特許 7628308 ドローンの存在を検知し、監視し、軽減するためのシステム及び方法

(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】

(24)【登録日】2025-01-31

(45)【発行日】2025-02-10

(54)【発明の名称】ドローンの存在を検知し、監視し、軽減するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/26 20060101AFI20250203BHJP

   G01S 5/02 20100101ALI20250203BHJP

【ＦＩ】

H04L27/26 420

G01S5/02 Z

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021567994

(86)(22)【出願日】2020-05-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-19

(86)【国際出願番号】 US2020032391

(87)【国際公開番号】W WO2020231947

(87)【国際公開日】2020-11-19

【審査請求日】2023-03-28

(31)【優先権主張番号】62/846,680

(32)【優先日】2019-05-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521495552

【氏名又は名称】スカイセーフ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】イェン、チュン キン オ

(72)【発明者】

【氏名】ロー、ブランドン ファン－シュエン

(72)【発明者】

【氏名】トーボーグ、スコット

【審査官】北村 智彦

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２１４４２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５１０４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５２８５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０００３６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５２６１３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ２７／２６

Ｇ０１Ｓ ５／０２

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドローンの存在を検知するためのシステムであって、
ドローンとコントローラとの間で送信されるＲＦ信号を受信するように構成された無線周波数（ＲＦ）受信機であって、前記ＲＦ信号が前記ＲＦ信号の同期のための同期信号を含むＲＦ受信機と、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサと通信するコンピュータ可読メモリであって、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記ＲＦ受信機からサンプルのシーケンスを受信し、前記受信されたサンプルのシーケンスの２階微分を取得し、前記受信されたサンプルのシーケンスの前記２階微分の規定数のランニングサムを計算し、前記ランニングサムに基づいてメトリックを決定し、前記メトリックに基づいて前記サンプルのシーケンスのルートを推定し、前記メトリックに基づいて前記ドローンの前記存在を検知し、前記推定されたルートに基づいて前記ＲＦ信号と同期する、各動作を行わせるコンピュータ実行可能命令を記憶している、コンピュータ可読メモリと、
を備えるシステム。

【請求項2】

ドローンの存在を検知するためのシステムであって、
ドローンとコントローラとの間で送信されるＲＦ信号を受信するように構成された無線周波数（ＲＦ）受信機であって、前記ＲＦ信号が前記ＲＦ信号の同期のための同期信号を含むＲＦ受信機と、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサと通信するコンピュータ可読メモリであって、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記ＲＦ受信機からサンプルのシーケンスを受信し、前記受信されたサンプルのシーケンスの２階微分を取得し、前記受信されたサンプルのシーケンスの前記２階微分の規定数のランニングサムを計算し、前記ランニングサムに基づいてメトリックを決定し、前記メトリックに基づいて前記ドローンの前記存在を検知し、前記ランニングサムに基づいて前記ＲＦ信号と同期する、各動作を行わせるコンピュータ実行可能命令を記憶している、コンピュータ可読メモリと、
を備え、
前記メトリックは下記式に従って決定され、

ここで、γ_ｆｄ２[ｋ]はメトリックであり、Ｙ^ｄｄ[ｋ]は２階微分であり、Ｐは同期信号の長さである、
システム。

【請求項3】

ドローンの存在を検知するためのシステムであって、
ドローンとコントローラとの間で送信されるＲＦ信号を受信するように構成された無線周波数（ＲＦ）受信機であって、前記ＲＦ信号が前記ＲＦ信号の同期のための同期信号を含むＲＦ受信機と、
少なくとも１つのプロセッサと、
前記少なくとも１つのプロセッサと通信するコンピュータ可読メモリであって、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記ＲＦ受信機からサンプルのシーケンスを受信し、前記受信されたサンプルのシーケンスの２階微分を取得し、前記受信されたサンプルのシーケンスの前記２階微分の規定数のランニングサムを計算し、前記ランニングサムに基づいて前記ドローンの前記存在を検知し、前記ランニングサムに基づいて前記ＲＦ信号と同期する、各動作を行わせるコンピュータ実行可能命令を記憶している、コンピュータ可読メモリと、
を備え、
前記同期信号が時間領域シーケンスを含み、前記ランニングサムは正規化されている、
システム。

【請求項4】

前記同期信号は、Ｚａｄｏｆｆ-Ｃｈｕ(ＺＣ)シーケンスを含む、請求項１から請求項
３までのいずれか１項に記載のシステム。

【請求項5】

前記同期信号が、ガードバンドを含む周波数領域シーケンスを含む、請求項１または請求項２に記載のシステム。

【請求項6】

前記コンピュータ可読メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記メトリックが閾値よりも大きいと判断する、各動作を行わせる前記コンピュータ実行可能命令をさらに記憶しており、
前記ドローンの存在の前記検知は、前記メトリックが閾値よりも大きいとの前記判断にさらに基づいている、請求項１または請求項２に記載のシステム。

【請求項7】

前記コンピュータ可読メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記メトリックに基づいて前記サンプルのシーケンスのルートを推定する動作を行わせる、前記コンピュータ実行可能命令をさらに記憶している、請求項２に記載のシステム。

【請求項8】

前記ＲＦ信号と同期することは、前記推定されたルートを用いて実行される、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記メトリックは、下記式に従って決定される、請求項１に記載のシステム。

ここで、γ_ｆｄ２[ｋ]はメトリックであり、Ｙ^ｄｄ[ｋ]は２階微分であり、Ｐは同期信号の長さである。

【請求項10】

前記同期信号が時間領域シーケンスを含み、前記ランニングサムは正規化されている、請求項１または請求項２に記載のシステム。

【請求項11】

前記コンピュータ可読メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記正規化されたランニングサムの絶対値が閾値よりも大きいと判断する動作を行わせる、前記コンピュータ実行可能命令をさらに記憶しており、
前記ドローンの存在の前記検知は、前記正規化されたランニングサムの絶対値が前記閾値よりも大きいとの前記判断にさらに基づいている、請求項３に記載のシステム。

【請求項12】

前記コンピュータ可読メモリは、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記正規化されたランニングサムに基づいて、前記サンプルのシーケンスのルートを推定する動作を行わせる、前記コンピュータ実行可能命令をさらに記憶している、請求項３に記載のシステム。

【請求項13】

ドローンの存在を検知する方法であって、
ドローンとコントローラとの間で送信されるＲＦ信号のサンプルのシーケンスを受信することであって、前記ＲＦ信号は前記ＲＦ信号の同期のための同期信号を含み、前記同期信号が時間領域シーケンスを含む、前記ＲＦ信号のサンプルのシーケンスを受信することと、
前記受信されたサンプルのシーケンスの２階微分を取得することと、
前記受信されたサンプルのシーケンスの２階微分の規定数のランニングサムを計算することであって、前記ランニングサムは正規化されている、ランニングサムを計算することと、
前記ランニングサムに基づいて前記ドローンの前記存在を検知することと、
前記ランニングサムに基づいて前記ＲＦ信号と同期することと、
を含む方法。

