JP6175885B2 - Optical space communication system, mobile station, and control method - Google Patents
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Description
本発明は、自由空間を伝搬する光ビームにより光空間通信を行う光空間通信システム、移動局、および、制御方法に関する。 The present invention relates to an optical space communication system, a mobile station, and a control method for performing optical space communication using a light beam propagating in free space.
人工衛星や航空機などの移動体に搭載された種々の観測機器により観測を行い、観測機器により得られた情報を移動体に搭載された通信局(以下、移動局と称する)から、地上に固定された通信局(以下、固定局と称する)に送信することが一般に行われている。近年、観測機器の高性能化に伴って、移動局と固定局との間で送受信される情報量が増加している。移動局と固定局との間で送受信される情報量の増加に対応するために、自由空間を伝搬する光ビームにより移動局と固定局との間で光空間通信を行う光空間通信システムの実用化が進められている。 Observations are made with various observation devices mounted on mobile objects such as artificial satellites and airplanes, and information obtained by the observation devices is fixed to the ground from a communication station (hereinafter referred to as a mobile station) mounted on the mobile object. Transmission to a communication station (hereinafter, referred to as a fixed station) is generally performed. In recent years, the amount of information transmitted and received between a mobile station and a fixed station has increased with the improvement in performance of observation equipment. Practical use of an optical space communication system that performs optical space communication between a mobile station and a fixed station using an optical beam propagating in free space in order to cope with an increase in the amount of information transmitted and received between the mobile station and the fixed station Is being promoted.
光空間通信システムにおいては、移動局および固定局がそれぞれ光ビームを送受信するための指向性光アンテナを備えている。移動局と固定局との間で高速な通信を実現するためには、移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとを高い精度で対向させる必要がある。そのため、移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとを略対向状態にする対向処理と、略対向状態から、移動局の光アンテナの光軸と固定局の光アンテナの光軸とが一致した捕捉状態にする捕捉処理とが行われた後、移動局と固定局との間の光空間通信が開始される。 In an optical space communication system, a mobile station and a fixed station each include a directional optical antenna for transmitting and receiving a light beam. In order to realize high-speed communication between the mobile station and the fixed station, it is necessary to oppose the optical antenna of the mobile station and the optical antenna of the fixed station with high accuracy. Therefore, the optical processing of the optical antenna of the mobile station and the optical axis of the optical antenna of the fixed station coincided from the opposing processing in which the optical antenna of the mobile station and the optical antenna of the fixed station are substantially opposed to each other. After the acquisition process for setting the acquisition state is performed, optical space communication between the mobile station and the fixed station is started.
捕捉処理においては、一般に、移動局や固定局に設けられた光センサにより対向局からの光ビームの受信強度を検出し、その検出結果に応じて光アンテナの指向方向を調整する方法が用いられる。 In the acquisition process, a method is generally used in which the reception intensity of the light beam from the opposite station is detected by an optical sensor provided in the mobile station or fixed station, and the directivity direction of the optical antenna is adjusted according to the detection result. .
また、対向処理においては、例えば、特許文献1(特開昭63−271182号公報)に開示されているように、移動体の航路を予測し、予測した航路に応じて固定局の光アンテナの指向方向を調整する技術が用いられる。 Further, in the facing process, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-271182), the route of the mobile body is predicted, and the optical antenna of the fixed station is determined according to the predicted route. A technique for adjusting the pointing direction is used.
特許文献1に開示されている技術では、移動体が人工衛星のような航路が予測可能なものである場合には、予測した航路に応じて固定局の光アンテナの指向方向を調整することができる。しかし、特許文献1に開示されている技術では、移動体が必ずしも航路が決まっていない航空機やヘリコプターである場合には、移動体の航路を予測できないため、移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとを略対向状態とするのが困難であるという問題がある。 In the technique disclosed in Patent Document 1, when the moving body can predict a route such as an artificial satellite, the pointing direction of the optical antenna of the fixed station can be adjusted according to the predicted route. it can. However, in the technique disclosed in Patent Document 1, when the moving body is an aircraft or helicopter whose route is not necessarily determined, the route of the moving body cannot be predicted. There is a problem that it is difficult to make the antenna substantially opposite to the antenna.
本発明の目的は、移動局の移動航路が不定の場合にも、光空間通信を行う移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとが略対向状態となる可能性を高めることができる光空間通信システム、移動局、および、制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical space that can increase the possibility that an optical antenna of a mobile station that performs optical space communication and an optical antenna of a fixed station are substantially opposed to each other even when the mobile route of the mobile station is indefinite. A communication system, a mobile station, and a control method are provided.
上記目的を達成するために本発明の光空間通信システムは、
固定局と、自由空間を伝搬する光ビームにより前記固定局との間で光空間通信を行う移動局とからなる光空間通信システムであって、
前記移動局は、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第2の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、
前記固定局は、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向を調整可能な第2の光アンテナを備えた第3の通信部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する第4の通信部と、
前記第4の通信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有し、
前記移動局は、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部をさらに有し、
前記第2の通信部は、光ビームを出力する第2の光源を備え、該第2の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信し、
前記第4の通信部は、前記第2の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信する。
In order to achieve the above object, an optical space communication system of the present invention includes:
An optical space communication system comprising a fixed station and a mobile station that performs optical space communication with the fixed station by a light beam propagating in free space,
The mobile station
A fixed station information storage unit for storing position information of the fixed station;
A detection unit for detecting the position of the own station;
A first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction, which transmits and receives the light beam to and from the fixed station;
A second communication unit for transmitting information to the fixed station;
When performing optical space communication with the fixed station, based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the mobile station detected by the detection unit The directivity direction of the first optical antenna is determined, the directivity direction of the first optical antenna is adjusted to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station is transmitted to the second communication unit. A mobile station control unit for transmitting to a fixed station,
The fixed station is
A third communication unit including a second optical antenna capable of adjusting a directivity direction, which transmits and receives the optical beam to and from the mobile station;
A fourth communication unit for receiving information transmitted from the mobile station;
When the fourth communication unit receives the mobile station information, the directivity direction of the second optical antenna is determined based on the mobile station information, and the directivity direction of the second optical antenna is set in the determined direction. a fixed station control unit for adjusting the possess,
The mobile station
A mobile station optical transmitter that includes a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam via the first optical antenna; In addition,
The second communication unit includes a second light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the second light source according to the mobile station information, and transmits the light beam via the first optical antenna. Transmitting the modulated light beam to the fixed station,
The fourth communication unit includes an optical sensor having a lower directivity than the second optical antenna, and receives an optical beam transmitted from the mobile station by the optical sensor .
上記目的を達成するために本発明の移動局は、自由空間を伝搬する光ビームにより固定局との間で光空間通信を行う移動局であって、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第2の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部と、を有し、
前記第2の通信部は、光ビームを出力する第2の光源を備え、該第2の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信する。
In order to achieve the above object, the mobile station of the present invention is a mobile station that performs optical space communication with a fixed station by a light beam propagating in free space,
A fixed station information storage unit for storing position information of the fixed station;
A detection unit for detecting the position of the own station;
A first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction, which transmits and receives the light beam to and from the fixed station;
A second communication unit for transmitting information to the fixed station;
When performing optical space communication with the fixed station, based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the mobile station detected by the detection unit The directivity direction of the first optical antenna is determined, the directivity direction of the first optical antenna is adjusted to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station is transmitted to the second communication unit. A mobile station controller that transmits to a fixed station;
A mobile station optical transmitter that includes a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam via the first optical antenna; Have
The second communication unit includes a second light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the second light source according to the mobile station information, and transmits the light beam via the first optical antenna. The modulated light beam is transmitted to the fixed station.
上記目的を達成するために本発明の制御方法は、
固定局と、自由空間を伝搬する光ビームにより前記固定局との間で光空間通信を行う移動局とからなる光空間通信システムで行われる制御方法であって、
前記移動局は、
固定局情報保存部にて前記固定局の位置情報を記憶し、
検出部にて自局の位置を検出し、
指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部にて前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行い、
第2の通信部にて前記固定局に情報を送信し、
移動局制御部にて前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させ、
前記固定局は、
指向方向が調整可能な第2の光アンテナを備えた第3の通信部にて前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行い、
第4の通信部にて前記移動局から送信されてきた情報を受信し、
前記第4の通信部が前記移動局情報を受信すると、固定局制御部にて、該移動局情報に基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整し、
前記移動局は、
光ビームを出力する第1の光源を備えた移動局光送信部にて該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信し、
前記第2の通信部は、光ビームを出力する第2の光源を備え、該第2の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信し、
前記第4の通信部は、前記第2の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信する。
In order to achieve the above object, the control method of the present invention comprises:
A control method performed in an optical space communication system including a fixed station and a mobile station that performs optical space communication between the fixed station and an optical beam propagating in free space,
The mobile station
Store the location information of the fixed station in the fixed station information storage unit,
Detect the position of your station in the detection unit,
Transmitting and receiving the light beam to and from the fixed station in a first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction,
Send information to the fixed station in the second communication unit,
When performing optical space communication with the fixed station by the mobile station control unit, the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the mobile station detected by the detection unit And determining the directivity direction of the first optical antenna based on the position, adjusting the directivity direction of the first optical antenna to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station 2 communication unit to transmit to the fixed station,
The fixed station is
Transmitting and receiving the light beam with the mobile station in a third communication unit having a second optical antenna capable of adjusting the directivity direction,
Receiving information transmitted from the mobile station in a fourth communication unit;
When the fourth communication unit receives the mobile station information, the fixed station control unit determines the directivity direction of the second optical antenna based on the mobile station information, and the second direction is determined in the determined direction. Adjust the directivity direction of the optical antenna,
The mobile station
A mobile station optical transmission unit including a first light source that outputs a light beam modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam via the first optical antenna. And
The second communication unit includes a second light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the second light source according to the mobile station information, and transmits the light beam via the first optical antenna. Transmitting the modulated light beam to the fixed station,
The fourth communication unit includes an optical sensor having a lower directivity than the second optical antenna, and receives an optical beam transmitted from the mobile station by the optical sensor.
