JP2022094511A

JP2022094511A - 航空機の情報共有システム

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Publication number: JP2022094511A
Application number: JP2020207439A
Authority: JP
Inventors: 猛師本多; Takeshi Honda; 聖伊藤; Satoshi Ito; 克彦阿部; Katsuhiko Abe; 大毅青山; Daiki Aoyama
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-06-27
Anticipated expiration: 2040-12-15
Also published as: JP7560341B2

Abstract

【課題】安定的な情報の共有化が図られる航空機の情報共有システムを提供する。【解決手段】航空機の情報共有システムは、通信衛星５１及び衛星基地局５２を有する衛星通信システム５０を介して航空機３０と通信可能な地上通信装置２１と、前記航空機３０に搭載された航空通信装置３１と、を備え、前記航空通信装置３１は、前記衛星通信システム５０を介して前記地上通信装置２１と情報を送受信する第１航空送受信部３４と、第２航空アンテナ３３により、他の航空機３０に搭載された航空通信装置３１、及び、前記地上通信装置２１の少なくともいずれか一方の装置と情報を送受信する第２航空送受信部３７と、を有し、前記地上通信装置２１は、前記衛星通信システム５０を介して前記第１航空送受信部３４と情報を送受信する第１地上送受信部２２を有し、前記第１地上送受信部２２は、前記第２航空送受信部３７の送信機能のオンオフを切り替える情報を送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機の情報共有システムに関する。

従来、通信衛星から得た位置情報を用いるシステムとして、例えば、特許文献１の航空機通信システムが知られている。この航空機通信システムでは、航空機から衛星通信リンクを経由して得た位置情報を用いて通信アンテナを指向させている。

特開２００９－８１６９６号公報

例えば、災害時には多数の航空機を用いて、その対応に当たっている。この際、航空機の飛行における安全性、及び、対応の迅速性等が求められており、これには安定的な情報の共有化が重要である。しかしながら、特許文献１のようなシステムでは、安定的な情報の共有化について更なる改善の余地がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、安定的な情報の共有化を図ることができる航空機の情報共有システムを提供することを目的としている。

本発明のある態様に係る航空機の情報共有システムは、通信衛星及び衛星基地局を有する衛星通信システムを介して航空機と通信可能な地上通信装置と、前記航空機に搭載された航空通信装置と、を備え、前記航空通信装置は、前記衛星通信システムを介して前記地上通信装置と情報を送受信する第１航空送受信部と、アンテナにより、他の航空機に搭載された航空通信装置、及び、前記地上通信装置の少なくともいずれか一方の装置と情報を送受信する第２航空送受信部と、を有し、前記地上通信装置は、前記衛星通信システムを介して前記第１航空送受信部と情報を送受信する第１地上送受信部を有し、前記第１地上送受信部は、前記第２航空送受信部の送信機能のオンオフを切り替える情報を送信する。

この構成によれば、衛星通信システムを介して第２航空送受信部のオンオフの切替情報を地上通信装置から航空通信装置に送信する。このため、例えば、通信が割り当てられた航空機の送信機能をオンにし、それ以外の航空機の送信機能をオフにすることにより、混信を防止しながら、割り当てられた航空機は大容量の通信により情報を送信することができる。このように、情報共有システムは、安定的な情報の共有化を図ることができる。

航空機の情報共有システムでは、前記第２航空送受信部は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）又は直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）の方式により情報を送信してもよい。このような通信方式を用いることにより、周波数により分割した通信を、複数の航空機に割り当てることができる。各通信により複数の航空機において情報を共有することができる。

航空機の情報共有システムでは、前記地上通信装置は、前記アンテナにより前記第２航空送受信部と前記情報を送受信する第２地上送受信部を有していてもよい。この構成によれば、地上通信装置と航空機との間で直接、情報を共有することができる。

航空機の情報共有システムでは、前記航空通信装置は、前記第２航空送受信部により送受信した前記情報を出力する航空出力部を有し、前記地上通信装置は、前記第２地上送受信部により送受信した前記情報を出力する地上出力部を有していてもよい。この構成によれば、第２航空送受信部と第２地上送受信部との間で送受信した情報を地上出力部及び航空出力部に出力することにより、地上及び航空機で情報を共有することができる。

