作为由内阁府科学技术创新委员会、国家信息通信技术研究所（NICT，主席：Hideyuki Tokuda）和国家先进产业技术研究所（AIST，主席：Hideyuki Chubachi）领导的创新研究和开发促进计划（ImPACT）艰难机器人挑战赛（项目经理：Satoshi Tadokoro）的一部分，Ryoji 的团队首次使用169MHz频段是总务省新设立的机器人和无人机频率之一。
大多数传统无人机使用24GHz频段进行控制和状态监控，但它们不仅容易受到无线局域网等其他来源的干扰，而且无线电波也很容易被建筑物、树木、地形等干扰，使得无人机难以在距离操作者1公里以上的位置稳定操作，这对于物流和灾难响应来说是期望的。
在实验中，我们使用了169MHz无线电波，它具有绕过建筑物和其他障碍物并到达相对较远距离的特点，比目前使用的频率更容易。除了地面操作员直接对无人机进行无线控制外，我们还成功实现了多跳中继控制，即控制目标无人机并通过空中盘旋的其他无人机监控其状态。我们还确认，在无人机飞行时，可以远程切换到我们为无人机控制而开发的 920MHz 频段。这一发展使得以不同的无线电波传播方式在多个频率上运行成为可能，这使我们有望使无人机飞行所需的无线电波比以前更加可靠。
此结果是通过以下商业/研究项目获得的。
内阁办公室创新研究与开发促进计划 (ImPACT)
http://wwwjstgojp/impact/
项目经理：田所聪
研发计划：艰难的机器人挑战
研发挑战：针对坚固机器人的坚固无线技术的研发
研发经理：Ryu Miura（国立信息通信技术研究所）
研究期间：2015财年-2018财年
在这个研发项目中，我们正在研究和开发用于机器人控制的坚固无线通信技术，即使在无线电波难以传播的环境中也很难中断。
ImPACT Tough Robotics Challenge 促进项目研发，旨在创造各种对于防灾、应急、恢复、救生和人道主义贡献机器人至关重要的“坚韧耐用”技术，并通过创建新业务来促进产业创新以及防灾领域的社会创新。
无线通信对于在灾难现场利用无人机和机器人等尖端技术至关重要。然而，目前机器人广泛使用的无线局域网和手机线路，在需要无人机的灾区和山区却无法提供稳定的通信。过去，有很多机器人由于无线问题而无法使用或无法在视野之外继续监控其状态的情况。
在这项研究中，我们利用总务省新分配的169MHz频段，成功地在向无人机发出操作指令的同时实现了遥控飞行，并在切换到常规频段时实现了稳定飞行。我们还成功地利用这个频率在多架无人机之间中继无线通信并远程控制它们。
169MHz频段适合长距离、越障通信，因此毫无疑问，这一成果将大幅提高无人机在灾害现场的实用性和安全性，特别是在超视距飞行时。未来，通过推动制度化和商业化，有望成为在灾害期间推广使用机器人的重要基础。
迄今为止，大多数无人机都使用 24GHz 频段进行控制、状态监控，甚至一些图像传输。然而，它们不仅容易受到无线局域网等其他来源的干扰，而且无线电波也很容易被建筑物、树木、地形等干扰，使得无人机难以在距离操作者1公里以上的位置稳定操作，这对于物流和灾难响应来说是期望的。
2016年8月，总务省新制度化了“无人移动物体图像传输系统”，该系统现在可以在无线电台许可证下运行，以应对即将到来的机器人社会的期望以及无人机的远距离操作和图像传输的需求。 169MHz频段就是其中之一，与24GHz频段等常规频率相比，它具有绕过障碍物和周围结构反射的特性，更容易达到长距离。此外，根据新系统，它在空中的输出功率可达10mW，在地面的输出功率可达1W，如果条件有利，有可能在10公里以上的距离进行远程控制。另一方面，169MHz频段的频宽相对较窄，总共约400kHz，导致很多机器人和无人机很难同时使用，数据传输速度也较慢。因此，预计它可以在其他频段（例如通常使用的920MHz频段至5GHz频段）不可用或受到干扰的情况下用作备份。但是，到目前为止，还没有实际使用该频率来控制机器人或飞行无人机的例子对其进行评估，也没有有关其通信质量的数据。