本発明によれば、移動局の移動航路が不定の場合にも、光空間通信を行う移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとが略対向状態となる可能性を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the possibility that an optical antenna of a mobile station that performs optical space communication and an optical antenna of a fixed station are substantially opposed to each other even when the mobile route of the mobile station is indefinite.
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の光空間通信システム10の構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical
図1に示す光空間通信システム10は、移動局100と、固定局200とを備える。
An optical
移動局100は、空中、地上または海上を移動中の通信局であり、車両、人工衛星、航空機、ヘリコプター、船舶などに搭載される。なお、「移動中」とは、対向処理の開始時に、固定局200が移動局100の位置を知らない状態であるものとする。したがって、移動中の通信局には、移動体に搭載され、実際に移動している通信局だけでなく、停止している車両に搭載された通信局、ホバリングをしているヘリコプターに搭載されている通信局、海上に停泊中の船舶に搭載されている通信局なども含まれる。 The mobile station 100 is a communication station that is moving in the air, on the ground, or on the sea, and is mounted on a vehicle, an artificial satellite, an aircraft, a helicopter, a ship, or the like. Note that “moving” is a state in which the fixed station 200 does not know the position of the mobile station 100 at the start of the facing process. Therefore, a moving communication station is mounted not only on a mobile station that is actually moving, but also on a communication station mounted on a stationary vehicle or a helicopter that is hovering. Communication stations, and those installed on ships anchored at sea.
固定局200は、地上に固定された通信局である。なお、「固定」とは、対向処理時に移動しないこと、また、対向処理開始時に固定局200の位置が移動局100に特定されていることを指すものとする。したがって、固定された通信局とは、地上に非可搬的に設置された通信局だけでなく、車両などに搭載された可搬型の通信局なども含まれる。ただし、可搬型の通信局の位置が、対向処理開始時に移動局100に特定されている必要がある。なお、通常、固定局200は複数設けられる。 The fixed station 200 is a communication station fixed on the ground. “Fixed” indicates that the mobile station 100 does not move during the facing process, and that the position of the fixed station 200 is specified by the mobile station 100 when the facing process is started. Therefore, the fixed communication station includes not only a communication station installed non-portably on the ground but also a portable communication station mounted on a vehicle or the like. However, the position of the portable communication station needs to be specified by the mobile station 100 at the start of the opposing process. Normally, a plurality of fixed stations 200 are provided.
次に、移動局100および固定局200の構成について説明する。 Next, configurations of the mobile station 100 and the fixed station 200 will be described.
まず、移動局100の構成について説明する。 First, the configuration of the mobile station 100 will be described.
図1に示す移動局100は、移動状態検出部110と、固定局情報保存部120と、移動局アンテナ部130と、移動局光送信部140と、移動局光受信部150と、情報送信部160と、移動局制御部170と、を有する。
A mobile station 100 shown in FIG. 1 includes a movement
移動状態検出部110は、検出部の一例である。また、移動局アンテナ部130は、第1の通信部の一例である。また、情報送信部160は、第2の通信部の一例である。
The movement
移動状態検出部110は、GPS(Global Positioning System)信号を受信するGPSモジュール、高度センサ、姿勢センサ、加速度センサなどを備えており、移動局100の緯度、経度、高度、移動速度、移動方向、姿勢角、角加速度などの、移動局100の移動状態を検出する。なお、移動状態検出部110は、少なくとも移動局100の位置(緯度、経度、高度)は検出するものとする。移動状態検出部110は、検出結果を移動局制御部170に出力する。
The moving
固定局情報保存部120は、少なくとも1つ以上の固定局200の位置情報(緯度、経度、高度)を保存する。また、固定局情報保存部120は、固定局200を同定可能な個体識別名、固定局200を同定可能な個体識別番号、固定局200のIP(Internet Protocol)アドレス、固定局200の所属会社、固定局200の所属国家などの情報を保存してもよい。これらの情報は、固定局200と通信可能であるか否かの判定などに用いることができる。なお、固定局情報保存部120は、HDD(Hard Disk Device)やSSD(Solid State Drive)などの記憶デバイスで構成されている。
The fixed station
移動局アンテナ部130は、光アンテナ131と、駆動機構132と、を有する。
The mobile station antenna unit 130 includes an
光アンテナ131は、固定局200との間で光ビームの送受信を行う指向性の光アンテナである。なお、光アンテナ131は、第1の光アンテナの一例である。
The
駆動機構132は、光アンテナ131の向きを調整するための機構である。駆動機構132により光アンテナ131の向きが調整されることで、光アンテナ131の指向方向を調整することができる。なお、駆動機構132は、例えば、ピッチ軸およびヨー軸周りに回転可能な2軸ジンバル構造を有している。光アンテナ131は、2軸ジンバル上に設置されており、2軸ジンバルを駆動制御することで、光アンテナ131をピッチ軸およびヨー軸回りに回動させることができる。光アンテナ131を回動させる、すなわち、光アンテナ131の向きを変えることで、光アンテナ131の指向方向を調整することができる。
The
移動局光送信部140は、光空間通信用の光ビームを、光空間通信による送信対象のデータ(移動局100と同じ移動体に搭載された観測機器の観測データなど)に応じて変調し、光アンテナ131を介して変調後の光ビームを送信する。移動局光送信部140は、光源141と、光変調部142と、を有する。光源141は、第1の光源の一例である。
The mobile station
光源141は、光空間通信用の光ビームを出力する。
The
光変調部142は、光源141から出力された光ビームを光空間通信による送信対象のデータに応じて変調し、移動局アンテナ部130に出力する。光変調部142から出力された光ビームは、光アンテナ131を介して送信される。
The
移動局光受信部150は、受光センサを備え、光アンテナ131により受信された光ビームを受光センサにより受光する。
The mobile station
情報送信部160は、電波、準無指向性光、音波などにより、固定局200に情報を送信する。
The
移動局制御部170は、固定局200と光空間通信を行う際に、光アンテナ131の指向方向を調整するとともに、光アンテナ131の指向方向および移動局200の位置を示す移動局情報を生成し、生成した移動局情報を情報送信部160に固定局200へ送信させる。
When performing optical space communication with the fixed station 200, the mobile station control unit 170 adjusts the directivity direction of the
移動局制御部170は、固定局方向計算部171と、移動局アンテナ制御部172と、情報生成部173と、を有する。
The mobile station control unit 170 includes a fixed station
固定局方向計算部171は、固定局200と光空間通信を行う際に、移動状態検出部110により検出された移動局100の移動状態と、固定局情報保存部120に保存されている固定局200の位置情報と、に基づいて、光アンテナ131と固定局200の光アンテナとが略対向状態となる光アンテナ131の指向方向を決定する。また、固定局方向計算部171は、決定した方向を移動局アンテナ制御部172および情報生成部173に通知する。なお、移動局100および固定局200の位置が分かっているため、光アンテナ131と固定局200の光アンテナとが略対向状態となる光アンテナ131の指向方向は、三角関数を用いて算出することができる。また、移動局100の移動状態として、移動速度、移動方向、姿勢角、角加速度なども検出されている場合には、これらの検出結果も用いて、光アンテナ131の指向方向を算出することで、精度を向上させることができる。
The fixed station
移動局アンテナ制御部172は、固定局方向計算部171から通知された方向に光アンテナ131の指向方向が向く駆動機構132の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構132を駆動する。なお、移動局アンテナ制御部172は、例えば、PID(Proportional Integral Derivative)制御を行う制御コントローラを有しており、この制御コントローラにより駆動機構132の駆動量を決定する。
The mobile station
情報生成部173は、固定局方向計算部171から通知された光アンテナ131の指向方向、および、移動状態検出部110の検出結果に示される移動局100の位置を示す移動局情報を生成し、生成した移動局情報を情報送信部160に固定局200へ送信させる。
The
ここで、光空間通信による送信対象のデータ(移動局100と同じ移動体に搭載された観測機器の観測データなど)のサイズと比べて、移動局情報のデータサイズは小さい。上述したように、情報送信部160は、電波、準無指向性光、音波などにより、固定局200に情報を送信するが、電波、準無指向性光、音波などによる無線通信は、光ビームによる光空間通信と比べて、ビットレートが低い。しかし、光空間通信による送信対象のデータのサイズと比べて、移動局情報のデータサイズは小さいため、低ビットレートでも移動局情報を固定局200に送信することができる。
Here, the data size of the mobile station information is smaller than the size of data to be transmitted by optical space communication (such as observation data of an observation device mounted on the same mobile body as the mobile station 100). As described above, the
次に、固定局200の構成について説明する。 Next, the configuration of the fixed station 200 will be described.
