JP2021064858A - 光無線通信装置、移動体、プログラム及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光無線通信を安定して実行することを支援する技術を提供することが望ましい。【解決手段】光無線通信装置であって、複数の方向に光を発する発光部と、複数の方向からの光を受光する受光部と、他の光無線通信装置に対して送信する送信データに基づいて発光部の発光を制御することによって送信データを送信するデータ送信部と、受光部が受光した、他の光無線通信装置によって発光された光に基づいて、他の光無線通信装置からデータを受信するデータ受信部とを備える光無線通信装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、光無線通信装置、移動体、プログラム及び通信方法に関する。

光無線通信機能を搭載した移動体が知られていた。（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２０１８−１６６２５６号公報

光無線通信を安定して実行することを支援する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、光無線通信装置が提供される。光無線通信装置は、複数の方向に光を発する発光部を備えてよい。光無線通信装置は、複数の方向からの光を受光する受光部を備えてよい。光無線通信装置は、他の光無線通信装置に対して送信する送信データに基づいて前記発光部の発光を制御することによって前記送信データを送信するデータ送信部を備えてよい。光無線通信装置は、前記受光部が受光した、他の光無線通信装置によって発光された光に基づいて、前記他の光無線通信装置からデータを受信するデータ受信部を備えてよい。

上記受光部は、複数のカメラを有してよい。上記受光部は、アレイ化された受光素子を有してよい。上記受光部は、上記発光部が発する光を受光しないように、上記発光部よりも外側に配置されてよく、上記外側からの光を受光してよい。上記受光部は、全方位を撮像する全方位カメラを有してよい。上記発光部は、全方位に対して発光してよい。上記光無線通信装置は、上記光無線通信装置を識別する自機識別情報を格納する識別情報格納部を備えてよく、上記データ送信部は、送信元を上記自機識別情報とした上記送信データに基づいて上記発光部の発光を制御することによって上記送信データを送信してよい。上記データ送信部は、送信元を上記自機識別情報とし、宛先を１又は複数の他の光無線通信装置とした上記送信データを送信してよい。上記データ送信部は、送信元を上記自機識別情報とし、宛先を不特定多数とした上記送信データを送信してよい。上記データ受信部は、上記他の光無線通信装置から受信したデータの宛先に上記自機識別情報が含まれている場合に、上記データを受信データとして格納してよい。上記データ受信部は、上記他の光無線通信装置から受信したデータの宛先に上記自機識別情報が含まれていない場合、上記データを破棄してよい。

上記発光部は、それぞれが異なる波長の光を発光する複数の発光ユニットを有してよい。上記データ送信部は、上記複数の発光ユニットのそれぞれの発光を制御することによって、複数の他の光無線通信装置のそれぞれに対して送信データを送信してよい。上記光無線通信装置は、自機に対応する自機公開鍵及び自機秘密鍵を格納する鍵格納部を備えてよく、上記データ送信部は、上記発光部による発光を制御することによって他の光無線通信装置に対して上記自機公開鍵を送信してよく、上記データ受信部は、上記自機公開鍵によって暗号化されたデータを上記他の光無線通信装置から受信した場合に、上記自機秘密鍵によって上記データを復号化してよい。上記データ受信部は、他の光無線通信装置から上記他の光無線通信装置に対応する公開鍵を受信してよく、上記データ送信部は、上記他の光無線通信装置に対応する上記公開鍵によって暗号化した上記他の光無線通信装置に対する送信データを、上記発光部による発光を制御することによって上記他の光無線通信装置に送信してよい。上記光無線通信装置は、地上に配置された第１の発光装置の発光部によって発光された光を受光することによって受信した上記第１の発光装置の識別情報を含む第１発光装置データと、地上に配置された第２の発光装置の発光部によって発光された光を受光することによって受信した上記第２の発光装置の識別情報を含む第２発光装置データと、上記第１の発光装置の位置情報と、上記第２の発光装置の位置情報とに基づいて、上記光無線通信装置の位置情報を導出する位置情報導出部を備えてよい。上記光無線通信装置は、移動体に搭載されてよい。上記光無線通信装置は、水中を移動する水中移動体に搭載されてよい。

本発明の第２の態様によれば、上記光無線通信装置を備える移動体が提供される。

本発明の第３の態様によれば、コンピュータを、上記光無線通信装置として機能させるためのプログラムが提供される。

本発明の第４の態様によれば、複数の方向に光を発する発光部と、複数の方向からの光を受光する受光部を有する光無線通信装置によって実行される通信方法が提供される。通信方法は、他の光無線通信装置に対して送信する送信データに基づいて発光部の発光を制御することによって送信データを送信するデータ送信段階を備えてよい。通信方法は、受光部が受光した、他の光無線通信装置によって発光された光に基づいて、他の光無線通信装置からデータを受信するデータ受信段階を備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴のすべ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。

