JP2021077973A - 制御装置、プログラム、制御方法及び飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行体の交代を適切に実行可能な技術を提供することが望ましい。【解決手段】地上にセルを形成してセル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有する飛行体を制御する制御装置であって、第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしている第１の飛行体と、第２の飛行体との交代を制御する交代制御部を備え、交代制御部は、第２の飛行体が、対象エリアの一部に第２のセルを形成した後、第２のセルを連続的に拡大することによって第２のセルによる対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるように、第２の飛行体を制御する、制御装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、プログラム、制御方法及び飛行体に関する。

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

飛行体の交代を適切に実行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、地上にセルを形成してセル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有する飛行体を制御する制御装置が提供される。制御装置は、第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしている第１の飛行体と、第２の飛行体との交代を制御する交代制御部を備えてよい。交代制御部は、第２の飛行体が、対象エリアの一部に第２のセルを形成した後、第２のセルを連続的に拡大することによって第２のセルによる対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるように、第２の飛行体を制御してよい。

上記交代制御部は、上記第２の飛行体が、上記対象エリアの一部に上記第２のセルを形成した後、上記第１の飛行体の位置に対応する位置に向けて移動しながら上記第２のセルを連続的に拡大することによって上記第２のセルによる上記対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるように、上記第２の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記第１のセルと上記第２のセルとが一部重複している状態を保ちながら、上記第１の飛行体が上記第１のセルを連続的に縮小し、上記第２の飛行体が上記第２のセルを連続的に拡大するように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記第１の飛行体がビームフォーミングによって上記第１のセルを連続的に拡大し、上記第２の飛行体がビームフォーミングによって上記第２のセルを連続的に拡大するように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記第２の飛行体が、上記対象エリアの外縁側の第１部分に上記第２のセルを形成し、上記第１部分から、上記対象エリアの外縁側の上記第１部分と対向する第２部分に向けて上記第２のセルを連続的に拡大するように、上記第２の飛行体を制御し、上記第１の飛行体が、上記第１部分から上記第２部分に向けて上記第１のセルを連続的に縮小するように、上記第１の飛行体を制御してよい。

上記交代制御部は、上記対象エリア内における上記第１のセルと上記第２のセルとが重複する重複部分において上記第１のセルに在圏しているユーザ端末が、上記第２のセルに接続先を切り替えた後に、上記第１のセルが上記重複部分から外れるように上記第１の飛行体が上記第１のセルを縮小するように、上記第１の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記第１のセルから上記第２のセルに接続先を切り替えるユーザ端末の単位時間当たりの数の変動が予め定められた範囲内となる速度で、上記第１の飛行体が上記第１のセルを縮小し、上記第２の飛行体が上記第２のセルを拡大するように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記対象エリアのうち、上記ユーザ端末による通信がより混雑しているエリアにおける上記第１のセルの縮小速度及び上記第２のセルの拡大速度が、上記ユーザ端末による通信がより混雑していないエリアにおける上記第１のセルの縮小速度及び上記第２のセルの拡大速度よりも遅くなるように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記第１のセルを構成する複数のサブセルのそれぞれと上記第２のセルを構成する複数のサブセルのそれぞれとが一部重複している状態を保ちながら、上記第１の飛行体が上記第１のセルの上記複数のサブセルのそれぞれを連続的に縮小し、上記第２の飛行体が上記第２のセルの上記複数のサブセルを連続的に拡大するように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。

上記交代制御部は、上記第１の飛行体が上記第１のセルによって上記対象エリアの全体をカバーしている状態で、上記第２の飛行体が上記第２のセルを連続的に拡大するように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記第２の飛行体が、上記対象エリアの内側の第１部分に上記第２のセルを形成し、上記第１部分から上記対象エリアの外側方向に向けて上記第２のセルを連続的に拡大するように、上記第２の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記対象エリア内における上記第１のセルと上記第２のセルとが重複する重複部分内に位置するユーザ端末による、上記第２のセルからの受信電波強度が上記第１のセルからの受信電波強度よりも強くなるように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。上記交代制御部は、上記第１の飛行体が上記第１のセルを構成する複数のサブセルによって上記対象エリアの全体をカバーしている状態で、上記第２の飛行体が、それぞれが上記第１のセルの上記複数のサブセルのそれぞれに含まれる複数のサブセルにより構成される上記第２のセルを形成し、上記第２のセルの上記複数のサブセルを連続的に拡大するように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。

上記制御装置は、上記第１の飛行体に対して上記第２のセルのセル識別情報を送信することにより、上記第１の飛行体に、上記第２のセルを隣接セルとして設定させる設定制御部を備えてよい。上記設定制御部は、上記第２の飛行体に対して上記第１のセルのセル識別情報を送信することにより、上記第２の飛行体に、上記第１のセルを隣接セルとして設定させてよい。上記交代制御部は、上記第２のセルを連続的に拡大することによって上記第２のセルが上記対象エリアの全体をカバーした後、上記第１の飛行体が上記第１のセルの形成を停止するように、上記第１の飛行体及び上記第２の飛行体を制御してよい。

本発明の第２の態様によれば、コンピュータを、上記制御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３の態様によれば、地上にセルを形成してセル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有する飛行体を制御する制御方法が提供される。制御方法は、第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしている第１の飛行体と、第２の飛行体との交代を制御する交代制御段階を備えてよい。交代制御段階は、第２の飛行体が、対象エリアの一部に第２のセルを形成した後、第２のセルを連続的に拡大することによって第２のセルによる対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるように、第２の飛行体を制御してよい。

本発明の第４の態様によれば、地上にセルを形成してセル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有する飛行体が提供される。飛行体は、第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしている他の飛行体と対象エリアのカバーを交代する交代処理を実行する交代制御部を備えてよい。交代制御部は、対象エリアの一部に第２のセルを形成した後、第２のセルを連続的に拡大することによって第２のセルによる対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるようにアンテナを制御してよい。

本発明の第５の態様によれば、地上にセルを形成してセル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有する飛行体が提供される。飛行体は、第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしているときに、対象エリアのカバーを他の飛行体と交代する交代処理を実行する交代制御部を備えてよい。交代制御部は、他の飛行体が対象エリアの一部に第２のセルを形成し、自機の位置に対応する位置に向けて移動しながら第１のセルを連続的に拡大するのに合わせて、第１のセルを連続的に縮小するようにアンテナを制御してよい。

