JP6357499B2 - Moored balloon - Google Patents
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Description
本発明は、係留気球に関する。 The present invention relates to a mooring balloon.
災害等で基地局の動作が停止した場合に、基地局の機能を代替する中継局を搭載した気球を係留することにより、動作を停止した基地局がカバーしていたエリアの通信障害を解消することが知られている(例えば、特許文献1及び2を参照)。
When the operation of the base station stops due to a disaster, mooring a balloon equipped with a relay station that substitutes for the function of the base station eliminates communication problems in the area covered by the stopped base station It is known (see, for example,
しかしながら、特許文献1及び2に記載される係留気球は、係留された気球が強風に曝された場合に、気球及び気球に搭載された中継局が破損するおそれがある。
However, in the moored balloons described in
本発明は、このような課題を解決するものであり、係留された気球が強風に曝らされることを防止可能な係留気球を提供することを目的とする。 The present invention solves such a problem, and an object thereof is to provide a moored balloon capable of preventing the moored balloon from being exposed to a strong wind.
上記目的を実現するため、本発明に係る係留気球は、気球と、一端が気球に接合された係留索と、気球が受ける風の風速を検出する風速センサと、気球の高度を測定する高度センサと、係留索を巻き出し又は巻き取る巻取装置と、風速センサが検出した風速に関連する風速情報に基づいて気球の高度を決定し、高度センサが測定した高度が、決定した高度に一致するように巻取装置を制御する制御装置とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a mooring balloon according to the present invention includes a balloon, a mooring line joined at one end to the balloon, a wind speed sensor that detects the wind speed of the wind received by the balloon, and an altitude sensor that measures the altitude of the balloon. The altitude of the balloon is determined based on the wind speed information related to the wind speed detected by the wind speed sensor and the winding device for winding or winding the mooring line, and the altitude measured by the altitude sensor matches the determined altitude. And a control device for controlling the winding device.
また、本発明に係る係留気球では、制御装置は、気球の高度を少なくとも3つの高度に制御することが好ましい。 In the moored balloon according to the present invention, the control device preferably controls the altitude of the balloon to at least three altitudes.
また、本発明に係る係留気球では、制御装置は、気球の高度が第1高度であり、風速情報に対応する風速が第1風速以上であり且つ第1風速よりも強い第3風速未満であると判定したときに、気球を第1高度から第1高度よりも低い第2高度に下降させることが好ましい。 In the moored balloon according to the present invention, the control device has a balloon altitude of the first altitude, and the wind speed corresponding to the wind speed information is equal to or higher than the first wind speed and less than the third wind speed that is stronger than the first wind speed. When it is determined that, the balloon is preferably lowered from the first altitude to a second altitude lower than the first altitude.
また、本発明に係る係留気球では、制御装置は、気球の高度が第1高度又は第2高度であり、風速情報に対応する風速が第3風速よりも強い第4風速以上であると判定したときに、気球を第2高度よりも低い第3高度に下降させることが好ましい。 In the moored balloon according to the present invention, the control device determines that the altitude of the balloon is the first altitude or the second altitude, and the wind speed corresponding to the wind speed information is equal to or higher than the fourth wind speed that is stronger than the third wind speed. Sometimes it is preferable to lower the balloon to a third altitude lower than the second altitude.
また、本発明に係る係留気球では、制御装置は、気球の高度が第2高度又は第3高度であり、風速情報に対応する風速が第1風速未満であると判定したときに、気球を第1高度に上昇させることが好ましい。 In the moored balloon according to the present invention, when the control device determines that the altitude of the balloon is the second altitude or the third altitude and the wind speed corresponding to the wind speed information is less than the first wind speed, It is preferable to raise to 1 altitude.
また、本発明に係る係留気球では、制御装置は、気球の高度が第3高度であり、風速情報に対応する風速が第4風速よりも弱く且つ第1風速よりも強い第2風速以上であると判定したときに、気球を第2高度に上昇させることが好ましい。 In the moored balloon according to the present invention, the control device has a balloon altitude of the third altitude, the wind speed corresponding to the wind speed information is lower than the fourth wind speed and higher than the second wind speed than the first wind speed. When it is determined, it is preferable to raise the balloon to the second altitude.
また、本発明に係る係留気球では、制御装置は、気球の高度を第2高度に制御してから所定のしきい値時間が経過するまでに、風速が第1風速と第4風速の間で変化したときに、気球の高度を変更しないことが好ましい。 In the moored balloon according to the present invention, the control device controls the altitude of the balloon from the first altitude to the second altitude until the predetermined threshold time elapses. It is preferable not to change the altitude of the balloon when it changes.
また、本発明に係る係留気球では、風速情報は、風速センサが検出した複数の風速の平均値、風速センサが検出した複数の風速の中央値、及び風速センサが検出した複数の風速の最頻値の何れか1つに関連することが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, the wind speed information includes an average value of a plurality of wind speeds detected by the wind speed sensor, a median value of the plurality of wind speeds detected by the wind speed sensor, and a mode of the plurality of wind speeds detected by the wind speed sensor. It is preferably related to any one of the values.
また、本発明に係る係留気球では、高度センサは、気球に搭載されることが好ましい。 In the moored balloon according to the present invention, the altitude sensor is preferably mounted on the balloon.
また、本発明に係る係留気球では、制御装置は、公衆回線網を介して取得した気球が係留される場所を含む地域の風速に関する情報に基づいて、風速情報を補正することが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, it is preferable that the control device corrects the wind speed information based on the information about the wind speed in the area including the place where the balloon is moored acquired through the public line network.
本発明によれば、係留された気球が強風に曝らされることを防止することが可能になった。 According to the present invention, it is possible to prevent the moored balloon from being exposed to a strong wind.
