飛翔体の着陸装置
【課題】多数の飛翔体を、限定された面積の中で安全に着陸させる飛翔体の着陸装置を提供すること。
【解決手段】着陸装置は、飛翔体を着脱自在な着脱装置を備えた飛翔体着陸用のデッキ５４と、一定の周回軌道上でデッキ５４を所定の方向に移動させる推進装置とを含み、デッキの所定位置には、飛翔体からの光を反射して飛翔体を誘導するパッシブ誘導装置８６が設けられる。パッシブ誘導装置８６は、デッキ５４の基準面に対してそれぞれ所定の関係を持つように配置された複数個の直角レフレクタ１３０，１３２及び１３４を含み、各々は、稜線を形成するように直角に組合された２つの反射面を有し、それぞれの稜線と基準面とのなす角度が互いに異なるように基板１１０に取付けられる。
【解決手段】着陸装置は、飛翔体を着脱自在な着脱装置を備えた飛翔体着陸用のデッキ５４と、一定の周回軌道上でデッキ５４を所定の方向に移動させる推進装置とを含み、デッキの所定位置には、飛翔体からの光を反射して飛翔体を誘導するパッシブ誘導装置８６が設けられる。パッシブ誘導装置８６は、デッキ５４の基準面に対してそれぞれ所定の関係を持つように配置された複数個の直角レフレクタ１３０，１３２及び１３４を含み、各々は、稜線を形成するように直角に組合された２つの反射面を有し、それぞれの稜線と基準面とのなす角度が互いに異なるように基板１１０に取付けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飛行機などの飛翔体の着陸のための装置に関し、特に、多数の飛翔体を安全かつ効率的に着陸させるための着陸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のロボット技術及び飛行制御技術の開発及び運用の急速な進展に伴い、最近、多くの国でＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれる、無人飛行機の研究、開発及び実用化に向けての積極的な活動が進行している。米国ＤＡＲＰＡ（Ｄｅｆｅｎｓｅ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ａｇｅｎｃｙ）の研究開発、日本の防衛省の超小型偵察機の開発、複数の企業によるＵＡＶの研究開発、及びビジネスへの応用などが刺激となって、多くの学会でも、この分野に関連する技術の紹介、研究、及び開発を紹介した記事を見ることが出来る。
【０００３】
例えば、比較的小型のＵＡＶを施設の周辺に飛ばし、搭載したカメラで周囲を監視させる技術などが開発されている。ＵＡＶに物流を担わせることも可能であろう。ＵＡＶには人間が登場する必要はないため、コストがそれほどかからないこともあって、今後ＵＡＶが普及する可能性は高い。
【０００４】
しかし、そうしたＵＡＶ普及のネックは地上設備である。ＵＡＶの離陸及び着陸を担う空港とその設備とに関しては、研究はそれほど進んでいない。既存の国際空港及び地方空港をはじめとする、民間航空輸送システムを担う空港の能力については、依然として長期展望が未だに開けていない様子である。今後、ＵＡＶの利用が多くなる場合、既存の空港に頼った運用を行なうことは不可能であろう。大量のＵＡＶを利用した物流、監視及びモニタ、災害防止のための空撮などの需要が将来発生したときに、都市近郊又は災害地域などでＵＡＶを有効に利用できるかどうかは心許ない状況である。特に、ＵＡＶの利点を生かして、人間の手をできるだけ必要としないような形でＵＡＶが離陸及び着陸できるようにすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭47-17198号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＵＡＶの発射又は離陸に関しては、現在のところ「手投げ」方式が主流である。手投げ方式は、飛行場のような広い土地が不要なため便利ではあるが、多数のＵＡＶを自動的に運用する際には利用できない。着陸方式としては、気球を利用してゆっくりと落下させたり、低空を低速度で飛ばしながら推力を切って、無理やりに落下させたりする方式が行なわれている。しかしこのような方式はいずれも、自動的に大量のＵＡＶの着陸を行なわせるには不適当な方法である。
【０００７】
こうした問題に対処するため、広い土地を準備して、通常の民間飛行機と同様、滑走路を使用した離陸及び着陸をさせることも考えられる。しかし、極めて多くのＵＡＶを絶え間なく離陸させ、着陸させることに対応する空港設備を設けることは、費用面から言っても、保守の作業量という面から見ても、これまでの発想では不可能に近い。したがって、ビジネスとして、ＵＡＶを大量に発射及び着陸させることができるシステム(自動誘導、ガイド、混雑回避、衝突回避などを含め)が必要になると考えられる。
【０００８】
こうした問題は解決するための一つの方策として、回転するウィングの先端にデッキを設け、このデッキに航空機を着陸させる航空機の離着設備が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の航空機の離着設備では、ウィングを回転させながら航空機をデッキに着陸させ、そのまま回転を続けながら給油などを行なって再度デッキから離陸させる。ウィングが回転を続けているため、離陸も容易に行なえるという特徴がある。こうした構成であれば、広い土地を用いなくとも多数の航空機を連続して着陸させたり離陸させたりすることができる。
【０００９】
しかし、特許文献１では、航空機は、管制塔からの指示にしたがって操縦士が操縦することになっている。ＵＡＶのような無人の飛翔体ではそのような前提条件が充足されない。無線を使用して多数のＵＡＶの離陸又は着陸を誘導しようとする場合、チャンネルが限定されるため、安全に誘導が行なえないという問題がある。特に、離陸と異なり着陸の際には、飛翔体とデッキとを共に移動させながら飛翔体をデッキに誘導しなければならず、上記した問題が顕著に現れる。
【００１０】
それゆえに本発明の目的は、多数の飛翔体を、限定された面積の中で安全に着陸させる飛翔体の着陸装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の局面に係る着陸装置は、飛翔体を着陸させるための着陸装置であって、飛翔体を着脱自在な着脱装置を備えた飛翔体着陸用のデッキと、一定の周回軌道上でデッキを所定の方向に移動させるための駆動手段とを含み、デッキの、予め定められる位置には、飛翔体からの光を反射することにより飛翔体を誘導するパッシブ誘導装置が設けられている。
【００１２】
駆動手段は、一定の周回軌道上でデッキを所定の方向に移動させる。このデッキに着陸しようとする飛翔体は、デッキに向けて光を照射する。光を受けたパッシブ誘導装置は、この光を反射する。この反射光により、デッキに着陸しようとする飛翔体が誘導される。
【００１３】
誘導に光を用いるので、複数の飛翔体がデッキに着陸しようとするときに、電波と異なり混乱が生じる可能性は小さい。デッキが移動するときにも飛翔体を自動的にデッキ上に着陸させることができる。移動するデッキに飛翔体を着陸させるために、飛翔体の速度を大きく減速させる必要がない。したがって既存の空港のような長い滑走路は不要になる。
【００１４】
その結果、多数の航空機を、限定された面積の中で安全に着陸させる飛翔体の着陸装置を提供することができる。
【００１５】
好ましくは、パッシブ誘導装置は、デッキの姿勢により定められる基準面に対してそれぞれ所定の関係を持つように配置された複数個の直角レフレクタと、複数個の直角レフレクタが取付けられる基板とを含み、複数個の直角レフレクタの各々は、稜線を形成するように、かつ互いの間に直角が形成されるように組合された２つの反射面を有し、複数個の直角レフレクタは、それぞれの稜線と基準面とのなす角度が互いに異なるように基板に取付けられている。
【００１６】
