JP6689802B2 - Communication relay device, system and management device - Google Patents

Communication relay device, system and management device Download PDF

Info

Publication number
JP6689802B2
JP6689802B2 JP2017177009A JP2017177009A JP6689802B2 JP 6689802 B2 JP6689802 B2 JP 6689802B2 JP 2017177009 A JP2017177009 A JP 2017177009A JP 2017177009 A JP2017177009 A JP 2017177009A JP 6689802 B2 JP6689802 B2 JP 6689802B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
communication relay
relay device
communication
fall
haps
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017177009A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019051809A (en
JP2019051809A5 (en
Inventor
祐介 若林
祐介 若林
惇 山元
惇 山元
貴志 本久
貴志 本久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SoftBank Corp
Original Assignee
SoftBank Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SoftBank Corp filed Critical SoftBank Corp
Priority to JP2017177009A priority Critical patent/JP6689802B2/en
Priority to PCT/JP2018/032732 priority patent/WO2019054232A1/en
Publication of JP2019051809A publication Critical patent/JP2019051809A/en
Publication of JP2019051809A5 publication Critical patent/JP2019051809A5/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6689802B2 publication Critical patent/JP6689802B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/30Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/31Supply or distribution of electrical power generated by photovoltaics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D25/00Emergency apparatus or devices, not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00Type of UAV
    • B64U10/10Rotorcrafts
    • B64U10/13Flying platforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00Type of UAV
    • B64U10/30Lighter-than-air aircraft, e.g. aerostatic aircraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/10Propulsion
    • B64U50/13Propulsion using external fans or propellers

Description

本発明は、第5世代通信の3次元化ネットワークの構築に適したHAPS(高高度プラットフォーム局)の故障落下への対応に関するものである。   The present invention relates to handling a HAPS (high altitude platform station) failure drop suitable for constructing a three-dimensional network for fifth generation communication.

従来、移動通信システムの通信規格である3GPPのLTE(Long Term Evolution)−Advanced(非特許文献1参照)を発展させたLTE−AdvancedProと呼ばれる通信規格が知られている(非特許文献2参照)。このLTE−AdvancedProでは、近年のIoT(Internet of Things)向けデバイスへの通信を提供するための仕様が策定された。更に、IoT向けデバイス等の多数の端末装置(「UE(ユーザ装置)」、「移動局」、「通信端末」ともいう。)への同時接続や低遅延化などに対応する第5世代の移動通信が検討されている(例えば、非特許文献3参照)。   Conventionally, there is known a communication standard called LTE-Advanced Pro, which is an extension of LTE (Long Term Evolution) -Advanced (see Non-Patent Document 1) of 3GPP, which is a communication standard of a mobile communication system (see Non-Patent Document 2). . In this LTE-Advanced Pro, specifications have been established for providing communication to recent IoT (Internet of Things) devices. Furthermore, a fifth generation mobile device that supports simultaneous connection to a large number of terminal devices such as IoT devices (also referred to as “UE (user device)”, “mobile station”, and “communication terminal”) and low delay. Communication is under consideration (see Non-Patent Document 3, for example).

3GPP TS 36.300 V10.12.0(2014−12).3GPP TS 36.300 V10.12.0 (2014-12). 3GPP TS 36.300 V13.5.0(2016−09).3GPP TS 36.300 V13.5.0 (2016-09). G. Romano,「3GPP RAN progress on “5G”」,3GPP,2016.G. Romano, "3GPP RAN progress on" 5G "", 3GPP, 2016.

上記第5世代移動通信等においてIoT向けデバイスを含む端末装置との間の無線通信にて、伝搬遅延が低く、広範囲の多数の端末と同時接続でき、高速通信可能で、単位面積あたりのシステム容量の大きい3次元化したネットワークを広域にわたって安定に実現するという課題がある。また、このような3次元化したネットワークの実現する装置の故障時の安全性を高めるという課題がある。   In the wireless communication with the terminal device including the IoT device in the fifth generation mobile communication, etc., the propagation delay is low, a large number of terminals in a wide range can be simultaneously connected, high speed communication is possible, and the system capacity per unit area is high. There is a problem to realize a large three-dimensional network stably over a wide area. In addition, there is a problem of improving safety when a device realized by such a three-dimensional network fails.

本発明の一態様に係る通信中継装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と、自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体と、を備える空中浮揚型の通信中継装置であって、前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段を備える。 A communication relay device according to an aspect of the present invention includes a wireless relay station that performs wireless communication with a terminal device, and a levitation body that is controlled to be located in an airspace of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside. In the air-levitation type communication relay device, the communication relay device itself is located at a predetermined fall target location predicted based on information of surrounding airflow when a failure occurs due to the descending of the communication relay device itself. Is provided with a means for dropping.

前記通信中継装置において、連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体で構成され、前記複数の部分構造体の連結を選択的に解除する連結解除機構と、前記複数の部分構造体が前記落下目標場所に落下するように前記連結解除機構による連結解除を制御する制御部と、を備えてもよい。
前記制御部は、前記連結を解除する連結部の位置及び個数並びに前記連結を解除するタイミングの少なくとも一つを制御してもよい。
また、前記制御部は、前記複数の部分構造体の連結解除の複数種類の組み合わせから、前記落下目標場所への落下の確率が最も高い連結解除の組み合わせを選択して前記部分構造体に分解するように制御してもよい。
また、前記通信中継装置において、前記複数の部分構造体はそれぞれ、前記部分構造体が落下する場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信しながら落下してもよい。
In the communication relay device, a connection releasing mechanism configured by a plurality of partial structures connected by connection-releasable connecting portions, and selectively releasing the connection of the plurality of partial structures, and the plurality of partial structures. And a control unit that controls the connection release by the connection release mechanism so that the device is dropped to the drop target location.
The control unit may control at least one of the position and the number of connecting units for releasing the connection and the timing for releasing the connection.
Further, the control unit selects a combination of decoupling that has the highest probability of falling to the target drop location from a plurality of combinations of decoupling of the plurality of partial structures, and decomposes it into the partial structures. May be controlled as follows.
Further, in the communication relay device, each of the plurality of partial structures may be dropped while transmitting a drop warning signal to a terminal device located at a place where the partial structures are dropped.

また、前記通信中継装置において、前記通信中継装置自身の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記故障の発生を検知する手段を備えてもよいし、前記通信中継装置自身の下降を伴う故障の発生に関する情報を外部装置から受信する手段を備えてもよい。
また、前記通信中継装置において、前記落下目標場所を予測する手段を備えてもよいし、前記落下目標場所に関する情報を外部装置から受信する手段を備えてもよい。
Further, the communication relay device may be provided with means for detecting a change in altitude of the communication relay device itself and detecting occurrence of the failure based on the change in altitude. Means may be provided for receiving from the external device information regarding the occurrence of a failure associated with.
Further, the communication relay device may include a unit that predicts the target drop location, and a unit that receives information about the target drop location from an external device.

また、前記通信中継装置において、前記外部装置は、前記通信中継装置を管理する地上又は上空の管理装置であってもよい。前記外部装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と自律制御又は外部から制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを備えた周辺に位置する一又は複数の他の通信中継装置であってもよい。 Further, in the communication relay device, the external device may be a ground or sky management device that manages the communication relay device. The external device is located in the periphery and includes a wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device and a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside. Alternatively, a plurality of other communication relay devices may be used.

また、前記通信中継装置において、前記落下目標場所は、前記故障の発生時における周辺気流の風速及び風向と、前記故障が発生した通信中継装置の移動速度及び移動方向と、前記故障が発生した通信中継装置又はその通信中継装置を構成する前記複数の部分構造体の質量若しくは質量及び外形サイズとに基づいて予測されたものであってもよい。
また、前記通信中継装置において、前記落下目標場所は、前記通信中継装置又は前記複数の部分構造体について互いに異なる複数種類の条件で実行された複数回の落下試験により得られた機械学習の結果に基づいて予測されてもよい
Further, in the communication relay device, the drop target location is a wind speed and a wind direction of a peripheral airflow at the time of occurrence of the failure, a moving speed and a moving direction of the communication relay apparatus in which the failure has occurred, and communication in which the failure has occurred. It may be predicted based on the mass or the mass and the outer size of the plurality of partial structures that configure the relay device or the communication relay device.
Further, in the communication relay device, the drop target location is a result of machine learning obtained by a plurality of drop tests performed under a plurality of different conditions for the communication relay device or the plurality of partial structures. It may be predicted based on.

また、前記通信中継装置において、前記通信中継装置自身の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警信号を送信しながら落下してもよい。
また、前記通信中継装置において、周辺に位置する他の通信中継装置に下降を伴う故障が発生したとき、前記他の通信中継装置又はその部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警信号を送信してもよい。
また、前記通信中継装置において、周辺に位置する他の通信中継装置の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記他の通信中継装置の下降を伴う故障の発生を検知してもよい。
Further, in the communication relay device, dropping of the communication relay device itself may be dropped while transmitting the fall alarm signal to the terminal device located in a location that can be predicted.
Further, in the communication relay device, when a failure accompanied by a descent occurs in another communication relay device located in the vicinity, a terminal device located in a place where the other communication relay device or a partial structure thereof is predicted to fall. it may transmit a fall alarm signal.
Further, in the communication relay device, even if a change in altitude of another communication relay device located in the vicinity is detected, and occurrence of a failure accompanied by a descent of the other communication relay device is detected based on the change in altitude. Good.

また、前記通信中継装置においては、地面又は海面との間の所定のセル形成目標空域に3次元セルを形成し、前記セル形成目標空域の高度は10[km]以下であってもよい。前記セル形成目標空域の高度は50[m]以上1[km]以下であってもよい。
また、前記通信中継装置において、前記浮揚体が位置する空域の高度は100[km]以下であってもよい。前記浮揚体は、高度が11[km]以上及び50[km]以下の成層圏に位置してもよい。
Further, in the communication relay device, a three-dimensional cell may be formed in a predetermined cell formation target airspace between the ground and the sea surface, and the altitude of the cell formation target airspace may be 10 [km] or less. The altitude of the cell formation target airspace may be 50 [m] or more and 1 [km] or less.
Further, in the communication relay device, the altitude of the air space where the floating body is located may be 100 [km] or less. The levitation body may be located in a stratosphere having an altitude of 11 [km] or more and 50 [km] or less.

本発明の他の態様に係るシステムは、前記いずれかの通信中継装置を複数備えるシステムであって、前記複数の通信中継装置はそれぞれ、前記通信中継装置の位置情報及び予定経路情報を互いに交換し、互いに所定距離以下又は所定距離未満の範囲に近づかないように移動経路を制御する。   A system according to another aspect of the present invention is a system including a plurality of any one of the communication relay devices, wherein each of the plurality of communication relay devices exchanges position information and scheduled route information of the communication relay device with each other. , The movement paths are controlled so that they do not approach each other within a predetermined distance or less than a predetermined distance.

本発明の更に他の態様に係る管理装置は、前記いずれかの通信中継装置を管理する地上又は上空に位置する管理装置である。
前記管理装置において、前記故障が発生した通信中継装置の落下目標場所を予測し、その予測した落下目標場所に関する情報を、前記故障が発生した通信中継装置に送信してもよい。
また、前記管理装置において、前記通信中継装置又はその部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警信号を送信してもよい。
A management device according to still another aspect of the present invention is a management device that manages any one of the communication relay devices, which is located on the ground or in the sky.
The management device may predict a fall target location of the communication relay device in which the failure has occurred, and transmit information regarding the predicted fall target location to the communication relay device in which the failure has occurred.
Further, in the management apparatus, dropping of the communication relay device or a partial structure may transmit the drop alarm signal to the terminal device located in a location that can be predicted.

本発明によれば、第5世代移動通信等においてIoT向けデバイスを含む端末装置との間の無線通信の伝搬遅延が低く、広範囲の多数の端末装置と同時接続でき、高速通信可能で、単位面積あたりのシステム容量の大きい3次元化したネットワークを広域にわたって安定に実現することができるとともに、故障時の安全性を高めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the propagation delay of the wireless communication with the terminal device containing the device for IoT in 5th generation mobile communication etc. is low, it can be simultaneously connected with many terminal devices of a wide range, high-speed communication is possible, and unit area is large. A three-dimensional network with a large system capacity per unit can be stably realized over a wide area, and the safety in case of failure can be enhanced.