航空機の情報共有システムでは、前記地上通信装置の前記アンテナは方向を制御可能な指向性アンテナであって、前記地上通信装置は、前記航空機の飛行情報を記憶する地上記憶部と、前記飛行情報から前記航空機の位置を予測し、予測した前記位置に基づき前記指向性アンテナの向きを制御する地上制御部と、を有していてもよい。この構成によれば、地上通信装置は、例えば、通信開始時又は電波途絶時において、予測した位置に指向性アンテナを向けることにより、航空機との速やかな通信を可能とし、航空機とより円滑に情報の共有化を行うことができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、安定的な情報の共有化を図ることができる航空機の情報共有システムを提供することができるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施の形態１及び形態２に係る航空機の情報共有システムを概略的に示す図である。実施の形態１の航空機の情報共有システムの構成を示す機能ブロック図である。実施の形態１の航空機の情報共有システムの制御の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る航空機の情報共有システムの構成を示す機能ブロック図である。図４の航空機の情報共有システムの制御の一例を示すフローチャートである。チャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
＜航空機の情報共有システムの構成＞
本発明の実施の形態１に係る航空機の情報共有システム１０は、図１に示すように、複数の航空機３０間において情報を共有することができるシステムである。航空機３０は、ヘリコプター及び飛行機等の大気中を飛行する機械であって、航空通信装置３１を備えている。航空通信装置３１は、衛星通信システム５０を介して地上局２０と通信を行う。地上局２０は、地上に配置されており、地上通信装置２１を備えている。

衛星通信システム５０は、通信衛星５１及び衛星基地局５２を備え、通信衛星５１を介して衛星基地局５２と航空通信装置３１との間で無線通信するシステムである。衛星基地局５２は、地上に配置されており、インターネット等の地上の回線を介して地上通信装置２１と通信を行う。

通信衛星５１は、宇宙空間に配置されており、航空通信装置３１と衛星基地局５２との間の通信を中継する。通信衛星５１は、１つであっても、複数であってもよい。また、衛星基地局５２は、１つの通信衛星５１を介して航空通信装置３１と通信してもよいし、複数の通信衛星５１の中継を介して航空通信装置３１と通信してもよい。

＜航空通信装置、地上通信装置及び衛星基地局の構成＞
図２に示すように、航空通信装置３１は、第１航空アンテナ３２、第２航空アンテナ３３、第１航空送受信部３４、航空制御部３５、航空記憶部３６、第２航空送受信部３７及び測位アンテナ３８を有している。

第１航空送受信部３４は、ＩＰトランシーバ等の送受信器であって、通信衛星５１との無線通信によって衛星基地局５２と情報を送受信する。第１航空送受信部３４は、衛星基地局５２から通信衛星５１を介して第１航空アンテナ３２により情報を受信する受信器、及び、衛星基地局５２へ通信衛星５１を介して第１航空アンテナ３２により情報を送信する送信器を有している。なお、第１航空送受信部３４は、本実施の形態では受信部と送信部とが一体的に形成されているが、受信機を有する受信部と送信機を有する送信部とが別々に形成されていてもよい。

また、第１航空送受信部３４は、全地球測位システムＧＰＳ等の測位システムから測位アンテナ３８により自己の位置情報を受信する。なお、第１航空アンテナ３２からの情報を送受信する第１航空送受信部３４とは別に、測位アンテナ３８から位置情報を受信する測位部が航空通信装置３１に設けられていてもよい。

第２航空送受信部３７は、ＩＰトランシーバ等の送受信器であって、第２航空アンテナ３３により情報を受信する受信器、及び、第２航空アンテナ３３により情報を送信する送信器を有している。例えば、第２航空送受信部３７は、他の航空通信装置３１の第２航空送受信部３７と情報を送受信する。なお、第２航空送受信部３７は、本実施の形態では受信部と送信部とが一体的に形成されているが、受信機を有する受信部と送信機を有する送信部とが別々に形成されていてもよい。

第２航空アンテナ３３は、第１航空アンテナ３２とは別に航空機３０に搭載されたアンテナであって、指向性を持たない無指向性アンテナである。ただ、第２航空アンテナ３３は、指向性アンテナであってもよい。この場合、例えば、航空制御部３５、第１航空送受信部３４から取得された他の航空機３０の位置情報に基づいて第２航空アンテナ３３を他の航空機３０に指向する。

航空制御部３５はプロセッサー（例えば、ＣＰＵ）等の演算処理装置により構成されている。航空記憶部３６は、航空制御部３５がアクセス可能なメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ）により構成されており、航空通信装置３１の制御プログラム、及び、自己を他の航空機３０と識別可能な識別情報を記憶している。

航空制御部３５がこの制御プログラムを実行することにより、航空通信装置３１の各部を制御する。例えば、航空制御部３５は、第１航空送受信部３４、第２航空送受信部３７及び航空記憶部３６から情報を取得したり、第１航空送受信部３４、第２航空送受信部３７及び航空記憶部３６に情報を出力したりする。