光無線通信装置２００の一例を概略的に示す。 無人航空機１００による光無線通信の流れの一例を概略的に示す。 無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。 無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。 無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。 無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。 無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。 光無線通信装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。 水中移動体３００の一例を概略的に示す。 光無線通信装置２００として機能するコンピュータ１２００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すべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、光無線通信装置２００の一例を概略的に示す。本実施形態に係る光無線通信装置２００は、複数の方向に光を発する発光部と、複数の方向からの光を受光する受光部とを備え、発光部による発光によって他の光無線通信装置２００に対してデータを送信し、受光部が受光した他の光無線通信装置２００の光によってデータを受信する。光無線通信装置２００は、移動体に搭載されてよい。

図１に示す例では、光無線通信装置２００は、無人航空機１００に搭載されている。無人航空機１００は、いわゆるドローンであってよい。図１に例示する光無線通信装置２００は、ＬＥＤ２１２及びＬＥＤ２１４と、カメラ２２２及びカメラ２２４とを有する。ＬＥＤ２１２及びＬＥＤ２１４は発光部の一例であり、カメラ２２２及びカメラ２２４は受光部の一例である。

図１に例示するＬＥＤ２１２及びＬＥＤ２１４のそれぞれは、３色の光を発光可能である。ＬＥＤ２１２及びＬＥＤ２１４が発光する光の色の種類はこれに限らず、１つ又は２つであってもよく、また、４つ以上であってもよい。ＬＥＤ２１２が無人航空機１００の上面側に配置され、ＬＥＤ２１４が無人航空機１００の下面側に配置されることによって、光無線通信装置２００から全方位に対して発光可能である。

図１に例示するカメラ２２２及びカメラ２２４のそれぞれは、全方位を撮像可能なカメラである。カメラ２２２及びカメラ２２４は、全方位カメラ、全天球カメラ、全天周カメラ、及び３６０度カメラ等と呼ばれる場合がある。

図１に示す例では、カメラ２２２は、無人航空機１００の一方の側面側に配置され、カメラ２２４は、無人航空機１００の他方の側面側に配置されている。光無線通信装置２００は、カメラ２２２によって撮像された画像とカメラ２２４によって撮像された画像とを合成した撮像画像を取得可能である。

光無線通信装置２００がカメラ２２２及びカメラ２２４のいずれか一方のみを有する場合、無人航空機１００の機体方向が死角になる。それに対して、カメラ２２２によって撮像された画像とカメラ２２４によって撮像された画像とを合成することによって、より死角の少ない撮像画像を取得することができる。

光無線通信装置２００は、他の光無線通信装置２００に対して送信する送信データに基づいてＬＥＤ２１２及びＬＥＤ２１４の少なくともいずれかの発光を制御することによって、他の光無線通信装置２００に送信データを送信してよい。また、光無線通信装置２００は、カメラ２２２及びカメラ２２４によって受光した、他の光無線通信装置２００によって発光された光に基づいて、当該他の光無線通信装置２００からデータを受信してよい。

一般的な光無線通信は指向性が非常に高く、光軸が合っているときしか通信できないという課題がある。それに対して、図１に例示する光無線通信装置２００は、全方位に対して発光し、全方位を撮像可能なカメラによって光無線の光源を捉えることにより、光軸合わせの不要な光無線通信を実現することができる。

なお、光無線通信装置２００は、カメラ２２２及びカメラ２２４の一方のみを備えてもよい。また、光無線通信装置２００は、３つ以上の全方位カメラを備えてもよい。また、光無線通信装置２００は、いわゆる超広角カメラを複数備えて、複数の超広角カメラによって撮像された画像を合成することによって、全方位の撮像画像を取得してもよい。複数の超広角カメラは、例えば、無人航空機１００の機体の各場所に埋め込まれる。

光無線通信装置２００の受光部は、発光部が発する光をできるだけ受光しないことが望ましい。図１では、ＬＥＤ２１２及びカメラ２２２からの光を極力受光しないように、カメラ２２２及びカメラ２２４を無人航空機１００の側面側に配置している。

