ラジオコントロール

無線制御（RCと略されることが多い）は、無線で送信される制御信号を使用してデバイスを遠隔操作することです。シンプルな無線制御システムの例としては、ガレージドアオープナーや車両のキーレスエントリーシステムがあり、小型の携帯型無線送信機でドアのロックを解除したり開いたりします。無線制御は、携帯型無線送信機から模型車両を制御する場合にも使用されます。産業、軍事、科学研究機関でも、無線制御車両が使用されています。急速に成長しているアプリケーションは、民間および軍事の両方で使用されている無人航空機（UAV またはドローン）の制御ですが、これらは従来のアプリケーションよりも高度な制御システムを備えています。

無人機を制御するというアイデアは（主に軍事目的で魚雷の精度を向上させるための試みとして）無線の発明より前からあった。1800年代後半には、有線で操作者に接続されたそのような装置が数多く開発され、その中には1870年にドイツのエンジニア、ヴェルナー・フォン・シーメンスが発明した最初の実用的なアプリケーションも含まれていた。 ^[1]

1890年代後半には、新しい無線技術であるラジオを使って電線をなくすというアイデアが登場した。1897年、イギリスの技術者アーネスト・ウィルソンとCJ・エバンスは無線操縦の魚雷の特許を取得したか、テムズ川で無線操縦のボートを実演した（何をしたかは諸説ある）。^{[2] [3] 1898年に}マディソン・スクエア・ガーデンで開催された展示会で、ニコラ・テスラはコヒーラベースの無線操縦を使った小型ボートを実演した。^[4]テスラの1898年の特許には、魚雷として米国政府にアイデアを売り込むことを視野に入れ、敵が装置を制御できないように時計仕掛けの周波数変換器が含まれていた。^[5]

1903年、スペインの技術者レオナルド・トーレス・ケベドはパリ科学アカデミーで「テレキノ」^[6]と呼ばれる無線ベースの制御システムを発表しました。同年、彼は他の国々でいくつかの特許を申請しました。^{[7] [8]これは、彼自身が設計した飛行船である}アストラ・トーレス飛行船を、人命を危険にさらすことなくテストする方法として意図されていました。 ^[9]トーレスは、オン/オフタイプのアクションを実行する以前のメカニズムとは異なり、さまざまな動作状態で機械的または電気的デバイスを制御するシステムを確立しました。この方法には、バイナリ電信キー信号によってさまざまなコードワードのファミリを送信できる送信機と、コードワードに応じて使用中のデバイスでさまざまな動作状態を設定できる受信機が必要でした。この車両は、操舵エンジンの異なる位置と推進エンジンの異なる速度を独立して選択することができ、また、同時に電灯や旗を上げたり下げたりする他の機構に作用することができ、 ^[10]最大19の異なる動作を行うことができた。^[11] 1904年、トーレスは、20〜30メートルの範囲で三輪の陸上車両で最初のテストを行うことを選択した。^[12] 1906年、スペイン国王アルフォンソ13世を含む聴衆の前で、トーレスはビルバオ港でこの発明を実演し、 2km以上の距離から制御され、乗員を乗せた電動ボート「ビスカヤ」を岸から誘導した。 ^[13]

1904年、ウィンダミアの蒸気船バットは発明者[ジャック・キッチン]によって実験的な無線制御で制御されました。1909年にフランスの発明家[ガベ]は、彼が「Torpille Radio-Automatique」と呼ぶ無線制御魚雷を披露しました。^[14]

1917年、アーチボルド・ローはフェルサムの秘密の王立航空隊（RFC）実験工場の責任者として、1917年型エアリアル・ターゲットという航空機で初めて無線制御を成功させた人物となった。この航空機は、後に世界航空速度記録保持者となるヘンリー・シーグレイブによって地上から「操縦」された。^[15]ローのシステムは、敵の介入を防ぐ対策として、コマンド送信を暗号化していた。^{[16] 1918年までに}、ポーツマスの王立海軍通信学校の秘密DCB部門は、エリック・ロビンソンVCの指揮下で、エアリアル・ターゲットの無線制御システムの派生型を使用して、「母機」航空機から潜水艦を含むさまざまな種類の海軍艦艇を制御した。^[17]

第一次世界大戦中、アメリカの発明家ジョン・ヘイズ・ハモンド・ジュニアは、遠隔操作の魚雷、船舶、妨害電波防止システム、さらには遠隔操作の船舶で敵艦のサーチライトを狙うシステムなど、その後の無線操縦で使われる多くの技術を開発した。 ^[18] 1922年、ハモンドは旧式化したアメリカ海軍の戦艦アイオワに無線操縦装置を取り付け、標的艦として使用できるようにした^[19]（1923年3月の砲術演習で沈没）。

