JP6514101B2 - 通信中継装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、通信中継装置に関する。

従来、飛行体に搭載された無線中継装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この無線中継装置は他装置をインターネットに接続させる。

特開２０１４−９１３３５号公報

上述したような装置は、所望の場所に関する情報を高い精度で効率よく取得して管理するものであるため、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができないという問題があった。

本発明は、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、端末との通信を行う端末通信アンテナと、中継回線との通信を行う中継通信アンテナと、前記端末通信アンテナを介して前記端末との間で行われる通信の通信量を検出する通信量検出部と、前記端末通信アンテナを介した前記端末との通信の通信容量又は前記中継通信アンテナを介した前記中継回線との通信の通信容量と、前記通信量検出部が検出する前記通信量とに基づいて、自機の飛行位置を制御する飛行位置制御部と、を備え、飛行体に搭載される通信中継装置である。

本発明の一実施形態において、前記飛行位置制御部は、前記通信容量に対する、前記通信量検出部が検出する前記通信量の割合に応じて、自機の水平方向の位置を制御する。

また、本発明の一実施形態の通信中継装置において、前記飛行位置制御部は、前記通信量検出部が検出する前記通信量の前記通信容量に対する割合が、所定の割合を超えない場合には、自機を水平方向の第１の移動方向に移動させる制御を行う。

また、本発明の一実施形態の通信中継装置において、前記飛行位置制御部は、前記第１の移動方向に移動させた後に、前記通信量が増加した場合には、前記第１の移動方向への自機の移動を継続させる制御を行う。

また、本発明の一実施形態の通信中継装置においては、前記飛行位置制御部は、前記第１の移動方向に移動させた後に、前記通信量が低下した場合には、前記第１の移動方向とは方向が異なる前記水平方向の第２の移動方向に自機を移動させる制御を行う。

また、本発明の一実施形態の通信中継装置は、前記端末通信アンテナが前記端末から受信する情報に基づいて、前記端末通信アンテナが通信可能な前記端末の数を算出する端末数算出部を更に備え、前記飛行位置制御部は、前記第１の移動方向に移動させた後に、前記端末数算出部が算出する前記端末の数が増加した場合には、前記第１の移動方向への自機の移動を継続させる制御を行う。

また、本発明の一実施形態の通信中継装置において、前記飛行位置制御部は、前記水平方向に移動させた後に、前記端末数算出部が算出する前記端末の数が減少した場合には、前記第１の移動方向とは方向が異なる前記水平方向の第２の移動方向に自機を移動させる制御を行う。

また、本発明の一実施形態の通信中継装置は、前記端末の位置を示す端末位置情報を取得する端末位置情報取得部と、前記端末位置情報取得部が取得する前記端末位置情報に基づいて、自機の周辺の領域のうち前記端末の密度が高い領域を抽出する領域抽出部と、を更に備え、前記飛行位置制御部は、前記通信量検出部が検出する前記通信量が、前記通信容量に対して少ない場合には、前記領域抽出部が抽出する前記端末の密度が高い領域の上空の位置に、自機を水平移動させる。

また、本発明の一実施形態の通信中継装置は、前記端末通信アンテナの通信対象の端末の移動方向を検出する移動方向検出部を更に備え、前記飛行位置制御部は、前記移動方向検出部が検出する前記端末の移動方向に基づいて、自機を水平移動させる。

また、本発明の一実施形態の通信中継装置において、前記飛行位置制御部が、自機の位置を上昇させた後に、前記通信量の前記通信容量に対する割合が、所定の割合を超えていない場合には、自機を水平方向に移動させる制御を行う。

本発明によれば、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる通信中継装置を提供できる。

通信システム１の構成図の一例を示す図である。 通信中継装置５０が搭載された飛行体２０の外観構成の一例を示す図である。 通信中継装置５０の機能構成の一例を示す図である。 制御部６０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 飛行体２０の位置と、端末通信アンテナ５２の通信範囲との関係を示す図である。 制御部６０により実行される水平方向に移動後に実行される処理の流れを示すフローチャートである。 制御部６０が、自機を第１の移動方向に移動させた後の自機の挙動の一例を示す図である。 第２の実施形態の通信中継装置５０Ａの機能構成の一例を示す図である。 第２の実施形態の通信中継装置５０Ａにより実行される処理の流れを示すフローチャートである。 第３の実施形態の通信中継装置５０Ｂの機能構成の一例を示す図である。 第３の実施形態の制御部６０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 第４の実施形態の通信中継装置５０Ｃの機能構成の一例を示す図である。 第４の実施形態の制御部６０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 携帯端末装置１５の移動方向の検出について説明するための図である。 第４の実施形態の制御部６０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図を参照して本実施形態による通信中継装置５０が搭載された飛行体２０を含む通信システム１について説明する。

（第１の実施形態）
［通信システム１の構成］
図１は、通信システム１の構成図の一例を示す図である。通信システム１は、基地局８と、中継制御装置１０−１から１０−ｎと、携帯端末装置１５−１から１５−ｎと、通信中継装置５０が搭載された飛行体２０とを含む。飛行体２０は、携帯端末装置１５−１から１５−ｎおよび中継制御装置１０と無線通信する。以下、中継制御装置１０−１から１０−ｎを区別しない場合は、単に中継制御装置１０という。また、以下、携帯端末装置１５−１から１５−ｎを区別しない場合は、単に携帯端末装置１５という。

基地局８は、自局の周囲の携帯端末装置１５と通信する。また、基地局８は、中継制御装置１０と通信する。中継制御装置１０は、複数の基地局８又は飛行体２０と通信する。中継制御装置１０は、自装置と通信する基地局８又は飛行体２０に搭載された通信中継装置５０を制御する。中継制御装置１０は、交換機（不図示）に接続される。交換機は、複数の中継制御装置１０と通信する。