光無線通信装置２００は、全方位カメラではなく、特定の方向を撮像可能なカメラを複数備えて、当該複数のカメラを発光部よりも外側に配置して外側からの光を受光するようにしてもよい。これにより、受光部が、発光部によって発せられる光を直接受光しないようにできる。

光無線通信装置２００は、カメラに代えて、アレイ化した受光素子を全天球カバーできるように配置することで、他の光無線通信装置２００が発する光をどの角度からでも受光できるようにしてもよい。光無線通信装置２００は、１又は複数のカメラと、アレイ化した受光素子とを併用してもよい。

図２は、無人航空機１００による光無線通信の流れの一例を概略的に示す。ここでは、図１に示すように、無人航空機１００の周辺に無人航空機１８２、無人航空機１８４、及び無人航空機１８６が位置している状況で、無人航空機１００が無人航空機１８４と通信する場合について説明する。

無人航空機１００、無人航空機１８２、無人航空機１８４、及び無人航空機１８６のそれぞれに搭載されている光無線通信装置２００は、飛行中、断続的に自身の識別情報を光無線通信によってブロードキャストしてよい。これにより、複数の光無線通信装置２００のそれぞれが、それぞれの存在を把握することができる。識別情報を送信するタイミングは、定期的であってよく、また、非定期的であってもよい。

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、無人航空機１８２が、自身の識別情報である「Ｂ」を光無線通信によってブロードキャストし、無人航空機１００、無人航空機１８４、及び無人航空機１８６が受信する。Ｓ１０４では、無人航空機１８４が、自身の識別情報である「Ｃ」を光無線通信によってブロードキャストし、無人航空機１００、無人航空機１８２、及び無人航空機１８６が受信する。

Ｓ１０６では、無人航空機１８６が、自身の識別情報である「Ｄ」を光無線通信によってブロードキャストし、無人航空機１００、無人航空機１８２、及び無人航空機１８４が受信する。Ｓ１０８では、無人航空機１００が、自身の識別情報である「Ａ」を光無線通信によってブロードキャストし、無人航空機１８２、無人航空機１８４、及び無人航空機１８６が受信する。

Ｓ１１０では、無人航空機１００が、送信元を「Ａ」、宛先を「Ｃ」とした通信開始要求信号と、無人航空機１００に対応する公開鍵Ａとを光無線通信によって送信し、無人航空機１８２、無人航空機１８４、及び無人航空機１８６が受信する。無人航空機１８４は、宛先が自身の識別情報と一致することから、受信したデータを格納する。無人航空機１８２及び無人航空機１８４は、宛先が自身の識別情報と異なることから、受信したデータを破棄する。

Ｓ１１２では、無人航空機１８４が、送信元を「Ｃ」、宛先を「Ａ」とした通信開始許可信号と、無人航空機１８４に対応する公開鍵Ｃとを光無線通信によって送信し、無人航空機１００、無人航空機１８２、及び無人航空機１８６が受信する。これにより、無人航空機１００と無人航空機１８４との間で通信が開始される。無人航空機１８２及び無人航空機１８６は、宛先が自身の識別情報と異なることから、受信したデータを破棄する。

Ｓ１１４では、無人航空機１００が、無人航空機１８４に対して送信する送信データを、Ｓ１１２において受信した公開鍵Ｃによって暗号化した暗号化送信データを、送信元を「Ａ」、宛先を「Ｃ」として光無線通信によって送信し、無人航空機１８２、無人航空機１８４、及び無人航空機１８６が受信する。無人航空機１８４は、公開鍵Ｃに対応する秘密鍵Ｃによって暗号化送信データを復号化する。

無人航空機１８２及び無人航空機１８６は、宛先が自身の識別情報と異なることから、受信したデータを破棄する。なお、無人航空機１８２及び無人航空機１８６は、公開鍵Ｃに対応する秘密鍵Ｃを有していないことから、暗号化送信データを復号化することはできない。

Ｓ１１６では、無人航空機１８４が、無人航空機１００に対して送信する送信データを、Ｓ１１０において受信した公開鍵Ａによって暗号化した暗号化送信データを、送信元を「Ｃ」、宛先を「Ａ」として光無線通信によって送信し、無人航空機１００、無人航空機１８２、及び無人航空機１８６が受信する。無人航空機１００は、公開鍵Ａに対応する秘密鍵Ａによって暗号化送信データを復号化する。

無人航空機１８２及び無人航空機１８６は、宛先が自身の識別情報と異なることから、受信したデータを破棄する。なお、無人航空機１８２及び無人航空機１８６は、公開鍵Ａに対応する秘密鍵Ａを有していないことから、暗号化送信データを復号化することはできない。