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。

ＨＡＰＳ１００の一例を概略的に示す。 制御装置３００による交代制御処理の流れの一例を概略的に示す。 制御装置３００による交代制御処理の流れの一例を概略的に示す。 制御装置３００による交代制御処理の流れの一例を概略的に示す。 制御装置３００による交代制御処理の流れの一例を概略的に示す。 制御装置３００による交代制御処理の流れの他の一例を概略的に示す。 制御装置３００による交代制御処理の流れの他の一例を概略的に示す。 制御装置３００による交代制御処理の流れの他の一例を概略的に示す。 制御装置３００による交代制御処理の流れの他の一例を概略的に示す。 制御装置３００の機能構成の一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ１００が有する制御装置１３０の機能構成の一例を概略的に示す。 制御装置１３０又は制御装置３００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、ＨＡＰＳ（Ｈｉｇｈ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｓｔａｔｉｏｎ）１００の一例を概略的に示す。ＨＡＰＳ１００は、地上にセル１２０を形成してセル１２０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を有する飛行体の一例であってよい。

ＨＡＰＳ１００は、機体１０２、中央部１０４、プロペラ１０６、ポッド１０８、及び太陽電池パネル１１０を備える。中央部１０４の中には、不図示の制御装置１３０が配置される。

太陽電池パネル１１０によって発電された電力は、機体１０２、中央部１０４、及びポッド１０８の少なくともいずれかに配置された１又は複数のバッテリに蓄電される。バッテリに蓄電された電力は、ＨＡＰＳ１００が備える各構成によって利用される。

制御装置１３０は、ＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。制御装置１３０は、例えば、プロペラ１０６の回転を制御することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。また、制御装置１３０は、不図示のフラップやエレベータの角度を変更することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御してもよい。制御装置１３０は、ＧＰＳセンサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、及び加速度センサ等の各種センサを備えて、ＨＡＰＳ１００の位置、移動方向、及び移動速度を管理してよい。

また、制御装置１３０は、ＨＡＰＳ１００の通信を制御する。制御装置１３０は、ＦＬ（Ｆｅｅｄｅｒ Ｌｉｎｋ）アンテナ１１２及びＳＬ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｉｎｋ）アンテナ１１４を用いて、地上のユーザ端末３０に対して無線通信サービスを提供する。ＨＡＰＳ１００は、成層圏を飛行し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。

ＦＬアンテナ１１２は、フィーダリンク用のアンテナである。制御装置１３０は、ＦＬアンテナ１１２によって、地上のゲートウェイ２２との間でフィーダリンクを形成する。制御装置１３０は、ゲートウェイ２２を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。

ＳＬアンテナ１１４は、サービスリンク用のアンテナである。ＳＬアンテナ１１４は、ＦＬアンテナ１１２よりも指向性が低いアンテナであってよい。制御装置１３０は、ＳＬアンテナ１１４によって、地上にセル１２０を形成する。ＳＬアンテナ１１４は、マルチビームアンテナであってもよい。セル１２０は、マルチセルであってもよい。

ユーザ端末３０は、ＨＡＰＳ１００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。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。

ＨＡＰＳ１００は、例えば、ユーザ端末３０とネットワーク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、移動体通信ネットワークを含む。移動体通信ネットワークは、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式、５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、及び６Ｇ（６ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式以降の通信方式のいずれに準拠していてもよい。ネットワーク２０は、インターネットを含んでもよい。

ＨＡＰＳ１００は、例えば、セル１２０内のユーザ端末３０から受信したデータをネットワーク２０に送信する。また、ＨＡＰＳ１００は、例えば、ネットワーク２０を介して、セル１２０内のユーザ端末３０宛のデータを受信した場合に、当該データをユーザ端末３０に送信する。

ＨＡＰＳ１００は、不図示の通信衛星を介してネットワーク２０にアクセスしてもよい。この場合、ＨＡＰＳ１００は、通信衛星と通信するためのアンテナを有する。

ＨＡＰＳ１００は、制御装置３００によって制御されてよい。ＨＡＰＳ１００は、例えば、制御装置３００によってネットワーク２０及びゲートウェイ２２を介して送信された指示に従って動作する。また、ＨＡＰＳ１００は、例えば、制御装置３００によって通信衛星を介して送信された指示に従って動作する。

制御装置３００は、指示を送信することによってＨＡＰＳ１００を制御する。制御装置３００は、セル１２０によって地上の対象エリア４０をカバーさせるべく、ＨＡＰＳ１００に、対象エリア４０の上空を旋回させてよい。ＨＡＰＳ１００が対象エリア４０をカバーすべく、対象エリア４０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。ＨＡＰＳ１００は、例えば、対象エリア４０の上空を円軌道で飛行しつつ、ＦＬアンテナ１１２の指向方向を調整することによってゲートウェイ２２との間のフィーダリンクを維持し、ＳＬアンテナ１１４の指向方向を調整することによってセル１２０による対象エリア４０のカバーを維持する。制御装置３００は、複数の対象エリアのそれぞれに対して、ＨＡＰＳ１００に定点飛行をさせることにより、複数の対象エリアのそれぞれをカバーさせてよい。

ユーザ端末３０によってＨＡＰＳ１００を介して行われる通信は、通信管理装置４００によって管理されてよい。通信管理装置４００は、例えば、通信事業者のコアネットワーク内に配置される。通信管理装置４００は、ユーザ端末３０によってＨＡＰＳ１００を介して行われる通信に関する通信情報を外部に提供してよい。通信情報は、ユーザ端末３０による受信電波状況を含む。通信管理装置４００は、例えば、ユーザ端末３０によってＨＡＰＳ１００に対して送信されるＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ（ＭＲと記載する場合がある。）を参照することにより、ユーザ端末３０が受信する電波の発信元と、受信電波強度とを取得してよい。通信管理装置４００は、例えば、ＨＡＰＳ１００から、ＨＡＰＳ１００がユーザ端末３０から受信したＭＲを受信することによって、ＭＲを参照してよい。通信管理装置４００がＲＡＮ（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に配置され、リピータータイプである場合、通信管理装置４００は、ＭＲを直接参照してよい。また、通信情報は、例えば、ユーザ端末３０によってＨＡＰＳ１００を介して実行される通信の通信トラフィックを含む。通信管理装置４００は、通信情報を、ネットワーク２０を介して制御装置３００に送信してよい。なお、制御装置３００と通信管理装置４００とは一体であってもよい。すなわち、制御装置３００が、通信管理装置４００として機能してもよい。

本実施形態に係る制御装置３００は、対象エリア４０をカバーしているＨＡＰＳ１００を、他のＨＡＰＳ１００と交代させる交代制御処理を実行する。制御装置３００は、例えば、対象エリア４０をカバーしているＨＡＰＳ１００のメンテナンスを実施する場合に、当該ＨＡＰＳ１００を他のＨＡＰＳ１００と交代させる。また、制御装置３００は、オペレータの指示に従って、任意のタイミングで、対象エリア４０をカバーしているＨＡＰＳ１００を他のＨＡＰＳ１００と交代させる。