本発明の一実施形態に係る3次元化ネットワークを実現する通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram showing an example of the overall configuration of a communication system that realizes a three-dimensional network according to an embodiment of the present invention. 実施形態の通信システムに用いられるHAPSの一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of HAPS used for the communication system of embodiment. 実施形態の通信システムに用いられるHAPSの他の例を示す側面図。The side view which shows the other example of HAPS used for the communication system of embodiment. 実施形態の複数のHAPSで上空に形成される無線ネットワークの一例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a wireless network formed in the sky by a plurality of HAPSs according to the embodiment. 更に他の実施形態に係る3次元化ネットワークを実現する通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the whole structure of the communication system which implement | achieves the three-dimensional network which concerns on other embodiment. 実施形態のHAPSの無線中継局の一構成例を示すブロック図。The block diagram which shows one structural example of the wireless relay station of HAPS of embodiment. 実施形態のHAPSの無線中継局の他の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the other structural example of the wireless relay station of HAPS of embodiment. 実施形態のHAPSの無線中継局の更に他の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the further another structural example of the wireless relay station of HAPS of embodiment. HAPSの編隊飛行時の衝突による故障発生の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the failure generation by the collision at the time of formation flight of HAPS. 編隊飛行中のHAPSの衝突回避飛行制御の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the collision avoidance flight control of HAPS during formation flight. 編隊飛行中のHAPSの衝突回避飛行の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the collision avoidance flight of HAPS during formation flight. (a)複数の部分構造体からなるHAPSの一例を示す上面図。(b)は同HAPSの連結解除された分解後の部分構造体を示す上面図。(A) A top view showing an example of HAPS consisting of a plurality of partial structures. (B) The top view which shows the partial structure after disassembly which the HAPS was decoupled. 実施形態のHAPSにおける部分構造体の連結解除の制御系の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of the control system of the decoupling of the partial structure in HAPS of embodiment. 実施形態の通信システムにおけるHAPSの故障発生時の制御の一例を示すシーケンス図。FIG. 5 is a sequence diagram showing an example of control when a HAPS failure occurs in the communication system of the embodiment. HAPSの分解落下の様子の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the mode of decomposition fall of HAPS. 実施形態の通信システムにおける遠隔制御装置(管制センター)のHAPS落下管理データベースを用いた集中管理処理の一例を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an example of centralized management processing using a HAPS fall management database of a remote control device (control center) in the communication system of the embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る通信システムは、多数の端末装置への同時接続や低遅延化などに対応する第5世代移動通信の3次元化ネットワークの実現に適する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the overall configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention.
The communication system according to the present embodiment is suitable for realizing a three-dimensional network for fifth generation mobile communication, which supports simultaneous connection to a large number of terminal devices and low delay.

図1に示すように、通信システムは、複数の空中浮揚型の通信中継装置としての高高度プラットフォーム局(HAPS)10,20を備えている。HAPS10,20は、所定高度の空域に位置して、所定高度のセル形成目標空域40に図中ハッチング領域で示すような3次元セル(3次元エリア)41,42を形成する。HAPS10,20は、自律制御又は外部から制御により地面又は海面から100[km]以下の高高度の空域(浮揚空域)50に浮遊あるいは飛行して位置するように制御される浮揚体(例えば、ソーラープレーン、飛行船)に、無線中継局が搭載されたものである。 As illustrated in FIG. 1, the communication system includes a plurality of high altitude platform stations (HAPS) 10 and 20 as a plurality of aerial levitation type communication relay devices. The HAPS 10 and 20 are located in an air space of a predetermined altitude and form three-dimensional cells (three-dimensional areas) 41 and 42 in the cell formation target air space 40 of the predetermined altitude as shown by hatched areas in the figure. HAPS10,20 autonomously controlled or 100 from the ground or sea surface by external control [km] The following high-altitude airspace (flotation airspace) 50 to the floating or buoyant body is controlled so as to lie flight (e.g., (Solar plane, airship) is equipped with a wireless relay station.

HAPS10,20の位置する空域50は、例えば、高度が11[km]以上及び50[km]以下の成層圏の空域である。この空域50は、気象条件が比較的安定している高度15[km]以上25[km]以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ20[km]の空域であってもよい。図中のHrsl及びHrsuはそれぞれ、地面(GL)を基準にしたHAPS10,20の位置する空域50の下端及び上端の相対的な高度を示している。   The airspace 50 in which the HAPS 10 and 20 are located is, for example, a stratospheric airspace with an altitude of 11 [km] or more and 50 [km] or less. The airspace 50 may be an airspace having an altitude of 15 [km] or more and 25 [km] or less, in which the weather conditions are relatively stable, and may be an airspace having an altitude of approximately 20 [km]. Hrsl and Hrsu in the figure respectively indicate the relative heights of the lower end and the upper end of the air space 50 where the HAPS 10, 20 are located with respect to the ground (GL).

セル形成目標空域40は、本実施形態の通信システムにおける1又は2以上のHAPSで3次元セルを形成する目標の空域である。セル形成目標空域40は、HAPS10,20が位置する空域50と従来のマクロセル基地局等の基地局90がカバーする地面近傍のセル形成領域との間に位置する、所定高度範囲(例えば、50[m]以上1000[m]以下の高度範囲)の空域である。図中のHcl及びHcuはそれぞれ、地面(GL)を基準にしたセル形成目標空域40の下端及び上端の相対的な高度を示している。   The cell formation target airspace 40 is a target airspace for forming a three-dimensional cell by one or more HAPS in the communication system of the present embodiment. The cell formation target airspace 40 is located between the airspace 50 in which the HAPS 10 and 20 are located and the cell formation region near the ground covered by the base station 90 such as the conventional macrocell base station, and the predetermined altitude range (for example, 50 [ It is an airspace of an altitude range from m] to 1000 [m]. Hcl and Hcu in the figure respectively indicate the relative altitudes of the lower end and the upper end of the cell formation target airspace 40 with respect to the ground (GL).

なお、本実施形態の3次元セルが形成されるセル形成目標空域40は、海、川又は湖の上空であってもよい。   The cell formation target air space 40 in which the three-dimensional cell of this embodiment is formed may be above the sea, river, or lake.

HAPS10,20の無線中継局はそれぞれ、移動局である端末装置と無線通信するためのビーム100,200を地面に向けて形成する。端末装置は、遠隔操縦可能な小型のヘリコプター等の航空機であるドローン60に組み込まれた通信端末モジュールでもよいし、飛行機65の中でユーザが使用するユーザ装置であってもよい。セル形成目標空域40においてビーム100,200が通過する領域が3次元セル41,42である。セル形成目標空域40において互いに隣り合う複数のビーム100,200は部分的に重なってもよい。   The wireless relay stations of the HAPS 10 and 20 form beams 100 and 200 for wireless communication with a terminal device, which is a mobile station, toward the ground. The terminal device may be a communication terminal module incorporated in a drone 60 which is an aircraft such as a small helicopter capable of remote control, or a user device used by a user in an airplane 65. In the cell formation target air space 40, the regions through which the beams 100 and 200 pass are the three-dimensional cells 41 and 42. The plurality of beams 100 and 200 adjacent to each other in the cell formation target airspace 40 may partially overlap.

HAPS10,20の無線中継局はそれぞれ、地上又は海上に設置された中継局であるフィーダ局(ゲートウェイ)70を介して、移動通信網80のコアネットワークに接続されている。HAPS10,20とフィーダ局70との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。   The wireless relay stations of the HAPS 10 and 20 are each connected to the core network of the mobile communication network 80 via a feeder station (gateway) 70 which is a relay station installed on the ground or at the sea. Communication between the HAPS 10 and 20 and the feeder station 70 may be performed by wireless communication using radio waves such as microwaves, or may be performed by optical communication using laser light or the like.

HAPS10,20はそれぞれ、内部に組み込まれたコンピュータ等で構成された制御部が制御プログラムを実行することにより、自身の浮揚移動(飛行)や無線中継局での処理を自律制御してもよい。例えば、HAPS10,20はそれぞれ、自身の現在位置情報(例えばGPS位置情報)、予め記憶した位置制御情報(例えば、飛行スケジュール情報)、周辺に位置する他のHAPSの位置情報などを取得し、それらの情報に基づいて浮揚移動(飛行)や無線中継局での処理を自律制御してもよい。   Each of the HAPSs 10 and 20 may autonomously control its own levitating movement (flying) and processing at the wireless relay station by a control unit configured by a computer or the like incorporated therein to execute a control program. For example, the HAPS 10 and 20 each acquire their own current position information (for example, GPS position information), position control information (for example, flight schedule information) stored in advance, position information of other HAPS located in the vicinity, and the like. The levitation movement (flight) and the process in the wireless relay station may be autonomously controlled based on the information of (1).

また、HAPS10,20それぞれの浮揚移動(飛行)や無線中継局での処理は、移動通信網80の通信センター等に設けられた管理装置としての遠隔制御装置85によって制御できるようにしてもよい。この場合、HAPS10,20は、遠隔制御装置85からの制御情報を受信したり遠隔制御装置85に各種情報を送信したりできるように制御用通信端末装置(例えば、移動通信モジュール)が組み込まれ、遠隔制御装置85から識別できるように端末識別情報(例えば、IPアドレス、電話番号など)が割り当てられるようにしてもよい。制御用通信端末装置の識別には通信インターフェースのMACアドレスを用いてもよい。また、HAPS10,20はそれぞれ、自身又は周辺のHAPSの浮揚移動(飛行)や無線中継局での処理に関する情報や各種センサなどで取得した観測データなどの情報を、遠隔制御装置85等の所定の送信先に送信するようにしてもよい。   Further, the floating movement (flight) of each of the HAPS 10 and 20 and the processing in the wireless relay station may be controlled by a remote control device 85 as a management device provided in a communication center of the mobile communication network 80 or the like. In this case, the HAPS 10, 20 has a control communication terminal device (for example, a mobile communication module) incorporated therein so as to receive control information from the remote control device 85 and send various information to the remote control device 85, Terminal identification information (eg, IP address, telephone number, etc.) may be assigned so that the remote control device 85 can identify it. The MAC address of the communication interface may be used to identify the control communication terminal device. In addition, the HAPS 10 and 20 respectively provide information regarding the levitation movement (flight) of HAPS or its surrounding HAPS and processing at the wireless relay station, and information such as observation data acquired by various sensors to a predetermined value of the remote control device 85 or the like. You may make it transmit to a transmission destination.

セル形成目標空域40では、HAPS10,20のビーム100,200が通過していない領域(3次元セル41,42が形成されない領域)が発生するおそれがある。この領域を補完するため、図1の構成例のように、地上側又は海上側から上方に向かって放射状のビーム300を形成して3次元セル43を形成してATG(Air To Ground)接続を行う基地局(以下「ATG局」という。)30を備えてもよい。   In the cell formation target airspace 40, there may be a region where the beams 100 and 200 of the HAPS 10 and 20 do not pass (regions where the three-dimensional cells 41 and 42 are not formed). In order to complement this area, as in the configuration example of FIG. 1, a radial beam 300 is formed upward from the ground side or the sea side to form a three-dimensional cell 43 to form an ATG (Air To Ground) connection. A base station (hereinafter, referred to as “ATG station”) 30 for performing may be provided.

また、ATG局30を用いずに、HAPS10,20の位置やビーム100,200の発散角(ビーム幅)等を調整することにより、HAPS10,20の無線中継局が、セル形成目標空域40に3次元セルがくまなく形成されるように、セル形成目標空域40の上端面の全体をカバーするビーム100,200を形成してもよい。   In addition, by adjusting the positions of the HAPSs 10 and 20, the divergence angles (beam widths) of the beams 100 and 200, etc. without using the ATG station 30, the wireless relay stations of the HAPSs 10 and 20 are set up in the cell formation target airspace 40. The beams 100 and 200 may be formed so as to cover the entire upper end surface of the cell formation target airspace 40 so that the dimensional cells are formed all over.

なお、前記HAPS10,20で形成する3次元セルは、地上又は海上に位置する端末装置との間でも通信できるよう地面又は海面に達するように形成してもよい。   The three-dimensional cells formed by the HAPS 10 and 20 may be formed so as to reach the ground surface or the sea surface so that they can communicate with a terminal device located on the ground or at the sea.

図2は、実施形態の通信システムに用いられるHAPS10の一例を示す斜視図である。
図2のHAPS10は、ソーラープレーンタイプのHAPSであり、長手方向の両端部側が上方に沿った主翼部101と、主翼部101の短手方向の一端縁部にバス動力系の推進装置としての複数のモータ駆動のプロペラ103とを備える。主翼部101の上面には、太陽光発電機能を有する太陽光発電部としての太陽光発電パネル(以下「ソーラーパネル」という。)102が設けられている。また、主翼部101の下面の長手方向の2箇所には、板状の連結部104を介して、ミッション機器が収容される複数の機器収容部としてのポッド105が連結されている。各ポッド105の内部には、ミッション機器としての無線中継局110と、バッテリー106とが収容されている。また、各ポッド105の下面側には離発着時に使用される車輪107が設けられている。ソーラーパネル102で発電された電力はバッテリー106に蓄電され、バッテリー106から供給される電力により、プロペラ103のモータが回転駆動され、無線中継局110による無線中継処理が実行される。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the HAPS 10 used in the communication system of the embodiment.
The HAPS 10 of FIG. 2 is a solar plane type HAPS, and has a plurality of main blades 101 with both ends in the longitudinal direction extending upward and a plurality of bus power system propulsion devices at one edge of the main blade 101 in the lateral direction. Motor driven propeller 103. A solar power generation panel (hereinafter referred to as “solar panel”) 102 as a solar power generation unit having a solar power generation function is provided on the upper surface of the main wing portion 101. In addition, pods 105 serving as a plurality of device accommodating parts for accommodating mission devices are connected to two positions on the lower surface of the main wing part 101 in the longitudinal direction via plate-like connecting parts 104. Inside each pod 105, a wireless relay station 110 as a mission device and a battery 106 are housed. Further, wheels 107 used at the time of taking off and landing are provided on the lower surface side of each pod 105. The electric power generated by the solar panel 102 is stored in the battery 106, the motor of the propeller 103 is rotationally driven by the electric power supplied from the battery 106, and the wireless relay processing by the wireless relay station 110 is executed.

