特表 2024-528040 ＵＡＶの高高度固定プラットフォーム発射

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-26

(54)【発明の名称】ＵＡＶの高高度固定プラットフォーム発射

(51)【国際特許分類】

   F41G 7/28 20060101AFI20240719BHJP

   B64U 70/50 20230101ALI20240719BHJP

   B64U 80/82 20230101ALI20240719BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20240719BHJP

   B64U 101/18 20230101ALN20240719BHJP

【ＦＩ】

F41G7/28

B64U70/50

B64U80/82

B64U10/13

B64U101:18

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024505232

(86)(22)【出願日】2022-07-28

(85)【翻訳文提出日】2024-03-25

(86)【国際出願番号】 US2022074237

(87)【国際公開番号】W WO2023010064

(87)【国際公開日】2023-02-02

(31)【優先権主張番号】63/226,259

(32)【優先日】2021-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/875,612

(32)【優先日】2022-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524036000

【氏名又は名称】サンダーボルト ソフトウェア エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100161908

【弁理士】

【氏名又は名称】藤木 依子

(72)【発明者】

【氏名】ウィンクラー，アンドリュー

(57)【要約】

高所に設置され、１つまたは複数のＵＡＶを収容する発射ラックと、地上局とを含む、ＵＡＶ発射システム。地上局は、高高度発射向けにＵＡＶをアクティブ化することができる。さらなる態様では、ＵＡＶは、低高度発射特徴を伴わず、静止的な高高度発射用に構成される。ＵＡＶを、エアロスタットまたは高層ビルのような高高度（約３０メートル（１００フィート）超）の固定された場所から発射することで、設計者は低高度からのＵＡＶの発射に必要な機能の多くを省くことが可能となり、また発射の飛行条件（例えば、失速に近い状態）をサポートするために必要な空気力学も無視することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＵＡＶ発射システムであって、
１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶを収容するように構成されたＵＡＶラックと、
前記ＵＡＶラックに格納されるように構成された１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶと、
地上局であり、アンテナと、前記アンテナとデータ通信する少なくとも１つのプロセッサと、前記少なくとも１つのプロセッサに
前記高所発射可能ＵＡＶのうちの１つを発射モードにするために信号を送信するステップであって、前記発射モードが、前記ＵＡＶラックの高度に対応して予め定義された距離の投下によって定義される、ステップと、
前記高所発射可能ＵＡＶのうちの少なくとも１つに発射手順を実行するための信号を送信するステップと
を行なわせるように構成するためのプロセッサ実行可能コードを記憶するメモリとを含む、地上局と
を備える、ＵＡＶ発射システム。

【請求項2】

前記高所発射可能ＵＡＶの各々が、重力アシスト投下によって発射するように構成される、請求項１に記載のＵＡＶ発射システム。

【請求項3】

前記ＵＡＶラックが、
前記発射手順を実行するための前記信号を受信するステップと、
前記少なくとも１つの高所発射可能ＵＡＶを排出するステップと
を行なうように構成されたプロセッサを備える、請求項１に記載のＵＡＶ発射システム。

【請求項4】

前記ＵＡＶラックが、前記１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶを充電するように配置されたワイヤレス電力システムを含み、
前記１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶの各々が、前記ＵＡＶラックの前記ワイヤレス電力システムに係合するように配置されたワイヤレス電力システムを含む、請求項１に記載のＵＡＶ発射システム。

【請求項5】

前記高所発射可能ＵＡＶの各々が、前記発射手順を実行し、その後徘徊手順を実行するように構成され、
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記少なくとも１つの高所発射可能ＵＡＶにミッションパラメータを送信するようにさらに構成される、請求項１に記載のＵＡＶ発射システム。

【請求項6】

前記ミッションパラメータが、動体迎撃ミッションを定義する、請求項５に記載のＵＡＶ発射システム。

【請求項7】

前記少なくとも１つのプロセッサが、前記少なくとも１つの高所発射可能ＵＡＶに動体迎撃ミッションを送信するようにさらに構成され、
前記少なくとも１つの高所発射可能ＵＡＶが、前記発射手順の重力アシストフェーズ中に、前記動体迎撃ミッションを実行するように構成される、請求項１に記載のＵＡＶ発射システム。