図1に示す固定局200は、固定局アンテナ部210と、固定局光送信部220と、固定局光受信部230と、情報受信部240と、固定局アンテナ制御部250と、を有する。
The fixed station 200 shown in FIG. 1 includes a fixed station antenna unit 210, a fixed station
固定局アンテナ部210は、第3の通信部の一例である。また、情報受信部240は、第4の通信部の一例である。また、固定局アンテナ制御部250は、固定局制御部の一例である。
The fixed station antenna unit 210 is an example of a third communication unit. The
固定局アンテナ部210は、光アンテナ211と、駆動機構212と、を有する。
The fixed station antenna unit 210 includes an
光アンテナ211は、移動局100との間で光ビームの送受信を行う指向性の光アンテナである。なお、光アンテナ211は、第2の光アンテナの一例である。
The
駆動機構212は、光アンテナ211の向きを調整するための機構である。駆動機構212により光アンテナ211の向きが調整されることで、光アンテナ211の指向方向を調整することができる。なお、駆動機構212は、例えば、ピッチ軸およびヨー軸周りに回転可能な2軸ジンバル構造を有している。光アンテナ211は、2軸ジンバル上に設置されており、2軸ジンバルを駆動制御することで、光アンテナ211をピッチ軸およびヨー軸回りに回動させることができる。光アンテナ211を回動させる、すなわち、光アンテナ211の向きを変えることで、光アンテナ211の指向方向を調整することができる。
The
固定局光送信部220は、光空間通信用の光ビームを、光空間通信による送信対象のデータに応じて変調し、光アンテナ211を介して変調後の光ビームを送信する。移動局光送信部220は、光源221と、光変調部222と、を有する。
The fixed-station
光源221は、光空間通信用の光ビームを出力する。
The
光変調部222は、光源221から出力された光ビームを光空間通信による送信対象のデータに応じて変調し、固定局アンテナ部210に出力する。光変調部222から出力された光ビームは、光アンテナ211を介して送信される。
The
固定局光受信部230は、受光センサを備え、光アンテナ131により受信された光ビームを受光センサにより受光する。
The fixed-station
情報受信部240は、電波、準無指向性光、音波などにより、移動局100から送信されてきた情報を受信する。具体的には、情報受信部240は、移動局100から送信されてきた電波、準無指向性光、音波などを受信し、受信した電波、準無指向性光、音波などを電気信号に変換して情報変換部250に出力する。
The
固定局アンテナ制御部250は、情報受信部240が移動局情報を受信すると、その移動局情報に示される移動局100の位置および移動局100の光アンテナ131の指向方向に基づいて、光アンテナ211の指向方向を決定する。また、固定局アンテナ制御部250は、決定した方向に光アンテナ211の指向方向が向く駆動機構212の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構212を駆動する。なお、固定局アンテナ制御部250は、例えば、PID制御を行う制御コントローラを有しており、この制御コントローラにより駆動機構212の駆動量を算出する。
When the
なお、本実施形態においては、移動局情報には、移動局100の位置(緯度、経度、高度)を示す情報、および、光アンテナ131の指向方向を示す情報が含まれる例を用いて説明するが、これに限られるものではない。
In the present embodiment, the mobile station information will be described using an example in which information indicating the position (latitude, longitude, altitude) of the mobile station 100 and information indicating the directivity direction of the
移動局情報には、最低限、移動局100の位置を示す情報が含まれていればよい。移動局情報に移動局100の位置を示す情報が含まれていることで、固定局250は、移動局100の位置を特定し、特定した位置に向かって光アンテナ211の指向方向を調整することで、移動局100の光アンテナ131と固定局200の光アンテナ211とを略対向状態とすることができる。ただし、GPSによる移動局100の位置の検出精度や、移動体の振動などのために、移動局100の位置を示す情報だけでは、移動局100の光アンテナ131と固定局200の光アンテナ211とを高い精度で対向させることができない場合がある。そこで、移動局100の光アンテナ131の指向方向、すなわち、移動局100から見た固定局200の方向を示す情報を移動局情報に含め、固定局200は、移動局100の位置、および、移動局100の光アンテナ131の指向方向に基づいて光アンテナ211の指向方向を決定することで、移動局100の光アンテナ131と固定局200の光アンテナ211とを高い精度で対向させることができる。
The mobile station information only needs to include at least information indicating the position of the mobile station 100. By including information indicating the position of the mobile station 100 in the mobile station information, the fixed
また、移動局情報には、移動局の速度、移動方向などが含まれていてもよい。また、移動局情報には、例えば、移動局100が希望する通信接続時間、移動局100を同定可能な個体識別名、移動局100を同定可能な個体識別信号、移動局100のIPアドレス、移動局100の所属会社、移動局100の所属国家などの情報が含まれていてもよい。これらの情報は、固定局200における、移動局100との通信が可能であるか否かの判定などに用いることができる。 Further, the mobile station information may include the speed of the mobile station, the moving direction, and the like. The mobile station information includes, for example, a communication connection time desired by the mobile station 100, an individual identification name that can identify the mobile station 100, an individual identification signal that can identify the mobile station 100, an IP address of the mobile station 100, a movement Information such as the company to which the station 100 belongs and the country to which the mobile station 100 belongs may be included. These pieces of information can be used for determining whether or not communication with the mobile station 100 is possible in the fixed station 200.
なお、移動局100と固定局200との間で、双方向に光空間通信が行われず、一方向にのみ光空間通信が行われる場合には、移動局100および固定局200のうち、送信側の通信局は、光受信部を有さず、受信側の通信局は、光送信部を有さない構成であってもよい。 In the case where optical space communication is not performed bi-directionally between mobile station 100 and fixed station 200 and optical space communication is performed only in one direction, transmission side of mobile station 100 and fixed station 200 The communication station may not have an optical receiving unit, and the receiving communication station may not have an optical transmitting unit.
なお、固定局情報は、例えば、移動局100が搭載された移動体が移動を開始する前などに、固定局情報保存部120に予め入力され、保存される。
Note that the fixed station information is input and stored in advance in the fixed station
次に、本実施形態の光空間通信システム10の動作について説明する。
Next, the operation of the optical
図2は、光空間通信システム10の動作の概要を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an outline of the operation of the optical
まず、移動局100は、固定局200との間で光空間通信を行う際には、通信対象の固定局200を決定する(ステップS10)。 First, when performing optical space communication with the fixed station 200, the mobile station 100 determines the fixed station 200 to be communicated (step S10).
次に、移動局100は、通信対象として決定した固定局200の方向に向かって光アンテナ131の指向方向を調整する(ステップS20)。
Next, the mobile station 100 adjusts the directivity direction of the
次に、移動局100は、光アンテナ131の指向方向と移動局100の位置とを示す移動局情報を固定局200に送信する(ステップS30)。
Next, the mobile station 100 transmits mobile station information indicating the directivity direction of the
次に、固定局200は、移動局100から送信されてきた移動局情報を受信する(ステップS40)。 Next, the fixed station 200 receives the mobile station information transmitted from the mobile station 100 (step S40).
次に、固定局200は、受信した移動局情報に基づいて、光アンテナ211の指向方向を調整する(ステップS50)。ステップS10からステップS50の処理により、移動局100の光アンテナ131と固定局200の光アンテナ211とを略対向状態とすることができる。
Next, the fixed station 200 adjusts the directivity direction of the
図3は、図2に示すステップS10における通信対象の固定局200の決定動作の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing details of the determining operation of the fixed station 200 to be communicated in step S10 shown in FIG.
移動状態検出部110は、移動局100の移動状態を検出する(ステップS11)。なお、移動状態検出部110は、移動局100の移動状態として、移動局100の緯度、経度、高度、移動速度、移動方向、姿勢角、角加速度などを検出する。移動状態検出部110は、検出結果を示す移動状態情報を移動局制御部170に出力する。
The movement
固定局方向計算部171は、移動状態情報が移動状態検出部110から入力されると、固定局情報保存部120に保存されている固定局200の位置情報を読み出す(ステップS12)。
When the movement state information is input from the movement
固定局方向計算部171は、移動状態情報と固定局200の位置情報とに基づいて、通信対象の固定局を仮決定する(ステップS13)。以下では、通信対象として仮決定された固定局を、仮通信相手局と称する。通常、固定局200は複数存在するため、固定局方向計算部171は、複数の固定局200のいずれかを仮通信相手局として決定する。
The fixed station
なお、固定局方向計算部171は、例えば、複数の固定局200のうち、最も距離が近い固定局200を仮通信相手局として決定する。また、複数のパラメータに応じて各固定局200に優先度を設定し、優先度が高い固定局200を仮通信相手局として決定してもよい。この場合、例えば、天候が悪い地域に設置されている固定局200の優先度を下げるなどしてもよい。
The fixed station
次に、固定局方向計算部171は、仮通信相手局の光アンテナと移動局100の光アンテナ131とが略対向状態となる光アンテナ131の指向方向を算出する(ステップS14)。なお、移動局100および仮通信相手局の位置が分かっているため、光アンテナ131と仮通信相手局の光アンテナとが略対向状態となる光アンテナ131の指向方向は、三角関数を用いて算出することができる。
Next, the fixed station
次に、固定局方向計算部171は、仮通信相手局に向かって光アンテナ131の指向方向を調整するか否かを判定する(ステップS15)。ここで、固定局方向計算部171は、算出した方向が駆動機構132による光アンテナ131の指向方向の調整可能な範囲から外れている場合や、仮通信相手局との間に障害物が存在する場合には、仮通信相手局に向かって光アンテナ131の指向方向を調整しないと判定する。
Next, the fixed station
仮通信相手局に向かって光アンテナ131の指向方向を調整しないと判定した場合には(ステップS15:No)、固定局方向計算部171は、ステップS13の処理に戻り、再び、仮通信相手局を決定する。ここで、固定局方向計算部171は、既に仮通信相手局として決定し、その仮通信相手局に向かって光アンテナ131の指向方向を調整しないと判定した固定局200がある場合には、その固定局200以外の固定局200から仮通信相手局を決定する。
When it is determined that the directivity direction of the
仮通信相手局に向かって光アンテナ131の指向方向を調整すると判定した場合には(ステップS15:No)、固定局方向計算部171は、仮通信相手局を通信対象として決定し(ステップS16)、ステップS20の処理に進む。
When it is determined that the directivity direction of the
図4は、図2に示すステップS20における移動局100の光アンテナ131の指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing details of the adjustment operation of the directivity direction of the
固定局方向計算部171は、通信対象の固定局200を決定すると、ステップS14で算出した光アンテナ131の指向方向を移動局アンテナ制御部172および情報生成部173に通知する(ステップS21)。なお、通常、移動局100は、絶えず位置を変えているため、固定局方向計算部171は、移動状態情報が更新されるたびに、光アンテナ131の指向方向を算出し、算出した方向を移動局アンテナ制御部172および情報生成部173に通知する。
When the fixed station
移動局アンテナ制御部172は、固定局方向計算部171から通知された方向に光アンテナ131の指向方向を調整する(ステップS22)。具体的には、移動局アンテナ制御部172は、通知された方向に光アンテナ131の指向方向が向く駆動機構132の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構132を駆動する。なお、上述したように、移動状態情報が更新されるたびに、固定局方向計算部171により光アンテナ131の指向方向が算出され、移動局アンテナ部172に通知される。移動局アンテナ制御部172は、固定局方向計算部171から方向が通知されるたびに、駆動機構132の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構132を駆動する。
The mobile station
図5は、図2に示すステップS30における移動局情報の固定局200への送信動作の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing details of an operation of transmitting mobile station information to fixed station 200 in step S30 shown in FIG.