直角レフレクタは、それぞれの稜線と基準面とのなす角度が互いに異なるように基板に取付けられる。飛翔体がデッキにアプローチするときに、降下角度の変化に応じ、異なる直角レフレクタからの反射光が飛翔体に戻る。この反射光によって、基準面に対する飛翔体の進入角度が変化したことを知ることができる。
【００１７】
より好ましくは、複数個の直角レフレクタは、第１、第２及び第３の直角レフレクタを含む。
【００１８】
さらに好ましくは、第１の直角レフレクタの稜線が基準面となす角度と、第２の直角レフレクタが基準面となす角度との差と、第２の直角レフレクタの稜線が基準面となす角度と、第３の直角レフレクタが基準面となす角度との差が互いに等しい。
【００１９】
第１、第２及び第３の直角レフレクタの少なくとも一部には、第１、第２及び第３の直角レフレクタからの反射光の色が互いに異なるようなフィルタが設けられていてもよい。
【００２０】
異なる直角レフレクタからの反射光の色が互いに異なる。飛翔体において反射光の色を判別することにより、基準面への飛翔体の降下角度を知ることができる。そのため、飛翔体は安全にデッキにアプローチすることができる。
【００２１】
パッシブ誘導装置はさらに、複数個の直角レフレクタに隣接して設けられた再帰反射装置を含む。
【００２２】
再帰反射装置は、広い範囲からの入射光を、その入射光方向と平行な方向に反射する。飛翔体が光を照射したときに、再帰反射装置からの反射光を検知することで、デッキの大まかな方向を知ることができ、正しい進入路に飛翔体のコースを制御することが可能になる。さらに、飛翔体から照射された光が再帰反射装置により反射されて飛翔体に戻るまでの時間を測定することで、飛翔体からデッキまでの距離を知ることができる。その結果、飛翔体をデッキまで安全に誘導することが可能になる。
【００２３】
好ましくは、複数個の直角レフレクタは、基準面と平行な一直線上に配置されている。
【００２４】
さらに好ましくは、パッシブ誘導装置はさらに、一直線上に配置されている複数個の直角レフレクタの両端の外側にそれぞれ設けられた、第１及び第２の再帰反射板と、それぞれ第１及び第２の再帰反射板の再帰反射面上に設けられ、それぞれ基準面に対して互いに異なる角度を形成する偏光面を有する第１及び第２の偏光板とを含む。
【００２５】
このような偏光板と再帰反射板とを設けることにより、飛翔体と偏光面との間の角度、したがって飛翔体と基準面との間の相対的なローリング角を知ることができる。さらに、第１及び第２の再帰反射板及び偏光板が、複数の直角レフレクタの両端より外側に配置されているため、上記した角度の測定を正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る一層式ロータリー空港の概略を示す斜視図である。
【図２】図１に示すロータリー空港のウィング５２とその先端に設けられたデッキ５４との平面図である。
【図３】図２に示すデッキ５４の斜視図である。
【図４】デッキ５４の後端面に設けられるパッシブ誘導・ガイド装置８６の斜視図である。
【図５】パッシブ誘導・ガイド装置８６が持つ３種の直角レフレクタ１３０，１３２及び１３４の傾きを説明するための図である。
【図６】パッシブ誘導・ガイド装置８６を用いた、デッキ５４に進入するＵＡＶ２３０の誘導方式を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る多層式ロータリー空港の概略を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の図面及び説明において、同一部品には同一の参照符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２８】
図１を参照して、本発明の飛翔体の着陸装置の一実施の形態に係るロータリー空港４０は、一層式のロータリー空港であって、地上に設置された中央デッキ５０と、中央デッキ５０を中心軸としてその周囲を回転可能なように中央デッキ５０に結合された、翼型断面の２つのウィング５２Ａ及び５２Ｂ（このようなウィングを総称して単にウィング５２と呼ぶ。）と、ウィング５２Ａ及びウィング５２Ｂの先端上にそれぞれ設けられ、離陸時及び着陸時にＵＡＶ５８をリリースしたり、ホールドしたりする機構を備えたデッキ５４Ａ及び５４Ｂ（このようなデッキを総称してデッキ５４と呼ぶ。）とを含む。ウィング５２は中央デッキ５０に装着された、中央デッキ５０の周囲を回転可能なリング（図示せず）に、ピン接続で取付けられている。ただし、この接続はピン接続でなく、固定されていてもよい。
【００２９】
ロータリー空港４０はさらに、それぞれウィング５２Ａ及び５２Ｂの下面に固定された、ダクテッドファンからなる推進装置５６Ａ及び５６Ｂ（このような推進装置を総称して推進装置５６と呼ぶ。）を含む。ウィング５２はそれほど高速で回転させる必要はないので、推進装置５６としては低速でもできるだけ経済的なものを用いるのが好ましい。本実施の形態では、推進装置５６として電動型のダクテッドファンを使用する。
【００３０】
図２を参照して、ウィング５２は、図示しないリングなどを介して中央デッキ５０に固定されている。ウィング５２の先端近くの後縁部には、ウィング５２の揚力を調整するためのフラップ６０が設けられている。ウィング５２の断面を翼型としておくことで、推進装置５６による推進力でウィング５２が中央デッキ５０の周囲を矢印６２により示される方向に回転すると揚力が発生する。この揚力をフラップ６０で調整することにより、ウィング５２の先端部分の傾きを調整することができる。推進力を絞るとウィング５２の先端は下に下がる。予めウィング５２が設けられている高さを適切な高さにしておくと、デッキ５４を地面に安全に下ろすことができる。
【００３１】
デッキ５４は、平坦な直方体形状を有するプラットホーム８０と、プラットホーム８０の上面に設けられ、ＵＡＶを保持したりリリースしたりする機能を持つクランプ機構８２と、プラットホーム８０の上面でウィング５２の翼幅方向（ウィング５２の回転方向と直交する方向）にクランプ機構８２を移動させることにより、ＵＡＶの着陸時の飛行コースとデッキ５４との位置のずれを修正してクランプ機構８２によるＵＡＶの保持を容易にするための移動機構８４と、プラットホーム８０の後端面に設けられ、デッキ５４にＵＡＶが着陸しようとするときにＵＡＶを誘導するための、パッシブ誘導・ガイド装置８６とを含む。
【００３２】
図４を参照して、パッシブ誘導・ガイド装置８６は、断面Ｌ字型の、基板としてのブロック１１０と、ブロック１１０上に、いずれもほぼ同じ方向を向くように一直線上にそろえて固定され、各々、稜線を形成するように互いに直角に組合せた２枚の反射面を持ち、所定の面に平行に入射する光のみを光源側に反射するレフレクタ（以下、このようなレフレクタを「直角レフレクタ」と呼ぶ。）１３０，１３２及び１３４と、直角レフレクタ１３０及び１３２の間、並びに直角レフレクタ１３２及び１３４の間にそれぞれこれらレフレクタに隣接して設けられた、ＵＡＶがデッキ５４との距離を測定する際に使用する再帰レフレクタ１５０及び１５２と、直角レフレクタ１３０及び１３４の外側にそれぞれ設けられ、ＵＡＶがデッキ５４の上面を基準面として相対的なローリング角を検出する際に使用する偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２と、直角レフレクタ１３０、１３２、及び１３４、並びに再帰レフレクタ１５０及び１５２を安定して保持するよう、ブロック１１０に固定された支持部材１４０とを含む。
【００３３】
偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２はいずれも、再帰反射板と、偏向角が再帰反射板の長辺を基準として所定の角度をなすように再帰反射板の上に貼付された偏光板とを含む。偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２には、好ましくは偏光角が異なる複数の偏光板を所定の順序で設けておく。こうすることで、偏光を用いてこれら偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２をスキャンし、その反射光のパターンからデッキ５４とＵＡＶとの相対的なピッチ角を推定できる。