従来の無線通信サービスにおいては、鉄塔やビルの屋上等に無線基地局を設置し、安定した電源供給があれば、故障等が無い限り半永久的に特定のエリアに対してサービスを提供することができるが、ＨＡＰＳ１００の場合、バッテリや機体の寿命等があるため、定期的に他のＨＡＰＳ１００と交代させる必要がある。交代するにあたり、地上のユーザ端末３０へ悪影響を及ぼさない様にセル切り替えを行う必要がある。例えば、交代対象のＨＡＰＳ１００の電波を停止後、新たなＨＡＰＳ１００の電波発射を開始する場合、地上のユーザ端末３０が電波断により一時的にサービスが利用できなくなり、また、電波発射開始時に一斉に通信が発生するため、ネットワークの過剰な負荷による輻輳等が発生する恐れがある。

本実施形態に係る制御装置３００は、例えば、第１のセル１２０によって対象エリア４０をカバーしている第１のＨＡＰＳ１００と、第２のＨＡＰＳ１００とを交代させる場合に、第２のＨＡＰＳ１００が対象エリア４０の一部に第２のセル１２０を形成し、第１のＨＡＰＳ１００に対応する位置に近づきながら第２のセル１２０を連続的に拡大することによって第２のセル１２０による対象エリア４０のカバー範囲を連続的に広げるように、第２のＨＡＰＳ１００を制御する。制御装置３００は、第１のセル１２０と第２のセル１２０とが一部重複している状態を保ちながら、第１のＨＡＰＳ１００が第１のセル１２０を連続的に縮小し、第２のＨＡＰＳ１００が第２のセル１２０を連続的に拡大するように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。

図２から図５は、制御装置３００による交代制御処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、区別のため、交代される側のＨＡＰＳをＨＡＰＳ１００、交代する側のＨＡＰＳをＨＡＰＳ２００とし、ＨＡＰＳ１００によって形成されるセルをセル１２０、ＨＡＰＳ２００によって形成されるセルをセル２２０としている。

制御装置３００は、例えば、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００に適宜指示を送信することによって、ＨＡＰＳ１００とＨＡＰＳ２００を交代させるように、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００を制御する。制御装置３００は、必要なタイミングで、必要な指示をＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００のそれぞれに対して送信してよい。また、制御装置３００は、交代制御に要する一連の指示を事前にＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００に送信してもよい。この場合、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００は、受信した一連の指示に従って動作する。ここでは、制御装置３００が適宜指示を送信する場合を主に例に挙げて説明する。

制御装置３００は、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００のそれぞれから定期的に位置情報を受信することによって、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００の位置を把握する。制御装置３００は、まず、ＨＡＰＳ１００に、ＨＡＰＳ１００のセル設定として、ＨＡＰＳ２００のセル２２０を、隣接セルとして設定させる。

また、制御装置３００は、ＨＡＰＳ２００に、ＨＡＰＳ２００のセル設定として、ＨＡＰＳ１００のセル１２０を、隣接セルとして設定させる。なお、ＨＡＰＳ２００のセル設定は、ＨＡＰＳ２００が離陸する前に、地上のオペレータ等によって設定されてもよい。

このように、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００のそれぞれに、隣接セルとして互いのセルを設定させることによって、セル１２０からセル２２０へのスムーズなセルリセレクション及びハンドオーバを可能とすることができる。

制御装置３００は、まず、ＨＡＰＳ１００に対応する位置に移動するように、ＨＡＰＳ２００に対して指示を送信する。ＨＡＰＳ１００に対応する位置は、任意に定められてよい。例えば、ＨＡＰＳ１００に対応する位置として、ＨＡＰＳ１００の上方の位置が定められる。ＨＡＰＳ２００は受信した指示に従って、ＨＡＰＳ１００に対応する位置への移動を開始する。

制御装置３００は、ＨＡＰＳ２００とＨＡＰＳ１００に対応する位置との距離が予め定められた距離以内になったことに応じて、ＨＡＰＳ２００に、対象エリア４０の一部にセル２２０を形成させる。制御装置３００は、ＨＡＰＳ２００に、対象エリア４０の外縁側の一部にセル２２０を形成させてよい。制御装置３００は、例えば、セル２２０を形成する位置と、セル２２０の大きさとをＨＡＰＳ２００に指示する。ＨＡＰＳ２００は、指示された位置に、指示された大きさのセル２２０を形成するように動作する。なお、制御装置３００は、セル２２０を形成するために必要なパラメータをＨＡＰＳ２００に送信してもよい。例えば、制御装置３００は、ビームの照射方向とビームの幅とをＨＡＰＳ２００に指示する。ＨＡＰＳ２００は、受信したパラメータに従って、ＳＬアンテナ１１４のビームを調整する。

制御装置３００は、セル１２０とセル２２０とが重複する部分における、ユーザ端末３０によるセル２２０からの受信電波強度が、ユーザ端末３０によるセル１２０からの受信電波強度よりも強くなるように、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００を制御する。制御装置３００は、例えば、ＨＡＰＳ２００に電波出力強度を強めさせたり、ＨＡＰＳ１００に電波出力強度を弱めさせたりする。

制御装置３００は、例えば、セル２２０からの受信電波強度がセル１２０からの受信電波強度よりも強くなるように予め計算された強度でＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００が電波を出力するように、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００を制御する。また、制御装置３００は、例えば、セル１２０とセル２２０とが重複する部分における、ユーザ端末３０による受信電波状況を通信管理装置４００から取得して、セル１２０からの受信電波強度の方がセル２２０からの受信電波強度よりも強い場合、ＨＡＰＳ２００に、電波出力強度を強めさせる等の調整を行うことによって、セル２２０からの受信電波強度がセル１２０からの受信電波強度よりも強くなるようにする。

セル１２０とセル２２０とが重複する重複部分における、ユーザ端末３０によるセル２２０からの受信電波強度がセル１２０からの受信電波強度よりも強くなるように制御することによって、当該部分におけるユーザ端末３０のセルリセレクションやハンドオーバを実現させて、ユーザ端末３０の接続をセル１２０からセル２２０に切り替えさせることができる。

制御装置３００は、図３及び図４に示すように、セル１２０とセル２２０とが一部重複している状態を保ちながら、ＨＡＰＳ２００がセル２２０を連続的に拡大することによってセル２２０による対象エリア４０のカバー範囲を連続的に広げ、ＨＡＰＳ１００がセル１２０を連続的に縮小することによってセル１２０による対象エリア４０のカバー範囲を連続的に狭めるように、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００を制御する。制御装置３００は、セル２２０を形成した対象エリア４０の外縁側の第１部分から、対象エリア４０の外縁側の当該第１部分とは対向する第２部分に向けてセル２２０を連続的に拡大するようにＨＡＰＳ２００を制御し、第１部分から第２部分に向けてセル１２０を連続的に縮小するようにＨＡＰＳ１００を制御してよい。