固定局方向計算部171から光アンテナ131の指向方向が通知されると、情報生成部173は、通知された光アンテナ131の指向方向と、移動状態検出部110により検出された移動局100の位置とを予め定められたフォーマットでデータ化した移動局情報を生成し(ステップS31)、情報送信部160に出力する。
When the directivity direction of the
情報送信部160は、移動局情報が情報生成部173から入力されると、その移動局情報を通信対象の固定局200に送信する(ステップS32)。ここで、通常、光アンテナ131の指向方向や移動局の位置を示す移動局情報のデータサイズは小さい。そのため、移動局情報は、低ビットレートで固定局200に送信することができるので、電波、準無指向性光、音波などで伝送が可能である。ただし、移動局100から送信された情報を固定局200がどのタイミングから受信しているかは、移動局100分からない。また、移動局100の位置などは常に変化し続けるので、移動局情報を随時更新される。そのため、情報送信部160は、移動局情報を断続的に送信する。
When the mobile station information is input from the
次に、移動局光送信部140は、光アンテナ131を介して光ビームを送信する(ステップS33)。ただし、この段階ではまた固定局200との光リンクは確立されていないため、光源141から出力された光ビームを光変調部142により変調することなく、光アンテナ131を介して送信する。
Next, the mobile station
なお、ステップS33の処理と、ステップS31およびステップS32の処理とは独立に行われてもよい。そのため、図5に示すように、ステップS31およびステップS32の処理が行われた後に、ステップS33の処理が行われてもよいし、ステップS31およびステップS32の処理と並行して、ステップS33の処理が行われてもよいし、ステップS33の処理が行われた後に、ステップS31およびステップS32の処理が行われてもよい。 In addition, the process of step S33 and the process of step S31 and step S32 may be performed independently. Therefore, as shown in FIG. 5, after the processing of step S31 and step S32 is performed, the processing of step S33 may be performed, or in parallel with the processing of step S31 and step S32, the processing of step S33. The process of step S31 and step S32 may be performed after the process of step S33 is performed.
図6は、図2に示すステップS40における移動局情報の受信動作の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing details of the mobile station information receiving operation in step S40 shown in FIG.
情報受信部240は、移動局100から電波、準無指向性光、音波などにより送信されてきた移動局情報を受信する(ステップS41)。
The
次に、情報受信部240は、受信した電波、準無指向性光、音波などを電気信号に変換し(ステップS42)、情報変換部250に出力する。
Next, the
図7は、図2に示すステップS40における固定局200の光アンテナ211の指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing details of the adjustment operation of the directivity direction of the
固定局アンテナ制御部250は、情報受信部240の出力信号に示される(移動局情報に示される)移動局100の位置および光アンテナ131の指向方向に基づき、移動局100の光アンテナ131と固定局200の光アンテナ211とが略対向状態となる光アンテナ211の指向方向を決定し、決定した方向に光アンテナ211の指向方向が向く駆動機構212の駆動量を決定する(ステップS51)。
The fixed station
次に、固定局アンテナ制御部250は、決定した制御量だけ駆動機構212を駆動する(ステップS52)。
Next, the fixed station
次に、固定局光送信部220は、光アンテナ211を介して光ビームを送信する(ステップS53)。ただし、この段階ではまた移動局100との光リンクは確立されていないため、光源221から出力された光ビームを光変調部222により変調することなく、光アンテナ211を介して送信する。
Next, the fixed station
なお、ステップS53の処理と、ステップS51およびステップS52の処理とは独立に行われてもよい。そのため、図7に示すように、ステップS51およびステップS52の処理が行われた後に、ステップS53の処理が行われてもよいし、ステップS51およびステップS52の処理と並行して、ステップS53の処理が行われてもよいし、ステップS53の処理が行われた後に、ステップS51およびステップS52の処理が行われてもよい。 In addition, the process of step S53 and the process of step S51 and step S52 may be performed independently. Therefore, as shown in FIG. 7, after the processing of step S51 and step S52 is performed, the processing of step S53 may be performed, or in parallel with the processing of step S51 and step S52, the processing of step S53. The process of step S51 and step S52 may be performed after the process of step S53 is performed.
上述したように、図2から図7に示す処理が行われることにより、移動局100の光アンテナ131と固定局200の光アンテナ211とを略対向状態とすることができる。
As described above, the processing shown in FIGS. 2 to 7 is performed, whereby the
このように本実施形態によれば、移動局100は、固定局200の位置情報を保存しており、固定局200と光空間通信を行う際には、移動局100の位置情報を取得し、取得した移動局100の位置情報と保存している移動局200の位置情報とに基づいて、光アンテナ131の指向方向を決定し、決定した方向に光アンテナ131の指向方向を調整するとともに、移動局100の位置を示す移動局情報を情報送信部160により固定局200に送信する。また、固定局200は、移動局100から送信されてきた移動局情報を情報受信部240により受信し、受信した移動局情報に示される移動局100の位置に基づいて、光アンテナ211の指向方向を決定し、決定した方向に光アンテナ211の指向方向を調整する。
As described above, according to the present embodiment, the mobile station 100 stores the position information of the fixed station 200, and acquires the position information of the mobile station 100 when performing optical space communication with the fixed station 200. Based on the acquired position information of the mobile station 100 and the stored position information of the mobile station 200, the directivity direction of the
そのため、移動局100の移動航路が不定の場合にも、移動局100の光アンテナと固定局200の光アンテナとが略対向状態となる可能性を高めることができる
(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態の光空間通信システム10Aの構成を示すブロック図である。なお、図8において、図1と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
Therefore, even when the mobile route of the mobile station 100 is indefinite, it is possible to increase the possibility that the optical antenna of the mobile station 100 and the optical antenna of the fixed station 200 are in a substantially opposite state (second embodiment).
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an optical space communication system 10A according to the second embodiment of this invention. In FIG. 8, the same components as those in FIG.
本実施形態の光空間通信システム10Aは、第1の実施形態の光空間通信システム10と比較して、移動局100を移動局100Aに変更した点と、固定局200を固定局200Aに変更した点と、が異なる。
The optical space communication system 10A of the present embodiment is different from the optical
移動局100Aは、移動局100と比較して、情報送信部160を情報送信部310に変更した点が異なる。なお、第1の実施形態においては、移動局送信部160は、電波、準無指向性光、音波などにより固定局200と無線通信を行うものとして説明したが、本実施形態においては、情報送信部310は、自由空間を伝搬する光ビームにより固定局200Aと光空間通信を行うものとする。
The mobile station 100 </ b> A is different from the mobile station 100 in that the
情報送信部310は、光源311と、光変調部312と、を有する。光源311は、第2の光源の一例である。
The
光源311は、光空間通信用の光ビームを出力する。
The
光変調部312は、光源311から出力された光ビームを情報生成部173により生成された移動局情報に応じて変調し、光アンテナ211を介して変調後の光ビームを送信する。
The
なお、情報送信部310から出力される光ビームの光軸と、移動局光送信部140から出力される光ビームの光軸とは、ハーフミラーや偏光ビームスプリッターなどを用いて、同軸、あるいは、遠方において略同軸とみなされるような平行近軸とすることが望ましい。
The optical axis of the light beam output from the
固定局200Aは、固定局200と比較して、情報受信部240を情報受信部320に変更した点が異なる。
The fixed station 200A is different from the fixed station 200 in that the
情報受信部240は、指向性の低い受光センサを有しており、情報送信部310により送信された光ビーム(移動局情報に応じて変調された光ビーム)を受光し、電気信号に変換する。
The
このように本実施形態によれば、移動局100Aと固定局200Aとの間で、光空間通信により移動局情報が送受信される。 As described above, according to the present embodiment, mobile station information is transmitted and received between the mobile station 100A and the fixed station 200A by optical space communication.
そのため、電波や音波などによる移動局情報の送受信と比べて、遅延を少なくすることができ、移動局100Aの光アンテナ131と固定局200Aの光アンテナ211とが略対向状態となる可能性をさらに高めることができる。
Therefore, the delay can be reduced as compared with transmission / reception of mobile station information by radio waves or sound waves, and the possibility that the
(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態の光空間通信システム10Bの構成を示すブロック図である。なお、図9において、図8と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an optical space communication system 10B according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
本実施形態の光空間通信システム10Bは、第2の実施形態の光空間通信システム10Aと比較して、移動局100Aを移動局100Bに変更した点が異なる。 The optical space communication system 10B of the present embodiment is different from the optical space communication system 10A of the second embodiment in that the mobile station 100A is changed to the mobile station 100B.