【請求項8】

方法であって、
１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶのうちの１つを発射モードにする信号を送信するステップであって、前記発射モードが、ＵＡＶラックの高度に対応して予め定義された距離の投下によって定義される、ステップと、
前記高所発射可能ＵＡＶのうちの少なくとも１つに発射手順を実行するための信号を送信するステップと
を含み、
前記１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶが、前記ＵＡＶラックに配置され、
前記ＵＡＶラックが、発射エリアから少なくとも３０メートル上方に配置される、方法。

【請求項9】

前記高所発射可能ＵＡＶの各々が、重力アシスト投下によって発射するように構成される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

ＵＡＶラックプロセッサを介して前記発射手順を実行するための前記信号を受信するステップと、
アクチュエータを介して前記ＵＡＶラックから前記少なくとも１つの高所発射可能ＵＡＶを排出するステップと
をさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記ＵＡＶラックに配置されたワイヤレス電力システムを介して、前記高所発射可能ＵＡＶの各々をワイヤレスで充電するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記少なくとも１つの高所発射可能ＵＡＶによって徘徊手順を実行するステップと、
地上局を介して、前記少なくとも１つの高所発射可能ＵＡＶにミッションパラメータを送信するステップと
をさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

前記ミッションパラメータが、動体迎撃ミッションを定義する、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

ＵＡＶラックであって、
各々が高所発射可能ＵＡＶを保持するように構成された、１つまたは複数のＵＡＶベイと、
アンテナとデータ通信する少なくとも１つのプロセッサと、前記少なくとも１つのプロセッサを
前記高所発射可能ＵＡＶのうちの１つを発射モードにする信号を受信するステップであって、前記発射モードが、前記ＵＡＶラックの高度に対応して予め定義された距離の投下によって定義される、ステップと、
起動手順を実行するステップと
を行なうように構成するためのプロセッサ実行可能コードを記憶するメモリと
を備える、ＵＡＶラック。

【請求項15】

前記プロセッサが、アクチュエータを介して前記少なくとも１つの高所発射可能ＵＡＶを排出するようにさらに構成されている、請求項１４に記載のＵＡＶラック。

【請求項16】

前記１つまたは複数のＵＡＶベイの各々に関連付けられるベイドアをさらに備える、請求項１４に記載のＵＡＶラック。

【請求項17】

前記１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶの各々を充電するように配置されたワイヤレス電力システムをさらに含む、請求項１４に記載のＵＡＶラック。

【請求項18】

１つまたは複数のセンサをさらに含み、前記少なくとも１つのプロセッサが、
前記１つまたは複数のセンサからセンサデータを受信するステップと、
前記発射手順の間、前記センサデータを前記高所発射可能ＵＡＶに送信するステップと
を行なうように構成される、請求項１４に記載のＵＡＶラック。

【請求項19】

センサが、少なくとも１つの気象センサを含む、請求項１８に記載のＵＡＶラック。

【請求項20】

エアロスタットに係合するための１つまたは複数の取り付け要素をさらに含む、請求項１４に記載のＵＡＶラック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権
[0001]本出願は、米国仮特許出願第６３／２２６，２５９号（２０２１年７月２８日提出）および米国非仮特許出願第１７／８７５，６１２号（２０２２年７月２８日提出）に対する優先権を主張するものであり、これらはいずれも参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002]本明細書に開示される発明概念の実施形態は、一般的には無人航空機を対象とし、より具体的には無人航空機を発射することを対象とする。

【背景技術】

【0003】

[0003]無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、発射から着陸までの飛行プロファイル全体にわたって空力性能と動力性能のバランスをとるよう妥協を伴って設計される。このことは、最高速度、耐久性、および高度など、様々な性能特性同士の間にトレードオフを必要とする。これらの分野の１つで高い性能を達成するためには、ＵＡＶの設計者は、より大きなプラットフォーム、または（特に最高速度の場合）より大きなパワープラントなどを考慮しなければならない。高速ＵＡＶは、迎撃までの時間が致命的となる用途では不可欠である。

【発明の概要】

【0004】

[0004]一態様では、本明細書に開示される発明概念の実施形態は、高所に設置され、１つまたは複数のＵＡＶを収容する発射ラックと、地上局とを含むＵＡＶ発射システムを対象とする。地上局は、高高度発射向けにＵＡＶをアクティブ化することができる。さらなる態様では、ＵＡＶは、低高度発射特徴を伴わず、静止的な高高度発射用に構成される。