以下の図面を参照して、本発明に係る係留気球について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。 A mooring balloon according to the present invention will be described with reference to the following drawings. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, and extends to equivalents to the invention described in the claims.
実施形態に係る係留気球は、気球が受ける風の風速を検出し、検出した風速に基づいて気球を上昇又は下降させることで、係留された気球が強風に曝されることを防止する。 The moored balloon according to the embodiment detects the wind speed of the wind received by the balloon and raises or lowers the balloon based on the detected wind speed to prevent the moored balloon from being exposed to strong wind.
(第1実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
図1は、第1実施形態に係る係留気球の構成を示す図である。
(Configuration and function of the mooring balloon according to the first embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a mooring balloon according to the first embodiment.
係留気球1は、気球10と、係留索11と、巻取装置12と、着陸台13と、複数のローラ14と、風速センサ15と、係留索長センサ16と、気球通信装置17と、中継局19と、制御装置20とを有する。
The
気球10は、本体部101と、ペイロード用ドーム102と、スクープ103とを有する。本体部101は、合成繊維等の堅固、軽量且つ風を通さない材料で形成される外袋と、外袋に内包され、ヘリウムガスが充填されるヘリウム格納袋とを有し、ヘリウム格納袋にヘリウムガスが充填されると扁平球状の形状を有する。ペイロード用ドーム102は、有底の円筒状の部材であり、底部が本体部101に接するように配置される。ペイロード用ドーム102の凹部には、風速センサ15、気球通信装置17及び中継局19が配置される。スクープ103は、姿勢安定膜とも称され、一方の面から他方の面に空気を透過するように編み込まれたポリエステルにより形成される可とう性の面を有する膜材であり、本体部101の外袋に接合される。
The
係留索11は、主係留索110と、第1副係留索111と、第2副係留索112と、結節部114を有する。主係留索110の一端は、第1副係留索111及び第2副係留索112と結節部114を介して接合され、第1副係留索111と、第2副係留索112の他端は気球10の本体部101の表面に接合される。
The
巻取装置12は、筐体120と、モータ121と、ドラム122とを有する。筐体120は、鋼材で形成された直方体形状の枠状部材であり、モータ121及びドラム122のそれぞれを所定の位置に固定する。モータ121は、ケーブル123を介して制御装置20に接続され、制御装置20から送信される制御信号に応じて、第1方向又は第1方向と反対の第2方向に回転する。ドラム122は、モータ121が第1方向に回転することに応じて主係留索110を巻き出し、モータ121が第2方向に回転することに応じて主係留索110を巻き取る。
The
着陸台13は、架台131と、固定部材132とを有する。架台131は、気球10の収納時に気球10を支持する部材であり、固定部材132は、架台131を地表等の固定面に固定する部材である。
The landing table 13 includes a
複数のローラ14のそれぞれは、回転面に主係留索110が接するように配置される回転可能な円筒状の部材であり、巻取装置12が主係留索110を巻き出すとき、及び巻取装置12が主係留索110を巻き取るときに主係留索110を所定の方向に案内する。
Each of the plurality of
風速センサ15は、気球10が受ける風の風速を検出し、検出した風速に関連する風速情報を示す風速信号を、気球通信装置17を介して制御装置20に送信する。風速センサ15は、風杯型の風速センサであってもよく、風車型の風速センサであってもよく、超音波式の風速センサであってもよい。
The
表1は、風速センサ15から送信される風速信号に対応する風速情報と、気球10が受ける風の風速との関係の一例を示す。表1において、「風速情報」欄は風速センサ15から送信される風速信号に対応する風速情報を示し、「気球10が受ける風の風速」欄は気球10が受ける風の風速を示し、「備考」欄は風速情報が示す意味を示す。
Table 1 shows an example of the relationship between the wind speed information corresponding to the wind speed signal transmitted from the
風速センサ15は、気球10が受ける風の風速が10m/s未満であるとき、気球10が強風を受ける可能性が低いため「安全」であることを示す風速情報「0」を制御装置20に送信する。風速センサ15は、気球10が受ける風の風速が10m/s以上であり且つ15m/s未満であるとき、気球10が強風を受ける可能性があるため「注意」することを示す風速情報「1」を制御装置20に送信する。風速センサ15は、気球10が受ける風の風速が15m/s以上であり且つ20m/s未満であるとき、気球10が強風を受ける可能性が比較的高いため「警戒」することを示す風速情報「2」を制御装置20に送信する。風速センサ15は、気球10が受ける風の風速が20m/s以上であり且つ25m/s未満であるとき、気球10が強風を受ける可能性が非常に高いため「危険」であることを示す風速情報「3」を制御装置20に送信する。
When the wind speed received by the
係留索長センサ16は、筐体160と、回転部材161と、回転検出センサ162とを有する。筐体120は、鋼材で形成された直方体形状の枠状部材であり、回転部材161を所定の位置に回転可能に支持すると共に、回転部材161を所定の位置に固定する。回転部材161は、主係留索110の巻き出し及び巻き取りに応じて回転する。回転検出センサ162は、主係留索110の巻き出し及び巻き取りに応じて回転した回転部材161の回転方向及び回転量を検出する。係留索長センサ16は、主係留索110の巻き出し及び巻き取りに応じて回転した回転部材161の回転方向及び回転量を検出することで、気球の高度を測定する。回転検出センサ162は、ケーブル163を介して制御装置20に接続され、検出した回転部材161の回転方向及び回転量を示す回転信号を制御装置20に送信する。
The mooring
気球通信装置17は、Wi−Fi(登録商標)等の通信方式に従った無線通信を行うためのインターフェース回路を有し、制御装置20との間で無線通信を行う。そして、気球通信装置17は、風速センサ15から入力された風速信号を制御装置20に送信する。
The
中継局19は、不図示の中継用アンテナ及び対移動局用アンテナを有し、通信可能なエリア内に位置する携帯端末との間の通信網を形成する。
The
図2は、制御装置20の概略構成の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