携帯端末装置１５は、例えば利用者に携帯される携帯電話やスマートフォン、タブレット端末である。携帯端末装置１５は、音声や文字により装置間で相互に通信が可能な通信装置である。携帯端末装置１５は、音声情報と、画像情報とを同一の回線で送受信可能な、インターネット等の通信ネットワーク（図示せず）に接続が可能である。携帯端末装置１５は、基地局８又は飛行体２０に搭載された通信中継装置５０を経由して、中継制御装置１０および通信ネットワークに接続する。

［飛行体２０の構成］
図２は、通信中継装置５０が搭載された飛行体２０の外観構成の一例を示す図である。飛行体２０は、ロータＲＴ１からＲＴ４と、モータ２２−１から２２−４と、ＧＰＳ受信部２４と、カメラ２６と、センサ２８と、端末通信アンテナ５２と、中継用通信アンテナ５４と、制御部６０とを備えている。端末通信アンテナ５２と、中継用通信アンテナ５４と、制御部６０とを合わせたものは、「通信中継装置」の一例である。

ロータＲＴ１からＲＴ４は回転体（回転翼）である。以下、ロータＲＴ１からＲＴ４を、区別しない場合は単にロータＲＴと称する。モータ２２−１から２２−４は、ロータＲＴを回転させることにより、飛行体２０に揚力及び推進力を与える。この一例では、飛行体２０は、モータ２２−１から２２−４を備える。モータ２２−１から２２−４は、対応するロータＲＴ１からＲＴ４を回転させる。飛行体２０は、それぞれのモータ２２に供給する駆動電流を制御することにより、自機の位置、方位、進行方向を制御する。なお、ロータおよびモータの数は４つに限らず、任意の数でよい。

ＧＰＳ受信部２４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星が送信する電波を受信する。このＧＰＳ衛星が送信する電波には、この電波を受信した位置、つまり、飛行体２０の位置を特定するための信号が含まれている。ＧＰＳ受信部２４は、ＧＰＳ衛星から受信した電波をＧＰＳ信号に変換し、変換したＧＰＳ信号を通信中継装置５０に出力する。なお、この一例では、ＧＰＳ受信部２４は、ＧＰＳ衛星が送信する電波を受信する場合について説明するが、これに限られない。例えば、ＧＰＳ受信部２４は、測位精度の高い準天頂衛星など、ＧＰＳ衛星以外の人工衛星からの電波を受信してもよい。

撮像部、すなわちカメラ２６は、飛行体２０の周辺の風景を撮像する。カメラ２６は、撮像した風景の画像を、周辺画像として通信中継装置５０に出力する。この一例では、カメラ２６の撮像方向と、飛行体２０の機首方位ＨＤＧとが一致している。この場合、カメラ２６は、自機の前方の風景を撮像する。

センサ２８は、例えばジャイロセンサや、高度センサ、測距センサ等である。ジャイロセンサは、飛行体２０の機体の姿勢を検出する。高度センサは、飛行体２０の機体の鉛直下方にレーザを投光し、投光したレーザの反射光を受光する。高度センサは、例えば受光した光の位相の遅れに基づいて、飛行体２０の高度を算出する。また、高度センサは、例えば自機の飛行位置の気圧を算出し、算出した気圧から高度を算出するセンサであってもよい。測距センサは、飛行体２０の機体の水平方向にレーザを投光し、投光したレーザの反射光を受光する。測距センサは、例えば受光した光の位相の遅れに基づいて、飛行体２０の周辺に存在する物体を検出する。

端末通信アンテナ５２は、携帯端末装置１５から送信された電波を受信したり、携帯端末装置１５に電波を送信したりする。飛行体２０は、端末通信アンテナ５２を介して携帯端末装置１５と通信を行う。中継用通信アンテナ５４は、中継制御装置１０から送信された電波を受信したり、中継制御装置１０に電波を送信したりする。飛行体２０は、中継用通信アンテナ５４を介して中継制御装置１０と通信する。

［制御部６０の構成］
図３は、通信中継装置５０の機能構成の一例を示す図である。通信中継装置５０の制御部６０は、上述したモータ２２と、ＧＰＳ受信部２４と、カメラ２６と、センサ２８と、端末通信アンテナ５２と、中継用通信アンテナ５４とに接続される。端末通信アンテナ５２と、中継用通信アンテナ５４との説明は、上述したため省略する。

制御部６０は、記憶部６２と、自機位置算出部６６と、移動制御部６８と、通信制御部７０と、通信量検出部７２と、位置決定部７４とを備える。移動制御部６８と、位置決定部７４とを合わせたものは、「飛行位置制御部」の一例である。記憶部６２は、不揮発性または揮発性の半導体メモリを備えている。記憶部６２には、飛行計画情報６４が記憶されている。飛行計画情報６４とは飛行体２０の飛行計画や目的地等を示す情報である。この半導体メモリは、通信中継装置５０から取り外せる可搬型のＩＣメモリであってもよく、通信中継装置５０から取り外せないフラッシュＲＯＭ等であってもよい。

なお、この一例においては、通信中継装置５０が記憶部６２を備え、この記憶部６２に、飛行計画情報６４が記憶される場合について説明するが、これに限られない。通信中継装置５０は、飛行計画情報６４を記憶部６２に記憶させることなく、又は飛行計画情報６４を記憶部６２に記憶させつつ、飛行計画情報６４を無線通信によって他の装置から受信してもよい。他の装置とは、例えば飛行体２０とは別体であり、飛行体２０を操作することができる操作コントローラである。

自機位置算出部６６は、飛行体２０の位置、すなわち自機位置を算出する。自機位置算出部６６は、例えばＧＰＳ受信部２４が出力するＧＰＳ信号ＳＧに基づいて、既知の演算を行うことにより、自機位置情報ＩＰを算出する。この自機位置情報ＩＰには、自機である飛行体２０の緯度、経度、高度が含まれている。自機位置算出部６６は、算出した自機位置情報ＩＰを、移動制御部６８に出力する。

