JP2001127682A - 通信装置 - Google Patents
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Abstract
構築する時に、飛行船間の通信装置5の送受信用アンテ
ナをお互いに指向できるようするとともに、通信に適し
た通信波を使用することにより、通信ネットワークを常
時確保できる通信装置を得る。 【解決手段】 ビーコン信号を送受信するビーコン装置
を有する複数の飛行船によって、通信ネットワークを構
築する飛行船間の通信装置において、飛行船間の距離に
応じて、ビーコンのビーム幅を変化させるビーコン装置
を設け、飛行船間距離が遠くになるに従ってビーコンの
ビーム幅を狭くすることにより信号強度を一定にする。
Description
受信するビーコン装置を有する複数の飛行船によって、
通信ネットワークを構築する飛行船間の通信装置に関す
るものである。
衛星または、地上の通信網を使ったものであるが、地上
の通信網に使われる基幹の通信網は固定であり、無線通
信に使用されるアンテナも一定の方向に、一定のビーム
となっている。そのため、通信アンテナを相手の通信ア
ンテナに指向させるためには、通常はビーコン装置は使
用されていない。
衛星間の距離は通常、数百km〜数万kmとなり、もっ
とも距離の近い場合においても、衛星間通信には、高利
得のアンテナを使用しており、そのビーム捕捉、追尾用
には、高精度のビーコン装置が使用されている。ビーコ
ン装置も大きい空間損失を補うため、細い一定のビーコ
ン波を使用し、ビーコン波を走査し、捕捉、追尾動作を
行っている。
影響を受けにくい成層圏に飛行船を滞留させ、その飛行
船に通信機器を搭載し、空中に通信網を構築しようとし
ている。人工衛星を使用した通信の場合は、衛星と地上
との距離が遠いため、通信の時間遅れがあることと、電
波の伝播損失が大きくなるため、地上の受信アンテナを
大きくしなければならない、という欠点がある。地上の
通信網は、有線または無線を使用し、構築されている
が、広い範囲に有線で高速、大容量の通信網を構築する
には、光ファイバーの敷設などを要し、多額の費用がか
かる。また、無線を使用した地上の通信網では、ビルな
ど障害物の多い都市部では、支障が多い。また、広域を
カバーすることも難しい。それに対して、飛行船を使用
した通信網は、人工衛星に比べ、地上に近く、かつ、ビ
ルなどの障害物より、高い位置にあるため、これらの欠
点を解決できる利点がある。
した図である。図において、1は飛行船であり、2は飛行
船1を制御する地上管制局、3は飛行船1が位置、姿勢
を計測するために使用するGPS衛星、4は飛行船1に
搭載された地上との通信装置、5は飛行船1に搭載され
た飛行船間の通信を行う船間通信装置である。
上との通信装置4により、地上との通信を行う。しか
し、一つの飛行船により、通信可能な実用範囲は、高度
20kmの成層圏に滞留させた場合、地上で数百平方キロ
メートル程度となる。そこで、地上の通信網を使わず、
広範囲の通信ネットワークを構築するには、複数の飛行
船を空中に配置し、飛行船に搭載された飛行船間の通信
を行う通信装置5により、飛行船間も通信を行う必要が
ある。
の通信を行うためには、使用周波数を高く(波長を短く
して)して、広帯域伝送を可能とすることが必要であ
る。また、飛行船は、充填気体と空気との比重差による
浮力を利用し、飛行しているため、搭載機器については
軽量化が必要とされる。よって、飛行船間の通信を行う
通信装置5の送信出力を大きくすることは、機器重量が
大きくなるためにしにくい。そのため、遠距離の通信を
確保するためには、送受信用のアンテナの利得を高くす
るのが、一般的である。周波数が高く、利得が高いた
め、ビーム幅は狭くなる。したがって、複数の飛行船を
配置し、通信ネットワークを構築する時には、最初
に、通信を行う相手の飛行船の通信装置5の送受信用ア
ンテナをお互いに指向し、アンテナビームが常に相手の
飛行船のアンテナを追尾するようにしなければならな
い、また、飛行船間の距離はサービス区域の需要密度
により、数十km〜数百kmまで変化する。これに比例
して、空間損失の増減する。空間損失が増大しても、良
好な通信を確保しなければならない、という課題があっ
た。
めになされたもので、複数の飛行船を配置し、通信ネッ
トワークを構築する時に、飛行船間の通信装置5の送受
信用アンテナをお互いに指向できるようするとともに、
距離に応じて、ビーム幅を変化させ、また、通信に適し
た通信波を使用することにより、通信ネットワークを常
時確保できることを目的とした通信装置を提供するもの
である。
置は、飛行船間距離が変化しても、距離に応じて、ビー
