WO2021095315A1 - 飛行体、制御装置、プログラム、及び制御方法 - Google Patents

飛行体、制御装置、プログラム、及び制御方法 Download PDF

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WO2021095315A1
WO2021095315A1 PCT/JP2020/031507 JP2020031507W WO2021095315A1 WO 2021095315 A1 WO2021095315 A1 WO 2021095315A1 JP 2020031507 W JP2020031507 W JP 2020031507W WO 2021095315 A1 WO2021095315 A1 WO 2021095315A1
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antenna
rank
aircraft
air vehicle
wirelessly
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PCT/JP2020/031507
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叔達 蔡
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Ｈａｐｓモバイル株式会社
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
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    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
    • H04W48/10—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery using broadcasted information
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    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/16—Interfaces between hierarchically similar devices
    • H04W92/20—Interfaces between hierarchically similar devices between access points

Definitions

  • the present invention relates to an air vehicle, a control device, a program, and a control method.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-135823
  • an air vehicle is provided.
  • the aircraft may be equipped with a first antenna for wireless communication with a gateway on the ground.
  • the air vehicle may be provided with a second antenna for forming a cell on the ground and wirelessly communicating with a user terminal in the cell.
  • the aircraft may be equipped with a third antenna for wireless communication with other aircraft.
  • the aircraft may be equipped with a fourth antenna for wireless communication with other aircraft.
  • the aircraft is wirelessly connected to the gateway using the first antenna, it includes rank information indicating that the aircraft is ranked first, and uses the fourth antenna to connect with other aircraft of the first rank.
  • it is provided with a first flying object communication unit that wirelessly transmits a beacon signal including rank information indicating that the aircraft is in the second rank lower than the first rank by using the third antenna. Good.
  • the air vehicle When the air vehicle is wirelessly connected to another air vehicle of the first rank using the fourth antenna, the air vehicle communicates with another air vehicle of the first rank using the fourth antenna. 2 It may be provided with an air vehicle communication unit.
  • the first air vehicle communication unit When the first air vehicle communication unit is wirelessly connected to another air vehicle of the second rank by using the fourth antenna, the first air vehicle communication unit indicates that the aircraft has a third rank lower than the second rank.
  • the beacon signal including the indicated rank information may be wirelessly transmitted using the third antenna.
  • the first air vehicle communication unit may use different frequencies depending on whether it is wirelessly connected to the gateway or another air vehicle of the first rank.
  • the beacon signal including information that can identify the own aircraft from the other air vehicle.
  • the third antenna may be used for wireless transmission.
  • the first air vehicle communication unit includes the ECGI which is the identification number of the cell formed by the second antenna.
  • the beacon signal may be wirelessly transmitted using the third antenna.
  • the third antenna may be an omnidirectional antenna.
  • the third antenna may be an omni-antenna.
  • the third antenna may be an omnidirectional antenna.
  • the fourth antenna may be an omnidirectional traceable antenna capable of following in all directions by moving the directional antenna.
  • the flight follows the other aircraft of the first rank by moving the directional antenna.
  • a body following portion may be provided.
  • the first air vehicle communication unit may wirelessly transmit the beacon signal including the position information of its own aircraft by using the third antenna, and the air vehicle tracking unit may be another air vehicle of the first rank.
  • the other aircraft of the first rank may be followed by moving the directional antenna based on the position information of the other aircraft of the first rank included in the beacon signal received from.
  • a control device mounted on an air vehicle including a third antenna for wireless communication with the air vehicle and a fourth antenna for wireless communication with another air vehicle is provided.
  • the control device When the control device is wirelessly connected to the gateway using the first antenna, the control device includes rank information indicating that the aircraft is the first rank, and uses the fourth antenna to connect with other aircraft of the first rank.
  • the aircraft communication unit may be provided to wirelessly transmit a beacon signal including rank information indicating that the aircraft is in the second rank, which is lower than the first rank, by using the third antenna.
  • a program for causing the computer to function as the control device is provided.
  • a control method executed by a control device mounted on an air vehicle including a third antenna for wireless communication with the air vehicle and a fourth antenna for wireless communication with another air vehicle is provided.
  • the control method includes rank information indicating that the aircraft is ranked first when wirelessly connected to the gateway using the first antenna, and uses the fourth antenna to connect with other aircraft of the first rank.
  • a transmission step may be provided in which a beacon signal including rank information indicating that the own unit is in the second rank lower than the first rank is wirelessly transmitted using the third antenna.
  • HAPS100 is shown schematically.
  • An example of the system 10 is shown schematically.
  • An example of a cover area 300 formed by a plurality of HAPS 100s of the system 10 is shown schematically.
  • An example of the cover area 300, the cover area 302, and the cover area 304 is shown schematically.
  • An example of the communication status in the system 10 is shown schematically.
  • An example of the flow of connection processing by HAPS100 is shown schematically.
  • An example of connection by HAPS100 is shown schematically.
  • An example of connection by HAPS100 is shown schematically.
  • An example of connection by HAPS100 is shown schematically.
  • An example of connection by HAPS100 is shown schematically.
  • An example of the replacement process of HAPS100 in the system 10 is shown schematically.
  • An example of the functional configuration of the control device 200 is schematically shown.
  • An arrangement example 250 of the beacon signal is shown.
  • An example of the hardware configuration of the computer 1200 functioning as the control device 200 is schematically shown.
  • FIG. 1 schematically shows an example of HAPS100.
  • the HAPS 100 is an example of an air vehicle having a relay function of relaying communication between a user terminal 30 and a gateway 40 in a cell 101 formed by wirelessly connecting to a gateway 40 on the ground and irradiating a beam toward the ground. It may be there.
  • the HAPS 100 includes an airframe 110, a central portion 120, a propeller 130, a pod 140, and a solar cell panel 150.
  • a control device 200 (not shown) is arranged in the central portion 120.
  • the electric power generated by the solar cell panel 150 is stored in one or more batteries arranged in at least one of the body 110, the central portion 120, and the pod 140.
  • the electric power stored in the battery is used by each configuration included in the HAPS 100.
  • the control device 200 controls the flight and communication of the HAPS 100.
  • the control device 200 controls the flight of the HAPS 100, for example, by controlling the rotation of the propeller 130. Further, the control device 200 may control the flight of the HAPS 100 by changing the angles of flaps and elevators (not shown).
  • the control device 200 may include various sensors such as a positioning sensor such as a GPS sensor, a gyro sensor, and an acceleration sensor to manage the position, moving direction, and moving speed of the HAPS 100.
  • the control device 200 uses the FL (Feeder Link) antenna 121 to form a feeder link with the gateway 40 on the ground.
  • the control device 200 may access the network 20 via the gateway 40.
  • the control device 200 uses the SL antenna 122 to form the cell 101 on the ground.
  • the control device 200 uses the SL antenna 122 to form a service link with the user terminal 30 on the ground.
  • the SL antenna 122 may be an antenna having a lower directivity than the FL antenna 121.
  • the SL antenna 122 may be a multi-beam antenna.
  • the cell 101 may be a multi-cell.
  • the user terminal 30 may be any terminal as long as it can communicate with the HAPS 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 user terminal 30 may be a so-called IoT (Internet of Thing) device.
  • the user terminal 30 may include anything corresponding to the so-called IoT (Internet of Everything).
  • the HAPS 100 relays communication between the gateway 40 and the user terminal 30 via, for example, a feeder link and a service link.
  • the HAPS 100 may provide a wireless communication service to the user terminal 30 by relaying the communication between the user terminal 30 and the network 20.
  • the network 20 includes a mobile communication network.
  • the mobile communication network complies with any of the 3G (3rd Generation) communication method, the LTE (Long Term Evolution) communication method, the 5G (5th Generation) communication method, and the 6G (6th Generation) communication method or later. May be good.
