宇宙航空研究開発機構

MuPAL-ε、有人機・無人機連携 ~技術試験衛星「きく8号」を用いた予備実験~

今日は、「有人機・無人機連携技術の研究」の予備実験です。ヤマハ発動機(株)との共同で、静岡県掛川市にある同社のテスト場で実施しました。
この研究の目的は、本レポートでも何度かご紹介している「災害救援航空機情報共有ネットワーク(D-NET)」を使って、災害時に有人ヘリコプタと無人機が安全かつ効率的に連携するためのシステムを開発することです。

昨年度実施した飛行実験では、無人機の飛行データをD-NETに送るために携帯電話を使っていました。
今年度の実験では、JAXAの技術試験衛星「きく8号」を利用します。
携帯電話は、災害時に基地局が被害を受けると使えなくなる可能性があります。衛星通信は災害現場でも確実に利用できるというメリットがあります。


この実験は、ETS-Ⅷ利用実験実施協議会が計画する今年度利用実験の一環として実施しています。実験は2種類行いました。



まず初めは、「超小型携帯端末」を使った実験です。無人機に端末を搭載して「きく8号」にデータを送信し、基地局で受信します。


超小型携帯端末です。写真では4台並んでいますが、実験で使うのは1台だけです。
携帯電話程度の大きさですが、36,000km上空にある「きく8号」と通信することができます。


基地局です。
可搬型で、災害対策本部に設置すれば「きく8号」を介して一度に多数の超小型携帯端末と通信することが可能です。


超小型携帯端末を無人機に搭載した様子です。
機体は、ヤマハ発動機(株)が開発したRMAXです。
超小型携帯端末にはGPS受信機も内蔵されており、位置データを自動的に送信することが可能です。


超小型携帯端末を搭載して飛行を開始しました。
この端末は、これまでにも様々な実験に活用されてきましたが、空を飛ぶのは今日が初めてです。

この実験で、飛行中の無人機の位置データを衛星を介して地上の基地局に送信できることが確認できました。一方で、機体が急に加減速したり姿勢が大きく変わったときに一時的に通信できなくなることもありました。このような問題が起きることは事前に予想されていましたが、実用化に際する課題となりそうです。

無人機の操縦方法は、大きく分けて二つの方式があります。地上から無線でコントロールする「ラジコン方式」と、機体に搭載したコンピュータによってあらかじめ入力された経路を自動的に飛行する「自律方式」です。ラジコン方式だと、地上の操縦者から見通せる範囲しか飛行することが出来ません。自律方式だと、見通せる範囲外へも飛行することが可能ですが、あらかじめ入力された経路しか飛べないので、状況に応じて臨機応変に対応することが難しくなります。
衛星通信を利用して無人機を遠隔操縦することが可能になれば、これらの二つの方式を組み合わせることによって、無人機の活用範囲が大きく広がります。例えば、火山の噴火や原子力発電所の事故など、人が近づけない場所に無人機を飛ばして、送られてくるカメラの映像を見ながら遠隔操縦で現場の様子を詳しく調べることが可能になります。近い将来、このようなシステムが実用化されることが期待されます。


二つめの実験は、「ポータブル端末」を使った実験です。ポータブル端末を使うと、超小型携帯端末に比べてより多くのデータを送ることができるため、無人機の位置データのみでなく、飛行予定経路や割当空域など、有人機・無人機連携に必要な全てのデータを送信することが可能になります。


今回は予備実験なのでポータブル端末を2台並べて設置しました。この2台の間で「きく8号」を介して通信を行っているので、電波は往復72,000km(地球1.8周分!)飛んでいることになります。
実際の運用の際には、1台は災害現場の近くに、もう1台は災害対策本部に設置することを想定しています。


無人機の飛行制御装置です。
この装置を使って、無人機に飛行経路のデータを送信して自律飛行させたり、無人機の飛行状況を地上でモニタすることが可能です。
この装置とポータブル端末を接続して、無人機の飛行データを「きく8号」に送信します。


D-NETのサーバ・表示用パソコンです。
災害現場で飛行する有人ヘリコプタや無人機の情報を一元的に管理します。各機体に最適な任務を振り分けることにより、救援活動の効率性を向上します。
「きく8号」から送られてくるデータをポータブル端末で受信し、このパソコンで無人機の飛行状況を表示できることを確認しました。

今回の予備実験では実験用ヘリコプタMuPAL-εは飛行しませんでしたが、来年3月に予定している次回の実験では、「きく8号」を使ったデータ通信によってMuPAL-εと無人機が連携して災害救援活動を模擬した飛行を行う予定です。

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