【００３４】
直角レフレクタ１３０，１３２及び１３４はいずれも、稜線を形成するように互いに直角をなすように組合せた２枚の鏡面を含む。このような直角レフレクタでは、これら鏡面の双方に対して直角な面に平行な方向から入射する光は、その方向に反射される。それ以外の方向から入射する光は、別の方向に反射され、光源側には反射されない。なお、鏡面の裏面には、光を通さないような塗装がされている。
【００３５】
直角レフレクタ１３０、１３２及び１３４は、図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、それぞれブロック１１０の上面との間で５度、１０度、及び１５度をなすようにブロック１１０の上面に固定されている。したがって、ブロック１１０に対して進入するＵＡＶからパッシブ誘導・ガイド装置８６に向けて光を照射すると、進入角度が５度付近のときには直角レフレクタ１３０からの反射光のみが、１０度付近の時には直角レフレクタ１３２からの反射光のみが、そして１５度付近の時には直角レフレクタ１３４からの反射光のみが、それぞれＵＡＶに戻る。このようにこれらレフレクタの角度差が互いに等しくなるようにすることで、アプローチの際の制御が容易になるという効果がある。
【００３６】
一方、本実施の形態では、直角レフレクタ１３０の鏡面の１枚には緑のフィルタが設けられ、直角レフレクタ１３４の鏡面の一枚には赤のフィルタが設けられている。直角レフレクタ１３２の面にはフィルタは設けられていない。したがって、ブロック１１０に対して進入するＵＡＶからパッシブ誘導・ガイド装置８６に向けて光を照射すると、進入角度が５度付近のときには緑色の反射光が、１０度付近の時には白色の反射光が、そして１５度付近の時には赤色の反射光のみが、それぞれＵＡＶから観測される。この光の色を見ることで、ＵＡＶがデッキ５４に対して相対的にどのような進入角でアプローチしているかを知ることができる。
【００３７】
図５（Ａ）は直角レフレクタ１３０の側面図、図５（Ｂ）は直角レフレクタ１３２の側面図、図５（Ｃ）は直角レフレクタ１３４の側面図をそれぞれ示す。これら図においては、図を明快にするために、背後に存在する直角レフレクタ、再帰レフレクタ１５０及び１５２、支持部材１４０などは示していない。
【００３８】
図５（Ｂ）を参照して、直角レフレクタ１３２は、その稜線（直角レフレクタ１３２を構成する２枚の鏡面の交線の背部に相当）がブロック１１０の上面に対する垂線から１０度だけ、後方に傾くようにブロック１１０の上面に固定されている。したがって直角レフレクタ１３２は図５（Ｂ）に示すようにブロック１１０の上面に平行な方向１７０より１０度上を向く。すなわち、直角レフレクタ１３２は、ブロック１１０の上面に平行な方向から１０度上方を向いた面内で入射する光はその方向に反射するが、それ以外の方向から入射する光は光源側には反射しない。
【００３９】
同様に、図５（Ａ）を参照して、直角レフレクタ１３０は、その稜線がブロック１１０の上面に対し垂直な位置から１０度だけ後方に傾くようにブロック１１０の上面に固定されている。その結果、直角レフレクタ１３０は、仰角１０度の面内で入射する光についてはその方向に反射する。それ以外の方向から入射する光は別の方向に反射され、光源側には反射されない。
【００４０】
図５（Ｃ）を参照して、直角レフレクタ１３４は、その稜線がブロック１１０の上面に対し垂直な位置から１５度だけ後方に傾くようにブロック１１０の上面に固定されている。その結果、直角レフレクタ１３４は、仰角１５度の面内で入射する光についてはその方向に反射し、それ以外の方向から入射する光は反射しない。
【００４１】
例えば、図５（Ｂ）に示す、直角レフレクタ１３２への入射光１８０が仰角１０度の面内で入射するものとする。すると、この光は直角レフレクタ１３２の２枚の反射面で反射され、光源側に反射される。一方、仰角が１０度以外の面から入射する入射光１８２の場合、図５（Ｂ）に示すように、光源とは異なる方向に反射され、光源に戻ることはない。直角レフレクタ１３０及び１３４についても同様である。
【００４２】
以上に述べたパッシブ誘導・ガイド装置１００の構成についてまとめると、以下のようになる。図４を参照して、例えば直角レフレクタ１３２は、２つの反射面を互いに直角に組合せた稜線を有する。直角レフレクタ１３２は、この稜線が、ブロック１１０の上面に対する直交面内にあるように、かつ図４から明らかなように、２つの鏡面がこの直交面（直角レフレクタ１３２の中心面）を中心に面対称となるように、ブロック１１０の上面に固定されている。
【００４３】
このように構成されたパッシブ誘導・ガイド装置１００によれば、ＵＡＶを次のようにしてデッキ５４に着陸させることができる。推進装置５６により適切な大きさの推力を発生させると、ウィング５２が回転する。この回転に伴い、ウィング５２の断面が翼型であるため、ウィング５２に揚力が生じ、デッキ５４を適当な高さに維持することができる。デッキ５４が一定の速さで回転している状態で、ＵＡＶがこのデッキ５４にアプローチし、両者の相対速度がほぼ０となった時点でＵＡＶがデッキ５４の上に位置するようにＵＡＶの速度を調整し、クランプ機構８２でＵＡＶを保持する。
【００４４】
このとき、ＵＡＶは次のようにしてデッキ５４にアプローチする。ＵＡＶがデッキ５４にアプローチする時に、前方に向けて白色光のライトを照射する。ＵＡＶにはパッシブ誘導・ガイド装置１００からの反射光が次のように見えることになる。
【００４５】
図６を参照して、図４に示す偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２、再帰レフレクタ１５０及び１５２はいずれも再帰反射性を持っている。したがって、ＵＡＶ２３０がおおむねデッキ５４に向かってさえいれば、例えば図６の半直線２００及び２０２の間のような広い領域のどこにいてもデッキ５４に向けて白色光を照射すると、反射光が必ずＵＡＶ２３０に戻ってくる。この反射光を用いて、デッキ５４に対するＵＡＶ２３０の相対的なローリング角及び距離を測定し、デッキ５４にアプローチすることができる。
【００４６】
図６を参照して、ＵＡＶ２３０がデッキ５４にアプローチするときの相対的な進入（降下）角度は以下のようにして調整できる。図６に示す角度領域２１０、２１２及び２１４は、それぞれ、デッキ５４に対する相対進入角が５度、１０度、１５度の近辺である領域を示す。
【００４７】
ＵＡＶが領域２１０に位置している場合には、ＵＡＶからの光は直角レフレクタ１３４のみによって反射され、ＵＡＶの方向に戻る。直角レフレクタ１３２及び直角レフレクタ１３０からの反射光はＵＡＶには戻らない。その結果、ＵＡＶからは反射光は１つだけ見える。ＵＡＶに戻る光は直角レフレクタ１３４からのものであるから、赤色である。
【００４８】
ＵＡＶが領域２１２に位置している場合には、ＵＡＶからの光は直角レフレクタ１３２のみによって反射され、ＵＡＶの方向に戻る。直角レフレクタ１３４及び直角レフレクタ１３０からの反射光はＵＡＶには戻らない。その結果、ＵＡＶからは反射光は１つだけ見える。これは直角レフレクタ１３２によるものであるから、入射光の色と同じである。
【００４９】
ＵＡＶが領域２１４に位置している場合には、ＵＡＶからの光は直角レフレクタ１３０のみによって反射され、ＵＡＶの方向に戻る。直角レフレクタ１３４及び直角レフレクタ１３２からの反射光はＵＡＶには戻らない。その結果、ＵＡＶからは反射光は１つだけ見える。これは直角レフレクタ１３０によるものであるから、緑色である。
【００５０】
ＵＡＶが角度領域２１０の上限より上方にいると、ＵＡＶからの光はパッシブ誘導・ガイド装置１００に対し５度、１０度、１５度のいずれとも異なる角度で入射する。直角レフレクタ１３２、１３４、及び１３０からの反射光の方向はＵＡＶとは別の方向となる。その結果、ＵＡＶにはパッシブ誘導・ガイド装置１００から全く光が反射して来ない。