ソーラープレーンタイプのHAPS10は、例えば旋回飛行を行ったり8の字飛行を行ったりすることにより揚力で浮揚し、所定の高度で水平方向の所定の範囲に滞在するように浮揚することができる。なお、ソーラープレーンタイプのHAPS10は、プロペラ103が回転駆動されていないときは、グライダーのように飛ぶこともできる。例えば、昼間などのソーラーパネル102の発電によってバッテリー106の電力が余っているときに高い位置に上昇し、夜間などのソーラーパネル102で発電できないときにバッテリー106からモータへの給電を停止してグライダーのように飛ぶことができる。   The solar plane type HAPS 10 can be levitated by a lift force by performing a turning flight or a figure-8 flight, and can be levitated so as to stay in a predetermined horizontal range at a predetermined altitude. The solar plane type HAPS 10 can fly like a glider when the propeller 103 is not rotationally driven. For example, the power of the battery 106 rises to a high position when the solar panel 102 generates power during the daytime, and when the solar panel 102 cannot generate power during the night, the power supply from the battery 106 to the motor is stopped and the glider. You can fly like.

また、HAPS10は、他のHAPSや人工衛星と光通信に用いられる通信部としての3次元対応指向性の光アンテナ装置130を備えている。なお、図2の例では主翼部101の長手方向の両端部に光アンテナ装置130を配置しているが、HAPS10の他の箇所に光アンテナ装置130を配置してもよい。なお、他のHAPSや人工衛星と光通信に用いられる通信部は、このような光通信を行うものに限らず、マイクロ波などの電波による無線通信などの他の方式による無線通信であってもよい。   The HAPS 10 also includes a three-dimensional directional optical antenna device 130 as a communication unit used for optical communication with other HAPS and artificial satellites. In the example of FIG. 2, the optical antenna device 130 is arranged at both ends of the main wing portion 101 in the longitudinal direction, but the optical antenna device 130 may be arranged at another portion of the HAPS 10. The communication unit used for optical communication with other HAPS and artificial satellites is not limited to such optical communication, and may be wireless communication by other methods such as wireless communication by radio waves such as microwaves. Good.

図3は、実施形態の通信システムに用いられるHAPS20の他の例を示す斜視図である。
図3のHAPS20は、無人飛行船タイプのHAPSであり、ペイロードが大きいため大容量のバッテリーを搭載することができる。HAPS20は、浮力で浮揚するためのヘリウムガス等の気体が充填された飛行船本体201と、バス動力系の推進装置としてのモータ駆動のプロペラ202と、ミッション機器が収容される機器収容部203とを備える。機器収容部203の内部には、無線中継局210とバッテリー204とが収容されている。バッテリー204から供給される電力により、プロペラ202のモータが回転駆動され、無線中継局210による無線中継処理が実行される。
FIG. 3 is a perspective view showing another example of the HAPS 20 used in the communication system of the embodiment.
The HAPS 20 of FIG. 3 is an unmanned airship type HAPS and has a large payload, so a large capacity battery can be mounted. The HAPS 20 includes an airship body 201 filled with a gas such as helium gas for levitating with buoyancy, a motor-driven propeller 202 as a bus power system propulsion device, and a device housing portion 203 that houses mission devices. Prepare A wireless relay station 210 and a battery 204 are housed inside the device housing unit 203. The electric power supplied from the battery 204 rotationally drives the motor of the propeller 202, and the wireless relay station 210 executes wireless relay processing.

なお、飛行船本体201の上面に、太陽光発電機能を有するソーラーパネルを設け、ソーラーパネルで発電された電力をバッテリー204に蓄電するようにしてもよい。   A solar panel having a solar power generation function may be provided on the upper surface of the airship body 201 so that the battery 204 stores the electric power generated by the solar panel.

また、無人飛行船タイプのHAPS20も、他のHAPSや人工衛星と光通信に用いられる通信部としての3次元対応指向性の光アンテナ装置230を備えている。なお、図3の例では飛行船本体201の上面部及び機器収容部203の下面部に光アンテナ装置230を配置しているが、HAPS20の他の部分に光アンテナ装置230を配置してもよい。なお、他のHAPSや人工衛星と光通信に用いられる通信部は、このような光通信を行うものに限らず、マイクロ波などの電波による無線通信などの他の方式による無線通信を行うものであってもよい。   The unmanned airship type HAPS 20 also includes a three-dimensional directional optical antenna device 230 as a communication unit used for optical communication with other HAPS and artificial satellites. In the example of FIG. 3, the optical antenna device 230 is arranged on the upper surface of the airship body 201 and the lower surface of the device housing 203, but the optical antenna device 230 may be arranged on other parts of the HAPS 20. The communication unit used for optical communication with other HAPS or artificial satellites is not limited to such optical communication, but may be wireless communication by other methods such as wireless communication by radio waves such as microwaves. It may be.

図4は、実施形態の複数のHAPS10,20で上空に形成される無線ネットワークの一例を示す説明図である。
複数のHAPS10,20は、上空で互いに光通信によるHAPS間通信ができるように構成され、3次元化したネットワークを広域にわたって安定に実現することができるロバスト性に優れた無線通信ネットワークを形成する。この無線通信ネットワークは、各種環境や各種情報に応じたダイナミックルーティングによるアドホックネットワークとして機能することもできる。前記無線通信ネットワークは、2次元又は3次元の各種トポロジーを有するように形成することができ、例えば、図4に示すようにメッシュ型の無線通信ネットワークであってもよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a wireless network formed in the sky by the plurality of HAPS 10 and 20 of the embodiment.
The plurality of HAPS 10 and 20 are configured to be capable of performing inter-HAPS communication by optical communication in the sky, and form a wireless communication network with excellent robustness that can stably realize a three-dimensional network over a wide area. This wireless communication network can also function as an ad hoc network by dynamic routing according to various environments and various information. The wireless communication network can be formed to have various two-dimensional or three-dimensional topologies, and may be, for example, a mesh type wireless communication network as shown in FIG.

図5は、他の実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。
なお、図5において、前述の図1と共通する部分については同じ符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of the overall configuration of a communication system according to another embodiment.
In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 1 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図5の実施形態では、HAPS10と移動通信網80のコアネットワークとの間の通信を、フィーダ局70及び低軌道の人工衛星72を介して行っている。この場合、人工衛星72とフィーダ局70との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。また、HAPS10と人工衛星72との間の通信については、レーザ光などを用いた光通信で行っている。   In the embodiment of FIG. 5, communication between the HAPS 10 and the core network of the mobile communication network 80 is performed via the feeder station 70 and the low-orbit artificial satellite 72. In this case, the communication between the artificial satellite 72 and the feeder station 70 may be wireless communication using radio waves such as microwaves, or may be optical communication using laser light or the like. Further, the communication between the HAPS 10 and the artificial satellite 72 is performed by optical communication using laser light or the like.

図6は、実施形態のHAPS10,20の無線中継局110,210の一構成例を示すブロック図である。
の無線中継局110,210はリピータータイプの無線中継局の例である。無線中継局110,210はそれぞれ、3Dセル形成アンテナ部111と、送受信部112と、フィード用アンテナ部113と、送受信部114と、リピーター部115と、監視制御部116と、電源部117とを備える。更に、無線中継局110,210はそれぞれ、HAPS間通信などに用いる光通信部125と、ビーム制御部126とを備える。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the wireless relay stations 110 and 210 of the HAPS 10 and 20 of the embodiment.
The wireless relay stations 110 and 210 in FIG. 6 are examples of repeater type wireless relay stations. The wireless relay stations 110 and 210 respectively include a 3D cell forming antenna unit 111, a transmitting / receiving unit 112, a feed antenna unit 113, a transmitting / receiving unit 114, a repeater unit 115, a monitoring control unit 116, and a power supply unit 117. Prepare Further, each of the wireless relay stations 110 and 210 includes an optical communication unit 125 used for inter-HAPS communication and the like, and a beam control unit 126.

3Dセル形成アンテナ部111は、セル形成目標空域40に向けて放射状のビーム100,200を形成するアンテナを有し、端末装置と通信可能な3次元セル41,42を形成する。送受信部112は、3Dセル形成アンテナ部111とともに第一無線通信部を構成し、送受共用器(DUP:DUPlexer)や増幅器などを有し、3Dセル形成アンテナ部111を介して、3次元セル41,42に在圏する端末装置に無線信号を送信したり端末装置から無線信号を受信したりする。   The 3D cell formation antenna unit 111 has an antenna that forms radial beams 100 and 200 toward the cell formation target airspace 40, and forms three-dimensional cells 41 and 42 that can communicate with a terminal device. The transmission / reception unit 112 configures a first wireless communication unit together with the 3D cell formation antenna unit 111, has a duplexer (DUP: DUPlexer), an amplifier, and the like, and includes the three-dimensional cell 41 via the 3D cell formation antenna unit 111. , 42 for transmitting a wireless signal to the terminal device located in the area, and receiving a wireless signal from the terminal device.

フィード用アンテナ部113は、地上又は海上のフィーダ局70と無線通信するための指向性アンテナを有する。送受信部114は、フィード用アンテナ部113とともに第二無線通信部を構成し、送受共用器(DUP:DUPlexer)や増幅器などを有し、フィード用アンテナ部113を介して、フィーダ局70に無線信号を送信したりフィーダ局70から無線信号を受信したりする。   The feed antenna unit 113 has a directional antenna for wireless communication with the feeder station 70 on the ground or at sea. The transmission / reception unit 114 constitutes a second wireless communication unit together with the feed antenna unit 113, has a duplexer (DUP: DUPlexer), an amplifier, etc., and transmits a radio signal to the feeder station 70 via the feed antenna unit 113. To receive a wireless signal from the feeder station 70.

リピーター部115は、端末装置との間で送受信される送受信部112の信号と、フィーダ局70との間で送受信される送受信部114の信号とを中継する。リピーター部115は、周波数変換機能を有してもよい。   The repeater unit 115 relays the signal of the transmission / reception unit 112 transmitted / received to / from the terminal device and the signal of the transmission / reception unit 114 transmitted / received to / from the feeder station 70. The repeater unit 115 may have a frequency conversion function.

監視制御部116は、例えばCPU及びメモリ等で構成され、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、HAPS10,20内の各部の動作処理状況を監視したり各部を制御したりする。特に、監視制御部116は、制御プログラムを実行することにより、プロペラ103,202を駆動するモータ駆動部141を制御して、HAPS10,20を目標位置へ移動させ、また、目標位置近辺に留まるように制御する。   The monitoring control unit 116 is composed of, for example, a CPU and a memory, and executes a program incorporated in advance to monitor the operation processing status of each unit in the HAPS 10 and 20 and control each unit. In particular, the monitoring control unit 116 controls the motor drive unit 141 that drives the propellers 103 and 202 by executing the control program to move the HAPS 10 and 20 to the target position and to stay near the target position. To control.

電源部117は、バッテリー106,204から出力された電力をHAPS10,20内の各部に供給する。電源部117は、太陽光発電パネル等で発電した電力や外部から給電された電力をバッテリー106,204に蓄電させる機能を有してもよい。   The power supply unit 117 supplies the power output from the batteries 106 and 204 to each unit in the HAPS 10 and 20. The power supply unit 117 may have a function of storing electric power generated by a solar power generation panel or the like or electric power supplied from the outside in the batteries 106 and 204.

光通信部125は、レーザ光等の光通信媒体を介して周辺の他のHAPS10,20や人工衛星72と通信する。この通信により、ドローン60等の端末装置と移動通信網80との間の無線通信を動的に中継するダイナミックルーティングが可能になるとともに、いずれかのHAPSが故障したときに他のHAPSがバックアップして無線中継することにより移動通信システムのロバスト性を高めることができる。   The optical communication unit 125 communicates with other HAPSs 10 and 20 in the vicinity and the artificial satellite 72 via an optical communication medium such as a laser beam. This communication enables dynamic routing that dynamically relays wireless communication between the terminal device such as the drone 60 and the mobile communication network 80, and when one HAPS fails, another HAPS backs it up. By wirelessly relaying the data, the robustness of the mobile communication system can be enhanced.

