[空飛ぶマシンに魅せられて]Vol.06 電波を可視化する

電波を見るという表現

最近、様々なドローンスクールや勉強会の特別講師として話をする機会が多いのですが、講演で必ずと言って良いほど話題にのぼる「電波を視覚化して空間認識する」という表現があります。簡単に言ってしまえば「常に電波を意識しながらドローンを飛ばす」ということになりますが、もう少し突っ込んだアプローチになります。

ドローンにとって電波はとても重要なファクターで、コントロール系も映像ダウンリンク系も全て電波に頼っているわけですが、最近ドローンを始めた人にとっては、自由に飛ばしたり空撮する事の方が優先順位高いので、どうしても電波関係やドローンの構造ロジックなどは後回しになってしまいます。

安全にドローンを運用していくには、実際に見ることのできない電波特性を深く理解している必要がありますが、その際、電波エネルギーを空間イメージとして捉えるととても分かりやすいということで「電波を見る」という表現になるのです（笑）。そもそも電波が見えるなんていうと、頭のおかしな人っぽいですが、どのようなジャンルであっても、何らかの視覚化は行われているように思います。

無知なままならば必ずロストする

さて、機体を購入してすぐにフライトに出かけるという話を聞くと、ラジコンに関する知識は後回しという場合が多く、電波に対する意識はとっても希薄。ごくごく簡単なマニュアルが付属しているものの最小限でしかなく、たくさんの知識を総動員しなければいけない空撮という作業に対して、初期の段階で学べることはとても少ないのです。

コントロールや映像ダウンリンクがロストするリスクのことなど考えるわけもなく、自動で安定して飛ぶ最新ガジェットは、全てがオートマチックで行われて、危険な時は勝手に戻ってきてくれると思っているようです。

ご承知の通り、現在のドローンは主に2.4GHz帯のISMバンドを利用しているため、Wi-Fi関係からの影響や、一般的な電波塔からの干渉、そして人工の構造物や自然の地形に電波のエネルギーを削られる事を考慮してフライトしないと、とても痛い目にあうことになります。

コントロール信号は帯域も狭いので割と粘り強いですし、スペクトラム拡散（周波数ホッピング）であるため干渉にも強いですが、映像のダウンリンク信号は帯域も広いので、電波環境が悪い場合ブロックノイズやコマ落ちが出たり、最悪の場合ブラックアウトしてしまいます。GPSの信号も然りで、山や樹木、建物や構造物に遮られたり、近くに存在する電波元のノイズに埋もれることによる、捕捉数の低下によるGPSロストも頻繁です。

フレネルゾーンを視覚化して意識する

ではどんな視覚イメージを描いてリスクヘッジすれば良いのかというと、一般的に知られている「フレネルゾーン」をイメージするのが早道かと思います。

ざっくり言えば、アンテナとアンテナの間に、ラグビーボールを長い方に引き伸ばしたような楕円の空間があって、電波のエネルギーが飛び交っています。その空間を「フレネルゾーン」と呼びます。

自分が手にしているプロポのアンテナと機体の間にフレネルゾーンを立体的にイメージすることによって、その領域を削ってしまう「何か」の存在が、電波エネルギーを食ってしまったり、反射させてしまったりすることを容易に想像できるようになります。

樹木や金網などは、少しは透過するものの減衰しますし、ビルなどの建物は（領域が）大きく削られますが、少しだけ回り込みもあります。山の場合は大きく削られると減衰します。視覚化した自分のフレネルゾーンを削られないようにロケーションを工夫したり、状況に合わせて移動したりするのも、計画が容易になります。

GPSの場合は空から電波が降ってくるイメージですが、ここでも山や樹木、構造物に削られる率が高ければ捕捉数はぐっと減ります。GPSに関しては各種のARアプリが提供されているので視覚イメージしやすいかもしれません。

DJIのMavic Proや、GoProのKArMAなどの登場によって、今までドローンに手を出しあぐねていた方々も大幅に参戦して来ると思われますが、当然、無茶なフライトや事故も増えてくると思います。ドローンは電波品質の管理によって大きくパフォーマンスが変わってきますので、是非「電波の視覚化」を実践してみてください。