制御装置３００は、セル１２０とセル２２０とが重複する重複部分に位置するユーザ端末３０が接続先をセル１２０からセル２２０に切り替えたことを確認しながら、ＨＡＰＳ１００にセル１２０を縮小させてよい。例えば、制御装置３００は、対象エリア４０におけるセル１２０とセル２２０とが重複する重複部分においてセル１２０に在圏しているユーザ端末３０のすべてがセルリセレクション又はハンドオーバによって接続先をセル２２０に切り替えた後に、セル１２０が当該重複部分から外れるように、ＨＡＰＳ１００にセル１２０を縮小させる。

制御装置３００は、図５に示すように、セル２２０によって対象エリア４０の全体がカバーされた後に、セル１２０の形成を停止するようにＨＡＰＳ１００を制御してよい。制御装置３００は、セル２２０によって対象エリア４０の全体がカバーされた後、対象エリア４０内のすべてのユーザ端末３０の接続先がセル１２０からセル２２０に切り替わったことを確認した後に、セル１２０の形成を停止するようにＨＡＰＳ１００を制御してよい。

そして、制御装置３００は、地上の予め定められた位置に移動するように、ＨＡＰＳ１００を制御する。当該予め定められた位置は任意に定められてよく、例えば、ＨＡＰＳ１００をメンテナンスするための設備や、ＨＡＰＳ１００を格納するための格納庫の付近等が設定され得る。

このような交代処理を実行することにより、セル１２０に在圏しているユーザ端末３０が、接続先をセル１２０からセル２２０に切り替えた後に、ＨＡＰＳ１００にセル１２０の形成を停止させることになり、ユーザ端末３０はＨＡＰＳ１００によるサービスに引き続いてＨＡＰＳ２００によるサービスを受けることができる。すなわち、本実施形態に係る制御装置３００によれば、ユーザ端末３０に発生する一時的なサービス断や一時的なサービス品質の劣化を抑制することができる。

図２から図５では、対象エリア４０の外縁側の一部からセル２２０を拡大させる例を説明したが、これに限らない。制御装置３００は、ＨＡＰＳ２００に、対象エリア４０の内側の一部からセル２２０を拡大させてもよい。

図６及び図７は、制御装置３００による交代制御処理の流れの他の一例を概略的に示す。ここでは、図２から図５とは異なる点を主に説明する。図６及び図７では、ＨＡＰＳ２００がＨＡＰＳ１００の上方まで移動した後で、ＨＡＰＳ２００が対象エリア４０の内側にセル２２０を形成してセル２２０を拡大していく例を示す。

制御装置３００は、ＨＡＰＳ１００がセル１２０によって対象エリア４０の全体をカバーしている状態で、ＨＡＰＳ２００に、対象エリア４０の内側の一部にセル２２０を形成させる。そして、制御装置３００は、ＨＡＰＳ１００がセル１２０によって対象エリア４０の全体をカバーしている状態で、ＨＡＰＳ２００にセル２２０を連続的に拡大させる。制御装置３００は、対象エリア４０内におけるセル１２０とセル２２０とが重複する重複部分内に位置するユーザ端末３０による、セル２２０からの受信電波強度が、セル１２０からの受信電波強度よりも強くなるように、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００を制御する。

制御装置３００は、例えば、ユーザ端末３０によるセル２２０からの受信電波強度がセル１２０からの受信電波強度よりも強くなるように予め計算された強度で電波を出力するように、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００を制御する。また、制御装置３００は、例えば、セル１２０とセル２２０とが重複する部分における、ユーザ端末３０による受信電波状況を通信管理装置４００から取得して、セル１２０からの受信電波強度の方がセル２２０からの受信電波強度よりも強い場合、ＨＡＰＳ２００に電波出力強度を強めさせる等の調整を行うことによって、ユーザ端末３０によるセル２２０からの受信電波強度がセル１２０からの受信電波強度よりも強くなるようにする。

制御装置３００は、セル２２０によって対象エリア４０の全体がカバーされた後に、セル１２０の形成を停止するようにＨＡＰＳ１００を制御してよい。制御装置３００は、セル２２０によって対象エリア４０の全体がカバーされた後、対象エリア４０内のすべてのユーザ端末３０の接続先がセル１２０からセル２２０に切り替わったことを確認した後に、セル１２０の形成を停止するようにＨＡＰＳ１００を制御してよい。そして、制御装置３００は、地上の予め定められた位置に移動するように、ＨＡＰＳ１００を制御する。

図８は、制御装置３００による交代制御処理の流れの他の一例を概略的に示す。図８では、ＨＡＰＳ１００が複数のサブセル１２１によって構成されるセル１２０を形成しており、ＨＡＰＳ２００に複数のサブセル２２１によって構成されるセル２２０を形成させる場合の交代制御処理の流れを説明する。ここでは、図２から図５に示した例とは異なる部分を主に説明する。

制御装置３００は、まず、複数のサブセル１２１のそれぞれがカバーしているエリアの外縁側の一部に、複数のサブセル２２１のそれぞれを形成するように、ＨＡＰＳ２００を制御する。そして、制御装置３００は、複数のサブセル１２１のそれぞれと複数のサブセル２２１のそれぞれとが一部重複している状態を保ちながら、ＨＡＰＳ１００が複数のサブセル１２１のそれぞれを連続的に縮小し、ＨＡＰＳ２００が複数のサブセル２２１のそれぞれを拡大するように、ＨＡＰＳ１００及びＨＡＰＳ２００を制御する。

図９は、制御装置３００による交代制御処理の流れの他の一例を概略的に示す。図９では、ＨＡＰＳ１００が複数のサブセル１２１によって構成されるセル１２０を形成しており、ＨＡＰＳ２００に複数のサブセル２２１によって構成されるセル２２０を形成させる場合の交代制御処理の流れを説明する。ここでは、図６及び図７に示した例とは異なる部分を主に説明する。

制御装置３００は、ＨＡＰＳ１００が複数のサブセル１２１によって対象エリア４０の全体をカバーしている状態で、複数のサブセル１２１のそれぞれがカバーしているエリアの内側の一部に、複数のサブセル２２１のそれぞれを形成するように、ＨＡＰＳ２００を制御する。そして、制御装置３００は、複数のサブセル２２１のそれぞれを連続的に拡大するように、ＨＡＰＳ２００を制御する。

図１０は、制御装置３００の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置３００は、指示受付部３１２、通信情報取得部３１４、飛行体通信部３２０、及び制御部３３０を備える。