制御装置20は、風速センサ15が検出した風速に関連する風速情報に基づいて気球10の高度を決定し、係留索長センサ16が測定した気球10の高度が、決定した気球10の高度に一致するように巻取装置12を制御する。以上のような機能を実現するために、制御装置20は、無線通信部21と、有線通信部22と、記憶部24、入力部25と、出力部26と、処理部30とを有する。
The
無線通信部21は、Wi−Fi(登録商標)等の通信方式に従った無線通信を行うためのインターフェース回路を有し、アンテナ27を介して気球通信装置17との間で無線通信を行う。無線通信部21は、気球通信装置17から受信した風速信号を処理部30に供給する。
The
有線通信部22は、ケーブル123を介してモータ121に接続されると共に、ケーブル163を介して回転検出センサ162に接続される。有線通信部22は、イーサネット(登録商標)等の通信方式に従った有線通信を行うためのインターフェース回路を有し、モータ121及び回転検出センサ162との間で有線通信を行う。有線通信部22は、回転検出センサ162から受信した回転信号を処理部30に供給する。また、処理部30から取得した制御信号をモータ121に送信する。
The
記憶部24は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク装置及び光ディスク装置の内の少なくとも一つを有する。記憶部24は、処理部30による処理に用いられるドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部24は、ドライバプログラムとして、無線通信部21及び有線通信部22を制御する通信デバイスドライバプログラム等を記憶する。また、記憶部24は、気球高度決定テーブル241を記憶する。コンピュータプログラムは、例えばCD−ROM、DVD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部24にインストールされてもよい。
The
入力部25は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。オペレータは、入力部25を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部25は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部30に供給される。
The
出力部26は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機EL(Electro−Luminescence)ディスプレイ等である。出力部26は、処理部30から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。一例では、出力部26は、風速センサ15から送信された風速信号に対応する風速情報を表示する。
The
処理部30は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備える。処理部30は、制御装置20の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUである。処理部30は、制御装置20の各種処理が記憶部24に記憶されているプログラム等に基づいて適切な手順で実行されるように、無線通信部21及び有線通信部22等の動作を制御する。処理部30は、記憶部24に記憶されているオペレーティングシステムプログラムやドライバプログラム、アプリケーションプログラム等のプログラムに基づいて処理を実行する。また、処理部30は、アプリケーションプログラム等の複数のプログラムを並列に実行することができる。
The
処理部30は、気球上昇部31と、気球昇降制御部32と、気球下降部33とを有する。気球昇降制御部32は、風速情報取得部321と、風速情報判定部322と、気球高度決定部323と、気球高度制御部324と、制御信号送信部325とを有する。処理部30が有するこれらの各部は、処理部30が有するプロセッサ上で実行されるプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、処理部30が有するこれらの各部は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ、又はファームウェアとして制御装置20に実装されてもよい。
The
(第1実施形態に係る係留気球による気球係留処理)
図3は、係留気球1による気球係留処理のフローチャートである。図3に示す気球係留処理は、予め記憶部24に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部30により、係留気球1の各要素と協働して実行される。
(Balloon mooring process by the mooring balloon according to the first embodiment)
FIG. 3 is a flowchart of balloon mooring processing by the
まず、気球上昇部31は、オペレータから入力部25を介して気球上昇指示が入力されているか否かを判定する(S101)。気球上昇部31は、オペレータから入力部25を介して気球上昇指示が入力されたと判定する(S101−YES)と、気球10の収納位置の高度である第3高度から第1高度H1に、気球10を上昇させる(S102)。具体的には、気球上昇部31は、係留索長センサ16から送信される回転信号に対応する主係留索の巻き出し長さが第1高度H1に一致するまで、有線通信部22を介して巻取装置12のモータ121を第1方向に回転させる。一例では、第1高度H1は100mである。巻取装置12のモータ121は、ドラム122が第1高度H1に相当する高度の長さの主係留索110を巻き出すまで第1方向に回転する。気球10は、ドラム122が第1高度H1に相当する高度の長さの主係留索110を巻き出すことに応じて、第1高度H1まで上昇する。
First, the
次いで、気球昇降制御部32は、風速センサ15から風速信号を取得し、風速信号に対応する風速に関連する風速情報に基づいて気球10を上昇又は下降させることを示す制御信号を、巻取装置12のモータ121に送信する(S103)。
Next, the balloon raising / lowering
気球下降部33は、オペレータから入力部25を介して気球下降指示が入力されているか否かを判定する(S104)。オペレータから入力部25を介して気球下降指示が入力されていないと判定される(S104−NO)と、処理はS103に戻る。処理部30は、オペレータから入力部25を介して気球下降指示が入力されたと判定される(S104−YES)まで、S103〜S104の処理を繰り返す。
The
そして、気球下降部33は、オペレータから入力部25を介して気球下降指示が入力されたと判定される(S104−YES)と、気球10の収納位置の高度である第3高度H3まで気球10を下降させる(S105)。具体的には、気球下降部33は、係留索長センサ16から送信される回転信号に対応する主係留索の巻き出し長さが第3高度H3に一致するまで、有線通信部22を介して巻取装置12のモータ121を第2方向に回転させる。巻取装置12のモータ121は、ドラム122が第3高度H3に相当する高度の長さの主係留索110を巻き取るように、第2方向に回転する。気球10は、ドラム122が第3高度H3に相当する高度の長さの主係留索110を巻き取ることに応じて、気球10の収納位置の高度である第3高度H3まで下降する。
When it is determined that the balloon lowering instruction has been input from the operator via the input unit 25 (S104-YES), the
図4は、S103の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing more detailed processing of S103.