なお、自機位置算出部６６は、ＧＰＳ信号ＳＧに加えて、又はＧＰＳ信号ＳＧに代えて、カメラ２６が出力する周辺画像ＰＩＣに基づいて、自機位置情報ＩＰを算出してもよい。この場合、自機位置算出部６６は、予め記憶されている風景画像の情報と、カメラ２６によって撮像された周辺画像ＰＩＣとを比較することにより、自機位置情報ＩＰを算出する。これにより、自機位置算出部６６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない状況であっても、自機位置を算出することができる。また、自機位置算出部６６は、センサ２８の検出結果に基づいて、自機の位置や高度を算出してもよい。

移動制御部６８は、飛行体２０の移動を制御する。移動制御部６８は、自機位置算出部６６により算出された自機位置情報ＩＰと、飛行計画情報６４に記憶された飛行体２０の目的地点の座標とを比較することにより、目的地までの飛行ルートを算出する。また、移動制御部６８は、算出した飛行ルートに沿って飛行体２０が飛行するように、既知の演算によりモータ２２の駆動電流ＤＣを制御する。モータ２２は、移動制御部６８の制御に基づいて回転する。これにより、飛行体２０は、目的地に向けて飛行ルートに沿って飛行する。

通信制御部７０は、端末通信アンテナ５２が携帯端末装置１５から受信する電波に含まれる情報を、中継用通信アンテナ５４を介して中継制御装置１０に転送する。また、通信制御部７０は、中継用通信アンテナ５４が中継制御装置１０から受信する電波に含まれる情報を、端末通信アンテナ５２を介して携帯端末装置１５に転送する。

通信量検出部７２は、端末通信アンテナ５２を介して携帯端末装置１５との間で行われる通信の通信量を検出する。また、通信量検出部７２は、中継用通信アンテナ５４を介して中継制御装置１０との間で行われる通信の通信量を検出する。

位置決定部７４は、端末通信アンテナ５２を介した携帯端末装置１５との間の通信容量又は中継用通信アンテナ５４を介した中継回線との通信の通信容量と、通信量検出部７２が検出する通信量とに基づいて、自機の飛行位置を決定する。位置決定部７４は、携帯端末装置１５との通信の通信容量又は中継制御装置１０との通信の通信容量に対する、通信量検出部７２が検出する通信量の割合に応じて、自機の水平方向の位置を決定する。通信容量とは、所定時間あたりに通信することができるデータの上限を示す量である。通信容量は、予め人為的に設定された上限であってもよいし、装置の仕様によって制限された上限であってもよい。

［制御部６０の動作１］
図４は、制御部６０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、位置決定部７４が、通信量検出部７２が検出した通信量を取得する（ステップＳ１００）。次に、位置決定部７４は、通信容量に対する通信量の割合を算出する（ステップＳ１０２）。通信容量とは、端末通信アンテナ５２を介した携帯端末装置１５との通信の通信容量又は中継用通信アンテナ５４を介した中継回線との通信の通信容量である。

次に、位置決定部７４は、ステップＳ１０２で算出した通信量が、所定の割合以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０２で算出した通信量が、所定の割合未満である場合、位置決定部７４は、自機を水平方向に移動させる方向を決定する（ステップＳ１０６）。水平方向に移動させる方向（第１の方向）は、予め設定されていてもよいし、任意の方向であってもよい。

ステップＳ１０２で算出した通信量が、所定の割合以上である場合、位置決定部７４は、自機を水平方向に移動させずに、現在の位置を維持すると決定する（ステップＳ１０８）。次に、移動制御部６８が、ステップＳ１０６で決定された方向に自機を制御して移動させる。または、移動制御部６８が、ステップＳ１０８で決定したように自機を制御して現在の位置に維持させる（ステップＳ１１０）。これにより本フローチャートの１ルーチンは終了する。なお、ステップＳ１０６で自機を水平方向に移動させると決定し、ステップＳ１１０の処理の後に、後述する図６に示す処理を実行する。

［飛行体２０の具体的な動作１］
端末通信アンテナ５２は、飛行体２０の高度が一定の場合、通信範囲が一定の電波を地上に向けて送信する。通信範囲とは、例えば飛行体２０が携帯端末装置１５に対してサービスを提供する範囲である。サービスとは、携帯端末装置１５をネットワークへ接続させることである。例えば、端末通信アンテナ５２は、端末通信アンテナ５２を頂点とする円錐状の電波や、扇状の電波を地上に向けて送信する。

図５は、飛行体２０の位置と、端末通信アンテナ５２の通信範囲との関係を示す図である。図中、縦軸は飛行高度を示し、横軸は距離（通信範囲の直径）を示している。図示する例では、端末通信アンテナ５２が送信する電波は円錐状であるものとして説明する。通信容量に対する通信量の割合が所定の割合未満である場合、制御部６０は、自機を水平方向（第１の移動方向）に移動させる。飛行体２０が水平方向に移動することで、現在の位置で携帯端末装置１５との間で通信する通信量を増加させる位置を探索することができる。なお、制御部６０は、通信容量に対する通信量の割合が所定の割合未満である場合であっても、通信量が短時間に急激に低下して割合が所定の割合未満になったような場合には、直ぐに通信量が上昇する可能性があるので、自機を静止させてもよい。

図示する例では、飛行体２０が位置Ｐ１に位置した場合の通信量は、飛行体２０が位置Ｐに位置した場合の通信量より多いものとして説明する。位置Ｐに飛行体２０が存在するとき、通信容量に対する通信量の割合が所定の割合未満である場合、飛行体２０は、上述した処理により位置Ｐ１に移動する。これにより、飛行体２０の通信中継装置５０が、通信する通信量が増加する。このように、通信容量に対する通信量の割合が所定未満の場合、飛行体２０が水平方向に移動することで、例えば、より多くの携帯端末装置１５との間で通信することができる。この結果、通信中継装置５０は、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる。