  • the network 20 may include the Internet.
  • the HAPS 100 transmits, for example, the data received from the user terminal 30 in the cell 101 to the network 20. Further, when the HAPS 100 receives the data addressed to the user terminal 30 in the cell 101 via the network 20, for example, the HAPS 100 transmits the data to the user terminal 30.
  • the HAPS 100 may be managed by the management system 50.
  • the HAPS 100 operates, for example, according to instructions transmitted by the management system 50 via the network 20 and the gateway 40.
  • the management system 50 controls the flying object 100 by transmitting an instruction.
  • the management system 50 may have the HAPS 100 swivel over the target area so that the cell 101 covers the target area on the ground.
  • the fact that the HAPS 100 makes a turn over the target area in order to cover the target area may be described as a fixed point flight.
  • the HAPS 100 maintains the feeder link with the gateway 40 by adjusting the directivity direction of the FL antenna 121 while flying over the target area in a circular orbit, and adjusts the directivity direction of the SL antenna 122. Maintains coverage of the target area by cell 101.
  • gateway 40 If one gateway 40 is installed for one HAPS100, the same number of gateways 40 as the HAPS100 must be created as the area expands, and it takes time, cost, and labor to expand the area. There are some areas where it is difficult to install, so there is a need for a method of expanding the area by deploying many HAPS100s by reducing the number of gateways 40.
  • the HAPS 100 has a function of sharing the gateway 40 with the other HAPS 100 by directly communicating wirelessly with the other HAPS 100.
  • the first HAPS 100 wirelessly connected to the gateway 40 and the other second HAPS 100 are wirelessly connected, and the first HAPS 100 relays the communication between the second HAPS 100 and the gateway 40.
  • One gateway 40 allows two HAPS100s to provide wireless communication services.
  • FIG. 2 schematically shows an example of the system 10.
  • the system 10 includes a plurality of HAPS 100s capable of wireless communication with each other.
  • FIG. 2 illustrates HAPS 102 wirelessly connected to the gateway 40, HAPS 104 wirelessly connected to HAPS 102, and HAPS 106 wirelessly connected to HAPS 104 as a plurality of HAPS 100.
  • the rank of HAPS102 wirelessly connected to the gateway 40 may be described as "Master", the rank of HAPS104 wirelessly connected to HAPS102 may be described as “Slave1”, and the rank of HAPS106 wirelessly connected to HAPS104 may be described as “Slave2". is there.
  • Master may be an example of the first rank.
  • Slave 1 may be an example of the second rank.
  • Slave 2 may be an example of the third rank.
  • a plurality of HAPS100s may be connected by a face-to-face star network topology.
  • the HAPS100 wirelessly connected to the gateway 40 is used as a master station, and the HAPS100s are connected radially from the master station in a star-type network topology.
  • the "Slave 1" HAPS 104 may communicate with the gateway 40 via the "Master” HAPS 102.
  • the "Slave 2" HAPS 106 may communicate with the gateway 40 via the "Slave 1" HAPS 104 and the "Master” HAPS 102.
  • the HAPS 104 and the HAPS 106 can access the network 20 without arranging the gateway 40 corresponding to the HAPS 104 and the gateway 40 corresponding to the HAPS 106 on the ground.
  • FIG. 3 schematically shows an example of a cover area 300 formed by a plurality of HAPS 100s of the system 10.
  • a cover area 300 formed by a plurality of HAPS 100s of the system 10.
  • it is formed by a cell 103 formed by the HAPS 102 of the “Master”, a cell 105 formed by the HAPS 104 of the plurality of “Slave 1”, and a cell 107 formed by the HAPS 106 of the plurality of “Slave 2”.
  • the cover area 300 is illustrated.
  • a plurality of HAPS 104s are flying in each of a plurality of second flight areas arranged so as to surround the first flight area of the HAPS 102, and a plurality of HAPS 106s are flying in the plurality of second flight areas. Outside of, he is flying each of a plurality of third flight areas arranged so as to surround the first flight area. Then, each of the plurality of HAPS 104 forms each of the plurality of cells 105 arranged so as to surround the cell 103, and each of the plurality of HAPS 106 surrounds the cell 103 outside the plurality of cells 105. Each of the plurality of cells 107 arranged in the cell 107 is formed. According to the example shown in FIG. 3, one gateway 40 can be shared by 19 HAPS100s.
  • the area covered by the cell 103 may be described as "zone 0"
  • the area covered by the plurality of cells 105 may be described as “zone 1”
  • the area covered by the plurality of cells 107 may be described as "zone 2”.
  • Zone 1 is the closest coverage area group for each direction from “Zone 0”.
  • Zone 2 is a coverage area group in which "Zone 1" exists on a straight line with “Zone 0”.
  • FIG. 4 schematically shows an example of a cover area 300, a cover area 302, and a cover area 304 formed by a plurality of HAPS 100s of the system 10.
  • FIG. 4 illustrates a case where three gateways 40 are used.
  • three gateways 40 can be shared by 57 HAPS100s.
  • it is possible to cover a large area with a smaller number of gateways 40.
  • FIG. 5 schematically shows an example of the communication status in the system 10.
  • the central portion 120 of the "Master” HAPS100 (sometimes referred to as the "Master” machine) and the “Slave1" HAPS100 ("Slave1" machine) are described.
  • the central portion 120 of the “Slave 2” and the central portion 120 of the HAPS 100 (sometimes referred to as the “Slave 2” machine) of the “Slave 2” are shown.
  • the FL antenna 121, the SL antenna 122, the flying object communication antenna 123, and the flying object communication antenna 124 are installed in the central portion 120.
  • the FL antenna 121 may be an example of the first antenna.
  • the SL antenna 122 may be an example of the second antenna.
  • the flying object communication antenna 123 may be an example of a third antenna for communicating with another HAPS 100.
  • the flying object communication antenna 124 may be an example of a fourth antenna for communicating with another HAPS100.
  • the flying object communication antenna 123 may be an omnidirectional antenna (sometimes called an omni-antenna, an omnidirectional antenna, or the like).
  • the flying object communication antenna 124 may be an omnidirectional traceable antenna capable of following in all directions by moving the directional antenna.
  • the "Master” aircraft periodically broadcasts a beacon signal including the position information of its own aircraft and rank information indicating that the aircraft is "Master” using the aircraft communication antenna 123.
  • the broadcast timing of the beacon signal may be irregular.
  • the “Slave 1" aircraft receives the beacon signal transmitted by the "Master” aircraft by the aircraft communication antenna 124, and uses the position information contained in the beacon signal to follow the "Master” aircraft by the aircraft communication antenna 124. And communicate with the "Master” machine.
  • the "Slave1" aircraft periodically broadcasts a beacon signal including the position information of its own aircraft and rank information indicating that the aircraft is "Slave1" using the aircraft communication antenna 123.
  • the broadcast timing of the beacon signal may be irregular.
  • the "Slave2" aircraft receives the beacon signal transmitted by the "Slave1" aircraft by the aircraft communication antenna 124, and uses the position information contained in the beacon signal to follow the "Slave1" aircraft by the aircraft communication antenna 124. And communicate with the "Slave 1" machine.
  • the "Slave2" aircraft periodically broadcasts a beacon signal including the position information of its own aircraft and rank information indicating that the aircraft is "Slave2" using the aircraft communication antenna 123.
  • the broadcast timing of the beacon signal may be irregular.
  • the frequency used for communication between the "Master” machine and the “Slave 1” machine may be different from the frequency used for communication between the "Slave 1" machine and the “Slave 2" machine. As a result, it is possible to avoid interference between the communication between the "Master” machine and the “Slave 1” machine and the communication between the "Slave 1" machine and the “Slave 2" machine.