まず、風速情報取得部321は、風速センサ15から送信された風速信号に対応する風速情報を取得する(S201)。
First, the wind speed
次いで、風速情報判定部322は、S201で取得された風速情報は「0」〜「3」の何れかであるかを判定する(S202)。次いで、気球高度決定部323は、記憶部24に記憶される気球高度決定テーブル241を参照して、S202の処理で判定された風速情報に基づいて、気球10の高度を決定する(S203)。
Next, the wind speed
図5は、気球高度決定テーブル241の一例を示す図である。なお、本実施形態でいうテーブルとはデータベースの形式の一例であり、データがサーバ内にプールしているような形式であってもよい。気球高度決定テーブル241は、気球10の現在の高度を、S202の処理で判定された風速情報に応じてどのような高度に変更するかを示す。気球高度決定テーブル241において、第1高度H1はS102の処理により気球上昇部31によって上昇された高度であり、第3高度H3は気球10の収納位置の高度である。第2高度H2は、第1高度H1と第3高度H3との間の高度である。一例では、第1高度H1は100mであり、第2高度H2は50mであり、第3高度H3は0mである。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the balloon altitude determination table 241. The table in the present embodiment is an example of a database format, and may be a format in which data is pooled in the server. The balloon altitude determination table 241 indicates to what altitude the current altitude of the
気球高度決定部323は、気球10が強風を受ける可能性が低いため「安全」であること示す風速情報「0」である場合に、気球10の現在の高度が第1高度H1〜第3高度H3であるかにかかわらず、気球10の高度を第1高度H1にすることを決定する。
The balloon
気球高度決定部323は、気球10が強風を受ける可能性があるため「注意」すること示す風速情報「1」である場合に、気球10の現在の高度が第1高度H1又は第2高度H2であるときに、気球10の高度を第1高度H1にすることを決定する。一方、気球高度決定部323は、風速情報が「1」である場合に、気球10の現在の高度が第3高度H3であるときに、気球10の高度を第2高度H2にすることを決定する。
The balloon
気球高度決定部323は、気球10が強風を受ける可能性が比較的高いため「警戒」すること示す風速情報「2」である場合に、気球10の現在の高度が第1高度H1であるときに、気球10の高度を第1高度H1にすることを決定する。また、気球高度決定部323は、風速情報が「2」である場合に、気球10の現在の高度が第2高度H2であるときに、気球10の高度を第2高度H2にすることを決定する。そして、気球高度決定部323は、風速情報が「2」である場合に、気球10の現在の高度が第3高度H3であるときに、気球10の高度を第3高度H3にすることを決定する。
When the balloon
気球高度決定部323は、気球10が強風を受ける可能性が非常に高いため「危険」であることを示す風速情報「3」である場合に、気球10の現在の高度が第1高度H1であるときに、気球10の高度を第2高度H2にすることを決定する。一方、気球高度決定部323は、風速情報が「3」である場合に、気球10の現在の高度が第2高度H2又は第3高度H3であるときに、気球10の高度を第3高度H3にすることを決定する。
The balloon
次いで、気球高度制御部324は、S203の処理で決定された高度に応じた制御信号を生成する(S204)。気球高度制御部324は、気球10の現在の高度と、S203の処理で決定された気球10の高度が同一の場合、モータ121を回転させないことを示す制御信号を生成する。
Next, the balloon
気球高度制御部324は、気球10の現在の高度が第1高度H1であり且つS203の処理で決定された気球10の高度が第2高度H2である場合、気球10を第1高度H1から第2高度H2に下降させる。モータ121に送信する。すなわち、気球高度制御部324は、現在の高度が第1高度H1であり、S203の処理で風速情報に対応する風速が20m/s以上であり且つ25m/s未満であると判定されたときに、気球10を第1高度H1から第2高度H2に下降させる。気球高度制御部324は、係留索長センサ16から送信される回転信号に対応する主係留索の巻き出し長さが第2高度H2に一致するまで、有線通信部22を介して制御信号を送信することで、巻取装置12のモータ121を第2方向に回転させる。
When the current altitude of the
気球高度制御部324は、気球10の現在の高度が第2高度H2であり且つS203の処理で決定された気球10の高度が第3高度H3である場合、気球10を第3高度H3に下降させる。すなわち、気球高度制御部324は、現在の高度が第1高度H1又は第2高度H2であり、S203の処理で風速情報に対応する風速が20m/s以上であり且つ25m/s未満であると判定されたときに、気球10を第3高度H3に下降させる。気球高度制御部324は、係留索長センサ16から送信される回転信号に対応する主係留索の巻き出し長さが第3高度H3に一致するまで、有線通信部22を介して制御信号を送信することで、巻取装置12のモータ121を第2方向に回転させる。
When the current altitude of the
気球高度制御部324は、気球10の現在の高度が第2高度H2又は第3高度H3であり且つS203の処理で決定された気球10の高度が第1高度H1である場合、気球10を第1高度H1に上昇させるすなわち、気球高度制御部324は、現在の高度が第2高度H2であり、S203の処理で風速情報に対応する風速が15m/s未満であると判定されたときに、気球10を第1高度H1に上昇させる。また、気球高度制御部324は、現在の高度が第3高度H3であり、S203の処理で風速情報に対応する風速が10m/s未満であると判定されたときに、気球10を第1高度H1に上昇させる。気球高度制御部324は、係留索長センサ16から送信される回転信号に対応する主係留索の巻き出し長さが第1高度H1に一致するまで、有線通信部22を介して制御信号を送信することで、巻取装置12のモータ121を第1方向に回転させる。
When the current altitude of the
気球高度制御部324は、気球10の現在の高度が第3高度H3であり且つS203の処理で決定された気球10の高度が第2高度H2である場合、気球10を第3高度H3から第2高度H2に上昇させる。すなわち、気球高度制御部324は、現在の高度が第3高度H3であり、S203の処理で風速情報に対応する風速が15m/s以上であり且つ20m/s未満であると判定されたときに、気球10を第3高度H3から第2高度H2に上昇させる。気球高度制御部324は、係留索長センサ16から送信される回転信号に対応する主係留索の巻き出し長さが第2高度H2に一致するまで、有線通信部22を介して制御信号を送信することで、巻取装置12のモータ121を第1方向に回転させる。
When the current altitude of the
そして、制御信号送信部325は、S204の処理で生成された制御信号を巻取装置12のモータ121に送信する(S205)。
And the control
(第1実施形態に係る係留気球の作用効果)
係留気球1は、風速センサ15により検出された気球10が受ける風の風速に関連する風速情報に基づいて気球10を上昇又は下降させる。係留気球1では、気球10が受ける風の風速が強くなったときに気球10を収納することで、係留された気球10が強風を受けることを防止することができる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the first embodiment)
The