指示受付部３１２は、各種指示を受け付ける。指示受付部３１２は、例えば、対象エリア４０を指定する指示を受け付ける。また、指示受付部３１２は、例えば、ＨＡＰＳ１００が定点飛行する軌道を指定する指示を受け付ける。また、指示受付部３１２は、例えば、セル１２０を形成する位置を指定する指示を受け付ける。

指示受付部３１２は、制御装置３００が備える操作部を介して入力された指示を受け付けてよい。また、指示受付部３１２は、制御装置３００が備える通信部を介して、ネットワーク２０を介して受信した指示を受け付けてもよい。

通信情報取得部３１４は、ＨＡＰＳ１００が形成しているセル１２０によってユーザ端末３０に提供される無線通信サービスにおける通信に関する通信情報を取得する。通信情報取得部３１４は、例えば、ユーザ端末３０による受信電波状況を取得する。また、通信情報取得部３１４は、例えば、通信トラフィックに関する情報を取得する。通信情報取得部３１４は、通信管理装置４００から通信情報を受信してよい。

飛行体通信部３２０は、ＨＡＰＳ１００と通信する。飛行体通信部３２０は、ネットワーク２０及びゲートウェイ２２を介して、ＨＡＰＳ１００と通信してよい。飛行体通信部３２０は、通信衛星を介してＨＡＰＳ１００と通信してもよい。

飛行体通信部３２０は、例えば、指示受付部３１２が受け付けた指示をＨＡＰＳ１００に送信する。また、飛行体通信部３２０は、例えば、ＨＡＰＳ１００から各種情報を受信する。飛行体通信部３２０は、例えば、ＨＡＰＳ１００からＨＡＰＳ１００の位置情報を受信する。

制御部３３０は、各種制御を実行する。制御部３３０は、例えば、飛行体通信部３２０を介して、ＨＡＰＳ１００に各種設定を行う。制御部３３０は、例えば、第１のＨＡＰＳ１００と第２のＨＡＰＳ１００との交代を行う場合に、第１のＨＡＰＳ１００に対して、第２のＨＡＰＳ１００のセル１２０のセル識別情報を送信することにより、第１のＨＡＰＳ１００に、第２のセル１２０を隣接セルとして設定させる。また、制御部３３０は、第２のＨＡＰＳ１００に対して、第１のＨＡＰＳ１００のセル１２０のセル識別情報を送信することにより、第２のＨＡＰＳ１００に、第１のセル１２０を隣接セルとして設定させる。制御部３３０は、設定制御部の一例であってよい。

制御部３３０は、ＨＡＰＳ１００の交代制御処理を実行してよい。制御部３３０は、交代制御部の一例であってよい。制御部３３０は、飛行体通信部３２０を介して各種指示をＨＡＰＳ１００に送信することにより、ＨＡＰＳ１００を制御してよい。制御部３３０は、複数の指示をそれぞれのタイミングにあわせてＨＡＰＳ１００に送信してよく、また、複数の指示をまとめてＨＡＰＳ１００に送信してもよい。

制御部３３０は、第１のセル１２０によって地上の対象エリア４０をカバーしている第１のＨＡＰＳ１００と、第２のＨＡＰＳ１００との交代を制御してよい。例えば、制御部３３０は、第１のＨＡＰＳ１００の位置に対応する位置に向けて移動している第２のＨＡＰＳ１００に、対象エリア４０の一部に第２のセル１２０を形成させた後、第２のセル１２０を連続的に拡大することによって第２のセル１２０による対象エリア４０のカバー範囲を連続的に広げるように、第２のＨＡＰＳ１００を制御する。

制御部３３０は、第２のＨＡＰＳ１００が、対象エリア４０の一部に第２のセル１２０を形成した後、第１のＨＡＰＳ１００の位置に対応する位置に向けて移動しながら第２のセル１２０を連続的に拡大することによって第２のセル１２０による対象エリア４０のカバー範囲を連続的に広げるように第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。制御部３３０は、第１のセル１２０と第２のセル１２０とが一部重複している状態を保ちながら、第１のＨＡＰＳ１００が第１のセル１２０を連続的に縮小し、第２のＨＡＰＳ１００が第２のセル１２０を連続的に拡大するように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。

制御部３３０は、第１のＨＡＰＳ１００がビームフォーミングによって第１のセル１２０を連続的に拡大するように第１のＨＡＰＳ１００を制御してよい。制御部３３０は、例えば、第１のＨＡＰＳ１００に対して、ビームフォーミングによって第１のセル１２０を連続的に拡大する指示を第１のＨＡＰＳ１００に送信する。また、制御部３３０は、例えば、第１のＨＡＰＳ１００に対して、第１のセル１２０を連続的に拡大させるためのビームフォーミングの制御パラメータを送信してもよい。制御部３３０は、例えば、対象エリア４０の位置と第１のＨＡＰＳ１００の位置及び飛行方向とから、ビームの方向及び幅を決定して、当該ビームの方向及び幅を実現させるためのビームフォーミングの制御パラメータを生成して、第１のＨＡＰＳ１００に送信する。

制御部３３０は、第２のＨＡＰＳ１００がビームフォーミングによって第２のセル１２０を連続的に縮小するように第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。制御部３３０は、例えば、第２のＨＡＰＳ１００に対して、ビームフォーミングによって第２のセル１２０を連続的に縮小する指示を第２のＨＡＰＳ１００に送信する。また、制御部３３０は、例えば、第２のＨＡＰＳ１００に対して、第２のセル１２０を連続的に縮小させるためのビームフォーミングの制御パラメータを送信してもよい。制御部３３０は、例えば、対象エリア４０の位置と第２のＨＡＰＳ１００の位置及び飛行方向とから、ビームの方向及び幅を決定して、当該ビームの方向及び幅を実現させるためのビームフォーミングの制御パラメータを生成して、第２のＨＡＰＳ１００に送信する。

制御部３３０は、第２のＨＡＰＳ１００が、対象エリア４０の外縁側の第１部分に第２のセル１２０を形成し、第１部分から、対象エリア４０の外縁側の第１部分と対向する第２部分に向けて第２のセル１２０を連続的に拡大するように、第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。また、制御部３３０は、第１のＨＡＰＳ１００が、第１部分から第２部分に向けて第１のセル１２０を連続的に縮小するように、第１のＨＡＰＳ１００を制御してよい。制御部３３０は、対象エリア４０における第１のセル１２０と第２のセル２２０とが重複する重複部分において第１のセル１２０に在圏しているユーザ端末３０が、接続先を第２のセル１２０に切り替えた後に、第１のセル１２０が重複部分から外れるように第１のＨＡＰＳ１００に第１のセル１２０を縮小させてよい。