  • FIG. 6 schematically shows an example of the flying object communication antenna 124.
  • the flying object communication antenna 124 includes a base 125, a shaft portion 126, a holding portion 127, and a directional antenna 128.
  • the base 125 is installed in the central portion 120 and rotatably supports the shaft portion 126.
  • the shaft portion 126 may be rotatable 360 degrees about the central axis.
  • a holding portion 127 for holding the directional antenna 128 is arranged on the shaft portion 126.
  • the holding unit 127 holds the directional antenna 128 so that it can swing in the vertical direction.
  • the swing width of the directional antenna 128 may be 180 degrees.
  • the base 125 supports the shaft portion 126 so as to be rotatable 360 degrees, and the holding portion 127 holds the directional antenna 128 so as to swing 180 degrees in the vertical direction, so that the directional antenna 128 transmits radio waves from all directions. It can be received and can transmit radio waves in all directions.
  • the control device 200 can follow radio waves in all directions by controlling the rotation of the shaft portion 126 by the base 125 and the swing of the directional antenna 128 by the holding portion 127.
  • FIG. 7 schematically shows an example of the flow of connection processing by HAPS100. It is desirable that the HAPS 100 does not recognize the zone in order to give flexibility to the operation location and the connected mobile phone, and can determine the connection destination by the rank. In that case, when the beacon signals are received from a plurality of HAPS 100s, it becomes a problem to determine which HAPS 100 to connect to.
  • the HAPS 100 functioning as a "Master" first moves to the flight area instructed by the management system 50 and wirelessly connects to the gateway 40. After that, the HAPS 100 that has moved to the flight area instructed by the management system 50 determines the connection destination HAPS 100 by itself by executing the process shown in FIG. 7, and makes a wireless connection.
  • step 102 HAPS100 measures the received radio wave intensity from another HAPS100.
  • the HAPS 100 may measure the received radio field intensity of a beacon signal that is periodically broadcast by another HAPS 100.
  • the HAPS100 specifies the HAPS100 whose received radio field intensity measured in S104 is equal to or higher than a predetermined threshold value. If there is only one HAPS100 with the highest rank (YES in S106), the process proceeds to S108. When HAPS100s of different ranks are mixed in the HAPS100s specified in S104, the number of HAPS100s with the highest rank is plural, or all the HAPS100s specified in S104 have the same rank (NO in S106). ), Proceed to S110.
  • HAPS100 determines HAPS100, which has the highest rank, as the connection destination.
  • the HAPS 100 determines the HAPS 100 having the strongest received radio field strength among the plurality of HAPS 100s having the highest rank as the connection destination.
  • the HAPS 100 wirelessly connects to the HAPS 100 determined as the connection destination. Then, the connection process is terminated.
  • FIG. 8 schematically shows an example of connection processing by HAPS100.
  • the HAPS 100 may move to the flight area designated by the management system 50 without recognizing the zone.
  • the HAPS100 that has reached the designated flight area measures the signal strength received from other HAPS100s. Then, the HAPS 100 identifies another HAPS 100 whose received radio wave intensity is stronger than a predetermined threshold value. In the example shown in FIG. 8, one HAPS 102 and two HAPS 104 included in the group 82 are specified.
  • HAPS102 which has the highest rank, is one machine, so HAPS100 determines HAPS102 as the connection destination. Then, the HAPS 100 wirelessly connects to the HAPS 102, and itself functions as "Slave1".
  • FIG. 9 schematically shows an example of connection processing by HAPS100.
  • a case where a new HAPS 100 arrives at "Zone 2" will be described.
  • the HAPS 100 may move to the flight area designated by the management system 50 without recognizing the zone.
  • the HAPS100 that has reached the designated flight area measures the signal strength received from other HAPS100s. Then, the HAPS 100 identifies another HAPS 100 whose received radio wave intensity is stronger than a predetermined threshold value. In the example shown in FIG. 9, for example, three HAPS 104s included in the group 84 are identified. Depending on the threshold, only one HAPS104 closest to the HAPS100 is identified.
  • the HAPS 100 determines the HAPS 104 having the strongest received radio field strength among the three HAPS 104 as the connection destination.
  • the HAPS100 determines the HAPS104 as the connection destination.
  • HAPS104 can be determined as the connection destination in the example shown in FIG. In that case, the HAPS 100 communicates with the gateway 40 via the HAPS 104 and the HAPS 102, which causes a communication delay and wastes the relay resource.
  • HAPS102 can be determined as the connection destination in the example shown in FIG. In that case, since the distance between the HAPS 100 and the HAPS 102 to be wirelessly connected is long, the communication quality generally deteriorates and the performance is hindered.
  • connection destination by determining the connection destination according to the processing algorithm shown in FIG. 7, in the example shown in FIG. 8, it is possible to prevent the HAPS 104 from being selected as the connection destination and to make the HAPS 102 selectable as the connection destination. As a result, communication delay and waste of relay resources can be suppressed. Further, in the example shown in FIG. 9, HAPS102 can be excluded from the candidates for the connection destination. As a result, deterioration of communication quality can be suppressed.
  • FIG. 10 schematically shows an example of the replacement process of HAPS100 in the system 10.
  • the rank is lower than that of the HAPS 100 and the said.
  • the HAPS100 that has been wirelessly connected to the HAPS100 is replaced with the HAPS100.
  • the HAPS 106 when the HAPS 104 is disconnected, the HAPS 106 wirelessly connected to the HAPS 104 is replaced with the HAPS 104. After the change, the HAPS 106 functions as "Slave1" and includes rank information indicating that the own machine is "Slave1" in the beacon signal.
  • FIG. 11 schematically shows an example of the functional configuration of the control device 200.
  • the control device 200 includes a flight control unit 210, a communication control unit 220, an air vehicle identification unit 230, and a connection destination determination unit 240.
  • the flight control unit 210 controls the flight of the HAPS 100 (sometimes referred to as own aircraft) on which the control device 200 is mounted.
  • the flight control unit 210 may control the flight of its own aircraft by controlling the rotation of the propeller 130, changing the angles of the flaps and elevators, and the like.
  • the flight control unit 210 may include various sensors such as a positioning sensor such as a GPS sensor, a gyro sensor, and an acceleration sensor to manage the position, moving direction, and moving speed of the own aircraft.
  • the flight control unit 210 may control the flight of its own aircraft according to the instruction received from the management system 50. For example, the flight control unit 210 controls the flight of the aircraft so as to move from the management system 50 to the designated flight area. Further, the flight control unit 210 controls the flight of the own aircraft in order to perform a fixed point flight in the flight area designated by the management system 50.
  • the control device 200 does not have to include the flight control unit 210.
  • a flight control device that controls the flight of the own aircraft is arranged in the central portion 120 so as to be able to communicate with the control device 200.
  • the communication control unit 220 includes an FL communication unit 222, an SL communication unit 224, an air vehicle communication unit 226, and an air vehicle communication unit 228.
  • the FL communication unit 222 wirelessly connects to the gateway 40 by using the FL antenna 121, and establishes a feeder link with the gateway 40.
  • the SL communication unit 224 uses the SL antenna 122 to form the cell 101 on the ground.
  • the SL communication unit 224 wirelessly connects to the user terminal 30 in the cell 101 and establishes a service link with the user terminal 30.
  • the air vehicle communication unit 226 wirelessly communicates with another HAPS 100 using the air vehicle communication antenna 123.
  • the air vehicle communication unit 226 may be an example of the first air vehicle communication unit.
  • the aircraft communication unit 228 uses the aircraft communication antenna 124 to wirelessly communicate with another HAPS 100.
  • the aircraft communication unit 228 may be an example of the second aircraft communication unit.
  • the aircraft communication unit 226 indicates that the aircraft is a "Master" when the aircraft is wirelessly connected to the gateway 40 using the FL antenna 121, that is, when the aircraft is functioning as a "Master".