衛星通信システム５０の衛星基地局５２は、第１航空送受信部３４から通信衛星５１を介して情報を受信し、第１航空送受信部３４へ通信衛星５１を介して情報を送信する。また、衛星基地局５２は、地上の通信回線を介して地上通信装置２１からの情報を受信し、地上の通信回線を介して地上通信装置２１へ情報を送信する。

地上通信装置２１は、第１地上送受信部２２、地上制御部２３及び地上記憶部２４を有している。第１地上送受信部２２は、ＩＰトランシーバ等の送受信器であって、地上の通信回線を介して衛星基地局５２から情報を受信する受信器、及び、地上の通信回線を介して衛星基地局５２へ情報を送信する送信器を有している。これにより、第１地上送受信部２２は、衛星通信システム５０を介して第１航空送受信部３４と情報を送受信することができる。なお、第１地上送受信部２２は、本実施の形態では受信部と送信部とが一体的に形成されているが、受信機を有する受信部と送信機を有する送信部とが別々に形成されていてもよい。

地上制御部２３は、プロセッサー（例えば、ＣＰＵ）等の演算処理装置により構成されている。地上記憶部２４は、地上制御部２３がアクセス可能なメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ）により構成されており、地上通信装置２１の制御プログラムなどを記憶している。地上制御部２３は、この制御プログラムを実行することにより、地上通信装置２１の各部を制御する。例えば、地上制御部２３は、第１地上送受信部２２、地上記憶部２４、他の記憶媒体、入力装置、インターネット等の通信回線等から情報を取得したり、第１地上送受信部２２及び地上記憶部２４に情報を出力したりする。

また、地上制御部２３は、航空通信装置３１の第２航空送受信部３７の送信機能のオンオフを切り替える情報（切替情報）を第１地上送受信部２２から衛星通信システム５０を介して第１航空送受信部３４へ送信する。この切替情報は、第２航空送受信部３７を送信可能にする送信オン情報、及び、第２航空送受信部３７を送信不可能にする送信オフ情報を有している。これにより、第２航空送受信部３７の送信機能のオン及びオフは、地上制御部２３により制御される。

さらに、地上制御部２３は、航空通信装置３１の第２航空送受信部３７の受信機能のオンオフの切替情報を第１地上送受信部２２から衛星通信システム５０を介して第１航空送受信部３４へ送信する。この切替情報は、第２航空送受信部３７を受信可能にする受信オン情報、及び、第２航空送受信部３７を受信不可能にする受信オフ情報を有している。これにより、第２航空送受信部３７の受信機能のオン及びオフは、地上制御部２３により制御される。

＜第２航空送受信部の通信＞
第２航空送受信部３７は、例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式により情報を送信する。ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によれば、通信の周波数帯域において複数のサブキャリア（搬送波）を用い、この複数のサブキャリアに情報を分割して送信する。これにより、情報を高密度化して送信することができる。

＜航空機の情報共有方法＞
航空機３０の情報共有方法は、図１及び図２に示す情報共有システム１０により図３のフローチャートに沿って実行される。この共有方法は、地上通信装置２１の地上制御部２３及び航空通信装置３１の航空制御部３５により実行される。ここでは、例えば、複数の航空機３０のうちのある航空機３０（送信航空機３０ａ）が、対象情報を保持しており、この対象情報を１つ又は複数の他の航空機３０（受信航空機３０ｂ）と共有する場合について説明する。

なお、対象情報として、例えば、静止画及び動画等の画像、及び、文字で表されるテキスト等が例示される。対象情報は、送信航空機３０ａの航空記憶部３６に記憶されている情報であってもよく、また、第１航空送受信部３４、第２航空送受信部３７、他の記憶媒体及び入力装置等から取得された情報であってもよい。

受信航空機３０ｂは、送信航空機３０ａ以外の航空機３０のうち、送信航空機３０ａの第２航空送受信部３７と第２航空送受信部３７にて通信可能な航空機３０である。例えば、第２航空アンテナ３３が無指向性アンテナである場合、受信航空機３０ｂは送信航空機３０ａから数ｋｍ以内において送信航空機３０ａと通信可能である。また、第２航空アンテナ３３が指向性アンテナである場合、第２航空アンテナ３３が無指向性アンテナである場合よりも送信航空機３０ａから長距離において、送信航空機３０ａと通信可能である。