図２に示したように、それぞれの無人航空機１００が自身に対応する公開鍵を光無線通信によって他の無人航空機１００に提供することによって、通信相手以外の無人航空機１００に通信の内容が漏れてしまうことを防止できる。なお、図２では、通信開始要求信号及び通信開始許可信号とともに公開鍵を送信する場合を例に挙げたが、これに限らない。無人航空機１００は、自身の識別情報を断続的にブロードキャストするときに、公開鍵を合わせて送信してもよい。また、無人航空機１００は、任意のタイミングで公開鍵を他の無人航空機１００に対して光無線通信によって送信してもよい。

図３は、無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。図１及び図２において示したように、本実施形態に係る無人航空機１００は、いずれの方位に位置する他の無人航空機１００とでも光無線通信を実行することができる。しかし、図３に示すように、山等の遮蔽物が存在する場合、無人航空機１００と無人航空機１８４とは直接光無線通信をすることができない。

無人航空機１００は、ＬＯＳ（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）内に存在しない他の無人航空機１００との間であっても、お互いのＬＯＳに存在する無人航空機１００があれば、マルチホップ通信をすることができる。図３に示す例において、無人航空機１００は、無人航空機１８４と直接光無線通信をすることができないが、無人航空機１８２を介して通信することができる。

無人航空機１００が、無人航空機１８４との通信の中継を無人航空機１８２に依頼する方法は、任意の方法であってよい。例えば、無人航空機１００は、無人航空機１８４がＬＯＳ内に存在しない場合に、無人航空機１８４との通信の中継要求信号を光無線通信によってブロードキャストする。当該中継要求信号は、無人航空機１８４の識別情報を含む。無人航空機１００から中継要求信号を受信した他の無人航空機１００のうち、無人航空機１８４がＬＯＳ内に存在し、中継を実行可能な無人航空機１００は、中継許可信号を光無線通信によって無人航空機１００に送信する。

図３に示す例では、無人航空機１８２が、中継許可信号を無人航空機１００に送信する。無人航空機１８２は、無人航空機１００と無人航空機１８４との通信を中継する旨を無人航空機１８４に通知してよい。その後、無人航空機１００と無人航空機１８４とは、無人航空機１８２を介して通信を実行する。

図４は、無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。無人航空機１００は、上空を任意の方向に移動することもできるので、第１の無人航空機１００と第２の無人航空機１００とが光無線通信を開始しようとするときや実行している間に、第３の無人航空機１００によって遮られてしまう可能性がある。

本実施形態に係る無人航空機１００は、光無線通信の通信相手との間に、他の無人航空機１００が位置する場合、当該他の無人航空機１００に、通信相手との通信を中継させてもよい。例えば、図４に示す例において、無人航空機１００と無人航空機１８４とが光無線通信をする場合において、無人航空機１００と無人航空機１８４との間に無人航空機１８２が移動してくることを検知した場合に、無人航空機１００は、無人航空機１８４との通信を中継する中継要求信号を無人航空機１８２に送信する。

無人航空機１８２は、中継を実行可能な場合、中継許可信号を無人航空機１００に送信する。無人航空機１８２は、無人航空機１００と無人航空機１８４との通信を中継する旨を無人航空機１８４に通知してよい。その後、無人航空機１００と無人航空機１８４とは、無人航空機１８２を介して通信を実行する。

図５は、無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。図５に示す例において、無人航空機１００は、ＬＥＤ４２を有する無線基地局４０と光無線通信を実行する。

無人航空機１００は、例えば、無線基地局４０から、光無線通信によって無線基地局４０の位置情報を受信する。また、無人航空機１００は、例えば、無線基地局４０及びネットワーク２０を介して、管理サーバ３０と通信してもよい。無人航空機１００は、例えば管理サーバ３０から、飛行に関する指示や、天候情報等を受信する。

無人航空機１００と無線基地局４０とは、通常時は電波による通信を実行することができるが、電波妨害や遮蔽物の陰等で電波通信が実行できなかったり、通信品質が極端に低い場合がある。そのような場合に、無人航空機１００と無線基地局４０とが光無線通信を実行することによって、無人航空機１００と無線基地局４０との通信を補完することができる。なお、無線基地局４０は、ＬＥＤ４２に代えて、ストロボライト、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）による赤外線レーザ等を用いてもよい。

図６は、光無線通信装置２００による通信状況の一例を概略的に示す。無人航空機１００は、少なくとも２つの無線基地局４０と光無線通信を実行できる場合に、３角測量アルゴリズムを用いることによって、自機の位置情報を導出可能である。