ビーム制御部126は、HAPS間通信や人工衛星72との通信に用いるレーザ光などのビームの方向及び強度を制御したり、周辺の他のHAPS(無線中継局)との間の相対的な位置の変化に応じてレーザ光等の光ビームによる通信を行う他のHAPS(無線中継局)を切り替えるように制御したりする。この制御は、例えば、HAPS自身の位置及び姿勢、周辺のHAPSの位置などに基づいて行ってもよい。HAPS自身の位置及び姿勢の情報は、そのHAPSに組み込んだGPS受信装置、ジャイロセンサ、加速度センサなどの出力に基づいて取得し、周辺のHAPSの位置の情報は、移動通信網80に設けた遠隔制御装置85又は他のHAPS管理サーバから取得してもよい。   The beam control unit 126 controls the direction and intensity of a beam of laser light or the like used for inter-HAPS communication and communication with the artificial satellite 72, and a relative position with respect to other HAPSs (wireless relay stations) in the vicinity. The other HAPS (wireless relay station) that performs communication using a light beam such as a laser beam is controlled to be switched according to the change of This control may be performed based on, for example, the position and orientation of HAPS itself, the position of surrounding HAPS, and the like. The information on the position and orientation of the HAPS itself is acquired based on the outputs of the GPS receiving device, the gyro sensor, the acceleration sensor, etc. incorporated in the HAPS, and the information on the position of the HAPS around the remote is provided in the mobile communication network 80. It may be obtained from the controller 85 or another HAPS management server.

図7は、実施形態のHAPS10,20の無線中継局110,210の他の構成例を示すブロック図である。
図7の無線中継局110,210は基地局タイプの無線中継局の例である。
なお、図7において、図6と同様な構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図7の無線中継局110,210はそれぞれ、モデム部118を更に備え、リピーター部115の代わりに基地局処理部119を備える。更に、無線中継局110,210はそれぞれ、光通信部125とビーム制御部126とを備える。
FIG. 7 is a block diagram showing another configuration example of the wireless relay stations 110 and 210 of the HAPS 10 and 20 of the embodiment.
The wireless relay stations 110 and 210 in FIG. 7 are examples of base station type wireless relay stations.
Note that, in FIG. 7, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Each of the wireless relay stations 110 and 210 in FIG. 7 further includes a modem unit 118, and includes a base station processing unit 119 instead of the repeater unit 115. Further, the wireless relay stations 110 and 210 each include an optical communication unit 125 and a beam control unit 126.

モデム部118は、例えば、フィーダ局70からフィード用アンテナ部113及び送受信部114を介して受信した受信信号に対して復調処理及び復号処理を実行し、基地局処理部119側に出力するデータ信号を生成する。また、モデム部118は、基地局処理部119側から受けたデータ信号に対して符号化処理及び変調処理を実行し、フィード用アンテナ部113及び送受信部114を介してフィーダ局70に送信する送信信号を生成する。   The modem unit 118 performs demodulation processing and decoding processing on the received signal received from the feeder station 70 via the feed antenna unit 113 and the transmission / reception unit 114, and outputs the data signal to the base station processing unit 119 side. To generate. Also, the modem unit 118 performs encoding processing and modulation processing on the data signal received from the base station processing unit 119 side, and transmits to the feeder station 70 via the feed antenna unit 113 and the transmission / reception unit 114. Generate a signal.

基地局処理部119は、例えば、LTE/LTE−Advancedの標準規格に準拠した方式に基づいてベースバンド処理を行うe−NodeBとしての機能を有する。基地局処理部119は、第5世代等の将来の移動通信の標準規格に準拠する方式で処理するものであってもよい。   The base station processing unit 119 has a function as an e-NodeB that performs baseband processing based on, for example, a method based on the LTE / LTE-Advanced standard. The base station processing unit 119 may perform processing by a method that complies with future mobile communication standards such as the fifth generation.

基地局処理部119は、例えば、3次元セル41,42に在圏する端末装置から3Dセル形成アンテナ部111及び送受信部112を介して受信した受信信号に対して復調処理及び復号処理を実行し、モデム部118側に出力するデータ信号を生成する。また、基地局処理部119は、モデム部118側から受けたデータ信号に対して符号化処理及び変調処理を実行し、3Dセル形成アンテナ部111及び送受信部112を介して3次元セル41,42の端末装置に送信する送信信号を生成する。   The base station processing unit 119 executes, for example, demodulation processing and decoding processing on a reception signal received from the terminal device located in the three-dimensional cells 41 and 42 via the 3D cell formation antenna unit 111 and the transmission / reception unit 112. , And generates a data signal to be output to the modem unit 118 side. Also, the base station processing unit 119 performs encoding processing and modulation processing on the data signal received from the modem unit 118 side, and the three-dimensional cells 41 and 42 via the 3D cell forming antenna unit 111 and the transmitting / receiving unit 112. To generate a transmission signal to be transmitted to the terminal device.

図8は、実施形態のHAPS10,20の無線中継局110,210の更に他の構成例を示すブロック図である。
図8の無線中継局110,210はエッジコンピューティング機能を有する高機能の基地局タイプの無線中継局の例である。なお、図8において、図6及び図7と同様な構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図8の無線中継局110,210はそれぞれ、図7の構成要素に加えてエッジコンピューティング部120を更に備える。
FIG. 8 is a block diagram showing still another configuration example of the wireless relay stations 110 and 210 of the HAPS 10 and 20 of the embodiment.
The wireless relay stations 110 and 210 in FIG. 8 are examples of highly functional base station type wireless relay stations having an edge computing function. Note that, in FIG. 8, the same components as those in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Each of the wireless relay stations 110 and 210 of FIG. 8 further includes an edge computing unit 120 in addition to the components of FIG. 7.

エッジコンピューティング部120は、例えば小型のコンピュータで構成され、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、HAPS10,20の無線中継局110,210における無線中継などに関する各種の情報処理を実行することができる。   The edge computing unit 120 is composed of, for example, a small computer, and can execute various information processing related to wireless relay in the wireless relay stations 110 and 210 of the HAPS 10 and 20 by executing a program installed in advance. it can.

例えば、エッジコンピューティング部120は、3次元セル41,42に在圏する端末装置から受信したデータ信号に基づいて、そのデータ信号の送信先を判定し、その判定結果に基づいて通信の中継先を切り換える処理を実行する。より具体的には、基地局処理部119から出力されたデータ信号の送信先が自身の3次元セル41,42に在圏する端末装置の場合は、そのデータ信号をモデム部118に渡さずに、基地局処理部119に戻して自身の3次元セル41,42に在圏する送信先の端末装置に送信するようにする。一方、基地局処理部119から出力されたデータ信号の送信先が自身の3次元セル41,42以外の他のセルに在圏する端末装置の場合は、そのデータ信号をモデム部118に渡してフィーダ局70に送信し、移動通信網80を介して送信先の他のセルに在圏する送信先の端末装置に送信するようにする。   For example, the edge computing unit 120 determines the transmission destination of the data signal based on the data signal received from the terminal device located in the three-dimensional cell 41, 42, and the relay destination of the communication based on the determination result. Execute the process of switching. More specifically, when the destination of the data signal output from the base station processing unit 119 is a terminal device located in its own three-dimensional cell 41, 42, the data signal is not passed to the modem unit 118. Then, the data is returned to the base station processing unit 119 and transmitted to the terminal device of the transmission destination located in the own three-dimensional cells 41 and 42. On the other hand, when the destination of the data signal output from the base station processing unit 119 is a terminal device located in a cell other than the own three-dimensional cells 41 and 42, the data signal is passed to the modem unit 118. The data is transmitted to the feeder station 70 and is transmitted via the mobile communication network 80 to the terminal device of the transmission destination located in another cell of the transmission destination.

エッジコンピューティング部120は、3次元セル41,42に在圏する多数の端末装置から受信した情報を分析する処理を実行してもよい。この分析結果は3次元セル41,42に在圏する多数の端末装置に送信したり移動通信網80のサーバ装置などに送信したりしてもよい。   The edge computing unit 120 may execute a process of analyzing information received from a large number of terminal devices located in the three-dimensional cells 41 and 42. The analysis result may be transmitted to a large number of terminal devices located in the three-dimensional cells 41 and 42, or may be transmitted to a server device of the mobile communication network 80 or the like.

無線中継局110、210を介した端末装置との無線通信の上りリンク及び下りリンクの複信方式は、特定の方式に限定されず、例えば、時分割複信(Time Division Duplex:TDD)方式でもよいし、周波数分割複信(Frequency Division Duplex:FDD)方式でもよい。また、無線中継局110、210を介した端末装置との無線通信のアクセス方式は、特定の方式に限定されず、例えば、FDMA(Frequency Division Multiple Access)方式、TDMA(Time Division Multiple Access)方式、CDMA(Code Division Multiple Access)方式、又は、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)であってもよい。また、前記無線通信には、ダイバーシティ・コーディング、送信ビームフォーミング、空間分割多重化(SDM:Spatial Division Multiplexing)等の機能を有し、送受信両方で複数のアンテナを同時に利用することにより、単位周波数当たりの伝送容量を増やすことができるMIMO(多入力多出力:Multi−Input and Multi−Output)技術を用いてもよい。また、前記MIMO技術は、1つの基地局が1つの端末装置と同一時刻・同一周波数で複数の信号を送信するSU−MIMO(Single−User MIMO)技術でもよいし、1つの基地局が複数の異なる通信端末装置に同一時刻・同一周波数で信号を送信又は複数の異なる基地局が1つの端末装置に同一時刻・同一周波数で信号を送信するMU−MIMO(Multi−User MIMO)技術であってもよい。   The uplink and downlink duplex schemes for wireless communication with the terminal device via the radio relay stations 110 and 210 are not limited to specific schemes, and for example, Time Division Duplex (TDD) schemes are also available. Alternatively, a frequency division duplex (FDD) method may be used. Further, the access method of wireless communication with the terminal device via the wireless relay stations 110 and 210 is not limited to a specific method, and for example, an FDMA (Frequency Division Multiple Access) method, a TDMA (Time Division Multiple Access) method, A CDMA (Code Division Multiple Access) system or an OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) system may be used. In addition, the wireless communication has functions such as diversity coding, transmission beamforming, and space division multiplexing (SDM), and a plurality of antennas are simultaneously used for both transmission and reception to enable a unit frequency per unit frequency. A MIMO (Multi-Input and Multi-Output) technology that can increase the transmission capacity of the above may be used. The MIMO technology may be SU-MIMO (Single-User MIMO) technology in which one base station transmits a plurality of signals at the same time and the same frequency as one terminal device, or one base station has a plurality of signals. Even in the MU-MIMO (Multi-User MIMO) technique in which signals are transmitted to different communication terminal devices at the same time and the same frequency, or a plurality of different base stations transmits signals to one terminal device at the same time and the same frequency. Good.

本実施形態において、HAPS10が上空で故障して落下し、落下地点に被害が発生するおそれがある。例えば、図9に示すように複数のHAPS10が編隊を組んで飛行する場合、隣り合うHAPS10同士が衝突して故障し、故障したHAPS10が下降して落下すると、落下地点に被害が発生するおそれがある。   In the present embodiment, the HAPS 10 may fail in the sky and fall, causing damage to the drop point. For example, when a plurality of HAPS 10 fly in a formation as shown in FIG. 9, adjacent HAPS 10 collide with each other to cause a failure, and when the failed HAPS 10 descends and falls, damage may occur at the drop point. is there.

そこで、本実施形態では、HAPS10の運用時の安全性を高めるために、以下に示すようなHAPSの飛行制御と故障落下時の対策を行っている。例えば、本実施形態では、HAPSの編隊飛行時にHAPS10同士が互いに通信して衝突を回避するように飛行制御している。   Therefore, in the present embodiment, in order to enhance the safety during operation of the HAPS 10, the following HAPS flight control and countermeasures against failure and fall are taken. For example, in the present embodiment, the flight control is performed so that the HAPSs 10 communicate with each other during the formation flight of the HAPS to avoid a collision.

図10は編隊飛行中のHAPS10の衝突回避飛行制御の一例を示すフローチャートであり、図11は編隊飛行中のHAPS10の衝突回避飛行の一例を示す説明図である。なお、ここでは、ソーラープレーンタイプのHAPS10のみの例であるが、無人飛行船タイプのHAPS20であってもよいし、これらのHAPS10,20が混在していてもよい。   FIG. 10 is a flowchart showing an example of collision avoidance flight control of the HAPS 10 during formation flight, and FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of collision avoidance flight of the HAPS 10 during formation flight. Although only the solar plane type HAPS 10 is shown here, the unmanned airship type HAPS 20 may be used, or these HAPS 10 and 20 may be mixed.

