WO2020044895A1 - 制御装置、プログラム、及び制御方法 - Google Patents

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WO2020044895A1
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隆次 湧川
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Ｈａｐｓモバイル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device, a program, and a control method.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-21496
  • a solar cell panel a battery for storing electric power generated by the solar cell panel, and a communication area formed on the ground using the electric power stored in the battery to form a communication area in the communication area
  • a control device for controlling a plurality of flying objects having an antenna for providing a wireless communication service to the user terminal.
  • the control device may include a flying object selecting unit that selects a current flying object to be replaced from a plurality of current flying objects that are flying while covering the target area with the communication area.
  • the control device may include a replacement control unit that replaces a current flying object to be replaced with a standby flying object that is flying without forming a communication area.
  • the standby air vehicle may be flying at a higher altitude than the active air vehicle to be replaced, and the replacement control unit uses the standby air vehicle to use more power for flight than the active air vehicle to be replaced.
  • the moving vehicle may be moved toward the replacement target flying object and replaced with the current flying object by a flying method that does not require the replacement.
  • the replacement control unit may move toward the replacement-use active flying object by a flying method that has a longer grounding time than the replacement-use active flying object, and replace the current flying object.
  • the replacement control unit determines a replacement time at which the active flying object to be replaced and the standby flying object are replaced, and at the replacement time, causes the standby flying vehicle and the current flying object to be replaced to be replaced. May be.
  • the replacement control unit provides the state of the battery of the current flying object to be replaced, the weather in the flight area where the current flying object to be replaced is flying, and the current flying object to be replaced to the user terminal.
  • the replacement time may be determined based on at least one of the communication traffics in the wireless communication service.
  • the replacement control unit may move the standby flying object to a flight area at a position corresponding to a flight area of the flying object to be replaced before the replacement time.
  • the replacement control unit may determine, as the replacement time, a time when the communication traffic of the wireless communication service provided to the user terminal by the current flying object to be replaced is relatively small.
  • the replacement period may be at night.
  • the replacement control unit after replacing the active flying object to be replaced with the standby flying vehicle, determines whether to fly while waiting without forming the communication area or to move to the ground, and determines According to the content, the active flying vehicle that has replaced the standby flying vehicle may be controlled.
  • the control device may include a battery information acquisition unit that acquires battery information indicating a state of each of the batteries of the plurality of active flying objects, and the flying object selection unit, based on the battery information, May be selected.
  • the battery information may include at least one of the remaining battery capacity of the battery and the storage performance of the battery.
  • the flying object selection unit may preferentially select, from the plurality of active flying objects, an active flying object having a smaller remaining battery capacity of the battery as the active flying object to be replaced.
  • the flying object selection unit may preferentially select, from the plurality of active flying objects, an active flying object in which the storage performance of the battery is further deteriorated as the active flying object to be replaced.
  • the control device may include a weather information obtaining unit that obtains weather information of a flight area in which each of the plurality of current flying objects is flying, and the flying object selection unit is configured to perform the operation based on the weather information.
  • An active flying object to be replaced may be selected.
  • the flying object selecting unit preferentially selects, as the active flying object to be replaced, the active flying object whose weather in the flying area in which the flying area is flying is the weather that consumes more power among the plurality of active flying objects. May do it.
  • the control device may include a traffic information acquisition unit that acquires traffic information indicating communication traffic in a wireless communication service provided by each of the plurality of active flying objects, wherein the flying object selection unit is configured based on the traffic information.
  • the flying object selection unit may preferentially select, from the plurality of active flying objects, an active flying object having more communication traffic in the provided wireless communication service as the active flying object to be replaced.
  • the flying object selecting unit is configured to store the state of the batteries of the plurality of active flying objects, the weather in the flight area where each of the plurality of active flying objects is flying, and the plurality of active flying objects to the user terminal.
  • the replacement deadline of each of the plurality of working airplanes may be determined based on at least one of the communication traffic in the provided wireless communication service.
  • the flying object selecting unit may select a flying object whose replacement deadline comes earlier from among the plurality of active flying objects as the active flying object to be replaced.
  • a program for causing a computer to function as the control device.
  • a solar cell panel a battery for storing electric power generated by the solar cell panel, and a communication area formed on the ground using the electric power stored in the battery to form a communication area in the communication area
  • a control method for controlling a plurality of air vehicles having an antenna for providing a wireless communication service to the user terminal may include a vehicle selecting step of selecting a current vehicle to be replaced from a plurality of current vehicles that are flying while covering the target area with the communication area.
  • the control method may include a change control step of changing a current flying object to be replaced and a standby flying vehicle that is flying without forming a communication area.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a replacement control by a control device. 4 schematically shows an example of a processing flow by the control device 200. An example of a functional configuration of the control device 200 is schematically shown. An example of a functional configuration of a control device 130 included in the flying object 100 is schematically illustrated. An example of a hardware configuration of a computer 1000 functioning as the control device 130 or the control device 200 is schematically shown.
  • FIG. 1 schematically shows an example of the flying object 100.
  • the flying object 100 includes a main body 102 and a main wing 104.
  • the main body 102 has a propeller 106, a skid 108, and wheels 110.
  • the main wing 104 has a solar panel 112.
  • the main body 102 includes a battery and an antenna (not shown).
  • the power generated by solar cell panel 112 is stored in the battery.
  • the flying object 100 can fly by rotating the propeller 106 using the electric power stored in the battery. Further, the flying object 100 forms a communication area 120 on the ground using an antenna, and provides a wireless communication service to the user terminals 30 in the communication area 120.
  • the antenna may be, for example, a multi-beam antenna, and the communication area 120 may be configured by a plurality of cells 122.
  • the flying object 100 provides a wireless communication service to the user terminal 30 on the ground by flying in the stratosphere, for example.
  • Aircraft 100 may function as a stratospheric platform.
  • the user terminal 30 may be any terminal as long as it is a communication terminal capable of communicating with the flying object 100.
  • the user terminal 30 is a mobile phone such as a smartphone.
  • the user terminal 30 may be a tablet terminal, a PC (Personal Computer), or the like.
  • the flying object 100 provides a wireless communication service to the user terminal 30 by relaying communication between the user terminal 30 and the ground network 20, for example.
  • Network 20 may include a core network provided by a carrier. Further, the network 20 may include the Internet.
  • the flying object 100 may communicate with the network 20 via the gateway 22 in the communication area 120 among the gateways 22 arranged on various places on the ground. Further, for example, the flying object 100 may communicate with the network 20 via a communication satellite (not shown).
  • the flying object 100 transmits the data received from the user terminal 30 in the communication area 120 to the network 20, for example. Further, for example, when the flying object 100 receives data addressed to the user terminal 30 in the communication area 120 via the network 20, the flying object 100 transmits the data to the user terminal 30.
  • the flying object 100 may be controlled by the control device 200.
  • the flying object 100 flies according to an instruction transmitted by the control device 200, for example.
  • the transmission of the instruction from the control device 200 to the flying object 100 may be performed via the gateway 22 and the network 20. Further, the transmission of the instruction from control device 200 to flying object 100 may be performed via a communication satellite.
  • the control device 200 controls the plurality of flying vehicles 100 so that each of the plurality of flying vehicles 100 covers the target area on the ground with the communication area 120.
  • the control device 200 assigns different target areas to each of the plurality of flying vehicles 100, for example, and causes each of the plurality of flying vehicles 100 to cover each target area.
  • Each of the plurality of flying vehicles 100 may cover each target area while turning over each target area. Turning over the target area may be referred to as fixed point flight.
  • Each target area may be separated from each other, or may be adjacent to each other.
  • the large target area may be covered by causing each of the plurality of flying vehicles 100 to cover each part of the large target area.
  • control device 200 allocates one target area to the plurality of flying vehicles 100, and the communication area 120 of each of the plurality of flying vehicles 100 covers a part of the target area and is relatively relative to the target area.
  • the plurality of air vehicles 100 may be controlled such that the entire target area is covered by the plurality of communication areas 120 of the plurality of air vehicles 100.
  • the control device 200 may control the plurality of flying vehicles 100 based on communication information such as communication traffic of a wireless communication service provided by the plurality of flying vehicles 100 to the user terminal 30.
  • the control device 200 may receive the communication information from the communication management device 300 that manages the communication of the plurality of user terminals 30.
  • the communication management device 300 is arranged, for example, in a core network of a communication carrier and manages communication by a plurality of user terminals 30.
  • the control device 200 may control the plurality of flying objects 100 based on weather information of a flight area where each of the plurality of flying objects 100 is flying.
  • the control device 200 may receive the weather information from the weather information server 400 that manages and provides the weather information of each area in the sky.
  • FIG. 2 schematically shows an example of a flight form of the plurality of flying objects 100.
  • FIG. 2 illustrates a situation where each of the plurality of flying objects 100 covers the entire target area 40 by covering each part of the target area 40 while flying at a fixed point over the target area 40. .
  • FIG. 3 schematically illustrates an example of a flight form of the plurality of flying objects 100.
  • each of the plurality of air vehicles 100 moves relatively to the target area 40 while covering a part of the target area 40, and the plurality of communication objects 120 of the plurality of air vehicles 100 move the target area 40.
  • each of the plurality of flying objects 100 Battery consumption and charge can be different.
  • the amount of battery consumption and the amount of charge are different due to different weather, altitude, and sunlight in the flight area where the flying object 100 is flying at a fixed point.
  • the flying area where the wind speed is stronger has a higher battery consumption.
  • the charge amount increases in a flight area with better sunshine. Even if the plurality of flying objects 100 are flying on the same route as shown in FIG. 3, the weather, the sunshine, etc. of the area where each of the plurality of flying objects 100 is flying differ depending on the time.
  • the battery consumption and charge may be different.
  • the battery consumption differs due to different communication traffic in the wireless communication service provided by the flying object 100 to the user terminal 30. As the communication traffic increases, the amount of power used for communication increases, and the battery consumption increases. Further, for example, when the sizes of the communication areas 120 of the plurality of flying vehicles 100 are different, the battery consumption is different depending on the difference in size. As the size of the communication area 120 is larger, the amount of power used for forming the communication area 120 is larger, so that the battery consumption is larger.
  • FIG. 4 schematically shows an example of the constellation system 10.
  • the constellation system 10 according to the present embodiment includes a plurality of flying vehicles 100 and a control device 200 (not shown) that is disposed in the control facility 50 and controls the plurality of flying vehicles 100.
  • the flying object 100 can move from the ground to the sky.
  • the flying object 100 reaches the sky by ascending in the management area 62 under the control of the control tower 60, for example.
  • the altitude at which the vehicle 100 flies may be any altitude, but if the vehicle 100 functions as a stratospheric platform, the vehicle 100 will climb to the stratosphere.
  • the case where the flying object 100 functions as a stratospheric platform will be mainly described as an example.