【００５１】
以上から、ＵＡＶから見て、パッシブ誘導・ガイド装置１００から常に白色の反射光が見えるような角度で滑走路６０に進入すれば、安全な進入角度であることが分かる。赤い反射光が見えれば、高度が高すぎることが分かる。緑の反射光が見えれば高度が低すぎることが分かる。ＵＡＶでは、この反射光をカメラで捉えて電気信号に変換することで安全かつ効率的に自動着陸をすることが可能である。
【００５２】
本実施の形態のようなロータリー空港を用いることにより、多数のＵＡＶを効率的に着陸させたり、離陸させたりすることができる。ロータリー空港を設置するために必要な面積も少なくて済む。電波を使用しないので、ＵＡＶの誘導に混乱が生じる危険性も少ない。
【００５３】
なお、本実施の形態では、ＵＡＶにおいて着陸時に照射する光線は白色光であり、照射範囲が絞られてはいるものの、ある広がりを持っているので、ＵＡＶからの光が直角レフレクタ１３０，１３２及び１３４のいずれによって反射された場合も、進入角度が５度、１０度、及び１５度の近辺であればＵＡＶには確実に反射光が到達する。
【００５４】
上記実施の形態では、推進装置５６として電動型ダクテッドファンを使用するが、これに限定されるわけではない。エンジンで稼動するものを使用してもよい。中央デッキ５０にモータを設け、モータによりウィング５２を回転させるようにしてもよい。中央デッキ５０に設けたモータと、ウィング５２に設けた推進装置とを併用してもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、ウィング５２は２枚だけとなっているが、もちろんこの枚数をもっと増やしてもよい。共振を防ぐため、ウィング５２を奇数枚としてもよい。
【００５６】
さらに、上記実施の形態では、再帰レフレクタ１５０及び１５２はＵＡＶからデッキ５４までの距離の測定のみに使用している。しかし本発明はそのような実施の形態には限定されない。再帰レフレクタ１５０及び１５２を光通信に利用することもできる。光通信では、デッキ５４を識別する情報を全ＵＡＶに送信したり、時分割で複数のＵＡＶの各々と通信したりすることができる。
【００５７】
上記実施の形態では、もっぱらロータリー空港をＵＡＶの離着陸に使う場合のみを説明している。しかし本発明はそのような実施の形態には限定されず、有人の航空機の離着陸に使用できることはもちろんである。
【００５８】
上記実施の形態では、ウィング５２を水平方向の面内で回転させている。しかし本発明はそのような実施の形態に限定されるわけではない。ウィング５２に多少角度を持たせて回転させることも可能である。デッキを移動させる機構は、回転するウィングに限定されるわけではなく、例えばベルトコンベアのようなものでもよい。対象となる飛翔体がＵＡＶに限定される場合には、デッキがベルトコンベアの上面を移動している状態で飛翔体を着陸させ、ベルトコンベアの下面にデッキがあるときに飛翔体をデッキから取り外すような機構を用いてもよい。いずれの場合にも、デッキの後端にパッシブ誘導・ガイド装置８６のような装置を設けることにより、ＵＡＶの自動的な着陸が可能になる。
【００５９】
上記実施の形態では、パッシブ誘導・ガイド装置８６に飛翔体から光を照射し、その反射光を飛翔体の誘導に用いている。反射光を検知する仕組みを飛翔体に備えるならば、飛翔体から照射される光は可視光には限らない。例えば遠赤外線、赤外線、又は紫外線を使用してもよい。このように、光を誘導に用いることにより、電波を用いた場合と異なり、妨害に強く、セキュリティの高い誘導を行なうことができる。
【００６０】
さらに、上記実施の形態では、ウィング５２を一層式で用いている。しかし本発明はそのような実施の形態には限定されない。ウィング５２を複数段設けて多層式とすると、機構は複雑になるがＵＡＶなどの離着陸の容量を増大させることができる。図７に、多層式のロータリー空港２４０の概略を示す。
【００６１】
図７を参照して、ロータリー空港２４０は、第１の実施の形態に係る中央デッキ５０の先端部分を上に伸長させた中央デッキ２５０と、この中央デッキ２５０の周囲を回転可能なように、中央デッキ２５０に取付けられた第１層のウィング５２Ａ及び５２Ｂと、第１層のウィング５２Ａ及び５２Ｂの上部に、第１層のウィング５２Ａ及び５２Ｂと同様に中央デッキ２５０の周囲を回転可能なように設けられた第２層のウィング２５２Ａ及び２５２Ｂとを含む。
【００６２】
第２層のウィング２５２Ａ及び２５２Ｂの構成は、ウィング５２と同様である。具体的には、第２層のウィング２５２Ａの先端にはデッキ５４と同様の構造のデッキ２５４Ａが設けられる。第２層のウィング２５２Ａの先端下部には推進装置５６と同様の推進装置２５６Ａが設けられる。第２層のウィング２５２Ｂにも同様に、デッキ２５４Ｂ及び推進装置２５６Ｂが備えられる。
【００６３】
ウィング５２を３層以上としてもよい。このように、ウィングを多層式とすることにより、一層式の場合と比較してロータリー空港の離着陸の処理能力を格段に向上させることができる。
【００６４】
今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００６５】
４０，２４０ ロータリー空港
５０，２５０ 中央デッキ
５２，５２Ａ，５２Ｂ，２５２，２５２Ａ，２５２Ｂ ウィング
５４，５４Ａ，５４Ｂ，２５４，２５４Ａ，２５４Ｂ デッキ
５６，５６Ａ，５６Ｂ，２５６，２５６Ａ，２５６Ｂ 推進装置
６０ フラップ
８０ プラットホーム
８２ クランプ機構
８４ 移動機構
８６ パッシブ誘導・ガイド装置
１２０，１２２ 偏光板付再帰レフレクタ
１３０，１３２，１３４ 直角レフレクタ
１５０，１５２ 再帰レフレクタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飛行機などの飛翔体の着陸のための装置に関し、特に、多数の飛翔体を安全かつ効率的に着陸させるための着陸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のロボット技術及び飛行制御技術の開発及び運用の急速な進展に伴い、最近、多くの国でＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれる、無人飛行機の研究、開発及び実用化に向けての積極的な活動が進行している。米国ＤＡＲＰＡ（Ｄｅｆｅｎｓｅ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ａｇｅｎｃｙ）の研究開発、日本の防衛省の超小型偵察機の開発、複数の企業によるＵＡＶの研究開発、及びビジネスへの応用などが刺激となって、多くの学会でも、この分野に関連する技術の紹介、研究、及び開発を紹介した記事を見ることが出来る。
【０００３】
例えば、比較的小型のＵＡＶを施設の周辺に飛ばし、搭載したカメラで周囲を監視させる技術などが開発されている。ＵＡＶに物流を担わせることも可能であろう。ＵＡＶには人間が登場する必要はないため、コストがそれほどかからないこともあって、今後ＵＡＶが普及する可能性は高い。
【０００４】
しかし、そうしたＵＡＶ普及のネックは地上設備である。ＵＡＶの離陸及び着陸を担う空港とその設備とに関しては、研究はそれほど進んでいない。既存の国際空港及び地方空港をはじめとする、民間航空輸送システムを担う空港の能力については、依然として長期展望が未だに開けていない様子である。今後、ＵＡＶの利用が多くなる場合、既存の空港に頼った運用を行なうことは不可能であろう。大量のＵＡＶを利用した物流、監視及びモニタ、災害防止のための空撮などの需要が将来発生したときに、都市近郊又は災害地域などでＵＡＶを有効に利用できるかどうかは心許ない状況である。特に、ＵＡＶの利点を生かして、人間の手をできるだけ必要としないような形でＵＡＶが離陸及び着陸できるようにすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭47-17198号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＵＡＶの発射又は離陸に関しては、現在のところ「手投げ」方式が主流である。手投げ方式は、飛行場のような広い土地が不要なため便利ではあるが、多数のＵＡＶを自動的に運用する際には利用できない。着陸方式としては、気球を利用してゆっくりと落下させたり、低空を低速度で飛ばしながら推力を切って、無理やりに落下させたりする方式が行なわれている。しかしこのような方式はいずれも、自動的に大量のＵＡＶの着陸を行なわせるには不適当な方法である。
