1. 主要ページへ移動
  2. メニューへ移動
  3. ページ下へ移動

トピックス

記事公開日

【緊急連載?】ドローン対処機材(カウンタードローン)ってなに? その2

【緊急連載?】ドローン対処機材(カウンタードローン)ってなに? その1 その2 その3 その4

はじめに

多分、皆様ドローンを知らないという人はいないと思います。しかし、実際に持っているとか、飛ばしたことがあるとか、そういった方は意外と少ないのではないでしょうか?これには明確な理由があります。

日本はドローンに対して非常に厳しい国として知られ、ドローンに関する規制が他国と比べてもかなり多いようです。実際、申請して許可を得ないと、街中ではほぼドローンは飛ばせないと言っても言いすぎではありません。ですから、少なくとも日本においてはドローンというものは、誰もが自由に飛ばせるわけではなく、ドローンが身近ではないのです。

その厳しすぎる規制を背景に、今「ドローン対処機材」というものが、色々な場所に広まっているのはご存じでしょうか?英語ではC-UAS(Counter-Unmanned Aircraft System)と呼ばれ、日本では「カウンタードローン」と呼ばれるが多い装置です。以降は”カウンタードローン”と呼ばせていただきますが、そのカウンタードローンが何かを一言で言うと「ドローンを検知、追跡し、場合によっては無力化させる装置のこと」になります。カウンタードローンはドローンに入ってほしくない場所に設置され、早めに検知し、場合によってはドローンを落とす、そういった使い方をされます。ドローンに入ってほしくない場所とは、例えば官邸、国会議事堂、皇居などの国の重要施設、各国大使館、主要な空港などの事を指し、それらの場所はドローンの飛行が禁止されているのですが、カウンタードローンはそのような場所に設置されることが多いようです。

本記事は全4回という長編となっておりますが、素人なりの視点で「これを読めばカウンタードローンの全てが分かる」ように書いている(つもりな)ので、是非皆様お付き合いください。

第2回の今回は、ドローン探知の仕組みからです。前回”その1”はこちらから。

おことわり このブログでは、一般的なカウンタードローンの技術や機能について書いておりますが、諸事情により弊社が取り扱っている実際のカウンタードローン製品や性能・機能等の説明は一切しておりません(察してください)。申し訳ございませんが、カウンタードローンの製品を具体的に知りたい方は、会社ホームページより担当者へお問い合わせ下さい。

リンク:株式会社三技協ドローン検知・対処機材

ドローン探知の仕組み

ドローンIDとAeroScopeという歴史

この章ではドローンを見つけること、つまり「ドローン探知」の仕組みをいくつか紹介したいのですが、ドローン探知を語る上で絶対に外せないのが”ドローンID”という仕組みとDJIの”AeroScope”という製品です。

かつて、DJIのドローンは、操縦装置(プロポ)とドローン間の操縦の通信パケットに、ドローンIDというテレメトリ信号を含ませていました。ドローンIDには、ドローン側の緯度経度(GPS座標)、高度、速度、機体番号と共にプロポ側のGPS座標やホームポイント(ドローンが自動的に戻ってくる場所)の座標が含まれていました。DJIはこのことを大っぴらにしていた訳ではなく、あくまで独自の信号としてこっそりと入れていました。もちろん、プロポとドローンの通信は暗号化されているため、ユーザーには見えないという前提です。

なんでドローンIDのような信号を操縦信号に混ぜていたのかというと、このドローンIDをデコードすることで、ドローンやプロポ、すなわち操縦者の位置まで表示してくれる「ドローン監視装置」をDJI自らが販売していたからでした。この製品は「AeroScope(エアロスコープ)」と呼ばれ、ドローン監視機器として重宝されていました。何故なら、これまでのドローン監視装置といえば、高価な対空レーダーを搭載した装置が基本で、価格も数千万円から数億円程度していたのですが、それがAeroScopeになると数百万と一桁も二桁も安い価格で販売されていたからです。しかも、ドローンやプロポ自らが発信する情報ベースに表示するわけですから、位置も速度も非常に正確に把握できます。最初に書いたとおり、ドローンコンシューマ市場の9割以上がDJI製品のため、とりあえずDJIのドローンが監視できれば、ドローンを監視できることにほぼ等しいというのも強みでした。また、レーダーのように自ら電波を出すアクティブ機材ではないため、電波系の免許、資格も一切不要。さらには、DJI譲りの美しいユーザーインターフェースと容易な操作性で、買ったその日から操作できるのです。当然、この製品は爆売れし、軍や警察だけでなく、スタジアムやテーマパーク、警備会社などそこまで大きくない会社にまで売れ、ドローン監視の事実上の標準機となっていたようです。