図10において、本実施形態の複数のHAPS10が編隊飛行する場合、HAPS10は、光通信などのHAPS間通信により、所定の一定時間ごとに周辺のHAPS10’に対して通信確立のための所定の信号を無線送信し(S101)、その送信信号に対する応答信号(ACK信号)の受信を待つ。応答信号(ACK信号)を受信すると(S102でYes)、HAPS10は、周辺のHAPS10’との間で通信を確立し(S103)、現在位置情報と飛行予定の経路情報とを交換する(S104)。HAPS10は、周辺のHAPS10’から受信した現在位置情報と飛行予定の経路情報とに基づいて衝突可能性があると判断した場合(S105でYes)、HAPS10を中心とした一定範囲のエリア10R内に周辺のHAPS10’が入らないように(図11参照)、HAPS10自身の飛行経路を変更する(S106)。この情報交換及び飛行経路変更は、衝突の可能性がなくなるまで繰り返し(S104〜S106)、その後、HAPS間の通信を切断する(S107)。   In FIG. 10, when a plurality of HAPSs 10 of the present embodiment fly in a formation, the HAPS 10 uses a communication between HAPSs such as optical communication to cause a predetermined signal for establishing communication with a surrounding HAPS 10 ′ at predetermined intervals. Is wirelessly transmitted (S101) and waits for reception of a response signal (ACK signal) to the transmission signal. When the response signal (ACK signal) is received (Yes in S102), the HAPS 10 establishes communication with the surrounding HAPS 10 '(S103) and exchanges the current position information with the flight schedule route information (S104). . When the HAPS 10 determines that there is a possibility of collision based on the current position information received from the surrounding HAPS 10 ′ and the route information of the flight schedule (Yes in S105), the HAPS 10 moves within a certain area 10R centered on the HAPS 10. The flight path of the HAPS 10 itself is changed so that the surrounding HAPS 10 'does not enter (see FIG. 11) (S106). This information exchange and flight route change are repeated until there is no possibility of collision (S104 to S106), and then the communication between HAPSs is disconnected (S107).

なお、図10の例では、HAPS10自身の飛行経路を変更しているが、HAPS10を中心とした一定範囲のエリア10R内に周辺のHAPS10’が入らないように、HAPS10から周辺のHAPS10’に飛行制御情報を送信することにより、周辺のHAPS10’の飛行経路を変更させてもよい。また、HAPS10の周辺のHAPS10’に衝突しない飛行制御は、各HAPSの位置情報などに基づいて遠隔制御装置85から手動で遠隔的に行ってもよい。   In addition, in the example of FIG. 10, the flight path of the HAPS 10 itself is changed. However, the flight from the HAPS 10 to the surrounding HAPS 10 ′ is performed so that the surrounding HAPS 10 ′ does not enter the area 10R of a certain range centered on the HAPS 10. The flight path of the surrounding HAPS 10 ′ may be changed by transmitting the control information. The flight control that does not collide with the HAPS 10 ′ around the HAPS 10 may be manually and remotely performed from the remote control device 85 based on the position information of each HAPS.

また、本実施形態では、HAPS10の故障時の安全性を高めるため、HAPS10の下降を伴う故障が発生したとき、故障したHAPS101による被害を低減するように、周辺気流の情報に基づいて安全な落下目標場所を予測し、HAPS10を分解してできるだけ前記安全な落下目標場所に落下させている。   Further, in the present embodiment, in order to enhance the safety at the time of failure of the HAPS 10, when a failure accompanied by the lowering of the HAPS 10 occurs, a safe fall based on the information of the surrounding airflow so as to reduce the damage caused by the failed HAPS 101. The target location is predicted, the HAPS 10 is disassembled, and the HAPS 10 is dropped to the safe fall target location as much as possible.

図12は連結解除可能な連結部151,152で連結された複数の部分構造体10A〜10Eで構成したHAPS10の説明図である。図12(a)は複数の部分構造体10A〜10EからなるHAPS10の一例を示す上面図であり、図12(b)は同HAPS10の連結解除された分解後の部分構造体10A〜10Eを示す上面図である。また、図13はHAPS10における部分構造体10A〜10Eの連結解除の制御系の一例を示すブロック図である。   FIG. 12 is an explanatory diagram of the HAPS 10 including a plurality of partial structural bodies 10A to 10E connected by the connection portions 151 and 152 that can be released from the connection. FIG. 12A is a top view showing an example of the HAPS 10 composed of a plurality of partial structures 10A to 10E, and FIG. 12B shows the partial structures 10A to 10E after the HAPS 10 has been decoupled and disassembled. It is a top view. FIG. 13 is a block diagram showing an example of a control system for disconnecting the partial structures 10A to 10E in the HAPS 10.

なお、図12はHAPS10を構成する部分構造体10A〜10Eの数が5の場合について示しているが、部分構造体の数は2〜4でもよいし、6以上であってもよい。また、部分構造体10A〜10Eの連結部の位置や構造は図示のものに限定されない。また、図12では、HAPS10が尾翼150を有する場合について示しているが、本実施形態のHAPS10において、尾翼は必須ではなく、尾翼150及びその連結部152を備えていなくてもよい。   Although FIG. 12 shows the case where the number of the partial structures 10A to 10E forming the HAPS 10 is 5, the number of the partial structures may be 2 to 4 or 6 or more. Further, the positions and structures of the connecting portions of the partial structures 10A to 10E are not limited to those shown in the drawings. Further, although FIG. 12 shows the case where the HAPS 10 has the tail 150, the HAPS 10 of the present embodiment does not require the tail and the tail 150 and the connecting portion 152 thereof may not be provided.

図12及び図13に示す構成例において、HAPS10の部分構造体10A〜10Eは、主翼部101の複数の連結部151と、複数の尾翼150の連結部152とにより連結されている。複数の連結部151及び152はそれぞれ、互いに対向するように組み合わされて連結する2つ一組の連結部構成部材151A〜151E,152A〜152Eで構成されている。複数の部分構造体10A〜10Eの連結を選択的に解除する連結解除機構は、対応する連結部構成部材同士を選択的に結合したり分離したりすることができる。連結解除機構としては、各種機構を用いることができ、例えば、電磁石を用いた結合・分離機構、クランプやバネなどを用いた機械的な結合・分離機構、又はそれらを組み合わせた機構を用いることができる。機械的な結合・分離機構は、サーボのようなアクチュエータを有し、電気信号でもって結合を解除できるものであってもよい。また、連結解除機構は、ジュール熱を利用した形状記憶合金や熱可塑性樹脂の変形による解除機構を有するものであってもよい。   In the configuration example illustrated in FIGS. 12 and 13, the partial structures 10A to 10E of the HAPS 10 are connected by the plurality of connecting portions 151 of the main wing portion 101 and the connecting portions 152 of the plurality of tail wings 150. Each of the plurality of connecting portions 151 and 152 is composed of a pair of connecting portion constituting members 151A to 151E and 152A to 152E which are combined and connected so as to face each other. The connection releasing mechanism that selectively releases the connection of the plurality of partial structures 10A to 10E can selectively connect or separate the corresponding connecting portion constituent members. As the decoupling mechanism, various mechanisms can be used. For example, a coupling / separation mechanism using an electromagnet, a mechanical coupling / separation mechanism using a clamp or a spring, or a combination thereof can be used. it can. The mechanical coupling / separation mechanism may have an actuator such as a servo and can be decoupled by an electric signal. Further, the connection release mechanism may have a release mechanism by deformation of a shape memory alloy or thermoplastic resin using Joule heat.

制御部153は、HAPS10の下降を伴う故障が発生した旨の故障発生通知を受けると、周辺気流の情報に基づいて予測される安全な落下目標場所にHAPS10を落下させるように生成された分解制御情報に基づいて連結解除機構154を制御する。連結解除機構154は、制御部153からの制御信号に基づいて、複数の連結部151及び152の一部又は全部の連結を解除する。   When the control unit 153 receives the failure occurrence notification that the failure accompanied by the lowering of the HAPS 10 has occurred, the disassembly control generated so as to cause the HAPS 10 to fall to a safe fall target location predicted based on the information of the surrounding airflow. The disconnecting mechanism 154 is controlled based on the information. The connection releasing mechanism 154 releases the connection of some or all of the plurality of connecting portions 151 and 152 based on the control signal from the control portion 153.

なお、図13の制御系において、制御部153は、複数の連結部151及び152のうち連結を解除する連結解除対象の連結部の位置及び個数(分裂数)並びに連結を解除するタイミング(例えば、時刻情報)の少なくとも一つを制御してもよい。また、制御部153は、部分構造体10A〜10Eの連結解除の複数種類の組み合わせから、安全な落下目標場所への落下の確率が最も高い連結解除の組み合わせを選択して部分構造体に分解するように制御してもよい。この連結解除の組み合わせの選択情報は、制御部153に送られる分解制御情報に含めてもよい。   Note that in the control system of FIG. 13, the control unit 153 controls the position and the number (division number) of the connection portions to be released from the connection among the plurality of connection portions 151 and 152, and the timing to release the connection (for example, At least one of the time information) may be controlled. In addition, the control unit 153 selects a combination of decoupling that has the highest probability of falling to the safe fall target location from a plurality of combinations of decoupling of the partial structures 10A to 10E and decomposes it into a partial structure. May be controlled as follows. The selection information of this combination of disconnection may be included in the disassembly control information sent to the control unit 153.

図14は実施形態の通信システムにおけるHAPS10の故障発生時の制御の一例を示すシーケンス図である。また、図15は、HAPS10の分解落下の様子の一例を示す説明図である。なお、図14では、HAPS10の故障発生を周辺のHAPS10’が検知する場合について示しているが、HAPS10の故障発生をそのHAPS10自身が検知してもよい。また、周辺のHAPS10’が複数存在している場合、HAPS10の故障発生を検知した周辺のHAPS10’がその検知結果を他の周辺のHAPS10’に通知するようにしてもよい。   FIG. 14 is a sequence diagram showing an example of control when the HAPS 10 fails in the communication system of the embodiment. In addition, FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating an example of a state in which the HAPS 10 is disassembled and dropped. Although FIG. 14 shows the case where the HAPS 10 ′ in the vicinity detects the failure occurrence of the HAPS 10, the HAPS 10 itself may detect the failure occurrence of the HAPS 10. In addition, when there are a plurality of peripheral HAPS 10 ', the peripheral HAPS 10' that has detected the failure occurrence of the HAPS 10 may notify the detection result to other peripheral HAPS 10 '.

図14において、HAPS10に下降を伴う故障が発生すると(S201)、その故障が、外部装置としての周辺の一又は複数のHAPS10’で検知される(S202)。例えば、周辺のHAPS10’は、HAPS10との間で光通信などによるHAPS間通信を行うことによりHAPS10が所定の閾値以上の下降を検知した場合、HAPS10の故障が発生したと判断する。周辺のHAPS10’は、HAPS10の故障発生を検知すると、その故障発生通知をHAPS10と、地上又は海上の管制センターに設けられた管理装置(外部装置)としての遠隔制御装置85とに送信する(S203,S204)。   In FIG. 14, when a failure accompanied by a drop occurs in the HAPS 10 (S201), the failure is detected by one or a plurality of HAPS 10 'around the external device (S202). For example, the peripheral HAPS 10 ′ determines that a failure of the HAPS 10 occurs when the HAPS 10 detects a drop of a predetermined threshold value or more by performing inter-HAPS communication such as optical communication with the HAPS 10. When the HAPS 10 ′ in the vicinity detects the occurrence of a failure in the HAPS 10, the HAPS 10 ′ transmits the failure notification to the HAPS 10 and the remote control device 85 as a management device (external device) provided in the ground or sea control center (S203). , S204).

遠隔制御装置85は、HAPS10の故障発生通知を周辺のHAPS10’から受信すると、HAPS10の周辺気流の情報に基づいてHAPS10(部分構造体10A〜10E)の安全な落下目標場所を予測する(S205)。例えば、遠隔制御装置85は、故障の発生時における周辺気流の風速及び風向と、故障が発生したHAPS10の移動速度及び移動方向と、故障が発生したHAPS10又はそのHAPS10を構成する複数の部分構造体10A〜10Eの質量若しくは質量及び外形サイズとに基づいて、HAPS10の部分構造体10A〜10Eそれぞれの安全な落下目標場所を予測する。遠隔制御装置85は、その安全な落下目標場所にHAPS10(部分構造体10A〜10E)を落下させるように分解制御情報を生成し(S206)、HAPS10に送信する(S207)。この分解制御情報には、前述の連結解除の組み合わせの選択情報を含めてもよい。   When the remote control device 85 receives the failure occurrence notification of the HAPS 10 from the surrounding HAPS 10 ′, it predicts a safe fall target location of the HAPS 10 (the partial structures 10A to 10E) based on the information of the air flow around the HAPS 10 (S205). . For example, the remote control device 85 includes a wind speed and a wind direction of the surrounding airflow at the time of occurrence of a failure, a moving speed and a moving direction of the HAPS 10 in which the failure has occurred, the HAPS 10 in which the failure has occurred, or a plurality of partial structural bodies constituting the HAPS 10. Based on the masses or masses of 10A to 10E and the outer size, the safe falling target locations of the partial structures 10A to 10E of the HAPS 10 are predicted. The remote control device 85 generates disassembly control information so that the HAPS 10 (partial structures 10A to 10E) is dropped to the safe fall target location (S206), and transmits it to the HAPS 10 (S207). This disassembly control information may include selection information for the above-described combination of disconnection.

