JP2020062918A - 飛行体及びシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の飛行体相互が合体分離することで相互に電力、燃料を融通でき、又相互通信が可能な飛行体を提供する。【解決手段】飛行体１００であって、地上に通信エリア１５０を形成して通信エリア内のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供するためのアンテナと、他の飛行体と合体分離すべく他の飛行体と物理的に着脱する着脱部とを備える飛行体を提供する。また、飛行体であって、地上に通信エリアを形成して通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナと、他の飛行体と物理的に着脱する着脱部を有するケーブルと、ケーブルを介して他の飛行体と通信するケーブル通信部と、ケーブルを介して他の飛行体との間で電力を伝送する電力伝送部とを備える飛行体を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、飛行体及びシステムに関する。
成層圏プラットフォームを提供すべく、アンテナを有し、成層圏を飛行する飛行体が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００２−２１１４９６号公報
状況に応じて飛行体の機能を変更可能な技術を提供することが望ましい。
本発明の第１の態様によれば、飛行体が提供される。飛行体は、地上に向けて照射するビームによって通信エリアを形成して通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナを備えてよい。飛行体は、他の飛行体と合体分離すべく他の飛行体と物理的に着脱する着脱部を備えてよい。
上記飛行体は、上記飛行体及び上記他の飛行体が飛行中に、上記着脱部と上記他の飛行体が備える着脱部とを接続するように上記飛行体を制御する制御実行部を備えてよい。上記飛行体は、上記着脱部を介して、上記他の飛行体と通信する着脱通信部を備えてよい。上記飛行体は、上記着脱部を介して、上記他の飛行体との間で電力を伝送する電力伝送部を備えてよい。上記飛行体は、上記着脱部を介して、上記他の飛行体との間で燃料を需給する燃料需給部を備えてよい。上記着脱部は、上記飛行体が有する主翼の右翼側に配置された右翼側着脱部と、上記主翼の左翼側に配置された左翼側着脱部とを含んでよい。上記着脱部は、上記飛行体の上面側に配置された上面側着脱部と、上記飛行体の下面側に配置された下面側着脱部との少なくともいずれかをさらに含んでよい。上記着脱部は、上記飛行体の上面側に配置された上面側着脱部と、上記飛行体の下面側に配置された下面側着脱部との少なくともいずれかを含んでよい。上記上面側着脱部は、上記飛行体の上面から上記飛行体の後方に向けて突き出す接続部に配置されていてよく、上記下面側着脱部は、上記飛行体の下面から上記飛行体の前方に向けて突き出す接続部に配置されていてよい。
上記アンテナは、上記飛行体の主翼の中央に配置された第１中央アンテナと、上記飛行体の主翼の左翼に配置された第１左翼側アンテナと、上記飛行体の主翼の右翼に配置された第１右翼側アンテナとを含んでよく、上記他の飛行体は、上記他の飛行体の主翼の中央に配置された第２中央アンテナと、上記他の飛行体の主翼の左翼に配置された第２左翼側アンテナと、上記他の飛行体の主翼の右翼に配置された第２右翼側アンテナとを含んでよい。上記飛行体は、上記アンテナを用いて地上に上記通信エリアを形成する地上通信部を備えてよく、上記地上通信部は、上記第１中央アンテナ、上記第１左翼側アンテナ、上記第１右翼側アンテナ、上記第２中央アンテナ、上記第２左翼側アンテナ、及び上記第２右翼側アンテナによるビームフォーミングによって、上記通信エリアを形成するよう制御してよい。
本発明の第２の態様によれば、システムが提供される。システムは、第１の飛行体、第２の飛行体、及び第３の飛行体を備えてよい。第１の飛行体は、地上の通信装置と通信するためのアンテナと、第１の飛行体の上面に配置され、第２の飛行体の下面に配置された下面着脱部と物理的に着脱する着脱部と、着脱部を介して第２の飛行体と通信する着脱通信部とを有してよい。第２の飛行体は、第１の飛行体及び第３の飛行体以外の他の飛行体と通信するためのアンテナと、第２の飛行体の下面に配置された下面着脱部と、第２の飛行体の上面に配置され、第３の飛行体の下面に配置された下面着脱部と物理的に着脱する上面着脱部と、下面着脱部を介して第２の飛行体と通信し、上面着脱部を介して第３の飛行体と通信する着脱通信部とを有してよい。第３の飛行体は、通信衛星と通信するためのアンテナと、第３の飛行体の下面に配置された下面着脱部と、下面着脱部を介して第２の飛行体と通信する着脱通信部とを有してよい。第１の飛行体は、第２の飛行体を介して他の飛行体と通信し、第３の飛行体を介して通信衛星と通信してよい。
本発明の第３の態様によれば、飛行体が提供される。飛行体は、地上に向けて照射するビームによって通信エリアを形成して通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナを備えてよい。飛行体は、他の飛行体と物理的に着脱する着脱部を有するケーブルを備えてよい。飛行体は、ケーブルを介して他の飛行体と通信するケーブル通信部を備えてよい。飛行体は、ケーブルを介して他の飛行体との間で電力を伝送する電力伝送部を備えてよい。飛行体は、他の飛行体が備えるケーブルが有する着脱部と物理的に着脱する着脱部を備えてよい。
本発明の第４の態様によれば、飛行体が提供される。飛行体は、地上に向けて照射するビームによって通信エリアを形成して通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナを備えてよい。飛行体は、他の飛行体と無線通信する無線通信部を備えてよい。飛行体は、他の飛行体との間で無線電力伝送を実行する電力伝送実行部を備えてよい。飛行体は、無線通信部及び電力伝送実行部によって、無線通信部と無線通信を実行可能であり、かつ、電力伝送実行部との間で無線電力伝送を実行可能なインターフェースを有する、飛行体と同一又は異なる種類の他の飛行体と仮想的に合体してよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
システム１０の一例を概略的に示す。 飛行体１００の一例を概略的に示す。 右翼側着脱部１４０の一例を概略的に示す。 飛行体２００と合体している飛行体１００の一例を概略的に示す。 飛行体２００及び飛行体３００と合体している飛行体１００の一例を概略的に示す。 飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００によって形成される通信エリア６００の一例を概略的に示す。 上下方向に合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。 斜め方向に合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。 斜め方向に合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。 ケーブルによって合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。 仮想的に合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。 制御装置４００の機能構成の一例を概略的に示す。 制御装置４００による処理の流れの一例を概略的に示す。 飛行体１００が備える制御装置１７０の一例を概略的に示す。 制御装置１７０による処理の流れの一例を概略的に示す。 制御装置４００又は制御装置１７０として機能するコンピュータ１０００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本実施形態に係るシステム１０の一例を概略的に示す。システム１０は、複数の飛行体を備える。また、システム１０は、制御装置４００を備える。図１では、複数の飛行体として、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００を例示している。複数の飛行体は、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００以外の飛行体を含んでもよい。
飛行体１００は、地上に向けて照射するビームによって通信エリア１５０を形成して、通信エリア１５０内のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。通信エリア１５０は地上に形成されてよく、飛行体１００は、通信エリア１５０によって、地上のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供してよい。また、通信エリア１５０は、上空も対象とする、３次元通信エリアであってもよい。通信エリア１５０が３次元通信エリアである場合、飛行体１００は、上空に位置するドローン等のユーザ端末３０に対しても無線通信サービスを提供してよい。飛行体１００は、例えば、成層圏を巡回して、ユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。飛行体１００は、成層圏プラットフォームとして機能してよい。