  • a beacon signal including the rank information indicating the above and the position information of the own aircraft is broadcast regularly or irregularly using the aircraft communication antenna 123.
  • the aircraft communication unit 226 may be an example of a beacon signal transmission unit.
  • the aircraft communication unit 226 is that when the aircraft is wirelessly connected to the "Master” aircraft using the aircraft communication antenna 124, that is, when the aircraft is functioning as “Slave1", the aircraft is "Slave1".
  • a beacon signal including the rank information indicating that the aircraft is "" and the position information of the own aircraft is transmitted periodically or irregularly using the aircraft communication antenna 123.
  • the aircraft communication unit 226 When the aircraft is wirelessly connected to the "Slave1" aircraft using the aircraft communication antenna 124, that is, when the aircraft is functioning as “Slave2", the aircraft communication unit 226 is "Slave2".
  • a beacon signal including the rank information indicating that the aircraft is "" and the position information of the own aircraft is transmitted to the regular residence or irregularly using the aircraft communication antenna 123.
  • the aircraft communication unit 226 functions as a "Master” when it is wirelessly connected to the gateway 40, that is, when it is wirelessly connected to the "Master” aircraft, that is, when it is wirelessly connected to the "Master” aircraft.
  • a different frequency may be used depending on the case.
  • the aircraft communication unit 226 may include information that can identify its own aircraft from other HAPS100 in the beacon signal when it is functioning as "Slave1" and when it is functioning as "Slave2".
  • the aircraft communication unit 226 includes, for example, the identification number of the cell formed by the SL antenna 122 in the beacon signal.
  • the cell identification number E-UTRAN Cell Global ID
  • eNB eNodeB
  • the aircraft communication unit 228 uses the aircraft communication antenna 124 when it is wirelessly connected to the "Master” aircraft by using the aircraft communication antenna 124, that is, when its own aircraft is functioning as "Slave 1". To communicate with the "Master” machine.
  • the aircraft communication unit 228 follows the "Master” aircraft by moving the directional antenna 128 by controlling the base 125 and the holding unit 127.
  • the aircraft communication unit 228 may follow the "Master” aircraft by moving the directional antenna 128 using the position information of the "Master” aircraft included in the beacon signal transmitted by the "Master” aircraft.
  • the vehicle body communication unit 228 may be an example of the vehicle body tracking unit.
  • the flight object communication unit 228 uses the flight object communication antenna 124 when the aircraft communication antenna 124 is wirelessly connected to the "Slave 1" aircraft, that is, when the aircraft is functioning as the "Slave 2". To communicate with the "Slave 1" machine.
  • the aircraft communication unit 228 follows the “Slave 1" aircraft by moving the directional antenna 128 by controlling the base 125 and the holding unit 127.
  • the aircraft communication unit 228 may follow the "Slave1" aircraft by moving the directional antenna 128 based on the position information of the "Slave1" aircraft included in the beacon signal transmitted by the "Slave1" aircraft.
  • the flying object communication unit 228 measures the reception radio wave intensity from another HAPS 100 using the flying object communication antenna 124.
  • the aircraft communication unit 228 measures the received radio wave intensity by, for example, a beacon signal broadcast by another HAPS100.
  • the aircraft communication unit 228 may be an example of a radio field intensity measuring unit.
  • the vehicle identification unit 230 is, for example, from each of the plurality of other HAPS 100s measured by the aircraft communication unit 228 when wirelessly connecting to another HAPS 100 after moving to the flight area designated by the management system 50.
  • a plurality of HAPS100s that are candidates for connection destinations are specified based on the received radio wave strength of the above.
  • the flight object specifying unit 230 may specify the HAPS 100 whose received radio wave intensity is higher than a predetermined threshold value as a candidate for the connection destination.
  • the threshold may be arbitrarily set and may be changeable.
  • the connection destination determination unit 240 determines the connection destination HAPS100 from the HAPS100 specified by the flight object identification unit 230. When the HAPS 100 specified by the flight object specifying unit 230 is one, the connection destination determination unit 240 may specify the HAPS 100 as the connection destination.
  • the connection destination determination unit 240 determines the connection destination based on the received radio wave intensity from each of the plurality of HAPS 100s and the ranks of the plurality of HAPS 100s. Good.
  • the connection destination determination unit 240 uses the aircraft having the highest rank as the connection destination. decide. For example, when one "Master" aircraft and one or more "Slave1" aircraft are identified by the flight object identification unit 230, the connection destination determination unit 240 uses the "Master” aircraft as the connection destination. decide. Further, for example, when one "Slave1" aircraft and one or a plurality of "Slave2" aircraft are identified by the flight object identification unit 230, the connection destination determination unit 240 connects the "Slave1" aircraft. Decide first.
  • connection destination determination unit 240 has a plurality of HAPS 100s having the highest rank among the plurality of HAPS 100s specified by the flight object identification unit 230
  • the connection destination determination unit 240 has a flying object among the plurality of HAPS 100s having the highest rank.
  • the HAPS 100 having the highest received radio field intensity measured by the communication unit 228 is determined as the connection destination.
  • the connection destination determination unit 240 is among the plurality of "Slave1" aircraft.
  • the "Slave 1" aircraft having the highest received radio field intensity measured by the aircraft communication unit 228 is determined as the connection destination.
  • the connection destination determination unit 240 has the highest received radio field intensity measured by the flight object communication unit 228 among the plurality of HAPS 100s. HAPS100 is determined as the connection destination.
  • the connection destination determination unit 240 receives the reception measured by the flight object communication unit 228 among the plurality of "Slave1" aircraft. The "Slave 1" machine with the highest signal strength is determined as the connection destination.
  • connection destination determination unit 240 is measured by the flight object communication unit 228 among the plurality of "Slave2" aircraft.
  • the "Slave2" machine with the highest received radio wave strength is determined as the connection destination.
  • FIG. 12 shows an arrangement example 250 of the beacon signal.
  • the aircraft communication unit 226 may include a beacon signal in each frame as illustrated in FIG. FIG. 12 shows an example in which the beacon signal is arranged at the beginning of the frame, but the present invention is not limited to this.
  • the beacon signal can be placed at any position within the frame.
  • the aircraft communication unit 226 may include the beacon signal for any number of frames such as every two frames instead of every one frame.
  • FIG. 13 schematically shows an example of the hardware configuration of the computer 1200 that functions as the control device 200.
  • a program installed on the computer 1200 causes the computer 1200 to function as one or more "parts" of the device according to the embodiment, or causes the computer 1200 to perform an operation associated with the device according to the embodiment or the one or more.
  • a plurality of "parts” can be executed and / or a computer 1200 can be made to execute a process according to the above embodiment or a stage of the process.
  • Such a program may be executed by the CPU 1212 to cause the computer 1200 to perform a specific operation associated with some or all of the blocks of the flowcharts and block diagrams described herein.
  • the computer 1200 includes a CPU 1212, a RAM 1214, and a graphic controller 1216, which are connected to each other by a host controller 1210.
  • the computer 1200 also includes a communication interface 1222, a storage device 1224, and input / output units such as a DVD drive and an IC card drive, which are connected to the host controller 1210 via the input / output controller 1220.
  • the storage device 1224 may be a hard disk drive, a solid state drive, or the like.
  • the computer 1200 also includes a legacy I / O unit such as a ROM 1230 and a keyboard, which are connected to the I / O controller 1220 via an I / O chip 1240.
  • the CPU 1212 operates according to the programs stored in the ROM 1230 and the RAM 1214, thereby controlling each unit.
  • the graphic controller 1216 acquires the image data generated by the CPU 1212 in a frame buffer or the like provided in the RAM 1214 or itself so that the image data is displayed on the display device 1218.