移動局100Bは、移動局100Aと比較して、情報送信部310を情報送信部410に変更した点が異なる。
The mobile station 100B is different from the mobile station 100A in that the
情報送信部410は、情報送信部310と比較して、光源311を削除した点と、光変調部312を光変調部411に変更した点と、が異なる。
The
光変調部411は、光源141から出力された光ビームを情報生成部173により生成された移動局情報に応じて変調し、光アンテナ211を介して変調後の光ビームを送信する。
The
このように本実施形態によれば、移動局100Bと固定局200Aとの間で、光空間通信により移動局情報が送受信される。 As described above, according to the present embodiment, mobile station information is transmitted and received between the mobile station 100B and the fixed station 200A by optical space communication.
そのため、電波や音波などによる移動局情報の送受信と比べて、遅延を少なくすることができ、移動局100Aの光アンテナ131と固定局200Aの光アンテナ211とが略対向状態となる可能性をさらに高めることができる。また、移動局光送信部140と情報送信部410とで光源を共用することで、部品点数を削減し、低コスト化を図ることができる。
Therefore, the delay can be reduced as compared with transmission / reception of mobile station information by radio waves or sound waves, and the possibility that the
(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態の光空間通信システム10Cの構成を示すブロック図である。なお、図10において、図1と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an optical space communication system 10C according to the fourth embodiment of this invention. In FIG. 10, the same components as those in FIG.
本実施形態の光空間通信システム10Cは、第1の実施形態の光空間通信システム10と比較して、移動局100を移動局100Cに変更した点が異なる。
The optical space communication system 10C of the present embodiment is different from the optical
移動局100Cは、移動局100と比較して、移動局撮影部510を追加した点と、移動局制御部170を移動局制御部520に変更した点と、が異なる。
The mobile station 100C is different from the mobile station 100 in that the mobile
移動局制御部520は、移動局制御部170と比較して、固定局方向計算部171を固定局方向計算部521に変更した点と、移動局アンテナ制御部172を移動局アンテナ制御部522に変更した点と、が異なる。
The mobile station control unit 520 is different from the mobile station control unit 170 in that the fixed station
移動局撮影部510は、カメラと望遠光学系とで構成され、光アンテナ131の指向方向に向かって撮影可能に設置されている。なお、移動局撮影部510は、駆動機構132による光アンテナ131の指向方向の調整に応じて撮影方向も調整されるように、例えば、駆動機構132に取り付けられている。なお、移動局撮影部510は、望遠倍率を変更する機能を有していてもよい。
The mobile
固定局方向計算部521は、移動状態検出部110により検出された移動局100Cの移動状態および固定局情報保存部120に保存されている固定局200の位置情報に基づいて光アンテナ131の指向方向を算出し、算出した方向を移動局アンテナ制御部522に通知する。また、固定局方向計算部521は、通知に応じて移動局アンテナ制御部522により光アンテナ131の指向方向が調整されると、移動局撮影部510に撮影を行わせる。さらに、固定局方向計算部521は、移動局撮影部510による撮影画像の画像処理を行い、撮影画像に含まれる固定局200を抽出し、抽出した固定局200の方向と光アンテナ131の指向方向との誤差を算出し、算出した誤差を移動局アンテナ制御部522に通知する。
The fixed station
また、固定局方向計算部521は、移動局100Cの移動状態と固定局200の位置情報とに基づいて算出した光アンテナ131の指向方向を、移動局撮影部510の撮影画像から算出した誤差に基づいて修正し、修正後の方向を光アンテナ131の指向方向として情報生成部173に通知する。
Also, the fixed station
移動局アンテナ制御部522は、固定局方向計算部521から通知された方向に光アンテナ131の指向方向が向く駆動機構132の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構132を駆動する。また、移動局アンテナ制御部522は、固定局方向計算部521から固定局200の方向と光アンテナ131の指向方向との誤差が通知されると、光アンテナ131の指向方向が固定局方向計算部521から通知された誤差を打ち消す方向に向く駆動機構132の駆動量を算出し、算出した駆動量だけ駆動機構132を駆動する。
The mobile station
次に、本実施形態の光空間通信システム10Cの動作について説明する。 Next, the operation of the optical space communication system 10C of the present embodiment will be described.
図11は、光空間通信システム10Cにおける移動局100Cの光アンテナ131の指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。なお、図11において、図4と同様の処理については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 11 is a flowchart showing details of the adjustment operation of the directivity direction of the
ステップS22において、移動局アンテナ制御部172により光アンテナ131の指向方向が調整された後、固定局方向計算部521は、移動局撮影部510に撮影を行わせる(ステップS201)。
In step S22, after the mobile station
次に、固定局方向計算部521は、移動局撮影部510の撮影画像の画像処理を行い、撮影画像に含まれる固定局200を抽出する。なお、ステップS21およびステップS22の処理により、移動局100Cの移動状態と固定局200の位置情報とに基づいて算出された方向に光アンテナ131の指向方向が向けられているので、算出結果に誤りが無ければ、移動局撮影部510の撮影画像に固定局200が含まれている。なお、移動局撮影部510の撮影画像に固定局200が含まれていない場合には、固定局方向計算部521は、例えば、ステップS21の処理に戻る。
Next, the fixed station
移動局撮影部510の撮影画像に固定局200を抽出すると、固定局方向計算部521は、抽出した固定局200の方向と光アンテナ131の指向方向との誤差を算出し(ステップS202)、算出した誤差を移動局アンテナ制御部522に通知する。
When the fixed station 200 is extracted from the captured image of the mobile
移動局アンテナ制御部522は、光アンテナ131の指向方向が固定局方向計算部521から通知された誤差を打ち消す方向に向く駆動機構132の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構132を駆動して、光アンテナ131の指向方向を調整する(ステップS203)。
The mobile station
このように本実施形態によれば、移動局100Cは、光アンテナ131の指向方向を撮影可能な移動局撮影部510を有しており、移動局100Cの移動状態、固定局200の位置情報、および、移動局撮影部510の撮影画像に基づいて、光アンテナ131の指向方向を決定する。
As described above, according to the present embodiment, the mobile station 100C includes the mobile
そのため、より高精度に、移動局100Cの光アンテナと固定局200の光アンテナ211とを対向させることができる。
Therefore, the optical antenna of the mobile station 100C and the
なお、上述したように、移動局撮影部510は、望遠倍率を変更する機能を有していてもよい。通常、移動局100Cと固定局200との距離は一定ではない。そのため、移動局撮影部510が望遠倍率を変更する機能を有している場合には、移動局100Cと固定局200との距離に応じて、望遠倍率を変更してもよい。
As described above, the mobile
また、本実施形態においては、移動局100Cが、第1の実施形態の移動局100に移動局撮影部510を追加した構成である例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、第2の実施形態の移動局100Aや第3の実施形態の移動局100Bに移動局撮影部510を追加した構成であってもよい。
In the present embodiment, the mobile station 100C has been described using an example in which the mobile
(第5の実施形態)
図12は、本発明の第5の実施形態の光空間通信システム10Dの構成を示すブロック図である。なお、図12において、図1と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an optical space communication system 10D according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 12, the same components as those in FIG.
本実施形態の光空間通信システム10Dは、第1の実施形態の光空間通信システム10と比較して、固定局200を固定局200Dに変更した点が異なる。
The optical space communication system 10D of the present embodiment is different from the optical
固定局200Dは、固定局200と比較して、固定局撮影部610を追加した点と、固定局アンテナ制御部250を固定局アンテナ制御部620に変更した点と、が異なる。
The fixed station 200D is different from the fixed station 200 in that a fixed
固定局撮影部610は、カメラと望遠光学系とで構成され、固定局200Dの光アンテナ211の指向方向に向かって撮影可能に設置されている。ここで、移動局撮影部610は、駆動機構212による光アンテナ211の指向方向の調整に応じて撮影方向も調整されるように、例えば、駆動機構212に取り付けられている。なお、固定局撮影部610は、望遠倍率を変更する機能を有していてもよい。
The fixed
固定局アンテナ制御部620は、情報受信部240が移動局情報を受信すると、その移動局情報に示される移動局100の位置および移動局100の光アンテナ131の指向方向に基づいて、光アンテナ211の指向方向を決定し、光アンテナ131の指向方向が決定した方向に向く駆動機構212の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構212を駆動する。また、固定局アンテナ制御部620は、駆動機構212により光アンテナ211の指向方向が調整された後、固定局撮影部610に撮影を行わせる。さらに、固定局アンテナ制御部620は、固定局撮影部610の撮影画像の画像処理を行い、撮影画像に含まれる移動局100を抽出し、抽出した移動局100の方向と光アンテナ211の指向方向との誤差を算出し、光アンテナ211の指向方向が算出した誤差を打ち消す方向に向く駆動機構212の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構212を駆動する。
When the
次に、本実施形態の光空間通信システム10Dの動作について説明する。 Next, operation | movement of the optical space communication system 10D of this embodiment is demonstrated.