【請求項14】

前記同期信号は、Ｚａｄｏｆｆ-Ｃｈｕ(ＺＣ)シーケンスを含む、請求項１３に記載の
方法。

【請求項15】

前記正規化されたランニングサムの絶対値が閾値よりも大きいと判断することをさらに
含み、
前記ドローンの存在を検知することは、前記正規化されたランニングサムの絶対値が閾値よりも大きいとの前記判断にさらに基づいている、請求項１３または請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、
実行されると、コンピュータ装置に、
ドローンとコントローラとの間で送信されるＲＦ信号のサンプルのシーケンスを受信し、前記ＲＦ信号は前記ＲＦ信号の同期のための同期信号を含み、
前記受信されたサンプルのシーケンスの２階微分を取得し、
前記受信されたサンプルのシーケンスの２階微分の規定数のランニングサムを計算し、
前記ランニングサムに基づいてメトリックを決定し、
前記メトリックに基づいて前記サンプルのシーケンスのルートを推定し、
前記メトリックに基づいて前記ドローンの存在を検知し、
前記推定されたルートに基づいて前記ＲＦ信号と同期する、
各動作を行わせる命令を記憶している、
非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【請求項17】

前記同期信号は、ガードバンドを含む周波数領域シーケンスを含む、請求項１６に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【請求項18】

前記命令は、実行されると、少なくとも１つの前記コンピュータ装置に、前記メトリックが閾値よりも大きいと判断する動作を行わせ、
前記ドローンの存在の前記検知は、前記メトリックが閾値よりも大きいとの前記判断にさらに基づいている、請求項１６または請求項１７に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願との相互参照）
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、令和１年５月１２日に出願された米国仮出願第６２／８４６，６８０号の利益を主張する。

【0002】

本明細書で開示されるシステム及び方法は、ドローンの存在を検知し、監視し、軽減することを対象とする。より詳細には、システム及び方法がドローンとドローンコントローラとの間で送信される無線周波数（ＲＦ）信号を検出する。

【背景技術】

【0003】

近年、無人航空機システム（ＵＡＳ）（ドローンとしてより一般的に知られている）は、空撮、農業、製品配送、インフラ点検、航空ライトショー、及び趣味のドローンレースにわたる多数のエキサイティングでクリエイティブな用途で幅広く使用されている。多くの用途におけるドローンの有用性にもかかわらず、それらはまた、セキュリティ、安全性、及びプライバシーに関する懸念を増大させる。ドローンは、国境を越えて武器や薬物を密輸するために使用されている。空港の近くでドローンを使用することは、安全上の懸念を提示し、周囲の空域が確保されるまで空港を閉鎖しなければならなくなる可能性がある。また、ドローンは、企業や国家のスパイ活動のツールとしても使用されている。したがって、ドローンを検知し、監視し、必要に応じてドローンの脅威を軽減する効果的な対無人機システム（ＣＵＡＳ）ソリューションが求められている。

【発明の概要】

【0004】

本開示のシステム、方法、及び装置はそれぞれ、いくつかの革新的な態様を有し、そのうちの１つだけが、本明細書で開示される望ましい属性に単独で関与するわけではない。

【0005】

１つの態様では、ドローンの存在を検知するためのシステムが提供される。システムは、ドローンとコントローラとの間で送信されたＲＦ信号を受信するように構成された無線周波数（ＲＦ）受信機であって、ＲＦ信号の同期のための同期信号を含むＲＦ信号を受信するように構成された無線周波数（ＲＦ）受信機と、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサと通信するコンピュータ可読メモリと、を備え、コンピュータ可読メモリは、少なくとも１つのプロセッサに、ＲＦ受信機からサンプルのシーケンスを受信し、受信されたサンプルのシーケンスの２階微分（double differential）の規定数のランニングサム（running sum）を計算し、ランニングサムに基づいてドローンの存在を検知する、各動作を行わせるコンピュータ実行可能命令を記憶する。

【0006】

別の態様では、ドローンの存在を検知する方法が提供される。この方法は、ドローンとコントローラとの間で送信されるＲＦ信号のサンプルのシーケンスを受信することであって、ＲＦ信号の同期のための同期信号を含むＲＦ信号を受信することと、受信されたサンプルのシーケンスの２階微分を取得することと、受信されたサンプルのシーケンスの２階微分の規定数のランニングサムを計算することと、ランニングサムに基づいてドローンの存在を検知することとを含む。

【0007】

さらに別の態様では、実行されたときに、コンピュータ装置に、ドローンとコントローラとの間で送信されるＲＦ信号のサンプルのシーケンスを受信し、ＲＦ信号はＲＦ信号の同期のための同期信号を含み、受信されたサンプルのシーケンスの２階微分を取得し、受信されたサンプルのシーケンスの２階微分の規定数のランニングサムを計算し、ランニングサムに基づいてドローンの存在を検知する、各動作を行わせる命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示の態様による、ドローン検知システムを含む例示的な環境を示す図である。

【図2A】図２Ａは本開示の態様による、ドローンを検知し、監視し、及び／又は軽減するために使用され得る、図１からの例示的なドローン検知システムを示す図である。

【図2B】図２Ｂは、本開示の態様による、図２Ａのドローン検知システムを用いて検知され得る、図１からのドローンの例を示す。

【図2C】図２Ｃは、本開示の態様による、ドローンを制御するために使用することができる、図１からの例示的なコントローラを示す図である。

【図2D】図２Ｄは図２Ｃのコントローラから図２Ｂのドローンに、又はその逆に送信され得る、図１からの一例のＲＦ信号を示す図である。

【図2E】図２Ｅは、コントローラとドローンとの間で送信された図２ＤからのＲＦ信号を傍受した結果として、図２Ａからのドローン検知システムが受信する信号の一例を示す図である。

【図3】図３は、本開示の態様による、ドローンの存在を検知する方法を示す図である。

【図4】図４は、本開示の態様による、ドローンの存在を検知する方法を示す図である。

【図5】図５は、本開示の態様による、ドローンの存在を検知する方法を示す図である。

【図6】図６は、シミュレートされたＳＮＲを、低ＳＮＲ領域での下限と比較し、高ＳＮＲ領域での下限とを比較するグラフである。

【図7A】図７Ａは、時間領域ＺＣシーケンスの検出誤り率を示すグラフである。

【図7B】図７Ｂは、ガードサブキャリアなしの周波数領域ＺＣシーケンスに対する検出誤り率を示すグラフである。ＺＣシーケンスのルートのブラインド推定精度も１５ｄＢのＳＮ比で１％の誤差を達成した。

【図8】ガードサブキャリアを有する周波数領域におけるブラインドルート検出性能を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

近年、産業、商業、及び消費者領域におけるドローン用途の急速な成長は、セキュリティ、安全性、及びプライバシーに関する大きな懸念を引き起こしている。このため、ドローンの検知、監視、及び軽減のためのシステム及び技法に対する需要が増大している。