なお、前記落下目標場所の予測及び分解制御情報の生成は、HAPSの落下に関する過去の落下時の情報や落下試験時の情報を記憶した記憶手段としてのデータベース(「HAPS落下管理データベース(DB)」ともいう。)を参照して行ってもよい。HAPS落下管理データベースには、周辺気流の風速及び風向、HAPSの移動速度及び移動方向並びにHAPS又はその部分構造体の質量若しくは質量及び外形サイズと、落下場所との相関の大きさを示す情報を含んでもよい。ここで、落下場所のデータは、HAPS又は部分構造体の落下下降前の位置を基準にした相対的な位置データ(例えば、半径及び方向)であってもよい。   It should be noted that the prediction of the target drop location and the generation of the disassembly control information are performed by a database (“HAPS fall management database (DB)”) as a storage unit that stores information about the fall of the HAPS during the past fall and information during the drop test. (Also referred to as "."). The HAPS fall management database includes information indicating the wind velocity and direction of the surrounding airflow, the moving velocity and moving direction of HAPS, the mass or mass and outer size of HAPS or its partial structure, and the magnitude of correlation with the falling location. But it's okay. Here, the data of the falling place may be relative position data (for example, radius and direction) based on the position of the HAPS or the partial structure before falling and descending.

HAPS10は、遠隔制御装置85から分解制御情報を受信すると、その分解制御情報に基づいて、複数の連結部151及び152の一部又は全部の連結を解除するように制御する(S208)。前述のように、HAPS10は、複数の連結部151及び152のうち連結を解除する連結解除対象の連結部の位置及び個数を制御する連結解除制御を実行する。この連結解除制御では、連結を解除するタイミングの制御を含めてもよい。   Upon receiving the disassembly control information from the remote control device 85, the HAPS 10 controls so as to release the connection of some or all of the plurality of connection units 151 and 152 based on the disassembly control information (S208). As described above, the HAPS 10 executes the connection release control for controlling the position and the number of the connection portions of the plurality of connection portions 151 and 152, which are the connection release objects to release the connection. This connection release control may include control of the timing of releasing the connection.

HAPS10の所定の連結部で分解された部分構造体10A〜10Eはそれぞれ、図15に示すように分解落下を開始し、安全な落下目標場所に落下していく。これにより、HAPS10の故障時における落下場所での被害の発生を回避を抑制し、安全性を高めることができる。特に、本実施形態では、HAPS10を部分構造体10A〜10Eに分解して落下させることにより、予測した安全な落下目標場所に落下する確率を高めることができる。   Each of the partial structures 10A to 10E disassembled at the predetermined connecting portion of the HAPS 10 starts disassembly and fall as shown in FIG. 15 and falls to a safe fall target location. As a result, it is possible to suppress the occurrence of damage at the dropping place when the HAPS 10 fails and to improve safety. In particular, in the present embodiment, the probability that the HAPS 10 will fall to the predicted safe fall target location can be increased by disassembling the HAPS 10 into the partial structures 10A to 10E and dropping them.

なお、上記図14の制御例において、HAPS10の部分構造体10A〜10Eはそれぞれ、各部分構造体が落下する地上又は海上の落下場所に位置する近隣のユーザ装置(UE)などの端末装置に落下警報信号(落下アラーム)を送信しながら落下してもよい(S209)。この場合、部分構造体10A〜10Eは、周辺のHAPS10’を介して端末装置に落下警信号を送信できるように制御用通信端末装置(例えば、移動通信モジュール)及び非常用電源が組み込まれ、周辺のHAPS10’や端末装置から識別できるように端末識別情報(例えば、IPアドレス、電話番号など)が割り当てられるようにしてもよい。落下警報信号を受信した端末装置のユーザは建物などの屋内に避難することができる。 In the control example of FIG. 14 described above, each of the partial structures 10A to 10E of the HAPS 10 falls onto a terminal device such as a user device (UE) in the vicinity located at a drop location on the ground or at the sea where each partial structure falls. You may fall while transmitting an alarm signal (fall alarm) (S209). In this case, partial structure 10A~10E includes a control communication terminal device can send a fall alarm signal to the terminal device via the periphery of HAPS10 '(e.g., a mobile communication module) and emergency power supply are incorporated, Terminal identification information (for example, an IP address, a telephone number, etc.) may be assigned so that it can be identified by the HAPS 10 'and the terminal device in the vicinity. The user of the terminal device that has received the fall warning signal can evacuate indoors such as a building.

また、落下警報信号は、HAPS10又はその部分構造体10A〜10Eが安全な落下目標場所に落下できない場合、すなわち、落下目標場所からずれた場所(実際の落下場所)に向けて下降している場合に、実際の落下場所に位置するユーザ装置などの端末装置に送信してもよい。   In addition, the fall alarm signal is generated when the HAPS 10 or its substructures 10A to 10E cannot fall to a safe fall target location, that is, when the HAPS 10 or its substructures 10A to 10E are falling toward a location deviating from the fall target location (actual fall location) Alternatively, it may be transmitted to a terminal device such as a user device located at an actual drop location.

また、故障で下降しているHAPS10又はその部分構造体10A〜10Eが通信できない状態になった場合、その故障で下降しているHAPS10の周辺に位置する一又は複数の周辺のHAPS10’は、遠隔制御装置85や、前記安全な落下目標場所又は前記実際の落下場所に位置するユーザ装置などの端末装置に、落下警信号(落下アラーム)を送信してもよい。また、遠隔制御装置85は、前記安全な落下目標場所又は前記実際の落下場所に位置するユーザ装置などの端末装置に、落下警信号を送信してもよい。 Further, when the HAPS 10 descending due to a failure or the partial structures 10A to 10E thereof are in a state where communication is not possible, one or a plurality of peripheral HAPS 10 'located around the HAPS 10 descending due to the failure, and a remote control device 85, the to the terminal device, such as a user equipment located in a safe drop target location or the actual drop locations, drop alarm signal (falling alarm) may be transmitted. The remote control device 85, the the terminal device such as a user equipment located in a safe drop target location or the actual drop location may transmit a drop alarm signal.

また、上記図14の制御例において、故障が発生したHAPS10が自身の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて故障の発生を検知してもよい。また、故障が発生したHAPS10は、自身の下降を伴う故障の発生に関する情報(故障発生通知)を遠隔制御装置85から受信してもよい。   Further, in the control example of FIG. 14 described above, the HAPS 10 in which a failure has occurred may detect a change in its own altitude and detect the occurrence of a failure based on the change in the altitude. Further, the HAPS 10 in which the failure has occurred may receive from the remote control device 85 information (failure occurrence notification) regarding the occurrence of the failure accompanied by the descending of itself.

また、上記図14の制御例において、故障が発生したHAPS10が落下目標場所を予測して分解制御情報を生成してもよい。また、前記周辺のHAPS10’が落下目標場所を予測して分解制御情報を生成し、その生成した分解制御情報を落下目標場所に関する情報としてHAPS10に送信してもよい。   Further, in the control example of FIG. 14 described above, the HAPS 10 in which the failure has occurred may predict the drop target location and generate the disassembly control information. Alternatively, the surrounding HAPS 10 'may predict the fall target location, generate the disassembly control information, and transmit the generated disassembly control information to the HAPS 10 as information about the fall target location.

また、本実施形態において、前記落下目標場所は、HAPS10又はそのHAPS10を構成する複数の部分構造体10A〜10Eについて実行された落下試験及びその試験データを用いた機械学習により得られたHAPS落下管理データベースに基づいて予測してもよい。   Further, in the present embodiment, the drop target location is a HAPS drop management obtained by a drop test performed on the HAPS 10 or a plurality of partial structures 10A to 10E constituting the HAPS 10 and machine learning using the test data. You may make a prediction based on a database.

図16は、実施形態の通信システムにおける遠隔制御装置85(管制センター)のHAPS落下管理データベースを用いた集中管理処理の一例を示すフローチャートである。
図16において、遠隔制御装置85は、HAPS10又は複数の部分構造体10A〜10Eそれぞれについて互いに異なる複数種類の条件で試行された複数回の落下試験について、試験結果のデータを収集する(S301)。試験結果のデータは、試験時の気流の風速及び風向のデータと、実際に落下した落下場所のデータとを含む。試験結果のデータは、落下前のHAPS10又は部分構造体10A〜10Eの移動速度及び移動方向のデータと、HAPS10又は部分構造体10A〜10Eの質量若しくは質量及び外形サイズのデータとを含んでもよい。また、試験結果のデータは、落下試験に用いる試験装置から受信して取得してもよいし、落下試験のオペレータなどが入力することで取得してもよい。
FIG. 16 is a flowchart showing an example of centralized management processing using the HAPS fall management database of the remote control device 85 (control center) in the communication system of the embodiment.
In FIG. 16, the remote control device 85 collects test result data for a plurality of drop tests that have been attempted for each of the HAPS 10 or the plurality of partial structures 10A to 10E under a plurality of different types of conditions (S301). The data of the test result includes the data of the wind speed and the wind direction of the airflow at the time of the test, and the data of the actual falling location. The data of the test result may include the data of the moving speed and the moving direction of the HAPS 10 or the partial structures 10A to 10E before dropping, and the data of the mass or the mass and the outer size of the HAPS 10 or the partial structures 10A to 10E. Further, the test result data may be received and acquired from the test apparatus used for the drop test, or may be acquired by inputting by the operator of the drop test or the like.

次に、遠隔制御装置85は、HAPS10又は部分構造体10A〜10Eの落下試験の試験結果のデータに基づいて機械学習を実行する(S302)。この機械学習は、例えば、人工知能(AI)により、気流の風速及び風向、HAPS又は部分構造体の移動速度及び移動方向並びにHAPS又は部分構造体の質量若しくは質量及び外形サイズと、HAPS又は部分構造体が実際に落下した落下場所との間の相関の大きさを計算して求めるように行う。ここで、落下場所のデータは、HAPS又は部分構造体の落下下降前の位置を基準にした相対的な位置データ(例えば、半径及び方向)であってもよい。   Next, the remote control device 85 executes machine learning based on the test result data of the HAPS 10 or the partial structures 10A to 10E (S302). This machine learning is performed, for example, by artificial intelligence (AI), the wind speed and direction of the air flow, the moving speed and moving direction of the HAPS or substructure, and the mass or mass and external size of the HAPS or substructure, and the HAPS or substructure. The size of the correlation with the place where the body actually falls is calculated and obtained. Here, the data of the falling place may be relative position data (for example, radius and direction) based on the position of the HAPS or the partial structure before falling and descending.

次に、遠隔制御装置85は、前記機械学習の結果に基づいて、HAPS及び部分構造体の落下場所の予測精度を高めるように、HAPS落下管理データベースを更新する(S303)。   Next, the remote control device 85 updates the HAPS fall management database based on the result of the machine learning so as to improve the prediction accuracy of the drop locations of the HAPS and the partial structure (S303).

次に、運用中のHAPS10の下降を伴う故障が検知されると、遠隔制御装置85は、その故障HAPSに関する故障HAPS情報を受信する(S304)。故障HAPS情報は、例えば、故障の発生時における周辺気流の風速及び風向と、故障が発生したHAPS10の移動速度及び移動方向と、故障が発生したHAPS10又はそのHAPS10を構成する複数の部分構造体10A〜10Eの質量若しくは質量及び外形サイズとを含む。   Next, when a failure accompanied by the descent of the HAPS 10 in operation is detected, the remote control device 85 receives the failure HAPS information regarding the failure HAPS (S304). The failure HAPS information includes, for example, the wind speed and the wind direction of the surrounding airflow at the time of the failure, the moving speed and the moving direction of the HAPS 10 in which the failure has occurred, the HAPS 10 in which the failure has occurred, or a plurality of partial structures 10A constituting the HAPS 10. Mass or mass and external size of 10E.