  • the flying object 100 that has reached the stratosphere flies in the stratosphere under the control of the control device 200.
  • the control device 200 may move the flying object 100 over the target area to form the communication area 120 so that the flying object 100 covers the target area.
  • Communication between the control device 200 and the flying object 100 may be executed via the communication satellite 70.
  • the communication between the control device 200 and the flying object 100 may be executed via the gateway 22 on the ground.
  • the flying object 100 flying while covering the target area on the ground by the communication area 120 may be referred to as an active flying object.
  • some flying objects 100 fly in the standby area 80. Some of the flying vehicles 100 wait for being replaced with the current flying vehicle while flying in the waiting area 80. Such an aircraft 100 may be referred to as a standby aircraft. After reaching the stratosphere by ascending the management area 62 from the ground, the standby flying vehicle may move to the standby area 80 under the control of the control device 200.
  • the standby area 80 may be determined in advance. The standby area 80 may be fixed, and its position, size, and the like may change depending on the situation.
  • Standby vehicles are managed so that they consume less battery than active vehicles.
  • the control device 200 does not cause the standby flying object to form the communication area 120.
  • the flying object 100 according to the present embodiment uses the power of the battery for each of the flight and the formation of the communication area 120, but the ratio of the power used for forming the communication area 120 to the power consumption is relatively high. Therefore, the power consumption of the flying object 100 can be relatively reduced by not forming the communication area 120 in the flying object 100.
  • the standby flying vehicle 100 may be managed so that the charge amount is larger than that of the active flying vehicle.
  • the control device 200 causes the standby flying object to fly along a path that increases the amount of light received from the sun.
  • the control device 200 causes the standby flying vehicle to tilt the aircraft in order to increase the amount of light received from the sun.
  • the active flying vehicle has a small allowable angle of the aircraft to cover the target area on the ground with the communication area 120, but the standby aircraft does not allow the communication area 120 to be formed. There are more than active flying vehicles. For this reason, the airframe can be tilted more by the standby flying vehicle than by the active flying vehicle. Thereby, the amount of light received by the solar cell panel 112 can be made larger than that of the working vehicle, and the charge amount can be made larger than that of the working vehicle.
  • the control device 200 executes a changeover control of selecting a replacement-use current flying object from a plurality of current-use flying objects, and replacing the replacement-use current flight object with the standby flight body.
  • the control device 200 monitors, for example, the remaining battery amounts of the plurality of active flying objects, and selects the replacement active flying object based on the remaining battery amounts. For example, the control device 200 reduces the battery capacity at night from the remaining battery capacity of the current flying object, the battery capacity consumed by night when solar power cannot be generated, and the battery capacity consumed at night.
  • the current flying vehicle that cannot maintain the wireless communication service is specified, and the current flying vehicle is selected as the replacement flying current flying vehicle.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the replacement control by the control device 200.
  • the control device 200 may determine a replacement time at which the active flying object to be replaced and the standby flying object are to be replaced, and at the determined replacement time, the active flying object to be replaced and the standby flying body are replaced.
  • the control device 200 may determine, as the replacement time, a time when the communication traffic of the wireless communication service provided to the user terminal 30 by the active flying object is relatively small.
  • An example of the replacement time is nighttime.
  • the control device 200 may move the standby flying object to a flight area at a position corresponding to the flight area of the current flying object to be replaced before the replacement time. For example, the control device 200 moves the standby flying object to a flight area higher in altitude than the flying area of the current flying object to be replaced. As a specific example, the control device 200 moves the standby flying object to a flight area vertically above the flight area of the current flying object to be replaced.
  • the control device 200 may move the standby air vehicle toward the replacement air vehicle by using a flight method that uses less power than the current air vehicle, and may cause the standby air vehicle to be replaced with the current air vehicle.
  • the control device 200 moves the standby air vehicle toward the replacement active air vehicle using a flight method in which the grounding time is longer than that of the active air vehicle.
  • the power consumption of the standby flying vehicle due to the replacement can be reduced, and the standby flying vehicle can be replaced with the active flying vehicle with the battery fully charged or close to it.
  • FIG. 6 schematically shows an example of the flow of processing by the control device 200.
  • a case where one standby air vehicle is flying for a plurality of active air vehicles will be described as an example, but the number of standby air vehicles is not limited to one, and a plurality of standby air vehicles may be provided. Good.
  • Each process illustrated in FIG. 6 is executed mainly by the control unit included in the control device 200.
  • control device 200 collects various information.
  • the control device 200 receives, for example, battery information indicating the state of the battery from each of the plurality of active flying objects.
  • the battery information may include a remaining battery level.
  • the battery information may include the storage performance of the battery.
  • the control device 200 receives, for example, weather information of a flight area where each of the plurality of active flying objects is flying from the weather information server 400.
  • the control device 200 receives, for example, traffic information indicating communication traffic in a wireless communication service provided to the user terminal 30 by each of the plurality of active flying objects from the communication management device 300.
  • Step 104 the control device 200 analyzes various information collected in S102.
  • the control device 200 analyzes various types of information and determines whether or not there is an active flying object that needs to be replaced among a plurality of active flying objects.
  • the control device 200 determines that there is an active flying vehicle that needs to be replaced, for example, when there is an active flying vehicle having a remaining battery level less than a predetermined threshold.
  • control device 200 may use, for example, an active flying object that may hinder the provision of the wireless communication service based on the remaining battery capacity and at least one of the battery storage performance, weather information, and traffic information. Determine if it exists. For example, the control device 200 determines that there is an active flying vehicle that needs to be replaced when there is an active flying vehicle that is predicted to have a remaining battery level lower than a predetermined threshold during the night. . When it is determined that there is an active flying object that needs to be replaced, the process proceeds to S108, and when it is determined that there is no such aircraft, the process returns to S102.
  • an active flying object that may hinder the provision of the wireless communication service based on the remaining battery capacity and at least one of the battery storage performance, weather information, and traffic information. Determine if it exists. For example, the control device 200 determines that there is an active flying vehicle that needs to be replaced when there is an active flying vehicle that is predicted to have a remaining battery level lower than a predetermined threshold during the night. . When it is determined that there is an active flying
  • control device 200 determines a replacement plan.
  • the control device 200 may determine a replacement plan that includes a replacement time and a standby area in which the standby vehicle flies while waiting for the replacement.
  • the control device 200 may determine a replacement plan that further includes handling of the active flying vehicle after the replacement. For example, the control device 200 determines that the active flying vehicle after the replacement is to be the standby flying vehicle. In this case, the active flying object after the replacement moves to the standby area 80 and does not form the communication area 120, but gives priority to charging. Further, for example, the control device 200 determines to move the active flying object after the replacement to the ground. In this case, the active flying object after the replacement moves to the management area 62 and moves to the ground under the control of the control tower 60.
  • control device 200 determines whether or not the standby position of the standby aircraft needs to be changed. For example, when the standby flying object has already flown in the standby area determined in S108, the control device 200 determines that it is unnecessary. Further, for example, when the standby flying object is not flying in the standby area determined in S108, the control device 200 determines that it is necessary. In addition, the control device 200 may determine that the current position of the standby flying object and the current position of the active flying object to be replaced are necessary when the distance is greater than a predetermined threshold value. If it is determined that it is necessary, the process proceeds to S112, and if it is determined that it is not necessary, the process proceeds to S114.
  • control device 200 instructs the standby flying object to change the standby position.
  • the control device 200 instructs the standby flying object to fly in the standby area determined in S108.
  • control device 200 determines whether or not to start the replacement. For example, if the replacement time determined in S108 has been reached, the control device 200 determines that the replacement should be started, and if not, it determines that the replacement should not be started.
  • the control device 200 When it is determined that the replacement is to be started, the control device 200 causes the standby flying body to start moving toward the replacement flying object. Note that the control device 200 may cause the standby flying vehicle to start moving before the replacement timing so that the standby flying vehicle reaches the position of the active flying object to be replaced at the replacement timing. The control device 200 may notify the replacement flying object of the destination after the replacement.
  • FIG. 7 schematically shows an example of a functional configuration of the control device 200.
  • the control device 200 includes an instruction receiving unit 202, an instruction transmitting unit 204, an information storage unit 210, a position information obtaining unit 212, a battery information obtaining unit 214, a weather information obtaining unit 216, a traffic information obtaining unit 218, a flying object selecting unit 230, And a change control unit 240.
  • the instruction receiving unit 202 receives various instructions.
  • the instruction receiving unit 202 receives, for example, an instruction to specify the target area 40.
  • the instruction receiving unit 202 receives, for example, an instruction that specifies a flight mode of the plurality of flying objects 100.
  • the instruction receiving unit 202 receives, for example, an instruction to specify a flight area of a standby flying vehicle.
  • the instruction receiving unit 202 may receive an instruction input via an operation unit included in the control device 200.
  • the instruction receiving unit 202 may receive an instruction received via the network 20 via a communication unit included in the control device 200.
  • the instruction transmitting unit 204 transmits the instruction received by the instruction receiving unit 202 to the flying object 100.
  • the instruction transmitting unit 204 may transmit the instruction to the plurality of flying vehicles 100. Further, the instruction transmitting unit 204 transmits an instruction to one of the plurality of flying vehicles 100, and the one of the flying vehicles 100 transmits the instruction to another of the flying vehicles 100. Good.
  • the information storage unit 210 stores various information.
  • the information storage unit 210 may store information on each configuration of the plurality of flying vehicles 100.
  • the position information acquisition unit 212 acquires position information indicating the positions of the plurality of flying vehicles 100.
  • the position information acquiring unit 212 receives, for example, position information measured by GPS or the like from each of the plurality of flying objects 100.
  • the position information acquisition unit 212 may store the acquired position information in the information storage unit 210.
  • the battery information acquisition unit 214 acquires battery information indicating the state of each battery of the plurality of flying vehicles 100.
  • the battery information acquisition unit 214 may receive battery information from each of the plurality of flying vehicles 100.
  • the flying object 100 transmits, for example, the remaining battery power of the battery to the control device 200 as the battery information. Further, the flying object 100 transmits the storage performance of the battery to the control device 200 as battery information.
  • the storage performance of the battery may be detected by the flying object 100.
  • the flying object 100 may detect the storage performance of the battery using any known method.
  • the battery information acquisition unit 214 may store the acquired battery information in the information storage unit 210.
  • the weather information acquisition unit 216 acquires weather information of a flight area where each of the plurality of flying objects 100 is flying.
  • the weather information may include a current weather condition of the flight area. Further, the weather information may include a weather forecast of the flight area.
  • the weather information acquisition unit 216 may acquire weather information from the weather information server 400.
  • the weather information acquisition unit 216 may store the acquired weather information in the information storage unit 210.
  • the traffic information acquisition unit 218 acquires traffic information indicating communication traffic in a wireless communication service provided to the user terminal 30 by each of the plurality of active flying objects.