制御部３３０は、第１のセル１２０から第２のセル１２０に接続先を切り替えるユーザ端末３０の単位時間当たりの数の変動が予め定められた範囲内となる速度で、第１のＨＡＰＳ１００が第１のセル１２０を縮小し、第２のＨＡＰＳ１００が第２のセル１２０を拡大するように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御してもよい。制御部３３０は、例えば、第１のセル１２０の縮小及び第２のセル１２０の拡大を実行させながら、第１のセル１２０から第２のセル１２０への接続先の切り替え状況を、通信情報取得部３１４を介して通信管理装置４００から取得する。そして、制御部３３０は、第１のセル１２０から第２のセル１２０に接続先を切り替えるユーザ端末３０の単位時間当たりの数を継続的に特定する。制御部３３０は、継続的に特定している単位時間当たりの数が、予め定められた上限数を超えそうな場合に、第１のセル１２０の縮小速度と第２のセル１２０の拡大速度との少なくともいずれかを遅くさせてよい。また、制御部３３０は、継続的に特定している単位時間当たりの数が予め定められた下限数を下回りそうな場合に、第１のセル１２０の縮小速度と第２のセル１２０の拡大速度との少なくともいずれかを速くさせてよい。これにより、同時期に第１のセル１２０から第２のセル１２０に接続先を切り替えるユーザ端末３０の数が、極端に多くなったり少なくなったりすることを防止でき、通信環境が乱れてしまうことを抑制することができる。

制御部３３０は、対象エリア４０のうち、ユーザ端末３０による通信がより混雑しているエリアにおける第１のセル１２０の縮小速度及び第２のセル１２０の拡大速度が、ユーザ端末３０による通信がより混雑していないエリアにおける第１のセル１２０の縮小速度及び第２のセル１２０の拡大速度よりも遅くなるように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御してもよい。制御部３３０は、例えば、対象エリア４０の各部分における、ユーザ端末３０による通信の通信トラフィックを、通信情報取得部３１４を介して通信管理装置４００から取得する。そして、制御部３３０は、通信トラフィックがより多いエリアにおける第１のセル１２０の縮小速度及び第２のセル１２０の拡大速度が、通信トラフィックがより少ないエリアにおける第１のセル１２０の縮小速度及び第２のセル１２０の拡大速度よりも遅くなるように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御する。これにより、通信が混雑しているにも関わらず接続先の切り替えが多発することによって通信環境に悪影響を与えてユーザ体感が低下してしまうことを抑制することができ、通信環境への影響が少ないタイミングで速やかにＨＡＰＳ１００の交代を実現することができる。

制御部３３０は、第２のセル１２０によって対象エリア４０の全体がカバーされた後に、第１のＨＡＰＳ１００が第１のセル１２０の形成を停止するように第１のＨＡＰＳ１００を制御してよい。

制御部３３０は、第１のＨＡＰＳ１００と第２のＨＡＰＳ１００との交代制御処理を実行するタイミングを各種状況に基づいて決定してもよい。例えば、制御部３３０は、通信情報取得部３１４が通信管理装置４００から取得した通信情報に基づいて、交代対象の第１のＨＡＰＳ１００がカバーしている対象エリア４０における通信トラフィックの１日における変動状況を確認して、交代制御処理を実行する時間帯として、通信トラフィックがより少ない時間帯を選択する。

制御部３３０は、交代対象の第１のＨＡＰＳ１００がカバーしている対象エリア４０の種類に応じて、交代制御処理を実行するタイミングを決定してもよい。例えば、制御部３３０は、対象エリア４０が都心の重要エリアである場合、交代制御処理を実行するタイミングを夜間とし、対象エリア４０が重要エリアでない場合には、時間的制限なく交代制御処理を実行するタイミングを決定する。

第１のセル１２０が複数のサブセル１２１によって構成されている場合、制御部３３０は、第１のセル１２０を構成する複数のサブセル１２１のそれぞれと、第２のセル１２０を構成する複数のサブセル１２１のそれぞれとが一部重複する状態を保ちながら、第１のＨＡＰＳ１００が第１のセル１２０の複数のサブセル１２１のそれぞれを連続的に縮小し、第２のＨＡＰＳ１００が第２のセル１２０の複数のサブセル１２１のそれぞれを連続的に拡大するように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。

制御部３３０は、第１のＨＡＰＳ１００が第１のセル１２０によって対象エリア４０の全体をカバーしている状態で、第２のＨＡＰＳ１００が第２のセル１２０を連続的に拡大するように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御してもよい。

制御部３３０は、第２のＨＡＰＳ１００が対象エリア４０の内側の第１部分に第２のセル１２０を形成し、第１部分から対象エリアの外側方向に向けて第２のセル１２０を連続的に拡大するように、第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。制御部３３０は、対象エリア４０内における第１のセル１２０と第２のセル１２０とが重複する重複部分内に位置するユーザ端末３０による、第２のセル１２０からの受信電波強度が第１のセル１２０からの受信電波強度よりも強くなるように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。

第１のセル１２０が複数のサブセル１２１によって構成されている場合、制御部３３０は、第１のＨＡＰＳ１００が第１のセル１２０を構成する複数のサブセル１２１によって対象エリア４０の全体をカバーしている状態で、第２のＨＡＰＳ１００が、それぞれが第１のセル１２０の複数のサブセル１２１のそれぞれに含まれる複数のサブセル１２１により構成される第２のセル１２０を形成し、第２のセル１２０の複数のサブセル１２１を連続的に拡大するように、第１のＨＡＰＳ１００及び第２のＨＡＰＳ１００を制御してよい。

図１１は、ＨＡＰＳ１００が有する制御装置１３０の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置１３０は、無線通信部１３２及び制御部１４０を備える。

無線通信部１３２は、各種通信を実行する。無線通信部１３２は、ＦＬアンテナ１１２を用いて、地上のゲートウェイ２２との間でフィーダリンクを形成してよい。無線通信部１３２は、ゲートウェイ２２を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。無線通信部１３２は、例えば、ゲートウェイ２２及びネットワーク２０を介して、制御装置３００及び通信管理装置４００と通信する。

無線通信部１３２は、ＳＬアンテナ１１４を用いて、地上にセル１２０を形成してよい。無線通信部１３２は、ユーザ端末３０との間でサービスリンクを形成して、ユーザ端末３０と通信してよい。無線通信部１３２は、通信衛星との通信を実行してもよい。

制御部１４０は、ＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。また、制御部１４０は、無線通信部１３２による通信を制御する。制御部１４０は、制御装置３００からの指示に従って、ＨＡＰＳ１００の飛行及び通信を制御してよい。