また、係留気球1では、気球昇降制御部32は、風速情報が「注意」又は「警戒」を示すときに、気球10の高度を、気球10を最初に上昇させたときの第1高度H1と、気球10が収納されたときの第3高度H3との間の高度である第2高度H2にする。係留気球1は、風速情報が「注意」又は「警戒」を示すときに、気球10の高度を第2高度H2にすることで、風速情報が「危険」を示す状態に急変した場合に、気球10の高度を第2高度H2から第3高度H3にして気球10を早急に収納することができる。また、係留気球1は、風速情報が「注意」又は「警戒」を示すときに、気球10の高度を第2高度H2にすることで、風速情報が「注意」又は「警戒」を示す間に、中継局19の機能を維持することができる。
Further, in the
(第2実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
図6は、第2実施形態に係る係留気球の構成を示す図である。
(Configuration and function of the mooring balloon according to the second embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a mooring balloon according to the second embodiment.
係留気球2は、高度センサ18が係留索長センサ16の代わりに配置されることが係留気球1と相違する。高度センサ18以外の係留気球2の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された係留気球1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
The
高度センサ18は、気球通信装置17及び中継局19と共に気球10のペイロード用ドーム102の凹部に配置される。高度センサ18は、グローバル・ポジショニング・システム(Global Positioning System、GPS)又は3点測量により地表からの高度を測定して、測定した高度を示す気球高度信号を気球通信装置17を介して制御装置20に送信する。制御装置20の処理部30は、気球高度信号を無線通信部21を介して取得して、取得した気球高度信号に対応する高度が、風速センサ15が検出した風速に関連する風速情報に基づいて決定した気球10の高度に一致するように巻取装置12を制御する。
The altitude sensor 18 is disposed in the recess of the
(第2実施形態に係る係留気球の作用効果)
係留気球2では、気球10のペイロード用ドーム102の凹部に配置された高度センサ18が気球10の高度を測定するので、気球10が風に流されて着陸台13の直上の位置から外れた場合でも気球10の高度を精度よく制御することができる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the second embodiment)
In the
(第3実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
図7は、第3実施形態に係る係留気球の構成を示す図である。
(Configuration and function of the mooring balloon according to the third embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a mooring balloon according to the third embodiment.
係留気球3は、風速センサ151が風速センサ15の代わりに配置されることが係留気球1と相違する。また、気球通信装置17が配置されないことが係留気球1と相違する。風速センサ151以外の係留気球3の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された係留気球1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
The
風速センサ151は、地表に配置され、ケーブル152を介して制御装置20の有線通信部22に接続され、気球10が受ける風の風速を検出し、検出した風速に関連する風速情報を示す風速信号を、制御装置20に送信する。
The
(第3実施形態に係る係留気球の作用効果)
係留気球3では、気球10のペイロード用ドーム102の凹部には、制御装置20と通信が必要な機器は配置されないので、気球通信装置17を省略することができる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the third embodiment)
In the
(第4実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
第4実施形態に係る係留気球は、制御装置40が制御装置20の代わりに配置されることが係留気球1と相違する。制御装置40以外の第4実施形態に係る係留気球の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された係留気球1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
(Configuration and function of the mooring balloon according to the fourth embodiment)
The mooring balloon according to the fourth embodiment is different from the
図8は、制御装置40の概略構成の一例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
制御装置40は、処理部50が処理部30の代わりに配置されることが制御装置20と相違する。処理部50は、気球昇降制御部52が気球昇降制御部32の代わりに配置されることが処理部30と相違する。気球昇降制御部52以外の制御装置40の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された制御装置20の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。気球昇降制御部52は、風速情報演算部521を有することが気球昇降制御部32と相違する。
The
(第4実施形態に係る係留気球による気球係留処理)
図9は、第4実施形態に係る係留気球による気球係留処理のフローチャートである。図9に示す気球係留処理は、予め記憶部24に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部50により、第4実施形態に係る係留気球の各要素と協働して実行される。
(Balloon mooring process by mooring balloons according to the fourth embodiment)
FIG. 9 is a flowchart of the balloon mooring process using the moored balloon according to the fourth embodiment. The balloon mooring process shown in FIG. 9 is executed mainly by the
S301〜S302及びS304〜S305の処理は、S101〜S102及びS104〜S105の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。S303において、気球昇降制御部52は、取得した風速信号に対応する風速に関連する風速情報から演算される風速情報に基づいて気球10を上昇又は下降させることを示す制御信号を、巻取装置12のモータ121に送信する(S303)。
Since the processes of S301 to S302 and S304 to S305 are the same as the processes of S101 to S102 and S104 to S105, detailed description thereof is omitted here. In S303, the balloon
図10は、S303の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing more detailed processing of S303.