ユーザ端末３０は、飛行体１００と通信可能な通信端末であればどのような端末であってもよい。例えば、ユーザ端末３０は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末３０は、タブレット端末及びＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ）デバイスであってもよい。ＩｏＴデバイスとしては、各種センサ及び各種アクチュエータ等が例示できる。ユーザ端末３０は、車両、船舶及びドローン等に搭載された通信モジュールであってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。
飛行体１００は、太陽電池パネル及びバッテリを備えてよい。バッテリは、太陽電池パネルによって発電された電力を蓄電する。飛行体１００は、バッテリに蓄電された電力によって、プロペラ等の推進機構を駆動させることによって飛行可能である。また、飛行体１００は、バッテリに蓄電された電力によって、通信エリア１５０を形成してよい。
飛行体１００は、例えば、カバー対象の地上エリアの上空を巡回しながら、通信エリア１５０によって当該地上エリアをカバーする。飛行体１００が地上エリアの上空を旋回することを定点飛行と記載する場合がある。また、飛行体１００は、例えば、カバー対象の地上エリアの一部を通信エリア１５０によってカバーしながら、地上エリアの上空を移動することによって、地上エリアの全体をカバーする。
飛行体１００は、通信エリア１５０を形成するためのアンテナを有する。当該アンテナは、例えばマルチビームアンテナであってよい。通信エリア１５０は、複数のサブセル１５２によって構成されてよい。通信エリア１５０は、１つのセルによって構成されてもよい。
飛行体１００は、例えば、ユーザ端末３０と地上のネットワーク２０との通信を中継することによって、ユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。ネットワーク２０は、任意のネットワークであってよく、例えば、インターネットと、いわゆる３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、４Ｇ（４ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）及び５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）等の携帯電話網と、公衆無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、専用網との少なくともいずれかを含んでよい。
飛行体１００は、例えば、地上の各地に配置されたゲートウェイ４０のうち、通信エリア１５０内のゲートウェイ４０を介して地上のネットワーク２０と通信する。また、飛行体１００は、例えば、通信衛星５０を介して地上のネットワーク２０と通信する。この場合、飛行体１００は、通信衛星５０と通信するためのアンテナを有する。
また、飛行体１００は、他の飛行体と通信する。飛行体１００は、例えば、ネットワーク２０を介して、他の飛行体と通信する。また、飛行体１００は、例えば、通信衛星５０を介して他の飛行体と通信する。
飛行体１００は、他の飛行体と無線通信してもよい。飛行体１００は、無線通信によって他の飛行体と直接通信してよい。この場合、飛行体１００は、他の飛行体と無線通信するためのアンテナを有する。飛行体１００は、例えば、当該アンテナを用いて他の飛行体との間でＣ２リンクを形成し、Ｃ２リンクを介して通信してよい。
飛行体２００は、飛行体１００と同様の構成を有してよい。飛行体２００は、飛行体１００と一部異なる構成を有してもよい。例えば、飛行体２００は、飛行体１００による無線通信サービスよりも通信キャパシティが大きい無線通信サービスを提供可能であってよい。この場合、飛行体２００は、飛行体１００よりも大型であってよく、飛行体１００のアンテナよりも大型のアンテナを搭載してよい。
また、例えば、飛行体２００は、他の飛行体に電力を供給する電力供給部を有してよい。また、飛行体２００は、例えば、飛行体１００が搭載する推進機構よりも強い推力を発生する推進機構を有してよい。
飛行体３００は、飛行体２００と同じように、飛行体１００と同様の構成を有してよい。また、飛行体３００は、飛行体２００と同じように、飛行体１００と一部異なる構成を有してもよい。
制御装置４００は、複数の飛行体を制御する。制御装置４００は、複数の飛行体のそれぞれに対して指示を送信することによって、複数の飛行体を制御する。制御装置４００は、例えば、通信エリア１５０によって地上の通信エリアをカバーさせるべく、複数の飛行体を制御する。
本実施形態に係る制御装置４００は、複数の飛行体同士の合体を制御する。制御装置４００は、例えば、複数の飛行体から、合体させる２以上の飛行体を選択して、選択した２以上の飛行体に対して制御信号を送信することによって、２以上の飛行体同士を合体させる。
制御装置４００は、例えば、複数の飛行体から、飛行体１００と合体させる飛行体を選択して、選択した飛行体と飛行体１００とを合体させるよう制御する。制御装置４００は、例えば、飛行体１００に関連する様々な状況を監視して、当該状況が予め定められた条件を満たした場合、満たした条件に応じて、飛行体１００と合体させる飛行体を選択する。
制御装置４００は、例えば、飛行体１００が提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックが予め定められた閾値を超えた場合に、飛行体１００と合体させる飛行体を選択する。制御装置４００は、例えば、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体２００を選択する。また、制御装置４００は、例えば、飛行体１００による無線通信サービスよりも通信キャパシティが大きい無線通信サービスを提供する飛行体２００を選択する。制御装置４００は、飛行体１００と飛行体２００とを合体させた後、飛行体１００及び飛行体２００による無線通信サービスにおける通信トラフィックが予め定められた閾値を超えた場合に、飛行体１００及び飛行体２００に対してさらに合体させる飛行体を選択してもよい。例えば、制御装置４００は、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体３００を選択する。また、制御装置４００は、例えば、飛行体１００による無線通信サービスよりも通信キャパシティが大きい無線通信サービスを提供可能な飛行体３００を選択する。
また、例えば、制御装置４００は、飛行体１００のバッテリのバッテリ残量が予め定められた閾値より少ない場合、太陽電池パネルによる発電量が予め定められた閾値より少ない場合、及び太陽電池パネルが受光する受光量が予め定められた閾値より少ない場合等に、飛行体１００と合体させる飛行体を選択する。制御装置４００は、例えば、電力供給部を有する飛行体２００を選択する。
また、例えば、飛行体１００の飛行エリアにおける気流速度が予め定められた閾値より速い場合等に、制御装置４００は、飛行体１００と合体させる飛行体を選択する。制御装置４００は、例えば、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体２００を選択する。また、制御装置４００は、例えば、飛行体１００が搭載する推進機構よりも強い推力を発生する推進機構を有する飛行体２００を選択する。
なお、制御装置４００は、オペレータの指示に従って飛行体１００と合体させる飛行体を選択してもよい。オペレータは、例えば、飛行体１００の通信機能を強化したい場合、飛行体１００の電力量を増強したい場合、飛行体１００の推力を増強したい場合等に、飛行体１００に合体させる飛行体を指示する。
制御装置４００は、複数の飛行体のそれぞれから、それぞれの状況に関連する情報を継続的に受信することによって、複数の飛行体に関連する状況を監視してよい。当該情報は、飛行体の位置情報を含んでよい。当該情報は、飛行体が形成する通信エリアの状況を含んでよい。通信エリアの状況は、例えば、通信エリアにおける通信トラフィック及び通信エリアの大きさ等である。当該情報は、飛行体が通信エリアによってカバーしている地上エリアの状況を含んでよい。地上エリアの状況は、地上エリアがアーバンエリアであるか否か、ルーラルエリアであるか否か、スーパールーラルエリアであるか否か、地上エリアに地上の無線通信エリアが存在するか否か等を含んでよい。
制御装置４００は、複数の飛行体のそれぞれの状況に関連する情報を、複数の飛行体を管理する管理システム５００から継続的に受信することによって、複数の飛行体に関連する状況を監視してもよい。管理システム５００は、例えば、ゲートウェイ４０及びネットワーク２０を介して、複数の飛行体のそれぞれから、それぞれの状況に関連する情報を継続的に受信する。また、管理システム５００は、例えば、通信衛星５０を介して、複数の飛行体のそれぞれから、それぞれの状況に関連する情報を継続的に受信する。管理システム５００は、それぞれが各種情報を収集する複数の装置を備えてよく、各種情報を収集する一の装置のみを備えてもよい。