【０００７】
こうした問題に対処するため、広い土地を準備して、通常の民間飛行機と同様、滑走路を使用した離陸及び着陸をさせることも考えられる。しかし、極めて多くのＵＡＶを絶え間なく離陸させ、着陸させることに対応する空港設備を設けることは、費用面から言っても、保守の作業量という面から見ても、これまでの発想では不可能に近い。したがって、ビジネスとして、ＵＡＶを大量に発射及び着陸させることができるシステム(自動誘導、ガイド、混雑回避、衝突回避などを含め)が必要になると考えられる。
【０００８】
こうした問題は解決するための一つの方策として、回転するウィングの先端にデッキを設け、このデッキに航空機を着陸させる航空機の離着設備が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の航空機の離着設備では、ウィングを回転させながら航空機をデッキに着陸させ、そのまま回転を続けながら給油などを行なって再度デッキから離陸させる。ウィングが回転を続けているため、離陸も容易に行なえるという特徴がある。こうした構成であれば、広い土地を用いなくとも多数の航空機を連続して着陸させたり離陸させたりすることができる。
【０００９】
しかし、特許文献１では、航空機は、管制塔からの指示にしたがって操縦士が操縦することになっている。ＵＡＶのような無人の飛翔体ではそのような前提条件が充足されない。無線を使用して多数のＵＡＶの離陸又は着陸を誘導しようとする場合、チャンネルが限定されるため、安全に誘導が行なえないという問題がある。特に、離陸と異なり着陸の際には、飛翔体とデッキとを共に移動させながら飛翔体をデッキに誘導しなければならず、上記した問題が顕著に現れる。
【００１０】
それゆえに本発明の目的は、多数の飛翔体を、限定された面積の中で安全に着陸させる飛翔体の着陸装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の局面に係る着陸装置は、飛翔体を着陸させるための着陸装置であって、飛翔体を着脱自在な着脱装置を備えた飛翔体着陸用のデッキと、一定の周回軌道上でデッキを所定の方向に移動させるための駆動手段とを含み、デッキの、予め定められる位置には、飛翔体からの光を反射することにより飛翔体を誘導するパッシブ誘導装置が設けられている。
【００１２】
駆動手段は、一定の周回軌道上でデッキを所定の方向に移動させる。このデッキに着陸しようとする飛翔体は、デッキに向けて光を照射する。光を受けたパッシブ誘導装置は、この光を反射する。この反射光により、デッキに着陸しようとする飛翔体が誘導される。
【００１３】
誘導に光を用いるので、複数の飛翔体がデッキに着陸しようとするときに、電波と異なり混乱が生じる可能性は小さい。デッキが移動するときにも飛翔体を自動的にデッキ上に着陸させることができる。移動するデッキに飛翔体を着陸させるために、飛翔体の速度を大きく減速させる必要がない。したがって既存の空港のような長い滑走路は不要になる。
【００１４】
その結果、多数の航空機を、限定された面積の中で安全に着陸させる飛翔体の着陸装置を提供することができる。
【００１５】
好ましくは、パッシブ誘導装置は、デッキの姿勢により定められる基準面に対してそれぞれ所定の関係を持つように配置された複数個の直角レフレクタと、複数個の直角レフレクタが取付けられる基板とを含み、複数個の直角レフレクタの各々は、稜線を形成するように、かつ互いの間に直角が形成されるように組合された２つの反射面を有し、複数個の直角レフレクタは、それぞれの稜線と基準面とのなす角度が互いに異なるように基板に取付けられている。
【００１６】
直角レフレクタは、それぞれの稜線と基準面とのなす角度が互いに異なるように基板に取付けられる。飛翔体がデッキにアプローチするときに、降下角度の変化に応じ、異なる直角レフレクタからの反射光が飛翔体に戻る。この反射光によって、基準面に対する飛翔体の進入角度が変化したことを知ることができる。
【００１７】
より好ましくは、複数個の直角レフレクタは、第１、第２及び第３の直角レフレクタを含む。
【００１８】
さらに好ましくは、第１の直角レフレクタの稜線が基準面となす角度と、第２の直角レフレクタが基準面となす角度との差と、第２の直角レフレクタの稜線が基準面となす角度と、第３の直角レフレクタが基準面となす角度との差が互いに等しい。
【００１９】
第１、第２及び第３の直角レフレクタの少なくとも一部には、第１、第２及び第３の直角レフレクタからの反射光の色が互いに異なるようなフィルタが設けられていてもよい。
【００２０】
異なる直角レフレクタからの反射光の色が互いに異なる。飛翔体において反射光の色を判別することにより、基準面への飛翔体の降下角度を知ることができる。そのため、飛翔体は安全にデッキにアプローチすることができる。
【００２１】
パッシブ誘導装置はさらに、複数個の直角レフレクタに隣接して設けられた再帰反射装置を含む。
【００２２】
再帰反射装置は、広い範囲からの入射光を、その入射光方向と平行な方向に反射する。飛翔体が光を照射したときに、再帰反射装置からの反射光を検知することで、デッキの大まかな方向を知ることができ、正しい進入路に飛翔体のコースを制御することが可能になる。さらに、飛翔体から照射された光が再帰反射装置により反射されて飛翔体に戻るまでの時間を測定することで、飛翔体からデッキまでの距離を知ることができる。その結果、飛翔体をデッキまで安全に誘導することが可能になる。
【００２３】
好ましくは、複数個の直角レフレクタは、基準面と平行な一直線上に配置されている。
【００２４】
さらに好ましくは、パッシブ誘導装置はさらに、一直線上に配置されている複数個の直角レフレクタの両端の外側にそれぞれ設けられた、第１及び第２の再帰反射板と、それぞれ第１及び第２の再帰反射板の再帰反射面上に設けられ、それぞれ基準面に対して互いに異なる角度を形成する偏光面を有する第１及び第２の偏光板とを含む。
【００２５】
このような偏光板と再帰反射板とを設けることにより、飛翔体と偏光面との間の角度、したがって飛翔体と基準面との間の相対的なローリング角を知ることができる。さらに、第１及び第２の再帰反射板及び偏光板が、複数の直角レフレクタの両端より外側に配置されているため、上記した角度の測定を正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る一層式ロータリー空港の概略を示す斜視図である。
【図２】図１に示すロータリー空港のウィング５２とその先端に設けられたデッキ５４との平面図である。
【図３】図２に示すデッキ５４の斜視図である。
【図４】デッキ５４の後端面に設けられるパッシブ誘導・ガイド装置８６の斜視図である。
【図５】パッシブ誘導・ガイド装置８６が持つ３種の直角レフレクタ１３０，１３２及び１３４の傾きを説明するための図である。
【図６】パッシブ誘導・ガイド装置８６を用いた、デッキ５４に進入するＵＡＶ２３０の誘導方式を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る多層式ロータリー空港の概略を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の図面及び説明において、同一部品には同一の参照符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２８】