【0005】

[0005]ＵＡＶを、エアロスタットまたは高層ビルのような高高度（約３０メートル（１００フィート）超）の固定された場所から発射することで、設計者は低高度からのＵＡＶの発射に必要な機能の多くを省くことが可能となり、また発射の飛行条件（例えば、失速に近い状態）をサポートするために必要な空気力学も無視することもできる。

【0006】

[0006]前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、いずれも例示的かつ説明的なものに過ぎず、特許請求の範囲を制限するべきではないことを理解されたい。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本明細書に開示される発明概念の例示的な実施形態を示し、一般的な説明と共に、原理を説明するのに役立つものである。

【0007】

[0007]本明細書に開示される発明概念の実施形態の多数の利点は、添付の図面を参照することにより、当業者によりよく理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】例示的な実施形態を実施するためのシステムのブロック図である。

【図2】例示的な実施形態による方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

[0008]本明細書で開示される発明概念の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、発明概念は、以下の説明で規定される、または図面で示される、構造の詳細および構成要素の配置、またはステップもしくは方法論への適用において限定されないことを理解されたい。本発明概念の実施形態に関する以下の詳細な説明では、発明概念のより完全な理解を実現するために、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、本明細書に開示される発明概念は、これらの具体的な詳細がなくても実践できることは、本開示の利益を有する当業者には明らかであろう。他の例では、本開示を不必要に複雑にするのを避けるため、周知の特徴を詳細には説明しないことがある。本明細書に開示される発明概念は、他の実施形態が可能であるか、または様々な方法で実践もしくは遂行することが可能である。また、本明細書で採用される言い回しや用語法は、説明目的のものであり、限定的なものと見なされるべきではないことを理解されたい。

【0010】

[0009]本明細書で使用される場合、参照符号に続く文字は、同じ参照符号（例えば、１、１ａ、１ｂ）が付された以前に記載された要素または特徴と類似している可能性があるが、必ずしも同一ではない特徴または要素の実施形態を参照することが意図される。このような省略的な表記は便宜上使用されるに過ぎず、そうではないと明示的に述べられない限り、いかようにも本明細書に開示される発明概念を限定するものと解釈されるべきではない。

【0011】

[0010]さらに、そうではないと明示的に述べられない限り、「または（ｏｒ）」は包括的な「または」を指し、排他的な「または」を指すものではない。例えば、条件Ａまたは条件Ｂは、以下のいずれかにより満たされる：Ａは真であり（または存在する）、かつＢは偽である（または存在しない）、Ａは偽であり（または存在しない）、かつＢは真である（または存在する）、およびＡとＢの両方が真である（または存在する）。

【0012】

[0011]加えて、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本発明概念の実施形態の要素および構成要素を説明するために採用される。これは単に便宜上、発明概念の一般的な意味を与えるために行なわれ、「ａ」および「ａｎ」は、１つまたは少なくとも１つを含むことが意図され、そうではないことが明らかでない限り、単数形は複数形も含む。

【0013】

[0012]最後に、本明細書で使用される場合「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「いくつかの実施形態（ｓｏｍｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の要素、特徴、構造、または特性が、本明細書に開示される発明概念の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所に「いくつかの実施形態において」という言い回しが現れるが、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すわけではなく、開示される発明概念の実施形態は、本明細書において明示的に記載されるか本来的に存在する特徴のうち１つもしくは複数、または２つ以上のそのような特徴のサブ組み合わせのあらゆる組み合わせを、本開示において必ずしも明示的に記載されるか本来的に存在するとは限らない、あらゆる他の特徴と共に含むことができる。

【0014】

[0013]大まかに言えば、本明細書に開示される発明概念の実施形態は、高所に設置され、１つまたは複数のＵＡＶを収容する発射ラックと、地上局とを含むＵＡＶ発射システムを対象とする。地上局は、高高度発射向けにＵＡＶをアクティブ化することができる。さらなる態様では、ＵＡＶは、低高度発射特徴を伴わず、静止的な高高度発射用に構成される。

【0015】

[0014]図１を参照すると、例示的な実施形態を実施するためのシステムのブロック図が示される。システムは、高所に設置され、１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶ１０２を収容するように構成されたＵＡＶラック１００を含む。各高所発射可能ＵＡＶ１０２は、プロセッサ１１４と、プロセッサ実行可能コードを記憶するためにプロセッサ１１４とデータ通信するメモリ１１６とを含むことができる。各ＵＡＶプロセッサ１１４は、地上局１０４からアンテナ１１８を介して信号を受信し、モータまたは制御面アクチュエータに制御信号を印加して、高所発射可能ＵＡＶ１０２を操縦および制御する。