図13は、光空間通信システム10Dにおける固定局200Dの光アンテナ211の指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。なお、図13において、図7と同様の処理については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 13 is a flowchart showing details of the adjustment operation of the directivity direction of the
固定局アンテナ制御部620は、ステップS52において、光アンテナ211の指向方向を調整した後、固定局撮影部610に撮影を行わせる(ステップS501)。
In step S52, the fixed station
次に、固定局アンテナ制御部620は、固定局撮影部610の撮影画像の画像処理を行い、撮影画像に含まれる移動局100を抽出する。なお、ステップS51およびステップS52の処理により、移動局情報に基づいて算出された方向に光アンテナ211の指向方向が向けられているので、算出結果に誤りが無ければ、固定局撮影部610の撮影画像に移動局100が含まれている。なお、固定局撮影部610の撮影画像に移動局100が含まれていない場合には、固定局アンテナ制御部620は、例えば、ステップS51の処理に戻る。
Next, the fixed station
固定局撮影部610の撮影画像に含まれる移動局100を抽出すると、固定局アンテナ制御部620は、抽出した移動局100の方向と光アンテナ211の指向方向との誤差を算出する(ステップS502)。
When the mobile station 100 included in the captured image of the fixed
次に、固定局アンテナ制御部620は、光アンテナ211の指向方向が固定局方向計算部521から通知された誤差を打ち消す方向に向く駆動機構212の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構212を駆動して、光アンテナ211の指向方向を調整する(ステップS503)。その後、固定局アンテナ制御部620は、ステップS53の処理に進む。
Next, the fixed station
このように本実施形態によれば、固定局200Dは、光アンテナ211の指向方向を撮影可能な固定局撮影部610を有しており、移動局情報および固定局撮影部610の撮影画像に基づいて、光アンテナ211の指向方向を決定する。
As described above, according to the present embodiment, the fixed station 200D includes the fixed
そのため、より高精度に、移動局100の光アンテナと固定局200Dの光アンテナ211とを対向させることができる。
Therefore, the optical antenna of the mobile station 100 and the
なお、上述したように、固定局撮影部610は、望遠倍率を変更する機能を有していてもよい。通常、移動局100と固定局200Dとの距離は一定ではない。そのため、固定局撮影部610が望遠倍率を変更する機能を有している場合には、移動局100と固定局200Dとの距離に応じて、望遠倍率を変更してもよい。
As described above, the fixed
また、本実施形態においては、固定局200Dが、第1の実施形態の固定局200に固定局撮影部610を追加した構成である例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、第2の実施形態や第3の実施形態の固定局200Aに固定局撮影部610を追加した構成であってもよい。
In the present embodiment, the fixed station 200D has been described using an example in which the fixed
また、第4および第5の実施形態においては、移動局および固定局のいずれか一方が撮影部を有する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、移動局および固定局がそれぞれ、撮影部を有していてもよい。 Further, in the fourth and fifth embodiments, the description has been given using the example in which either one of the mobile station and the fixed station has the photographing unit. However, the present invention is not limited to this. In addition, an imaging unit may be included.
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。 A part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(付記1)
固定局と、自由空間を伝搬する光ビームにより前記固定局との間で光空間通信を行う移動局とからなる光空間通信システムであって、
前記移動局は、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第2の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、
前記固定局は、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第2の光アンテナを備えた第3の通信部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する第4の通信部と、
前記第4の通信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有することを特徴とする光空間通信システム。
(Appendix 1)
An optical space communication system comprising a fixed station and a mobile station that performs optical space communication with the fixed station by a light beam propagating in free space,
The mobile station
A fixed station information storage unit for storing position information of the fixed station;
A detection unit for detecting the position of the own station;
A first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction, which transmits and receives the light beam to and from the fixed station;
A second communication unit for transmitting information to the fixed station;
When performing optical space communication with the fixed station, based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the mobile station detected by the detection unit The directivity direction of the first optical antenna is determined, the directivity direction of the first optical antenna is adjusted to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station is transmitted to the second communication unit. A mobile station control unit for transmitting to a fixed station,
The fixed station is
A third communication unit including a second optical antenna capable of adjusting a directivity direction for transmitting and receiving the light beam to and from the mobile station;
A fourth communication unit for receiving information transmitted from the mobile station;
When the fourth communication unit receives the mobile station information, the directivity direction of the second optical antenna is determined based on the mobile station information, and the directivity direction of the second optical antenna is set in the determined direction. An optical space communication system comprising: a fixed station control unit to adjust.
(付記2)
付記1記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
前記第1の光アンテナの指向方向を撮影可能な移動局撮影部をさらに有し、
前記移動局制御部は、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記移動局情報取得部により取得された前記通信局の位置とに基づいて決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整した後、前記移動局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記第1の光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記第1の光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする光空間通信システム。
(Appendix 2)
In the optical space communication system according to attachment 1,
The mobile station
A mobile station photographing unit capable of photographing the directivity direction of the first optical antenna;
The mobile station control unit is configured to determine the direction determined based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the communication station acquired by the mobile station information acquisition unit. After adjusting the directivity direction of one optical antenna, an error between the direction of the fixed station and the directivity direction of the first optical antenna is calculated based on the captured image of the mobile station imaging unit, and the calculated error is The optical space communication system characterized by adjusting the directivity direction of the first optical antenna accordingly.
(付記3)
付記1または2に記載の光空間通信システムにおいて、
前記固定局は、
前記第2の光アンテナの指向方向を撮影可能な固定局撮影部をさらに有し、
前記固定局制御部は、前記移動局から受信した移動局情報に基づいて決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整した後、前記固定局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記第2の光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記第2の光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする光空間通信システム。
(Appendix 3)
In the optical space communication system according to appendix 1 or 2,
The fixed station is
A fixed station photographing unit capable of photographing the direction of the second optical antenna;
The fixed station control unit adjusts the directivity direction of the second optical antenna in a direction determined based on mobile station information received from the mobile station, and then fixes the fixed station control unit based on a captured image of the fixed station imaging unit. An optical space communication system characterized in that an error between a station direction and a directivity direction of the second optical antenna is calculated, and a directivity direction of the second optical antenna is adjusted according to the calculated error.
(付記4)
付記1から3のいずれか1つに記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部をさらに有し、
前記第2の通信部は、光ビームを出力する第2の光源を備え、該第2の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信し、
前記第4の通信部は、前記第2の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする光空間通信システム。
(Appendix 4)
In the optical space communication system according to any one of appendices 1 to 3,
The mobile station
A mobile station optical transmitter that includes a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam via the first optical antenna; In addition,
The second communication unit includes a second light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the second light source according to the mobile station information, and transmits the light beam via the first optical antenna. Transmitting the modulated light beam to the fixed station,
The fourth communication unit includes an optical sensor having a lower directivity than the second optical antenna, and receives an optical beam transmitted from the mobile station by the optical sensor. system.
(付記5)
付記4記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局光送信部から出力される光ビームの光軸と、前記第2の通信部から出力される光ビームの光軸とは、略同軸であることを特徴とする光空間通信システム。
(Appendix 5)
In the optical space communication system according to attachment 4,
An optical space communication system, wherein an optical axis of a light beam output from the mobile station optical transmission unit and an optical axis of a light beam output from the second communication unit are substantially coaxial.
(付記6)
付記1から3のいずれか1つに記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信する移動局光送信部さらに有し、
前記第2の通信部は、前記第1の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記前記固定局に送信し、
前記第4の通信部は、前記第2の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする光空間通信システム。
(Appendix 6)
In the optical space communication system according to any one of appendices 1 to 3,
The mobile station
A mobile station comprising a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam to the fixed station via the first optical antenna Further having an optical transmitter,
The second communication unit modulates the light beam output from the first light source according to the mobile station information, and transmits the modulated light beam to the fixed station via the first optical antenna. Send
The fourth communication unit includes an optical sensor having a lower directivity than the second optical antenna, and receives an optical beam transmitted from the mobile station by the optical sensor. system.
(付記7)
付記1から6のいずれか1つに記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局制御部は、前記決定した第1の光アンテナの指向方向をさらに示す移動局情報を生成して、前記情報送信部に前記固定局へ送信させ、
前記固定局制御部は、前記情報受信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に示される前記移動局の位置と前記第1の光アンテナの指向方向とに基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定することを特徴とする光空間通信システム。
(Appendix 7)
In the optical space communication system according to any one of supplementary notes 1 to 6,
The mobile station control unit generates mobile station information further indicating the determined directivity direction of the first optical antenna, and causes the information transmission unit to transmit to the fixed station;
When the information receiving unit receives the mobile station information, the fixed station control unit, based on the position of the mobile station indicated in the mobile station information and the directivity direction of the first optical antenna, An optical space communication system characterized by determining a directivity direction of an optical antenna.
(付記8)
自由空間を伝搬する光ビームにより、固定された固定局の間で光空間通信を行う、移動体に搭載された通信局であって、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な光アンテナを備えた移動局アンテナ部と、
前記固定局に情報を送信する情報送信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記通信局の位置とに基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記通信局の位置を示す情報を前記情報送信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有することを特徴とする通信局。
(Appendix 8)
A communication station mounted on a moving body that performs optical space communication between fixed stations by a light beam propagating in free space,
A fixed station information storage unit for storing position information of the fixed station;
A detection unit for detecting the position of the own station;
A mobile station antenna unit having an optical antenna capable of adjusting a directivity direction for transmitting and receiving the light beam to and from the fixed station;
An information transmitter for transmitting information to the fixed station;
When performing optical space communication with the fixed station, based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the communication station detected by the detection unit A mobile station control unit that determines the directivity direction of the optical antenna, adjusts the directivity direction of the optical antenna in the determined direction, and causes the information transmission unit to transmit information indicating the position of the communication station to the fixed station; And a communication station.
