JP2019051809A - 故障落下対応型haps - Google Patents
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Abstract
Description
前記制御部は、前記連結を解除する連結部の位置及び個数並びに前記連結を解除するタイミングの少なくとも一つを制御してもよい。
また、前記制御部は、前記複数の部分構造体の連結解除の複数種類の組み合わせから、前記落下目標場所への落下の確率が最も高い連結解除の組み合わせを選択して前記部分構造体に分解するように制御してもよい。
また、前記通信中継装置において、前記複数の部分構造体はそれぞれ、前記部分構造体が落下する場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信しながら落下してもよい。
また、前記通信中継装置において、前記落下目標場所を予測する手段を備えてもよいし、前記落下目標場所に関する情報を外部装置から受信する手段を備えてもよい。
また、前記通信中継装置において、前記落下目標場所は、前記通信中継装置又は前記複数の部分構造体について互いに異なる複数種類の条件で実行された複数回の落下試験により得られた機械学習の結果に基づいて予測されることを特徴とする通信中継装置。
また、前記通信中継装置において、周辺に位置する他の通信中継装置に下降を伴う故障が発生したとき、前記他の通信中継装置又はその部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警告信号を送信してもよい。
また、前記通信中継装置において、周辺に位置する他の通信中継装置の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記他の通信中継装置の下降を伴う故障の発生を検知してもよい。
また、前記通信中継装置において、前記浮揚空域の高度は100[km]以下であってもよい。前記浮揚体は、高度が11[km]以上及び50[km]以下の成層圏に位置してもよい。
前記管理装置において、前記故障が発生した通信中継装置の落下目標場所を予測し、その予測した落下目標場所に関する情報を、前記故障が発生した通信中継装置に送信してもよい。
また、前記管理装置において、前記通信中継装置又はその部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警告信号を送信してもよい。
図1は、本発明の一実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る通信システムは、多数の端末装置への同時接続や低遅延化などに対応する第5世代移動通信の3次元化ネットワークの実現に適する。
図2のHAPS10は、ソーラープレーンタイプのHAPSであり、長手方向の両端部側が上方に沿った主翼部101と、主翼部101の短手方向の一端縁部にバス動力系の推進装置としての複数のモータ駆動のプロペラ103とを備える。主翼部101の上面には、太陽光発電機能を有する太陽光発電部としての太陽光発電パネル(以下「ソーラーパネル」という。)102が設けられている。また、主翼部101の下面の長手方向の2箇所には、板状の連結部104を介して、ミッション機器が収容される複数の機器収容部としてのポッド105が連結されている。各ポッド105の内部には、ミッション機器としての無線中継局110と、バッテリー106とが収容されている。また、各ポッド105の下面側には離発着時に使用される車輪107が設けられている。ソーラーパネル102で発電された電力はバッテリー106に蓄電され、バッテリー106から供給される電力により、プロペラ103のモータが回転駆動され、無線中継局110による無線中継処理が実行される。
図3のHAPS20は、無人飛行船タイプのHAPSであり、ペイロードが大きいため大容量のバッテリーを搭載することができる。HAPS20は、浮力で浮揚するためのヘリウムガス等の気体が充填された飛行船本体201と、バス動力系の推進装置としてのモータ駆動のプロペラ202と、ミッション機器が収容される機器収容部203とを備える。機器収容部203の内部には、無線中継局210とバッテリー204とが収容されている。バッテリー204から供給される電力により、プロペラ202のモータが回転駆動され、無線中継局210による無線中継処理が実行される。
複数のHAPS10,20は、上空で互いに光通信によるHAPS間通信ができるように構成され、3次元化したネットワークを広域にわたって安定に実現することができるロバスト性に優れた無線通信ネットワークを形成する。この無線通信ネットワークは、各種環境や各種情報に応じたダイナミックルーティングによるアドホックネットワークとして機能することもできる。前記無線通信ネットワークは、2次元又は3次元の各種トポロジーを有するように形成することができ、例えば、図4に示すようにメッシュ型の無線通信ネットワークであってもよい。
なお、図5において、前述の図1と共通する部分については同じ符号を付し、その説明は省略する。
図5の無線中継局110,210はリピータータイプの無線中継局の例である。無線中継局110,210はそれぞれ、3Dセル形成アンテナ部111と、送受信部112と、フィード用アンテナ部113と、送受信部114と、リピーター部115と、監視制御部116と、電源部117とを備える。更に、無線中継局110,210はそれぞれ、HAPS間通信などに用いる光通信部125と、ビーム制御部126とを備える。
図7の無線中継局110,210は基地局タイプの無線中継局の例である。
なお、図7において、図6と同様な構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図7の無線中継局110,210はそれぞれ、モデム部118を更に備え、リピーター部115の代わりに基地局処理部119を備える。更に、無線中継局110,210はそれぞれ、光通信部125とビーム制御部126とを備える。
図8の無線中継局110,210はエッジコンピューティング機能を有する高機能の基地局タイプの無線中継局の例である。なお、図8において、図6及び図7と同様な構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図8の無線中継局110,210はそれぞれ、図7の構成要素に加えてエッジコンピューティング部120を更に備える。
図16において、遠隔制御装置85は、HAPS10又は複数の部分構造体10A〜10Eそれぞれについて互いに異なる複数種類の条件で試行された複数回の落下試験について、試験結果のデータを収集する(S301)。試験結果のデータは、試験時の気流の風速及び風向のデータと、実際に落下した落下場所のデータとを含む。試験結果のデータは、落下前のHAPS10又は部分構造体10A〜10Eの移動速度及び移動方向のデータと、HAPS10又は部分構造体10A〜10Eの質量若しくは質量及び外形サイズのデータとを含んでもよい。また、試験結果のデータは、落下試験に用いる試験装置から受信して取得してもよいし、落下試験のオペレータなどが入力することで取得してもよい。
10A〜10E 部分構造体
20 HAPS(飛行船タイプ)
40 セル形成目標空域
41,42,43 3次元セル
50 HAPSが位置する空域
60 ドローン
65 飛行機
70 フィーダ局
72 人工衛星
75 マイクロ波給電局
80 移動通信網
85 遠隔制御装置(管制センター)
100,200、300 ビーム
101 主翼部
102 ソーラーパネル(太陽光発電パネル)
103,202 プロペラ
104 連結部