成層圏プラットフォームとして機能する場合のように、超広域エリアへ無線通信サービスを提供する場合において、例えば１台の飛行体で運用するためには、機体を大型化する必要がある。大型のアンテナを搭載する必要があり、そのためには、大型のアンテナを搭載して飛行するための推進機構が必要になったり、大型のアンテナに電力を供給するための大型の太陽電池パネル及び大型のバッテリ等が必要になったりするからである。しかし、機体が大型化すればするほど、離着陸が困難になったり、運用が難しくなったりする。大型の飛行体用の大型の滑走路が必要になったり、大型の飛行体を収納する大型の収納庫が必要になったりするからである。
それに対して、本実施形態に係るシステム１０によれば、複数の飛行体同士が合体可能に構成され、制御装置４００が状況に応じて複数の飛行体同士の合体を制御する。小型の飛行体同士を合体させることによって、大型の飛行体と同等以上の機能を提供することができる。すなわち、大型の飛行体を用いる代わりに、複数の小型の飛行体を用意して、状況に応じて複数の小型の飛行体同士を合体させることによって、超広域エリアへの無線通信サービスの提供を可能とすることができる。これにより、飛行体を小型化することができ、飛行体の離着陸及び運用を簡易化することができる。また、飛行体を小型化することにより、グライダーのようなウインチ曳航による離陸を可能とすることもでき、電力の消耗を少なくすることができる。また、飛行体を小型化することにより、小型ハンガーによる収納を可能とし、また、臨時飛行場を用意しやすくなる。また、飛行体を小型化することにより、飛行体も小型ハンガーも組み立て式で実現しやすくなり、災害時等において、現場でより早く飛行させることが可能となる。
図２は、飛行体１００の一例を概略的に示す。図２に例示する飛行体１００は、本体１０２、主翼１０４、水平尾翼１０６、垂直尾翼１０７、複数のプロペラ１０８、中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２、右翼側アンテナ１１４、ＧＰＳ送受信機１１６、太陽電池パネル１１８及びバッテリ１２０を備える。
主翼１０４は、動翼１２２を有する。水平尾翼１０６は、動翼１２４を有する。垂直尾翼１０７は、動翼１２６を有する。太陽電池パネル１１８は、主翼１０４、水平尾翼１０６、及び垂直尾翼１０７の少なくともいずれかに設置される。図２は、主翼１０４、水平尾翼１０６、及び垂直尾翼１０７のすべてに太陽電池パネル１１８が設置されている場合を例示している。
動翼１２２は、主翼１０４の後縁に設置され、機体を左右に傾けるために用いられる。動翼１２２は、いわゆるエルロンであってよい。動翼１２４は、水平尾翼１０６の後縁に設置され、機首を上下させるために用いられる。動翼１２４は、いわゆるエレベータであってよい。動翼１２６は、垂直尾翼１０７の後縁に設置され、機首を左右に向けるために用いられる。動翼１２６は、いわゆるラダーであってよい。飛行体１００は、プロペラ１０８、動翼１２２、動翼１２４、及び動翼１２６を制御することによって、位置及び姿勢を制御する。
バッテリ１２０は、太陽電池パネル１１８によって発電された電力を蓄電する。飛行体１００は、バッテリ１２０に蓄電されている電力によりプロペラ１０８、動翼１２２、動翼１２４、及び動翼１２６を駆動させることによって飛行可能である。なお、飛行体１００は、太陽電池パネル１１８及びバッテリ１２０に代えて、燃料電池を備えてもよい。この場合、飛行体１００は、燃料電池から供給される電力によりプロペラ１０８を駆動させることによって飛行可能である。燃料としては、水素及びガソリン等の様々な任意の燃料を採用し得る。飛行体１００は、太陽電池パネル１１８及びバッテリ１２０と、燃料電池の両方を備えてもよい。
プロペラ１０８は、推進機構の一例であってよい。飛行体１００は、１つのプロペラ１０８のみを有してもよく、複数のプロペラ１０８を有してもよい。図２では、飛行体１００が２つのプロペラ１０８を有する場合を例示している。飛行体１００は、プロペラ１０８に代えてジェットエンジンを備えてもよい。ジェットエンジンは、推進機構の一例であってよい。
中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２及び右翼側アンテナ１１４は、通信エリア１５０を形成する。飛行体１００は、中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２及び右翼側アンテナ１１４のうち一部のみを有してもよい。例えば、飛行体１００は、中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２、及び右翼側アンテナ１１４のうち、中央アンテナ１１０のみを有する。
ＧＰＳ送受信機１１６は、ＧＰＳ信号を受信する。飛行体１００は、ＧＰＳ送受信機１１６が受信するＧＰＳ信号によって、飛行体１００の位置情報を取得してよい。ＧＰＳ送受信機１１６は、受信したＧＰＳ信号を用いて飛行体１００の位置を特定してよく、飛行体１００は、ＧＰＳ送受信機１１６によって特定された位置情報を取得してもよい。
図２に例示する飛行体１００は、他の飛行体と合体分離すべく他の飛行体と物理的に着脱する着脱部を有する。図２に示す飛行体１００は、左翼側着脱部１３０及び右翼側着脱部１４０を有する。左翼側着脱部１３０は、主翼１０４の左翼側に配置される。左翼側着脱部１３０は、例えば、主翼１０４の左翼の先端に配置される。右翼側着脱部１４０は、主翼１０４の右翼側に配置される。右翼側着脱部１４０は、例えば、主翼１０４の右翼の先端に配置される。
飛行体２００は、上述したように、飛行体１００と同様の構成を備えてよく、また、飛行体１００と一部異なる構成を備えてもよい。例えば、飛行体２００は、バッテリ１２０の電力を他の飛行体に供給する電力供給部を備える。この場合、飛行体２００が備えるバッテリは、飛行体１００のバッテリ１２０よりも大容量であってよい。また、飛行体２００が備える太陽電池パネルは、飛行体１００の太陽電池パネル１１８よりも発電量が多くてよい。また、飛行体２００は、通信エリア１５０を形成するためのアンテナを備えてなくてもよい。すなわち、飛行体２００は、他の飛行体に電力を補充する電力補充用の飛行体であってもよい。
また、例えば、飛行体２００は、中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２、及び右翼側アンテナ１１４よりも大型の中央アンテナ、左翼側アンテナ、及び右翼側アンテナを備えてよい。また、飛行体２００は、通信エリアを形成するためのアンテナとして、飛行体１００よりも多くのアンテナを備えてもよい。すなわち、飛行体２００は、通信機能強化用の飛行体であってもよい。
また、例えば、飛行体２００は、飛行体１００のプロペラ１０８よりも強い推力を発生するプロペラを備える。例えば、飛行体２００は、飛行体１００のプロペラ１０８のモータよりも高出力のモータを有するプロペラを備える。また、例えば、飛行体２００は、飛行体１００よりも多くのプロペラを備えてもよい。これらの場合、飛行体２００は、通信エリア１５０を形成するためのアンテナを備えなくてもよい。すなわち、飛行体２００は、他の飛行体の推力を強化する推力強化用の飛行体であってもよい。
図３は、飛行体１００の右翼側着脱部１４０の一例を概略的に示す。図３では、他の飛行体との接続について説明すべく、飛行体２００の左翼側着脱部２３０を合わせて図示している。飛行体２００の左翼側着脱部２３０は、飛行体１００の左翼側着脱部１３０と同様の構成を有する。
右翼側着脱部１４０は、構造凹接続部１４２、測位センサ１４４、信号接続部１４６、及び電力接続部１４８を有する。左翼側着脱部２３０は、構造凸接続部２３２、信号接続部２３６及び電力接続部２３８を有する。
構造凹接続部１４２は、構造凸接続部２３２と嵌合する構造を有する。図３では、２つの構造凹接続部１４２を例示しているが、構造凹接続部１４２の数はこれに限らない。また、凹凸の関係は、右翼側着脱部１４０と左翼側着脱部２３０とで逆であってもよい。
測位センサ１４４は、測位センサ１４４と対向する物体の位置を測定する。測位センサ１４４の方式は、レーザ式、超音波式、及び赤外線式等、任意の方式であってよい。測位センサ１４４は、右翼側着脱部１４０と左翼側着脱部１３０との両方に配置されてもよい。
信号接続部１４６は、構造凹接続部１４２と構造凸接続部２３２とが嵌合した場合に、信号接続部２３６と接続する。飛行体１００は、信号接続部１４６を介して、飛行体２００との間で信号の送受信を行うことができる。
電力接続部１４８は、構造凹接続部１４２と構造凸接続部２３２とが嵌合した場合に、電力接続部２３８と接続する。飛行体１００は、電力接続部１４８を介して、飛行体２００との間で電力伝送を行うことができる。
なお、飛行体１００は、電力接続部１４８に代えて、燃料管を備えてもよい。当該燃料管は、構造凹接続部１４２と構造凸接続部２３２とが嵌合した場合に、左翼側着脱部２３０に配置された燃料管と接続されてよい。飛行体１００は、燃料管を介して、飛行体２００との間で燃料の需給を行うことができる。