S401及びS404〜S406の処理は、S201及びS203〜S205の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。S402において、風速情報演算部521は、直近のM個の風速情報の平均値を演算する(S402)。次いで、風速情報判定部322は、S402で演算された風速情報は「0」〜「3」の何れかであるかを判定する。風速情報判定部322は、S402で演算された風速情報を四捨五入して、S402で演算された風速情報が「0」〜「3」の何れかであるかを判定する。
Since the processing of S401 and S404 to S406 is the same as the processing of S201 and S203 to S205, detailed description thereof is omitted here. In S402, the wind speed
なお、S402の最初の処理では、風速情報は1つしかないので、風速情報演算部521は、取得した1つの風速情報の平均値を演算する。同様に、S402の2回目の処理では、風速情報は2つしかないので、風速情報演算部521は、取得した2つの風速情報の平均値を演算する。以降、S402の(M−1)回目の処理まで、風速情報演算部521は、取得した個数の風速情報の平均値を演算する。また、風速情報演算部521は、S402の(M+1)回目の処理では、最初の処理で取得した風速情報を除いて平均値を演算し、S402の(M+1)回目の処理では、2回目の処理で取得した風速情報を除いて平均値を演算する。以降、風速情報演算部521は、(M+2)個前の処理で取得した風速情報を除いてM個の風速情報の平均値を演算する。
In the first process of S402, since there is only one wind speed information, the wind speed
(第4実施形態に係る係留気球の作用効果)
第4実施形態に係る係留気球は、直近のM個の風速情報の平均値に基づいて、風速情報を判定するので、風速情報の値が突発的に変化した場合に、気球10の高度を上下させる等の不要な処理が発生することを防止できる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the fourth embodiment)
The mooring balloon according to the fourth embodiment determines the wind speed information based on the average value of the most recent M pieces of wind speed information. Therefore, when the value of the wind speed information suddenly changes, the altitude of the
なお、第4実施形態に係る係留気球では、風速情報演算部521は、M個の風速情報の平均値を演算するが、実施形態に係る係留気球は、M個の風速情報の中央値又は最頻値を演算し、演算された中央値又は最頻値に基づいて判定処理を実行してもよい。
In the mooring balloon according to the fourth embodiment, the wind speed
また、第4実施形態に係る係留気球では、風速情報判定部322は、S402で演算された風速情報を四捨五入して、風速情報が「0」〜「3」の何れかであるかを判定する。しかしながら、実施形態に係る係留気球は、S402で演算された風速情報を切り上げして、風速情報が「0」〜「3」の何れかであるかを判定してもよい。
In the moored balloon according to the fourth embodiment, the wind speed
(第5実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
第5実施形態に係る係留気球は、制御装置60が制御装置40の代わりに配置されることが第4実施形態に係る係留気球と相違する。制御装置60以外の第5実施形態に係る係留気球の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された第4実施形態に係る係留気球の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
(Configuration and function of the mooring balloon according to the fifth embodiment)
The mooring balloon according to the fifth embodiment is different from the mooring balloon according to the fourth embodiment in that the
図11は、制御装置60の概略構成の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
制御装置60は、記憶部64が記憶部24の代わりに配置されることが制御装置40と相違する。また、制御装置60は、処理部70が処理部50の代わりに配置されることが制御装置40と相違する。処理部70は、気球昇降制御部72が気球昇降制御部52の代わりに配置されることが処理部50と相違する。記憶部64及び気球昇降制御部72以外の制御装置60の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された制御装置40の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。気球昇降制御部72は、使用テーブル決定部721を有することが気球昇降制御部52と相違する。
The
記憶部64は、第1気球高度決定テーブル641及び第2気球高度決定テーブル642を気球高度決定テーブル241の代わりに記憶することが記憶部24と相違する。
The
図12(a)は第1気球高度決定テーブル641の一例を示す図であり、図12(b)は第2気球高度決定テーブル642の一例を示す図である。第1気球高度決定テーブル641は図5に示す気球高度決定テーブル241と同一のテーブルである。第2気球高度決定テーブル642は、気球10の現在の高度が第2高度H2であり、風速情報が「1」であるときの変更後の気球10の高度が第1高度H1ではなく第2高度H2であることが第1気球高度決定テーブル641と相違する。
12A is a diagram showing an example of the first balloon altitude determination table 641, and FIG. 12B is a diagram showing an example of the second balloon altitude determination table 642. As shown in FIG. The first balloon altitude determination table 641 is the same table as the balloon altitude determination table 241 shown in FIG. In the second balloon altitude determination table 642, the current altitude of the
(第5実施形態に係る係留気球による気球係留処理)
図13は、第5実施形態に係る係留気球による気球係留処理のフローチャートである。図13に示す気球係留処理は、予め記憶部64に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部70により、第5実施形態に係る係留気球の各要素と協働して実行される。
(Balloon mooring process using a mooring balloon according to the fifth embodiment)
FIG. 13 is a flowchart of balloon mooring processing using a mooring balloon according to the fifth embodiment. The balloon mooring process shown in FIG. 13 is executed mainly by the
S501〜S502及びS504〜S505の処理は、S301〜S302及びS304〜S305の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。S503において、気球昇降制御部72は、取得した風速信号に関連する風速情報に基づいて、第1気球高度決定テーブル641又は第2気球高度決定テーブル642を参照して生成される制御信号を、巻取装置12のモータ121に送信する(S503)。
Since the processing of S501 to S502 and S504 to S505 is the same as the processing of S301 to S302 and S304 to S305, detailed description thereof is omitted here. In S503, the balloon ascending / descending
図14は、S503の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart showing more detailed processing of S503.
