた。以上の結果から、間隔ａは、１波長λ以上とすればよく、１波長λの１．５倍以上の範囲Ｋとすることがより好ましいことが分かった。

【0084】

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【0085】

なお、上述した実施の形態１では、測定機器は多面体アンテナ２９に接続されると説明したが、例えば多面体アンテナ２９の中にスペクトラムアナライザ等（例えば図１４に示す測定機器あるいはＰＣ）が内蔵されてもよい。多面体アンテナ２９は、図１３に示されるシールド構造を有する。このため、測定機器が多面体アンテナ２９に内蔵される方が、スペクトラムアナライザ等のＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility：電磁両立性）がシールド構造によりカットされ、電波測定に対する影響を軽減できる。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本開示は、実環境において移動体が存在する測定対象エリアを対象とした電波環境の測定精度向上と測定時間の増大抑制とができ、電波測定を効率的に実行する電波環境測定として有用である。

【符号の説明】

【0087】

１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 電波環境測定装置
１３，１３Ｄ 多面体
１５ 機体
１７ ドローン
２９，２９Ｄ 多面体アンテナ
３１ 支柱
５１ 水平偏波アンテナ
５３ 垂直偏波アンテナ

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】