【0016】

[0015]高所発射可能ＵＡＶ１０２は、軽量のＧｒｏｕｐ１またはＧｒｏｕｐ２のＵＡＶ（およそ２５キログラム（５５ポンド））を含むことができる。高所発射可能ＵＡＶ１０２は、発射に先立って高所ＵＡＶラック１００に配置されるため、高所発射可能ＵＡＶ１０２は、何らかの既知の距離の初期投下、または重力アシスト発射で発射するように構成することができる。高所発射可能ＵＡＶ１０２のモータおよび制御面は、重力アシスト発射に応じて選択または設計することができる（例えば、あまり強力ではないモータ、より小さい制御面など）。さらに、各高所発射可能ＵＡＶ１０２は、重力アシスト発射を容易にする、より大きい／より重いペイロードを収容することができる。少なくとも１つの実施形態では、高所発射可能ＵＡＶ１０２は、さらなる効果のために、高爆発性またはアーマー価格（ａｒｍｏｒ ｐｒｉｃｉｎｇ）弾頭を含むことができる。少なくとも１つの実施形態では、地上局は、後に自律的に標的を迎撃することができる武装高所発射可能ＵＡＶ１０２に迎撃標的および迎撃標的情報を提供することができる。

【0017】

[0016]少なくとも１つの実施形態では、ＵＡＶラック１００は、ＵＡＶラックを既知の発射高度に維持するために、エアロスタット（例えば、空気より軽いプラットフォーム）への取り付け用に構成されてもよい。あるいは、ＵＡＶラック１００は、ＵＡＶラック１００が既知の高度に配置され得る建物または他の高い構造物上に配置されてもよい。少なくとも１つの実施形態では、ＵＡＶラック１００は、プロセッサ１２０と、プロセッサ実行可能コードを記憶するためのプロセッサ１２０に接続されたメモリ１２２とを含むことができる。ＵＡＶラックプロセッサ１２０は、地上局１０４から信号を受信して、発射手順を実行することができる。例えば、ＵＡＶラックプロセッサ１２０は、発射に先立ってＵＡＶラック１００のドアを開けることができる。代替的に、またはそれに加えて、ＵＡＶラックプロセッサ１２０は、高所発射可能ＵＡＶ１０２の１つに対応するリニアアクチュエータを作動させ、高所発射可能ＵＡＶ１０２をラックから押し出して、重力アシスト発射を容易にすることができる。少なくとも１つの実施形態では、ＵＡＶラック１００は、高所発射可能ＵＡＶ１０２の各々において最大の電力準備態勢を維持するために、高所発射可能ＵＡＶ１０２の各々の対応するワイヤレス充電システムと相互作用するように配置されたワイヤレス充電システムを含むことができる。

【0018】

[0017]少なくとも１つの実施形態では、ＵＡＶラックプロセッサ１２０は、ＵＡＶラック１００上またはＵＡＶラック１００近傍の１つまたは複数のセンサ（例えば、気象センサ、光学センサなど）とデータ通信することができる。発射時に、ＵＡＶラックプロセッサ１２０は、重力アシスト発射を容易にするために、そのようなセンサデータを高所発射可能ＵＡＶ１０２または地上局１０４に通信することができる。例えば、各ＵＡＶプロセッサ１１４は、異なる気象条件に応じて代替の発射手順を実行するように構成することができる。このような代替の発射手順は、チェックリスト、気象条件を制御セッティングに関連付ける１つまたは複数の関数、気象条件データを受信して制御セッティングを出力するように訓練されたニューラルネットワークなどによって定義することができる。

【0019】

[0018]システムは、プロセッサ１０６と、プロセッサ実行可能コードを記憶するためのプロセッサ１０６に接続されたメモリ１０８と、高所発射可能ＵＡＶ１０２および潜在的にＵＡＶラック１００とのワイヤレス通信のためにプロセッサ１０６に接続されたアンテナ１１２または無線機（プロセッサ１０６によって定義されるソフトウェア定義の無線機を含む）とを有する地上局１０４を含む。地上局プロセッサ１０６は、重力アシスト発射を実行するために、高所発射可能ＵＡＶ１０２の１つにあるモータおよび／または制御面を作動させる信号を送信する。あるいは、地上局プロセッサ１０６は、発射信号を受信して予め定義された発射手順を自動的に実行する、１つまたは複数の高所発射可能ＵＡＶ１０２に発射信号を送信してもよい。予め定義された発射手順が完了すると、高所発射可能ＵＡＶ１０２は、その後徘徊手順に入り、地上局１０４からの制御信号を待つことができる。