さて、この安価で便利なAeroScopeですが、その終焉は意外なところから始まります。それが、2022年北京冬季五輪の最中に始まったロシアによるウクライナ侵攻です。このウクライナ戦争は、ご存じの通り史上初の「ドローンの戦争」とも言われています。ロシア、ウクライナ両軍ともDJIのドローンが大量に使われており、もはや戦車よりも戦闘機よりも、民間の市販ドローンの方が戦局に影響するとまで言われています。その状況が不本意ではある中国政府、およびDJIは、戦争当事国の両国にDJIのドローンは売らないと宣言し、実際に両国への輸出を禁止しています。しかし現実には、DJIのドローンは第三国経由で両国へ大量に輸出されているようです。特にDJI Mavic3シリーズは、偵察用ドローンとして今も広く使われており、両国から届くドローンによる戦場映像(多くは悲惨なもので目を背けたくなるものばかりですが)の多くがMavic3のものだとも言われています。

と、ここまで書いたところでピンと来た方もいるでしょう。それでは、その戦場にAeroScopeを持ち込んだらどうなるのかと。そしてその結果は皆様の予想通り極めて悲惨な結果となりました。ドローンだけでなくプロポの位置まで特定できるわけですから、AeroScopeを使った攻撃は、ドローンだけでなく操縦者まで目標となり、迫撃砲や誘導弾などで操縦者を直接狙い撃つ戦術が一般化しました。それでも、ここまでは想定の範囲内だったのです。AeroScopeは輸出規制もありましたし、言ってもそこまで安い装置ではないため、両国とも前線にふんだんに配備するということはできなかったからです。

で、ここからDJIの想定外のことが起こります。実は、暗号化されていたはずのドローンIDが実は簡単に読めてしまうということが判明してしまったのです。実際、GitHubにドローンIDをデコードするコードが公開されるまでに至りました。そうなると、数千円から数万円で買える市販のSDR(ソフトウェア無線)ドングルとノートPCを組み合わせた「お手製AeroScope」をロシア、ウクライナ両軍が作り始めるのは当然のことです。これらの機器は前線に大量に配布され、DJIのドローンは電波を出すだけで居場所がばれてしまう「危険な装置」になってしまいました。そもそも、ドローンとプロポ間の通信は暗号化されている、というのがDJIドローンの仕様だったはずなのに、実際のドローンIDは暗号化されておらず、簡単なコードでデコードできる「完全に平文と言える」状態だったこともばれてしまいました。当然、DJIには非難が集まりました。

DJIのドローンは位置がばれやすい。しかし、そうは言ってもDJIのドローンは安いし高性能だし、入手しやすいし使いたい。そうするとどうなるか?DJIのドローンではiPhone用語で言う「脱獄」が横行しました。脱獄とは、ファームウエアを(非合法に)改造して制限を解くこと。ロシア、ウクライナ両軍ともDJIのドローンを「脱獄」して、ドローンIDを出さないように改造しました。こうなると、もはやドローンIDとAeroScopeに意味はありません。しかも、アメリカからは「AeroScopeは中国が情報収集するためのツールじゃないの?」といった疑惑までかけられ、DJIにとってドローンIDは何のメリットも無いものに変わってしまいました。このように様々な要因が重なり、DJIは非難を浴びるだけとなったドローンIDとAeroScopeを廃止せざるを得なくなったのです。