ム幅を変化させるビーコン装置を有し、飛行船停留範囲
にビーコンビームが指向できるようにしたものである。
置のビーコン波にレーザ光、ミリ波帯の電波、あるいは
赤外線を使用したものである。
置として飛行船間の距離が遠くになるに従ってビーコン
のビーム幅を狭くするようにしたものである。
ン装置として飛行船の位置を検出し、飛行船を管制する
地上管制局にから送信される通信相手の位置信号を受信
し、当該位置にビーコンを送受信するようにした手段を
設けたものである。
よるビーコン装置の実施の形態を図に基づいて説明す
る。図1は飛行船で通信網を構築した例を示す図、図2
は飛行船に搭載された飛行船間の通信を行う通信装置の
構成例を示した図、図3は飛行船に搭載された飛行船間
の通信を行う通信装置にレーザ光を使用した一例の構成
を示した図、図4は船間通信装置の駆動の一例を説明す
る図である。図5は船間距離とビーム幅の関係を示す図
である。図において1は飛行船、2は地上管制局、3は
GPS衛星、4は通信装置、5は船間通信装置、6は送
信器、7はビーコン送信器、8は混合器、9はアンテナ
又は送信・受信光学系、10は分配器、11は受信器、
12は追尾センサ、13はジンバル、14はヨー駆動機
構、15はピッチ駆動機構である。
施の形態1での動作を示す。飛行船で構成される通信ネ
ットワークは、図1に示すように飛行船1に搭載された
地上との通信装置4により、地上との通信を行う。しか
し、一つの飛行船により、通信可能な実用範囲は、高度
20kmの成層圏に滞留させた場合、地上で数百平方キロ
メートル程度となる。そこで、地上の通信網を使わず、
広範囲の通信ネットワークを構築するには、複数の飛行
船1を空中に配置し、飛行船1に搭載された飛行船間の
通信を行う通信装置5により、飛行船間も通信を行う必
要がある。図1には、2機の飛行船のみを示したが、も
ちろん、必要とする通信網の範囲で、機数は増える。図
2に飛行船に搭載された飛行船間の通信を行う通信装置
5の構成例を示したが、飛行船間の通信を行う通信装置
5の送信出力を大きくすることは、機器重量が大きくな
るためにしにくい。そのため、遠距離の通信を確保する
ためには、送受信用のアンテナ9の利得を高くするの
が、一般的である。利得が高くなると、アンテナビーム
は狭くなり、指向性を持つ。したがって、通信ネットワ
ークを構成するためには、通信を行う相手の飛行船の船
間通信装置5の送受信用のアンテナ9を常にお互いに指
向する必要がある。飛行船は、飛行制御のため、姿勢検
出の手段を有している。姿勢検出には、ジャイロ、GP
S衛星3からの信号受信などにより、行われる。
により、飛行船の位置が検出できる。したがって、通信
を行う相手の飛行船1の概略方向には、船間通信装置5
のアンテナ9を、船間通信装置5の全体を機械的に駆動
できるヨー駆動装置14およびピッチ駆動機構15によ
り、指向することは可能である。しかし、前述したよう
に、通信用のビームは通信品質を確保するために狭いた
め、正確に相手のアンテナに指向することは、これだけ
ではできない。
と呼ばれる通信ビームより、ビーム幅の広い追尾用ビー
ムを船間通信装置5に組み込み、ビーコンを検知し、ア
ンテナの方向を正確に正対できるように制御している。
その仕組を図3で説明する。相手の船間通信装置5から
の送信波には、通信用信号とビーコン信号がある。受信
されたビームは、アンテナ9を通過後、分配器10によ
り、追尾用のビーコン信号と通信用の受信信号に分岐さ
れる。
(Silicon Charge Coupled Device)のようなX−Yの
2軸(平面)に多数配列された素子により、ビーコン信
号ビームの指向方向を検出し、この検出信号が、アンテ
ナ追尾機構の指向制御情報となり、絶えず追尾センサの
中央に受信波ビームが位置するようにフィードバックが
かけられる。このようして、ビーコン信号により、通信
用受信信号ビームが受信できるようになる。なお、ここ
では、ビームの駆動を機械的に行う方式で示したが、電
子的、光学的に行うこともできる。
置を指示された時に、ビーコン信号が受信できなけれ
ば、通信用信号が受信できず、通信ネットワークが構築
できない。しかし、地上管制局2などからの飛行船位置
は計測誤差を含んでおり、図5に示すように相手との飛
行船間距離R1で位置誤差範囲S1以上のビームの広が
りがなければ、相手の飛行船に向けた時に確実に捕捉す
ることはできない。
間距離R1の時のビーム広がりS1のままであると、ビ
ームが捕捉するのに必要なビームS1以上に距離R2で
は、広がり、相手が受信する信号強度は弱くなり、送信
パワーを大きくしなければならなくなる。そこで船間の
距離に応じて、ビーコンのビーム幅を制御し、送信パワ