【0020】

[0019]少なくとも１つの実施形態では、地上局１０４は、地上局プロセッサ１０６とデータ通信するデータ記憶要素１１０を含むことができる。データ記憶要素１１０は、環境条件、ミッションパラメータなどに応じて高所発射可能ＵＡＶ１０２に送信され得る、重力アシスト発射手順のセットを記憶してもよい。さらに、データ記憶要素１１０は、選択されて高所発射可能ＵＡＶ１０２に送信され得るミッションパラメータの予め定義されたセットを記憶してもよい。

【0021】

[0020]図２を参照すると、例示的な実施形態による方法のフローチャートが示される。ＵＡＶラックがある発射高度（例えば、３０メートル（１００フィート））に設置される場合、地上局またはＵＡＶラックは、対応する高所発射可能ＵＡＶを発射モードにして（２００）、発射シーケンスを開始する（２０２）ことができる。発射シーケンスは、ＵＡＶラックから高所発射可能ＵＡＶを排出し、重力によって高所発射可能ＵＡＶを加速させることを含むことができる。制御面およびモータは、高所発射可能ＵＡＶが発射速度（例えば、２５０ノット）を達成する（２０４）まで、高所発射可能ＵＡＶを重力で加速する向きに維持するように作動されてもよい。

【0022】

[0021]少なくとも１つの実施形態では、高所発射可能ＵＡＶが発射速度を達成した（２０４）後、高所発射可能ＵＡＶは、追加の制御信号を待つよう徘徊手順を実行することができる。代替的に、またはそれに加えて、高所発射可能ＵＡＶは、地上局からミッションパラメータを受信し、ミッションを開始する（２０６）ことができる。地上局がミッションパラメータを送信して、次いで高所発射可能ＵＡＶが自律的にミッションを実行してもよいし、または地上局が高所発射可能ＵＡＶの特徴の一部もしくはすべてを直接制御してもよく、あるいは一部ハイブリッドな自律動作であってもよい。

【0023】

[0022]少なくとも１つの実施形態では、高所発射可能ＵＡＶは、動体迎撃を開始する（２０８）ように構成されてもよい。高所発射可能ＵＡＶは、動体迎撃ミッションおよび標的に対応する信号を受信することができる。その後、高所発射可能ＵＡＶは自律的に標的を迎撃する。

【0024】

[0023]本開示の実施形態は、重力アシスト発射用のエアロスタットなどの固定高度プラットフォームからのＵＡＶ発射システムを説明する。高所発射されるＵＡＶは、地上からの発射および上昇を行なうための動力および制御面を必要とせず、固定された高所から発射するように特別に構成され、空力学的に設計されている。

【0025】

[0024]高所から発射することにより、相当な量の位置エネルギーを活用することができ、カタパルトまたは空気圧発射管などの発射装置が不要になる。地上局から指令があると、ＵＡＶはラックから発射され、地上局によって指定されたミッションを実行することができる。いったん投下されると、ＵＡＶパワープラントが作動し、迅速に最高速度に達することができる。ＵＡＶはその後、迅速なＩＳＲ（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ，ａｎｄ ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ：情報、監視、および偵察活動）を実現するために使用すること、または他のＵＡＶの動体迎撃または動体砲撃を含む、様々な効果を実現するために運動エネルギーを利用することができる。

【0026】

[0025]本明細書に開示される発明概念およびその付随する利点の多くは、開示される発明概念の実施形態に関する前述の説明によって理解されると考えられ、本明細書に開示される発明概念の広い範囲から逸脱することなく、またはその重要な利点のすべてを犠牲にすることなく、その構成要素の形態、構造、および配置に様々な変更を加えてもよいこと、ならびに様々な実施形態からの個々の特徴を組み合わせて他の実施形態に辿り着いてもよいことが明らかであろう。本明細書で前述した形態は、その説明的な実施形態に過ぎず、このような変更を包含して含めることが、以下の特許請求の範囲の意図である。さらに、個々の実施形態のいずれかに関連して開示された特徴のいずれも、あらゆる他の実施形態に組み込むことができる。

【図1】

【図2】

【国際調査報告】