［制御部６０の動作２］
図６は、制御部６０により実行される水平方向に移動後に実行される処理の流れを示すフローチャートである。本処理は、例えば図４のステップＳ１０６で自機を水平方向に移動させると決定され、ステップＳ１１０の処理後に実行される処理である。

まず、位置決定部７４が、通信量検出部７２が検出した通信量を取得する（ステップＳ１２０）。次に、位置決定部７４は、通信容量に対する通信量の割合を算出する（ステップＳ１２２）。次に、位置決定部７４は、ステップＳ１２２で算出した割合が、前回算出された通信容量に対する通信量の割合が増加したか否かを判定する（ステップＳ１２４）。前回算出された通信容量に対する通信量の割合とは、例えば直近に算出された通信容量に対する通信量の割合である。すなわち、図４のステップＳ１０２で算出された通信量の割合、又は１ルーチン前の図６のステップＳ１２２の処理で算出された通信量の割合である。

ステップＳ１２４で通信容量に対する通信量の割合が増加した場合、位置決定部７４は、自機の移動方向を第１の移動方向に決定する（ステップＳ１２６）。ステップＳ１２４で通信容量に対する通信量の割合が増加していない場合、位置決定部７４は、自機を第１の移動方向とは異なる水平方向の移動方向（第２の移動方向）を決定する（ステップＳ１２８）。第２の移動方向は、第１の移動方向とは異なる水平方向の移動方向であればよく、予め設定されていてもよいし、任意の方向であってもよい。なお、ステップＳ１２４で通信容量に対する通信量の割合が変化していない（または所定の割合の範囲内でのみ変化している）場合、位置決定部７４は、自機を現在の位置に維持させると決定してもよいし、自機を第１の移動方向または第２の移動方向に移動させると決定してもよい。また、ステップＳ１２４で通信容量に対する通信量の割合が増加した場合、位置決定部７４は、自機を現在の位置に維持させると決定してもよい。

また、位置決定部７４は、通信中継装置５０と携帯端末装置１５との接続時間に基づいて、自機を移動させるか否かを決定してもよい。例えば制御部６０は、通信中継装置５０と接続中の携帯端末装置１５の識別情報を携帯端末装置１５から取得し、取得した識別情報を記憶部６２に記憶させる。位置決定部７４は、記憶部６２に記憶された情報と、通信中継装置５０と携帯端末装置１５との接続状態とに基づいて、同一の携帯端末装置１５と中継通信装置５０との接続時間が所定時間を超えている場合、自機を移動させず、自機を現在の位置に維持させると決定する。このように、所定時間の間、同一の携帯端末装置１５と通信中継装置５０とが接続されている場合、その携帯端末装置１５を所持する利用者の通信の利用を確保することで、利用者の利便性を向上させることができる。一方、位置決定部７４は、記憶部６２に記憶された情報と、中継通信装置５０と携帯端末装置１５との接続状態とに基づいて、中継通信装置５０と携帯端末装置１５との接続時間が所定時間を超えている携帯端末装置１５が存在しないと判定した場合（または所定数以下であると判定した場合）、自機を第１の移動方向または第２の移動方向に移動させると決定する。

次に、移動制御部６８が、ステップＳ１２６またはステップＳ１２８で決定された方向に自機を制御して移動させる（ステップＳ１３０）。これにより本フローチャートの１ルーチンは終了する。

なお、上述した処理では、位置決定部７４は、ステップＳ１２４で通信容量に対する通信量の割合が増加したか否かを判定したが、通信量が直近に検出された通信量より増加したか否かを判定してもよい。例えば位置決定部７４は、通信量が直近に検出された通信量より増加した場合、ステップＳ１２６に進み、通信量が直近に検出された通信量より増加していない場合、ステップＳ１２８に進む。この場合、位置決定部７４は、ステップＳ１２２の通信容量に対する通信量の割合を算出する処理を省略する。

［飛行体２０の具体的な動作２］
図７は、制御部６０が、自機を第１の移動方向に移動させた後の自機の挙動の一例を示す図である。前述した図５の説明と重複部分の説明は省略する。図示する例では、通信容量に対する通信量の割合が所定の割合未満であり、飛行体２０が第１の移動方向に移動し、位置Ｐ１に位置した後の挙動について説明する。飛行体２０が第１の移動方向に移動した後、通信容量に対する通信量の割合が増加した場合、飛行体２０は、第１の移動方向に継続して移動する（ステップＳ１２６およびＳ１３０参照）。これにより、飛行体２０は位置Ｐ２に移動する。

飛行体２０が継続して第１の移動方向に移動した後（例えば位置Ｐ２に移動した後）、次のルーチンの処理において、通信容量に対する通信量の割合が増加しなかった（図示する例では減少した）場合、飛行体２０は、第１の移動方向とは異なる第２の移動方向に移動する（ステップＳ１２８およびＳ１３０参照）。なお、図４のステップＳ１０６およびステップＳ１１０の処理後に飛行体２０が位置Ｐ１に移動した後、通信容量に対する通信量の割合が増加しなかった場合（ステップＳ１２４：ＮＯ）も同様に、飛行体２０は第２の移動方向に移動する。

このように、飛行体２０が第１の移動方向に移動した後に、通信容量に対する通信量の割合が、直近で算出した通信容量に対する通信量の割合より増加していない場合は、第１の移動方向とは異なる第２の移動方向に飛行体２０は移動する。これにより飛行体２０が搭載する通信中継装置５０は、例えば、より多くの携帯端末装置１５との間で通信することができる位置を探索する。この結果、通信中継装置５０は、探索した位置で携帯端末装置１５と通信することにより、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる。