図４は、飛行体２００と合体している飛行体１００の一例を概略的に示す。ここでは、飛行体１００の右翼側着脱部１４０と、飛行体２００の左翼側着脱部２３０とが接続されることによって、飛行体１００と飛行体２００とが合体している場合を例示している。
飛行体１００は、飛行体２００と合体することによって、飛行体２００との間で電力伝送を行える。飛行体１００は、例えば、飛行体２００から電力を受給する。また、飛行体１００は、例えば、飛行体２００に対して電力を供給する。
また、飛行体１００及び飛行体２００が燃料タンクを有する場合、飛行体１００は、飛行体２００と合体することによって、飛行体２００との間で燃料を需給できる。飛行体１００は、例えば、飛行体２００から燃料を受給する。また、飛行体１００は、例えば、飛行体２００に対して燃料を供給する。
また、飛行体１００は、飛行体２００と合体することによって、飛行体２００による推力を受けたり、飛行体２００に対して推力を与えたりすることができる。
また、飛行体１００は、飛行体２００と合体することによって、飛行体２００と協働して通信エリアを形成することができる。これにより、飛行体１００のみで通信エリアを形成する場合と比較して、通信キャパシティを高めたり、通信エリアを広げたり、指向性を高めたりすることができる。
制御装置４００は、例えば、飛行体１００が形成する通信エリア１５０の通信状況が予め定められた条件を満たす場合に、飛行体２００と合体するための制御信号を飛行体１００に送信する。具体例として、制御装置４００は、飛行体１００が形成する通信エリア１５０における通信トラフィックが予め定められた閾値より高い場合に、飛行体２００と合体するための制御信号を飛行体１００に送信する。飛行体１００と飛行体２００とを合体させることにより、通信キャパシティを増加させることができ、通信トラフィックの増加に適切に対応させることができる。制御装置４００は、飛行体１００の合体対象として、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体２００を選択してよい。また、制御装置４００は、飛行体１００の合体対象として、飛行体１００による無線通信サービスよりも通信キャパシティが大きい無線通信サービスを提供可能な飛行体２００を選択してもよい。これにより、通信キャパシティをより効率的に増加させることができる。
制御装置４００は、例えば、飛行体１００の緯度が予め定められた条件を満たす場合に、飛行体２００と合体するための制御信号を飛行体１００に送信する。具体例として、制御装置４００は、飛行体１００の緯度が予め定められた緯度よりも高い場合に、飛行体２００と合体するための制御信号を飛行体１００に送信する。飛行体１００と飛行体２００とを合体させることにより、飛行体２００から飛行体１００への電力供給を行わせることができ、飛行体１００が、太陽電池パネル１１８による発電量が低下する緯度の高い地域に移動した場合に、飛行体１００に対して適切に電力を補充することができる。制御装置４００は、飛行体１００の合体対象として、電力供給部を有する飛行体２００を選択してよい。また、制御装置４００は、飛行体１００の合体対象として、電力供給部を有し、バッテリ残量が予め定められた閾値よりも多い飛行体２００を選択してよい。
制御装置４００は、例えば、飛行体１００の飛行エリアの気象状況が予め定められた条件を満たす場合に、飛行体２００と合体するための制御信号を飛行体１００に送信する。具体例として、制御装置４００は、飛行体１００の飛行エリアの気流速度が予め定められた閾値よりも速い場合に、飛行体２００と合体するための制御信号を飛行体１００に送信する。飛行体１００と飛行体２００とを合体させることにより、飛行体２００の推力を飛行体１００に与えることができ、気流に逆らって飛行するサポートをすることができる。制御装置４００は、飛行体１００の合体対象として、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体２００を選択してよい。また、制御装置４００は、飛行体１００が備える推進機構よりも強い推力を発生する推進機構を有する飛行体２００を選択してもよい。これにより、飛行体１００に対してより強い推力を与えることができる。
飛行体１００及び飛行体２００が合体した後、飛行体１００が備える複数のプロペラ１０８と、飛行体２００が備える複数のプロペラ２０８のうちの少なくともいずれかが停止されてよい。例えば、飛行体１００が左翼側のプロペラ１０８を停止させ、飛行体２００が右翼側のプロペラ２０８を停止させる。また、例えば、飛行体１００が右翼側のプロペラ１０８を停止させ、飛行体２００が左翼側のプロペラ２０８を停止させる。これにより、推力のバランスを保ちつつ、飛行体１００及び飛行体２００の消費電力を適切に低減することができる。このようなプロペラの停止は、飛行体１００及び飛行体２００が主体的に実行してよく、また、制御装置４００による制御に従って飛行体１００及び飛行体２００が実行してもよい。
図５は、飛行体２００及び飛行体３００と合体している飛行体１００の一例を概略的に示す。図５では、飛行体１００の両側に飛行体２００と飛行体３００とが合体している場合を例示しているが、これに限らず、飛行体１００と飛行体２００とが合体し、飛行体２００と飛行体３００とが合体することによって、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００が合体してもよい。
飛行体２００は、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体であってよい。また、飛行体２００は、電力補充用の飛行体であってもよい。また、飛行体２００は、推力強化用の飛行体であってもよい。また、飛行体２００は、通信機能強化用の飛行体であってもよい。
飛行体３００は、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体であってよい。また、飛行体３００は、電力補充用の飛行体であってもよい。また、飛行体３００は、推力強化用の飛行体であってもよい。また、飛行体３００は、通信機能強化用の飛行体であってもよい。
例えば、飛行体１００に対して、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体２００及び飛行体３００を合体させることにより、飛行体２００のみを合体させる場合と比較して、飛行体１００に対して提供可能な電力供給量、燃料供給量、通信キャパシティ、及び推力を増加することができる。
また、例えば、飛行体１００に対して、電力補充用の飛行体２００と、推力強化用の飛行体３００とを合体させることによって、飛行体１００に対する電力補充と推力強化とを効率的に行うことができる。
また、例えば、飛行体１００と、飛行体１００と同様の構成を有する飛行体２００との間に、推力強化用の飛行体３００を合体させることにより、飛行体１００及び飛行体２００の両方に対して効率的に推力を加えることができる。
飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００が合体した後、飛行体１００が備える複数のプロペラ１０８と、飛行体２００が備える複数のプロペラ２０８と、飛行体３００が備える複数のプロペラ３０８のうちの少なくともいずれかが停止されてよい。例えば、飛行体１００の複数のプロペラ１０８が停止されてよい。また、例えば、飛行体２００の右翼側のプロペラ２０８と、飛行体３００の左翼側のプロペラ３０８とが停止されてよい。また、例えば、飛行体２００の複数のプロペラ２０８と、飛行体３００の複数のプロペラ３０８とが停止されてよい。
図６は、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００によって形成される通信エリア６００の一例を概略的に示す。ここでは、飛行体１００が中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２及び右翼側アンテナ１１４を備え、飛行体２００が中央アンテナ２１０、左翼側アンテナ２１２及び右翼側アンテナ２１４を備え、飛行体３００が中央アンテナ３１０、左翼側アンテナ３１２及び右翼側アンテナ３１４を備える場合を例示している。
飛行体１００は、中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２、右翼側アンテナ１１４、中央アンテナ２１０、左翼側アンテナ２１２、右翼側アンテナ２１４、中央アンテナ３１０、左翼側アンテナ３１２、及び右翼側アンテナ３１４によるビームフォーミングによって通信エリア６００を形成してよい。これにより、飛行体１００のみによって通信エリアを形成する場合と比較して、アンテナ数を増加することができ、通信キャパシティを増加したり、指向性を高めたりすることができる。
上記実施形態では、複数の飛行体が水平方向に合体する例を挙げて説明したが、これに限らない。複数の飛行体は、上下方向に合体してもよい。また、複数の飛行体は、斜め方向に合体してもよい。複数の飛行体のそれぞれは、水平方向のみ合体可能であってよく、上下方向のみ合体可能であってよく、斜め方向のみ合体可能であってよい。また、複数の飛行体のそれぞれは、水平方向、上下方向、及び斜め方向のうち、複数の方向に合体可能であってもよい。すなわち、複数の飛行体のそれぞれは、状況に応じて、他の飛行体と水平方向に合体したり、上下方向に合体したり、斜め方向に合体したりしてよい。