制御部１４０は、通信情報取得部１４２及び交代制御部１４４を有する。通信情報取得部１４２は、ＨＡＰＳ１００が形成しているセル１２０によってユーザ端末３０に提供される無線通信サービスにおける通信に関する通信情報を取得する。通信情報取得部１４２は、例えば、ユーザ端末３０による受信電波状況を取得する。また、通信情報取得部１４２は、例えば、通信トラフィックに関する情報を取得する。通信情報取得部１４２は、無線通信部１３２を介して通信管理装置４００から通信情報を取得してよい。

交代制御部１４４は、他のＨＡＰＳ１００との交代を制御する。交代制御部１４４は、例えば、自機（交代制御部１４４が搭載されているＨＡＰＳ１００を自機と記載する場合がある。）が地上の対象エリア４０の上空を定点飛行しながら、無線通信部１３２が形成する第１のセル１２０によって対象エリア４０をカバーしているときに、当該対象エリア４０のカバーを他のＨＡＰＳ１００と交代する交代制御処理を実行する。

交代制御部１４４は、他のＨＡＰＳ１００が対象エリア４０の一部に第２のセル１２０を形成し、自機の位置に対応する位置に向けて移動しながら第２のセル１２０を連続的に拡大するのに合わせて、第１のセル１２０を連続的に縮小するように自機を制御する。交代制御部１４４は、ビームフォーミングによって第１のセル１２０を連続的に縮小するようにＳＬアンテナ１１４を制御してよい。

交代制御部１４４は、他のＨＡＰＳ１００が対象エリア４０の外縁側の第１部分に第２のセル１２０を形成し、第１部分から、対象エリア４０の外縁側の第１部分と対向する第２部分に向けて第２のセル１２０を連続的に拡大するのに合わせて、第１部分から第２部分に向けて第１のセル１２０を連続的に縮小するように自機を制御してよい。

交代制御部１４４は、第１のセル１２０と第２のセル１２０とが一部重複している状態を保ちながら、第１のセル１２０を連続的に縮小するように自機を制御してよい。交代制御部１４４は、対象エリア４０における第１のセル１２０と第２のセル１２０とが重複する重複部分において第１のセル１２０に在圏しているユーザ端末３０が、第２のセル１２０に接続先を切り替えた後に、第１のセル１２０が重複部分から外れるように第１のセル１２０を縮小するよう自機を制御してよい。

交代制御部１４４は、第１のセル１２０から第２のセル１２０に接続先を切り替えるユーザ端末３０の単位時間当たりの数の変動が予め定められた範囲内となる速度で、第１のセル１２０を縮小するよう自機を制御してよい。交代制御部１４４は、対象エリア４０のうち、ユーザ端末３０による通信がより混雑しているエリアにおける第１のセル１２０の縮小速度が、ユーザ端末３０による通信がより混雑していないエリアにおける第１のセル１２０の縮小速度よりも遅くなるように自機を制御してもよい。交代制御部１４４は、第２のセル１２０が対象エリア４０の全体をカバーした後、第１のセル１２０の形成を停止するように自機を制御してよい。

交代制御部１４４は、例えば、制御装置３００の指示に従って、各種制御を実行してよい。また、交代制御部１４４は、他のＨＡＰＳ１００と通信しながら、各種制御を実行してもよい。自機と他のＨＡＰＳ１００とは、ゲートウェイ２２及びネットワーク２０を介したり、通信衛星を介したり、制御装置３００を介したりすることによって通信してよい。

交代制御部１４４は、第１のセル１２０によって地上の対象エリア４０をカバーしている他のＨＡＰＳ１００と、対象エリア４０のカバーを交代する交代処理を実行してもよい。交代制御部１４４は、例えば、対象エリア４０の一部に第２のセル１２０を形成した後、第２のセル１２０を連続的に拡大することによって第２のセル１２０による対象エリア４０のカバー範囲を連続的に広げるように自機を制御してよい。

交代制御部１４４は、第２のセル１２０を形成した後、他のＨＡＰＳ１００の位置に対応する位置に向けて移動しながら第２のセル１２０を連続的に拡大することによって第２のセル１２０による対象エリア４０のカバー範囲を連続的に広げるように自機を制御してよい。交代制御部１４４は、ビームフォーミングによって第２のセル１２０を連続的に拡大するようにＳＬアンテナ１１４を制御してよい。

交代制御部１４４は、第１のセル１２０と第２のセル１２０とが一部重複している状態を保ちながら、第２のセル１２０を連続的に拡大するように自機を制御してよい。交代制御部１４４は、対象エリア４０の外縁側の第１部分に第２のセル１２０を形成し、第１部分から、対象エリア４０の外縁側の第１部分に対向する第２部分に向けて第２のセル１２０を連続的に拡大するように自機を制御してよい。

交代制御部１４４は、第１のセル１２０から第２のセル１２０に接続先を切り替えるユーザ端末３０の単位時間当たりの数の変動が予め定められた範囲内となる速度で、第２のセル１２０を連続的に拡大するように自機を制御してよい。交代制御部１４４は、対象エリア４０のうち、ユーザ端末３０による通信がより混雑しているエリアにおける第２のセル１２０の拡大速度が、ユーザ端末３０による通信がより混雑していないエリアにおける第２のセル１２０の拡大速度よりも遅くなるように自機を制御してもよい。

交代制御部１４４は、他のＨＡＰＳ１００が第１のセル１２０によって対象エリア４０の全体をカバーしている状態で、第２のセル１２０を連続的に拡大するように自機を制御してもよい。交代制御部１４４は、対象エリア４０の内側の第１部分に第２のセル１２０を形成し、第１部分から対象エリア４０の外側方向に向けて第２のセル１２０を連続的に拡大するように自機を制御してよい。交代制御部１４４は、対象エリア４０内における第１のセル１２０と第２のセル１２０とが重複する重複部分内に位置するユーザ端末３０による、第２のセル１２０からの受信電波強度が、第１のセル１２０からの受信電波強度よりも強くなるように自機を制御してよい。

図１２は、制御装置１３０又は制御装置３００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、ＤＶＤドライブ及び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。ＤＶＤドライブは、プログラム又はデータをＤＶＤ−ＲＯＭ等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。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、ＤＶＤ−ＲＯＭ又は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、ＤＶＤ−ＲＯＭ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、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）、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。

２０ ネットワーク、２２ ゲートウェイ、３０ ユーザ端末、４０ 対象エリア、１００ ＨＡＰＳ、１０２ 機体、１０４ 中央部、１０６ プロペラ、１０８ ポッド、１１０ 太陽電池パネル、１１２ ＦＬアンテナ、１１４ ＳＬアンテナ、１２０ セル、１２１ サブセル、２００ ＨＡＰＳ、２２０ セル、２２１ サブセル、３００ 制御装置、３１２ 指示受付部、３１４ 通信情報取得部、３２０ 飛行体通信部、３３０ 制御部、４００ 通信管理装置、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 (20)