例えば、コンサート会場や、イベント会場なとの人が多く集まる施設で通信中継装置５０が搭載された飛行体２０を飛行させると好適である。例えば、コンサート会場やイベント会場では、携帯端末装置１５を所持している人（利用者）が多く集まり、利用者の位置は流動的である。例えば、飛行体２０の水平方向の位置を固定し、通信範囲を固定した場合、その通信範囲には携帯端末装置１５が存在しない場合ある。これに対して、通信中継装置５０は、通信容量と通信量とに基づいて、飛行体２０の水平方向の位置を決定する。通信中継装置５０は、通信量が通信容量に近づくように飛行体２０の水平方向の位置を制御する。これにより、通信中継装置５０は、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる。また、通信中継装置５０は、より効率的に通信設備を利用することができる。

以上説明した第１の実施形態によれば、通信中継装置５０は、端末通信アンテナ５２を介した携帯端末装置１５との通信の通信容量又は中継通信アンテナ５４を介した中継制御装置１０との通信の通信容量と、通信量検出部７２が検出する通信量とに基づいて、自機の飛行位置を制御することで、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。第１の実施形態では、飛行体２０の制御部６０は、通信容量に対する通信量検出部７２が検出する通信量の割合に応じて、飛行体２０の位置を制御するものとした。これに対して、第２の実施形態では、制御部６０は、端末通信アンテナ５２が通信可能な状態にある携帯端末装置１５の数に基づいて、飛行体２０の位置を制御する。

図８は、第２の実施形態の通信中継装置５０Ａの機能構成の一例を示す図である。第２の実施形態の通信中継装置５０Ａは、第１の実施形態の機能構成に代えて、端末数取得部７３を備える。端末数取得部７３は、中継用通信アンテナ５４により受信された情報に基づいて、端末通信アンテナ５２が通信可能な状態にある携帯端末装置１５の数を取得する。制御部６０は、端末通信アンテナ５２と携帯端末装置１５との通信結果を、中継用通信アンテナを介して中継制御装置１０に送信する。基地局８は、自局と携帯端末装置１５との通信結果を中継制御装置１０に送信する。中継制御装置１０は、自装置が制御する基地局８の通信範囲にある携帯端末装置１５の数、または通信中継装置５０Ａの通信範囲にある携帯端末装置１５の数を監視する。中継制御装置１０は、通信中継装置５０Ａの通信範囲にある携帯端末装置１５の数を示す情報を通信中継装置５０Ａに送信する。位置決定部７４は、端末数取得部７３が取得する携帯端末装置１５の数に基づいて、飛行体２０の位置を決定する。

図９は、第２の実施形態の通信中継装置５０Ａにより実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、端末数取得部７３が、中継用通信アンテナ５４により受信された情報に基づいて、端末通信アンテナ５２が通信可能な状態にある携帯端末装置１５の数を取得する（ステップＳ２００）。次に、位置決定部７４が、ステップＳ２００で取得した携帯端末装置１５の数が、所定数以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。携帯端末装置１５の数が所定数未満である場合、位置決定部７４は、自機を水平方向に移動させる方向を決定する（ステップＳ２０４）。水平方向に移動させる方向（第１の方向）は、予め設定されていてもよいし、任意の方向であってもよい。

携帯端末装置１５の数が所定数以上である場合、位置決定部７４は、自機を水平方向に移動させずに、現在の位置を維持すると決定する（ステップＳ２０６）。次に、移動制御部６８が、ステップＳ２０４で決定された方向に自機を制御する。または、移動制御部６８が、ステップＳ２０６で決定したように自機を制御して現在の位置に維持させる（ステップＳ２０８）。

次に、端末数取得部７３が、中継用通信アンテナ５４により受信された情報に基づいて、端末通信アンテナ５２が通信可能な状態にある携帯端末装置１５の数を取得する（ステップＳ２１０）。次に、位置決定部７４が、ステップＳ２１０で取得した携帯端末装置１５の数が、ステップＳ２００で取得した携帯端末装置１５の数に比して、増加したか否かを判定する（ステップＳ２１２）。

ステップＳ２１０で取得した携帯端末装置１５の数が、ステップＳ２００で取得した携帯端末装置１５の数に比して増加していない場合、位置決定部７４は、自機を水平方向に移動させる第１の移動方向とは異なる方向（第２の移動方向）を決定する（ステップＳ２１４）。第２の移動方向は、第１の移動方向とは異なる水平方向であればよく、予め設定されていてもよいし、任意の方向であってもよい。

ステップＳ２１０で取得した携帯端末装置１５の数が、ステップＳ２００で取得した携帯端末装置１５の数に比して増加した場合、位置決定部７４は、自機の移動方向を第１の移動方向に決定する（ステップＳ２１６）。本処理における第１の移動方向は、ステップＳ２０４で決定した移動方向である。次に、移動制御部６８が、ステップＳ２１４で決定された方向に自機を制御して移動させる。または、移動制御部６８が、ステップＳ２１６で決定されたように自機を制御して現在の位置に維持させる（ステップＳ２１８）。これにより本フローチャートの１ルーチンは終了する。

なお、端末数取得部７３は、記憶部６２から端末通信アンテナ５２が通信可能な状態にある携帯端末装置１５の数を取得してもよい。この場合、記憶部６２には、端末通信アンテナ５２が通信可能な状態にある携帯端末装置１５の数や、携帯端末装置１５の識別情報等が記憶されている。通信中継装置５０Ａは、中継制御装置１０から携帯端末装置１５の数や、識別情報等を取得し、取得した情報を記憶部６２に記憶させる。また、端末数取得部７３は、端末通信アンテナ５２と携帯端末装置１５との通信結果に基づいて、携帯端末装置１５の数を算出してもよい。

以上説明した第２の実施形態によれば、通信中継装置５０Ａは、端末通信アンテナ５２が通信可能な状態にある携帯端末装置１５の数に基づいて、飛行体２０の位置を制御することで、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる。