  • the traffic information acquisition unit 218 may acquire traffic information from the communication management device 300.
  • the traffic information acquisition unit 218 may store the acquired traffic information in the information storage unit 210.
  • the flying object selection unit 230 selects an active flying object to be replaced from a plurality of active flying objects.
  • the flying object selection unit 230 may select a current flying object to be replaced from a plurality of current flying objects based on various information stored in the information storage unit 210.
  • the flying object selection unit 230 selects an active flying object to be replaced based on the battery information stored in the information storage unit 210, for example.
  • the flying object selection unit 230 may preferentially select a current flying object having a smaller remaining battery power from the plurality of current flying objects as the current flying object to be replaced.
  • the flying object selection unit 230 may preferentially select, from the plurality of active flying objects, the active flying object whose battery power storage performance is further deteriorated as the current flying object to be replaced.
  • the flying object selection unit 230 selects the current flying object to be replaced, based on the weather information stored in the information storage unit 210, for example.
  • the flying object selection unit 230 preferentially selects the current flying object whose weather in the flying area in which it is flying is the weather that consumes more power from the plurality of current flying objects as the current flying object to be replaced.
  • the flying object selection unit 230 selects the current flying object to be replaced based on the traffic information stored in the information storage unit 210, for example.
  • the flying object selection unit 230 preferentially selects an active flying object having high communication traffic in the wireless communication service provided to the user terminal 30 from the plurality of active flying objects as the active flying object to be replaced.
  • the flying object selection unit 230 may select an active flying object to be replaced based on a plurality of battery information, weather information, and traffic information stored in the information storage unit 210. For example, the flying object selection unit 230 weights the battery information, the weather information, and the traffic information, and uses the plurality of pieces of information to select a current flying object to be replaced. Rules for determining which active flying object is to be replaced with a combination of the battery information, the weather information, and the traffic information may be predetermined, and such a rule is stored in the information storage unit 210 in advance. May be.
  • the flying object selection unit 230 may predict the replacement deadline of the current flying object based on a plurality of pieces of information stored in the information storage unit 210. For example, the flying object selecting unit 230 predicts a time when the remaining battery level of the battery of the current flying vehicle becomes smaller than a predetermined threshold based on a plurality of pieces of information stored in the information storage unit 210, and Is determined as the replacement deadline. The flying object selection unit 230 predicts the battery consumption and the charging amount of the current flying object based on the plurality of pieces of information stored in the information storage unit 210, and uses the predicted battery consumption amount and the charging amount, A replacement deadline may be determined.
  • the flying object selection unit 230 may select a current flying object whose replacement deadline is the earliest among the plurality of active flying objects as the replacement flying current flying object. For example, when a plurality of standby air vehicles are present for a plurality of active air vehicles, the flying object selection unit 230 has a replacement deadline of a number corresponding to the number of standby air vehicles among the plurality of active air vehicles. A plurality of active vehicles that arrive early may be selected as the active vehicles to be replaced.
  • the replacement control unit 240 replaces the active flying object selected by the flying object selection unit 230 with the standby flying object.
  • the replacement control unit 240 for example, by transmitting identification information for identifying the active air vehicle to be replaced, to the standby air vehicle, and transmitting the identification information for identifying the standby air vehicle to the current air vehicle to be replaced,
  • the replacement may be instructed to the standby flying vehicle and the current flying vehicle to be replaced.
  • the change control unit 240 may instruct the change by transmitting the change position and the change time to the standby flying object and the active flying object to be changed. For example, when the standby aircraft flies to reach the alternation position at the alternation time, and the active aircraft to be altered departs from the route that was flying to cover the target area at the alternation time, the alternation occurs. Realize.
  • the replacement control unit 240 may determine a replacement plan.
  • the replacement control unit 240 is, for example, a replacement time, a standby area to be made to fly by the standby flying object for a predetermined period until the replacement time, and when the replacement time has been reached, the standby flying object And determining a replacement plan including a flight method for moving toward the working vehicle.
  • the replacement control unit 240 determines, for example, an area vertically above the active flying object to be replaced as a standby area. In addition, the replacement control unit 240 determines, for example, a flight route that makes the grounding time longer from the standby area to the current flying object to be replaced, as the flight method.
  • the replacement control unit 240 may determine the replacement time based on various information stored in the information storage unit 210. For example, the replacement control unit 240 determines the replacement time based on at least one of the battery information, the weather information, and the traffic information stored in the information storage unit 210. When the replacement deadline is determined by the flying object selecting unit 230, the replacement control unit 240 determines a replacement timing until the replacement deadline.
  • the replacement control unit 240 may determine, as the replacement deadline, a time when the communication traffic of the wireless communication service provided to the user terminal 30 by the active flying object to be replaced is relatively small.
  • the time when the communication traffic is relatively low may be designated by the operator of the control device 200 or the like, and for example, any time at night may be designated.
  • the replacement control unit 240 may specify a date and time, a time zone, and the like, in which communication traffic is relatively small, with reference to past traffic information stored in the information storage unit 210.
  • the replacement control unit 240 after replacing the active flying object to be replaced with the standby flying vehicle, waits while flying without forming the communication area 120, that is, operates as a standby flying vehicle or moves to the ground. You may decide to do so. Then, the replacement control unit 240 may control the active flying vehicle that has replaced the standby flying vehicle according to the determined content. The replacement control unit 240 determines to move to the ground, for example, when it is determined that maintenance is required for the current flying object to be replaced, and when it is determined that maintenance is not required, the replacement control unit 240 determines to operate as a standby flying vehicle. . The replacement control unit 240 determines that maintenance is necessary, for example, when the storage performance of the battery of the current flying object to be replaced is lower than a predetermined performance.
  • FIG. 8 schematically illustrates an example of a functional configuration of the control device 130 included in the flying object 100.
  • the control device 130 includes an instruction receiving unit 132, a flying object control unit 134, an information storage unit 140, a position information acquiring unit 142, a battery information acquiring unit 144, a weather information acquiring unit 146, a traffic information acquiring unit 148, and a flying object selecting unit 150.
  • differences from control device 200 will be mainly described.
  • Control device 130 performs various controls using the electric power generated by solar cell panel 112 and stored in battery 114.
  • the control device 130 controls the antenna 116 using the electric power stored in the battery 114 to form a communication area 120, communicate with the control device 200, and communicate with other flying objects 100. Or you can.
  • the instruction receiving unit 132 receives various instructions.
  • the instruction receiving unit 132 receives, for example, an instruction transmitted by the control device 200.
  • the instruction receiving unit 132 also receives an instruction transmitted by the control device 130 of another flying object 100.
  • the flying object control unit 134 controls the flying of the flying object 100 and the formation of the communication area 120.
  • the flying object control unit 134 may control the flight of the flying object 100 and the formation of the communication area 120 according to the instruction received by the instruction receiving unit 132.
  • the information storage unit 140 stores various information.
  • the information storage unit 140 may store information on the configuration of each of the plurality of flying vehicles 100.
  • the position information acquisition unit 142 acquires position information indicating the positions of the plurality of flying objects 100.
  • the position information acquisition unit 142 acquires the position information of the flying object 100 on which the control device 130 is mounted (may be described as the own aircraft) and the position information measured by the flying object 100 by GPS or the like. I do. Further, the position information acquisition unit 142 may receive position information measured by GPS or the like from each of the plurality of flying objects 100.
  • the position information acquisition unit 142 may store the acquired position information in the information storage unit 140.
  • the battery information acquisition unit 144 acquires battery information indicating the state of each battery of the plurality of flying vehicles 100.
  • the battery information acquisition unit 144 may receive battery information from each of the plurality of flying vehicles 100.
  • the battery information acquiring unit 144 may acquire the battery information of the own device by referring to the remaining battery level of the battery of the own device.
  • the flying object 100 may monitor the change in the power storage performance of its own battery, and the battery information acquisition unit 144 refers to the change in the power storage performance monitored by the flying object 100, and Battery information may be obtained.
  • the battery information acquisition unit 144 may store the acquired battery information in the information storage unit 140.
  • the weather information acquisition unit 146 acquires weather information of a flight area in which each of the plurality of flying objects 100 including the own aircraft is flying.
  • the weather information acquisition unit 146 may acquire weather information from the weather information server 400.
  • the weather information acquisition unit 146 may store the acquired weather information in the information storage unit 140.
  • the traffic information acquisition unit 148 acquires traffic information indicating communication traffic in a wireless communication service provided to the user terminal 30 by each of the plurality of active flying objects including the own aircraft.
  • the traffic information acquisition unit 148 may acquire traffic information from the communication management device 300.
  • the traffic information acquisition unit 148 may store the acquired traffic information in the information storage unit 140.
  • the flying object selection unit 150 selects a current flying object to be replaced from a plurality of active flying objects.
  • the flying object selection unit 150 may select an active flying object to be replaced from a plurality of active flying objects based on various information stored in the information storage unit 140.
  • the flying object selection unit 150 selects an active flying object to be replaced based on, for example, the battery information stored in the information storage unit 140. Further, the flying object selection unit 150 selects, for example, the current flying object to be replaced based on the weather information stored in the information storage unit 140. Further, the flying object selection unit 150 selects, for example, the current flying object to be replaced based on the traffic information stored in the information storage unit 140. The flying object selection unit 150 may select a current flying object to be replaced, based on a plurality of battery information, weather information, and traffic information stored in the information storage unit 140.
  • the vehicle selection unit 150 may predict the replacement deadline of the current vehicle based on a plurality of pieces of information stored in the information storage unit 140.
  • the flying object selection unit 150 may select the current flying object whose replacement deadline is the earliest among the plurality of active flying objects as the replacement target current flying object. For example, when there are a plurality of standby flying vehicles for a plurality of active flying vehicles, the flying vehicle selection unit 150 selects a plurality of active flying vehicles whose replacement deadline comes earlier from among the plurality of active flying vehicles, as replacement targets. May be selected as the current flying vehicle.
  • the replacement control unit 160 replaces the active flying object selected by the flying object selection unit 150 with the standby flying object.
  • the replacement control unit 160 transmits, for example, identification information for identifying the active flying object to be replaced to the standby flying vehicle via the instruction transmitting unit 162, and identifies the standby flying object to the active flying object to be replaced. By transmitting the identification information, the standby flying vehicle and the active flying vehicle to be replaced may be instructed to be replaced.
  • the change control unit 160 may instruct the change by transmitting the change position and the change time to the standby flying object and the current flying object to be changed via the instruction transmitting unit 162.
  • the replacement control unit 160 may determine a replacement plan.
  • the replacement control unit 160 includes, for example, a replacement time, a standby area to be made to fly by the standby flying object for a predetermined period until the replacement time, and, when the replacement time is reached, the standby flying object And determining a replacement plan including a flight method for moving toward the working vehicle.