図７は、上下方向に合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。図７に示す例において、飛行体１００は、飛行体１００の上面側に配置された上面側着脱部１６０を備える。飛行体２００は、飛行体２００の上面側に配置された上面側着脱部２６０と、飛行体２００の下面側に配置された接続部２６４とを備える。接続部２６４は、飛行体２００の下面側に収納可能であってよい。接続部２６４の先端には、下面側着脱部２６２が配置されている。飛行体３００は、飛行体３００の下面側に配置された接続部３６４を備える。接続部３６４は、飛行体３００の下面側に収納可能であってよい。接続部３６４の先端には、下面側着脱部３６２が配置されている。
飛行体１００と飛行体２００とが合体する場合、飛行体１００及び飛行体２００の少なくともいずれかが、上面側着脱部１６０と下面側着脱部２６２との位置関係を調整して、上面側着脱部１６０と下面側着脱部２６２とを接続させてよい。上面側着脱部１６０は、右翼側着脱部１４０と同様に、構造凹接続部、測位センサ、信号接続部、及び電力接続部を有してよい。下面側着脱部２６２は、左翼側着脱部２３０と同様に、構造凸接続部、信号接続部、及び電力接続部を有してよい。飛行体１００と飛行体２００とは、上面側着脱部１６０及び下面側着脱部２６２を介して、通信を実行可能であってよく、また、電力伝送を実行可能であってよい。また、飛行体１００と飛行体２００とは、上面側着脱部１６０及び下面側着脱部２６２を介して、燃料需給を実行可能であってもよい。図３に示したように主翼１０４の先端に着脱部を配置する場合と比較して、上面又は下面に着脱部を配置することによって、着脱部の接触面積を広くすることができ、より素早い燃料補充を行うことができる。飛行体２００と飛行体３００とが合体する場合については、飛行体１００と飛行体２００とが合体する場合と同様であってよい。
飛行体１００は、飛行体１００の下面側に配置された不図示の接続部を備えてもよい。当該接続部の先端には、下面側着脱部が配置される。また、飛行体３００は、飛行体３００の上面側に配置された不図示の上面側着脱部を備えてもよい。
なお、図７では、飛行体２００が飛行体２００の下面側に接続部２６４を備えるように、飛行体の下面側に接続部が配置される例を挙げて説明したが、これに限らない。接続部は、飛行体の上面側に配置されてもよい。また、接続部が、飛行体の上面側及び下面側の両方に配置されてもよい。この場合、上方の飛行体の下面側の接続部と、下方の飛行体の上面側の接続部とが着脱することによって、上方の飛行体と下方の飛行体とが合体分離する。
飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００が上下方向に合体する場合において、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００は、通信相手を分担してもよい。図７に示す例において、例えば、飛行体１００が地上と通信し、飛行体２００が他の飛行体と無線通信し、飛行体３００が通信衛星と通信してよい。これにより、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００は、互いに邪魔されることなく、通信相手と通信することができる。なお、この場合、飛行体１００は、他の飛行体と無線通信する機能と、通信衛星と通信する機能とを有さなくてもよい。また、飛行体２００は、地上と通信する機能と、通信衛星と通信する機能とを有さなくてもよい。また、飛行体３００は、地上と通信する機能と、他の飛行体と無線通信する機能とを有さなくてもよい。これにより、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００のそれぞれの構成を簡略化でき、小型化することができる。
図８は、斜め方向に合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。ここでは、図７と異なる点を主に説明する。
接続部２６４は、飛行体２００の下面側から飛行体２００の前方に向けて突き出している。接続部３６４は、飛行体３００の下面側から飛行体３００の前方に向けて突き出している。すなわち、飛行体の下面側に接続部が配置される場合、当該接続部は、当該飛行体の下面側から当該飛行体の前方に向けて突き出していてよい。また、例えば、飛行体の上面側に接続部が配置される場合、当該接続部は、当該飛行体の上面側から当該飛行体の後方に向けて突き出していてよい。このような構造を有することによって、下方の飛行体を前方寄りに配置し、上方の飛行体を後方よりに配置することができ、図７のように上下方向に合体する場合と比較して、空気抵抗を低減することができる。なお、飛行体に対する接続部の角度は、変更可能であってよい。
図９は、斜め方向に合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。図９は、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００を上方から見た場合を例示している。
飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００が斜め方向に合体することによって、中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２、右翼側アンテナ１１４、中央アンテナ２１０、左翼側アンテナ２１２、右翼側アンテナ２１４、中央アンテナ３１０、左翼側アンテナ３１２、及び右翼側アンテナ３１４を２次元に配置することができる。飛行体１００は、２次元に配置された中央アンテナ１１０、左翼側アンテナ１１２、右翼側アンテナ１１４、中央アンテナ２１０、左翼側アンテナ２１２、右翼側アンテナ２１４、中央アンテナ３１０、左翼側アンテナ３１２、及び右翼側アンテナ３１４を用いて、２次元のビームフォーミングを実行してよい。これにより、通信エリアの形成の自由度を高めたり、指向性を高めたりすることができる。
図１０は、ケーブルによって合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。図１０に示すように、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００は、ケーブルを介して合体可能であってもよい。
図１０に示す例において、飛行体１００は、他の飛行体と物理的に着脱する着脱部１６８を有するケーブル１６６を備える。飛行体２００は、他の飛行体と物理的に着脱する着脱部２６８を有するケーブル２６６と、飛行体２００の上面側に配置された上面側着脱部２６０とを備える。飛行体３００は、飛行体３００の上面側に配置された上面側着脱部３６０を備える。なお、飛行体１００は、飛行体２００における上面側着脱部２６０と同様の上面側着脱部を備えてもよい。また、飛行体３００は、飛行体１００におけるケーブル１６６と同様のケーブルを備えてもよい。
飛行体１００と飛行体２００とが合体する場合、例えば、飛行体２００が主体となって、飛行体２００が上面側着脱部２６０と着脱部１６８との位置関係を調整して、上面側着脱部２６０と着脱部１６８とを接続させてよい。また、例えば、飛行体１００がケーブル１６６をリール式で収納可能であり、収納状態で飛行体１００が飛行体２００に近づいて、着脱部１６８を上面側着脱部２６０に接続させた後、飛行体１００が飛行体２００から離間するようにして、着脱部１６８と上面側着脱部２６０とを接続させてもよい。
着脱部１６８は、右翼側着脱部１４０と同様に、構造凹接続部、測位センサ、信号接続部、及び電力接続部を有してよい。上面側着脱部２６０は、左翼側着脱部２３０と同様に、構造凸接続部、信号接続部、及び電力接続部を有してよい。飛行体１００は、ケーブル１６６を介して、飛行体２００と通信するケーブル通信部を有してよい。また、飛行体１００は、ケーブル１６６を介して飛行体２００との間で電力を伝送する電力伝送部を有してよい。また、飛行体１００は、ケーブル１６６を介して飛行体２００との間で燃料を需給する燃料需給部を有してよい。
飛行体２００と飛行体３００とが合体する場合については、飛行体１００と飛行体２００とが合体する場合と同様であってよい。
図１１は、仮想的に合体している飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００の一例を概略的に示す。ここで、飛行体が仮想的に合体しているとは、飛行体が物理的に合体しているのではなく、無線通信及び無線電力伝送が可能である状態のことをいう。
図１１に示す例において、飛行体１００、飛行体２００及び飛行体３００はそれぞれ、他の飛行体と無線通信する無線通信部と、他の飛行体との間で無線電力伝送を実行する電力伝送実行部とを有する。
無線通信部は、いわゆるＶ２Ｖに用いられる通信方式によって無線通信してよい。例えば、無線通信部は、ビームフォーミングによって無線通信する。電力伝送実行部は、電磁誘導方式等の任意の方式によって無線電力伝送を実行してよい。