  • the communication interface 1222 communicates with other electronic devices via the network.
  • the storage device 1224 stores programs and data used by the CPU 1212 in the computer 1200.
  • the IC card drive reads the program and data from the IC card and / or writes the program and data to the IC card.
  • the ROM 1230 stores a boot program or the like executed by the computer 1200 at the time of activation and / or a program depending on the hardware of the computer 1200.
  • the input / output chip 1240 may also connect various input / output units to the input / output controller 1220 via a USB port, a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, and the like.
  • the program is provided by a computer-readable storage medium such as a DVD-ROM or IC card.
  • the program is read from a computer-readable storage medium, installed in a storage device 1224, RAM 1214, or ROM 1230, which is also an example of a computer-readable storage medium, and executed by the CPU 1212.
  • the information processing described in these programs is read by the computer 1200 and provides a link between the program and the various types of hardware resources described above.
  • the device or method may be configured to implement the operation or processing of information in accordance with the use of the computer 1200.
  • the CPU 1212 executes a communication program loaded in the RAM 1214, and performs communication processing on the communication interface 1222 based on the processing described in the communication program. You may order.
  • the communication interface 1222 reads and reads the transmission data stored in the transmission buffer area provided in the recording medium such as the RAM 1214, the storage device 1224, the DVD-ROM, or the IC card. The data is transmitted to the network, or the received data received from the network is written to the reception buffer area or the like provided on the recording medium.
  • the CPU 1212 makes the RAM 1214 read all or necessary parts of the file or the database stored in the external recording medium such as the storage device 1224, the DVD drive (DVD-ROM), the IC card, etc. Various types of processing may be performed on the data. The CPU 1212 may then write back the processed data to an external recording medium.
  • the external recording medium such as the storage device 1224, the DVD drive (DVD-ROM), the IC card, etc.
  • the CPU 1212 describes various types of operations, information processing, conditional judgment, conditional branching, unconditional branching, and information retrieval described in various parts of the present disclosure with respect to the data read from the RAM 1214. Various types of processing may be performed, including / replacement, etc., and the results are written back to the RAM 1214. Further, the CPU 1212 may search for information in a file, a database, or the like in the recording medium. For example, when a plurality of entries each having an attribute value of the first attribute associated with the attribute value of the second attribute are stored in the recording medium, the CPU 1212 is the first of the plurality of entries. The attribute value of the attribute of is searched for the entry that matches the specified condition, the attribute value of the second attribute stored in the entry is read, and the first attribute that satisfies the predetermined condition is selected. You may get the attribute value of the associated second attribute.
  • the program or software module described above may be stored on a computer 1200 or in a computer-readable storage medium near the computer 1200.
  • a recording medium such as a hard disk or RAM provided in a dedicated communication network or a server system connected to the Internet can be used as a computer-readable storage medium, whereby the program can be transferred to the computer 1200 via the network.
  • the blocks in the flowchart and the block diagram in the present embodiment may represent the stage of the process in which the operation is executed or the "part" of the device having a role of executing the operation.
  • Specific stages and “parts” are supplied with dedicated circuits, programmable circuits supplied with computer-readable instructions stored on computer-readable storage media, and / or computer-readable instructions stored on computer-readable storage media. It may be implemented by the processor.
  • Dedicated circuits may include digital and / or analog hardware circuits, and may include integrated circuits (ICs) and / or discrete circuits.
  • Programmable circuits include logical products, logical sums, exclusive logical sums, negative logical products, negative logical sums, and other logical operations, such as, for example, field programmable gate arrays (FPGAs), programmable logic arrays (PLAs), and the like. , Flip-flops, registers, and reconfigurable hardware circuits, including memory elements.