  • the replacement control unit 160 determines, for example, an area vertically above the active flying object to be replaced as the standby area. In addition, the replacement control unit 160 determines, for example, a flight route that makes the grounding time longer from the standby area to the current flying object to be replaced, as the flight method.
  • the replacement control unit 160 may determine the replacement time based on various information stored in the information storage unit 140. For example, the replacement control unit 160 determines the replacement time based on at least one of the battery information, the weather information, and the traffic information stored in the information storage unit 140. When the replacement deadline is determined by the flying object selecting unit 150, the replacement control unit 160 determines a replacement time until the replacement deadline. The replacement control unit 160 may determine, as the replacement time, a time when the communication traffic of the wireless communication service provided to the user terminal 30 by the active flying object to be replaced is relatively small.
  • the replacement control unit 160 causes the active flying object to be replaced to be replaced with the standby flying vehicle, and then makes the flying unit stand by while flying without forming the communication area 120, that is, operates as a standby flying vehicle or moves to the ground. You may decide to do so. Then, the replacement control unit 160 may control the active flying vehicle that has replaced the standby flying vehicle according to the determined content.
  • the replacement control unit 160 determines that the active flying object to be replaced requires maintenance if it is determined that maintenance is necessary, and determines that it is to be operated as a standby aircraft when it is determined that maintenance is not required. .
  • the replacement control unit 160 determines that maintenance is necessary, for example, when the storage performance of the battery of the current flying object to be replaced is lower than a predetermined performance.
  • the replacement control unit 160 may cause the flying object control unit 134 to perform control so that the standby aircraft and the own aircraft are switched when the own aircraft is selected as the active flying object to be replaced.
  • the replacement control unit 160 may cause the flying object control unit 134 to perform control so that the own aircraft and the current flying object to be replaced are replaced.
  • FIG. 9 schematically illustrates an example of a computer 1000 functioning as the control device 200 or the control device 130.
  • the computer 1000 according to the present embodiment includes a CPU peripheral having a CPU 1010 and a RAM 1030 interconnected by a host controller 1092, a ROM 1020 connected to the host controller 1092 by an input / output controller 1094, a communication I / F 1040, and a storage device 1050. And an input / output unit having an input / output chip 1080.
  • the CPU 1010 operates based on programs stored in the ROM 1020 and the RAM 1030, and controls each unit.
  • Communication I / F 1040 communicates with another device via a network.
  • the communication I / F 1040 functions as hardware for performing communication.
  • the storage device 1050 may be a hard disk drive, a solid state disk, a solid state drive, or the like, and stores programs and data used by the CPU 1010.
  • the ROM 1020 stores a boot program executed when the computer 1000 starts up, a program depending on hardware of the computer 1000, and the like.
  • the input / output chip 1080 connects various input / output devices to the input / output controller 1094 via, for example, a USB port, a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, and the like.
  • the program provided to the storage device 1050 via the RAM 1030 is stored in a recording medium such as an IC card and provided by the user.
  • the program is read from the recording medium, installed in the storage device 1050 via the RAM 1030, and executed by the CPU 1010.
  • the program that is installed in the computer 1000 and causes the computer 1000 to function as the control device 200 or the control device 130 may act on the CPU 1010 or the like to cause the computer 1000 to function as each unit of the control device 200 or the control device 130.
  • the information processing described in these programs is read into the computer 1000, so that the instruction receiving unit 202, the instruction transmitting unit 204, and the instruction receiving unit 202 are specific means in which the software and the various hardware resources described above cooperate. It functions as the information storage unit 210, the position information acquisition unit 212, the battery information acquisition unit 214, the weather information acquisition unit 216, the traffic information acquisition unit 218, the flying object selection unit 230, and the replacement control unit 240.
  • the information processing described in these programs is read into the computer 1000, so that the instruction receiving unit 132, which is a specific means in which the software cooperates with the various hardware resources described above, It functions as the unit 134, the information storage unit 140, the position information acquisition unit 142, the battery information acquisition unit 144, the weather information acquisition unit 146, the traffic information acquisition unit 148, the flying object selection unit 150, and the replacement control unit 160. Then, by performing calculation or processing of information according to the purpose of use of the computer 1000 in the present embodiment by these specific means, a specific control device 200 or control device 130 corresponding to the purpose of use is constructed. .