【0010】

ＣＵＡＳシステム（又は、単に「ドローン検知システム」）は、複数の段階を使用して動作することができる。第１段階では、ドローン検知システムは、ドローンの存在を検知し、ドローンが敵か味方かを判断する。ドローン検知システムは、ドローンとコントローラとの間で交換される信号を傍受することにより、これを達成することができる。例えば、本開示の特定の態様は、ＲＦ信号の同期のためのＺａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ(ＺＣ)シーケンスなどの同期信号を含むＲＦ信号を使用して、コントローラと通信するドローンの存在を検知することに関連し得る。

【0011】

特定の態様では、ドローンの検知は、ドローンとドローンコントローラとの間で送信されるＲＦ信号（ＲＦ信号はＲＦ信号の同期のための同期信号を含む）のサンプルのシーケンスを受信することと、受信されたサンプルのシーケンスの２階微分を得ることと、受信されたサンプルのシーケンスの２階微分の規定数のランニングサムを計算することと、ランニングサムに基づいてドローンの存在を検知することとを含む。

【0012】

特定のタイプの同期信号（例えば、ＺＣシーケンス）について、本明細書で説明される同期信号を採用するドローンの存在を検知することによって、ドローン検知システムは、同期信号のルート（root）の情報なしに同期信号を検出することができる。本明細書で使用されるように、これらのタイプの同期信号のルートは一般に、同期信号の生成及び復号に使用される一意の値を指す。一意のルートを使用することにより、同期信号が異なるルートを使用して生成された他のＲＦ通信信号と干渉することを防止することができる。さらに、ドローン検知システムは、あらゆる可能なルート値を使用して並列に検知を実行する技法と比較して、低複雑度で実装することができ、コスト面でも有利になる可能性がある。

【0013】

図１は、本開示の態様によるドローン検知システム１０１を含む例示的な環境１００を示す。特定の実施形態では、環境１００は、ドローン検知システム１０１と、１つ又は複数のドローン１０３Ａ～１０３Ｎと、１つ又は複数のドローンコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎ（又は、単に「コントローラ」）とを含む。１つ又は複数のドローン１０３Ａ～１０３Ｎの一例を図２Ｂに示す。１つ又は複数のコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎの一例を図２Ｃに示す。

【0014】

特定の実施形態では、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの各々は、ＲＦ信号１０７Ａ～１０７Ｎを介してコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎの対応する１つと通信するように構成される。図示されていないが、いくつかの実施形態では、コントローラ１０５Ａ～１０５Ｎのうちの単一のコントローラが、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎのうちの２つ以上を制御するように構成されてもよい。

【0015】

ドローン検知システム１０１は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知するために、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間の通信上で傍受（eavesdrop）１０９Ａ～１０９Ｎを受信するように構成される。例えば、ドローン検知システム１０１は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間の通信上で傍受１０９Ａ～１０９Ｎするために、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間で送信されるＲＦ信号１０７Ａ～１０７Ｎを受信するように構成され得る。特定の実施形態では、ドローン検知システム１０１がＲＦ信号１０７Ａ～１０７Ｎを復号することができると、ドローン検知システム１０１は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎを監視し、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの潜在的な脅威を軽減するために特定の動作を行うことができる。例えば、図５に関して説明されるように、ドローン検知システム１０１は、検知されたドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間の通信を妨害するために、妨害ＲＦ信号を送信することができるし、及び／又は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎに着陸又はその他の方法で環境１００から離れるようにコマンドを送信することによって、コントローラ１０５Ａ～１０５Ｎになりすますことができる。

【0016】

図２Ａは、本開示の態様による、１つ又は複数のドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知するために使用され得る例示的なドローン検知システム１０１を示す。特定の実施形態では、ドローン検知システム１０１は、プロセッサ１１１と、メモリ１１３と、フロントエンド１１５と、複数の送信アンテナ１１７Ａ～１１７Ｎと、複数の受信アンテナ１１９Ａ～１１９Ｎとを含む。他の実施形態では、アンテナ１１７Ａ～１１９Ｎのうちの１つ又は複数を、信号の送信及び受信の両方に使用することができる。

【0017】

特定の実施形態では、ドローン検知システム１０１は、受信アンテナ１１９Ａ～１１９Ｎのうちの１つを介してＲＦ信号（例えば、図１のＲＦ信号１０７Ａ～１０７Ｎ）を受信するように構成される。受信アンテナ１１９Ａ～１１９Ｎのうちの１つは、受信したＲＦ信号をフロントエンド１１５に供給する。特定の実施形態では、フロントエンド１１５は、受信したＲＦ信号をプロセッサ１１１が読み取り可能なフォーマットに処理することができる。例えば、特定の実施形態では、フロントエンド１１５は、受信されたＲＦ信号に対して、フィルタリング、増幅、アナログ-デジタル変換などの動作のうちの１つ又は複数を実行することができる。

【0018】

特定の実施形態では、メモリ１１３は、受信アンテナ１１９Ａ～１１９Ｎを介して受信されたＲＦ信号に基づいて、プロセッサ１１１にドローン（例えば、図１のドローン１０３Ａ～１０３Ｎ）の存在を検知させるためのコンピュータ可読命令を記憶することができる。さらに、特定の実施形態では、ドローン検知システム１０１は、検知されたドローン（複数可）に送信される信号（例えば、妨害信号又はＲＦ通信信号）をフロントエンド１１５に供給するように構成することもできる。次に、フロントエンド１１５は、処理された信号を送信アンテナ１１７Ａ～１１７Ｎのうちの１つ又は複数に供給する前に、プロセッサ１１１から受信した信号を処理することができる。

【0019】

ドローン検知システム１０１がドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知するために使用することができる多くの異なる技術がある。例えば、ドローン検知システム１０１は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの特定のモデル（複数可）によって使用されることが知られている周波数の電波を走査することができる。既知のプロトコルが識別された場合、ドローン検知システム１０１は、次に、意図された受信機／コントローラ１０５Ａ～１０５Ｎであるかのように信号を復号することができる。実施形態によっては、これらの復号ステップは、同期、チャンネル推定、デインタリーブ、デスクランブル、復調、及びエラー制御復号を含むことができる。特定の実施形態では、ドローン検知システム１０１は、コントローラ１０５Ａ～１０５Ｎによって知られている情報に関する知識（装置ＩＤなど）の欠如のために、前述のステップのいくつかをブラインドで実行するように構成することができる。以下に説明するように、特定の通信プロトコル（例えば、同期信号）を使用するドローン１０３Ａ～１０３Ｎのブラインド検知が、本明細書で提供される。ドローンが検知されると、ドローン検知システム１０１は、１つ又は複数のドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在に関する警告（複数可）を提供することができる。

【0020】

ドローン検知システム１０１は、１つ又は複数のドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を監視することができる。監視の一部として、環境１００に対する１つ又は複数のドローン１０３Ａ～１０３Ｎの位置をリアルタイムで監視して、１つ又は複数のドローン１０３Ａ～１０３Ｎの位置が許容空域の内側又は外側にはみ出すかどうかを判断することができる。