なお、以下では、対象エリアに位置する航空機３０のうち、送信航空機３０ａ及び受信航空機３０ｂ以外の航空機３０をエリア航空機３０ｃと称する。対象エリアは、送信航空機３０ａの位置及び受信航空機３０ｂの位置を含むエリアであって、送信航空機３０ａ及び受信航空機３０ｂの少なくともいずれか１つの航空機３０と第２航空アンテナ３３を介して電波干渉する航空機３０の位置を含むエリアである。

具体的には、例えば、各航空機３０の航空通信装置３１は、自己の位置情報及び識別情報を衛星通信システム５０を介して地上通信装置２１に対し、数秒から数分毎に常時、送信する（ステップＳ１０）。地上通信装置２１は、航空機３０の位置情報及び識別情報を常時、取得し、これらを対応付けて地上記憶部２４に記憶する（ステップＳ１１）。

地上通信装置２１は情報共有要求を取得する（ステップＳ１２）。この情報共有要求は、送信航空機３０ａの識別情報及び受信航空機３０ｂの識別情報を含んでいる。例えば、情報共有要求は、地上局２０においてユーザが入力装置等を用いて操作することによって地上通信装置２１に入力される。しかしながら、情報共有要求の入力はこれに限定されない。例えば、航空機３０において、ユーザが情報共有要求を生成し、衛星通信システム５０を介して地上通信装置２１に送信してもよい。

そして、地上通信装置２１は、情報共有要求から送信航空機３０ａの識別情報及び受信航空機３０ｂの識別情報を取得する。また、このときに送信航空機３０ａ及び受信航空機３０ｂの少なくともいずれか１つの航空機３０と電波干渉する位置にある航空機３０は、対象エリアに位置する航空機３０である。よって、地上通信装置２１は、この航空機３０のうち、送信航空機３０ａ及び受信航空機３０ｂ以外の航空機３０をエリア航空機３０ｃとして、エリア航空機３０ｃの識別情報を地上記憶部２４から取得する（ステップＳ１３）。

それから、地上通信装置２１は、対象エリア内の全航空機３０（送信航空機３０ａ、受信航空機３０ｂ及びエリア航空機３０ｃ）の識別情報及び送受信オフ情報を衛星通信システム５０を介して航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃに送信する（ステップＳ１４）。送受信オフ情報は、送信オフ情報及び受信オフ情報を含む。これらの航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、送受信オフ情報を受信し、送受信オフ情報に基づいて第２航空送受信部３７の送信機能及び受信機能をオフにする（ステップＳ１５）。これにより、航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃの第２航空送受信部３７は、受信及び送信が不可能な状態になる。

なお、送信航空機３０ａの送信オフ情報、受信航空機３０ｂの送信オフ情報及びエリア航空機３０ｃの送信オフ情報は、互いに同じであるが、互いに異なっていてもよい。例えば、送信航空機３０ａの第２航空送受信部３７、受信航空機３０ｂの第２航空送受信部３７及びエリア航空機３０ｃの第２航空送受信部３７において互いの機種が異なる場合、送信航空機３０ａの送信オフ情報、受信航空機３０ｂの送信オフ情報及びエリア航空機３０ｃの送信オフ情報は、互いに異なっていてもよい。また、送信オン情報、受信オフ情報及び受信オン情報についても、送信オフ情報と同様である。

それから、地上通信装置２１は、受信航空機３０ｂの識別情報及び受信オン情報を衛星通信システム５０を介して受信航空機３０ｂに送信する（ステップＳ１６）。受信航空機３０ｂは、受信オン情報を受信し、受信オン情報に基づいて第２航空送受信部３７の受信機能をオンにする（ステップＳ１７）。これにより、受信航空機３０ｂの第２航空送受信部３７は、受信可能であって、送信不可能な状態になる。

また、地上通信装置２１は、送信航空機３０ａの識別情報及び送信オン情報を衛星通信システム５０を介して送信航空機３０ａに送信する（ステップＳ１８）。送信航空機３０ａは、送信オン情報を受信し、送信オン情報に基づいて第２航空送受信部３７の送信機能をオンにする（ステップＳ１９）。これにより、送信航空機３０ａの第２航空送受信部３７は、送信可能であって、受信不可能な状態になる。

このように送信航空機３０ａが送信可能であって、受信航空機３０ｂが受信可能な状態において、送信航空機３０ａは対象情報を航空記憶部３６等から取得して第２航空送受信部３７により送信する（ステップＳ２０）。これにより、受信航空機３０ｂは送信航空機３０ａからの対象情報を取得し、これらの航空機３０ａ、３０ｂは対象情報を共有することができる。

この際、対象エリアにおいて、送信航空機３０ａが送信可能であって、エリア航空機３０ｃが送信不可能な状態になっている。このため、送信航空機３０ａからの送信情報に、エリア航空機３０ｃからの送信情報が混じらず、受信航空機３０ｂは対象情報を安定的に受信することができる。