複数の飛行体を仮想的に合体させることにより、着脱部などの物理的な合体部分を不要としつつ、複数の飛行体を合体させた場合と実質的に同等の機能を実現することができる。
飛行体１００は、無線通信部及び電力伝送実行部によって、無線通信部と無線通信を実行可能であり、かつ、電力伝送実行部との間で無線電力伝送を実行可能なインターフェースを有する、飛行体１００と同一又は異なる種類の他の飛行体と仮想的に合体する。すなわち、飛行体１００は、共通のインターフェースを有していれば、異なる種類の飛行体とも仮想的に合体可能である。
飛行体１００は、例えば、無線通信部及び電力伝送実行部を有する飛行体２００及び飛行体３００等と仮想的に合体する。また、飛行体１００は、例えば、飛行体１００が有する無線通信部と無線通信を実行可能であり、かつ、飛行体１００が有する電力伝送実行部との間で無線電力伝送を実行可能なインターフェースを有する、気球型の飛行体、飛行船型の飛行体、及び回転翼型の飛行体等と仮想的に合体する。このようなインターフェースが共通化、オープン化していけば、飛行体の機体のタイプに依存せず、メーカーにも依存せずに、複数の飛行体を、１機として仮想的に合体させて、運用することが可能になる。また、このような仮想的な合体により、多様なフォーメーション毎に運用方法を変えることもできる。機体・通信サービス等の運用装置で統合運用が可能である。
図１２は、制御装置４００の機能構成一例を概略的に示す。制御装置４００は、受信部４０２、格納部４０３、バッテリ残量取得部４０４、発電量取得部４０６、受光量取得部４０８、位置情報取得部４１０、選択部４１４、及び飛行体制御部４１６を備える。なお、制御装置４００がこれらのすべての構成を備えることは必須とは限らない。
受信部４０２は、複数の飛行体のそれぞれの状況に関連する情報を受信する。受信部４０２は、複数の飛行体のそれぞれから、それぞれの飛行体の状況に関連する情報を受信してよい。また、受信部４０２は、複数の飛行体のいずれかが、他の飛行体から収集した情報を、当該飛行体から受信してもよい。また、受信部４０２は、管理システム５００から、複数の飛行体のそれぞれの状況に関連する情報を受信してもよい。
当該情報は、飛行体の構成情報を含んでよい。当該情報は、飛行体の機能情報を含んでよい。当該情報は、飛行体の位置情報を含んでよい。当該情報は、飛行体のバッテリのバッテリ残量を含んでよい。当該情報は、飛行体の太陽電池パネルによる発電量を含んでよい。当該情報は、飛行体の太陽電池パネルが受光する受光量を含んでよい。格納部４０３は、受信部４０２が受信した情報を格納する。
バッテリ残量取得部４０４は、複数の飛行体のそれぞれのバッテリのバッテリ残量を取得する。バッテリ残量取得部４０４は、格納部４０３から、複数の飛行体のそれぞれのバッテリ残量を取得してよい。
発電量取得部４０６は、複数の飛行体のそれぞれの発電量を取得する。発電量取得部４０６は、格納部４０３から、複数の飛行体のそれぞれの発電量を取得してよい。
受光量取得部４０８は、複数の飛行体のそれぞれの受光量を取得する。受光量取得部４０８は、格納部４０３から、複数の飛行体のそれぞれの受光量を取得してよい。
位置情報取得部４１０は、複数の飛行体のそれぞれの位置情報を取得する。位置情報取得部４１０は、格納部４０３から複数の飛行体のそれぞれの位置情報を取得してよい。
選択部４１４は、複数の飛行体から、他の飛行体と合体する必要がある飛行体を選択する。選択部４１４は、例えば、複数の飛行体のうち、予め定められた条件を満たす飛行体を選択する。また、選択部４１４は、複数の飛行体から、選択した飛行体と合体させる合体対象の飛行体を選択する。選択部４１４は、例えば、複数の飛行体のうち、合体の必要がある飛行体により近い飛行体を選択する。選択部４１４は、満たした条件に応じて、合体対象の飛行体を選択してもよい。
選択部４１４は、例えば、通信エリア１５０がカバーしている地上エリアの状況が予め定められた条件を満たす飛行体を、合体の必要がある飛行体として選択する。例えば、選択部４１４は、スーパールーラルエリアを飛行していた飛行体が、ルーラルエリアに移動する場合に、当該飛行体を合体の必要がある飛行体として選択する。また、選択部４１４は、例えば、ルーラルエリアを飛行していた飛行体が、アーバンエリアに移動する場合に、当該飛行体を合体の必要がある飛行体として選択する。この場合、選択部４１４は、例えば、合体の必要がある飛行体と同様の構成を有する飛行体を合体対象の飛行体として選択する。また、選択部４１４は、例えば、合体の必要がある飛行体による無線通信サービスよりも通信キャパシティが大きい無線通信サービスを提供可能な飛行体を合体対象の飛行体として選択する。
また、選択部４１４は、例えば、形成する通信エリア１５０の通信状況が予め定められた条件を満たす飛行体を、合体の必要がある飛行体として選択する。当該条件は、例えば、通信エリア１５０における通信トラフィックが予め定められた閾値より高いことである。この場合、選択部４１４は、例えば、合体の必要がある飛行体と同様の構成を有する飛行体を合体対象の飛行体として選択する。また、選択部４１４は、例えば、合体の必要がある飛行体による無線通信サービスよりも通信キャパシティが大きい無線通信サービスを提供可能な飛行体を合体対象の飛行体として選択する。選択部４１４は、合体の必要がある飛行体と、合体対象の飛行体とを合体させた後、合体した飛行体によって形成される通信エリアの通信状況が予め定められた条件を満たす場合に、合体した飛行体に対して合体させる合体対象の飛行体をさらに選択してもよい。
選択部４１４は、通信エリア１５０における通信トラフィックが、予め定められた第１の閾値と、第１の閾値よりも高い第２の閾値との間である場合と、第２の閾値より高い場合とで、合体対象の飛行体を異ならせてもよい。例えば、選択部４１４は、通信エリア１５０における通信トラフィックが第１の閾値と第２の閾値との間である場合、合体する必要がある飛行体と同様の構成を有する飛行体を選択し、第２の閾値より高い場合、合体する必要がある飛行体による無線通信サービスよりも通信キャパシティが大きい無線通信サービスを提供可能な飛行体を選択する。
また、選択部４１４は、例えば、バッテリ残量が予め定められた閾値より少ない飛行体を、合体の必要がある飛行体として選択する。この場合、選択部４１４は、合体した他の飛行体に電力を供給する電力供給部を有する飛行体を合体対象の飛行体として選択する。選択部４１４は、電力供給部を有し、かつ、バッテリのバッテリ残量が予め定められた閾値より多い飛行体を合体対象の飛行体として選択してもよい。
また、選択部４１４は、例えば、太陽電池パネルの発電量が予め定められた閾値より少ない飛行体を、合体の必要がある飛行体として選択する。この場合、選択部４１４は、合体した他の飛行体に電力を供給する電力供給部を有する飛行体を合体対象の飛行体として選択する。選択部４１４は、電力供給部を有し、かつ、バッテリのバッテリ残量が予め定められた閾値より多い飛行体を合体対象の飛行体として選択してもよい。
また、選択部４１４は、例えば、太陽電池パネルの受光量が予め定められた閾値より少ない飛行体を、合体の必要がある飛行体として選択する。この場合、選択部４１４は、合体した他の飛行体に電力を供給する電力供給部を有する飛行体を合体対象の飛行体として選択する。選択部４１４は、電力供給部を有し、かつ、バッテリのバッテリ残量が予め定められた閾値より多い飛行体を合体対象の飛行体として選択してもよい。
また、選択部４１４は、飛行する飛行エリアの気象状況が予め定められた条件を満たす飛行体を、合体の必要がある飛行体として選択する。当該条件は、例えば、飛行エリアの気流速度が予め定められた閾値より速いことである。また、選択部４１４は、これから離陸しようとする飛行体を、合体の必要がある飛行体として選択する。これらの場合、選択部４１４は、例えば、合体の必要がある飛行体と同様の構成を有する飛行体を合体対象の飛行体として選択する。また、例えば、選択部４１４は、合体の必要がある飛行体が搭載する推進機構よりも強い推力を発生する推進機構を有する飛行体を選択する。
飛行体制御部４１６は、選択部４１４によって選択された合体の必要がある飛行体と、合体対象の飛行体との合体を制御する。飛行体制御部４１６は、合体の必要がある飛行体及び合体対象の飛行体のいずれかに、合体相手の情報と、合体指示とを含む制御信号を送信してよい。飛行体制御部４１６は、合体の必要がある飛行体及び合体対象の飛行体のそれぞれに、合体相手の情報と、合体指示とを含む制御信号を送信してもよい。合体相手の情報は、合体相手の飛行体を識別する識別情報を含んでよい。また、合体相手の情報は、合体相手の飛行体の位置情報を含んでよい。
図１３は、制御装置４００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、制御装置４００が複数の飛行体の状況を監視している状態を開始状態として説明する。
ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、選択部４１４が、複数の飛行体のうち、合体の必要があるか否かを判定するための予め定められた条件を満たす飛行体が存在するか否かを判定する。存在すると判定された場合、Ｓ１０４に進む。