  • Constellation system 20 network, 22 gateway, 30 user terminal, 40 control area, 50 control facility, 60 ⁇ control area, 62 control area, 70 communication satellite, 80 standby area, 100 flying vehicle, 102 main body, 104 main wing , 106 propeller, 108 skid, 110 wheel, 112 solar panel, 114 battery, 116 antenna, 120 communication area, 122 cell, 130 control device, 132 instruction receiving unit, 134 flying vehicle control unit, 140 information storage unit, 142 position Information acquisition section, 144 battery information acquisition section, 146 weather information acquisition section, 148 traffic information acquisition section, 150 aircraft selection section, 160 alternation control section, 162 instruction transmission section, 200 control apparatus, 202 instruction reception , 204 ⁇ instruction transmission section, 210 ⁇ information storage section, 212 # location information acquisition section, 214 # battery information acquisition section, 216 # weather information acquisition section, 218 # traffic information acquisition section, 230 # flying object selection section, 240 # alternation control section, 300 # communication management device , 400 weather server, 1000 computer, 1010 CPU, 1010

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Abstract

太陽電池パネルと、太陽電池パネルによって発電された電力を蓄電するバッテリと、バッテリに蓄電された電力を用いて地上に通信エリアを形成して通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナとを有する複数の飛行体を制御する制御装置であって、通信エリアによって対象エリアをカバーしながら飛行している飛行体である複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択する飛行体選択部と、交代対象の現用飛行体と、通信エリアを形成せずに飛行している飛行体である待機飛行体とを交代させる交代制御部とを備える制御装置を提供する。

Description

制御装置、プログラム、及び制御方法
　本発明は、制御装置、プログラム、及び制御方法に関する。
　成層圏プラットフォームを提供すべく、アンテナを有し、成層圏を飛行する飛行体が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
　［先行技術文献］
　［特許文献］
　［特許文献１］特開２００２－２１１４９６号公報
解決しようとする課題
　飛行体による無線通信サービスの提供を、適切に支援可能技術を提供することが望ましい。
一般的開示
　本発明の第１の態様によれば、太陽電池パネルと、太陽電池パネルによって発電された電力を蓄電するバッテリと、バッテリに蓄電された電力を用いて地上に通信エリアを形成して通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナとを有する複数の飛行体を制御する制御装置が提供される。制御装置は、通信エリアによって対象エリアをカバーしながら飛行している飛行体である複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択する飛行体選択部を備えてよい。制御装置は、交代対象の現用飛行体と、通信エリアを形成せずに飛行している飛行体である待機飛行体とを交代させる交代制御部を備えてよい。
　上記待機飛行体は、上記交代対象の現用飛行体よりも高い高度を飛行していてよく、上記交代制御部は、上記待機飛行体を、上記交代対象の現用飛行体よりも飛行に電力を使用しない飛行方法で、上記交代対象の現用飛行体に向けて移動させ、上記現用飛行体と交代させてよい。上記交代制御部は、上記交代対象の現用飛行体よりもグラウンディングの時間が長い飛行方法で、上記交代対象の現用飛行体に向けて移動させ、上記現用飛行体と交代させてよい。上記交代制御部は、上記交代対象の現用飛行体と、上記待機飛行体とを交代させる交代時期を決定し、上記交代時期に、上記待機飛行体と上記交代対象の現用飛行体とを交代させてよい。上記交代制御部は、上記交代対象の現用飛行体のバッテリの状態、上記交代対象の現用飛行体が飛行している飛行エリアの気象、及び上記交代対象の現用飛行体が上記ユーザ端末に提供している無線通信サービスにおける通信トラフィックの少なくともいずれかに基づいて、上記交代時期を決定してよい。上記交代制御部は、上記交代時期よりも前に、上記待機飛行体を、上記交代対象の飛行体の飛行エリアに対応する位置の飛行エリアに移動させてよい。上記交代制御部は、上記交代対象の現用飛行体によって上記ユーザ端末に提供される無線通信サービスの通信トラフィックが相対的に少ない時期を、上記交代時期として決定してよい。上記交代時期は夜間であってよい。上記交代制御部は、上記交代対象の現用飛行体を、上記待機飛行体と交代させた後、上記通信エリアを形成せずに飛行しながら待機させるか、地上に移動させるかを決定し、決定した内容に従って、上記待機飛行体と交代した上記現用飛行体を制御してよい。
　上記制御装置は、上記複数の現用飛行体のそれぞれのバッテリの状態を示すバッテリ情報を取得するバッテリ情報取得部を備えてよく、上記飛行体選択部は、上記バッテリ情報に基づいて、上記交代対象の現用飛行体を選択してよい。上記バッテリ情報は、上記バッテリのバッテリ残量及び上記バッテリの蓄電性能の少なくともいずれかを含んでよい。上記飛行体選択部は、上記複数の現用飛行体のうち、上記バッテリのバッテリ残量がより少ない現用飛行体を優先的に上記交代対象の現用飛行体として選択してよい。上記飛行体選択部は、上記複数の現用飛行体のうち、上記バッテリの蓄電性能がより劣化している現用飛行体を優先的に上記交代対象の現用飛行体として選択してよい。上記制御装置は、上記複数の現用飛行体のそれぞれが飛行している飛行エリアの気象情報を取得する気象情報取得部を備えてよく、上記飛行体選択部は、上記気象情報に基づいて、上記交代対象の現用飛行体を選択してよい。上記飛行体選択部は、上記複数の現用飛行体のうち、飛行している飛行エリアの気象が、より電力を消費する気象である現用飛行体を優先的に上記交代対象の現用飛行体として選択してよい。上記制御装置は、上記複数の現用飛行体のそれぞれが提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックを示すトラフィック情報を取得するトラフィック情報取得部を備えてよく、上記飛行体選択部は、上記トラフィック情報に基づいて、上記交代対象の現用飛行体を選択してよい。上記飛行体選択部は、上記複数の現用飛行体のうち、提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックがより多い現用飛行体を優先的に上記交代対象の現用飛行体として選択してよい。上記飛行体選択部は、上記複数の現用飛行体のバッテリの状態、上記複数の現用飛行体のそれぞれが飛行している飛行エリアの気象、及び上記複数の現用飛行体のそれぞれが上記ユーザ端末に提供している無線通信サービスにおける通信トラフィックの少なくともいずれかに基づいて、上記複数の現用飛行体のそれぞれの交代期限を決定してよい。上記飛行体選択部は、上記複数の現用飛行体のうち、交代期限がより早く訪れる飛行体を、上記交代対象の現用飛行体として選択してよい。
　本発明の第２の態様によれば、コンピュータを、上記制御装置として機能させるためのプログラムが提供される。
　本発明の第３の態様によれば、太陽電池パネルと、太陽電池パネルによって発電された電力を蓄電するバッテリと、バッテリに蓄電された電力を用いて地上に通信エリアを形成して通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナとを有する複数の飛行体を制御する制御方法が提供される。制御方法は、通信エリアによって対象エリアをカバーしながら飛行している飛行体である複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択する飛行体選択段階を備えてよい。制御方法は、交代対象の現用飛行体と、通信エリアを形成せずに飛行している飛行体である待機飛行体とを交代させる交代制御段階とを備えてよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
飛行体１００の一例を概略的に示す。 複数の飛行体１００の飛行形態の一例を概略的に示す。 複数の飛行体１００の飛行形態の一例を概略的に示す。 コンステレーションシステム１０の一例を概略的に示す。 制御装置２００による交代制御を説明する説明図である。 制御装置２００による処理の流れの一例を概略的に示す。 制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。 飛行体１００が備える制御装置１３０の機能構成の一例を概略的に示す。 制御装置１３０又は制御装置２００として機能するコンピュータ１０００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、飛行体１００の一例を概略的に示す。飛行体１００は、本体部１０２及び主翼部１０４を備える。本体部１０２は、プロペラ１０６、スキッド１０８、及び車輪１１０を有する。主翼部１０４は、太陽電池パネル１１２を有する。
　本体部１０２は、不図示のバッテリ及びアンテナを備える。太陽電池パネル１１２によって発電された電力は、バッテリに蓄積される。飛行体１００は、バッテリに蓄積されている電力を用いてプロペラ１０６を回転させることによって飛行可能である。また、飛行体１００は、アンテナによって地上に通信エリア１２０を形成して、通信エリア１２０内のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。アンテナは、例えば、マルチビームアンテナであってよく、通信エリア１２０は、複数のセル１２２によって構成されてよい。飛行体１００は、例えば、成層圏を飛行して地上のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。飛行体１００は、成層圏プラットフォームとして機能してよい。
　ユーザ端末３０は、飛行体１００と通信可能な通信端末であればどのような端末であってもよい。例えば、ユーザ端末３０は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末３０は、タブレット端末及びＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。
　飛行体１００は、例えば、ユーザ端末３０と、地上のネットワーク２０との通信を中継することによって、ユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。ネットワーク２０は、通信事業者によって提供されるコアネットワークを含んでよい。また、ネットワーク２０は、インターネットを含んでよい。
　飛行体１００は、地上の各地に配置されたゲートウェイ２２のうち、通信エリア１２０内のゲートウェイ２２を介してネットワーク２０と通信してよい。また、例えば、飛行体１００は、不図示の通信衛星を介してネットワーク２０と通信してもよい。
　飛行体１００は、例えば、通信エリア１２０内のユーザ端末３０から受信したデータを、ネットワーク２０に送信する。また、飛行体１００は、例えば、ネットワーク２０を介して、通信エリア１２０内のユーザ端末３０宛のデータを受信した場合、当該データをユーザ端末３０に送信する。
　飛行体１００は、制御装置２００によって制御されてよい。飛行体１００は、例えば、制御装置２００によって送信された指示に従って飛行する。制御装置２００から飛行体１００への指示の送信は、ゲートウェイ２２及びネットワーク２０を介して行われてよい。また、制御装置２００から飛行体１００への指示の送信は、通信衛星を介して行われてもよい。
　制御装置２００は、複数の飛行体１００のそれぞれに、通信エリア１２０によって地上の対象エリアをカバーさせるように、複数の飛行体１００を制御する。
　制御装置２００は、例えば、複数の飛行体１００のそれぞれに異なる対象エリアを割り当て、複数の飛行体１００のそれぞれに、それぞれの対象エリアをカバーさせる。複数の飛行体１００のそれぞれは、それぞれの対象エリアの上空を旋回しながらそれぞれの対象エリアをカバーし得る。対象エリアの上空を旋回することを、定点飛行と記載する場合がある。それぞれの対象エリアは、互いに離間していてもよく、また、互いに隣接していてもよい。複数の飛行体１００のそれぞれに、大きな対象エリアの各部分をカバーさせることによって、大きな対象エリアをカバーさせてもよい。
　また、制御装置２００は、例えば、複数の飛行体１００に一の対象エリアを割り当て、複数の飛行体１００のそれぞれの通信エリア１２０が対象エリアの一部をカバーしながら対象エリアに対して相対的に移動し、複数の飛行体１００の複数の通信エリア１２０によって対象エリアの全体がカバーされるように、複数の飛行体１００を制御してもよい。