図１を参照して、本発明の飛翔体の着陸装置の一実施の形態に係るロータリー空港４０は、一層式のロータリー空港であって、地上に設置された中央デッキ５０と、中央デッキ５０を中心軸としてその周囲を回転可能なように中央デッキ５０に結合された、翼型断面の２つのウィング５２Ａ及び５２Ｂ（このようなウィングを総称して単にウィング５２と呼ぶ。）と、ウィング５２Ａ及びウィング５２Ｂの先端上にそれぞれ設けられ、離陸時及び着陸時にＵＡＶ５８をリリースしたり、ホールドしたりする機構を備えたデッキ５４Ａ及び５４Ｂ（このようなデッキを総称してデッキ５４と呼ぶ。）とを含む。ウィング５２は中央デッキ５０に装着された、中央デッキ５０の周囲を回転可能なリング（図示せず）に、ピン接続で取付けられている。ただし、この接続はピン接続でなく、固定されていてもよい。
【００２９】
ロータリー空港４０はさらに、それぞれウィング５２Ａ及び５２Ｂの下面に固定された、ダクテッドファンからなる推進装置５６Ａ及び５６Ｂ（このような推進装置を総称して推進装置５６と呼ぶ。）を含む。ウィング５２はそれほど高速で回転させる必要はないので、推進装置５６としては低速でもできるだけ経済的なものを用いるのが好ましい。本実施の形態では、推進装置５６として電動型のダクテッドファンを使用する。
【００３０】
図２を参照して、ウィング５２は、図示しないリングなどを介して中央デッキ５０に固定されている。ウィング５２の先端近くの後縁部には、ウィング５２の揚力を調整するためのフラップ６０が設けられている。ウィング５２の断面を翼型としておくことで、推進装置５６による推進力でウィング５２が中央デッキ５０の周囲を矢印６２により示される方向に回転すると揚力が発生する。この揚力をフラップ６０で調整することにより、ウィング５２の先端部分の傾きを調整することができる。推進力を絞るとウィング５２の先端は下に下がる。予めウィング５２が設けられている高さを適切な高さにしておくと、デッキ５４を地面に安全に下ろすことができる。
【００３１】
デッキ５４は、平坦な直方体形状を有するプラットホーム８０と、プラットホーム８０の上面に設けられ、ＵＡＶを保持したりリリースしたりする機能を持つクランプ機構８２と、プラットホーム８０の上面でウィング５２の翼幅方向（ウィング５２の回転方向と直交する方向）にクランプ機構８２を移動させることにより、ＵＡＶの着陸時の飛行コースとデッキ５４との位置のずれを修正してクランプ機構８２によるＵＡＶの保持を容易にするための移動機構８４と、プラットホーム８０の後端面に設けられ、デッキ５４にＵＡＶが着陸しようとするときにＵＡＶを誘導するための、パッシブ誘導・ガイド装置８６とを含む。
【００３２】
図４を参照して、パッシブ誘導・ガイド装置８６は、断面Ｌ字型の、基板としてのブロック１１０と、ブロック１１０上に、いずれもほぼ同じ方向を向くように一直線上にそろえて固定され、各々、稜線を形成するように互いに直角に組合せた２枚の反射面を持ち、所定の面に平行に入射する光のみを光源側に反射するレフレクタ（以下、このようなレフレクタを「直角レフレクタ」と呼ぶ。）１３０，１３２及び１３４と、直角レフレクタ１３０及び１３２の間、並びに直角レフレクタ１３２及び１３４の間にそれぞれこれらレフレクタに隣接して設けられた、ＵＡＶがデッキ５４との距離を測定する際に使用する再帰レフレクタ１５０及び１５２と、直角レフレクタ１３０及び１３４の外側にそれぞれ設けられ、ＵＡＶがデッキ５４の上面を基準面として相対的なローリング角を検出する際に使用する偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２と、直角レフレクタ１３０、１３２、及び１３４、並びに再帰レフレクタ１５０及び１５２を安定して保持するよう、ブロック１１０に固定された支持部材１４０とを含む。
【００３３】
偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２はいずれも、再帰反射板と、偏向角が再帰反射板の長辺を基準として所定の角度をなすように再帰反射板の上に貼付された偏光板とを含む。偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２には、好ましくは偏光角が異なる複数の偏光板を所定の順序で設けておく。こうすることで、偏光を用いてこれら偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２をスキャンし、その反射光のパターンからデッキ５４とＵＡＶとの相対的なピッチ角を推定できる。
【００３４】
直角レフレクタ１３０，１３２及び１３４はいずれも、稜線を形成するように互いに直角をなすように組合せた２枚の鏡面を含む。このような直角レフレクタでは、これら鏡面の双方に対して直角な面に平行な方向から入射する光は、その方向に反射される。それ以外の方向から入射する光は、別の方向に反射され、光源側には反射されない。なお、鏡面の裏面には、光を通さないような塗装がされている。
【００３５】
直角レフレクタ１３０、１３２及び１３４は、図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、それぞれブロック１１０の上面との間で５度、１０度、及び１５度をなすようにブロック１１０の上面に固定されている。したがって、ブロック１１０に対して進入するＵＡＶからパッシブ誘導・ガイド装置８６に向けて光を照射すると、進入角度が５度付近のときには直角レフレクタ１３０からの反射光のみが、１０度付近の時には直角レフレクタ１３２からの反射光のみが、そして１５度付近の時には直角レフレクタ１３４からの反射光のみが、それぞれＵＡＶに戻る。このようにこれらレフレクタの角度差が互いに等しくなるようにすることで、アプローチの際の制御が容易になるという効果がある。
【００３６】
一方、本実施の形態では、直角レフレクタ１３０の鏡面の１枚には緑のフィルタが設けられ、直角レフレクタ１３４の鏡面の一枚には赤のフィルタが設けられている。直角レフレクタ１３２の面にはフィルタは設けられていない。したがって、ブロック１１０に対して進入するＵＡＶからパッシブ誘導・ガイド装置８６に向けて光を照射すると、進入角度が５度付近のときには緑色の反射光が、１０度付近の時には白色の反射光が、そして１５度付近の時には赤色の反射光のみが、それぞれＵＡＶから観測される。この光の色を見ることで、ＵＡＶがデッキ５４に対して相対的にどのような進入角でアプローチしているかを知ることができる。
【００３７】
図５（Ａ）は直角レフレクタ１３０の側面図、図５（Ｂ）は直角レフレクタ１３２の側面図、図５（Ｃ）は直角レフレクタ１３４の側面図をそれぞれ示す。これら図においては、図を明快にするために、背後に存在する直角レフレクタ、再帰レフレクタ１５０及び１５２、支持部材１４０などは示していない。
【００３８】
図５（Ｂ）を参照して、直角レフレクタ１３２は、その稜線（直角レフレクタ１３２を構成する２枚の鏡面の交線の背部に相当）がブロック１１０の上面に対する垂線から１０度だけ、後方に傾くようにブロック１１０の上面に固定されている。したがって直角レフレクタ１３２は図５（Ｂ）に示すようにブロック１１０の上面に平行な方向１７０より１０度上を向く。すなわち、直角レフレクタ１３２は、ブロック１１０の上面に平行な方向から１０度上方を向いた面内で入射する光はその方向に反射するが、それ以外の方向から入射する光は光源側には反射しない。
【００３９】
同様に、図５（Ａ）を参照して、直角レフレクタ１３０は、その稜線がブロック１１０の上面に対し垂直な位置から１０度だけ後方に傾くようにブロック１１０の上面に固定されている。その結果、直角レフレクタ１３０は、仰角１０度の面内で入射する光についてはその方向に反射する。それ以外の方向から入射する光は別の方向に反射され、光源側には反射されない。
【００４０】