【0021】

また、ドローン検知システム１０１によって取ることができる多数の軽減措置がある。例えば、１つ又は複数のドローン１０３Ａ～１０３Ｎを検知した後、ドローン検知システム１０１は、図５を参照して説明した動作のうちの１つ又は複数を行うことができる。例えば、特定の実施形態では、これらの動作は、何もしない／監視し続けること、ドローン特有の妨害（drone-specific jamming）、広帯域妨害、及び制御の乗っ取りを含むことができる。

【0022】

図２Ｂは、本開示の態様による、ドローン検知システム１０１を用いて検知することができる例示的なドローン１０３を示す。特定の実施形態では、ドローン１０３は、１つ又は複数のプロペラ１２１、１つ又は複数のモータコントローラ１２３、バッテリ又は他の電源１２５、メモリ１２７、プロセッサ１２９、フロントエンド１３１、アンテナ１３３、及びカメラ１３５を含む。上述したように、アンテナ１３３は、コントローラ１０５（図２Ｃ参照）からＲＦ信号１０７を受信し、ＲＦ信号１０７をコントローラ１０５に戻すように構成されてもよい（例えば、カメラ１３５から得られた画像）。特定の実施形態では、アンテナ１３３から送信／受信されたＲＦ信号１０７はプロセッサ１２９に／プロセッサ１２９から供給され、フロントエンド１３１によって処理される。特定の実施形態では、プロペラ（複数可）１２１は、ドローン１０３が空域を操縦するときに、ドローン１０３に揚力と提供し、ドローン１０３の動きを制御する。プロペラ（複数可）１２１はまた、各プロペラ１２１に個別に動力を供給するように構成された１つ又は複数のモータ（図示せず）を含むことができる。

【0023】

特定の実施形態では、モータコントローラ（複数可）１２３は、（例えば、メモリ１２７に格納された命令と、コントローラ１０５から受信されたＲＦ信号１０７とに基づいて）プロセッサ１２９からドローン１０３を空域内の特定の地点に移動させる命令を受信し、受信した命令をプロペラ１２１に提供されるモータ位置コマンドに変換するように構成されている。特定の実施形態では、バッテリ１２５は、ドローン１０３の構成要素のそれぞれに電力を供給し、プロペラ１２１がドローン１０３を所定時間操縦することを可能にするのに十分な蓄電量を有している。カメラ１３５は、リアルタイムで画像を捕捉し、捕捉された画像を、アンテナ１３３を介してコントローラ１０５に提供することができ、これはユーザがドローン１０３の動きを制御するのを補助することができる。

【0024】

図２Ｃは、本開示の態様に従ってドローン１０３を制御するために使用され得る例示的なコントローラ１０５を示す。特定の実施形態では、コントローラ１０５は、メモリ１４１、プロセッサ１４３、フロントエンド１４５、アンテナ１４７、入力装置１４９、及びディスプレイ１５１を備える。上述したように、アンテナ１４７は、ドローン１０３（図２Ｂ参照）からＲＦ信号１０７（例えば、カメラ１３５から得られた画像）を受信し、ドローン１０３の動きを制御するために、ＲＦ信号１０７をドローン１０３に戻すように構成されてもよい。特定の実施形態では、アンテナ１４７から送信／受信されたＲＦ信号１０７は、プロセッサ１４３へ／プロセッサ１４３から供給され、フロントエンド１４５によって処理される。特定の実施形態では、入力装置１４９は、ユーザからの入力を受け付けるように構成される。ユーザからの入力は、ドローン１０３の動きを制御するコマンドを生成するためにプロセッサ１４３によって使用され得る。特定の実施形態では、ディスプレイ１５１は、ドローン１０３から受信した画像をユーザに表示して、ドローン１０３の現在位置及びその環境に関するフィードバックを提供するように構成される。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、カメラ１３５によって取得された画像の一人称視点（first person view）を提供するために、ユーザによって着用される一対のゴーグルとして実装され得る。

【0025】

図２Ｄはコントローラ１０５からドローン１０３に、又はその逆に送信することができる例示的なＲＦ信号１０７を示す。図２Ｄを参照して、特定の実施形態では、ＲＦ信号１０７は、ＲＦ信号１０７の一部として定期的に送信される（例えば、一定の間隔でＲＦ信号に挿入される）ＺＣシーケンスを含む。特定の実施形態では、ＲＦ信号１０７は、コントローラ１０５とドローン１０３との間でデータを提供するために使用される複数のデータパケット２０２～２０６をさらに含む（例えば、ドローンを動かすためのコマンド及びカメラ１３５によって取得された画像を含む）。前述のように、ドローン１０３とコントローラ１０５との間のＲＦ信号１０７の送信を同期させるために使用されるＺＣシーケンス２０１は、ドローン検知システム１０１にとっては未知のＺＣルートを使用して生成される。

【0026】

図２Ｅは、コントローラ１０５とドローン１０３との間で送信されるＲＦ信号を傍受した結果として、ドローン検知システム１０１が受信する信号１０９の一例を示す。図２Ｅを参照すると、特定の実施形態では、信号１０９は、ＲＦ信号１０７の複数のサンプル２１１～２１５を含む。ドローン検知システム１０１は、ＺＣシーケンス２０１を生成するために使用されるＺＣルートを知らないので、サンプル２１１～２１５のセット内のＺＣシーケンスの位置はドローン検知システム１０１には分からない。本開示の態様は、信号１０９を使用してドローン１０３の存在を検知すると共に、ＺＣルートの値を推定するためにドローン検知システム１０１によって使用することができる技法に関する。

【0027】

同期信号を用いたドローンの検知
図１を参照すると、今日の市場にあるドローン１０３Ａ～１０３Ｎの多くは、高解像度ビデオ映像を送信し、それらのコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎ及びゴーグルと通信するために、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：orthogonal frequency division multiplexing）変調を採用している。図１を参照すると、ＯＦＤＭを採用している一部のドローン１０３Ａ～１０３Ｎは、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間で送信されるＲＦ信号を同期させるために使用される同期信号を使用して、コントローラ１０５Ａ～１０５Ｎと通信することができる。

【0028】

ＲＦ同期に使用することができる同期信号の一例は、Ｚａｄｏｆｆ-Ｃｈｕ(ＺＣ)シーケンスである。例えば、同期のために使用されるＺＣシーケンスは、非ゼロオフセットのためのゼロ自己相関、及び異なるルートを有する２つのＺＣシーケンス間の低い相互相関など、特定の望ましい特性を有することができる。ドローン１０３Ａ～１０３Ｎは、通常、同じ空域を占有するときに干渉を回避するために異なるＺＣシーケンスを使用するので、ＺＣシーケンスはドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知するための一意の特徴として使用することができる。しかしながら、これらのシステムで使用されるＺＣシーケンスは、ドローンシステムにしか知られていない。特に、ＺＣシーケンスは、一意のＺＣ「ルート」値を使用して生成され得る。可能なＺＣルート値は数百から数千ある可能性があり、したがって、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎによって使用されるＺＣシーケンスをリアルタイムでブラインド検出する（例えば、使用されているＺＣルート値の知識なしに検出する）ことは困難である可能性がある。

