JP7395785B1 - 飛行体充電装置、通信エリア構築システム及び設置位置決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定基地局と通信可能なエリアに限定されずに通信エリアを構築できるようにする。【解決手段】通信を中継する飛行体のバッテリーを充電する充電手段１１と、飛行体が中継する通信を、人工衛星局を介して地球局に中継する衛星中継手段１３と、を有する充電装置１である。ここで、飛行体は、無線通信サービスに用いられる電波を送受信することで、無線通信サービスを利用可能な通信エリアを構築してもよく、衛星中継手段１３は、飛行体が構築した通信エリアにおける通信を、人工衛星局を介して地球局に中継してもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、飛行体充電装置、通信エリア構築システム及び飛行体充電装置の設置位置決定方法に関する。

山岳、山林等の無線通信用の電波が届きにくい場所において通信エリアを構築することを目的として空中に滞在可能な浮揚体及び飛行体に搭載された無線基地局により固定基地局との間の無線通信を中継することで無線通信エリアを構築する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０２１－４４７７４号公報

しかし、従来技術においては無線通信エリアを構築できる範囲が固定基地局との間で通信可能なエリアに限定されるという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、固定基地局と通信可能なエリアに限定されずに通信エリアを構築できるようにすることを目的とする。

本発明の第１の態様の飛行体充電装置においては、通信を中継する飛行体のバッテリーを充電する充電手段と、前記飛行体が中継する通信を、人工衛星局を介して地球局に中継する衛星中継手段と、を有する。

前記飛行体は、無線通信サービスに用いられる電波を送受信することで、前記無線通信サービスを利用可能な通信エリアを構築し、前記衛星中継手段は、前記飛行体が構築した通信エリアにおける通信を、人工衛星局を介して地球局に中継してもよい。

前記衛星中継手段は、前記飛行体が通信を中継するための通信方式とは異なる通信方式により、前記飛行体が中継する通信を中継してもよい。

前記飛行体が中継する通信を、地上に設置されたアンテナを介して他の中継装置に中継する固定中継手段と、前記固定中継手段により前記飛行体が中継する通信を中継できない場合に、前記衛星中継手段により前記飛行体が中継する通信を中継させる中継制御部とをさらに有してもよい。

本発明の第２の態様の通信エリア構築システムにおいては、飛行体と、飛行体充電装置と、を有する通信エリア構築システムであって、前記飛行体は、無線通信サービスに用いられる電波を送受信することで、前記無線通信サービスを利用可能な通信エリアを構築する通信エリア構築手段を有し、前記飛行体充電装置は、通信を中継する飛行体のバッテリーを充電する充電手段と、前記飛行体が中継する通信を、人工衛星局を介して地球局に中継する衛星中継手段と、を有する。

本発明の第３の態様の設置位置決定方法においては、前記飛行体充電装置を設置する位置を決定するための設置位置決定方法であって、前記飛行体が構築する無線通信サービスを利用可能な通信エリアの範囲を示すエリア情報を取得するエリア情報取得ステップと、前記エリア情報に基づいて前記飛行体充電装置の設置位置を決定する決定ステップと、を有する。

前記通信エリアを含むエリアの３次元地図情報を取得する地図情報取得ステップをさらに有し、前記決定ステップにおいては、前記３次元地図情報に基づいて、鉛直上方の所定範囲に通信を遮蔽する遮蔽物が存在しない位置を、前記飛行体充電装置の設置位置として決定してもよい。

位置情報と、前記無線通信サービスを提供するための固定基地局が発信する通信電波強度であって、該位置情報が示す位置における通信電波強度と、を関連付けた電波強度情報を取得する電波強度取得ステップをさらに有し、前記決定するステップにおいては、前記電波強度情報に基づき、前記エリア情報が示す範囲における通信電波強度が所定の強度以下と判定した場合に、前記飛行体充電装置の設置位置を決定してもよい。

本発明によれば、固定基地局と通信可能なエリアに限定されずに通信エリアを構築できるようにするという効果を奏する。

実施形態にかかる通信エリア構築システムＳの概要を説明する図である。 充電装置１の構成を示すブロック図である。 情報処理装置５の構成を示すブロック図である。 決定部５３２の処理の一例を説明する図である。 情報処理装置５における処理の流れを示すフローチャートである。

［通信エリア構築システムＳの概要］
図１は、実施形態にかかる通信エリア構築システムＳの概要を説明する図である。通信エリア構築システムＳは、ユーザに無線通信サービスを提供するための無線通信エリアを構築するためのシステムである。通信エリア構築システムＳは、充電装置１及び飛行体２を有する。通信エリア構築システムＳにおいては、複数の飛行体２を有してもよい。