在这项研究中，我们添加了一个920MHz频段无线设备（*1）（它是作为在正常操作期间控制无人机和机器人的无线系统而开发的）和一个169MHz频段无线设备及其天线（这是一个新制度化的频段），并将它们安装在同一个外壳中，从而创建了一个可以在920MHz频段和169MHz频段之间手动或自动切换的混合无线设备（图1）。系统建成后，我们在国内率先获得了使用169MHz频段评估无人机和机器人控制系统的实验测试站许可证，并成功实现从地面操作员直接控制无人机到使用169MHz频段的无人机进行远程控制和稳定飞行（*2）。
在开发过程中，我们将其设计为仅将频率及其传输输出切换到169MHz频段标准，而不改变针对920MHz频段开发的技术，即“通过其他中继无人机等对控制信息（命令）和飞机状态信息（遥测）进行多跳中继（*3）的功能，同时保持响应延迟时间恒定。”然而，虽然169MHz频段具有达到长距离传输的能力。从距离上看，与920MHz频段相比，相同通信方式下数据传输速度还不到920MHz频段的一半，因此能否保持遥控的稳定性以及无人机遥测数据能否传输不丢失成为关注的焦点。还有人担心，在无人机飞行过程中，在920MHz和169MHz频段之间切换频率，无人机的飞行状态可能会变得不稳定。
实验中，我们首先在920MHz频段建立领航终端与无人机的通信，然后起飞爬升，当高度达到30m左右时，将频率切换至169MHz频段，考察对无人机飞行状态的影响。结果，从飞行员发出控制命令到到达无人机的延迟时间在920MHz频段上约为60毫秒，但在169MHz频段上则需要约2秒。我们还发现了一个问题，即遥测传输速度约为 920MHz 频段的一半。不过，无人机的飞行没有出现任何问题，能够稳定飞行，并且我们能够确认在地面侧几乎可以实时获得遥测数据，尽管数据更新的频率稍慢一些。
从 920MHz 频段切换到 169MHz 频段大约需要 20 秒，但我们能够确认航班本身仍然安全。未来，我们计划考虑进一步加快这一进程。另一方面，我们已经确认，当从169MHz频段切换回920MHz频段时，没有问题，并且切换是瞬时的。这是因为即使切换到169MHz频段后，920MHz频段信号也没有完全切断。这一发展使得混合操作能够跨越多个频率，以不同的方式传输无线电波，这使我们有望使无人机飞行所需的无线电波比以前更不可能被中断。
此外，在使用169MHz频段的实验中，如图2所示，我们假设无人机将在没有直接无线电接收的视距外操作，因此我们在途中飞行了另一架配备中继站的无人机，然后我们还使用多跳中继控制进行了飞行，通过该链路控制目标无人机，发现延迟时间和数据传输速度与使用直接通信时几乎相同，并确认飞行仍然稳定（图3）。
上述一系列使用符合新国家标准的169MHz无线电波的实验取得的成功是史无前例的，这表明当常用无线电波变弱或受到干扰时，它可以用作应急通信方法，并且我们已经建立了基础技术，可以为无人机和机器人实现比以前更坚固的无线。预计它还将有助于无人机在视线之外的安全操作，政府的目标是在 2020 年左右实现这一目标。
※12016年7月25日新闻材料“即使在无线电波无法直接到达的环境中也能稳定地控制机器人的技术的开发-通过天空中的无人机远程控制视线外的小型四轮机器人的能力的演示”（http://wwwnictgojp/press/2016/07/25-1html)
※2本次飞行实验是在不属于民用航空法规定的人口稠密地区、可视范围内、距地面高度150m以下、无需向国土交通省办理飞行申请手续的条件下进行的。
*3 将多个通信设备像斗队一样连接成串的通信方式。这项技术可以克服障碍物对无线电波的阻挡和衰减，并在无线电波无法直接到达的环境中保持对无人机和机器人的控制。
在本次实验中，我们在几十米的距离（即直视范围内）进行了基本评估。下一步，我们计划进行更远距离的通信实验，以评估使用169MHz频段最重要的特性，并尝试图像传输的可能性。我们还计划进行操作验证，以减少920MHz频段和169MHz频段之间的切换时间，并在正常使用的无线电波变弱或中断时自动切换。