無人航空機１００は、複数の無線基地局４０のそれぞれの位置情報を予め格納していてよい。無人航空機１００は、２つの無線基地局４０のそれぞれから、無線基地局４０の識別情報を受信した場合に、格納している情報を参照して、２つの無線基地局４０の位置情報を取得する。なお、無人航空機１００は、光無線通信によって、２つの無線基地局４０のそれぞれから、２つの無線基地局４０のそれぞれの位置情報を受信してもよい。

無人航空機１００は、例えば、２つの無線基地局４０との光無線通信によって、２つの無線基地局４０から時刻を受信して、時刻のずれによる３角測量によって、光無線通信装置２００の位置情報を導出する。無線基地局４０の位置は高精度に特定することができるので、無人航空機１００は、高精度に自機の位置を特定することができる。

図７は、無人航空機１００による通信状況の一例を概略的に示す。本実施形態に係る無人航空機１００は、光無線通信装置２００を有する任意の装置や機器との間でデータを送受信することができる。図７に示す例において、無人航空機１００は、無人航空機１８２と、自動車７０との間でデータを送受信することができる。自動車７０は、ＬＥＤ７２、カメラ７４及びカメラ７６を有する。

また、無人航空機１００は、発光部を有する任意の装置や機器から、データを受信することができる。図７に示す例において、無人航空機１００は、ＬＥＤ４２を有する無線基地局４０、ＬＥＤ５２を有するコントローラ５０、及びＬＥＤ６２を有するドローンポート６０からデータを受信することができる。無線基地局４０、コントローラ５０及びドローンポート６０が受光部を有することによって、無人航空機１００は、無線基地局４０、コントローラ５０及びドローンポート６０との間でデータを送受信することもできる。

無人航空機１００は、例えば、無線基地局４０との間で光無線通信を実行することによって、無線基地局４０を介して、ネットワーク２０上の管理サーバ３０と通信し得る。また、例えば、無人航空機１００がコントローラ５０との間で光無線通信を実行することによって、操縦者５４による無人航空機１００の操縦が可能となる。

また、例えば、無人航空機１００とドローンポート６０とが光無線通信によって通信することによって、ドローンポート６０が、無人航空機１００の離着陸をサポートすることができる。また、例えば、無人航空機１００と自動車７０とが光無線通信によって通信することによって、位置情報、天候情報、及び渋滞情報等を、無人航空機１００と自動車７０との間で送受信することができる。

また、例えば、光無線通信装置２００を備えた自動車７０同士が光無線通信を実行してもよい。また、他の任意の組み合わせで、光無線通信装置２００を備えた対象同士が光無線通信を実行してもよい。

図８は、光無線通信装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。光無線通信装置２００は、発光部２１０、受光部２２０、格納部２３０、データ送信部２３２、データ受信部２３４、追跡部２３６、及び位置情報導出部２３８を備える。

発光部２１０は、複数の方向に光を発する。発光部２１０は、全方位に対して発光してもよい。発光部２１０が発する光の種類は任意の種類であってよい。発光部２１０は、例えば、赤外線から可視光線までの間の波長の光を発する。

発光部２１０は、１又は複数の発光ユニットを有してよい。１又は複数の発光ユニットは、光無線通信装置２００を搭載する移動体に配置されてよい。１又は複数の発光ユニットは、移動体を中心に全方位に発光できるように配置されてよい。

発光部２１０は、異なる波長の複数の光を発光してもよい。発光部２１０は、例えば、それぞれが異なる波長の光を発する複数の発光ユニットを備える。

受光部２２０は、複数の方向からの光を受光する。受光部２２０は、例えば、複数のカメラを有する。また、受光部２２０は、例えば、アレイ化された受光素子を有する。受光素子の例として、光電子倍増管、フォトトランジスタ、フォトダイオード、及びアバランシェ・フォトダイオード等が挙げられる。複数のカメラ及びアレイ化された受光素子は、発光部２１０が発する光を受光しないように、発光部２１０よりも外側に配置され、外側からの光を受光してよい。

受光部２２０は、全方位を撮像可能な全方位カメラを有してもよい。受光部２２０は、１又は複数の全方位カメラを有してよい。１又は複数の全方位カメラは、発光部２１０が発する光を極力受光しないように配置されてよい。

格納部２３０は、各種データを格納する。格納部２３０は、例えば、光無線通信装置２００を識別する自機識別情報を格納する。光無線通信装置２００の自機識別情報は、光無線通信装置２００を搭載している移動体の識別情報であってもよい。格納部２３０は、識別情報格納部の一例であってよい。