(付記9)
付記8記載の通信局において、
前記光アンテナの指向方向を撮影可能な移動局撮影部をさらに有し、
前記移動局制御部は、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記通信局の位置とに基づいて決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整した後、前記移動局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする通信局。
(Appendix 9)
In the communication station described in Appendix 8,
A mobile station photographing unit capable of photographing the directivity direction of the optical antenna;
The mobile station control unit directs the optical antenna in a direction determined based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the communication station detected by the detection unit. After adjusting the direction, an error between the direction of the fixed station and the directivity direction of the optical antenna is calculated based on the captured image of the mobile station image capturing unit, and the directivity direction of the optical antenna is determined according to the calculated error. A communication station characterized by adjusting.
(付記10)
付記8または9に記載の通信局において、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部をさらに有し、
前記情報送信部は、光ビームを出力する第2の光源を備え、該第2の光源から出力された光ビームを前記通信局の位置を示す情報に応じて変調し、前記光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信することを特徴とする通信局。
(Appendix 10)
In the communication station described in appendix 8 or 9,
A mobile station optical transmitter that includes a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam via the optical antenna; ,
The information transmission unit includes a second light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the second light source according to information indicating a position of the communication station, and passes through the optical antenna. A communication station that transmits the modulated light beam to the fixed station.
(付記11)
付記10記載の通信局において、
前記移動局光送信部から出力される光ビームの光軸と、前記情報送信部から出力される光ビームの光軸とは、略同軸であることを特徴とする通信局。
(Appendix 11)
In the communication station described in
An optical axis of a light beam output from the mobile station optical transmitter and an optical axis of a light beam output from the information transmitter are substantially coaxial.
(付記12)
付記8または9に記載の通信局において、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信する移動局光送信部さらに有し、
前記情報送信部は、前記第1の光源から出力された光ビームを前記通信局の位置を示す情報に応じて変調し、前記光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記前記固定局に送信することを特徴とする通信局。
(Appendix 12)
In the communication station described in appendix 8 or 9,
A mobile station optical transmitter that includes a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam to the fixed station via the optical antenna In addition,
The information transmission unit modulates a light beam output from the first light source according to information indicating a position of the communication station, and transmits the modulated light beam to the fixed station via the optical antenna. A communication station characterized by:
(付記13)
付記8から12のいずれか1つに記載の通信局において、
前記移動局制御部は、前記決定した光アンテナの指向方向をさらに示す情報を生成して、前記情報送信部に前記固定局へ送信させることを特徴とする光空間通信システム。
(Appendix 13)
In the communication station according to any one of appendices 8 to 12,
The optical station communication unit, wherein the mobile station control unit generates information further indicating the determined direction of the optical antenna and causes the information transmission unit to transmit the information to the fixed station.
(付記14)
移動体に搭載された移動局との間で、自由空間を伝搬する光ビームにより光空間通信を行う固定された通信局であって、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な光アンテナを備えた固定局アンテナ部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する情報受信部と、
前記情報受信部が前記移動局の位置を示す移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有することを特徴とする通信局。
(Appendix 14)
A fixed communication station that performs optical space communication with a mobile station mounted on a mobile body using a light beam propagating in free space,
A fixed station antenna unit having an optical antenna capable of adjusting a directivity direction for transmitting and receiving the optical beam to and from the mobile station;
An information receiving unit for receiving information transmitted from the mobile station;
When the information receiving unit receives mobile station information indicating the position of the mobile station, it determines the directivity direction of the optical antenna based on the mobile station information, and adjusts the directivity direction of the optical antenna to the determined direction And a fixed station control unit.
(付記15)
付記14記載の通信局において、
前記光アンテナの指向方向を撮影可能な固定局撮影部をさらに有し、
前記固定局制御部は、前記移動局から受信した移動局情報に基づいて決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整した後、前記固定局撮影部の撮影画像に基づいて前記移動局の方向と前記光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする通信局。
(Appendix 15)
In the communication station described in appendix 14,
A fixed station photographing unit capable of photographing the direction of the optical antenna;
The fixed station control unit adjusts the directivity direction of the optical antenna to a direction determined based on mobile station information received from the mobile station, and then determines the direction of the mobile station based on a captured image of the fixed station imaging unit. And a directivity direction of the optical antenna are calculated, and the directivity direction of the optical antenna is adjusted according to the calculated error.
(付記16)
自由空間を伝搬する光ビームにより、固定された固定局の間で光空間通信を行う、移動体に搭載された通信局の制御方法であって、
前記通信局は、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向を調整可能な光アンテナを備えた移動局アンテナ部と、
前記固定局に情報を送信する情報送信部と、を備えてなり、
前記固定局の位置情報を記憶し、
自局の位置を検出し、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記記憶している前記固定局の位置情報と前記検出した前記通信局の位置とに基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記通信局の位置を示す移動局情報を前記情報送信部に前記固定局へ送信させることを特徴とする制御方法。
(Appendix 16)
A method for controlling a communication station mounted on a mobile body, which performs optical space communication between fixed stations by a light beam propagating in free space,
The communication station is
A mobile station antenna unit having an optical antenna capable of adjusting a directivity direction for transmitting and receiving the light beam to and from the fixed station;
An information transmission unit for transmitting information to the fixed station,
Storing location information of the fixed station;
Detect the location of your station,
When performing optical space communication with the fixed station, the pointing direction of the optical antenna is determined based on the stored position information of the fixed station and the detected position of the communication station, A control method comprising adjusting a directivity direction of the optical antenna to a determined direction and causing the information transmitting unit to transmit mobile station information indicating a position of the communication station to the fixed station.
10,10A,10B,10C 光空間通信システム
100,100A、100B,100C 移動局
110 移動状態検出部
120 固定局情報保存部
130 移動局アンテナ部
131 光アンテナ
132 駆動機構
140 移動局光送信部
141 光源
142 光変調部
150 移動局光受信部
160,310,410 情報送信部
170,520 移動局制御部
171,521 固定局方向計算部
172,522 移動局アンテナ制御部
173 情報生成部
200,200A 固定局
210 固定局アンテナ部
211 光アンテナ
212 駆動機構
220 移動局光送信部
221 光源
222 光変調部
230 固定局光受信部
240,320 情報受信部
250,620 固定局アンテナ制御部
311 光源
312,411 光変調部
510 移動局撮影部
610 固定局撮影部
10, 10A, 10B, 10C Optical space communication system 100, 100A, 100B,
Claims (9)
前記移動局は、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第2の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、
前記固定局は、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第2の光アンテナを備えた第3の通信部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する第4の通信部と、
前記第4の通信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有し、
前記移動局は、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部をさらに有し、
前記第2の通信部は、光ビームを出力する第2の光源を備え、該第2の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信し、
前記第4の通信部は、前記第2の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする光空間通信システム。 An optical space communication system comprising a fixed station and a mobile station that performs optical space communication with the fixed station by a light beam propagating in free space,
The mobile station
A fixed station information storage unit for storing position information of the fixed station;
A detection unit for detecting the position of the own station;
A first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction, which transmits and receives the light beam to and from the fixed station;
A second communication unit for transmitting information to the fixed station;
When performing optical space communication with the fixed station, based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the mobile station detected by the detection unit The directivity direction of the first optical antenna is determined, the directivity direction of the first optical antenna is adjusted to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station is transmitted to the second communication unit. A mobile station control unit for transmitting to a fixed station,
The fixed station is
A third communication unit including a second optical antenna capable of adjusting a directivity direction for transmitting and receiving the light beam to and from the mobile station;
A fourth communication unit for receiving information transmitted from the mobile station;
When the fourth communication unit receives the mobile station information, the directivity direction of the second optical antenna is determined based on the mobile station information, and the directivity direction of the second optical antenna is set in the determined direction. A fixed station controller to adjust,
The mobile station
A mobile station optical transmitter that includes a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam via the first optical antenna; In addition,
The second communication unit includes a second light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the second light source according to the mobile station information, and transmits the light beam via the first optical antenna. Transmitting the modulated light beam to the fixed station,
The fourth communication unit includes an optical sensor having a lower directivity than the second optical antenna, and receives an optical beam transmitted from the mobile station by the optical sensor. system.
前記移動局は、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第2の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、
前記固定局は、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第2の光アンテナを備えた第3の通信部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する第4の通信部と、
前記第4の通信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有し、
前記移動局は、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信する移動局光送信部をさらに有し、
前記第2の通信部は、前記第1の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記前記固定局に送信し、
前記第4の通信部は、前記第2の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする光空間通信システム。 An optical space communication system comprising a fixed station and a mobile station that performs optical space communication with the fixed station by a light beam propagating in free space,
The mobile station
A fixed station information storage unit for storing position information of the fixed station;
A detection unit for detecting the position of the own station;
A first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction, which transmits and receives the light beam to and from the fixed station;
A second communication unit for transmitting information to the fixed station;
When performing optical space communication with the fixed station, based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the mobile station detected by the detection unit The directivity direction of the first optical antenna is determined, the directivity direction of the first optical antenna is adjusted to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station is transmitted to the second communication unit. A mobile station control unit for transmitting to a fixed station,
The fixed station is
A third communication unit including a second optical antenna capable of adjusting a directivity direction for transmitting and receiving the light beam to and from the mobile station;
A fourth communication unit for receiving information transmitted from the mobile station;
When the fourth communication unit receives the mobile station information, the directivity direction of the second optical antenna is determined based on the mobile station information, and the directivity direction of the second optical antenna is set in the determined direction. A fixed station controller to adjust,
The mobile station
A mobile station comprising a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam to the fixed station via the first optical antenna It further has an optical transmitter,
The second communication unit modulates the light beam output from the first light source according to the mobile station information, and transmits the modulated light beam to the fixed station via the first optical antenna. Send
The fourth communication unit includes an optical sensor having a lower directivity than the second optical antenna, and receives an optical beam transmitted from the mobile station by the optical sensor. system.