なお、通信中継装置５０Ａは、通信量検出部７２と、携帯端末取得部７３とを備えてもよい。この場合、位置決定部７４は、例えば予め設定された優先度や予め設定された条件を参照し、通信量検出部７２が検出する通信量、又は端末数取得部７３が取得した携帯端末装置１５の数に基づいて、自機の位置を決定してもよい。また、第１の実施形態と第２の実施形態とは異なる実施形態として説明したが、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせて実施してもよい。例えば、上述したステップＳ２１０以後の処理を、第１の実施形態のステップＳ１１０の処理後に実行してもよい。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。第１の実施形態では、飛行体２０の制御部６０は、通信容量に対する通信量検出部７２が検出する通信量の割合に応じて、飛行体２０の位置を制御するものとした。これに対して、第３の実施形態では、制御部６０は、携帯端末装置１５の密度が高い領域の上空の位置に、自機を水平方向に移動させる。

図１０は、第３の実施形態の通信中継装置５０Ｂの機能構成の一例を示す図である。第３の実施形態の通信中継装置５０Ｂは、第１の実施形態の通信量検出部７２に代えて、端末位置情報取得部８０を備え、更に領域抽出部８２を備える。端末位置情報取得部８０は、端末通信アンテナ５２と、携帯端末装置１５との通信結果に基づいて、端末通信アンテナ５２が通信可能な状態にある携帯端末装置１５の数を取得する。

更に端末位置情報取得部８０は、端末通信アンテナ５２と、携帯端末装置１５との通信結果に基づいて、携帯端末装置１５の位置を検出する。本実施形態では、携帯端末装置１５から送信される電波には、例えば、当該携帯端末装置１５の位置情報が含まれている。携帯端末装置１５は、ＧＰＳ受信機等の位置特定部を備える。端末位置情報取得部８０は、携帯端末装置１５から取得した位置情報に基づいて、携帯端末装置１５の位置を取得する。

領域抽出部８２は、端末位置情報取得部８０から携帯端末装置１５の位置を示す位置情報を取得する。領域抽出部８２は、取得した位置情報に基づいて、自機の周辺の領域における携帯端末装置１５の密度を所定の領域ごとに検出する。所定の領域とは、自機の周辺の領域を任意に分割した領域である。領域抽出部８２は、自機の周辺の領域のうち携帯端末装置１５の密度が高い領域を抽出する。領域抽出部８２は、抽出した携帯端末装置１５の密度が高い領域を示す情報を位置決定部７４に出力する。位置決定部７４は、携帯端末装置１５の密度が高い領域の上空の位置を、自機を水平方向に移動させる位置として決定する。

図１１は、第３の実施形態の制御部６０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、位置決定部７４が、通信量検出部７２が検出した通信量を取得する（ステップＳ３００）。次に、位置決定部７４は、通信容量に対する通信量の割合を算出する（ステップＳ３０２）。通信容量とは、端末通信アンテナ５２を介した携帯端末装置１５との通信の通信容量又は中継用通信アンテナ５４を介した中継回線との通信の通信容量である。

次に、位置決定部７４は、ステップＳ３０２で算出した通信量が、所定の割合以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０２で算出した通信量が、所定の割合以上である場合、位置決定部７４は、自機を水平方向に移動させずに、現在の位置を維持すると決定する（ステップＳ３０６）。

ステップＳ３０２で算出した通信量が、所定の割合未満である場合、端末位置情報取得部８０が、携帯端末装置１５の位置を取得する（ステップＳ３０８）。次に、領域抽出部８２が、ステップＳ３０８で取得された携帯端末装置１５の位置に基づいて、自機の周辺の領域のうち携帯端末装置１５の存在する密度が高い領域を抽出する（ステップＳ３１０）。次に、位置決定部７４が、ステップＳ３１０の抽出結果に基づいて、自機を水平方向に移動させる位置を決定する（ステップＳ３１２）。次に、移動制御部６８が、ステップＳ３０６で決定された方向に自機を制御して移動させる。または、移動制御部６８が、ステップＳ３１２で決定した携帯端末装置１５の存在する密度が高い領域の上空の位置に自機を制御して移動させる（ステップＳ３１４）。これにより、本フローチャートの１ルーチンは終了する。

また、端末位置情報取得部８０は、カメラ２６から携帯端末装置１５の位置を示す情報を取得してもよい。本実施形態の一例では、端末位置情報取得部８０は、カメラ２６によって撮像された画像を取得し、取得した情報を領域抽出部８２に出力する。領域抽出部８２は、カメラ２６により撮像された画像に基づいて携帯端末装置１５の存在する密度が高い領域を抽出してもよい。例えば、領域抽出部８２は、カメラ２６により撮像された画像を解析する。領域抽出部８２は、解析結果に基づいて抽出された特徴量と、予め記憶領域に記憶された人物モデルに含まれる特徴量とを比較することで、カメラ２６により撮像された画像における人の数を検出する。領域抽出部８２は、カメラ２６により撮像された画像における人の数に基づいて、人の密度が高い領域を抽出する。この場合、領域抽出部８２は、人の密度が高い領域を携帯端末装置１５の存在する密度の高い領域と推定する。また、飛行体２０は、通信量を考慮せずに任意の方向に飛行してみた結果に基づいて、携帯端末装置１５が存在する密度が高い領域を検出してもよい。この場合、通信中継装置５０Ｂは、飛行体２０が任意の領域を飛行したときに、自装置と接続した携帯端末装置１５の数が多い領域の上空に飛行体２０を移動させる。

以上説明した第３の実施形態によれば、通信中継装置５０Ｂは、自機の周辺の領域のうち携帯端末装置１５の密度が高い領域を抽出し、通信量検出部７２が検出する通信量が、通信容量に対して少ない場合には、携帯端末装置１５の密度が高い領域の上空の位置に、自機を水平方向に移動させることにより、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。ここでは、第１および第３の実施形態との相違点を中心に説明し、第１および第３の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。第１の実施形態では、飛行体２０の制御部６０は、通信容量に対する通信量検出部７２が検出する通信量の割合に応じて、飛行体２０の位置を制御するものとした。これに対して、第４の実施形態では、制御部６０は、携帯端末装置１５の移動方向を検出し、検出した携帯端末装置１５の移動方向に基づいて、自機を水平方向に移動させる。