リモートIDの誕生

DJIはドローンIDを最終的には捨ててしまったわけですけど、一方でドローンID的なものが必要ないかと言われればそうではありません。ドローンが自分の位置や速度を常時発信していて、操縦者以外でも受け取れるというのは非常に重要な機能ではあります。したがって、DJIのドローンIDが問題になる前から、ドローンに自分の位置や速度、機体番号といった”ID"をブロードキャストするような機能を付けるべきだという議論はずっと行われていました。

ドローンにIDを発信するように最初に求めたのはアメリカでした。というのも、アメリカでも日本の”首相官邸屋上ドローン落下事件”が発生する3ヶ月ほど前に、ホワイトハウスの敷地内にドローンが墜落するという事件(事故)が発生していました。しかも、落下したドローンは日本と同じDJI Phantomシリーズ。ただし本件は、政治的意図があった(つまりテロに近かった)日本とは異なり、ただの酔っ払いがドローンを操縦し墜落させただけだったわけなのですが、それでもホワイトハウスが閉鎖されるなど一時は大混乱となったようです(結局、犯人は不起訴)。そのため、米国国内で「飛行中のドローンを遠隔から身元特定・追跡する仕組みを策定せよ」という声が大きくなりました。

その後、色々議論が重ねられ2019年にアメリカにある国際標準団体である「ASTMインターナショナル」によって、ドローンが発射すべきIDの情報や方法が定義されました。その規格は"ASTM F3411 Standard Specification for Remote ID and Tracking"という名称で、章題である「リモートID」という名称はここから来ています。リモートIDが作られたときのイメージは「デジタルなナンバープレート」です。要するに「番号を辿れば、どんな機体で、誰が所有しているかが分かる」番号ということです。さらにキツく言えば「違反飛行したドローンのリモートIDを見れば犯人が分かる」番号ということです。

さて、このリモートIDですが、DJIのドローンIDと中身はほとんど変わりません。機体の登録番号の有無等の細かい違いはあるものの、ドローンの緯度経度、高度、速度、方向など、含まれる情報の意味にはほぼ違いが無いと言ってよいでしょう。しかし、リモートIDとDJIドローンIDとには一つ大きな違いがあります。それは、そのIDが載っている電波の種類です。ドローンIDは先ほど触れたとおり、ドローンを操縦するための電波にIDのパケットを忍ばせています。ドローンの操縦のための電波ですから、できるだけ長距離に届くように出力が高かったり、エラーに強かったりするわけです。しかし、リモートIDの方は操縦とは関係の無い「おまけ」で出す電波にパケットを載せています。おまけですから操縦用電波のように高い出力で電池を消費させる訳にもいきません。しかも、リモートIDを策定する際にアメリカが出した条件が「警察官などが、専用機器でなくスマホなどの市販の機器で受信出来ること」でしたので、リモートIDはBluetoothやWi-Fiという形式で電波を出すことになりました。もちろん接続(ペアリング)が必要な普通のBluetoothやWi-Fiではなく、ビーコン形式を省電力で飛ばせるような規格ではあるのですが、そのおかげでさほど電波が飛びません。操縦系のドローンIDが、数キロから十キロ以上の範囲に届くのに対して、リモートIDは障害物がない見通し環境ですら「300m飛ぶように」と規定されている程度の範囲にしか届きません。

これが何を意味するのかというと、リモートIDはドローンIDに比べて圧倒的に検知可能距離が短くなったということです。できるだけ広い範囲のドローンを探知したいドローン監視機材としては、ドローン探知が難しくなったことを意味します。そして、このことがドローン探知機材にも変化をもたらすことになります。

fig
リモートID対応のDJI Air3(2023年7月発売)
日本の法規制に対応するため、いち早くリモートID発信器を内蔵している

ドローンID消滅と世代交代

リモートIDが標準規格となったのは2019年でしたが、それが義務化され、どのドローンにもリモートIDが載るのはもっと後になります。世界で最初にリモートIDを義務化したのは、実は日本でした。ライドシェアとか(自動車)自動運転とかの新しいことには後ろ向きだが、規制だけは世界最速と呼ばれる日本の面目躍如です。2022年6月の航空法改正で、これまた主要国では一番厳しいといわれる100g以上を(おもちゃではなく)ドローンとしたのと同時に、リモートIDの搭載も必須にしたのです。言い出しっぺのアメリカやEU、中国もドローンIDを必須にしたのは2024年以降ですから、日本がどれだけ早かったのかが分かると思います。

