JP2019051809A5

JP2019051809A5 - 通信中継装置、システム及び管理装置

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Publication number: JP2019051809A5
Application number: JP2017177009A
Authority: JP
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2037-09-14

Description

本発明の一態様に係る通信中継装置は、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の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。

また、前記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ってもよい。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の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ってもよい。

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たものであってもよい。
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てもよい。

また、前記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、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報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は、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］以下であってもよい。前記セル形成目標空域の高度は５０［ｍ］以上１［ｋｍ］以下であってもよい。
また、前記通信中継装置において、前記浮揚体が位置する空域の高度は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。

本発明の更に他の態様に係る管理装置は、前記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る。
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報信号を送信してもよい。

図１に示すように、通信システムは、複数の空中浮揚型の通信中継装置としての高高度プラットフォーム局（ＨＡＰＳ）１０，２０を備えている。ＨＡＰＳ１０，２０は、所定高度の空域に位置して、所定高度のセル形成目標空域４０に図中ハッチング領域で示すような３次元セル（３次元エリア）４１，４２を形成する。ＨＡＰＳ１０，２０は、自律制御又は外部からの制御により地面又は海面から１００［ｋｍ］以下の高高度の空域（浮揚空域）５０に浮遊あるいは飛行して位置するように制御される浮揚体（例えば、ソーラープレーン、飛行船）に、無線中継局が搭載されたものである。

図６は、実施形態のＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０の一構成例を示すブロック図である。
図６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。

なお、上記図１４の制御例において、ＨＡＰＳ１０の部分構造体１０Ａ〜１０Ｅはそれぞれ、各部分構造体が落下する地上又は海上の落下場所に位置する近隣のユーザ装置（ＵＥ）などの端末装置に落下警報信号（落下アラーム）を送信しながら落下してもよい（Ｓ２０９）。この場合、部分構造体１０Ａ〜１０Ｅは、周辺のＨＡＰＳ１０’を介して端末装置に落下警報信号を送信できるように制御用通信端末装置（例えば、移動通信モジュール）及び非常用電源が組み込まれ、周辺のＨＡＰＳ１０’や端末装置から識別できるように端末識別情報（例えば、ＩＰアドレス、電話番号など）が割り当てられるようにしてもよい。落下警報信号を受信した端末装置のユーザは建物などの屋内に避難することができる。

また、故障で下降しているＨＡＰＳ１０又はその部分構造体１０Ａ〜１０Ｅが通信できない状態になった場合、その故障で下降しているＨＡＰＳ１０の周辺に位置する一又は複数の周辺のＨＡＰＳ１０’は、遠隔制御装置８５や、前記安全な落下目標場所又は前記実際の落下場所に位置するユーザ装置などの端末装置に、落下警報信号（落下アラーム）を送信してもよい。また、遠隔制御装置８５は、前記安全な落下目標場所又は前記実際の落下場所に位置するユーザ装置などの端末装置に、落下警報信号を送信してもよい。

Claims

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の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、
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１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１又は２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１乃至３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４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、
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報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６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。
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の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、
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８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報信号を送信することを特徴とする通信中継装置。
請求項８又は９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。
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の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、
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報信号を送信することを特徴とする通信中継装置。
請求項１１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。
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の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、
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１４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１４又は１５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１４又は１５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の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。
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の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と、
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と、を備え、
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の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１８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。
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の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と、
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と、を備え、
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の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２０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２１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２２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２３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２４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２５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２５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２７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報信号を送信することを特徴とする管理装置。
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の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、
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、
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報信号を送信することを特徴とする管理装置。