Ｓ１０４では、選択部４１４が、満たされた条件に応じて、合体の必要がある飛行体と合体させる合体対象の飛行体を選択する。Ｓ１０６では、飛行体制御部４１６が、合体の必要がある飛行体と合体対象の飛行体とを合体させるための制御信号を、合体の必要がある飛行体及び合体対象の飛行体に送信する。これにより、合体の必要がある飛行体と合体対象の飛行体と合体させることができる。
Ｓ１０８では、監視を終了する終了指示を受領したか否かを判定する。受領していないと判定した場合、Ｓ１０２に戻り、受領したと判定した場合、処理を終了する。
図１４は、飛行体１００が備える制御装置１７０の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置１７０は、例えば、飛行体１００の本体１０２に配置される。制御装置１７０は、制御実行部１７２、通信制御部１７４、地上通信部１７６、衛星通信部１７８、飛行体間無線通信部１８０、信号取得部１８２、推進機構制御部１８４、動翼制御部１８６、飛行体間着脱通信部１８８、及び電力制御部１９０を備える。なお、制御装置１７０がこれらのすべての構成を備えることは必須とは限らない。
制御実行部１７２は、各種制御を実行する。通信制御部１７４は、各種通信を制御する。制御実行部１７２は、地上通信部１７６、衛星通信部１７８、飛行体間無線通信部１８０、及び飛行体間着脱通信部１８８による通信を制御する。
地上通信部１７６は、地上に通信エリア１５０を形成して、地上の通信装置と通信する。地上通信部１７６は、例えば、ユーザ端末３０と通信する。また、地上通信部１７６は、例えば、制御装置４００と通信する。また、地上通信部１７６は、例えば、管理システム５００と通信する。
衛星通信部１７８は、通信衛星と通信する。衛星通信部１７８は、通信衛星との通信用のアンテナを用いて、通信衛星と通信する。
飛行体間無線通信部１８０は、他の飛行体と無線通信する。飛行体間無線通信部１８０は、他の飛行体と無線通信するためのアンテナを用いて、他の飛行体と無線通信する。飛行体間無線通信部１８０は、例えば、当該アンテナを用いて他の飛行体との間でＣ２リンクを形成し、Ｃ２リンクを介して通信する。また、飛行体間無線通信部１８０は、例えば、当該アンテナを用いて他の飛行体に対してビームフォーミングを行うことにより、他の飛行体と無線通信する。
信号取得部１８２は、制御装置４００によって送信された制御信号を取得する。信号取得部１８２は、例えば、地上通信部１７６を介して、制御装置４００から制御信号を受信する。信号取得部１８２は、衛星通信部１７８を介して、制御装置４００によって通信衛星５０を介して送信された制御信号を受信してもよい。信号取得部１８２は、他の飛行体が制御装置４００から受信した制御信号を、飛行体間無線通信部１８０を介して当該他の飛行体から取得してもよい。
推進機構制御部１８４は、推進機構を制御する。推進機構制御部１８４は、例えば、複数のプロペラ１０８を制御する。
動翼制御部１８６は、動翼を制御する。動翼制御部１８６は、動翼１２２を制御してよい。動翼制御部１８６は、動翼１２４を制御してよい。動翼制御部１８６は、動翼１２６を制御してよい。
制御実行部１７２は、推進機構制御部１８４及び動翼制御部１８６に、推進機構及び動翼を制御させることによって、飛行体１００の飛行を制御してよい。制御実行部１７２は、例えば、信号取得部１８２が制御信号を取得した場合に、当該制御信号に基づいて、推進機構制御部１８４及び動翼制御部１８６に推進機構及び動翼を制御させることによって、合体対象の飛行体との合体を行う。
飛行体間着脱通信部１８８は、合体した飛行体との間で通信を行う。飛行体間着脱通信部１８８は、着脱部を介して、合体した飛行体との間で通信を行う。
電力制御部１９０は、合体した飛行体との間で電力伝送を行う。電力制御部１９０は、バッテリ１２０の電力を、着脱部を介して、合体した飛行体に供給するよう制御してよい。また、電力制御部１９０は、着脱部を介して、合体した飛行体から受給した電力をバッテリ１２０に蓄電させる。
飛行体１００は、電力制御部１９０に代えて、合体した飛行体との間で燃料需給を行う燃料需給部を備えてもよい。また、飛行体１００は、電力制御部１９０とともに、燃料需給部を備えてもよい。燃料需給部は、飛行体１００が備える燃料タンク内の燃料を、着脱部を介して、合体した飛行体に供給するよう制御してよい。また、燃料需給部は、着脱部を介して、合体した飛行体から受給した燃料を、飛行体１００が備える燃料タンク内に蓄積するように制御してよい。
図１５は、制御実行部１７２による処理の流れを概略的に示す。ここでは、信号取得部１８２が制御装置４００から制御信号を受信した場合の処理の流れを説明する。
Ｓ２０２では、制御実行部１７２が、制御信号に含まれる合体対象の飛行体の識別情報によって識別した合体対象の飛行体のＧＰＳ信号を受信しているか否かを判定する。制御実行部１７２は、例えば、制御装置４００から、合体対象の飛行体のＧＰＳ信号を受信している場合や、合体対象の飛行体から飛行体間無線通信部１８０を介して合体対象の飛行体のＧＰＳ信号を受信している場合に、受信していると判定する。受信していると判定した場合、Ｓ２０４に進む。
Ｓ２０４では、制御実行部１７２が、推進機構制御部１８４及び動翼制御部１８６を介して推進機構及び動翼を制御し、合体対象の飛行体の隣に移動する。Ｓ２０６では、制御実行部１７２が、測位センサ１４４で合体対象の飛行体を検出できるか否かを判定する。検出できた場合、Ｓ２０８に進み、検出できない場合、Ｓ２０４に戻る。
Ｓ２０８では、制御実行部１７２が、推進機構制御部１８４及び動翼制御部１８６を介して推進機構及び動翼を制御し、飛行体１００の着脱部と、合体対象の飛行体の着脱部とを接続する。Ｓ２１０では、制御実行部１７２が、飛行体間着脱通信部１８８を介して、合体対象の飛行体に信号を送信する。Ｓ２１２では、制御実行部１７２が、合体対象の飛行体からＡｃｋ信号が返ってくるか否かを判定する。Ａｃｋ信号が返ってきた場合、Ｓ２１４に進み、返ってこない場合、Ｓ２０８に戻る。
Ｓ２１４では、制御実行部１７２が、合体対象の飛行体との通信接続を完了する。Ｓ２１６では、制御実行部１７２が、合体対象の飛行体との電気接続を完了する。例えば、電力接続部１４８と、電力制御部１９０との間にリレーが配置されていてよく、制御実行部１７２は、当該リレーを短絡することによって、電力接続を完了してよい。そして、処理を終了する。
図１６は、制御装置４００又は制御装置１７０として機能するコンピュータ１０００の一例を概略的に示す。本実施形態に係るコンピュータ１０００は、ホストコントローラ１０９２により相互に接続されるＣＰＵ１０１０、ＲＡＭ１０３０、及びグラフィックコントローラ１０８５を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ１０９４によりホストコントローラ１０９２に接続されるＲＯＭ１０２０、通信Ｉ／Ｆ１０４０、記憶装置１０５０及び入出力チップ１０８０を有する入出力部を備える。
ＣＰＵ１０１０は、ＲＯＭ１０２０及びＲＡＭ１０３０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィックコントローラ１０８５は、ＣＰＵ１０１０などがＲＡＭ１０３０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、ディスプレイ上に表示させる。これに代えて、グラフィックコントローラ１０８５は、ＣＰＵ１０１０などが生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
通信Ｉ／Ｆ１０４０は、有線又は無線によりネットワークを介して他の装置と通信する。また、通信Ｉ／Ｆ１０４０は、通信を行うハードウェアとして機能する。記憶装置１０５０は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよく、ＣＰＵ１０１０が使用するプログラム及びデータを格納する。
ＲＯＭ１０２０は、コンピュータ１０００が起動時に実行するブート・プログラム及びコンピュータ１０００のハードウェアに依存するプログラムなどを格納する。入出力チップ１０８０は、例えばＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポートなどを介して各種の入出力装置を入出力コントローラ１０９４へと接続する。
ＲＡＭ１０３０を介して記憶装置１０５０に提供されるプログラムは、ＩＣカードなどの記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ１０３０を介して記憶装置１０５０にインストールされ、ＣＰＵ１０１０において実行される。