図１２は、第４の実施形態の通信中継装置５０Ｃの機能構成の一例を示す図である。第４の実施形態の通信中継装置５０Ｃは、第１の実施形態の通信量検出部７２に代えて端末位置情報取得部８０を備え、更に移動方向検出部８４を備える。上述したように、携帯端末装置１５は、位置特定部により特定された位置情報および自機の識別情報を携帯端末位置情報として通信中継装置５０Ｃに送信する。通信中継装置５０Ｃの端末位置情報取得部８０は、所定の時間間隔で、携帯端末装置１５から携帯端末装置１５の携帯端末位置情報を取得する。端末位置情報取得部８０は、携帯端末位置情報を移動方向検出部８４に出力する。携帯端末位置情報は、端末位置情報取得部８０が携帯端末装置１５から取得した携帯端末装置１５の位置情報と識別情報とが互いに対応付けられた情報である。

移動方向検出部８４は、端末位置情報取得部８０から携帯端末位置情報を取得する。移動方向検出部８４は、所定間隔ごとに端末位置情報取得部８０により取得された携帯端末位置情報に基づいて、携帯端末装置１５の位置の時間的な変化を検出する。移動方向検出部８４は、検出した携帯端末装置１５の位置の時間的な変化に基づいて、携帯端末装置１５の移動方向を検出する。位置決定部７４は、移動方向検出部８４が検出した携帯端末装置１５の移動方向に基づいて、自機を水平方向に移動させる方向を決定する。

図１３は、第４の実施形態の制御部６０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、端末位置情報取得部８０が、所定の時間間隔で携帯端末装置１５の位置を取得する（ステップＳ４００）。次に、移動方向検出部８４が、所定の時間間隔で取得した携帯端末装置１５の位置に基づいて、携帯端末装置１５の移動方向を検出する（ステップＳ４０２）。移動方向の検出手法の詳細については後述する。次に、位置決定部７４が、ステップＳ４０２で検出された携帯端末装置１５が移動している複数の移動方向のうち、最も多い移動方向を算出する（ステップＳ４０４）。次に、位置決定部７４は、ステップＳ４０４で算出した移動方向に基づいて、自機を水平方向に移動させる位置を決定する（ステップＳ４０６）。次に、移動制御部６８は、ステップＳ４０６で決定された水平方向の位置に自機を制御して移動させる（ステップＳ４０８）。これにより、本フローチャートの１ルーチンは終了する。

図１４は、携帯端末装置１５の移動方向の検出について説明するための図である。図示する例は、上空から地上を見たときの俯瞰図であり、異なる時刻における通信中継装置５０の通信範囲（図中、ＡおよびＡ１）を示している。移動方向検出部８４は、ある時刻に検出された携帯端末装置１５（Ａ）の位置と、ある時刻から所定時間後に検出された携帯端末装置１５（Ａ１）の位置とに基づいて、携帯端末装置１５の移動方向を示す移動ベクトルＶを生成する。移動方向検出部８４は、生成した移動ベクトルＶの方向を、携帯端末装置１５の移動方向として検出する。図示する例では、プラスＸ方向の移動ベクトルＶの数が、マイナスＸ方向の移動ベクトルの数に比して多い。位置決定部７４は、プラスＸ方向の移動ベクトルを、携帯端末装置１５の移動方向のうち、最も多い移動方向であるとして算出する。

位置決定部７４は、例えば移動している携帯端末装置１５が通信中継装置５０の通信範囲内となる位置を決定する。位置決定部７４は、例えば移動方向検出部８４の検出結果に基づいて、携帯端末装置１５の移動速度を算出する。位置決定部７４は、算出した携帯端末装置１５の移動速度に基づいて、携帯端末装置１５が通信中継装置５０の通信範囲内となる位置を決定する。例えば、移動している携帯端末装置１５が複数存在する場合、位置決定部７４は、より多くの携帯端末装置１５が通信中継装置５０の通信範囲内となる位置を決定する。図示する例では、位置決定部７４は、移動方向検出部８４の検出結果に基づいて、通信範囲Ａ１となる上空の位置を決定する。これにより、飛行体２０は、通信範囲Ａとなる上空の位置から、通信範囲Ａ１となる上空の位置に水平方向に移動する。この結果、飛行体２０に搭載された通信中継装置５０は、より多くの携帯端末装置１５との間で通信することができ、より利便性の高い通信環境を利用者に提供することができる。

例えば、コンサート会場や、イベント会場なとの人が多く集まる施設で通信中継装置５０が搭載された飛行体２０を飛行させると好適である。通信中継装置５０は、上述したように携帯端末装置１５の移動方向に追従するように飛行体２０の位置を決定する。例えば、イベント終了後、携帯端末装置１５を所持した人（利用者）がイベント会場から駅に向かって移動する場合がある。この場合、飛行体２０は、移動している利用者に追従するため、イベントに参加した利用者に対して、より利便性の高い通信環境を提供することができる。また、展示会などのイベントにおいて、利用者が断続的に駅から展示会の会場に向かって移動、展示会の会場内を移動、または展示会の会場から駅に向かって移動している場合がある。この場合、飛行体２０は、携帯端末装置１５の移動方向が多い方向に追従するため、利用者に対して、より利便性の高い通信環境を提供することができる。

以上説明した第４の実施形態によれば、通信中継装置５０は、移動方向検出部８４が検出する携帯端末装置１５の移動方向に基づいて、自機を水平方向に移動させることにより、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる。

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について説明する。ここでは、第１から第４の実施形態との相違点を中心に説明し、第１から第４の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。第１の実施形態では、飛行体２０の制御部６０は、通信容量に対する通信量検出部７２が検出する通信量の割合に応じて、飛行体２０の位置を制御するものとした。これに対して、第５の実施形態では、制御部６０は、自機の位置を上昇させた後に、通信量が通信容量に対して所定の割合を超えていない場合には、自機を水平方向に移動させる。