さらに、エリア航空機３０ｃの送受信が不可能な状態になっているため、送信航空機３０ａと受信航空機３０ｂに送受信が限定されている。このため、送信航空機３０ａと受信航空機３０ｂとの間において大容量の通信が確保され、対象情報を効率良く送受信することができる。

また、対象情報の送信にＯＦＤＭの変調方式を採用すると、送信航空機３０ａは対象情報を高速度で送信することができる。このため、送信航空機３０ａと受信航空機３０ｂとの間において対象情報を効率良く送受信することができる。

それから、送信航空機３０ａは、対象情報の送信を示す送信情報と共に、自己の識別情報を衛星通信システム５０を介して地上通信装置２１に送信する（ステップＳ２１）。地上通信装置２１は、これらの情報を受信して、送信航空機３０ａによる対象情報の送信が終了したと判定する。これにより、地上通信装置２１は、対象エリア内の航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃの識別情報及び送受信オフ情報を衛星通信システム５０を介して航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃに送信する（ステップＳ２２）。これらの航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、送受信オフ情報を受信し、送受信オフ情報に基づいて第２航空送受信部３７の送信機能及び受信機能をオフにする（ステップＳ２３）。このようにして、送信航空機３０ａと受信航空機３０ｂとの通信が終了する。

一般的に、大容量のデータを長距離伝送する場合、幅広い帯域の電波を送信したり、送信電力を大きくしたりする。しかしながら、利用できる周波数範囲は限られているため、幅広い帯域の電波を送信することは難しい。また、送信電力を大きくすると、電波の干渉の影響範囲が拡大し、安定的にデータを送信することは難しい。

また、地上局２０が多数の航空機３０と同一のシステムで通信する場合、航空機３０毎に異なる周波数を用いたり、時間分割多重接続により周波数を共有化したりする。この場合、利用できる周波数範囲は限られているため、航空機３０毎に異なる周波数を割り当てると、データの伝送効率が悪くなる。また、時間分割多重接続では、データを伝送する必要のない航空機３０にも一定周期で電波を送信するため、データの伝送効率が悪くなる。

そこで、地上通信装置２１は、航空機３０の位置情報等を衛星通信システム５０を介して取得し、これに基づき第２航空送受信部３７の送信機能のオンオフを切り替える。このように、航空機３０の位置情報等を衛星通信システム５０を介して取得することにより、地上通信装置２１と航空機３０との距離等に影響なく、これらの間に通信を確立することができる。また、航空機３０がデータの送信を行う必要がない場合にはその送信機能を停止させることにより、データ送信を必要とする航空機３０が効率よくデータ伝送することができる。よって、通信容量を低下させずに多くの航空機３０が要領よくデータ伝送でき、大容量のデータを長距離伝送することができる。

なお、上記ステップＳ２２において、地上通信装置２１は、Ｓ２１の送信航空機３０ａからの送信情報に基づいて送受信オフ情報を航空機３０に送信したが、送受信オフ情報の送信のタイミングはこれに限定されない。例えば、地上通信装置２１は、Ｓ１６の送信航空機３０ａへの受信オン情報の送信、又は、Ｓ１８の送信オン情報の送信から所定時間後に送受信オフ情報を送信してもよい。この場合、Ｓ２１の処理は省略される。

また、上記構成では、地上通信装置２１は第２航空送受信部３７の受信機能のオンオフを切り替えたが、受信機能のオンオフを切り替えなくてもよい。この場合、第２航空送受信部３７の受信機能はオン状態に設定されている。この状態で、地上通信装置２１は、Ｓ１４にて送信オフ情報を対象エリア内の航空機３０に送信してから、Ｓ１８にて送信オン情報を送信航空機３０ａに送信し、Ｓ１６の受信オン情報の送信を省略してもよい。この場合であっても、対象エリアにおいて送信航空機３０ａのみが送信可能であるため、送信航空機３０ａからの情報にエリア航空機３０ｃからの情報が混信せず、受信航空機３０ｂは対象情報を送信航空機３０ａから安定的に受信することができる。