一方で、DJIがドローンIDの検出システムであったAeroScopeを出荷停止にしたのは2023年2月とDJIホームページに書かれています。おそらく、これ以降にDJIが発売した機種は、平文のドローンIDは出さなくなっていたはずです(暗号化済みドローンIDは送信しているはずですが)。一方、日本のリモートID強制が2022年6月から始まっていますので、平文のドローンIDを出さなくなった機種であっても、リモートIDは出しているはずです。ですから、DJIのドローンで言えば、平文のドローンIDかリモートIDのいずれかは必ず出しているはずで、それを拾えばドローンの探知というものは(理論上は)できる、ということになります。

さて、時代は少しさかのぼり、このリモートID強制が始まる少し前、DJIのドローンIDが誰でも読めるのでは?とバレ始めた頃の話です。世界中でドローンへの危機感は日に日に高まっており、カウンタードローン機材というものが広まってきます。当時大人気のAeroScopeはドローン監視機材ではありましたが、対処する(つまり、ドローンを止める、落とす)機能はありませんでした。そのため、重要な施設においてはドローンを探知するだけでなく、ドローンに向けて妨害電波を出したり、ドローンの乗っ取りを行おうとする「カウンタードローン」が別途必要とされたのです。しかし、初期のカウンタードローン機材は、レーダーによりドローンを探知する「普通の対空機材」でした。しかし、DJIのドローンIDが読めると分かると、カウンタードローン機材の少なくない数が「DJIのドローンIDを読むことでドローンを探知するシステム」を導入し始めました。レーダーよりも位置把握が圧倒的に正確で、電波を出す必要は無く、それでいてレーダーほど高価ではない(レーダーって非常に高価なんです)。私は詳しくないですが、このDJIドローンID探知式カウンタードローンはかなり売れたそうです。

しかし、平文ドローンIDの探知をメインにしていたカウンタードローン機材は、DJIによってドローンIDが「暗号化」されていくにつれ、徐々にドローンの探知ができなくなっていきます。頼みの綱を失ったカウンタードローン機材は、代わりの手段として義務化された「リモートID」の探知機能への切り替えを余儀なくされました。受信ハードウエアの追加や改修が必要とはいえ、仕組み自体はそこまで難しいことではありません。しかし最大の誤算は、先ほど書いたとおり「リモートIDの到達範囲が極端に狭い」ことでした。ドローンIDが操縦のために数キロ飛ばすための強い電波だったのに対し、リモートIDは300m飛べば御の字という弱い電波です。もちろん、実際には300mよりもっと離れたところからでもリモートIDを受信することは可能なのですが、それでもドローンID時代の捜索距離とは比べものになりません。結果として、ID探知に依存していたカウンタードローン機材は「近づかれるまで気づけない」という致命的な能力不足を指摘されるようになりました。

パッシブ型とアクティブ型

カウンタードローンなどが、ドローンを探知する方法は大きく二種類に分かれます。それが、パッシブ型とアクティブ型なのですが、最初にその2つの違いというものを説明します。

まず、わかりやすいアクティブ型から。アクティブ型は、簡単に言えば「レーダー」を積んだ機材です。ご存じの通りレーダーは、自分で電波を出して、その反射波を受信することで、相手の位置や速度を測定する装置です。ドローンは空を飛びますから、必要なのはいわゆる対空レーダーです。対空レーダーは空港にあったり、軍用艦についていたりしますので、レーダーという機材そのものは見たことがある人が多いと思います。もちろん、対ドローン用レーダーはもっと小さいですが、機能的にはあれらと同じです。