  • the computer-readable storage medium may include any tangible device capable of storing instructions executed by the appropriate device, so that the computer-readable storage medium having the instructions stored therein is in a flow chart or block diagram. It will be equipped with a product that contains instructions that can be executed to create means for performing the specified operation.
  • Examples of the computer-readable storage medium may include an electronic storage medium, a magnetic storage medium, an optical storage medium, an electromagnetic storage medium, a semiconductor storage medium, and the like. More specific examples of computer-readable storage media include floppy (registered trademark) disks, diskettes, hard disks, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), and erasable programmable read-only memory (EPROM or flash memory).
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • SRAM Static Random Access Memory
  • CD-ROM Compact Disc Read Only Memory
  • DVD Digital Versatile Disc
  • Blu-ray® Disc Memory Stick
  • Integrated circuit card etc.
  • Computer-readable instructions are assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine-dependent instructions, microcode, firmware instructions, state-setting data, or object-oriented programming such as Smalltalk, JAVA®, C ++, etc. Contains either source code or object code written in any combination of one or more programming languages, including languages and traditional procedural programming languages such as the "C" programming language or similar programming languages. Good.
  • Computer-readable instructions are used to generate means for a general-purpose computer, a special-purpose computer, or the processor of another programmable data processing device, or a programmable circuit, to perform an operation specified in a flowchart or block diagram.
  • the flying object communication antenna 124 given as an example of the fourth antenna is an omnidirectional tracking antenna
  • the fourth antenna may be an omnidirectional antenna.
  • the plurality of HAPS100s of the same rank have different frequencies used for communication using the fourth antenna. That is, a plurality of HAPS 100s of the same rank may use different frequencies to perform wireless communication using the fourth antenna.

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Abstract

飛行体であって、地上のゲートウェイと無線通信するための第１アンテナと、地上にセルを形成して前記セル内のユーザ端末と無線通信するための第２アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第３アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第４アンテナと、第１アンテナを用いてゲートウェイと無線接続している場合、自機が第１ランクであることを示すランク情報を含み、第４アンテナを用いて第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が第１ランクよりも低い第２ランクであることを示すランク情報を含むビーコン信号を、第３アンテナを用いて無線送信する第１飛行体通信部とを備える飛行体を提供する。

Description

飛行体、制御装置、プログラム、及び制御方法
　本発明は、飛行体、制御装置、プログラム、及び制御方法に関する。
　地上のゲートウェイとフィーダリンクを確立し、地上の端末とサービスリンクを確立し、ゲートウェイと端末との通信を中継することにより端末に無線通信サービスを提供するＨＡＰＳ（Ｈｉｇｈ　Ａｌｔｉｔｕｄｅ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　Ｓｔａｔｉｏｎ）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２０１９－１３５８２３号公報
解決しようとする課題
　ＨＡＰＳ１機ごとに地上のゲートウェイを設置することなくサービスを提供できるように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、飛行体が提供される。飛行体は、地上のゲートウェイと無線通信するための第１アンテナを備えてよい。飛行体は、地上にセルを形成してセル内のユーザ端末と無線通信するための第２アンテナを備えてよい。飛行体は、他の飛行体と無線通信するための第３アンテナを備えてよい。飛行体は、他の飛行体と無線通信するための第４アンテナを備えてよい。飛行体は、第１アンテナを用いてゲートウェイと無線接続している場合、自機が第１ランクであることを示すランク情報を含み、第４アンテナを用いて第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が第１ランクよりも低い第２ランクであることを示すランク情報を含むビーコン信号を、第３アンテナを用いて無線送信する第１飛行体通信部を備えてよい。
　上記飛行体は、上記第４アンテナを用いて上記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合に、上記第１ランクの他の飛行体と上記第４アンテナを用いて通信する第２飛行体通信部を備えてよい。上記第１飛行体通信部は、上記第４アンテナを用いて上記第２ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が上記第２ランクよりも低い第３ランクであることを示すランク情報を含む上記ビーコン信号を上記第３アンテナを用いて無線送信してよい。上記第１飛行体通信部は、上記ゲートウェイと無線接続している場合と、上記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合とで異なる周波数を用いてよい。上記第１飛行体通信部は、上記第４アンテナを用いて上記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機を他の飛行体と識別可能な情報を含む上記ビーコン信号を、上記第３アンテナを用いて無線送信してよい。上記第１飛行体通信部は、上記第４アンテナを用いて上記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、上記第２アンテナによって形成するセルの識別番号を含む上記ビーコン信号を、上記第３アンテナを用いて無線送信してよい。上記第１飛行体通信部は、上記第４アンテナを用いて上記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、上記第２アンテナによって形成するセルの識別番号であるＥＣＧＩを含む上記ビーコン信号を、上記第３アンテナを用いて無線送信してよい。上記第３アンテナは、無指向性アンテナであってよい。上記第３アンテナは、オムニアンテナであってよい。上記第３アンテナは、全指向性アンテナであってよい。上記第４アンテナは、指向性アンテナを動かすことによって全方位を追従可能な全方位追従可能アンテナであってよい。上記飛行体は、上記第４アンテナを用いて上記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、上記指向性アンテナを動かすことによって上記第１ランクの他の飛行体を追従する飛行体追従部を備えてよい。上記第１飛行体通信部は、自機の位置情報を含む上記ビーコン信号を、上記第３アンテナを用いて無線送信してよく、上記飛行体追従部は、上記第１ランクの他の飛行体から受信する上記ビーコン信号に含まれる上記第１ランクの他の飛行体の位置情報に基づいて上記指向性アンテナを動かすことによって上記第１ランクの他の飛行体を追従してよい。