ソ連赤軍は、 1930年代のフィンランドとの冬戦争で遠隔操作テレタンクを使用し、大祖国戦争の初めには少なくとも2個テレタンク大隊を配備した。テレタンクは500～1500メートル離れた管制戦車から無線で制御され、2個で遠隔機械グループを構成する。赤軍には遠隔操作カッターや実験的な遠隔操作飛行機もあった。

第一次世界大戦中、イギリスはローの制御システムを使用して、無線操縦の 1917 年型「空中標的」(AT) と 1918 年型「遠隔管制艇」(DCB) を開発し、最終的に 1930 年代の「クイーン ビー」艦隊に至りました。これは、海軍艦隊の砲撃訓練用の、デ ハビランド「タイガー モス」航空機の遠隔操縦無人バージョンでした。「クイーン ビー」は、同様の名前を持つ、より高性能な標的専用航空機である エアスピード クイーン ワスプに取って代わられました。

無線制御は第二次世界大戦中にさらに発展し、主にドイツ人によって多くのミサイル計画に利用された。彼らの主な努力は、船舶に対する無線制御ミサイルと滑空爆弾の開発であった。船舶は攻撃が困難で危険な標的であった。しかし、戦争の終わりまでに、ドイツ空軍は連合軍の爆撃機の攻撃で同様の問題を抱えており、無線指令誘導 地対空ミサイルを多数開発したが、いずれも実戦には投入されなかった。

ドイツ空軍のシステムは、主に展開中の航空機に搭載されたテレフンケン フンク ゲレート(FuG) 203ケール2 軸シングル ジョイスティック搭載送信機と、展開中に制御され、フリッツ X非動力装甲対艦爆弾と動力付きヘンシェル Hs 293誘導爆弾の両方で使用されるテレフンケンのコンパニオン FuG 230ストラスブルク受信機で構成されていましたが、イギリスの無線信号の妨害 (最終的にはアメリカの支援) により大幅に減少しました。当初の成功の後、イギリスはミサイル無線セットを回収するためにコマンドー襲撃を数回行いました。その後、イギリスの船舶に妨害装置が設置され、兵器は基本的に「機能しなくなりました」。ドイツの開発チームは何が起こっているかを理解するや否や有線誘導ミサイルに切り替えましたが、戦争がフランスに移るまでシステムは展開できませんでした。

ドイツ海軍は、 1944年から敵の船舶を攻撃するために爆薬を積んだ 無線操縦のモーターボートであるFL-Boote（ferngelenkte Sprengboote ）を運用していました。

イギリスとアメリカも、ドイツ軍の標的の周りに設置された巨大な対空砲台を回避するために、同様の任務のために無線制御システムを開発しました。しかし、実際に使用できるシステムは存在せず、アメリカの唯一の主要な取り組みであるアフロディーテ作戦は、標的よりも使用者にとってはるかに危険であることが判明しました。しかし、アメリカのアゾン誘導自由落下兵器は、第二次世界大戦のヨーロッパ戦域とCBI戦域の両方で有用であることが証明されました。

この時代の無線制御システムは、一般的に電気機械式で、異なる共振周波数を持つ小さな金属製の「指」または「リード」を使用しており、特定の周波数を受信すると、それぞれがいくつかの異なるリレーの 1 つを操作します。次に、リレーはミサイルの操縦面に作用するさまざまなアクチュエータを起動します。コントローラーの無線送信機は、操縦桿の動きに応じてさまざまな周波数を送信します。これらは通常、オン/オフ信号です。ただし、アメリカで開発されたAzon誘導兵器の舵機能を制御するために使用された無線装置は、完全に比例制御であり、「エルロン」は搭載されたジャイロスコープによってのみ制御され、兵器が横転しないようにする役割しか果たしませんでした。

これらのシステムは、1960 年代まで広く使用されていましたが、ソリッド ステートシステムの使用が増え、無線制御が大幅に簡素化されました。リード リレーを使用する電気機械システムは、同様の電子システムに置き換えられ、電子機器の小型化が進むにつれて、制御チャネルと呼ばれるより多くの信号を同じパッケージに詰め込むことができるようになりました。初期の制御システムには、振幅変調を使用する 2 つまたは 3 つのチャネルがありましたが、現代のシステムには、周波数変調を使用する 20 以上のチャネルが含まれます。

模型における無線操縦システムの一般的な使用は、1950年代初頭にシングルチャンネルの自作機器で始まり、その後、商用機器が登場しました。トランジスタの出現により、低電圧での電流要件が大幅に削減され、高電圧バッテリーが不要になったため、バッテリー要件が大幅に削減されました。真空管式と初期のトランジスタ式の両方のセットで、模型の操縦面は通常、ゴムバンドループに蓄えられたエネルギーを制御する電磁気の「脱進機」によって操作され、単純なオン/オフの舵制御（右、左、ニュートラル）と、モーター速度などの他の機能を可能にしました。^[20]