充電装置１は、飛行体２を充電するための充電装置である。充電装置１は、衛星通信により宇宙局を介して地球局との間で、通信を中継することにより、飛行体２が構築した通信エリアに収容されたユーザが使用する情報端末と上位装置との間の通信を中継する機能も有している。充電装置１は、一例として、自動車等に搭載されることで移動可能に構成されてもよい。

飛行体２は、例えばドローンである。飛行体２は、通信エリア構築手段を有する。通信エリア構築手段は、飛行体２に搭載された移動可能な基地局である。通信エリア構築手段は、一例として、充電装置１から受信した無線通信用の電波を増幅するレピータである。通信エリア構築手段は、無線通信サービスに用いられる電波を送受信することで、無線通信サービスを利用可能な通信エリアを構築する。通信エリア構築手段は、構築された通信エリアに収容されたユーザの情報端末と充電装置１との間で無線通信を中継する。飛行体２は、通信エリアを構築するために指定された所定の位置においてホバリングする。

このように構成されることで、通信エリア構築システムＳにおいては、固定基地局と通信可能なエリアに限定されずに通信エリアを構築できるようにすることができる。通信エリア構築システムＳにおいては、一例として、複数の飛行体２を有し、一の飛行体２が飛行し通信エリアを構築している間に、充電装置１は、他の飛行体２を収容し、充電する。このように通信エリア構築システムＳが構成されることで、飛行体２のバッテリーの制限により通信が途絶することを防止することができる。

［充電装置］
図２は、充電装置１の構成を示すブロック図である。充電装置１は、充電手段１１、無線中継手段１２、衛星中継手段１３、固定中継手段１４、記憶部１５及び制御部１６を有する。制御部１６は、中継制御部１６１を有する。

充電手段１１は、通信を中継する飛行体２のバッテリーを充電する。充電手段１１は、一例として、飛行体２を収容するためのスペースを有する充電ポートである。充電手段１１は、飛行体２を充電するための充電端子を有し、収容された飛行体２を充電する。

無線中継手段１２は、飛行体２の通信エリア構築手段との間で通信を中継する。無線中継手段１２は、一例として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）通信に用いられる電波を照射し、飛行体２通信エリア構築手段が構築する通信エリアに収容されたユーザの通信を中継する。

衛星中継手段１３は、飛行体２が中継する通信を、人工衛星局を介して地球局に中継する。衛星中継手段１３は、飛行体２が構築した通信エリアにおける通信を、人工衛星局を介して地球局に中継する。衛星中継手段１３は、飛行体２が通信を中継するための通信方式とは異なる通信方式により、飛行体２が中継する通信を中継する、衛星中継手段１３は、既知の衛星通信用の通信プロトコルにより人工衛星局を介して地球局と通信する。

固定中継手段１４は、陸上に固定された基地局である固定基地局との間で通信を中継する。記憶部１５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ハードディスクドライブ等を含む記憶媒体である。記憶部１５は、制御部１６が実行するプログラムを予め記憶している。

制御部１６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサである。制御部１６は、記憶部１５に記憶されたプログラムを実行することにより、中継制御部１６１として機能する。

通信を中継するルートとして、地上に固定された通信基地局と衛星とを使い分けられるように充電装置１が構成されてもよい。固定中継手段１４は、飛行体２が中継する通信を、地上に設置されたアンテナを介して中継装置４に中継する。中継装置４は、地球局３又は人口衛星局と異なる中継装置であり、例えばモバイル網とインターネットとを中継するための装置である。

中継制御部１６１は、飛行体２が構築する通信エリアに収容されるユーザの通信が経由するルートを制御する。中継制御部１６１は、固定中継手段１４により飛行体２が中継する通信を中継できない場合に、衛星中継手段１３により飛行体２が中継する通信を中継させる。中継制御部１６１は、例えば、固定中継手段が受信する固定基地局から送信される電波が所定の強度以下である場合に衛星中継手段１３により飛行体２が中継する通信を中継するよう制御する。中継制御部１６１は、経由するルートに応じてユーザに課金するための情報を生成してもよい。

［設置位置の決定］
充電装置１を設置する位置を決定する方法について説明する。図３は、情報処理装置５の構成を示すブロック図である。情報処理装置５は、充電装置１を設置する位置を決定するためのコンピュータである。情報処理装置５は情報処理装置５を操作するための情報端末とネットワークを介して通信可能に接続されていてもよい。情報処理装置５は、通信部５１、記憶部５２及び制御部５３を有する。制御部５３は、エリア情報取得部５３１、決定部５３２、地図情報取得部５３３及び電波強度取得部５３４を有する。

通信部５１は、ネットワークを介して他の装置とデータの送受信をするための通信インターフェースである。記憶部５２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＳＤ、ハードディスクドライブ等を含む記憶媒体である。記憶部５２は、制御部５３が実行するプログラムを予め記憶している。