【0029】

本開示の態様は、コントローラ１０５Ａ～１０５ＮとのＲＦ通信を同期させるために同期信号を使用するドローン１０３Ａ～１０３Ｎの検知に関するものである。以下の説明では、ＺＣシーケンスが同期信号として使用される実施形態を提供するが、当業者は本明細書で説明されるシステム及び技法が、他のタイプの同期信号を使用するドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知するためにも使用され得ることを認識するであろう。

【0030】

同期のためにＺＣシーケンスを使用するドローン（複数可）１０３Ａ～１０３Ｎを検知するために、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在は、ドローン検知システム１０１で受信されたＲＦ信号中のこれらのＺＣシーケンスの存在を検出することによって検知され得る。ＺＣシーケンスは一般に、ＬＴＥシステムなどの通信プロトコルで使用されている。ＺＣシーケンスを検出するためのある技術は、典型的には非常に限られた数の未知のＺＣを探索するために相関器のバンクを使用する。これはＬＴＥ受信機がブラインド検索する必要があるＺＣシーケンスのセットが非常に限られているためであり、これはＬＴＥ規格の設計によって意図されたものである。例えば、所与のセルにおいて、通常、主同期信号（ＰＳＳ：Primary Synchronization Signal）探索用の最大３つのＺＣシーケンスと、物理ランダムアクセスチャンネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）のための６４のＺＣシーケンスとが存在する。これらの従来の技法は、膨大なコストを招くことなく、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの検知及び監視を行うシステムのためのブラインドＺＣ検出に適用することができない。なぜなら、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとの通信でＺＣシーケンスに使用される多数の可能なルートについて並列に検出を実行すると、あまりにも多くの並列探索が必要になるからである。

【0031】

所与の領域内で動作可能なドローン１０３Ａ～１０３Ｎの数は、最大３つに制限されている。このため、より多くの個数のＺＣルートが、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの固有の対の各々が、ＺＣシーケンスを生成する際に異なるＺＣルートを使用することを保証するために使用される。同じＺＣルートの使用を回避するために、ＲＦドローン通信を同期させるＺＣシーケンスを生成するために使用される可能なルートの数は、数百、数千、又はそれ以上であってもよい。したがって、可能なＺＣルートのそれぞれを使用してＺＣシーケンスの検出を試みるために、潜在的に何千もの並列検索を実行する必要があり、それは、このようなシステムを構築することに伴うコストのために実用的ではない。したがって、ドローンによって使用される可能性のある何千もの未知のＺＣシーケンスをリアルタイムでブラインド検出することは、大きな課題である。

【0032】

本開示の態様は、低複雑度で、費用対効果の高いブラインドＺＣ検出のためのシステム及び方法に関するものである。本明細書に記載されるＺＣシーケンスを検出するために使用される技術の少なくとも一部は、低コストのドローン検知及び監視システムのための２階微分に基づくものである。詳細には、本開示の態様は、ＯＦＤＭベースのドローンシステムで使用される多数の未知のＺＣシーケンスをリアルタイムで検出することができる、２階微分に基づく低複雑度なブラインドＺＣ検出システム及び方法に関するものである。本開示の特定の実施形態は、時間領域、ガードバンドなしの周波数領域、及びガードバンドありの周波数領域で展開されるＺＣシーケンスのブラインドＺＣ検出に適用され得る。

【0033】

ＯＦＤＭベースの同期信号通信のモデル
ＺＣシーケンスの検出に使用されるシステム及び技法を説明するために、まず、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間の通信の同期に使用されるＺＣシーケンスのモデルが提供されよう。Ｎ個のサブキャリアとＬ個のサンプルの巡回プレフィックス（ＣＰ：cyclic prefix）を有するＯＦＤＭベースのドローンシステムについて考察する。Ｌは、シンボル間干渉を除去するための最大のマルチパス遅延スプレッドよりも大きい。同期を容易にするために、時間領域又は周波数領域のＺＣシーケンスが、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎ及びコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎによって定期的に送信される。ルートｕを有する長さＰのＺＣシーケンスは、下記式で定義される。

【0034】

【数1】

【0035】

ここで、Ｐ（Ｐ≦Ｎ）は奇数素数であり、ｕ（１≦ｕ＜Ｐ）はシーケンスのルートである。時間領域ＺＣシーケンスの場合、ＣＰを含む時間領域ＯＦＤＭサンプルｓ[ｎ]（ｎ＝０、１、・・・、Ｌ＋Ｎ－１）は、下記式で与えられる。

【0036】

【数2】

【0037】

周波数領域ＺＣシーケンスの場合、チャンネル帯域幅の中心にマッピングされたＺＣシーケンスを有する周波数領域ＯＦＤＭサンプルＳ[ｋ]（ｋ＝－[Ｎ／２]、・・・、Ｎ－[Ｎ／２]）は、下記式で与えられる。

【0038】

【数3】

【0039】

なお、上記式は、Ｐ＝Ｎの特別な場合を含むことに留意されたい。時間領域サンプルは、単にＳ[ｋ]の逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse Discrete Fourier Transform）である。ｆ _s とΔ_f をそれぞれサンプリング周波数と周波数オフセットとする。受信シーケンスｙ[ｎ]は、下記式で表される。

【0040】

【数4】

【0041】

ここで、

であり、ｈはチャンネルゲインである。また、ｗはパワー制約（power constraint）であるＥ{|ｗ|^２}＝σ^２を有する加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：additive white Gaussian noise）である。ＺＣシーケンスをモデル化する目的で、チャンネルは、周波数フラットなブロックフェージングを経験すると仮定する。周波数フラットなブロックフェージングの下では、単一フェージング係数が全帯域幅に適用され、ＯＦＤＭシンボルに対して一定に保持される。また、ＺＣシーケンス長Ｐは既知であり、リバースエンジニアリングによって得ることができると仮定する。

【0042】

同期シーケンスを検出する技術の概要
図３は、本開示の態様による、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知するための方法３００を示す。具体的には、方法３００は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知するために、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間の通信を同期させる際に使用される同期シーケンスを検出することを含む。

【0043】

方法３００はブロック３０１から開始する。ブロック３０２において、方法３００は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間で送信されるＲＦ信号１０７Ａ～１０７Ｎのサンプルのシーケンスを受信することを含む。ＲＦ信号１０７Ａ～１０７Ｎは、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間のＲＦ信号の同期のための同期信号を含む。いくつかの実装形態では、同期信号がＺＣシーケンスである。

【0044】

ブロック３０４において、方法３００は、受信したサンプルのシーケンスの２階微分を得ることを含む。ブロック３０６において、方法３００は、受信したサンプルのシーケンスの２階微分の規定数のランニングサムを計算することを含む。最後に、ブロック３０８において、方法３００は、ランニングサムに基づいてドローンの存在を検知することを含む。方法３００はブロック３１０で終了する。