第４の実施形態の位置決定部７４は、第１から第４の実施形態の位置決定部７４の機能に加え、飛行高度を決定する。移動制御部６８は、位置決定部７４が決定した飛行高度に自機を制御する。端末通信アンテナ５２は、飛行体２０の飛行高度が高くなる程、通信範囲が広くなる電波を地上に向けて送信する。

図１５は、第５の実施形態の制御部６０により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、位置決定部７４は、自機の飛行高度を決定する（ステップＳ５００）。次に、移動制御部６８は、ステップＳ５００で決定した飛行高度に自機を制御する（ステップＳ５０２）。次に、位置決定部７４が、通信量検出部７２が検出した通信量を取得する（ステップＳ５０４）。次に、位置決定部７４は、通信容量に対する通信量の割合を算出する（ステップＳ５０６）。

次に、位置決定部７４は、ステップＳ５０４で算出した割合が、所定の割合以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０８）。ステップＳ５０８で算出した割合が、所定の割合未満である場合、位置決定部７４は、自機を水平方向に移動させる方向を決定する（ステップＳ５１０）。ステップＳ５０４で算出した割合が、所定の割合以上である場合、位置決定部７４は、自機を水平方向に移動させずに、現在の位置を維持すると決定する（ステップＳ５１２）。次に、移動制御部６８が、ステップＳ５１０で決定された方向に自機を制御して移動させる。または、移動制御部６８が、ステップＳ５１２で決定したように自機を制御して現在の位置に維持させる（ステップＳ５１４）。これにより本フローチャートの１ルーチンは終了する。

以上説明した第５の実施形態によれば、通信中継装置５０は、自機の位置を上昇させた後に、通信量が通信容量に対して所定の割合を超えていない場合には、自機を水平方向に移動させることで、携帯端末装置１５が存在する領域を探索することができる。この結果、通信中継装置５０は、探索した位置で携帯端末装置１５と通信することにより、利用者にとってより利便性が高い通信環境を提供することができる。

以上、本発明の実施形態及びその変形を説明したが、これらの実施形態及びその変形は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態及びその変形は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１…通信システム、１０…中継制御装置、１５…携帯端末装置、５０…通信中継装置、５２…端末通信アンテナ、５４…中継用通信アンテナ、５０…通信中継装置、６２…記憶部、６６…自機位置算出部、６８…移動制御部、７２…通信量検出部、７３…端末数取得部、７４…位置決定部、８０…端末位置情報取得部、８２…領域抽出部、８４…移動方向検出部

Claims (10)

1. 端末との通信を行う端末通信アンテナと、
   中継回線との通信を行う中継通信アンテナと、
   前記端末通信アンテナを介して前記端末との間で行われる通信の通信量を検出する通信量検出部と、
   前記端末通信アンテナを介した前記端末との通信の通信容量又は前記中継通信アンテナを介した前記中継回線との通信の通信容量と、前記通信量検出部が検出する前記通信量とに基づいて、自機の飛行位置を制御する飛行位置制御部と、
   を備え、飛行体に搭載される通信中継装置。
2. 前記飛行位置制御部は、
   前記通信容量に対する、前記通信量検出部が検出する前記通信量の割合に応じて、自機の水平方向の位置を制御する、
   請求項１に記載の通信中継装置。
3. 前記飛行位置制御部は、
   前記通信量検出部が検出する前記通信量の前記通信容量に対する割合が、所定の割合を超えない場合には、自機を水平方向の第１の移動方向に移動させる制御を行う、
   請求項１又は請求項２記載の通信中継装置。
4. 前記飛行位置制御部は、
   前記第１の移動方向に移動させた後に、前記通信量が増加した場合には、前記第１の移動方向への自機の移動を継続させる制御を行う、
   請求項３記載の通信中継装置。
5. 前記飛行位置制御部は、
   前記第１の移動方向に移動させた後に、前記通信量が低下した場合には、前記第１の移動方向とは方向が異なる前記水平方向の第２の移動方向に自機を移動させる制御を行う、
   請求項３又は請求項４記載の通信中継装置。
6. 前記端末通信アンテナが前記端末から受信する情報に基づいて、前記端末通信アンテナが通信可能な前記端末の数を算出する端末数算出部
   を更に備え、
   前記飛行位置制御部は、
   前記第１の移動方向に移動させた後に、前記端末数算出部が算出する前記端末の数が増加した場合には、前記第１の移動方向への自機の移動を継続させる制御を行う、
   請求項３記載の通信中継装置。
7. 前記飛行位置制御部は、
   前記水平方向に移動させた後に、前記端末数算出部が算出する前記端末の数が減少した場合には、前記第１の移動方向とは方向が異なる前記水平方向の第２の移動方向に自機を移動させる制御を行う、
   請求項６項記載の通信中継装置。
8. 前記端末の位置を示す端末位置情報を取得する端末位置情報取得部と、
   前記端末位置情報取得部が取得する前記端末位置情報に基づいて、自機の周辺の領域のうち前記端末の密度が高い領域を抽出する領域抽出部と、
   を更に備え、
   前記飛行位置制御部は、
   前記通信量検出部が検出する前記通信量が、前記通信容量に対して少ない場合には、前記領域抽出部が抽出する前記端末の密度が高い領域の上空の位置に、自機を水平移動させる、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の通信中継装置。
9. 前記端末通信アンテナの通信対象の端末の移動方向を検出する移動方向検出部
   を更に備え、
   前記飛行位置制御部は、
   前記移動方向検出部が検出する前記端末の移動方向に基づいて、自機を水平移動させる、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の通信中継装置。
10. 前記飛行位置制御部は、
    自機の位置を上昇させた後に、前記通信量の前記通信容量に対する割合が、所定の割合を超えていない場合には、自機を水平方向に移動させる制御を行う、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の通信中継装置。

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