コンピュータ１０００にインストールされ、コンピュータ１０００を制御装置４００又は制御装置１７０として機能させるプログラムは、ＣＰＵ１０１０などに働きかけて、コンピュータ１０００を、制御装置４００又は制御装置１７０の各部としてそれぞれ機能させてよい。これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１０００に読込まれることにより、ソフトウエアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である受信部４０２、格納部４０３、バッテリ残量取得部４０４、発電量取得部４０６、受光量取得部４０８、位置情報取得部４１０、選択部４１４、及び飛行体制御部４１６として機能する。また、これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１０００に読込まれることにより、ソフトウエアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である制御実行部１７２、通信制御部１７４、地上通信部１７６、衛星通信部１７８、飛行体間無線通信部１８０、信号取得部１８２、推進機構制御部１８４、動翼制御部１８６、飛行体間着脱通信部１８８、及び電力制御部１９０として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１０００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の制御装置４００又は制御装置１７０が構築される。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０ システム、２０ ネットワーク、３０ ユーザ端末、４０ ゲートウェイ、５０ 通信衛星、１００ 飛行体、１０２ 本体、１０４ 主翼、１０６ 水平尾翼、１０７ 垂直尾翼、１０８ プロペラ、１１０ 中央アンテナ、１１２ 左翼側アンテナ、１１４ 右翼側アンテナ、１１６ ＧＰＳ送受信機、１１８ 太陽電池パネル、１２０ バッテリ、１２２ 動翼、１２４ 動翼、１２６ 動翼、１３０ 左翼側着脱部、１４０ 右翼側着脱部、１４２ 構造凹接続部、１４４ 測位センサ、１４６ 信号接続部、１４８ 電力接続部、１５０ 通信エリア、１５２ サブセル、１６０ 上面側着脱部、１６６ ケーブル、１６８ 着脱部、１７０ 制御装置、１７２ 制御実行部、１７４ 通信制御部、１７６ 地上通信部、１７８ 衛星通信部、１８０ 飛行体間無線通信部、１８２ 信号取得部、１８４ 推進機構制御部、１８６ 動翼制御部、１８８ 飛行体間着脱通信部、１９０ 電力制御部、２００ 飛行体、２１０ 中央アンテナ、２１２ 左翼側アンテナ、２１４ 右翼側アンテナ、２３０ 左翼側着脱部、２３２ 構造凸接続部、２３６ 信号接続部、２３８ 電力接続部、２６０ 上面側着脱部、２６２ 下面側着脱部、２６４ 接続部、２６６ ケーブル、２６８ 着脱部、３００ 飛行体、３１０ 中央アンテナ、３１２ 左翼側アンテナ、３１４ 右翼側アンテナ、３６２ 下面側着脱部、３６４ 接続部、４００ 制御装置、４０２ 受信部、４０３ 格納部、４０４ バッテリ残量取得部、４０６ 発電量取得部、４０８ 受光量取得部、４１０ 位置情報取得部、４１４ 選択部、４１６ 飛行体制御部、５００ 管理システム、６００ 通信エリア、１０００ コンピュータ、１０１０ ＣＰＵ、１０２０ ＲＯＭ、１０３０ ＲＡＭ、１０４０ 通信Ｉ／Ｆ、１０５０ 記憶装置、１０８０ 入出力チップ、１０８５ グラフィックコントローラ、１０９２ ホストコントローラ、１０９４ 入出力コントローラ

Claims (16)

  1. 飛行体であって、
    地上に向けて照射するビームによって通信エリアを形成して前記通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナと、
    他の飛行体と合体分離すべく前記他の飛行体と物理的に着脱する着脱部と
    を備える飛行体。
  2. 前記飛行体及び前記他の飛行体が飛行中に、前記着脱部と前記他の飛行体が備える着脱部とを接続するように前記飛行体を制御する制御実行部
    を備える、請求項１に記載の飛行体。
  3. 前記着脱部を介して、前記他の飛行体と通信する着脱通信部
    を備える、請求項１又は２に記載の飛行体。
  4. 前記着脱部を介して、前記他の飛行体との間で電力を伝送する電力伝送部
    を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の飛行体。
  5. 前記着脱部を介して、前記他の飛行体との間で燃料を需給する燃料需給部
    を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の飛行体。
  6. 前記着脱部は、
    前記飛行体が有する主翼の右翼側に配置された右翼側着脱部と、
    前記主翼の左翼側に配置された左翼側着脱部と
    を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の飛行体。
  7. 前記着脱部は、前記飛行体の上面側に配置された上面側着脱部と、前記飛行体の下面側に配置された下面側着脱部との少なくともいずれかをさらに含む、請求項６に記載の飛行体。
  8. 前記着脱部は、前記飛行体の上面側に配置された上面側着脱部と、前記飛行体の下面側に配置された下面側着脱部との少なくともいずれかを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の飛行体。
  9. 前記上面側着脱部は、前記飛行体の上面から前記飛行体の後方に向けて突き出す接続部に配置されており、
    前記下面側着脱部は、前記飛行体の下面から前記飛行体の前方に向けて突き出す接続部に配置されている、請求項７又は８に記載の飛行体。
  10. 前記アンテナは、前記飛行体の主翼の中央に配置された第１中央アンテナと、前記飛行体の主翼の左翼に配置された第１左翼側アンテナと、前記飛行体の主翼の右翼に配置された第１右翼側アンテナとを含み、
    前記他の飛行体は、前記他の飛行体の主翼の中央に配置された第２中央アンテナと、前記他の飛行体の主翼の左翼に配置された第２左翼側アンテナと、前記他の飛行体の主翼の右翼に配置された第２右翼側アンテナとを含む、
    請求項７から９のいずれか一項に記載の飛行体。
  11. 前記アンテナを用いて地上に前記通信エリアを形成する地上通信部
    を備え、
    前記地上通信部は、前記第１中央アンテナ、前記第１左翼側アンテナ、前記第１右翼側アンテナ、前記第２中央アンテナ、前記第２左翼側アンテナ、及び前記第２右翼側アンテナによるビームフォーミングによって、前記通信エリアを形成するよう制御する、請求項１０に記載の飛行体。
  12. 第１の飛行体、第２の飛行体、及び第３の飛行体を備えるシステムであって、
    前記第１の飛行体は、
    地上の通信装置と通信するためのアンテナと、
    前記第１の飛行体の上面に配置され、前記第２の飛行体の下面に配置された下面着脱部と物理的に着脱する着脱部と、
    前記着脱部を介して前記第２の飛行体と通信する着脱通信部と
    を有し、
    前記第２の飛行体は、前記第１の飛行体及び前記第３の飛行体以外の他の飛行体と通信するためのアンテナと、
    前記第２の飛行体の下面に配置された前記下面着脱部と、
    前記第２の飛行体の上面に配置され、前記第３の飛行体の下面に配置された下面着脱部と物理的に着脱する上面着脱部と、
    前記下面着脱部を介して前記第２の飛行体と通信し、前記上面着脱部を介して前記第３の飛行体と通信する着脱通信部と、
    を有し、
    前記第３の飛行体は、
    通信衛星と通信するためのアンテナと、
    前記第３の飛行体の下面に配置された前記下面着脱部と、
    前記下面着脱部を介して前記第２の飛行体と通信する着脱通信部と
    を有し、
    前記第１の飛行体は、前記第２の飛行体を介して前記他の飛行体と通信し、前記第３の飛行体を介して前記通信衛星と通信する、システム。
  13. 飛行体であって、
    地上に向けて照射するビームによって通信エリアを形成して前記通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナと、
    他の飛行体と物理的に着脱する着脱部を有するケーブルと、
    前記ケーブルを介して前記他の飛行体と通信するケーブル通信部と、
    前記ケーブルを介して前記他の飛行体との間で電力を伝送する電力伝送部と
    を備える飛行体。
  14. 他の飛行体が備えるケーブルが有する着脱部と物理的に着脱する着脱部
    を備える、請求項１３に記載の飛行体。
  15. 飛行体であって、
    地上に向けて照射するビームによって通信エリアを形成して前記通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナと、
    他の飛行体と無線通信する無線通信部と、
    前記他の飛行体との間で無線電力伝送を実行する電力伝送実行部と
    を備える飛行体。
  16. 前記飛行体は、前記無線通信部及び前記電力伝送実行部によって、前記無線通信部と無線通信を実行可能であり、かつ、前記電力伝送実行部との間で無線電力伝送を実行可能なインターフェースを有する、前記飛行体と同一又は異なる種類の前記他の飛行体と仮想的に合体する、請求項１５に記載の飛行体。
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