　制御装置２００は、複数の飛行体１００がユーザ端末３０に対して提供している無線通信サービスの通信トラフィック等の通信情報に基づいて、複数の飛行体１００を制御してよい。制御装置２００は、当該通信情報を、複数のユーザ端末３０の通信を管理する通信管理装置３００から受信してよい。通信管理装置３００は、例えば、通信事業者のコアネットワーク内に配置され、複数のユーザ端末３０による通信を管理する。
　制御装置２００は、複数の飛行体１００のそれぞれが飛行している飛行エリアの気象情報に基づいて、複数の飛行体１００を制御してもよい。制御装置２００は、気象情報を、上空の各エリアの気象情報を管理して提供する気象情報サーバ４００から受信してよい。
　図２は、複数の飛行体１００の飛行形態の一例を概略的に示す。図２では、複数の飛行体１００のそれぞれが、対象エリア４０の上空を定点飛行しながら対象エリア４０の各部をカバーすることにより、対象エリア４０の全体をカバーしている状況を例示している。
　図３は、複数の飛行体１００の飛行形態の一例を概略的に示す。図３では、複数の飛行体１００のそれぞれが、対象エリア４０の一部をカバーしながら対象エリア４０に対して相対的に移動し、複数の飛行体１００の複数の通信エリア１２０によって対象エリア４０の全体をカバーしている状況を例示する。
　図２及び図３に例示する飛行形態において、仮に、複数の飛行体１００が同一の構成を有し、対象エリア４０のカバーを同時に開始した場合であっても、複数の飛行体１００のそれぞれのバッテリ消費量及び充電量は異なり得る。例えば、飛行体１００が定点飛行している飛行エリアの気象、高度、及び日当たりが異なることにより、バッテリ消費量及び充電量は異なる。具体例として、風速がより強い飛行エリアほど、バッテリ消費量は多くなる。また、高度がより高い程、空気の濃度が低くなるので、飛行のためにより多くの電力が必要となるため、バッテリ消費量は多くなる傾向がある。また、日当たりがよりよい飛行エリア程、充電量が多くなる。複数の飛行体１００が、図３に示すように同一の経路を飛行している場合であっても、その時々によって複数の飛行体１００のそれぞれが飛行しているエリアの気象及び日当たり等は異なり得るので、バッテリ消費量及び充電量は異なり得る。
　また、例えば、飛行体１００がユーザ端末３０に対して提供している無線通信サービスにおける通信トラフィックが異なることにより、バッテリ消費量は異なる。通信トラフィックが多い程、通信に対して使用する電力量が多くなることから、バッテリ消費量は多くなる。また、例えば、複数の飛行体１００のそれぞれの通信エリア１２０の大きさが異なる場合には、大きさの違いによってもバッテリ消費量は異なる。通信エリア１２０の大きさが大きいほど、通信エリア１２０の形成に対して使用する電力量が多くなることから、バッテリ消費量は多くなる。
　図４は、コンステレーションシステム１０の一例を概略的に示す。本実施形態に係るコンステレーションシステム１０は、複数の飛行体１００と、制御施設５０に配置され、複数の飛行体１００を制御する不図示の制御装置２００とを含む。
　飛行体１００は、管制塔６０による管理のもと、地上から上空に移動し得る。飛行体１００は、例えば、管制塔６０による管理のもと、管理領域６２内を上昇することによって上空に到達する。飛行体１００が飛行する高度は任意の高度であってよいが、飛行体１００が成層圏プラットフォームとして機能する場合、飛行体１００は、成層圏まで上昇する。ここでは、飛行体１００が成層圏プラットフォームとして機能する場合を主に例に挙げて説明する。
　成層圏に到達した飛行体１００は、制御装置２００による制御にもと、成層圏を飛行する。制御装置２００は、飛行体１００に対象エリアをカバーさせるべく、飛行体１００を対象エリアの上空に移動させ、通信エリア１２０を形成させてよい。制御装置２００と飛行体１００との通信は、通信衛星７０を介して実行されてよい。また、制御装置２００と飛行体１００との通信は、地上のゲートウェイ２２を介して実行されてもよい。通信エリア１２０によって地上の対象エリアをカバーしながら飛行している飛行体１００を、現用飛行体と記載する場合がある。
　本実施形態に係るコンステレーションシステム１０において、一部の飛行体１００が、待機エリア８０を飛行する。当該一部の飛行体１００は、待機エリア８０を飛行しながら、現用飛行体と交代するのを待機する。このような飛行体１００を待機飛行体と記載する場合がある。待機飛行体は、地上から管理領域６２を上昇して成層圏に到達した後、制御装置２００による制御のもと、待機エリア８０に移動してよい。待機エリア８０は予め定められていてよい。待機エリア８０は、固定的であってよく、状況に応じてその位置及び大きさ等が変わってもよい。
　待機飛行体は、現用飛行体よりもバッテリ消費量が少なくなるように管理される。例えば、制御装置２００は、待機飛行体に、通信エリア１２０を形成させない。本実施形態に係る飛行体１００は、飛行と通信エリア１２０の形成とのそれぞれにバッテリの電力を使用するが、消費電力のうち、通信エリア１２０の形成に用いる電力の比率が比較的高い。そのため、飛行体１００に通信エリア１２０を形成させないことによって、飛行体１００の消費電力を比較的大きく低減することができる。
　また、待機飛行体１００は、現用飛行体よりも充電量が多くなるように管理されてよい。例えば、制御装置２００は、待機飛行体に、太陽からの受光量がより多くなるような経路を飛行させる。また、例えば、制御装置２００は、太陽からの受光量を増加させるべく、待機飛行体に機体を傾けさせる。現用飛行体は、地上の対象エリアを通信エリア１２０によってカバーするために、機体の角度の許容量が少ないが、待機飛行体には、通信エリア１２０を形成させないことから、機体の角度の許容量が現用飛行体よりも多い。そのため、待機飛行体には、現用飛行体よりも機体を大きく傾けさせることができる。これにより、太陽電池パネル１１２が受光する受光量を、現用飛行体よりも多くすることができ、現用飛行体よりも充電量を多くすることができる。
　本実施形態に係る制御装置２００は、複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択して、交代対象の現用飛行体と待機飛行体とを交代させる交代制御を実行する。制御装置２００は、例えば、複数の現用飛行体のバッテリ残量を監視し、バッテリ残量に基づいて交代対象の現用飛行体を選択する。例えば、制御装置２００は、現用飛行体のバッテリ残量と、太陽光発電をすることができない夜間までに消費するバッテリ容量と、夜間に消費するバッテリ容量とから、夜間にバッテリ容量が低下して無線通信サービスを維持できない現用飛行体を特定し、当該現用飛行体を交代対象の現用飛行体として選択する。
　図５は、制御装置２００による交代制御を説明する説明図である。制御装置２００は、交代対象の現用飛行体と、待機飛行体とを交代させる交代時期を決定してよく、決定した交代時期に、交代対象の現用飛行体と待機飛行体とを交代させる。
　制御装置２００は、現用飛行体によってユーザ端末３０に提供される無線通信サービスの通信トラフィックが相対的に少ない時期を、交代時期として決定してよい。当該交代時期の例としては、夜間が挙げられる。このような時期を交代時期とすることにより、現用飛行体と待機飛行体との交代によって無線通信サービスに一時断や一時的なサービス低下等の不具合が発生する場合に、その影響を受けるユーザ端末３０の数を低減することができる。
　制御装置２００は、交代時期よりも前に、待機飛行体を、交代対象の現用飛行体の飛行エリアに対応する位置の飛行エリアに移動させてよい。例えば、制御装置２００は、交代対象の現用飛行体の飛行エリアよりも高度の高い飛行エリアに、待機飛行体を移動させる。具体例として、制御装置２００は、交代対象の現用飛行体の飛行エリアの鉛直上の飛行エリアに、待機飛行体を移動させる。
　制御装置２００は、待機飛行体を、現用飛行体よりも飛行に電力を使用しない飛行方法で、交代対象の現用飛行体に向けて移動させ、現用飛行体と交代させてよい。例えば、制御装置２００は、待機飛行体を、現用飛行体よりもグラウンディングの時間が長い飛行方法で、交代対象の現用飛行体に向けて移動させる。これにより、交代による待機飛行体の電力消費量を低減することができ、バッテリがフル充電又はそれに近い状態で、待機飛行体を現用飛行体と交代させることができる。
　図６は、制御装置２００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、複数の現用飛行体に対して、一機の待機飛行体が飛行している場合を例に挙げて説明するが、待機飛行体の数は一機に限らず、複数であってもよい。図６に示す各処理は、制御装置２００が備える制御部が主体となって実行される。
　ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、制御装置２００が、各種情報を収集する。制御装置２００は、例えば、複数の現用飛行体のそれぞれから、バッテリの状態を示すバッテリ情報を受信する。バッテリ情報は、バッテリ残量を含んでよい。バッテリ情報は、バッテリの蓄電性能を含んでよい。また、制御装置２００は、例えば、複数の現用飛行体のそれぞれが飛行している飛行エリアの気象情報を、気象情報サーバ４００から受信する。また、制御装置２００は、例えば、複数の現用飛行体のそれぞれがユーザ端末３０に提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックを示すトラフィック情報を、通信管理装置３００から受信する。
　ステップ１０４では、制御装置２００が、Ｓ１０２で収集した各種情報を分析する。制御装置２００は、各種情報を分析して、複数の現用飛行体の中に、交代を要する現用飛行体が有るか否かを判定する。制御装置２００は、例えば、バッテリ残量が予め定められた閾値より少ない現用飛行体が存在する場合、交代を要する現用飛行体が有ると判定する。
　また、制御装置２００は、例えば、バッテリ残量と、バッテリの蓄電性能、気象情報、及びトラフィック情報の少なくともいずれかとに基づいて、無線通信サービスの提供に支障が生じる可能性がある現用飛行体が存在するか否かを判定する。例えば、制御装置２００は、夜間の間に、バッテリ残量が予め定められた閾値よりも少なくなってしまうと予測される現用飛行体が存在する場合、交代を要する現用飛行体が有ると判定する。交代を要する現用飛行体が有ると判定した場合、Ｓ１０８に進み、無いと判定した場合、Ｓ１０２に戻る。
　Ｓ１０８では、制御装置２００が、交代プランを決定する。制御装置２００は、交代時期と、待機飛行体が交代を待機している間に飛行する待機エリアとを含む交代プランを決定してよい。
　また、制御装置２００は、交代後の現用飛行体の取り扱いをさらに含む交代プランを決定してよい。例えば、制御装置２００は、交代後の現用飛行体を待機飛行体とすることを決定する。この場合、交代後の現用飛行体は、待機エリア８０に移動して、通信エリア１２０を形成せずに、充電を優先する。また、例えば、制御装置２００は、交代後の現用飛行体を地上に移動させること決定する。この場合、交代後の現用飛行体は、管理領域６２に移動して、管制塔６０の管理のもと地上に移動する。
　Ｓ１１０では、制御装置２００が、待機飛行体の待機位置を変更する必要があるか否かを判定する。制御装置２００は、例えば、待機飛行体が、Ｓ１０８において決定した待機エリア内を既に飛行している場合、必要無と判定する。また、例えば、制御装置２００は、待機飛行体が、Ｓ１０８において決定した待機エリア内を飛行していない場合、必要有と判定する。なお、制御装置２００は、待機飛行体の現在位置と、交代対象の現用飛行体の現在位置との距離が予め定められた閾値より遠い場合に、必要有と判定してもよい。必要有と判定した場合、Ｓ１１２に進み、必要無と判定した場合、Ｓ１１４に進む。
　Ｓ１１２では、制御装置２００が、待機飛行体に待機位置の変更を指示する。制御装置２００は、例えば、Ｓ１０８において決定した待機エリアを飛行するように、待機飛行体に指示をする。
　Ｓ１１４では、制御装置２００が、交代を開始するか否かを判定する。制御装置２００は、例えば、Ｓ１０８において決定した交代時期に達していた場合、交代を開始すると判定し、達していない場合、交代を開始しないと判定する。
　交代を開始すると判定した場合、制御装置２００は、待機飛行体に、交代対象の現用飛行体に向けて移動を開始させる。なお、制御装置２００は、交代時期に待機飛行体が交代対象の現用飛行体の位置に到達するように、交代時期に達する前に待機飛行体に移動を開始させてもよい。制御装置２００は、交代対象の現用飛行体に対して、交代後の移動先を通知してよい。
　図７は、制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置２００は、指示受付部２０２、指示送信部２０４、情報格納部２１０、位置情報取得部２１２、バッテリ情報取得部２１４、気象情報取得部２１６、トラフィック情報取得部２１８、飛行体選択部２３０、及び交代制御部２４０を備える。
　指示受付部２０２は、各種指示を受け付ける。指示受付部２０２は、例えば、対象エリア４０を指定する指示を受け付ける。また、指示受付部２０２は、例えば、複数の飛行体１００の飛行形態を指定する指示を受け付ける。また、指示受付部２０２は、例えば、待機飛行体の飛行エリアを指定する指示を受け付ける。指示受付部２０２は、制御装置２００が備える操作部を介して入力された指示を受け付けてよい。また、指示受付部２０２は、制御装置２００が備える通信部を介して、ネットワーク２０を介して受信した指示を受け付けてもよい。
　指示送信部２０４は、指示受付部２０２が受け付けた指示を飛行体１００に送信する。指示送信部２０４は、指示を複数の飛行体１００に送信してよい。また、指示送信部２０４は、複数の飛行体１００のうちの一の飛行体１００に指示を送信し、当該一の飛行体１００が、他の飛行体１００に対して当該指示を送信してもよい。
　情報格納部２１０は、各種情報を格納する。情報格納部２１０は、複数の飛行体１００のそれぞれの構成に関する情報を格納してよい。