ーを変えることなしに、確実に捕捉できるようにした。
ビーコンのビーム幅は焦点距離を変えることなどによ
り、簡単に制御可能である。
幅、Kを装置に決まる一定値とすると、
い、S1を見込む角度が一定になるように、ビーコンビ
ーム幅:θを狭くすれば、信号強度は、一定となる。
は、飛行船は、大気減衰の少ない高度で使用されるた
め、他との干渉の少ないビーコン波にレーザ波を使用す
るものである。また、通信用信号と波長帯をあわせるこ
とで、装置の低コストが図れる。
は、飛行船は、大気減衰の少ない高度で使用されるた
め、他との干渉の少ないビーコン波にミリ波帯の電波を
使用するものである。
は、飛行船は、大気減衰の少ない高度で使用されるた
め、他との干渉の少ないビーコン波に赤外線を使用する
ものである。成層圏は、地上近くと比べ、空気密度、水
蒸気量が少ないので、伝播損失が少なく、飛行船間の通
信の減衰が少ない。また、地上の他の通信に対しては、
対流圏を通過することにより、減衰が大きくなるため、
干渉、妨害を与えることが少なくなる効果がある。ま
た、波長が短いため、帯域が広くとれる効果もある。
が、空中に配置され、地上管制局などの指示により、相
手の飛行船に船間通信装置のアンテナを指向した時に、
走査せずに、確実に船間通信が確保できるようになると
ともに、船間距離が離れても、ビーコン回線の性能が維
持できる。また、通信用信号の種類に応じて、波長を変
えることで装置の低コストが図れる。
る。
信装置の構成例を示した図である。
信装置にレーザ光を使用した一例の構成を示した図であ
る。
る。
信装置、5 船間通信装置、6 送信器、7 ビーコン
送信器、8 混合器、9 アンテナ、10 分配器、1
1 受信器、12 追尾センサ、13 ジンバル、14
ヨー駆動機構、15 ピッチ駆動機構。
Claims (4)
- 【請求項1】 ビーコン信号を送受信するビーコン装置
を有する複数の飛行船によって、通信ネットワークを構
築する飛行船間の通信装置において、上記ビーコン装置
は、飛行船間の距離に応じて、ビーコンのビーム幅を変
化させる手段を有することを特徴とする通信装置。 - 【請求項2】 上記ビーコン装置は、ビーコンにレーザ
光、ミリ波あるいは赤外線を用いたことを特徴とする請
求項1記載の通信装置。 - 【請求項3】 飛行船間の距離が遠くになるに従ってビ
ーコンのビーム幅を狭くするようにしたことを特徴とす
る請求項1又は2記載の通信装置。 - 【請求項4】 上記ビーコン装置は、飛行船の位置を検
出し、飛行船を管制する地上管制局にから送信される通
信相手の位置信号を受信し、当該位置にビーコンを送受
信するようにした手段を有することを特徴とする請求項
1〜3いずれか記載の通信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30231399A JP3799904B2 (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | 通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30231399A JP3799904B2 (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | 通信装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001127682A true JP2001127682A (ja) | 2001-05-11 |
JP3799904B2 JP3799904B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=17907460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30231399A Expired - Fee Related JP3799904B2 (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | 通信装置 |
Country Status (1)
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---|---|
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- 1999-10-25 JP JP30231399A patent/JP3799904B2/ja not_active Expired - Fee Related
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