【0045】

ステップ３０２～３０８のそれぞれに含まれる特定の動作は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間の通信プロトコルの特定の実装形態に応じて変わり得る。例えば、これらのステップは、ＺＣシーケンスが時間領域で送信されるか、又は周波数領域で送信されるかに応じて変化し得る。さらに、これらのステップは、ＺＣシーケンスが周波数領域で送信される場合に、ガードバンドが使用されるかどうかに基づいてさらに変化し得る。これらのブロック３０２～３０８がどのように実装され得るかに関するさらなる詳細は、本明細書で提供される。

【0046】

未知のルートを有する時間領域シーケンス
いくつかの実装形態では、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎは、時間領域でＺＣシーケンスを提供することによって、コントローラ１０５Ａ～１０５Ｎと通信することができる。このセクションでは、時間領域において未知のルートを有するＺＣシーケンスを検出（例えば、ブラインド検出）するために使用される技術についての説明を提供する。

【0047】

Ｐは奇数の素数であるので、Ｐ－１個の可能なルートとそれに対応するＺＣシーケンスとが存在する。ドローンシステムにおけるＰの典型的な値は、数百から数千の範囲であり得る。しかしながら、本開示の態様は、Ｐの値が数百から数千の範囲よりも小さいか又は大きいＺＣシーケンスを検出するために使用され得る。上記範囲内であるＰの値については、網羅的な探索（例えば、全ての可能なルート値にわたる探索）を実行するために必要とされる大きな相関器バンクの複雑度は、一般に、リアルタイムで実行するには高過ぎる。この課題に対処するために、ドローン検知システム１０１は、ＺＣルートをブラインドで推定するために、低複雑度の２階微分法を実行するように構成され得る。

【0048】

シーケンスｓ[ｎ]の１階微分（single differential）と２階微分（double differential）は、それぞれ下記式で定義される。

【0049】

【数5】

【0050】

ここで、上付き文字ｄ及びｄｄは、それぞれ１階微分と２階微分の演算子であり、Ｈは、エルミート演算を表す。（５）と（６）とを使うと、ＺＣシーケンスｘ_ｕ[ｎ]の１階微分と２階微分とは、それぞれ下記式のように導き出すことができる。

【0051】

【数6】

【0052】

式（４）の両辺について１階微分と２階微分を取ると、下記式が得られる。

【0053】

【数7】

【0054】

ここで、実効ノイズ項である

及び

は下記式で表される。

【0055】

【数8】

【0056】

これらの方程式の１つの結果は、（８）におけるキャリア周波数オフセット（ＣＦＯ：carrier frequency offset）項であるｅｘｐ(ｊΔ_θ)が（９）から消え、（１１）におけるノイズ項の分布に影響を与えないということである。

【0057】

受信信号における（例えば、ブロック３０２で受信されたサンプルのシーケンスにおける）ＺＣシーケンスを検出するために、ドローン検知システム１０１は、ｙ^ｄｄの最後のＰ－２時間領域の微分サンプル（ブロック３０４で計算された）の方法３００のブロック３０６で正規化されたランニングサムを、次のように計算することができる。

【0058】

【数9】

【0059】

ドローン検知システム１０１は、る|γ_ｔｄ[ｎ]|が予め定めた閾値を超えたことに応答して、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知することができる。ＯＦＤＭシンボルの境界推定値は、

である。ＺＣルート推定値

は、下記式で表される。

【0060】

【数10】

【0061】

ここで、

は、［０；２π］におけるγの角度を返す。ここで、メトリックに対するエルミート演算は、角度を正に保つように機能する。同期が不完全であり、ｎ^＊がＣＰ領域内に着地する場合、ＺＣシーケンスの周期的特性のために、Ｎ＝Ｐの特別な場合についても解析は同じである。Ｎ≠Ｐである場合、（１３）は、性能劣化が少なく、依然として有効である。

【0062】

（１３）の推定誤差確率を数学的に解析することは自明ではない。しかしながら、以下では、一般に推定性能を示す高ＳＮＲ領域と低ＳＮＲ領域とにおける実効ＳＮＲの下限を決定する手法を説明する。具体的には、（１０）式と（１１）式のべき乗限界（power bounds）を求め、次いで実効ＳＮＲを求めると次のようになる。

【0063】

【数11】

【0064】

ここで、

であり、Ｏ(.)はビッグＯの表記である。(１４)は三角不等式を使用する。(１５)は同一かつ独立に複素白色ガウス分布ｗ[ｎ－１]及びｗ[ｎ]のために、

を使用する。ここでαは任意の実数定数であり、

は分布が同一であることを意味する。(１６)はコーシー＝シュワルツの不等式と、カイ二乗分布の結果であるＥ|ｗ[ｎ]|^４＝２σ^２を使用して、σ^８と|ｈ|^４σ^４の両方の係数を計算する。(１７)は三角不等式を利用している。(１８)は複素数に対して（１５）、（１６）、及びＬｐノルム不等式

を使用する。また、（１９）は（７）から導出することができる。(２０)は（１８）及び（１９）を用いて得ることができる。最後に、高ＳＮＲ領域及び低ＳＮＲ領域における実効ＳＮＲの下限を、以下のように求めることができる。

【0065】

【数12】

【0066】

なお、高いＳＮＲでは、（２１）はネイティブＳＮＲに対して直線的に成長することに留意されたい。低いＳＮＲでは、（２２）は２階微分を用いることから予想されるように、ネイティブＳＮＲの４乗で劣化する。

【0067】

ガードバンドのない周波数領域同期シーケンス
いくつかの実装形態では、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎがガードバンドを使用せずに周波数領域でＺＣシーケンスを提供することによって、コントローラ１０５Ａ～１０５Ｎと通信することができる。このセクションは、特定の実施形態においてガードバンドを使用せずに周波数領域において未知のルートを有するＺＣシーケンスを検出（例えば、ブラインド検出）するために使用される技術の説明を提供する。

【0068】

この実装では、ＯＦＤＭシンボルは、Ｎ＝Ｐ個のサブキャリアを含み、サブキャリアは上記（３）のように割り当てられる。この実装は、「未知のルートをもつ時間領域シーケンス」と題されたセクションで説明した実装の変形例である。

【0069】

ＤＦＴ形式及びＩＤＦＴ形式の両方の形態におけるＺＣシーケンスのフーリエ二重特性（Fourier Dual property）は、特性１に記載されている。特性１：（１）のＰ点ＤＦＴ及びＩＤＦＴは、下記式で表される。

【0070】

【数13】

【0071】

ここで、逆ルート（inverse root）ｕ^－１は、ｕｕ^－１＝１ｍｏｄＰを満たす。

【0072】

いくつかの操作の後、（２４）の１階微分と２階微分は、下記式のように求めることができる。

【0073】

【数14】

【0074】

ここで、（２５）はｕｕ^－１＝１ｍｏｄＰを使用した。

【0075】

同期及びブラインドＺＣルート検出のために、ドローン検知システム１０１は、ブロック３０４において、ｙ^ｄｄ[ｎ]の正規化されたランニングサムを、以下のように計算することができる。