制御部５３は、例えばＣＰＵ等のプロセッサである。制御部５３は、記憶部５２に記憶されたプログラムを実行することにより、エリア情報取得部５３１、決定部５３２、地図情報取得部５３３及び電波強度取得部５３４として機能する。

エリア情報取得部５３１は、飛行体２が構築する無線通信サービスを利用可能な通信エリアの範囲を示すエリア情報を取得する。エリア情報は、飛行体２が構築する通信エリアに含まれる１以上の座標であってもよいし、飛行体２が構築する通信エリアの中心の座標と、その半径を示す情報であってもよい。エリア情報取得部５３１は、外部装置（不図示）からエリア情報を取得してもよいし、エリア情報の入力を受付けてもよい。

決定部５３２は、エリア情報に基づいて充電装置１の設置位置を決定する。一例として、決定部５３２は、エリア情報が示す通信エリアの中心を充電装置１の設置位置として決定してもよい。また、決定部５３２は、地図情報にさらに基づいて、エリア情報が示す通信エリアの中心付近であって、道路から所定の範囲にある位置を充電装置１の設置位置として決定してもよい。所定の範囲は、道路とのアクセスが良好な範囲であり、例えば１０メートルである。

飛行体２の離発着に支障が無い場所を設置位置として決定することが望ましい。そこで、３次元地図情報に基づいて設置位置を決定するよう情報処理装置５が構成されてもよい。

地図情報取得部５３３は、通信エリアを含むエリアの３次元地図情報を取得する。３次元地図情報は、一例として、通信エリアを含むエリアを計測した点群データである。地図情報取得部５３３は、外部装置から３次元地図情報を取得する。

決定部５３２は、３次元地図情報に基づいて、鉛直上方の所定範囲に通信を遮蔽する遮蔽物が存在しない位置を、充電装置１の設置位置として決定する。一例として、決定部５３２は、下記の２つの条件を満たすように設置位置を決定する。１つめの条件は、エリア情報が示す通信エリアの中心から所定の範囲内であることである。この場合の所定の範囲は、数十メートルから数百メートルである。２つ目の条件は、３次元地図情報において、設置位置の地上及び鉛直上方を中心とする所定の範囲内に障害物がないことである。この場合の所定の範囲は例えば数メートルである。

エリア情報が示す範囲における固定基地局が発信する電波の強度に基づいて充電装置１を設置するか否かを判定するよう情報処理装置５が構成されてもよい。

電波強度取得部５３４は、位置情報と、無線通信サービスを提供するための固定基地局が発信する通信電波強度であって、該位置情報が示す位置における通信電波強度と、を関連付けた電波強度情報を取得する。一例として、電波強度情報における通信電波強度は、固定基地局が発信する通信電波強度を所定の段階に区分した情報である。

決定部５３２は、電波強度情報に基づき、エリア情報が示す範囲における通信電波強度が所定の強度以下と判定した場合に、充電装置１の設置位置を決定する。所定の強度は、固定基地局との通信に適するか否かに基づいて決定される。図４は、決定部５３２の処理の一例を説明するための図である。図４においては、電波強度情報が示す各位置の電波強度が地図上に示されている。図４においては、「設置候補エリア」と記載したエリアにおいて電波強度が所定の強度以下であるため、決定部５３２は、「設置候補エリア」と記載したエリアに充電装置１を設置することを決定する。「設置候補エリア」と記載したエリアに充電装置１を設置することを決定した場合、決定部５３２は、エリア情報及び３次元地図情報に基づいて、設置位置を決定する。決定部５３２は、エリア情報が示す範囲における通信電波強度が所定の強度より強い場合、所定のメッセージを表示させてもよい。所定のメッセージは、例えば当該エリアにおいては固定基地局と通信が可能であることを示すメッセージである。

［情報処理装置５における処理の流れ］
図５は、情報処理装置５における処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、設置位置を決定する指示を受付けた時点から開始している。

エリア情報取得部５３１は、エリア情報を取得する（Ｓ０１）。地図情報取得部５３３は、エリア情報が示す範囲における３次元地図情報を取得する（Ｓ０２）。電波強度取得部５３４は、エリア情報が示す範囲における電波強度情報を取得する（Ｓ０３）。

決定部５３２は、電波強度情報が示す、エリア情報が示す範囲における電波強度が所定の強度以下であるか否かを判定する（Ｓ０４）。エリア情報が示す範囲における電波強度が所定の強度以下である場合（Ｓ０４におけるＹＥＳ）、決定部５３２は、エリア情報及び３次元地図情報に基づいて設置位置を決定する（Ｓ０５）。

エリア情報が示す範囲における電波強度が所定の強度以下でない場合（Ｓ０４におけるＮＯ）、決定部５３２は、所定のメッセージを表示する（Ｓ０６）。そして、情報処理装置５は、処理を終了する。