格納部２３０は、光無線通信装置２００に対応する自機公開鍵及び自機秘密鍵を格納してよい。格納部２３０は、鍵格納部の一例であってよい。

格納部２３０は、複数の無線基地局４０のそれぞれの位置情報を格納してよい。受光部２２０がカメラを有する場合、格納部２３０は、受光部２２０によって撮像された撮像画像を格納してもよい。

データ送信部２３２は、他の光無線通信装置２００に対して送信する送信データに基づいて発光部２１０の発光を制御することによって、他の光無線通信装置２００に送信データを送信する。発光によるデータの送信は、任意の手法で行われてよい。例えば、発光パターンの違いによってデータを送信する明滅信号が用いられる。データ送信部２３２は、複数の他の光無線通信装置２００に対して、時分割で送信データを送信してよい。

データ送信部２３２は、例えば、格納部２３０に格納されている自機識別情報を断続的に他の光無線通信装置２００に対してブロードキャストする。データ送信部２３２は、例えば、自機識別情報を含み、宛先を不特定多数とした送信データを発光部２１０を用いた光無線通信によって送信する。

データ送信部２３２は、ユニキャスト形式で送信データを送信してよい。データ送信部２３２は、送信元を自機識別情報とし、宛先を他の光無線通信装置２００の識別情報とした送信データを発光部２１０による光無線通信によって送信してよい。

データ送信部２３２は、マルチキャスト形式で送信データを送信してよい。データ送信部２３２は、送信元を自機識別情報とし、宛先を複数の他の光無線通信装置２００の識別情報とした送信データを発光部２１０による光無線通信によって送信してよい。

データ送信部２３２は、ブロードキャスト形式で送信データを送信してよい。データ送信部２３２は、送信元を自機識別情報とし、宛先を不特定多数とした送信データを発光部２１０を用いた光無線通信によって送信してよい。

データ送信部２３２は、通信しようとする相手の光無線通信装置２００を指定した通信開始要求信号を送信してもよい。例えば、データ送信部２３２は、送信元を自機識別情報とし、宛先を他の光無線通信装置２００の識別情報とした通信開始要求信号を発光部２１０を用いた光無線通信によって送信する。

データ送信部２３２は、格納部２３０に格納されている自機公開鍵を発光部２１０を用いた光無線通信によって送信してよい。データ送信部２３２は、例えば、自機識別情報を断続的に他の光無線通信装置２００に対してブロードキャストするときに、自機公開鍵を合わせて送信する。データ送信部２３２は、通信開始要求信号とともに自機公開鍵を送信してもよい。データ送信部２３２は、自機識別情報や、通信開始要求信号とは別に、自機公開鍵を送信してもよい。

データ送信部２３２は、発光部２１０が複数の波長の光を発光可能な場合に、一の通信相手に対して、複数の波長の光を用いた光無線通信によってデータを送信してよい。これにより、１波長の光を用いる場合と比較して、送信可能データ量を増加させることができる。また、データ送信部２３２は、複数の波長の光のそれぞれを用いて、複数の通信相手のそれぞれに対してデータを送信してもよい。

データ受信部２３４は、受光部２２０が受光した、他の光無線通信装置２００によって発光された光に基づいて、当該他の光無線通信装置２００からデータを受信する。データ受信部２３４は、例えば、他の光無線通信装置２００による発光の明滅信号を解析することによって、データを取得する。

データ受信部２３４は、他の光無線通信装置２００から受信したデータの宛先に自機識別情報が含まれている場合に、当該データを格納部２３０に格納してよい。データ受信部２３４は、他の光無線通信装置２００から受信したデータの宛先に自機識別情報が含まれいない場合、当該データを破棄してよい。データ受信部２３４は、他の光無線通信装置２００から受信したデータの宛先に自機識別情報が含まれておらず、宛先が不特定多数でもない場合、当該データを破棄してよい。

データ受信部２３４は、自機公開鍵によって暗号化されたデータを他の光無線通信装置２００から受信した場合、格納部２３０に格納されている自機秘密鍵によって当該データを復号化する。

データ受信部２３４は、他の光無線通信装置２００から、当該他の光無線通信装置２００の識別情報を受信した場合、当該識別情報を格納部２３０に格納してよい。

データ受信部２３４は、他の光無線通信装置２００から、当該他の光無線通信装置２００に対応する公開鍵を受信した場合、当該公開鍵を、当該他の光無線通信装置２００の識別情報に対応付けて格納部２３０に格納してよい。データ送信部２３２は、他の光無線通信装置２００に対して送信データを送信する場合、当該他の光無線通信装置２００に対応する公開鍵を用いて送信データを暗号化してよい。