パッシブ型は、電波の受信によってドローンを探知する機材です。DJIのAeroScopeがまさにこのタイプの代表ですし、前章で取り上げた平文ドローンID探知型のカウンタードローン機材もパッシブ型に分類されます。また、カメラによる探知もパッシブ型に含まれるでしょう。パッシブ型の利点は電波を出さないこと。レーダーに使用する電波を出すというのは、結構面倒なことなのです。レーダーは免許申請が必要だったり、機器の点検を定期的に受けなければならなかったりと、電波法によるハードルが高く、いつでも誰でも簡単に使えるというものではありません。一方、パッシブ型はなんの法律にも規制にもかかりませんので、いつでもどこでも誰でも使えるというメリットがあります。AeroScopeが売れたというのもパッシブ型であるという理由が大きかったのです。

ということで、使う側としてはパッシブ型が望ましいわけですが、残念ながら平文ドローンIDが閉じられてしまったため、現在はID読み込み形式のパッシブ型というのは製品として成り立たなくなりました。それでは、今どきのパッシブ型カウンタードローン機材はどのようにドローンを探知しているのか、例を紹介します。

  1. プロペラ音検出パッシブ型 イランのシャヘド238など軍用のドローンには一部ジェットエンジン搭載のものもありますが、その他のほぼ全てのドローンがプロペラ(回転翼)で飛んでいます。ドローンには固定翼プロペラ機、ヘリコプター、マルチコプターと種類はありますが、いずれもプロペラで飛びます。DJIのドローンもすべてプロペラ機※4です。で、ドローンを飛んでいるのを実際に見た人なら分かると思うのですが、ドローンのプロペラって”ビュイーーーン”みたいな特殊な高音がするんですよね。しかも、小さくても爆音。なので、当然この音を探して、ドローンを検知するシステムが存在します。多くのシステムでは、マイクを沢山並べてドローンの音を探知するので、音の方向も分かるようです。

  2. ドローン電波検出パッシブ型 どうやら、空中を飛んで映像を飛ばしている電波の性質には、何やら特徴があるようなのです。私は具体的にどんな特徴があるのかまでは知りませんが、とにかくその電波の特徴(シグネチャ)を検出して、ドローンの探知を行うシステムがあります。このシステムの場合、ドローン(またはプロポ)が出す操縦用の電波の存在を検出するだけなので、電波の大まかな方向と大まかな距離しか分かりませんが、リモートIDを検出するよりも長距離でのドローン検知が可能になります。

  3. レーダー + カメラ式アクティブ+パッシブ型 アクティブ型といえばレーダーですが、そのレーダーにカメラを追加したカウンタードローン機材が存在します。 ドローン用のレーダーは、基本的にミリ波のような高周波になります。というのも、検知する対象が(飛行機、ヘリコプターに比べて)小さいからです。通常のレーダーの解像度は波長と周波数帯域幅によって決まりますので、高周波数で広帯域幅のレーダーは小さなものを発見できる高性能なレーダーと言えます。しかし、ドローンが地表近くを飛ぶこともあって、高周波数広帯域幅のレーダーは地上物や鳥みたいなものに対する誤検知も少なくありません。 一方、カメラだけではドローンの検知は難しいです。というのも、距離が遠い場合、普通のカメラに写る映像中のドローンは「極わずかな点」かそもそも「映らない」かのどちらかだからです。望遠すればドローンだと捉えられますが、今度は視野角が狭くなりすぎて探知になりません。そのため、レーダーとカメラを組み合わせ、レーダーがまず探知し、その方向にカメラを向け、そこでドローンか鳥なのかを識別する、といった方式を採っています。

ドローンの検出能力は1->2->3の順で高くなりますが、もちろん値段も同じ順番で高くなります。そして、いずれのシステムにおいても、リモートIDの検知システムと組み合わせることが前提となります。現在のカウンタードローン機材は、このようにドローンIDに頼らない新たな検知方式によって、ドローンを見つけているのです。

次回予告

次回は、ドローン対処についての話をします。次回をお楽しみに。

(担当M)
監修・協力 三技協ドローン担当Y

リンク:株式会社三技協ドローン検知・対処機材

【緊急連載?】ドローン対処機材(カウンタードローン)ってなに? その1 その2 その3 その4


※4; 2026年7月に発表されたDJI EV50が唯一のプロペラ固定翼VTOL機で、それ以外のDJIドローンは全てマルチコプター機となっている。