1. 地上にセルを形成して前記セル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有する飛行体を制御する制御装置であって、
   第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしている第１の飛行体と、第２の飛行体との交代を制御する交代制御部を備え、
   前記交代制御部は、前記第２の飛行体が、前記対象エリアの一部に第２のセルを形成した後、前記第２のセルを連続的に拡大することによって前記第２のセルによる前記対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるように、前記第２の飛行体を制御する、
   制御装置。
2. 前記交代制御部は、前記第２の飛行体が、前記対象エリアの一部に前記第２のセルを形成した後、前記第１の飛行体の位置に対応する位置に向けて移動しながら前記第２のセルを連続的に拡大することによって前記第２のセルによる前記対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるように、前記第２の飛行体を制御する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記交代制御部は、前記第１のセルと前記第２のセルとが一部重複している状態を保ちながら、前記第１の飛行体が前記第１のセルを連続的に縮小し、前記第２の飛行体が前記第２のセルを連続的に拡大するように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記交代制御部は、前記第１の飛行体がビームフォーミングによって前記第１のセルを連続的に拡大し、前記第２の飛行体がビームフォーミングによって前記第２のセルを連続的に拡大するように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記交代制御部は、前記第２の飛行体が、前記対象エリアの外縁側の第１部分に前記第２のセルを形成し、前記第１部分から、前記対象エリアの外縁側の前記第１部分と対向する第２部分に向けて前記第２のセルを連続的に拡大するように、前記第２の飛行体を制御し、前記第１の飛行体が、前記第１部分から前記第２部分に向けて前記第１のセルを連続的に縮小するように、前記第１の飛行体を制御する、請求項３又は４に記載の制御装置。
6. 前記交代制御部は、前記対象エリア内における前記第１のセルと前記第２のセルとが重複する重複部分において前記第１のセルに在圏しているユーザ端末が、前記第２のセルに接続先を切り替えた後に、前記第１のセルが前記重複部分から外れるように前記第１の飛行体が前記第１のセルを縮小するように、前記第１の飛行体を制御する、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記交代制御部は、前記第１のセルから前記第２のセルに接続先を切り替えるユーザ端末の単位時間当たりの数の変動が予め定められた範囲内となる速度で、前記第１の飛行体が前記第１のセルを縮小し、前記第２の飛行体が前記第２のセルを拡大するように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項６に記載の制御装置。
8. 前記交代制御部は、前記対象エリアのうち、前記ユーザ端末による通信がより混雑しているエリアにおける前記第１のセルの縮小速度及び前記第２のセルの拡大速度が、前記ユーザ端末による通信がより混雑していないエリアにおける前記第１のセルの縮小速度及び前記第２のセルの拡大速度よりも遅くなるように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項６に記載の制御装置。
9. 前記交代制御部は、前記第１のセルを構成する複数のサブセルのそれぞれと前記第２のセルを構成する複数のサブセルのそれぞれとが一部重複している状態を保ちながら、前記第１の飛行体が前記第１のセルの前記複数のサブセルのそれぞれを連続的に縮小し、前記第２の飛行体が前記第２のセルの前記複数のサブセルを連続的に拡大するように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項２から８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 前記交代制御部は、前記第１の飛行体が前記第１のセルによって前記対象エリアの全体をカバーしている状態で、前記第２の飛行体が前記第２のセルを連続的に拡大するように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項１に記載の制御装置。
11. 前記交代制御部は、前記第２の飛行体が、前記対象エリアの内側の第１部分に前記第２のセルを形成し、前記第１部分から前記対象エリアの外側方向に向けて前記第２のセルを連続的に拡大するように、前記第２の飛行体を制御する、請求項１０に記載の制御装置。
12. 前記交代制御部は、前記対象エリア内における前記第１のセルと前記第２のセルとが重複する重複部分内に位置するユーザ端末による、前記第２のセルからの受信電波強度が前記第１のセルからの受信電波強度よりも強くなるように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項１０又は１１に記載の制御装置。
13. 前記交代制御部は、前記第１の飛行体が前記第１のセルを構成する複数のサブセルによって前記対象エリアの全体をカバーしている状態で、前記第２の飛行体が、それぞれが前記第１のセルの前記複数のサブセルのそれぞれに含まれる複数のサブセルにより構成される前記第２のセルを形成し、前記第２のセルの前記複数のサブセルを連続的に拡大するように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の制御装置。
14. 前記第１の飛行体に対して前記第２のセルのセル識別情報を送信することにより、前記第１の飛行体に、前記第２のセルを隣接セルとして設定させる設定制御部
    を備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載の制御装置。
15. 前記設定制御部は、前記第２の飛行体に対して前記第１のセルのセル識別情報を送信することにより、前記第２の飛行体に、前記第１のセルを隣接セルとして設定させる、請求項１４に記載の制御装置。
16. 前記交代制御部は、前記第２のセルを連続的に拡大することによって前記第２のセルが前記対象エリアの全体をカバーした後、前記第１の飛行体が前記第１のセルの形成を停止するように、前記第１の飛行体及び前記第２の飛行体を制御する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の制御装置。
17. コンピュータを、請求項１から１６のいずれか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
18. 地上にセルを形成して前記セル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有する飛行体を制御する制御方法であって、
    第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしている第１の飛行体と、第２の飛行体との交代を制御する交代制御段階を備え、
    前記交代制御段階は、前記第２の飛行体が、前記対象エリアの一部に第２のセルを形成した後、前記第２のセルを連続的に拡大することによって前記第２のセルによる前記対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるように、前記第２の飛行体を制御する、
    制御方法。
19. 地上にセルを形成して前記セル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有する飛行体であって、
    第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしている他の飛行体と前記対象エリアのカバーを交代する交代処理を実行する交代制御部
    を備え、
    前記交代制御部は、前記対象エリアの一部に第２のセルを形成した後、前記第２のセルを連続的に拡大することによって前記第２のセルによる前記対象エリアのカバー範囲を連続的に広げるように前記アンテナを制御する、飛行体。
20. 地上にセルを形成して前記セル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有する飛行体であって、
    第１のセルによって地上の対象エリアをカバーしているときに、前記対象エリアのカバーを他の飛行体と交代する交代処理を実行する交代制御部
    を備え、
    前記交代制御部は、前記他の飛行体が前記対象エリアの一部に第２のセルを形成し、自機の位置に対応する位置に向けて移動しながら前記第１のセルを連続的に拡大するのに合わせて、前記第１のセルを連続的に縮小するように前記アンテナを制御する、飛行体。

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