遠隔制御装置85は、受信した故障HAPS情報とHAPS落下管理データベースとに基づいて、HAPS10又は部分構造体10A〜10Eの安全な落下目標場所を予測し(S305)、HAPS10の分解制御情報を生成し(S306)、生成した分解制御情報を前記故障したHAPS10に送信する(S307)。ここで、分解制御情報は、HAPS10の複数の連結部151及び152のうち連結を解除する連結解除対象の連結部の位置及び個数を指定する情報を含む。分解制御情報は、連結を解除するタイミング(例えば、時刻情報)を含んでもよい。また、分解制御情報は、部分構造体10A〜10Eの連結解除の複数種類の組み合わせから、安全な落下目標場所への落下の確率が最も高い連結解除の組み合わせを選択する選択情報を含んでもよい。   The remote control device 85 predicts the safe fall target location of the HAPS 10 or the substructures 10A to 10E based on the received failure HAPS information and the HAPS fall management database (S305), and generates the disassembly control information of the HAPS 10. (S306), the generated disassembly control information is transmitted to the failed HAPS 10 (S307). Here, the disassembly control information includes information that specifies the position and the number of the connection portions to be released from the connection among the plurality of connection portions 151 and 152 of the HAPS 10. The disassembly control information may include a timing for releasing the connection (for example, time information). In addition, the disassembly control information may include selection information that selects a combination of disconnection that has the highest probability of falling to the safe target drop location from a plurality of combinations of disconnection of the partial structures 10A to 10E.

上記分解制御情報に基づいて分解したHAPS10の部分構造体10A〜10Eが落下した後、遠隔制御装置85は、その落下結果データを受信して落下目標場所の予測精度を高めるように機械学習を行い、HAPS落下管理データベースを更新してもよい(S308,S302,S303)。落下結果データは、HAPS10の部分構造体10A〜10Eが実際に落下した落下場所の情報を含む。落下結果データは、HAPS10の部分構造体10A〜10Eが落下している落下中に測定された複数の高度における気流の風速及び風向を含んでもよいし、落下中に測定された部分構造体10A〜10Eの落下速度などの装置状態情報を含んでもよい。また、落下結果データは、通信機能を有している落下したHAPS10又は部分構造体10A〜10Eから受信してもよいし、落下したHAPS10の周辺に位置していた周辺のHAPS10’から受信してもよい。   After the partial structures 10A to 10E of the HAPS 10 disassembled based on the disassembly control information fall, the remote control device 85 receives the fall result data and performs machine learning so as to improve the prediction accuracy of the fall target location. , The HAPS fall management database may be updated (S308, S302, S303). The fall result data includes information on the place where the partial structures 10A to 10E of the HAPS 10 actually fell. The fall result data may include the wind speed and the wind direction of the airflow at a plurality of altitudes measured during the fall in which the partial structures 10A to 10E of the HAPS 10 are falling, or the partial structures 10A to 10E measured during the fall. It may also include device status information such as the drop rate of 10E. Further, the fall result data may be received from the fallen HAPS 10 or the partial structures 10A to 10E having a communication function, or may be received from the surrounding HAPS 10 ′ located around the fallen HAPS 10. Good.

なお、本明細書で説明された処理工程並びにHAPS10,20等の通信中継装置の無線中継局、フィーダ局、遠隔制御装置、端末装置(ユーザ装置、移動局、通信端末)及び基地局における基地局装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。   It should be noted that the processing steps described in the present specification and wireless relay stations of communication relay devices such as HAPS 10 and 20, feeder stations, remote control devices, terminal devices (user devices, mobile stations, communication terminals) and base stations in base stations. The components of the device can be implemented by various means. For example, these processes and components may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof.

ハードウェア実装については、実体(例えば、無線中継局、フィーダ局、基地局装置、無線中継局装置、端末装置(ユーザ装置、移動局、通信端末)、遠隔制御装置、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置)において前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、1つ又は複数の、特定用途向けIC(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。   As for hardware implementation, the entity (for example, wireless relay station, feeder station, base station device, wireless relay station device, terminal device (user device, mobile station, communication terminal), remote control device, hard disk drive device, or optical disk In the drive device), means such as a processing unit used for realizing the steps and components are one or a plurality of application-specific ICs (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs). ), Programmable logic device (PLD), field programmable gate array (FPGA), processor, controller, microcontroller, microprocessor, electronic device, designed to perform the functions described herein. Other electronic units, comps Over data, or it may be implemented in a combination thereof.

また、ファームウェア及び/又はソフトウェア実装については、前記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム(例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード)で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び/又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ/プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された前記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、FLASHメモリ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、1又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。   Also, for firmware and / or software implementations, means such as processing units used to implement the components are programs (eg, procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , Etc.) may be implemented. In general, any computer / processor readable medium embodying firmware and / or software code, means, such as a processing unit, used to implement the steps and components described herein. May be used to implement. For example, firmware and / or software code may be stored in memory and executed by a computer or processor, eg, at the controller. The memory may be mounted inside the computer or the processor, or may be mounted outside the processor. The firmware and / or software code may be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM). ), A FLASH memory, a floppy disk, a compact disk (CD), a digital versatile disk (DVD), a magnetic or optical data storage device, etc., and may be stored on a computer or processor readable medium. Good. The code may be executed by one or more computers or processors, or may cause the computers or processors to perform the functional aspects described herein.

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。   Also, the description of the embodiments disclosed herein is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to this disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other variations without departing from the spirit or scope of this disclosure. Therefore, the present disclosure should not be limited to the examples and designs described herein, but should be admitted to the broadest extent consistent with the principles and novel features disclosed herein.

10 HAPS(ソーラープレーンタイプ)
10A〜10E 部分構造体
20 HAPS(飛行船タイプ)
40 セル形成目標空域
41,42,43 3次元セル
50 HAPSが位置する空域
60 ドローン
65 飛行機
70 フィーダ局
72 人工衛星
75 マイクロ波給電局
80 移動通信網
85 遠隔制御装置(管制センター)
100,200、300 ビーム
101 主翼部
102 ソーラーパネル(太陽光発電パネル)
103,202 プロペラ
104 連結部
105 ポッド
106 バッテリー
107 車輪
108 受電用ポッド
110,210 無線中継局
111 3次元(3D)セル形成アンテナ部
112 送受信部
113 フィード用アンテナ部
114 送受信部
115 リピーター部
116 監視制御部
117 電源部
118 モデム部
119 基地局処理部
120 エッジコンピューティング部
125 光通信部
126 ビーム制御部
130,230 光アンテナ装置
141 モータ駆動部
150 尾翼
151,152 連結部
151A〜151E 連結解除後の連結部構成部材
152A〜152E 連結解除後の連結部構成部材
153 制御部
154 連結解除機構
10 HAPS (Solar plane type)
10A-10E Partial structure 20 HAPS (airship type)
40 Cell formation target air space 41, 42, 43 Three-dimensional cell 50 Air space where HAPS is located 60 Drone 65 Airplane 70 Feeder station 72 Artificial satellite 75 Microwave feeding station 80 Mobile communication network 85 Remote control device (control center)
100, 200, 300 beam 101 main wing 102 solar panel (solar power generation panel)
103,202 Propeller 104 Connecting part 105 Pod 106 Battery 107 Wheel 108 Power receiving pod 110,210 Wireless relay station 111 Three-dimensional (3D) cell forming antenna part 112 Transmitting / receiving part 113 Feeding antenna part 114 Transmitting / receiving part 115 Repeater part 116 Monitoring control Part 117 Power supply part 118 Modem part 119 Base station processing part 120 Edge computing part 125 Optical communication part 126 Beam control part 130,230 Optical antenna device 141 Motor drive part 150 Tail 151,152 Connection part 151A-151E Connection after disconnection Part configuration members 152A to 152E Connection part configuration member 153 after connection release 153 Control unit 154 Connection release mechanism

Claims (29)