なお、本発明により、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGs）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 充電装置
２ 飛行体
３ 地球局
４ 中継装置
５ 情報処理装置
１１ 充電手段
１２ 無線中継手段
１３ 衛星中継手段
１４ 固定中継手段
１５ 記憶部
１６ 制御部
５１ 通信部
５２ 記憶部
５３ 制御部
１６１ 中継制御部
５３１ エリア情報取得部
５３２ 決定部
５３３ 地図情報取得部
５３４ 電波強度取得部

Claims (10)

1. 通信を中継する飛行体のバッテリーを充電する充電手段と、
   前記飛行体が中継する通信を、人工衛星局を介して地球局に中継する衛星中継手段と、
   前記飛行体が中継する通信を、地上に設置されたアンテナを介して他の中継装置に中継する固定中継手段と、
   前記固定中継手段により前記飛行体が中継する通信を中継できない場合に、前記衛星中継手段により前記飛行体が中継する通信を中継させる中継制御部と、
   を有する飛行体充電装置。
2. 前記飛行体は、無線通信サービスに用いられる電波を送受信することで、前記無線通信サービスを利用可能な通信エリアを構築し、
   前記衛星中継手段は、前記飛行体が構築した通信エリアにおける通信を、人工衛星局を介して地球局に中継する、
   請求項１に記載の飛行体充電装置。
3. 前記衛星中継手段は、前記飛行体が通信を中継するための通信方式とは異なる通信方式により、前記飛行体が中継する通信を中継する、
   請求項１に記載の飛行体充電装置。
4. 前記中継制御部は、前記固定中継手段が受信する固定基地局から送信される電波が所定の強度以下である場合に、前記衛星中継手段により前記飛行体が中継する通信を中継させるよう制御する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の飛行体充電装置。
5. 前記中継制御部は、前記衛星中継手段により前記飛行体が中継するルートに応じて、課金するための情報を生成する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の飛行体充電装置。
6. 飛行体と、飛行体充電装置と、を有する通信エリア構築システムであって、
   前記飛行体は、
   無線通信サービスに用いられる電波を送受信することで、前記無線通信サービスを利用可能な通信エリアを構築する通信エリア構築手段を有し、
   前記飛行体充電装置は、
   通信を中継する飛行体のバッテリーを充電する充電手段と、
   前記飛行体が中継する通信を、人工衛星局を介して地球局に中継する衛星中継手段と、
   前記飛行体が中継する通信を、地上に設置されたアンテナを介して他の中継装置に中継する固定中継手段と、
   前記固定中継手段により前記飛行体が中継する通信を中継できない場合に、前記衛星中継手段により前記飛行体が中継する通信を中継させる中継制御部と、
   を有する、
   通信エリア構築システム。
7. 請求項１に記載の飛行体充電装置を設置する位置を決定するための設置位置決定方法であって、
   前記飛行体が構築する無線通信サービスを利用可能な通信エリアの範囲を示すエリア情報を取得するエリア情報取得ステップと、
   前記通信エリアを含むエリアの３次元地図情報を取得する地図情報取得ステップと、
   前記エリア情報に基づいて前記飛行体充電装置の設置位置を決定する決定ステップと、
   を有し、
   前記決定ステップにおいては、前記３次元地図情報に基づいて、鉛直上方の所定範囲に通信を遮蔽する遮蔽物が存在しない位置を、前記飛行体充電装置の設置位置として決定する、
   設置位置決定方法。
8. 前記決定するステップにおいては、前記エリア情報が示す前記通信エリアの中心から所定の範囲内であり、かつ、前記３次元地図情報に基づいて、鉛直上方の所定範囲に通信を遮蔽する遮蔽物が存在しない位置を、前記飛行体充電装置の設置位置として決定する、
   請求項７に記載の設置位置決定方法。
9. 請求項１に記載の飛行体充電装置を設置する位置を決定するための設置位置決定方法であって、
   前記飛行体が構築する無線通信サービスを利用可能な通信エリアの範囲を示すエリア情報を取得するエリア情報取得ステップと、
   位置情報と、前記無線通信サービスを提供するための固定基地局が発信する通信電波強度であって、該位置情報が示す位置における通信電波強度と、を関連付けた電波強度情報を取得する電波強度取得ステップと、
   前記電波強度情報に基づき、前記エリア情報が示す範囲における通信電波強度が所定の強度以下と判定した場合に、前記エリア情報に基づいて前記飛行体充電装置の設置位置を決定する決定ステップと、
   を有する設置位置決定方法。
10. 前記決定するステップにおいては、前記エリア情報が示す前通信エリアの中心から所定の範囲内において前記飛行体充電装置の設置位置を決定する、
    請求項８に記載の設置位置決定方法。

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