さらに、上記構成において、対象エリアは予め定められており、対象エリアの位置情報が地上記憶部２４に記憶されていてもよい。この場合、ステップＳ１３において、地上通信装置２１は、情報共有要求から取得した送信航空機３０ａの識別情報及び受信航空機３０ｂの識別情報に基づき地上記憶部２４から送信航空機３０ａの位置情報及び受信航空機３０ｂの位置情報を取得する。そして、送信航空機３０ａ及び受信航空機３０ｂの位置情報を含む対象エリアを地上記憶部２４の情報に基づいて特定する。そして、地上通信装置２１は、位置情報が対象エリア内に含まれる航空機３０を対象エリア内の航空機３０とし、この航空機３０のうち、送信航空機３０ａ及び受信航空機３０ｂ以外の航空機３０をエリア航空機３０ｃとして、エリア航空機３０ｃの識別情報を地上記憶部２４から取得する。

（実施の形態２）
＜航空機の情報共有システムの構成＞
本発明の実施の形態２に係る航空機３０の情報共有システム１０では、図４に示すように、地上通信装置２１は地上アンテナ２７及び第２地上送受信部２５をさらに備えている。これ以外の実施の形態２に係る構成、作用及び効果は実施の形態１と同様である。

地上アンテナ２７は、パラボラアンテナ等の指向性アンテナであって、航空機３０に指向されている。地上制御部２３は、航空機３０の位置情報に基づいて地上アンテナ２７を航空機３０に向ける。

第２地上送受信部２５は、ＩＰトランシーバ等の送受信器であって、第２航空送受信部３７から第２航空アンテナ３３を介して送信された情報を地上アンテナ２７により受信する受信器、及び、情報を地上アンテナ２７により第２航空送受信部３７へ第２航空アンテナ３３を介して送信する送信器を有している。なお、第２地上送受信部２５は、本実施の形態では受信部と送信部とが一体的に形成されているが、受信機を有する受信部と送信機を有する送信部が別々に形成されていてもよい。

＜航空機の情報共有方法＞
航空機３０の情報共有方法は、図１及び図４に示す航空機３０の情報共有システム１０により図５のフローチャートに沿って実行される。ここでは、送信航空機３０ａの対象情報を受信航空機３０ｂ及び地上通信装置２１と共有する場合について説明する。図５に示すフローでは、図３のＳ２１の処理を省略し、ステップＳ１７とステップＳ１８との間にステップＳ３０の処理を実行する。

具体的には、各航空機３０の航空通信装置３１は航空機３０の位置情報及び識別情報を衛星通信システム５０を介して送信し（ステップＳ１０）、地上通信装置２１はこれらを取得して記憶する（ステップＳ１１）。また、地上通信装置２１は情報共有要求を取得し（ステップＳ１２）、情報共有要求から送信航空機３０ａの識別情報及び受信航空機３０ｂの識別情報を取得する。また、地上通信装置２１は、送信航空機３０ａの識別情報及び受信航空機３０ｂの識別情報に基づいて送信航空機３０ａの位置情報及び受信航空機３０ｂの位置情報を地上記憶部２４から取得する。そして、地上通信装置２１は、この位置情報を含む対象エリア内の航空機３０のうち、送信航空機３０ａ及び受信航空機３０ｂ以外の航空機３０をエリア航空機３０ｃとして、エリア航空機３０ｃの識別情報を地上記憶部２４から取得する（ステップＳ１３）。

地上通信装置２１は、対象エリア内の航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃに送受信オフ情報を衛星通信システム５０を介して送信し（ステップＳ１４）、航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃは送受信オフ情報に基づいて第２航空送受信部３７の送信機能及び受信機能をオフにする（ステップＳ１５）。

その後、地上通信装置２１は、受信オン情報を衛星通信システム５０を介して受信航空機３０ｂに送信し（ステップＳ１６）、受信航空機３０ｂは受信オン情報に基づいて第２航空送受信部３７の受信機能をオンにする（ステップＳ１７）。また、地上通信装置２１は、送信航空機３０ａの位置情報に基づき地上アンテナ２７の向きを送信航空機３０ａに調整する（ステップＳ３０）。このように地上アンテナ２７を送信航空機３０ａへ指向することにより、受信航空機３０ｂ及び地上通信装置２１が情報を受信可能な状態になる。

ここで、地上通信装置２１は送信オン情報を衛星通信システム５０を介して送信航空機３０ａに送信し（ステップＳ１８）、送信航空機３０ａは送信オン情報に基づいて第２航空送受信部３７の送信機能をオンにする（ステップＳ１９）。

送信航空機３０ａは対象情報を第２航空送受信部３７により送信する（ステップＳ２０）。これにより、受信航空機３０ｂは対象情報を第２航空送受信部３７により受信し、地上通信装置２１は地上アンテナ２７を介して第２地上送受信部２５により受信する。このため、送信航空機３０ａ、受信航空機３０ｂ及び地上通信装置２１は対象情報を共有することができる。この際、地上通信装置２１は、指向性の地上アンテナ２７により対象情報を効率良く受信することができるため、安定的な情報の共有化が可能となる。