図５（Ｃ）を参照して、直角レフレクタ１３４は、その稜線がブロック１１０の上面に対し垂直な位置から１５度だけ後方に傾くようにブロック１１０の上面に固定されている。その結果、直角レフレクタ１３４は、仰角１５度の面内で入射する光についてはその方向に反射し、それ以外の方向から入射する光は反射しない。
【００４１】
例えば、図５（Ｂ）に示す、直角レフレクタ１３２への入射光１８０が仰角１０度の面内で入射するものとする。すると、この光は直角レフレクタ１３２の２枚の反射面で反射され、光源側に反射される。一方、仰角が１０度以外の面から入射する入射光１８２の場合、図５（Ｂ）に示すように、光源とは異なる方向に反射され、光源に戻ることはない。直角レフレクタ１３０及び１３４についても同様である。
【００４２】
以上に述べたパッシブ誘導・ガイド装置１００の構成についてまとめると、以下のようになる。図４を参照して、例えば直角レフレクタ１３２は、２つの反射面を互いに直角に組合せた稜線を有する。直角レフレクタ１３２は、この稜線が、ブロック１１０の上面に対する直交面内にあるように、かつ図４から明らかなように、２つの鏡面がこの直交面（直角レフレクタ１３２の中心面）を中心に面対称となるように、ブロック１１０の上面に固定されている。
【００４３】
このように構成されたパッシブ誘導・ガイド装置１００によれば、ＵＡＶを次のようにしてデッキ５４に着陸させることができる。推進装置５６により適切な大きさの推力を発生させると、ウィング５２が回転する。この回転に伴い、ウィング５２の断面が翼型であるため、ウィング５２に揚力が生じ、デッキ５４を適当な高さに維持することができる。デッキ５４が一定の速さで回転している状態で、ＵＡＶがこのデッキ５４にアプローチし、両者の相対速度がほぼ０となった時点でＵＡＶがデッキ５４の上に位置するようにＵＡＶの速度を調整し、クランプ機構８２でＵＡＶを保持する。
【００４４】
このとき、ＵＡＶは次のようにしてデッキ５４にアプローチする。ＵＡＶがデッキ５４にアプローチする時に、前方に向けて白色光のライトを照射する。ＵＡＶにはパッシブ誘導・ガイド装置１００からの反射光が次のように見えることになる。
【００４５】
図６を参照して、図４に示す偏光板付再帰レフレクタ１２０及び１２２、再帰レフレクタ１５０及び１５２はいずれも再帰反射性を持っている。したがって、ＵＡＶ２３０がおおむねデッキ５４に向かってさえいれば、例えば図６の半直線２００及び２０２の間のような広い領域のどこにいてもデッキ５４に向けて白色光を照射すると、反射光が必ずＵＡＶ２３０に戻ってくる。この反射光を用いて、デッキ５４に対するＵＡＶ２３０の相対的なローリング角及び距離を測定し、デッキ５４にアプローチすることができる。
【００４６】
図６を参照して、ＵＡＶ２３０がデッキ５４にアプローチするときの相対的な進入（降下）角度は以下のようにして調整できる。図６に示す角度領域２１０、２１２及び２１４は、それぞれ、デッキ５４に対する相対進入角が５度、１０度、１５度の近辺である領域を示す。
【００４７】
ＵＡＶが領域２１０に位置している場合には、ＵＡＶからの光は直角レフレクタ１３４のみによって反射され、ＵＡＶの方向に戻る。直角レフレクタ１３２及び直角レフレクタ１３０からの反射光はＵＡＶには戻らない。その結果、ＵＡＶからは反射光は１つだけ見える。ＵＡＶに戻る光は直角レフレクタ１３４からのものであるから、赤色である。
【００４８】
ＵＡＶが領域２１２に位置している場合には、ＵＡＶからの光は直角レフレクタ１３２のみによって反射され、ＵＡＶの方向に戻る。直角レフレクタ１３４及び直角レフレクタ１３０からの反射光はＵＡＶには戻らない。その結果、ＵＡＶからは反射光は１つだけ見える。これは直角レフレクタ１３２によるものであるから、入射光の色と同じである。
【００４９】
ＵＡＶが領域２１４に位置している場合には、ＵＡＶからの光は直角レフレクタ１３０のみによって反射され、ＵＡＶの方向に戻る。直角レフレクタ１３４及び直角レフレクタ１３２からの反射光はＵＡＶには戻らない。その結果、ＵＡＶからは反射光は１つだけ見える。これは直角レフレクタ１３０によるものであるから、緑色である。
【００５０】
ＵＡＶが角度領域２１０の上限より上方にいると、ＵＡＶからの光はパッシブ誘導・ガイド装置１００に対し５度、１０度、１５度のいずれとも異なる角度で入射する。直角レフレクタ１３２、１３４、及び１３０からの反射光の方向はＵＡＶとは別の方向となる。その結果、ＵＡＶにはパッシブ誘導・ガイド装置１００から全く光が反射して来ない。
【００５１】
以上から、ＵＡＶから見て、パッシブ誘導・ガイド装置１００から常に白色の反射光が見えるような角度で滑走路６０に進入すれば、安全な進入角度であることが分かる。赤い反射光が見えれば、高度が高すぎることが分かる。緑の反射光が見えれば高度が低すぎることが分かる。ＵＡＶでは、この反射光をカメラで捉えて電気信号に変換することで安全かつ効率的に自動着陸をすることが可能である。
【００５２】
本実施の形態のようなロータリー空港を用いることにより、多数のＵＡＶを効率的に着陸させたり、離陸させたりすることができる。ロータリー空港を設置するために必要な面積も少なくて済む。電波を使用しないので、ＵＡＶの誘導に混乱が生じる危険性も少ない。
【００５３】
なお、本実施の形態では、ＵＡＶにおいて着陸時に照射する光線は白色光であり、照射範囲が絞られてはいるものの、ある広がりを持っているので、ＵＡＶからの光が直角レフレクタ１３０，１３２及び１３４のいずれによって反射された場合も、進入角度が５度、１０度、及び１５度の近辺であればＵＡＶには確実に反射光が到達する。
【００５４】
上記実施の形態では、推進装置５６として電動型ダクテッドファンを使用するが、これに限定されるわけではない。エンジンで稼動するものを使用してもよい。中央デッキ５０にモータを設け、モータによりウィング５２を回転させるようにしてもよい。中央デッキ５０に設けたモータと、ウィング５２に設けた推進装置とを併用してもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、ウィング５２は２枚だけとなっているが、もちろんこの枚数をもっと増やしてもよい。共振を防ぐため、ウィング５２を奇数枚としてもよい。
【００５６】
さらに、上記実施の形態では、再帰レフレクタ１５０及び１５２はＵＡＶからデッキ５４までの距離の測定のみに使用している。しかし本発明はそのような実施の形態には限定されない。再帰レフレクタ１５０及び１５２を光通信に利用することもできる。光通信では、デッキ５４を識別する情報を全ＵＡＶに送信したり、時分割で複数のＵＡＶの各々と通信したりすることができる。
【００５７】
上記実施の形態では、もっぱらロータリー空港をＵＡＶの離着陸に使う場合のみを説明している。しかし本発明はそのような実施の形態には限定されず、有人の航空機の離着陸に使用できることはもちろんである。
【００５８】
上記実施の形態では、ウィング５２を水平方向の面内で回転させている。しかし本発明はそのような実施の形態に限定されるわけではない。ウィング５２に多少角度を持たせて回転させることも可能である。デッキを移動させる機構は、回転するウィングに限定されるわけではなく、例えばベルトコンベアのようなものでもよい。対象となる飛翔体がＵＡＶに限定される場合には、デッキがベルトコンベアの上面を移動している状態で飛翔体を着陸させ、ベルトコンベアの下面にデッキがあるときに飛翔体をデッキから取り外すような機構を用いてもよい。いずれの場合にも、デッキの後端にパッシブ誘導・ガイド装置８６のような装置を設けることにより、ＵＡＶの自動的な着陸が可能になる。
【００５９】
上記実施の形態では、パッシブ誘導・ガイド装置８６に飛翔体から光を照射し、その反射光を飛翔体の誘導に用いている。反射光を検知する仕組みを飛翔体に備えるならば、飛翔体から照射される光は可視光には限らない。例えば遠赤外線、赤外線、又は紫外線を使用してもよい。このように、光を誘導に用いることにより、電波を用いた場合と異なり、妨害に強く、セキュリティの高い誘導を行なうことができる。
【００６０】