追跡部２３６は、受光部２２０がカメラを有する場合に、受光部２２０によって撮像され、格納部２３０に格納された撮像画像を用いて、他の光無線通信装置２００の位置を追跡する。追跡部２３６は、データ受信部２３４が受信した他の光無線通信装置２００の識別情報によって、他の光無線通信装置２００を認識した場合に、その後に撮像される撮像画像を参照することによって、当該他の光無線通信装置２００を追跡する。

追跡部２３６は、識別情報を受信した複数の光無線通信装置２００のすべての位置を追跡してよい。また、追跡部２３６は、複数の光無線通信装置２００の優先度に応じて、複数の光無線通信装置２００の位置を追跡してもよい。例えば、追跡部２３６は、複数の光無線通信装置２００のうち、優先度が予め定められた閾値より高い光無線通信装置２００や、優先度が高い順に予め定められた数の光無線通信装置２００の位置を追跡する。複数の光無線通信装置２００の優先度は、任意に決定されてよい。例えば、追跡部２３６は、他の光無線通信装置２００からの要求に応じて、光無線通信装置２００の優先度を高めたり低めたりする。

位置情報導出部２３８は、光無線通信装置２００の位置情報を導出する。位置情報導出部２３８は、例えば、地上に配置された第１の発光装置の発光部によって発光された光を受光することによって受信した第１の発光装置の識別情報を含む第１発光装置データと、地上に配置された第２に発光装置の発光部によって発光された光を受光することによって受信した第２の発光装置の識別情報を含む第２発光装置データと、第１の発光装置の位置情報と、第２の発光装置の位置情報とに基づいて、光無線通信装置２００の位置情報を導出する。位置情報導出部２３８は、三角測量アルゴリズムを用いることによって、光無線通信装置２００の位置情報を導出してよい。第１の発光装置及び第２の発光装置は、例えば、それぞれが発光部を有する２つの無線基地局である。

図９は、水中移動体３００の一例を概略的に示す。図１から図８では、移動体の例として主に無人航空機１００を挙げたが、これに限らない。移動体の例としては、飛行機、ヘリコプター、及び自動車等が挙げられる。また、図９に示すように、水中を移動する水中移動体３００もその例として挙げられる。

水中移動体３００は、水中移動機構３０２、光無線通信装置２００、ＬＥＤ２１２、及びカメラ２２２を備える。水中移動体３００は、不図示のＧＮＳＳユニット、加速度センサ、ジャイロセンサ、及び制御装置を備えてよく、制御装置が、ＧＮＳＳユニット、加速度センサ、及びジャイロセンサによる出力データに基づいて、水中移動機構３０２を動作させることによって、任意の方向に移動可能であってよい。

水中移動体３００は、無人航空機１００と同様に動作可能である。水中移動体３００は、他の水中移動体３００との間で光無線通信を実行する。

水中移動体３００は、例えば、図９に示すように、ケーブル４０２を介して潜水船４００に連結される。水中移動体３００が連結された潜水船４００は、水中移動体３００を介して、他の潜水船４００と通信することができる。水中では、電波による通信を実現することが難しいが、本実施形態に係る水中移動体３００によれば、潜水船４００等の水中の機器同士を容易に通信可能にすることができる。

図１０は、光無線通信装置２００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、本実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。記憶装置１２２４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い。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットを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、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

プログラムは、ＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

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、多様な変更又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。その様な変更又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、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及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、及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。

２０ ネットワーク、３０ 管理サーバ、４０ 無線基地局、４２ ＬＥＤ、５０ コントローラ、５２ ＬＥＤ、５４ 操縦者、６０ ドローンポート、６２ ＬＥＤ、７０ 自動車、７２ ＬＥＤ、７４ カメラ、７６ カメラ、１００ 無人航空機、１８２、１８４、１８６ 無人航空機、２００ 光無線通信装置、２１０ 発光部、２１２ ＬＥＤ、２１４ ＬＥＤ、２２０ 受光部、２２２ カメラ、２２４ カメラ、２３０ 格納部、２３２ データ送信部、２３４ データ受信部、２３６ 追跡部、２３８ 位置情報導出部、３００ 水中移動体、３０２ 水中移動機構、４００ 潜水船、４０２ ケーブル、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ

Claims (22)