　本発明の第２の態様によれば、地上のゲートウェイと無線通信するための第１アンテナと、地上にセルを形成してセル内のユーザ端末と無線通信するための第２アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第３アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第４アンテナとを備える飛行体に搭載される制御装置が提供される。制御装置は、第１アンテナを用いてゲートウェイと無線接続している場合、自機が第１ランクであることを示すランク情報を含み、第４アンテナを用いて第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が第１ランクよりも低い第２ランクであることを示すランク情報を含むビーコン信号を、第３アンテナを用いて無線送信する飛行体通信部を備えてよい。
　本発明の第３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４の態様によれば、地上のゲートウェイと無線通信するための第１アンテナと、地上にセルを形成してセル内のユーザ端末と無線通信するための第２アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第３アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第４アンテナとを備える飛行体に搭載される制御装置によって実行される制御方法が提供される。制御方法は、第１アンテナを用いてゲートウェイと無線接続している場合、自機が第１ランクであることを示すランク情報を含み、第４アンテナを用いて第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が第１ランクよりも低い第２ランクであることを示すランク情報を含むビーコン信号を、第３アンテナを用いて無線送信する送信段階を備えてよい。
　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。
ＨＡＰＳ１００の一例を概略的に示す。 システム１０の一例を概略的に示す。 システム１０の複数のＨＡＰＳ１００によって形成されるカバーエリア３００の一例を概略的に示す。 カバーエリア３００、カバーエリア３０２、及びカバーエリア３０４の一例を概略的に示す。 システム１０における通信状況の一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ１００による接続処理の流れの一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ１００による接続の一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ１００による接続の一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ１００による接続の一例を概略的に示す。 システム１０におけるＨＡＰＳ１００の交代処理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。 ビーコン信号の配置例２５０を示す。 制御装置２００として機能するコンピュータ１２００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、ＨＡＰＳ１００の一例を概略的に示す。ＨＡＰＳ１００は、地上のゲートウェイ４０と無線接続して、地上に向けてビームを照射することにより形成したセル１０１内のユーザ端末３０とゲートウェイ４０との通信を中継する中継機能を有する飛行体の一例であってよい。
　ＨＡＰＳ１００は、機体１１０、中央部１２０、プロペラ１３０、ポッド１４０、及び太陽電池パネル１５０を備える。中央部１２０の中には、不図示の制御装置２００が配置される。
　太陽電池パネル１５０によって発電された電力は、機体１１０、中央部１２０、及びポッド１４０の少なくともいずれかに配置された１又は複数のバッテリに蓄電される。バッテリに蓄電された電力は、ＨＡＰＳ１００が備える各構成によって利用される。
　制御装置２００は、ＨＡＰＳ１００の飛行及び通信を制御する。制御装置２００は、例えば、プロペラ１３０の回転を制御することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。また、制御装置２００は、不図示のフラップやエレベータの角度を変更することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御してもよい。制御装置２００は、ＧＰＳセンサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、及び加速度センサ等の各種センサを備えて、ＨＡＰＳ１００の位置、移動方向、及び移動速度を管理してよい。
　制御装置２００は、ＦＬ（Ｆｅｅｄｅｒ　Ｌｉｎｋ）アンテナ１２１を用いて、地上のゲートウェイ４０との間でフィーダリンクを形成する。制御装置２００は、ゲートウェイ４０を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。
　制御装置２００は、ＳＬアンテナ１２２を用いて、地上にセル１０１を形成する。制御装置２００は、ＳＬアンテナ１２２を用いて、地上のユーザ端末３０とサービスリンクを形成する。ＳＬアンテナ１２２は、ＦＬアンテナ１２１よりも指向性が低いアンテナであってよい。ＳＬアンテナ１２２は、マルチビームアンテナであってもよい。セル１０１は、マルチセルであってもよい。
　ユーザ端末３０は、ＨＡＰＳ１００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。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇ）デバイスであってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。
　ＨＡＰＳ１００は、例えば、フィーダリンク及びサービスリンクを介して、ゲートウェイ４０とユーザ端末３０との通信を中継する。ＨＡＰＳ１００は、ユーザ端末３０とネットワーク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してよい。ネットワーク２０は、移動体通信ネットワークを含む。移動体通信ネットワークは、３Ｇ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式、５Ｇ（５ｔｈ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、及び６Ｇ（６ｔｈ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式以降の通信方式のいずれに準拠していてもよい。ネットワーク２０は、インターネットを含んでもよい。
　ＨＡＰＳ１００は、例えば、セル１０１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、ＨＡＰＳ１００は、例えば、ネットワーク２０を介して、セル１０１内のユーザ端末３０宛のデータを受信した場合に、当該データをユーザ端末３０に送信する。
　ＨＡＰＳ１００は、管理システム５０によって管理されてよい。ＨＡＰＳ１００は、例えば、管理システム５０によってネットワーク２０及びゲートウェイ４０を介して送信された指示に従って動作する。
　管理システム５０は、指示を送信することによって飛行体１００を制御する。管理システム５０は、セル１０１によって地上の対象エリアをカバーさせるべく、ＨＡＰＳ１００に、対象エリアの上空を旋回させてよい。ＨＡＰＳ１００が対象エリアをカバーすべく、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。ＨＡＰＳ１００は、例えば、対象エリアの上空を円軌道で飛行しつつ、ＦＬアンテナ１２１の指向方向を調整することによってゲートウェイ４０との間のフィーダリンクを維持し、ＳＬアンテナ１２２の指向方向を調整することによってセル１０１による対象エリアのカバーを維持する。
　１機のＨＡＰＳ１００に対して１つのゲートウェイ４０を設置すると、エリア拡大に従って、ＨＡＰＳ１００と同数のゲートウェイ４０を作らなければならず、エリア展開に時間、費用、労力がかかること、島嶼地域等、ゲートウェイ４０の設置が困難なエリアもあり、ゲートウェイ４０の数をいかに少なくして多くのＨＡＰＳ１００を展開してエリアを拡大する方法が必要となってくる。
　本実施形態に係るＨＡＰＳ１００は、他のＨＡＰＳ１００との間で直接無線通信することによって、ゲートウェイ４０を他のＨＡＰＳ１００と共有する機能を有する。例えば、ゲートウェイ４０と無線接続している第１のＨＡＰＳ１００と、他の第２のＨＡＰＳ１００とが無線接続して、第１のＨＡＰＳ１００が、第２のＨＡＰＳ１００とゲートウェイ４０との通信を中継することによって、１つのゲートウェイ４０によって、２機のＨＡＰＳ１００が無線通信サービスを提供可能になる。
　図２は、システム１０の一例を概略的に示す。本実施形態に係るシステム１０は、互いに無線通信可能な複数のＨＡＰＳ１００を備える。図２では、複数のＨＡＰＳ１００として、ゲートウェイ４０と無線接続しているＨＡＰＳ１０２、ＨＡＰＳ１０２と無線接続しているＨＡＰＳ１０４、及びＨＡＰＳ１０４と無線接続しているＨＡＰＳ１０６を例示している。
　ゲートウェイ４０と無線接続しているＨＡＰＳ１０２のランクを「Ｍａｓｔｅｒ」、ＨＡＰＳ１０２と無線接続しているＨＡＰＳ１０４のランクを「Ｓｌａｖｅ１」、ＨＡＰＳ１０４と無線接続しているＨＡＰＳ１０６のランクを「Ｓｌａｖｅ２」と記載する場合がある。「Ｍａｓｔｅｒ」は第１ランクの一例であってよい。「Ｓｌａｖｅ１」は第２ランクの一例であってよい。「Ｓｌａｖｅ２」は第３ランクの一例であってよい。
　複数のＨＡＰＳ１００は、面的スター型ネットワークトポロジーで接続してよい。例えば、複数のＨＡＰＳ１００のうち、ゲートウェイ４０と無線接続するＨＡＰＳ１００をマスター局として、そこから放射状にＨＡＰＳ１００をスター型のネットワークトポロジーでつなげていく。
　「Ｓｌａｖｅ１」のＨＡＰＳ１０４は、「Ｍａｓｔｅｒ」のＨＡＰＳ１０２を介してゲートウェイ４０と通信してよい。「Ｓｌａｖｅ２」のＨＡＰＳ１０６は、「Ｓｌａｖｅ１」のＨＡＰＳ１０４及び「Ｍａｓｔｅｒ」のＨＡＰＳ１０２を介してゲートウェイ４０と通信してよい。これにより、ＨＡＰＳ１０４に対応するゲートウェイ４０と、ＨＡＰＳ１０６に対応するゲートウェイ４０とを地上に配置しなくても、ＨＡＰＳ１０４及びＨＡＰＳ１０６がネットワーク２０にアクセス可能になる。
　図３は、システム１０の複数のＨＡＰＳ１００によって形成されるカバーエリア３００の一例を概略的に示す。図３では、「Ｍａｓｔｅｒ」のＨＡＰＳ１０２によって形成されるセル１０３と、複数の「Ｓｌａｖｅ１」のＨＡＰＳ１０４によって形成されるセル１０５と、複数の「Ｓｌａｖｅ２」のＨＡＰＳ１０６によって形成されるセル１０７とによって形成されるカバーエリア３００を例示している。