　位置情報取得部２１２は、複数の飛行体１００の位置を示す位置情報を取得する。位置情報取得部２１２は、例えば、複数の飛行体１００のそれぞれから、ＧＰＳ等によって測定された位置情報を受信する。位置情報取得部２１２は、取得した位置情報を情報格納部２１０に格納してよい。
　バッテリ情報取得部２１４は、複数の飛行体１００のそれぞれのバッテリの状態を示すバッテリ情報を取得する。バッテリ情報取得部２１４は、複数の飛行体１００のそれぞれから、バッテリ情報を受信してよい。飛行体１００は、バッテリ情報として、例えば、バッテリのバッテリ残量を制御装置２００に送信する。また、飛行体１００は、バッテリ情報として、バッテリの蓄電性能を制御装置２００に送信する。バッテリの蓄電性能は、飛行体１００によって検出されてよい。飛行体１００は、公知の任意の手法を用いて、バッテリの蓄電性能を検出してよい。バッテリ情報取得部２１４は、取得したバッテリ情報を情報格納部２１０に格納してよい。
　気象情報取得部２１６は、複数の飛行体１００のそれぞれが飛行している飛行エリアの気象情報を取得する。気象情報は、飛行エリアの現在の気象の状況を含んでよい。また、気象情報は、飛行エリアの気象予報を含んでよい。気象情報取得部２１６は、気象情報サーバ４００から気象情報を取得してよい。気象情報取得部２１６は、取得した気象情報を情報格納部２１０に格納してよい。
　トラフィック情報取得部２１８は、複数の現用飛行体のそれぞれがユーザ端末３０に提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックを示すトラフィック情報を取得する。トラフィック情報取得部２１８は、通信管理装置３００からトラフィック情報を取得してよい。トラフィック情報取得部２１８は、取得したトラフィック情報を情報格納部２１０に格納してよい。
　飛行体選択部２３０は、複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択する。飛行体選択部２３０は、情報格納部２１０に格納されている各種情報に基づいて、複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択してよい。
　飛行体選択部２３０は、例えば、情報格納部２１０に格納されているバッテリ情報に基づいて、交代対象の現用飛行体を選択する。飛行体選択部２３０は、複数の現用飛行体のうち、バッテリのバッテリ残量がより少ない現用飛行体を優先的に交代対象の現用飛行体として選択してよい。飛行体選択部２３０は、複数の現用飛行体のうち、バッテリの蓄電性能がより劣化している現用飛行体を優先的に交代対象の現用飛行体として選択してよい。
　また、飛行体選択部２３０は、例えば、情報格納部２１０に格納されている気象情報に基づいて、交代対象の現用飛行体を選択する。飛行体選択部２３０は、複数の現用飛行体のうち、飛行している飛行エリアの気象が、より電力を消費する気象である現用飛行体を優先的に交代対象の現用飛行体として選択する。
　また、飛行体選択部２３０は、例えば、情報格納部２１０に格納されているトラフィック情報に基づいて、交代対象の現用飛行体を選択する。飛行体選択部２３０は、複数の現用飛行体のうち、ユーザ端末３０に提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックがよい多い現用飛行体を優先的に交代対象の現用飛行体として選択する。
　飛行体選択部２３０は、情報格納部２１０に格納されているバッテリ情報、気象情報、及びトラフィック情報のうち複数に基づいて、交代対象の現用飛行体を選択してもよい。飛行体選択部２３０は、例えば、バッテリ情報、気象情報、及びトラフィック情報に対して重み付けをしたうえで、これらのうちの複数の情報を用いて、交代対象の現用飛行体を選択する。バッテリ情報、気象情報、及びトラフィック情報の組み合わせに対して、いずれの現用飛行体を交代対象と決定するかのルールは、予め定められてよく、このようなルールは、予め情報格納部２１０に格納されてよい。
　飛行体選択部２３０は、情報格納部２１０に格納されている複数の情報に基づいて、現用飛行体の交代期限を予測してもよい。飛行体選択部２３０は、例えば、情報格納部２１０に格納されている複数の情報に基づいて、現用飛行体のバッテリのバッテリ残量が予め定められた閾値より少なくなる時期を予測し、当該時期を交代期限として決定する。飛行体選択部２３０は、情報格納部２１０に格納されている複数の情報に基づいて、現用飛行体のバッテリ消費量と充電量とを予測し、予測したバッテリ消費量及び充電量を用いて、交代期限を決定してよい。
　飛行体選択部２３０は、交代期限を決定した場合、複数の現用飛行体のうち、交代期限が最も早く訪れる現用飛行体を、交代対象の現用飛行体として選択してよい。飛行体選択部２３０は、例えば、複数の現用飛行体に対して複数の待機飛行体が存在する場合、複数の現用飛行体のうち、待機飛行体の数に対応する数の、交代期限がより早く訪れる複数の現用飛行体を、交代対象の現用飛行体として選択してよい。
　交代制御部２４０は、飛行体選択部２３０によって選択された交代対象の現用飛行体と、待機飛行体とを交代させる。交代制御部２４０は、例えば、待機飛行体に、交代対象の現用飛行体を識別する識別情報を送信し、交代対象の現用飛行体に、待機飛行体を識別する識別情報を送信することにより、待機飛行体及び交代対象の現用飛行体に交代を指示してよい。交代制御部２４０は、待機飛行体及び交代対象の現用飛行体に、交代位置及び交代時刻を送信することにより、交代を指示してもよい。例えば、待機飛行体が、交代時刻に交代位置に到達するように飛行し、交代対象の現用飛行体が、交代時刻に対象エリアをカバーすべく飛行していた経路を離脱することによって、交代が実現する。
　交代制御部２４０は、交代プランを決定してよい。交代制御部２４０は、例えば、交代時期と、交代時期までの予め定められた期間の間、待機飛行体に飛行させる待機エリアと、交代時期に達した場合に、待機飛行体に、交代対象の現用飛行体に向けて移動する飛行方法とを含む交代プランを決定する。
　交代制御部２４０は、例えば、交代対象の現用飛行体の鉛直上のエリアを待機エリアとして決定する。また、交代制御部２４０は、例えば、飛行方法として、待機エリアから交代対象の現用飛行体までの間、グラウンディングの時間がより長くなるような飛行経路を決定する。
　交代制御部２４０は、情報格納部２１０に格納されている各種情報に基づいて、交代時期を決定してよい。例えば、交代制御部２４０は、情報格納部２１０に格納されている、バッテリ情報、気象情報、及びトラフィック情報の少なくともいずれかに基づいて、交代時期を決定する。交代制御部２４０は、飛行体選択部２３０によって交代期限が決定されていた場合、当該交代期限までの間の交代時期を決定する。
　交代制御部２４０は、交代対象の現用飛行体によってユーザ端末３０に提供される無線通信サービスの通信トラフィックが相対的に少ない時期を、交代期限として決定してよい。通信トラフィックが相対的に少ない時期は、制御装置２００のオペレータ等によって指定されてよく、例えば、夜間のいずれかの時期が指定され得る。また、交代制御部２４０は、情報格納部２１０に格納されている過去のトラフィック情報を参照して、通信トラフィックが相対的に少ない日時、時間帯等を特定してもよい。
　交代制御部２４０は、交代対象の現用飛行体を、待機飛行体と交代させた後、通信エリア１２０を形成せずに飛行しながら待機させる、すなわち、待機飛行体として運用するか、地上に移動させるかを決定してよい。そして、交代制御部２４０は、決定した内容に従って、待機飛行体と交代した現用飛行体を制御してよい。交代制御部２４０は、例えば、交代対象の現用飛行体にメンテナンスが必要であると判定した場合、地上に移動させると決定し、メンテナンスが必要でないと判定した場合、待機飛行体として運用すると決定する。交代制御部２４０は、例えば、交代対象の現用飛行体のバッテリの蓄電性能が予め定められた性能よりも低い場合に、メンテナンスが必要であると判定する。
　図８は、飛行体１００が有する制御装置１３０の機能構成の一例を概略的に示す。制御装置１３０は、指示受信部１３２、飛行体制御部１３４、情報格納部１４０、位置情報取得部１４２、バッテリ情報取得部１４４、気象情報取得部１４６、トラフィック情報取得部１４８、飛行体選択部１５０、交代制御部１６０、及び指示送信部１６２を備える。ここでは、制御装置２００と異なる点を主に説明する。
　制御装置１３０は、太陽電池パネル１１２よって発電され、バッテリ１１４に蓄電された電力を用いて、各種制御を実行する。また、制御装置１３０は、バッテリ１１４に蓄電された電力を用いて、アンテナ１１６を制御することにより、通信エリア１２０を形成したり、制御装置２００と通信したり、他の飛行体１００と通信したりしてよい。
　指示受信部１３２は、各種指示を受信する。指示受信部１３２は、例えば、制御装置２００によって送信された指示を受信する。また、指示受信部１３２は、他の飛行体１００の制御装置１３０によって送信された指示を受信する。
　飛行体制御部１３４は、飛行体１００の飛行及び通信エリア１２０の形成を制御する。飛行体制御部１３４は、指示受信部１３２が受信した指示に従って、飛行体１００の飛行及び通信エリア１２０の形成を制御してよい。
　情報格納部１４０は、各種情報を格納する。情報格納部１４０は、複数の飛行体１００のそれぞれの構成に関する情報を格納してよい。
　位置情報取得部１４２は、複数の飛行体１００の位置を示す位置情報を取得する。位置情報取得部１４２は、制御装置１３０が搭載されている飛行体１００（自機と記載する場合がある。）自機の位置情報を、飛行体１００によりＧＰＳ等によって測定された位置情報を取得する。また、位置情報取得部１４２は、複数の飛行体１００のそれぞれから、ＧＰＳ等によって測定された位置情報を受信してよい。位置情報取得部１４２は、取得した位置情報を情報格納部１４０に格納してよい。
　バッテリ情報取得部１４４は、複数の飛行体１００のそれぞれのバッテリの状態を示すバッテリ情報を取得する。バッテリ情報取得部１４４は、複数の飛行体１００のそれぞれから、バッテリ情報を受信してよい。バッテリ情報取得部１４４は、自機のバッテリのバッテリ残量を参照することによって、自機のバッテリ情報を取得してよい。飛行体１００は、自機のバッテリの蓄電性能の変化を監視しておいてよく、バッテリ情報取得部１４４は、飛行体１００が監視している蓄電性能の変化を参照することによって、自機のバッテリ情報を取得してよい。バッテリ情報取得部１４４は、取得したバッテリ情報を情報格納部１４０に格納してよい。
　気象情報取得部１４６は、自機を含む複数の飛行体１００のそれぞれが飛行している飛行エリアの気象情報を取得する。気象情報取得部１４６は、気象情報サーバ４００から気象情報を取得してよい。気象情報取得部１４６は、取得した気象情報を情報格納部１４０に格納してよい。
　トラフィック情報取得部１４８は、自機を含む複数の現用飛行体のそれぞれがユーザ端末３０に提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックを示すトラフィック情報を取得する。トラフィック情報取得部１４８は、通信管理装置３００からトラフィック情報を取得してよい。トラフィック情報取得部１４８は、取得したトラフィック情報を情報格納部１４０に格納してよい。
　飛行体選択部１５０は、複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択する。飛行体選択部１５０は、情報格納部１４０に格納されている各種情報に基づいて、複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択してよい。
　飛行体選択部１５０は、例えば、情報格納部１４０に格納されているバッテリ情報に基づいて、交代対象の現用飛行体を選択する。また、飛行体選択部１５０は、例えば、情報格納部１４０に格納されている気象情報に基づいて、交代対象の現用飛行体を選択する。また、飛行体選択部１５０は、例えば、情報格納部１４０に格納されているトラフィック情報に基づいて、交代対象の現用飛行体を選択する。飛行体選択部１５０は、情報格納部１４０に格納されているバッテリ情報、気象情報、及びトラフィック情報のうち複数に基づいて、交代対象の現用飛行体を選択してもよい。
　飛行体選択部１５０は、情報格納部１４０に格納されている複数の情報に基づいて、現用飛行体の交代期限を予測してもよい。飛行体選択部１５０は、交代期限を予測した場合、複数の現用飛行体のうち、交代期限が最も早く訪れる現用飛行体を、交代対象の現用飛行体として選択してよい。飛行体選択部１５０は、例えば、複数の現用飛行体に対して複数の待機飛行体が存在する場合、複数の現用飛行体のうち、交代期限がより早く訪れる複数の現用飛行体を、交代対象の現用飛行体として選択してよい。
　交代制御部１６０は、飛行体選択部１５０によって選択された交代対象の現用飛行体と、待機飛行体とを交代させる。交代制御部１６０は、例えば、指示送信部１６２を介して、待機飛行体に、交代対象の現用飛行体を識別する識別情報を送信し、交代対象の現用飛行体に、待機飛行体を識別する識別情報を送信することにより、待機飛行体及び交代対象の現用飛行体に交代を指示してよい。交代制御部１６０は、指示送信部１６２を介して、待機飛行体及び交代対象の現用飛行体に、交代位置及び交代時刻を送信することにより、交代を指示してもよい。
　交代制御部１６０は、交代プランを決定してよい。交代制御部１６０は、例えば、交代時期と、交代時期までの予め定められた期間の間、待機飛行体に飛行させる待機エリアと、交代時期に達した場合に、待機飛行体に、交代対象の現用飛行体に向けて移動する飛行方法とを含む交代プランを決定する。
　交代制御部１６０は、例えば、交代対象の現用飛行体の鉛直上のエリアを待機エリアとして決定する。また、交代制御部１６０は、例えば、飛行方法として、待機エリアから交代対象の現用飛行体までの間、グラウンディングの時間がより長くなるような飛行経路を決定する。