S601〜S602及びS605〜S607の処理は、S401〜402及びS404〜S406の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。S603において、使用テーブル決定部721は、記憶部64に記憶された第1気球高度決定テーブル641及び第2気球高度決定テーブル642の何れを使用するかを決定する。(S603)。次いで、風速情報判定部322は、S602で演算された風速情報は「0」〜「3」の何れかであるかを、S603の処理で決定したテーブルを使用して判定する。
Since the processing of S601 to S602 and S605 to S607 is the same as the processing of S401 to 402 and S404 to S406, detailed description thereof is omitted here. In step S <b> 603, the use
図15は、S603の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。 FIG. 15 is a flowchart showing more detailed processing of S603.
まず、使用テーブル決定部721は、使用しているテーブルが第1気球高度決定テーブル641であるか否かを判定する(S701)。使用テーブル決定部721は、第1気球高度決定テーブル641を使用していると判定すると(S701−YES)と、前回の503の処理において、気球10の高度が第1高度H1又は第3高度H3から第2高度H2に変更されたか否かを判定する(S702)。前回の503の処理において、気球10の高度が第1高度H1又は第3高度H3から第2高度H2に変更されていないと判定される(S702−NO)と、処理は終了する。使用テーブル決定部721は、前回の503の処理において、気球10の高度が第1高度H1又は第3高度H3から第2高度H2に変更されていたと判定する(S702−YES)と、使用するテーブルを第2気球高度決定テーブル642に変更し、処理は終了する。
First, the use
使用テーブル決定部721は、第2気球高度決定テーブル642を使用していると判定すると(S701−NO)と、第2気球高度決定テーブル642の使用を開始してから所定のしきい値時間が経過したか否かを判定する(S704)。一例では、しきい値時間は10分である。第2気球高度決定テーブル642の使用を開始してから所定のしきい値時間が経過していないと判定される(S704−NO)と、処理は終了する。使用テーブル決定部721は、第2気球高度決定テーブル642の使用を開始してから所定のしきい値時間が経過したと判定する(S704−YES)と、使用するテーブルを第1気球高度決定テーブル641に変更し、処理は終了する。
If the use
(第5実施形態に係る係留気球の作用効果)
第5実施形態に係る係留気球は、気球10の高度が第1高度H1又は第3高度H3から第2高度H2に変更されてから所定のしきい値時間に亘って、第2気球高度決定テーブル642を使用する。第2気球高度決定テーブル642は、気球10の現在の高度が第2高度H2であり、風速情報が「1」及び「2」であるときの変更後の気球10の高度が第2高度H2である。第5実施形態に係る係留気球では、制御装置は、気球10の高度を第2高度に制御してから所定のしきい値時間が経過するまでに、風速が10m/sと25m/sの間で変化したときに、気球10の高度を変更しない。第5実施形態に係る係留気球では、しきい値時間が経過するまで風速が10m/sと25m/sの間で変化したときに、気球10の高度を変更しないため、気球10の高度を上下させる等の不要な処理が発生することを防止できる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the fifth embodiment)
The moored balloon according to the fifth embodiment has a second balloon altitude determination table over a predetermined threshold time after the altitude of the
(第6実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
図16は、第6実施形態に係る係留気球の構成を示す図である。
(Configuration and function of the mooring balloon according to the sixth embodiment)
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a mooring balloon according to the sixth embodiment.
係留気球6は、制御装置80が制御装置20の代わりに配置されることが係留気球1と相違する。また、係留気球6は、Web上の風速情報記憶部153が配置されることが係留気球1と相違する。制御装置80及び風速情報記憶部153以外の第6実施形態に係る係留気球の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された係留気球1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
The
風速情報記憶部153は、一例では、気象庁のサーバであり、気球10が係留される場所を含む地域の風速に関する情報を記憶する。風速情報記憶部153で実行される変換プログラム等のプログラムと、制御装置80で実行される閲覧プログラム等のプログラムとは、ハイパーテキスト転送プロトコル(Hypertext Transfer Protocol、HTTP)等の通信プロトコルを用いて通信を行う。
The wind speed
図17は、制御装置80の概略構成の一例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
制御装置80は、公衆回線網通信部23及びアンテナ28を有することが制御装置20と相違する。また、制御装置80は、処理部90が処理部30の代わりに配置されることが制御装置20と相違する。処理部90は、気球昇降制御部92が気球昇降制御部32の代わりに配置されることが処理部30と相違する。公衆回線網通信部23、アンテナ28気球昇降制御部92以外の制御装置40の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された制御装置20の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。気球昇降制御部92は、風速情報補正部921を有することが気球昇降制御部32と相違する。
The
公衆回線網通信部23は、制御装置80を公衆回線網600に接続するための通信インターフェース回路を有する。公衆回線網通信部23は、風速情報記憶部153からアンテナ28を介して受信したデータを処理部90に供給する。
The public line
(第6実施形態に係る係留気球による気球係留処理)
図18は、第6実施形態に係る係留気球による気球係留処理のフローチャートである。図18に示す気球係留処理は、予め記憶部24に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部90により、係留気球6の各要素と協働して実行される。
(Balloon mooring process using a mooring balloon according to the sixth embodiment)
FIG. 18 is a flowchart of balloon mooring processing using a mooring balloon according to the sixth embodiment. The balloon mooring process shown in FIG. 18 is executed mainly by the
S801〜S802及びS804〜S805の処理は、S101〜S102及びS104〜S105の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。S803において、気球昇降制御部92は、取得した風速信号に対応する風速に関連する風速情報を補正した風速情報に基づいて気球10を上昇又は下降させることを示す制御信号を、巻取装置12のモータ121に送信する(S803)。
Since the processes of S801 to S802 and S804 to S805 are the same as the processes of S101 to S102 and S104 to S105, detailed description thereof is omitted here. In step S <b> 803, the balloon
図19は、S803の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。 FIG. 19 is a flowchart showing more detailed processing of S803.