【0076】

【数15】

【0077】

ドローン検知システム１０１は、|γ_ｆｄ１[ｎ]|が予め定めた閾値を超えたことに応答して、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知することができる。シンボル境界の推定値は、

である。ドローン検知システム１０１は、下記式のようにＺＣルートを推定することができる。

【0078】

【数16】

【0079】

は

を解くことによって求めることができる。ＳＮＲ限界は、信号及びノイズのべき乗項（power terms）が同じであるため、「未知のルートを有する時間領域シーケンス」と題されたセクションの（２１）及び（２２）と同じである。

【0080】

ガードバンドを用いた周波数領域同期シーケンス
スペクトルマスクを満たすために、現代のＯＦＤＭシステムは、通常、エッジのサブキャリにデータを割り当てない。したがって、いくつかの実装形態では、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎは、ガードバンドを使用して周波数領域でＺＣシーケンスを提供することによって、コントローラ１０５Ａ～１０５Ｎと通信することができる。このセクションは、ガードバンドを用いた周波数領域において未知のルートを有するＺＣシーケンスを検出（例えば、ブラインド検出）するために使用される技術の説明を提供する。

【0081】

この実装形態では、ＯＦＤＭシンボルは、Ｎ＞Ｐ個のサブキャリアを含む。ＺＣシーケンスは、（３）のようにガードバンドを用いてサブキャリア上で変調される。残念ながら、この場合、特性１はもはや成立しない。この特性がなければ、時間領域において未知のルートを有するＺＣシーケンスを検出するための閉じた式（closed-form expression）の導出は非常に困難である。

【0082】

粗いタイミング取得が行われたと仮定すると、ドローン検知システム１０１は、未知のＺＣシーケンスのルートをブラインドで特定することができる場合がある。これは、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎとコントローラ１０５Ａ～１０５Ｎとの間のＲＦ信号伝送の他の部分に別の同期機構がある場合に実現可能である。ドローン１０３Ａ～１０３Ｎを検知する方法は、推定されたＯＦＤＭシンボルがＣＰ領域内で開始され、従って時間領域サンプル

が意図した送信の巡回シフトされたノイズの多いバージョンを表すという仮定に基づいて機能し得る。

【0083】

Δを未知のタイミングオフセットとすると、周波数領域で位相ランピング（ramping）が生じることになる。ドローン検知システム１０１は、

のＮ点ＤＦＴをとることができる。

の場合は（１）を使用する

【0084】

【数17】

【0085】

ここで、Ｗ［ｋ］は、パワーＥ|Ｗ[ｋ]|^２＝σ^２によるＡＷＧＮノイズである。「未知のルートを有する時間領域シーケンス」と題するセクションにおける導出に続いて、（７）を使用して、ドローン検知システム１０１は、以下のようにＹ^ｄ[ｋ]、Ｙ^ｄｄ[ｋ]、メトリックγ_ｆｄ２[ｋ]、及びルート推定値

を求めることができる。

【0086】

【数18】

【0087】

特定の実施形態におけるメトリックγ_ｆｄ２[ｋ]は、ガードバンドを用いたＺＣシーケンスを検出する場合は、正規化される必要はない。なぜなら、結果として得られるメトリックの角度を決定すればよいからである。したがって、ドローン検知システム１０１は、メトリックγ_ｆｄ２[ｋ]が予め定めた閾値を超えたことに応答して、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎの存在を検知することができる。本実施形態では、周波数領域を除いて同じ動作が実行されるので、ＳＮＲ特性は、「未知のルートを有する時間領域シーケンス」と題されたセクションのものと同じであってもよい。但し、時間領域微分アプローチとは異なり、特定の周波数領域アプローチは、ＣＦＯに対してロバストではない場合がある。

【0088】

ドローン（複数可）の監視方法の例
ドローン１０３が、例えば、上記メトリクスの１つを使用して検知されると、ドローン検知システム１０１は、ドローン１０３に対して潜在的に軽減措置を講じる前に、一定期間ドローン１０３を監視することができる。図４は、ドローン１０３のうちの１つ又は複数を監視するためにドローン検知システム１０１によって実行され得る例示的な方法４００である。

【0089】

方法４００はブロック４０１から開始する。いくつかの実装形態では、方法４００は、図３の方法３００に基づいてドローン１０３を検知することに応答して実行され得る。ブロック４０２において、方法４００は、ドローン１０３とコントローラ１０５との間で送信されるＲＦ信号１０７を復号することを含む。ＲＦ信号１０７がＺＣシーケンスを含む場合、ＲＦ信号１０７の復号は、本開示の態様に従って決定されたＺＣルートを使用して実行されてもよい。

【0090】

ブロック４０４において、方法４００は、復号されたＲＦ信号１０７からドローン１０３に関連するデータを記憶することを含む。例えば、データはドローン１０３によって実行される任意のアクティビティ（例えば、飛行データ）、ドローン１０３が敵か味方かを示すことができるドローンの挙動、一意のドローン識別子などを含むことができる。ブロック４０６において、方法４００は、ドローン１０３に対して軽減措置を実行すべきかどうかを判断することを含む。軽減措置が正当化される（warranted）と判断したことに応答して、方法４００はブロック４０６で終了することができ、そこで軽減措置５００を実行することができる。軽減措置が正当化されないと判断したことに応答して、方法４００はブロック４０２に戻る。

【0091】

ドローン（複数可）を軽減するための例示的な方法
ドローン１０３の軽減が適切であると判定した後、特定の実施形態では、ドローン検知システム１０１は、本開示の態様に従って、いくつかの異なる軽減措置のうちの１つ又は複数を実行する。図５は、ドローン１０３の１つ又は複数を軽減するためにドローン検知システム１０１によって実行することができる例示的な方法５００である。

【0092】

方法５００はブロック５０１から開始する。特定の実装形態では、方法５００は、図４のブロック４０６において軽減措置が正当化されると判断したことに応答して実行され得る。ブロック５０２において、方法５００は、実行する軽減手法を選択することを含む。次に、方法５００は、ブロック５０２で選択された軽減手法に基づいて、ブロック５０４～５１０のうちの１つに続くことを含む。

【0093】

ブロック５０４において、方法５００は、ドローン１０３を監視し続けることを含み、これは、方法４００のブロック４０２に戻ることを含むことができる。例えば、ドローン１０３が友好的であると判断された場合、及び／又はドローン検知システム１０１がより積極的な措置を取る法的権限を有していない場合、ドローン検知システム１０１は、ドローン１０３の存在をユーザに警告しながらドローン１０３の監視を継続することのみを許可されてもよい。

【0094】

ブロック５０６において、方法５００は、ドローン特有の妨害を実行することを含む。例えば、ドローン検知システム１０１が、ドローン１０３及びコントローラ１０５によって使用されるＺＣルートを解読した場合、ドローン検知システム１０１は、環境１００内の他のドローン１０３の動作に影響を与えることなく、ＺＣルートを使用して対象のドローン１０３の動きに影響を与えるために、ＲＦ信号１０７を妨害できる場合がある。