前記移動局は、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第2の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、
前記固定局は、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第2の光アンテナを備えた第3の通信部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する第4の通信部と、
前記第4の通信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有し、
前記移動局制御部は、前記決定した第1の光アンテナの指向方向をさらに示す移動局情報を生成して、前記情報送信部に前記固定局へ送信させ、
前記固定局制御部は、前記情報受信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に示される前記移動局の位置と前記第1の光アンテナの指向方向とに基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定することを特徴とする光空間通信システム。 An optical space communication system comprising a fixed station and a mobile station that performs optical space communication with the fixed station by a light beam propagating in free space,
The mobile station
A fixed station information storage unit for storing position information of the fixed station;
A detection unit for detecting the position of the own station;
A first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction, which transmits and receives the light beam to and from the fixed station;
A second communication unit for transmitting information to the fixed station;
When performing optical space communication with the fixed station, based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the mobile station detected by the detection unit The directivity direction of the first optical antenna is determined, the directivity direction of the first optical antenna is adjusted to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station is transmitted to the second communication unit. A mobile station control unit for transmitting to a fixed station,
The fixed station is
A third communication unit including a second optical antenna capable of adjusting a directivity direction for transmitting and receiving the light beam to and from the mobile station;
A fourth communication unit for receiving information transmitted from the mobile station;
When the fourth communication unit receives the mobile station information, the directivity direction of the second optical antenna is determined based on the mobile station information, and the directivity direction of the second optical antenna is set in the determined direction. A fixed station controller to adjust,
The mobile station control unit generates mobile station information further indicating the determined directivity direction of the first optical antenna, and causes the information transmission unit to transmit to the fixed station;
When the information receiving unit receives the mobile station information, the fixed station control unit, based on the position of the mobile station indicated in the mobile station information and the directivity direction of the first optical antenna, An optical space communication system characterized by determining a directivity direction of an optical antenna.
前記移動局は、
前記第1の光アンテナの指向方向を撮影可能な移動局撮影部をさらに有し、
前記移動局制御部は、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記移動局情報取得部により取得された前記通信局の位置とに基づいて決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整した後、前記移動局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記第1の光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記第1の光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする光空間通信システム。 The optical space communication system according to any one of claims 1 to 3,
The mobile station
A mobile station photographing unit capable of photographing the directivity direction of the first optical antenna;
The mobile station control unit is configured to determine the direction determined based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the communication station acquired by the mobile station information acquisition unit. After adjusting the directivity direction of one optical antenna, an error between the direction of the fixed station and the directivity direction of the first optical antenna is calculated based on the captured image of the mobile station imaging unit, and the calculated error is The optical space communication system characterized by adjusting the directivity direction of the first optical antenna accordingly.
前記固定局は、
前記第2の光アンテナの指向方向を撮影可能な固定局撮影部をさらに有し、
前記固定局制御部は、前記移動局から受信した移動局情報に基づいて決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整した後、前記固定局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記第2の光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記第2の光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする光空間通信システム。 The optical space communication system according to any one of claims 1 to 4,
The fixed station is
A fixed station photographing unit capable of photographing the direction of the second optical antenna;
The fixed station control unit adjusts the directivity direction of the second optical antenna in a direction determined based on mobile station information received from the mobile station, and then fixes the fixed station control unit based on a captured image of the fixed station imaging unit. An optical space communication system characterized in that an error between a station direction and a directivity direction of the second optical antenna is calculated, and a directivity direction of the second optical antenna is adjusted according to the calculated error.
前記移動局光送信部から出力される光ビームの光軸と、前記第2の通信部から出力される光ビームの光軸とは、略同軸であることを特徴とする光空間通信システム。 The optical space communication system according to claim 1.
An optical space communication system, wherein an optical axis of a light beam output from the mobile station optical transmission unit and an optical axis of a light beam output from the second communication unit are substantially coaxial.
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第2の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、
光ビームを出力する第1の光源を備え、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部と、を有し、
前記第2の通信部は、光ビームを出力する第2の光源を備え、該第2の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信することを特徴とする移動局。 A mobile station that performs optical space communication with a fixed station by a light beam propagating in free space,
A fixed station information storage unit for storing position information of the fixed station;
A detection unit for detecting the position of the own station;
A first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction, which transmits and receives the light beam to and from the fixed station;
A second communication unit for transmitting information to the fixed station;
When performing optical space communication with the fixed station, based on the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the position of the mobile station detected by the detection unit The directivity direction of the first optical antenna is determined, the directivity direction of the first optical antenna is adjusted to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station is transmitted to the second communication unit. A mobile station controller that transmits to a fixed station;
A mobile station optical transmitter that includes a first light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam via the first optical antenna; Have
The second communication unit includes a second light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the second light source according to the mobile station information, and transmits the light beam via the first optical antenna. And transmitting the modulated light beam to the fixed station.
前記移動局は、
固定局情報保存部にて前記固定局の位置情報を記憶し、
検出部にて自局の位置を検出し、
指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部にて前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行い、
第2の通信部にて前記固定局に情報を送信し、
移動局制御部にて前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させ、
前記固定局は、
指向方向が調整可能な第2の光アンテナを備えた第3の通信部にて前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行い、
第4の通信部にて前記移動局から送信されてきた情報を受信し、
前記第4の通信部が前記移動局情報を受信すると、固定局制御部にて、該移動局情報に基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整し、
前記移動局は、
光ビームを出力する第1の光源を備えた移動局光送信部にて該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信し、
前記第2の通信部は、光ビームを出力する第2の光源を備え、該第2の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信し、
前記第4の通信部は、前記第2の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする制御方法。 A control method performed in an optical space communication system including a fixed station and a mobile station that performs optical space communication between the fixed station and an optical beam propagating in free space,
The mobile station
Store the location information of the fixed station in the fixed station information storage unit,
Detect the position of your station in the detection unit,
Transmitting and receiving the light beam to and from the fixed station in a first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction,
Send information to the fixed station in the second communication unit,
When performing optical space communication with the fixed station by the mobile station control unit, the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the mobile station detected by the detection unit And determining the directivity direction of the first optical antenna based on the position, adjusting the directivity direction of the first optical antenna to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station 2 communication unit to transmit to the fixed station,
The fixed station is
Transmitting and receiving the light beam with the mobile station in a third communication unit having a second optical antenna capable of adjusting the directivity direction,
Receiving information transmitted from the mobile station in a fourth communication unit;
When the fourth communication unit receives the mobile station information, the fixed station control unit determines the directivity direction of the second optical antenna based on the mobile station information, and the second direction is determined in the determined direction. Adjust the directivity direction of the optical antenna,
The mobile station
A mobile station optical transmission unit including a first light source that outputs a light beam modulates the light beam output from the first light source, and transmits the modulated light beam via the first optical antenna. And
The second communication unit includes a second light source that outputs a light beam, modulates the light beam output from the second light source according to the mobile station information, and transmits the light beam via the first optical antenna. Transmitting the modulated light beam to the fixed station,
The control method, wherein the fourth communication unit includes an optical sensor having lower directivity than the second optical antenna, and receives the light beam transmitted from the mobile station by the optical sensor.
前記移動局は、
固定局情報保存部にて前記固定局の位置情報を記憶し、
検出部にて自局の位置を検出し、
指向方向が調整可能な第1の光アンテナを備えた第1の通信部にて前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行い、
第2の通信部にて前記固定局に情報を送信し、
移動局制御部にて前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第1の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第1の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第2の通信部に前記固定局へ送信させ、
前記固定局は、
指向方向が調整可能な第2の光アンテナを備えた第3の通信部にて前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行い、
第4の通信部にて前記移動局から送信されてきた情報を受信し、
前記第4の通信部が前記移動局情報を受信すると、固定局制御部にて、該移動局情報に基づいて前記第2の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第2の光アンテナの指向方向を調整し、
前記移動局は、
光ビームを出力する第1の光源を備えた移動局光送信部にて、該第1の光源から出力された光ビームを変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信し、
前記第2の通信部は、前記第1の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第1の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記前記固定局に送信し、
前記第4の通信部は、前記第2の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする制御方法。 A control method performed in an optical space communication system including a fixed station and a mobile station that performs optical space communication between the fixed station and an optical beam propagating in free space,
The mobile station
Store the location information of the fixed station in the fixed station information storage unit,
Detect the position of your station in the detection unit,
Transmitting and receiving the light beam to and from the fixed station in a first communication unit including a first optical antenna capable of adjusting a directivity direction,
Send information to the fixed station in the second communication unit,
When performing optical space communication with the fixed station by the mobile station control unit, the position information of the fixed station stored in the fixed station information storage unit and the mobile station detected by the detection unit And determining the directivity direction of the first optical antenna based on the position, adjusting the directivity direction of the first optical antenna to the determined direction, and mobile station information indicating the position of the mobile station 2 communication unit to transmit to the fixed station,
The fixed station is
Transmitting and receiving the light beam with the mobile station in a third communication unit having a second optical antenna capable of adjusting the directivity direction,
Receiving information transmitted from the mobile station in a fourth communication unit;
When the fourth communication unit receives the mobile station information, the fixed station control unit determines the directivity direction of the second optical antenna based on the mobile station information, and the second direction is determined in the determined direction. Adjust the directivity direction of the optical antenna,
The mobile station
In a mobile station optical transmitter having a first light source that outputs a light beam, the light beam output from the first light source is modulated, and the modulated light beam is transmitted via the first optical antenna. Send to the fixed station,
The second communication unit modulates the light beam output from the first light source according to the mobile station information, and transmits the modulated light beam to the fixed station via the first optical antenna. Send
The control method, wherein the fourth communication unit includes an optical sensor having lower directivity than the second optical antenna, and receives the light beam transmitted from the mobile station by the optical sensor.
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