選択性と安定性に優れた水晶制御 スーパーヘテロダイン受信機により、制御装置の性能が向上し、コストも削減されました。マルチチャンネルの開発は、2 つまたは 1 つの制御次元しか必要としないボートとは対照的に、少なくとも 3 つの制御次元 (ヨー、ピッチ、モーター速度) を必要とする航空機に特に役立ちました。

電子工学革命が始まると、単一信号チャネルの回路設計は不要になり、代わりにラジオはパルス幅変調(PWM) を使用してサーボ機構が解釈できる比例コード化された信号ストリームを提供するようになりました。

最近では、パルスコード変調(PCM) 機能を使用したハイエンドのホビーシステムが市場に登場し、以前の PWM エンコードタイプの代わりに、受信デバイスにコンピューター化されたデジタルデータビットストリーム信号を提供します。ただし、このエンコードを使用しても、ワイヤレス化が進む社会のせいで、飛行中の送信の損失がより一般的になっています^[要出典]。代わりに「PWM」エンコードを使用しているいくつかの最新の FM 信号受信機は、より高度なコンピューターチップを使用しているため、特定の PWM タイプの RC 送信機の放射のみにロックして、その個別の信号特性を使用できるようになり、PCM エンコードで常に必要とされていたように、制御情報とともに送信される特別な「コード」を必要としません 。

21 世紀初頭、2.4 ギガヘルツ拡散スペクトルRC 制御システムは、模型車両や飛行機の制御にますます利用されるようになりました。現在、これらの 2.4 GHz システムは、ほとんどの無線メーカーによって製造されています。これらの無線システムの価格は、数千ドルから、中には 30 ドル未満のものもあります。一部のメーカーは、古いデジタル 72 MHz または 35 MHz 受信機および無線機用の変換キットも提供しています。2.4 GHz 帯域拡散スペクトル RC システムの出現により、通常、使用中に 1 つの設定周波数に留まらないFHSSなどの「周波数可変」動作モードが使用されるため、VHF 帯域 RC 制御システムの周波数制御に必要な、モデル飛行場での古い「排他使用」規定 (変更するサービスを受けない限り 1 つの設定周波数のみを使用する VHF 帯域 RC システム用) は、以前ほど必須ではありません。

リモート コントロールの軍事用途は、通常、飛行制御面や推進力設定を直接操作する直接的な意味での無線制御ではなく、完全に自律的なコンピューター制御の自動操縦装置に送信される指示の形をとります。航空機が正しい方向に飛行するまで適用される「左折」信号の代わりに、システムは「この地点まで飛行してください」という単一の指示を送信します。

車両の遠隔無線制御の最も顕著な例としては、 ソジャーナなどの火星探査ローバーが挙げられます。

今日、無線制御は、天井クレーンや操車場の機関車などの装置に産業界で使用されています。無線制御の遠隔操作装置は、検査や爆弾解除用の特殊車両などの目的で使用されています。一部の遠隔操作装置は漠然とロボットと呼ばれていますが、自律的に動作するのではなく、人間の操作者の制御下でのみ動作するため、より正確には遠隔操作装置として分類されます。

産業用無線リモコンは、人間が操作することも、マシンツーマシン（M2M）モードでコンピュータ制御システムによって操作することもできます。たとえば、自動化された倉庫では、特定のアイテムを取り出すためにコンピュータで操作される無線制御クレーンが使用されることがあります。機械の持ち上げなどの一部の用途の産業用無線制御は、多くの管轄区域でフェイルセーフ設計であることが求められています。^[21]

産業用リモコンは、ほとんどの消費者向け製品とは仕組みが異なります。受信機は、送信機が送信した無線信号を受信すると、正しい周波数であること、セキュリティ コードが一致しているかどうかを確認します。検証が完了すると、受信機はリレーに命令を送信し、リレーが起動します。リレーは、送信機のボタンに対応するアプリケーションの機能を起動します。たとえば、天井クレーンの電気方向モーターを作動させる機能です。受信機には通常、複数のリレーがあり、天井クレーンのように複雑なものの場合、すべての方向を制御するために 12 個以上のリレーが必要になることがあります。ゲートを開く受信機では、2 つのリレーで十分な場合がよくあります。^[22]

産業用リモコンの安全性に対する要求はますます厳しくなっています。例えば、リモコンは故障した場合でも安全機能を失ってはいけません。^[23]これは、強制接点を備えた冗長リレーを使用することで回避できます。

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• ビル・イェン『ドローンの攻撃：無人航空戦闘の歴史』ゼニス・インプリント、2004年、ISBN 0-7603-1825-5 
• ローレンス・R・ニューカム『無人航空：無人航空機の歴史』、AIAA、2004年、ISBN 1-56347-644-4、