端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と、自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体と、を備える空中浮揚型の通信中継装置であって、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段を備え、
連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体で構成され、
前記複数の部分構造体の連結を選択的に解除する連結解除機構と、
前記選択的に連結が解除された部分構造体が前記落下目標場所に落下するように前記連結解除機構による連結解除を制御する制御部と、を備えることを特徴とする通信中継装置。
An aerial levitation type communication relay device comprising a wireless relay station that performs wireless communication with a terminal device, and a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside. hand,
When a failure accompanying the lowering of the communication relay device itself occurs, a means for dropping the communication relay device itself to a predetermined drop target location predicted based on information of the surrounding airflow,
It is composed of multiple partial structures that are connected by a connection part that can be disconnected.
A connection releasing mechanism for selectively releasing the connection of the plurality of partial structures,
A communication relay device, comprising: a control unit that controls the connection release by the connection release mechanism so that the selectively disconnected partial structure falls to the drop target location.
請求項1の通信中継装置において、
前記制御部は、前記連結を解除する連結部の位置及び個数並びに前記連結を解除するタイミングの少なくとも一つを制御することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to claim 1,
The communication relay device according to claim 1, wherein the control unit controls at least one of a position and the number of connecting units for releasing the connection and a timing for releasing the connection.
請求項1又は2の通信中継装置において、
前記制御部は、前記複数の部分構造体の連結解除の複数種類の組み合わせから、前記落下目標場所への落下の確率が最も高い連結解除の組み合わせを選択して前記部分構造体に分解するように制御することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to claim 1 or 2,
The control unit selects a combination of decoupling that has the highest probability of falling to the fall target location from a plurality of combinations of decoupling of the plurality of partial structures, and decomposes the combination into the partial structures. A communication relay device characterized by controlling.
請求項1乃至3のいずれかの通信中継装置において、
前記複数の部分構造体はそれぞれ、前記部分構造体が落下する場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信しながら落下することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 3,
The communication relay device, wherein each of the plurality of partial structures falls while transmitting a drop warning signal to a terminal device located at a place where the partial structures fall.
請求項1乃至4のいずれかの通信中継装置において、
前記通信中継装置自身の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信しながら落下することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 4,
A communication relay device, wherein the communication relay device falls while transmitting a fall warning signal to a terminal device located at a place where the fall of the communication relay device itself is predicted.
請求項1乃至5のいずれかの通信中継装置において、
周辺に位置する他の通信中継装置に下降を伴う故障が発生したとき、前記他の通信中継装置の落下が予測される場所に位置する端末装置に、又は、前記他の通信中継装置を構成する連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 5,
When a failure accompanied by descent occurs in another communication relay device located in the vicinity, the terminal device is located in a place where the fall of the other communication relay device is predicted, or the other communication relay device is configured. A communication relay device , wherein a fall warning signal is transmitted to a terminal device located at a place where a plurality of substructures connected by a connection unit that can be released from connection is predicted to fall.
請求項1乃至6のいずれかの通信中継装置において、
周辺に位置する他の通信中継装置の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記他の通信中継装置の下降を伴う故障の発生を検知することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 6,
A communication relay device, which detects a change in altitude of another communication relay device located in the vicinity, and detects the occurrence of a failure accompanying the descent of the other communication relay device based on the change in altitude.
端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と、
自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体と、を備える空中浮揚型の通信中継装置であって、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段を備え、
前記通信中継装置自身の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信しながら落下することを特徴とする通信中継装置。
A wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device,
An aerial levitation type communication relay device comprising: a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside,
When a failure accompanying the lowering of the communication relay device itself occurs, a means for dropping the communication relay device itself to a predetermined drop target location predicted based on information of the surrounding airflow,
A communication relay device, wherein the communication relay device falls while transmitting a fall warning signal to a terminal device located at a place where the fall of the communication relay device itself is predicted.
請求項8の通信中継装置において、
周辺に位置する他の通信中継装置に下降を伴う故障が発生したとき、前記他の通信中継装置の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to claim 8,
When a fault accompanied by lowering the other communication relay device located around has occurred, characterized in that falling of the other communication relay equipment transmits a fall alarm signal to the terminal device located in a location that can be predicted Communication relay device.
請求項8又は9の通信中継装置において、
周辺に位置する他の通信中継装置の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記他の通信中継装置の下降を伴う故障の発生を検知することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to claim 8 or 9,
A communication relay device, which detects a change in altitude of another communication relay device located in the vicinity, and detects the occurrence of a failure accompanying the descent of the other communication relay device based on the change in altitude.
端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と、
自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体と、を備える空中浮揚型の通信中継装置であって、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段を備え、
周辺に位置する他の通信中継装置に下降を伴う故障が発生したとき、前記他の通信中継装置の落下が予測される場所に位置する端末装置に、又は、前記他の通信中継装置を構成する連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信することを特徴とする通信中継装置。
A wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device,
An aerial levitation type communication relay device comprising: a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside,
When a failure accompanying the lowering of the communication relay device itself occurs, a means for dropping the communication relay device itself to a predetermined drop target location predicted based on information of the surrounding airflow,
When a failure accompanied by descent occurs in another communication relay device located in the vicinity, the terminal device is located in a place where the fall of the other communication relay device is predicted, or the other communication relay device is configured. A communication relay device , wherein a fall warning signal is transmitted to a terminal device located at a place where a plurality of substructures connected by a connection unit that can be released from connection is predicted to fall.
請求項11の通信中継装置において、
周辺に位置する他の通信中継装置の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記他の通信中継装置の下降を伴う故障の発生を検知することを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to claim 11,
A communication relay device, which detects a change in altitude of another communication relay device located in the vicinity, and detects the occurrence of a failure accompanying the descent of the other communication relay device based on the change in altitude.
端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と、
自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体と、を備える空中浮揚型の通信中継装置であって、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段を備え、
周辺に位置する他の通信中継装置の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記他の通信中継装置の下降を伴う故障の発生を検知することを特徴とする通信中継装置。
A wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device,
An aerial levitation type communication relay device comprising: a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside,
When a failure accompanying the lowering of the communication relay device itself occurs, a means for dropping the communication relay device itself to a predetermined drop target location predicted based on information of the surrounding airflow,
A communication relay device, which detects a change in altitude of another communication relay device located in the vicinity, and detects the occurrence of a failure accompanying the descent of the other communication relay device based on the change in altitude.
請求項1乃至13のいずれかの通信中継装置において、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障の発生に関する情報を外部装置から受信する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 13,
A communication relay device, comprising means for receiving from an external device information regarding the occurrence of a failure accompanying the lowering of the communication relay device itself.
請求項1乃至14のいずれかの通信中継装置において、
前記落下目標場所に関する情報を外部装置から受信する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 14,
A communication relay device comprising means for receiving information on the target fall location from an external device.
請求項14又は15の通信中継装置において、
前記外部装置は、前記通信中継装置を管理する地上又は上空の管理装置であることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to claim 14 or 15,
The communication relay device, wherein the external device is a management device on the ground or in the air that manages the communication relay device.
請求項14又は15の通信中継装置において、
前記外部装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを備えた周辺に位置する一又は複数の他の通信中継装置であることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to claim 14 or 15,
The external device is located in the periphery and includes a wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device and a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside. Alternatively, the communication relay device is a plurality of other communication relay devices.
端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と、
自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体と、を備える空中浮揚型の通信中継装置であって、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段と、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障の発生に関する情報を外部装置から受信する手段と、を備え、
前記外部装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを備えた周辺に位置する一又は複数の他の通信中継装置であることを特徴とする通信中継装置。
A wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device,
An aerial levitation type communication relay device comprising: a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside,
A means for dropping the communication relay device itself to a predetermined drop target location predicted on the basis of the information of the surrounding airflow when a failure accompanying the lowering of the communication relay device itself occurs,
Means for receiving from the external device information regarding the occurrence of a failure accompanying the descending of the communication relay device itself,
The external device is located in the periphery and includes a wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device and a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside. Alternatively, the communication relay device is a plurality of other communication relay devices.
請求項18の通信中継装置において、
前記落下目標場所に関する情報を外部装置から受信する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to claim 18,
A communication relay device comprising means for receiving information on the target fall location from an external device.
端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と、
自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体と、を備える空中浮揚型の通信中継装置であって、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段と、
前記落下目標場所に関する情報を外部装置から受信する手段と、を備え、
前記外部装置は、端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを備えた周辺に位置する一又は複数の他の通信中継装置であることを特徴とする通信中継装置。
A wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device,
An aerial levitation type communication relay device comprising: a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside,
A means for dropping the communication relay device itself to a predetermined drop target location predicted on the basis of the information of the surrounding airflow when a failure accompanying the lowering of the communication relay device itself occurs,
Means for receiving information about the fall target location from an external device,
The external device is located in the periphery and includes a wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device and a levitation body that is controlled to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside. Alternatively, the communication relay device is a plurality of other communication relay devices.
請求項1乃至20のいずれかの通信中継装置において、
前記通信中継装置自身の高度の変化を検知し、その高度の変化に基づいて前記故障の発生を検知する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 20,
A communication relay device comprising means for detecting a change in altitude of the communication relay device itself and detecting occurrence of the failure based on the change in altitude.
請求項1乃至21のいずれかの通信中継装置において、
前記落下目標場所を予測する手段を備えることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 21,
A communication relay device comprising means for predicting the fall target location.
請求項1乃至22のいずれかの通信中継装置において、
前記落下目標場所は、前記故障の発生時における周辺気流の風速及び風向と、前記故障が発生した通信中継装置の移動速度及び移動方向と、前記故障が発生した通信中継装置の質量若しくは質量及び外形サイズ又は前記故障が発生した通信中継装置を構成する連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体の質量若しくは質量及び外形サイズとに基づいて予測されることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 22,
The drop target location is the wind speed and direction of the surrounding airflow at the time of the occurrence of the failure, the moving speed and direction of the communication relay apparatus in which the failure has occurred, and the mass or mass and outer shape of the communication relay apparatus in which the failure has occurred. The communication relay device is estimated based on the size or the mass or mass and the outer size of a plurality of partial structures that are connected by a connection-releasable connection part that constitutes the communication relay device in which the failure has occurred. .
請求項1乃至23のいずれかの通信中継装置において、
前記落下目標場所は、前記通信中継装置について互いに異なる複数種類の条件で実行された複数回の落下試験により得られた機械学習の結果又は前記通信中継装置を構成する連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体について互いに異なる複数種類の条件で実行された複数回の落下試験により得られた機械学習の結果に基づいて予測されることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 23,
The target drop location is connected by a result of machine learning obtained by a plurality of drop tests executed under a plurality of different types of conditions for the communication relay device, or by a disconnectable connection part that constitutes the communication relay device. A communication relay device , which is predicted based on a result of machine learning obtained by a plurality of drop tests executed under a plurality of different types of conditions for a plurality of generated partial structures.
請求項1乃至24のいずれかの通信中継装置において、
地面又は海面との間の所定のセル形成目標空域に3次元セルを形成し、
前記セル形成目標空域の高度は10[km]以下であり、
前記浮揚体が位置する空域の高度は100[km]以下であることを特徴とする通信中継装置。
The communication relay device according to any one of claims 1 to 24,
A three-dimensional cell is formed in a predetermined cell formation target air space between the ground and the sea surface,
The altitude of the cell formation target airspace is 10 [km] or less,
The altitude of the air space where the floating body is located is 100 [km] or less.
請求項1乃至25のいずれかの通信中継装置を複数備えるシステムであって、
前記複数の通信中継装置はそれぞれ、前記通信中継装置の位置情報及び予定経路情報を互いに交換し、互いに所定距離以下又は所定距離未満の範囲に近づかないように移動経路を制御することを特徴とするシステム。
A system comprising a plurality of communication relay devices according to any one of claims 1 to 25,
Each of the plurality of communication relay devices exchanges position information and scheduled route information of the communication relay device with each other, and controls a moving route so as not to approach a range less than or equal to a predetermined distance or less than a predetermined distance. system.
請求項1乃至25のいずれかの通信中継装置を管理する地上又は上空に位置する管理装置であって、
前記故障が発生した通信中継装置の落下目標場所を予測し、その予測した落下目標場所に関する情報を、前記故障が発生した通信中継装置に送信することを特徴とする管理装置。
A management device for managing the communication relay device according to any one of claims 1 to 25, which is located on the ground or in the sky.
A management device, which predicts a fall target location of the communication relay device in which the failure has occurred, and transmits information regarding the predicted fall target location to the communication relay device in which the failure has occurred.
請求項27の管理装置において、
前記通信中継装置の落下が予測される場所に位置する端末装置に、又は、前記通信中継装置を構成する連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信することを特徴とする管理装置。
The management device according to claim 27,
In a terminal device located in a place where the communication relay device is expected to fall, or in a place where a plurality of partial structural bodies connected by a connection-releasable connection part that constitutes the communication relay device are expected to fall. the terminal device located, management apparatus and transmits a fall alarm signal.
端末装置との間で無線通信を行う無線中継局と自律制御又は外部からの制御により所定高度の空域に位置するように制御される浮揚体とを備える空中浮揚型の通信中継装置を管理する地上又は上空に位置する管理装置であって、
前記通信中継装置自身の下降を伴う故障が発生したとき、周辺気流の情報に基づいて予測される所定の落下目標場所に前記通信中継装置自身を落下させる手段を備え、
前記故障が発生した通信中継装置の落下目標場所を予測し、その予測した落下目標場所に関する情報を、前記故障が発生した通信中継装置に送信し、
前記通信中継装置の落下が予測される場所に位置する端末装置に、又は、前記通信中継装置を構成する連結解除可能な連結部で連結された複数の部分構造体の落下が予測される場所に位置する端末装置に落下警報信号を送信することを特徴とする管理装置。
A ground that manages an aerial levitation type communication relay device including a wireless relay station that performs wireless communication with a terminal device and a levitation body that is controlled so as to be located in an air space of a predetermined altitude by autonomous control or control from the outside. Or a management device located in the sky,
When a failure accompanying the lowering of the communication relay device itself occurs, a means for dropping the communication relay device itself to a predetermined drop target location predicted based on information of the surrounding airflow,
Predicting the fall target location of the communication relay device in which the failure has occurred, and transmitting information about the predicted fall target location to the communication relay device in which the failure has occurred,
In a terminal device located in a place where the communication relay device is expected to fall, or in a place where a plurality of partial structural bodies connected by a connection-releasable connection part that constitutes the communication relay device are expected to fall. the terminal device located, management apparatus and transmits a fall alarm signal.
JP2017177009A 2017-09-14 2017-09-14 Communication relay device, system and management device Active JP6689802B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017177009A JP6689802B2 (en) 2017-09-14 2017-09-14 Communication relay device, system and management device
PCT/JP2018/032732 WO2019054232A1 (en) 2017-09-14 2018-09-04 Failure/falling-responsive haps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017177009A JP6689802B2 (en) 2017-09-14 2017-09-14 Communication relay device, system and management device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2019051809A JP2019051809A (en) 2019-04-04
JP2019051809A5 JP2019051809A5 (en) 2020-01-16
JP6689802B2 true JP6689802B2 (en) 2020-04-28

Family

ID=65723585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017177009A Active JP6689802B2 (en) 2017-09-14 2017-09-14 Communication relay device, system and management device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6689802B2 (en)
WO (1) WO2019054232A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220055749A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Eyal Stein Unmanned aerial vehicle with neural network for enhanced mission performance

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023203669A1 (en) * 2022-04-20 2023-10-26 株式会社クボタ Work-performing aerial vehicle
CN116700012B (en) * 2023-07-19 2024-03-01 合肥工业大学 Design method of collision avoidance formation surrounding controller with multiple intelligent agents

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU685149B2 (en) * 1993-07-30 1998-01-15 International Multi-Media Corporation High altitude communications system
JP2000168693A (en) * 1998-12-08 2000-06-20 Nec Corp Stratosphere platform and radio relay system
JP4143736B2 (en) * 2002-08-28 2008-09-03 独立行政法人情報通信研究機構 Mobile communication system and handover control method using stratosphere platform
JP3942570B2 (en) * 2003-09-09 2007-07-11 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 Long-term airborne aircraft and its flight control system and its communication and observation system
US20070252035A1 (en) * 2005-11-29 2007-11-01 Hubbard James E Jr Unmanned vehicle
IL188510A (en) * 2007-12-31 2015-02-26 Elta Systems Ltd Tracking coordinator for air-to-air and air-to-ground tracking
IL218327A (en) * 2012-02-26 2013-05-30 Elbit Systems Ltd Safe emergency landing of a uav
US10427781B2 (en) * 2015-04-19 2019-10-01 Prodrone Co., Ltd. Unmanned aerial vehicle
JP2017136879A (en) * 2016-02-01 2017-08-10 株式会社Soken Flight safety system
JP6580082B2 (en) * 2017-03-21 2019-09-25 ソフトバンク株式会社 Communication system, remote control device, levitation body, and method of using levitation body

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220055749A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Eyal Stein Unmanned aerial vehicle with neural network for enhanced mission performance
US11783715B2 (en) * 2020-08-21 2023-10-10 Drobotics, Llc Unmanned aerial vehicle with neural network for enhanced mission performance

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019051809A (en) 2019-04-04
WO2019054232A1 (en) 2019-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11308814B2 (en) HAPS cooperative flight system
EP3624479B1 (en) Inter-haps communication and high-capacity multi-cell haps for constructing three-dimensionally formed network of fifth-generation communication
EP3751757B1 (en) Monitoring of radio relay device using feeder link
JP6602336B2 (en) Service provision system
US10985839B2 (en) 3D-compatible directional optical antenna
EP3836421B1 (en) Feeder link communication system of haps
JP6689804B2 (en) Communication relay device, system and management device
JP6721618B2 (en) Communication system, gateway station and base station
JP6689802B2 (en) Communication relay device, system and management device
JP2020010219A (en) Single frequency network cell configuration using HAPS
OA19809A (en) Inter-HAPS communication that builds three-dimensionally formed network of fifthgeneration communication, and large-capacity and multi-cell captive airship-type HAPS.

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191126

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191126

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20191126

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20191227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200327

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200408

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6689802

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250