そして、地上通信装置２１は、送受信オフ情報を対象エリア内の航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃに衛星通信システム５０を介して送信して（ステップＳ２２）、航空機３０ａ、３０ｂ、３０ｃは送受信オフ情報に基づいて第２航空送受信部３７の送信機能及び受信機能をオフにする（ステップＳ２３）。このようにして、航空機３０の情報共有方法を終了する。

なお、地上アンテナ２７は、指向性アンテナに限定されず、無指向性アンテナであってもよい。この場合、図５のフローチャートにおいてＳ３０の処理は省略される。

また、上記構成では、Ｓ１６及びＳ１７の処理にて受信航空機３０ｂにおける第２航空送受信部３７の受信機能をオンにしてから、Ｓ２０にて送信航空機３０ａは対象情報を送信した。但し、Ｓ１６及びＳ１７の処理を省略してもよい。この場合、送信航空機３０ａからの対象情報は、受信航空機３０ｂに受信されず、地上通信装置２１に受信される。このため、送信航空機３０ａ及び地上通信装置２１は対象情報を共有することができる。

さらに、地上通信装置２１が対象情報を保持しており、この対象情報を航空機３０と供給してもよい。この場合、地上通信装置２１は、対象エリア内の航空機３０における第２航空送受信部３７の送信機能及び受信機能をオフにした後、送信航空機３０ａの受信機能をオンにし、地上アンテナ２７を送信航空機３０ａへ指向して、対象情報を地上アンテナ２７により送信航空機３０ａに送信する。それから、地上通信装置２１は、送信航空機３０ａにおける第２航空送受信部３７の受信機能をオフにして送信機能をオンにすると共に、受信航空機３０ｂの第２航空送受信部３７の受信機能をオンにする。これにより、送信航空機３０ａは対象情報を送信し、受信航空機３０ｂは対象情報を受信するため、送信航空機３０ａ、受信航空機３０ｂ及び地上通信装置２１は対象情報を共有することができる。

＜変形例１＞
実施の形態２の変形例１において、地上制御部２３が航空機３０の位置を予測してもよい。例えば、航空機３０は、自己の識別情報及び飛行情報を第１航空送受信部３４により衛星通信システム５０を介して地上通信装置２１へ所定時間毎に送信する。この飛行情報は、例えば、航空機３０の位置情報、速度、姿勢及び経路情報を有していてもよい。但し、航空機３０の経路情報は、地上通信装置２１に予め記憶されていてもよい。

地上通信装置２１は、地上制御部２３が航空機３０の識別情報及び飛行情報を受信し、これらを対応付けて地上記憶部２４に記憶する。しかしながら、地上通信装置２１はこれらの情報を衛星通信システム５０を介して受信するため、航空機３０の実際の現在位置と、受信された航空機３０の位置情報とにずれがある場合がある。

このような場合、地上制御部２３は、これまでに得た飛行情報に基づいて航空機３０の位置を予測する。そして、地上制御部２３は、予測した位置に基づき地上アンテナ２７の向きを航空機３０に合わせる。これにより、地上通信装置２１及び航空機３０においてより円滑に情報の共有化を行うことができる。

例えば、地上通信装置２１が航空機３０の位置情報を入手する間隔が長い場合、及び、航空機３０の位置情報を取得できない場合であっても、航空機３０の予測位置に指向性アンテナの地上アンテナ２７を向けることにより航空機３０と通信し、情報を共有化することができる。また、電波が届かない場所に航空機３０がある場合、地上通信装置２１は、通信開始時又は電波途絶時において航空機３０の予測位置に地上アンテナ２７を向けることにより、電波が届く場所に航空機３０が移動した際に速やかに航空機３０と通信し、情報を共有化することができる。

＜変形例２＞
上記全ての実施の形態及び変形例において、第２航空送受信部３７の通信に、ＯＦＤＭの変調方式が用いられたが、変調方式はこれに限定されない。例えば、第２航空送受信部３７の通信に、ＯＦＤＭにＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）を組み合わせた変調方式を採用してもよい。これによれば、通信の周波数帯域は、ＴＤＭＡによって一定時間毎に複数の航空機３０のそれぞれに割り当てられる。割り当てられた航空機３０は、情報を通信の周波数帯域において複数のサブキャリアに分割して送信する。