【0095】

ブロック５０８において、方法５００は、ドローン検知システム１０１が、広帯域妨害を実行することを含む。特定の実施形態では、ドローン検知システム１０１がドローン特有の妨害を実行するためにＲＦ信号１０７によって使用される通信プロトコルに関する十分な情報を有しておらず、かつ広帯域妨害が環境１００内の他の友好的なドローン１０３に影響を及ぼさない場合には、広帯域妨害が適切であり得る。

【0096】

ブロック５１０において、方法は、ドローン検知システム１０１が、ドローン１０３の制御を乗っ取ることを含む。例えば、特定の実施形態では、本開示の態様に従って検出されたＺＣルートを使用して、ドローン検知システム１０１は、ドローン１０３に特定の操縦、例えばドローン１０３を安全な領域に着陸させることを実行させるために、ドローン１０３にコマンドを送信することができる。方法５００はブロック５１２で終了する。

【0097】

シミュレーション
以下の説明は、ドローン１０３Ａ～１０３Ｎを検知するための上記技術の検証を提供する。３０，０００回の反復のモンテカルロシミュレーションを用いて結果を検証した。最初に、高ＳＮＲ領域及び低ＳＮＲ領域について導出したＳＮＲ下限値の検証を示す。図６は、シミュレートされたＳＮＲ(２０）を、低ＳＮＲ領域（２２）の下限値及び高ＳＮＲ領域（２１）の下限値と比較するグラフである。低ＳＮＲ領域では、（２２）はシミュレートされたＳＮＲと密接に一致する。高ＳＮＲ領域では、（２１）はシミュレートされたＳＮＲから一定のギャップを有する。上述したように、このギャップは、幾つかの近似の緩さによるものである。次に、Ｐ＝１０２１、Ｎ＝１０２４、Ｌ＝８０で、任意のＺＣ ルートが１００である、時間領域で展開されたＺＣシーケンスが検討される。Ｐは素数であるため、Ｐ－１＝１０２０個の可能なＺＣルートがある。ＣＦＯがない場合と、サブキャリア間隔の５％をＣＦＯとした場合のシミュレーションについて以下で説明する。

【0098】

図７Ａは、時間領域ＺＣシーケンスの検出誤り率を示すグラフである。推定されたルートが１００の真のルートと同じでない場合、検出誤りイベントが発生する。図７Ａから分かるように、ＺＣシーケンスルートのブラインド推定精度は、１５ｄＢのＳＮＲで１％の誤り確率を達成する。したがって、中程度から高いＳＮＲ領域では、本明細書で説明される方法は、時間領域ＺＣシーケンスに対する同期と、ＺＣシーケンスルートのブラインド推定の両方において有効である。また、ＣＦＯは、検出性能に影響を及ぼさないことに留意されたい。

【0099】

図７Ｂは、ガードサブキャリアなしの周波数領域ＺＣシーケンスに対する検出誤り率を示すグラフである。ＺＣシーケンスルートのブラインド推定精度は、１５ｄＢのＳＮＲで１％の誤り確率を達成する。これは、「ガードバンドなしの周波数領域同期シーケンス」と題するセクションで分析したように、時間領域バージョンと同様である。この場合、ＣＦＯも検出性能に影響を及ぼさない。

【0100】

最後に、図８は、ガードサブキャリアを有する周波数領域におけるブラインドルート検出性能を示すグラフである。２０サンプルによる完全なシンボルタイミング及びずれたシンボルタイミングの両方がプロットされている。なお、タイミングオフセットは、検出性能に影響を与えない。しかしながら、予想されるように、サブキャリア間隔の５％のＣＦＯサイズは、検出性能を実質的に低下させる。

【0101】

実装システムと用語
本明細書で開示される実装形態は、ドローンの存在を検知するためのシステム、方法、及び装置を提供する。本明細書で使用される用語「結合する（couple）」、「結合（coupling）」、「結合された（coupled）」、又は単語「結合する（couple）」の他の変形は、間接接続又は直接接続のいずれかを示し得ることに留意されたい。例えば、第１の構成要素が第２の構成要素に「結合」される場合、第１の構成要素は、別の構成要素を介して第２の構成要素に間接的に接続されるか、又は第２の構成要素に直接接続され得る。

【0102】

本明細書で説明するドローン検知機能は、プロセッサ読み取り可能な媒体又はコンピュータ読み取り可能な媒体に１つ又は複数の命令として記憶することができる。「コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ又はプロセッサによってアクセス可能な任意の利用可能な媒体を意味する。限定ではなく例として、このような媒体はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ又は他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置又は他の磁気記憶装置、或いは、所望のプログラムコードを命令又はデータ構造の形成で記憶するために使用することができ、コンピュータによってアクセスすることができる他の任意の媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、有形かつ非一時的であってもよいことに留意されたい。本明細書で使用される場合、「コード」という用語は、コンピューティング装置又はプロセッサによって実行可能であるソフトウェア、命令、コード又はデータを指す場合がある。

【0103】

本明細書で開示される方法は、説明される方法を実現するための１つ又は複数のステップ又は動作を備えている。方法のステップ及び／又は動作は、特許請求の範囲から逸脱することなく、互いに入れ替え可能である。換言すれば、説明されている方法の適切な動作のためにステップ又は動作の特定の順序が必要とされない限り、特定のステップ及び／又は動作の順序及び／又は使用は、特許請求の範囲から逸脱することなく変更され得る。

【0104】

本明細書で使用される場合、用語「複数（plurality）」は２つ以上を示す。例えば、複数の構成要素は、２つ以上の構成要素を示す。用語「判断（determining）」は多種多様な動作を包含し、したがって、「判断」は、計算（calculating）、計算（computing）、処理（processing）、導出（deriving）、調査（investigating）、ルックアップすること（例えば、表、データベース、又は別のデータ構造をルックアップすること）、確認（ascertaining）などを含むことができる。また、「判断」は受信（例えば、情報の受信）、アクセス（例えば、メモリ内のデータへのアクセス）等を含むことができる。また、「判断」は、解決（resolving）、選択（selecting）、選択（choosing）、確立（establishing）などを含むことができる。

【0105】

「に基づく（based on）」という用語は、別段の明示の規定がない限り、「にのみに基づく」という意味ではない。換言すれば、「に基づく」という語句は、「にのみ基づく」及び「少なくとも～に基づく」の両方を記述している。

【0106】

開示された実施形態の以上の説明は、当業者が本発明を製造又は使用することを可能にするために提供されたものである。これらの実装に対する様々な修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実装に適用され得る。例えば、当業者であれば、工具部品の締結、装着、結合、又は係合の同等の方法、特定の作動動作を生成するための同等の機構、及び電気エネルギーを供給するための同等の機構など、多数の対応する代替的で同等の構造詳細を採用することができることが理解されよう。したがって、本発明は、本明細書に示された実装形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】