S901及びS904〜S906の処理は、S201及びS203〜S205の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。S902において、風速情報補正部921は、風速情報記憶部153に記憶される気球10が係留される場所の近辺の風速情報に基づいて、S901で取得された風速情報を補正する(S902)。次いで、風速情報判定部322は、S902で補正された風速情報は「0」〜「3」の何れかであるかを判定する。風速情報判定部322は、S402で演算された風速情報を四捨五入して、S402で演算された風速情報が「0」〜「3」の何れかであるかを判定する。
Since the processing of S901 and S904 to S906 is the same as the processing of S201 and S203 to S205, detailed description thereof is omitted here. In S902, the wind speed
図20は、S902の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。 FIG. 20 is a flowchart showing more detailed processing of S902.
まず、風速情報補正部921は、風速情報記憶部153に記憶される気球10が係留される場所の近辺の風速情報を、公衆回線網通信部23を介して風速情報記憶部153から取得する(S921)。次いで、風速情報補正部921は、風速情報記憶部153から取得した風速情報から気球10が受ける風の風速を取得する(S922)。
First, the wind speed
次いで、風速情報補正部921は、S922の処理で演算された気球10が受ける風の風速を「0」〜「3」で示される風速情報に変換する(S923)。風速情報補正部921は、気球10が受ける風の風速が10m/s未満であるとき、S922の処理で取得された気球10が受ける風の風速を風速情報「0」に変換する。風速情報補正部921は、気球10が受ける風の風速が10m/s以上であり且つ15m/s未満であるとき、S922の処理で取得された気球10が受ける風の風速を風速情報「1」に変換する。風速情報補正部921は、気球10が受ける風の風速が15m/s以上であり且つ20m/s未満であるとき、S922の処理で取得された気球10が受ける風の風速を風速情報「2」に変換する。風速情報補正部921は、気球10が受ける風の風速が20m/s以上であり且つ25m/s未満であるとき、S922の処理で取得された気球10が受ける風の風速を風速情報「3」に変換する。
Next, the wind speed
そして、風速情報補正部921は、S923の処理で変換された風速情報を使用して、S901で取得された風速情報を補正する。一例では、風速情報補正部921は、S901で取得された風速情報及びS923の処理で変換された風速情報の平均値を補正された風速情報とする。
Then, the wind speed
(第6実施形態に係る係留気球の作用効果)
係留気球6は、風速情報記憶部153に記憶される気球10が係留される場所の近辺の風速情報を使用して、風速情報を補正するので、風速情報の確度をより向上させることができる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the sixth embodiment)
Since the
(実施形態に係る係留気球の変形例)
気球10の本体部101は、ヘリウム格納袋にヘリウムガスが充填されると扁平球状の形状を有するが、実施形態に係る係留気球では、気球は、扁平球状以外の種々の形状を有してもよい。
(Modification example of the mooring balloon according to the embodiment)
The
また、気球10は、単一の主係留索110によって係留されるが、実施形態に係る係留気球では、気球は、複数の主係留索110によって係留されてもよい。
The
また、巻取装置12、係留索長センサ16及び風速センサ151は、ケーブルを介して制御装置20に接続されるが、実施形態に係る係留気球では、制御装置はWi−Fi(登録商標)等の通信方式に従った無線通信することで巻取装置等と信号を通信してもよい。
The winding
また、係留気球1では、気球10は、第1高度H1、第2高度H2及び第3高度H3の3つの高度となるように制御されるが、実施形態に係る係留気球では、気球は、2つ又は4つ以上の高度となるように制御されてもよい。一例では、気球は、互いに20m離れた複数の高度となるように制御される。また、他の例では、制御装置は、気球の高度を少なくとも3つの高度に制御する。
In the
また、風速センサ15は、風速情報を示す風速信号を制御装置に送信するが、実施形態に係る係留気球では、風速センサは風速を示す信号を制御装置に送信し、制御装置が風速情報を決定してもよい。
The
1〜3、6 係留気球
10 気球
11 係留索
12 巻取装置
15 風速センサ
16 係留索長センサ(高度センサ)
17 気球通信装置
18 高度センサ
20、40、60、80 制御装置
1-3, 6 Moored
17 Balloon communication device 18
Claims (9)
一端が前記気球に接合された係留索と、
前記気球が受ける風の風速を検出する風速センサと、
前記気球の高度を測定する高度センサと、
前記係留索を巻き出し又は巻き取る巻取装置と、
前記風速センサが検出した風速に関連する風速情報に基づいて前記気球の高度を決定し、前記高度センサが測定した高度が前記決定した高度に一致するように前記巻取装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記気球の高度を少なくとも3つの高度に制御する、ことを特徴とする係留気球。 With balloons,
A mooring line with one end joined to the balloon;
A wind speed sensor for detecting a wind speed of the wind received by the balloon;
An altitude sensor for measuring the altitude of the balloon;
A winding device for unwinding or winding the mooring line;
A control device that determines an altitude of the balloon based on wind speed information related to the wind speed detected by the wind speed sensor, and controls the winding device so that the altitude measured by the altitude sensor matches the determined altitude; Have
The mooring balloon , wherein the control device controls the altitude of the balloon to at least three altitudes .
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