105 ポッド
106 バッテリー
107 車輪
108 受電用ポッド
110,210 無線中継局
111 3次元(3D)セル形成アンテナ部
112 送受信部
113 フィード用アンテナ部
114 送受信部
115 リピーター部
116 監視制御部
117 電源部
118 モデム部
119 基地局処理部
120 エッジコンピューティング部
125 光通信部
126 ビーム制御部
130,230 光アンテナ装置
141 モータ駆動部
150 尾翼
151,152 連結部
151A〜151E 連結解除後の連結部構成部材
152A〜152E 連結解除後の連結部構成部材
153 制御部
154 連結解除機構
Claims (20)
- 端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と、
自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体と、を備える空中浮揚型の通信中継装置であって、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段を備えることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1の通信中継装置において、
連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体で構成され、
前記複数の部分構造体の連結を選択的に解除する連結解除機構と、
前記選択的に連結が解除された部分構造体が前記落下目標場所に落下するように前記連結解除機構による連結解除を制御する制御部と、を備えることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項2の通信中継装置において、
前記制御部は、前記連結を解除する連結部の位置及び個数並びに前記連結を解除するタイミングの少なくとも一つを制御することを特徴とする通信中継装置。 - 請求項2又は3の通信中継装置において、
前記制御部は、前記複数の部分構造体の連結解除の複数種類の組み合わせから、前記落下目標場所への落下の確率が最も高い連結解除の組み合わせを選択して前記部分構造体に分解するように制御することを特徴とする通信中継装置。 - 請求項2乃至4のいずれかの通信中継装置において、
前記複数の部分構造体はそれぞれ、前記部分構造体が落下する場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信しながら落下することを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至5のいずれかの通信中継装置において、
前記通信中継装置自身の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記故障の発生を検知する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至6のいずれかの通信中継装置において、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障の発生に関する情報を外部装置から受信する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至7のいずれかの通信中継装置において、
前記落下目標場所を予測する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至8のいずれかの通信中継装置において、
前記落下目標場所に関する情報を外部装置から受信する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項7又は9の通信中継装置において、
前記外部装置は、前記通信中継装置を管理する地上又は上空の管理装置であることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項7又は9の通信中継装置において、
前記外部装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを備えた周辺に位置する一又は複数の他の通信中継装置であることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至11のいずれかの通信中継装置において、
前記落下目標場所は、前記故障の発生時における周辺気流の風速及び風向と、前記故障が発生した通信中継装置の移動速度及び移動方向と、前記故障が発生した通信中継装置又はその通信中継装置を構成する前記複数の部分構造体の質量若しくは質量及び外形サイズとに基づいて予測されることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至12のいずれかの通信中継装置において、
前記落下目標場所は、前記通信中継装置又は前記複数の部分構造体について互いに異なる複数種類の条件で実行された複数回の落下試験により得られた機械学習の結果に基づいて予測されることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至13のいずれかの通信中継装置において、
前記通信中継装置自身の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警告信号を送信しながら落下することを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至14のいずれかの通信中継装置において、
周辺に位置する他の通信中継装置に下降を伴う故障が発生したとき、前記他の通信中継装置又はその部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警告信号を送信することを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至15のいずれかの通信中継装置において、
周辺に位置する他の通信中継装置の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記他の通信中継装置の下降を伴う故障の発生を検知することを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至16のいずれかの通信中継装置において、
地面又は海面との間の所定のセル形成目標空域に3次元セルを形成し、
前記セル形成目標空域の高度は10[km]以下であり、
前記浮揚体が位置する空域の高度は100[km]以下であることを特徴とする通信中継装置。 - 請求項1乃至17のいずれかの通信中継装置を複数備えるシステムであって、
前記複数の通信中継装置はそれぞれ、前記通信中継装置の位置情報及び予定経路情報を互いに交換し、互いに所定距離以下又は所定距離未満の範囲に近づかないように移動経路を制御することを特徴とするシステム。 - 請求項1乃至17のいずれかの通信中継装置を管理する地上又は上空に位置する管理装置であって、
前記故障が発生した通信中継装置の落下目標場所を予測し、その予測した落下目標場所に関する情報を、前記故障が発生した通信中継装置に送信することを特徴とする管理装置。 - 請求項19の管理装置において、
前記通信中継装置又は前記部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警告信号を送信することを特徴とする管理装置。
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