　交代制御部１６０は、情報格納部１４０に格納されている各種情報に基づいて、交代時期を決定してよい。例えば、交代制御部１６０は、情報格納部１４０に格納されている、バッテリ情報、気象情報、及びトラフィック情報の少なくともいずれかに基づいて、交代時期を決定する。交代制御部１６０は、飛行体選択部１５０によって交代期限が決定されていた場合、当該交代期限までの間の交代時期を決定する。交代制御部１６０は、交代対象の現用飛行体によってユーザ端末３０に提供される無線通信サービスの通信トラフィックが相対的に少ない時期を、交代時期として決定してよい。
　交代制御部１６０は、交代対象の現用飛行体を、待機飛行体と交代させた後、通信エリア１２０を形成せずに飛行しながら待機させる、すなわち、待機飛行体として運用するか、地上に移動させるかを決定してよい。そして、交代制御部１６０は、決定した内容に従って、待機飛行体と交代した現用飛行体を制御してよい。交代制御部１６０は、例えば、交代対象の現用飛行体にメンテナンスが必要であると判定した場合、地上に移動させると決定し、メンテナンスが必要でないと判定した場合、待機飛行体として運用すると決定する。交代制御部１６０は、例えば、交代対象の現用飛行体のバッテリの蓄電性能が予め定められた性能よりも低い場合に、メンテナンスが必要であると判定する。
　交代制御部１６０は、自機を交代対象の現用飛行体として選択した場合、待機飛行体と自機とを交代させるように、飛行体制御部１３４に制御を実行させてよい。交代制御部１６０は、自機が待機飛行体である場合、自機と交代対象の現用飛行体とを交代させるように、飛行体制御部１３４に制御を実行させてよい。
　図９は、制御装置２００又は制御装置１３０として機能するコンピュータ１０００の一例を概略的に示す。本実施形態に係るコンピュータ１０００は、ホストコントローラ１０９２により相互に接続されるＣＰＵ１０１０及びＲＡＭ１０３０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ１０９４によりホストコントローラ１０９２に接続されるＲＯＭ１０２０、通信Ｉ／Ｆ１０４０、記憶装置１０５０及び入出力チップ１０８０を有する入出力部を備える。
　ＣＰＵ１０１０は、ＲＯＭ１０２０及びＲＡＭ１０３０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。通信Ｉ／Ｆ１０４０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。また、通信Ｉ／Ｆ１０４０は、通信を行うハードウェアとして機能する。記憶装置１０５０は、ハードディスクドライブ、ソリッドステートディスク、及びソリッドステートドライブ等であってよく、ＣＰＵ１０１０が使用するプログラム及びデータを格納する。
　ＲＯＭ１０２０は、コンピュータ１０００が起動時に実行するブート・プログラム及びコンピュータ１０００のハードウェアに依存するプログラムなどを格納する。入出力チップ１０８０は、例えばＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポートなどを介して各種の入出力装置を入出力コントローラ１０９４へと接続する。
　ＲＡＭ１０３０を介して記憶装置１０５０に提供されるプログラムは、ＩＣカードなどの記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ１０３０を介して記憶装置１０５０にインストールされ、ＣＰＵ１０１０において実行される。
　コンピュータ１０００にインストールされ、コンピュータ１０００を制御装置２００又は制御装置１３０として機能させるプログラムは、ＣＰＵ１０１０などに働きかけて、コンピュータ１０００を、制御装置２００又は制御装置１３０の各部としてそれぞれ機能させてよい。これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１０００に読込まれることにより、ソフトウエアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である指示受付部２０２、指示送信部２０４、情報格納部２１０、位置情報取得部２１２、バッテリ情報取得部２１４、気象情報取得部２１６、トラフィック情報取得部２１８、飛行体選択部２３０、及び交代制御部２４０として機能する。また、これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１０００に読込まれることにより、ソフトウエアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である指示受信部１３２、飛行体制御部１３４、情報格納部１４０、位置情報取得部１４２、バッテリ情報取得部１４４、気象情報取得部１４６、トラフィック情報取得部１４８、飛行体選択部１５０、及び交代制御部１６０として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１０００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の制御装置２００又は制御装置１３０が構築される。
　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ない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０　コンステレーションシステム、２０　ネットワーク、２２　ゲートウェイ、３０　ユーザ端末、４０　対象エリア、５０　制御施設、６０　管制塔、６２　管理領域、７０　通信衛星、８０　待機エリア、１００　飛行体、１０２　本体部、１０４　主翼部、１０６　プロペラ、１０８　スキッド、１１０　車輪、１１２　太陽電池パネル、１１４　バッテリ、１１６　アンテナ、１２０　通信エリア、１２２　セル、１３０　制御装置、１３２　指示受信部、１３４　飛行体制御部、１４０　情報格納部、１４２　位置情報取得部、１４４　バッテリ情報取得部、１４６　気象情報取得部、１４８　トラフィック情報取得部、１５０　飛行体選択部、１６０　交代制御部、１６２　指示送信部、２００　制御装置、２０２　指示受付部、２０４　指示送信部、２１０　情報格納部、２１２　位置情報取得部、２１４　バッテリ情報取得部、２１６　気象情報取得部、２１８　トラフィック情報取得部、２３０　飛行体選択部、２４０　交代制御部、３００　通信管理装置、４００　気象情報サーバ、１０００　コンピュータ、１０１０　ＣＰＵ、１０２０　ＲＯＭ、１０３０　ＲＡＭ、１０４０　通信Ｉ／Ｆ、１０５０　記憶装置、１０８０　入出力チップ、１０９２　ホストコントローラ、１０９４　入出力コントローラ

Claims (21)

  1. 　太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルによって発電された電力を蓄電するバッテリと、前記バッテリに蓄電された電力を用いて地上に通信エリアを形成して前記通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナとを有する複数の飛行体を制御する制御装置であって、
    　前記通信エリアによって対象エリアをカバーしながら飛行している飛行体である複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択する飛行体選択部と、
    　前記交代対象の現用飛行体と、前記通信エリアを形成せずに飛行している飛行体である待機飛行体とを交代させる交代制御部と、
    　を備える制御装置。
  2. 　前記待機飛行体は、前記交代対象の現用飛行体よりも高い高度を飛行しており、
    　前記交代制御部は、前記待機飛行体を、前記交代対象の現用飛行体よりも飛行に電力を使用しない飛行方法で、前記交代対象の現用飛行体に向けて移動させ、前記現用飛行体と交代させる、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記交代制御部は、前記交代対象の現用飛行体よりもグラウンディングの時間が長い飛行方法で、前記交代対象の現用飛行体に向けて移動させ、前記現用飛行体と交代させる、請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記交代制御部は、前記交代対象の現用飛行体と、前記待機飛行体とを交代させる交代時期を決定し、前記交代時期に、前記待機飛行体と前記交代対象の現用飛行体とを交代させる、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 　前記交代制御部は、前記交代対象の現用飛行体のバッテリの状態、前記交代対象の現用飛行体が飛行している飛行エリアの気象、及び前記交代対象の現用飛行体が前記ユーザ端末に提供している無線通信サービスにおける通信トラフィックの少なくともいずれかに基づいて、前記交代時期を決定する、請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記交代制御部は、前記交代時期よりも前に、前記待機飛行体を、前記交代対象の飛行体の飛行エリアに対応する位置の飛行エリアに移動させる、請求項４又は５に記載の制御装置。
  7. 　前記交代制御部は、前記交代対象の現用飛行体によって前記ユーザ端末に提供される無線通信サービスの通信トラフィックが相対的に少ない時期を、前記交代時期として決定する、請求項４から６のいずれか一項に記載の制御装置。
  8. 　前記交代時期は夜間である、請求項７に記載の制御装置。
  9. 　前記交代制御部は、前記交代対象の現用飛行体を、前記待機飛行体と交代させた後、前記通信エリアを形成せずに飛行しながら待機させるか、地上に移動させるかを決定し、決定した内容に従って、前記待機飛行体と交代した前記現用飛行体を制御する、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置。
  10. 　前記複数の現用飛行体のそれぞれのバッテリの状態を示すバッテリ情報を取得するバッテリ情報取得部
    　を備え、
    　前記飛行体選択部は、前記バッテリ情報に基づいて、前記交代対象の現用飛行体を選択する、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。
  11. 　前記バッテリ情報は、前記バッテリのバッテリ残量及び前記バッテリの蓄電性能の少なくともいずれかを含む請求項１０に記載の制御装置。
  12. 　前記飛行体選択部は、前記複数の現用飛行体のうち、前記バッテリのバッテリ残量がより少ない現用飛行体を優先的に前記交代対象の現用飛行体として選択する、請求項１１に記載の制御装置。
  13. 　前記飛行体選択部は、前記複数の現用飛行体のうち、前記バッテリの蓄電性能がより劣化している現用飛行体を優先的に前記交代対象の現用飛行体として選択する、請求項１１に記載の制御装置。
  14. 　前記複数の現用飛行体のそれぞれが飛行している飛行エリアの気象情報を取得する気象情報取得部
    　を備え、
    　前記飛行体選択部は、前記気象情報に基づいて、前記交代対象の現用飛行体を選択する、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。
  15. 　前記飛行体選択部は、前記複数の現用飛行体のうち、飛行している飛行エリアの気象が、より電力を消費する気象である現用飛行体を優先的に前記交代対象の現用飛行体として選択する、請求項１４に記載の制御装置。
  16. 　前記複数の現用飛行体のそれぞれが提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックを示すトラフィック情報を取得するトラフィック情報取得部
    　を備え、
    　前記飛行体選択部は、前記トラフィック情報に基づいて、前記交代対象の現用飛行体を選択する、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。
  17. 　前記飛行体選択部は、前記複数の現用飛行体のうち、提供する無線通信サービスにおける通信トラフィックがより多い現用飛行体を優先的に前記交代対象の現用飛行体として選択する、請求項１６に記載の制御装置。
  18. 　前記飛行体選択部は、前記複数の現用飛行体のバッテリの状態、前記複数の現用飛行体のそれぞれが飛行している飛行エリアの気象、及び前記複数の現用飛行体のそれぞれが前記ユーザ端末に提供している無線通信サービスにおける通信トラフィックの少なくともいずれかに基づいて、前記複数の現用飛行体のそれぞれの交代期限を決定する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の制御装置。
  19. 　前記飛行体選択部は、前記複数の現用飛行体のうち、交代期限がより早く訪れる飛行体を、前記交代対象の現用飛行体として選択する、請求項１８に記載の制御装置。
  20. 　コンピュータを、請求項１から１９のいずれか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
  21. 　太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルによって発電された電力を蓄電するバッテリと、前記バッテリに蓄電された電力を用いて地上に通信エリアを形成して前記通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナとを有する複数の飛行体を制御する制御方法であって、
    　前記通信エリアによって対象エリアをカバーしながら飛行している飛行体である複数の現用飛行体から、交代対象の現用飛行体を選択する飛行体選択段階と、
    　前記交代対象の現用飛行体と、前記通信エリアを形成せずに飛行している飛行体である待機飛行体とを交代させる交代制御段階と、
    　を備える制御方法。
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