ここで、地上通信装置２１は、通信が割り当てられた送信航空機３０ａの第２航空送受信部３７の送信機能をオンにし、それ以外の他の航空機３０の第２航空送受信部３７の送信機能をオフにする、送信機能の切り替えを所定時間毎に行う。これにより、送信航空機３０ａの第２航空送受信部３７から情報が送信される際に、他の航空機３０の第２航空送受信部３７から情報が送信されない。これにより、混信が防止されるため、受信航空機３０ｂは送信航空機３０ａからの対象情報を安定的に受信して送信航空機３０ａと共有することができる。

また、第２航空送受信部３７の通信に、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）の変調方式が採用されてもよい。ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ）によれば、通信の周波数帯域が、周波数により複数の周波数帯域に分割される。複数の周波数帯域が、複数の航空機３０にそれぞれ割り当てられる。割り当てられた航空機３０は、分割された各周波数帯域において複数のサブキャリアに情報を分けて送信する。

このため、地上通信装置２１は、通信が割り当てられた送信航空機３０ａの第２航空送受信部３７の送信機能をオンにし、それ以外の他の航空機３０の第２航空送受信部３７の送信機能をオフにする送信機能の切り替えを、分割された各周波数帯域で行う。これにより、送信航空機３０ａの第２航空送受信部３７から情報が送信される際に、他の航空機３０の第２航空送受信部３７から情報が送信されない。これにより、混信が防止されるため、受信航空機３０ｂは送信航空機３０ａと対象情報を安定的に共有することができる。

＜変形例３＞
上記全ての実施の形態及び変形例において、図４に示すように、航空通信装置３１が航空出力部３９をさらに有し、地上通信装置２１が地上出力部２６をさらに有していてもよい。航空出力部３９及び地上出力部２６は、情報を出力する機器であって、例えば、スクリーン等の表示部、及び、スピーカ等の報知部である。

航空出力部３９は、第１航空送受信部３４及び第２航空送受信部３７により受信された情報、並びに、航空記憶部３６及び他の記憶媒体等から取得した情報を出力する。地上出力部２６は、第１地上送受信部２２及び第２地上送受信部２５により受信された情報、並びに、地上記憶部２４及び他の記憶媒体等から取得した情報を出力する。このように、航空機３０のユーザ及び地上局２０のユーザは、各出力部３９、２６に出力された情報を共有し、この情報に基づいて的確に任務を遂行し、災害時等の対応を迅速に行うことができる。

なお、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。また、上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の航空機の情報共有システムは、安定的な情報の共有化を図ることができる航空機の情報共有システム等として有用である。

１０：情報共有システム
２１：地上通信装置
２２：第１地上送受信部
２３：地上制御部
２４：地上記憶部
２５：第２地上送受信部
２６：地上出力部
２７：地上アンテナ（アンテナ）
３０：航空機
３１：航空通信装置
３３：第２航空アンテナ（アンテナ）
３４：第１航空送受信部
３７：第２航空送受信部
３９：航空出力部
５０：衛星通信システム
５１：通信衛星
５２：衛星基地局

Claims

通信衛星及び衛星基地局を有する衛星通信システムを介して航空機と通信可能な地上通信装置と、
前記航空機に搭載された航空通信装置と、を備え、
前記航空通信装置は、
前記衛星通信システムを介して前記地上通信装置と情報を送受信する第１航空送受信部と、
アンテナにより、他の航空機に搭載された航空通信装置、及び、前記地上通信装置の少なくともいずれか一方の装置と情報を送受信する第２航空送受信部と、を有し、
前記地上通信装置は、
前記衛星通信システムを介して前記第１航空送受信部と情報を送受信する第１地上送受信部を有し、
前記第１地上送受信部は、前記第２航空送受信部の送信機能のオンオフを切り替える情報を送信する、航空機の情報共有システム。
前記第２航空送受信部は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）又は直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）の方式により情報を送信する、請求項１に記載の航空機の情報共有システム。
前記地上通信装置は、前記アンテナにより前記第２航空送受信部と前記情報を送受信する第２地上送受信部を有している、請求項１又は２に記載の航空機の情報共有システム。
前記航空通信装置は、前記第２航空送受信部により送受信した前記情報を出力する航空出力部を有し、
前記地上通信装置は、前記第２地上送受信部により送受信した前記情報を出力する地上出力部を有している、請求項３に記載の航空機の情報共有システム。
前記地上通信装置の前記アンテナは方向を制御可能な指向性アンテナであって、
前記地上通信装置は、
前記航空機の飛行情報を記憶する地上記憶部と、
前記飛行情報から前記航空機の位置を予測し、予測した前記位置に基づき前記指向性アンテナの向きを制御する地上制御部と、を有している、請求項３又は４に記載の航空機の情報共有システム。