さらに、上記実施の形態では、ウィング５２を一層式で用いている。しかし本発明はそのような実施の形態には限定されない。ウィング５２を複数段設けて多層式とすると、機構は複雑になるがＵＡＶなどの離着陸の容量を増大させることができる。図７に、多層式のロータリー空港２４０の概略を示す。
【００６１】
図７を参照して、ロータリー空港２４０は、第１の実施の形態に係る中央デッキ５０の先端部分を上に伸長させた中央デッキ２５０と、この中央デッキ２５０の周囲を回転可能なように、中央デッキ２５０に取付けられた第１層のウィング５２Ａ及び５２Ｂと、第１層のウィング５２Ａ及び５２Ｂの上部に、第１層のウィング５２Ａ及び５２Ｂと同様に中央デッキ２５０の周囲を回転可能なように設けられた第２層のウィング２５２Ａ及び２５２Ｂとを含む。
【００６２】
第２層のウィング２５２Ａ及び２５２Ｂの構成は、ウィング５２と同様である。具体的には、第２層のウィング２５２Ａの先端にはデッキ５４と同様の構造のデッキ２５４Ａが設けられる。第２層のウィング２５２Ａの先端下部には推進装置５６と同様の推進装置２５６Ａが設けられる。第２層のウィング２５２Ｂにも同様に、デッキ２５４Ｂ及び推進装置２５６Ｂが備えられる。
【００６３】
ウィング５２を３層以上としてもよい。このように、ウィングを多層式とすることにより、一層式の場合と比較してロータリー空港の離着陸の処理能力を格段に向上させることができる。
【００６４】
今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００６５】
４０，２４０ ロータリー空港
５０，２５０ 中央デッキ
５２，５２Ａ，５２Ｂ，２５２，２５２Ａ，２５２Ｂ ウィング
５４，５４Ａ，５４Ｂ，２５４，２５４Ａ，２５４Ｂ デッキ
５６，５６Ａ，５６Ｂ，２５６，２５６Ａ，２５６Ｂ 推進装置
６０ フラップ
８０ プラットホーム
８２ クランプ機構
８４ 移動機構
８６ パッシブ誘導・ガイド装置
１２０，１２２ 偏光板付再帰レフレクタ
１３０，１３２，１３４ 直角レフレクタ
１５０，１５２ 再帰レフレクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体を着陸させるための着陸装置であって、
飛翔体を着脱自在な着脱装置を備えた飛翔体着陸用のデッキと、
一定の周回軌道上で前記デッキを所定の方向に移動させるための駆動手段とを含み、
前記デッキの、予め定められる位置には、飛翔体からの光を反射することにより飛翔体を誘導するパッシブ誘導装置が設けられている、着陸装置。
【請求項２】
前記パッシブ誘導装置は、
前記デッキの姿勢により定められる基準面に対してそれぞれ所定の関係を持つように配置された複数個の直角レフレクタと、
前記複数個の直角レフレクタが取り付けられる基板とを含み、
前記複数個の直角レフレクタの各々は、稜線を形成するように、かつ互いの間に直角が形成するように組合された２つの反射面を有し、
前記複数個の直角レフレクタは、それぞれの稜線と前記基準面とのなす角度が互いに異なるように前記基板に取付けられている、請求項１に記載の着陸装置。
【請求項３】
前記複数個の直角レフレクタは、第１、第２及び第３の直角レフレクタを含む、請求項２に記載の着陸装置。
【請求項４】
前記第１の直角レフレクタの稜線が前記基準面となす角度と、前記第２の直角レフレクタが前記基準面となす角度との差と、
前記第２の直角レフレクタの稜線が前記基準面となす角度と、前記第３の直角レフレクタが前記基準面となす角度との差が互いに等しい、請求項３に記載の着陸装置。
【請求項５】
前記第１、第２及び第３の直角レフレクタの少なくとも一部には、前記第１、第２及び第３の直角レフレクタからの反射光の色が互いに異なるようなフィルタが設けられている、請求項４に記載の着陸装置。
【請求項６】
前記パッシブ誘導装置はさらに、前記複数個の直角レフレクタに隣接して設けられた再帰反射装置を含む、請求項２〜請求項５のいずれかに記載の着陸装置。
【請求項７】
前記複数個の直角レフレクタは、前記基準面と平行な一直線上に配置されている、請求項２〜請求項５のいずれかに記載の着陸装置。
【請求項８】
前記パッシブ誘導装置はさらに、
前記一直線上に配置されている前記複数個の直角レフレクタの両端の外側にそれぞれ設けられた、第１及び第２の再帰反射板と、
それぞれ前記第１及び第２の再帰反射板の再帰反射面上に設けられ、それぞれ前記基準面に対して互いに異なる角度を形成する偏光面を有する第１及び第２の偏光板とを含む、請求項７に記載の着陸装置。
【請求項１】
飛翔体を着陸させるための着陸装置であって、
飛翔体を着脱自在な着脱装置を備えた飛翔体着陸用のデッキと、
一定の周回軌道上で前記デッキを所定の方向に移動させるための駆動手段とを含み、
前記デッキの、予め定められる位置には、飛翔体からの光を反射することにより飛翔体を誘導するパッシブ誘導装置が設けられている、着陸装置。
【請求項２】
前記パッシブ誘導装置は、
前記デッキの姿勢により定められる基準面に対してそれぞれ所定の関係を持つように配置された複数個の直角レフレクタと、
前記複数個の直角レフレクタが取り付けられる基板とを含み、
前記複数個の直角レフレクタの各々は、稜線を形成するように、かつ互いの間に直角が形成するように組合された２つの反射面を有し、
前記複数個の直角レフレクタは、それぞれの稜線と前記基準面とのなす角度が互いに異なるように前記基板に取付けられている、請求項１に記載の着陸装置。
【請求項３】
前記複数個の直角レフレクタは、第１、第２及び第３の直角レフレクタを含む、請求項２に記載の着陸装置。
【請求項４】
前記第１の直角レフレクタの稜線が前記基準面となす角度と、前記第２の直角レフレクタが前記基準面となす角度との差と、
前記第２の直角レフレクタの稜線が前記基準面となす角度と、前記第３の直角レフレクタが前記基準面となす角度との差が互いに等しい、請求項３に記載の着陸装置。
【請求項５】
前記第１、第２及び第３の直角レフレクタの少なくとも一部には、前記第１、第２及び第３の直角レフレクタからの反射光の色が互いに異なるようなフィルタが設けられている、請求項４に記載の着陸装置。
【請求項６】
前記パッシブ誘導装置はさらに、前記複数個の直角レフレクタに隣接して設けられた再帰反射装置を含む、請求項２〜請求項５のいずれかに記載の着陸装置。
【請求項７】
前記複数個の直角レフレクタは、前記基準面と平行な一直線上に配置されている、請求項２〜請求項５のいずれかに記載の着陸装置。
【請求項８】
前記パッシブ誘導装置はさらに、
前記一直線上に配置されている前記複数個の直角レフレクタの両端の外側にそれぞれ設けられた、第１及び第２の再帰反射板と、
それぞれ前記第１及び第２の再帰反射板の再帰反射面上に設けられ、それぞれ前記基準面に対して互いに異なる角度を形成する偏光面を有する第１及び第２の偏光板とを含む、請求項７に記載の着陸装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２４７６５１（Ｐ２０１０−２４７６５１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８９２６（Ｐ２００９−９８９２６）
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年１０月２２日 社団法人日本航空宇宙学会、及び社団法人日本航空技術協会発行の「第４６回 飛行機シンポジウム 講演集」に発表
【出願人】（３９７０５７８０９）株式会社津村総合研究所 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年１０月２２日 社団法人日本航空宇宙学会、及び社団法人日本航空技術協会発行の「第４６回 飛行機シンポジウム 講演集」に発表
【出願人】（３９７０５７８０９）株式会社津村総合研究所 (5)
【Ｆターム（参考）】
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