1. 光無線通信装置であって、
   複数の方向に光を発する発光部と、
   複数の方向からの光を受光する受光部と、
   他の光無線通信装置に対して送信する送信データに基づいて前記発光部の発光を制御することによって前記送信データを送信するデータ送信部と、
   前記受光部が受光した、他の光無線通信装置によって発光された光に基づいて、前記他の光無線通信装置からデータを受信するデータ受信部と
   を備える光無線通信装置。
2. 前記受光部は、複数のカメラを有する、請求項１に記載の光無線通信装置。
3. 前記受光部は、アレイ化された受光素子を有する、請求項１に記載の光無線通信装置。
4. 前記受光部は、前記発光部が発する光を受光しないように、前記発光部よりも外側に配置され、前記外側からの光を受光する、請求項１から３のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
5. 前記受光部は、全方位を撮像する全方位カメラを有する、請求項１に記載の光無線通信装置。
6. 前記発光部は、全方位に対して発光する、請求項１から５のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
7. 前記光無線通信装置を識別する自機識別情報を格納する識別情報格納部
   を備え、
   前記データ送信部は、送信元を前記自機識別情報とした前記送信データに基づいて前記発光部の発光を制御することによって前記送信データを送信する、請求項１から６のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
8. 前記データ送信部は、送信元を前記自機識別情報とし、宛先を１又は複数の他の光無線通信装置とした前記送信データを送信する、請求項７に記載の光無線通信装置。
9. 前記データ送信部は、送信元を前記自機識別情報とし、宛先を不特定多数とした前記送信データを送信する、請求項７に記載の光無線通信装置。
10. 前記データ送信部は、複数の他の光無線通信装置に対して、時分割で前記送信データを送信する、請求項１から９のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
11. 前記データ受信部は、前記他の光無線通信装置から受信したデータの宛先に前記自機識別情報が含まれている場合に、前記データを受信データとして格納する、請求項７から９のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
12. 前記データ受信部は、前記他の光無線通信装置から受信したデータの宛先に前記自機識別情報が含まれていない場合、前記データを破棄する、請求項１１に記載の光無線通信装置。
13. 前記発光部は、それぞれが異なる波長の光を発光する複数の発光ユニットを有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
14. 前記データ送信部は、前記複数の発光ユニットのそれぞれの発光を制御することによって、複数の他の光無線通信装置のそれぞれに対して送信データを送信する、請求項１３に記載の光無線通信装置。
15. 自機に対応する自機公開鍵及び自機秘密鍵を格納する鍵格納部
    を備え、
    前記データ送信部は、前記発光部による発光を制御することによって他の光無線通信装置に対して前記自機公開鍵を送信し、
    前記データ受信部は、前記自機公開鍵によって暗号化されたデータを前記他の光無線通信装置から受信した場合に、前記自機秘密鍵によって前記データを復号化する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
16. 前記データ受信部は、他の光無線通信装置から前記他の光無線通信装置に対応する公開鍵を受信し、
    前記データ送信部は、前記他の光無線通信装置に対応する前記公開鍵によって暗号化した前記他の光無線通信装置に対する送信データを、前記発光部による発光を制御することによって前記他の光無線通信装置に送信する、請求項１５に記載の光無線通信装置。
17. 地上に配置された第１の発光装置の発光部によって発光された光を受光することによって受信した前記第１の発光装置の識別情報を含む第１発光装置データと、地上に配置された第２の発光装置の発光部によって発光された光を受光することによって受信した前記第２の発光装置の識別情報を含む第２発光装置データと、前記第１の発光装置の位置情報と、前記第２の発光装置の位置情報とに基づいて、前記光無線通信装置の位置情報を導出する位置情報導出部
    を備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
18. 前記光無線通信装置は、移動体に搭載される、請求項１から１７のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
19. 前記光無線通信装置は、水中を移動する水中移動体に搭載される、請求項１８に記載の光無線通信装置。
20. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の光無線通信装置を備える移動体。
21. コンピュータを、請求項１から１９のいずれか一項に記載の光無線通信装置として機能させるためのプログラム。
22. 複数の方向に光を発する発光部と複数の方向からの光を受光する受光部を有する光無線通信装置によって実行される通信方法であって、
    他の光無線通信装置に対して送信する送信データに基づいて前記発光部の発光を制御することによって前記送信データを送信するデータ送信段階と、
    前記受光部が受光した、他の光無線通信装置によって発光された光に基づいて、前記他の光無線通信装置からデータを受信するデータ受信段階と
    を備える通信方法。

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