　図３に示す例では、複数のＨＡＰＳ１０４が、ＨＡＰＳ１０２の第１飛行エリアを取り囲むように配置される複数の第２飛行エリアのそれぞれを飛行しており、複数のＨＡＰＳ１０６が、複数の第２飛行エリアの外側で、第１飛行エリアを取り囲むように配置された複数の第３飛行エリアのそれぞれを飛行している。そして、複数のＨＡＰＳ１０４のそれぞれが、セル１０３を取り囲むように配置された複数のセル１０５のそれぞれを形成しており、複数のＨＡＰＳ１０６のそれぞれが、複数のセル１０５の外側で、セル１０３を取り囲むように配置された複数のセル１０７のそれぞれを形成している。図３に示す例によれば、１つのゲートウェイ４０を１９機のＨＡＰＳ１００で共有することができる。
　セル１０３によってカバーされるエリアを「ゾーン０」、複数のセル１０５によってカバーされるエリアを「ゾーン１」、複数のセル１０７によってカバーされるエリアを「ゾーン２」と記載する場合がある。「ゾーン１」は、「ゾーン０」から各方角ごとに最も近いカバレッジエリア群である。「ゾーン２」は、「ゾーン０」との直線上に「ゾーン１」が存在するカバレッジエリア群である。
　図４は、システム１０の複数のＨＡＰＳ１００によって形成されるカバーエリア３００、カバーエリア３０２、及びカバーエリア３０４の一例を概略的に示す。図４では、３つのゲートウェイ４０を利用する場合を例示している。図４に示す例によれば、３つのゲートウェイ４０を５７機のＨＡＰＳ１００で共有することができる。このように、本実施形態に係るシステム１０によれば、より少ないゲートウェイ４０で大きなエリアをカバー可能にできる。
　図５は、システム１０における通信状況の一例を概略的に示す。ここでは、通信状況を概略的に示すために、「Ｍａｓｔｅｒ」のＨＡＰＳ１００（「Ｍａｓｔｅｒ」機と記載する場合がある。）の中央部１２０と、「Ｓｌａｖｅ１」のＨＡＰＳ１００（「Ｓｌａｖｅ１」機と記載する場合がある。）の中央部１２０と、「Ｓｌａｖｅ２」のＨＡＰＳ１００（「Ｓｌａｖｅ２」機と記載する場合がある。）の中央部１２０とを図示している。
　中央部１２０には、ＦＬアンテナ１２１、ＳＬアンテナ１２２、飛行体通信アンテナ１２３、及び飛行体通信アンテナ１２４が設置される。ＦＬアンテナ１２１は、第１アンテナの一例であってよい。ＳＬアンテナ１２２は、第２アンテナの一例であってよい。飛行体通信アンテナ１２３は、他のＨＡＰＳ１００と通信するための第３アンテナの一例であってよい。飛行体通信アンテナ１２４は、他のＨＡＰＳ１００と通信するための第４アンテナの一例であってよい。
　飛行体通信アンテナ１２３は、無指向性アンテナ（オムニアンテナ、全指向性アンテナ等と呼ばれる場合もある。）であってよい。飛行体通信アンテナ１２４は、指向性アンテナを動かすことによって全方位を追従可能な全方位追従可能アンテナであってよい。
　「Ｍａｓｔｅｒ」機は、自機の位置情報と、自機が「Ｍａｓｔｅｒ」であることを示すランク情報とを含むビーコン信号を、飛行体通信アンテナ１２３を用いて定期的に放送する。ビーコン信号の放送タイミングは、不定期であってもよい。
　「Ｓｌａｖｅ１」機は、「Ｍａｓｔｅｒ」機によって送信されたビーコン信号を飛行体通信アンテナ１２４によって受信し、ビーコン信号に含まれる位置情報を用いて、飛行体通信アンテナ１２４によって「Ｍａｓｔｅｒ」機を追従して、「Ｍａｓｔｅｒ」機と通信する。「Ｓｌａｖｅ１」機は、自機の位置情報と、自機が「Ｓｌａｖｅ１」であることを示すランク情報とを含むビーコン信号を、飛行体通信アンテナ１２３を用いて定期的に放送する。ビーコン信号の放送タイミングは、不定期であってもよい。
　「Ｓｌａｖｅ２」機は、「Ｓｌａｖｅ１」機によって送信されたビーコン信号を飛行体通信アンテナ１２４によって受信し、ビーコン信号に含まれる位置情報を用いて、飛行体通信アンテナ１２４によって「Ｓｌａｖｅ１」機を追従して、「Ｓｌａｖｅ１」機と通信する。「Ｓｌａｖｅ２」機は、自機の位置情報と、自機が「Ｓｌａｖｅ２」であることを示すランク情報とを含むビーコン信号を、飛行体通信アンテナ１２３を用いて定期的に放送する。ビーコン信号の放送タイミングは、不定期であってもよい。
　システム１０において、「Ｍａｓｔｅｒ」機と「Ｓｌａｖｅ１」機との通信に用いる周波数と、「Ｓｌａｖｅ１」機と「Ｓｌａｖｅ２」機との通信に用いる周波数とは、異ならせてよい。これにより、「Ｍａｓｔｅｒ」機と「Ｓｌａｖｅ１」機との通信と、「Ｓｌａｖｅ１」機と「Ｓｌａｖｅ２」機との通信との干渉を回避することができる。
　図６は、飛行体通信アンテナ１２４の一例を概略的に示す。飛行体通信アンテナ１２４は、基台１２５、軸部１２６、保持部１２７、及び指向性アンテナ１２８を備える。
　基台１２５は、中央部１２０に設置され、軸部１２６を回転可能に支持する。軸部１２６は、中心軸を中心として３６０度回転可能であってよい。軸部１２６には、指向性アンテナ１２８を保持する保持部１２７が配置される。保持部１２７は、指向性アンテナ１２８を縦方向に首振り可能に保持する。指向性アンテナ１２８の首振りの幅は、１８０度であってよい。
　基台１２５が軸部１２６を３６０度回転可能に支持し、保持部１２７が指向性アンテナ１２８を縦方向に１８０度首振り可能に保持することにより、指向性アンテナ１２８によって全方位からの電波を受信可能であり、全方位に対して電波を送信可能となる。制御装置２００は、基台１２５による軸部１２６の回転と、保持部１２７による指向性アンテナ１２８の首振りとを制御することによって、全方位の電波を追従可能である。
　図７は、ＨＡＰＳ１００による接続処理の流れの一例を概略的に示す。ＨＡＰＳ１００は、運用場所や接続携帯の柔軟性を持たせるためにゾーンは認識せず、ランクによって接続先を判断できることが望ましい。その場合、複数のＨＡＰＳ１００からビーコン信号を受信したときに、いずれのＨＡＰＳ１００に接続すればいいかの判断が問題となる。
　本実施形態に係るシステム１０では、例えばまず、「Ｍａｓｔｅｒ」として機能するＨＡＰＳ１００が管理システム５０から指示された飛行エリアまで移動して、ゲートウェイ４０と無線接続する。その後、管理システム５０から指示された飛行エリアまで移動したＨＡＰＳ１００が、図７に示す処理を実行することによって、自ら接続先のＨＡＰＳ１００を決定して無線接続をする。
　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、ＨＡＰＳ１００が、他のＨＡＰＳ１００からの受信電波強度を測定する。ＨＡＰＳ１００は、他のＨＡＰＳ１００が定期的に放送しているビーコン信号の受信電波強度を測定してよい。
　Ｓ１０４では、ＨＡＰＳ１００が、Ｓ１０４において測定した受信電波強度が予め定められた閾値以上であるＨＡＰＳ１００を特定する。最もランクが高いＨＡＰＳ１００が一機である場合（Ｓ１０６でＹＥＳ）、Ｓ１０８に進む。Ｓ１０４において特定されたＨＡＰＳ１００に、異なるランクのＨＡＰＳ１００が混在しており、最もランクが高いＨＡＰＳ１００の数が複数であったり、Ｓ１０４において特定されたＨＡＰＳ１００がすべて同じランクであったりした場合（Ｓ１０６でＮＯ）、Ｓ１１０に進む。
　Ｓ１０８では、ＨＡＰＳ１００が、最もランクが高いＨＡＰＳ１００を接続先として決定する。Ｓ１１０では、ＨＡＰＳ１００が、最もランクが高い複数のＨＡＰＳ１００のうち、受信電波強度が最も強いＨＡＰＳ１００を接続先として決定する。Ｓ１１２では、ＨＡＰＳ１００が接続先として決定したＨＡＰＳ１００と無線接続をする。そして、接続処理を終了する。
　図８は、ＨＡＰＳ１００による接続処理の一例を概略的に示す。ここでは、「ゾーン１」に新たなＨＡＰＳ１００が到達した場合について説明する。ＨＡＰＳ１００は、ゾーンは認識せずに、管理システム５０によって指定された飛行エリアまで移動してよい。
　指定された飛行エリアに到達したＨＡＰＳ１００は、他のＨＡＰＳ１００からの受信電波強度を測定する。そして、ＨＡＰＳ１００は、受信電波強度が予め定められた閾値より強い他のＨＡＰＳ１００を特定する。図８に示す例では、グループ８２に含まれる１機のＨＡＰＳ１０２と２機のＨＡＰＳ１０４とが特定される。
　グループ８２において、ランクが最も高いＨＡＰＳ１０２は１機なので、ＨＡＰＳ１００は、ＨＡＰＳ１０２を接続先として決定する。そして、ＨＡＰＳ１００は、ＨＡＰＳ１０２と無線接続し、自身は「Ｓｌａｖｅ１」として機能する。
　図９は、ＨＡＰＳ１００による接続処理の一例を概略的に示す。ここでは、「ゾーン２」に新たなＨＡＰＳ１００が到達した場合について説明する。ＨＡＰＳ１００は、ゾーンは認識せずに、管理システム５０によって指定された飛行エリアまで移動してよい。
　指定された飛行エリアに到達したＨＡＰＳ１００は、他のＨＡＰＳ１００からの受信電波強度を測定する。そして、ＨＡＰＳ１００は、受信電波強度が予め定められた閾値より強い他のＨＡＰＳ１００を特定する。図９に示す例では、例えば、グループ８４に含まれる３機のＨＡＰＳ１０４が特定される。閾値によっては、ＨＡＰＳ１００に最も近い１機のＨＡＰＳ１０４のみが特定される。
　グループ８４において、全てのＨＡＰＳ１０４が同じランクなので、ＨＡＰＳ１００は、３機のＨＡＰＳ１０４のうち、受信電波強度が最も強いＨＡＰＳ１０４を接続先として決定する。ＨＡＰＳ１００に最も近い１機のＨＡＰＳ１０４のみが特定された場合、ＨＡＰＳ１００は、当該ＨＡＰＳ１０４を接続先として決定する。
　例えば、受信電波強度のみによって接続先を決定すると、図８に示す例では、ＨＡＰＳ１０４が接続先として決定され得る。その場合、ＨＡＰＳ１００は、ＨＡＰＳ１０４とＨＡＰＳ１０２とを介してゲートウェイ４０と通信することになり、通信遅延の原因にもなり、中継リソースも無駄に使用してしまうことになる。
　また、例えば、ランクのみによって接続先を決定すると、図９に示す例では、ＨＡＰＳ１０２が接続先として決定され得る。その場合、無線接続するＨＡＰＳ１００とＨＡＰＳ１０２との距離が遠いことから、一般的には通信品質が下がり性能に支障をきたす。
　それに対して、図７に示す処理アルゴリズムに従って接続先を決定することによって、図８に示す例においては、ＨＡＰＳ１０４を接続先として選択してしまうことを防ぎ、ＨＡＰＳ１０２を接続先として選択可能にできる。これにより、通信遅延及び中継リソースの無駄使いを抑制することができる。また、図９に示す例においては、ＨＡＰＳ１０２を接続先の候補から除外することができる。これにより、通信品質の低下を抑制することができる。
　図１０は、システム１０におけるＨＡＰＳ１００の交代処理の一例を概略的に示す。システム１０において、複数のＨＡＰＳ１００のうちのいずれかのＨＡＰＳ１００が、故障したり、メンテナンスのために地上に移動したりするためにセル１０１の形成を停止する場合、当該ＨＡＰＳ１００よりもランクが低く、当該ＨＡＰＳ１００と無線接続していたＨＡＰＳ１００が、当該ＨＡＰＳ１００と交代する。
　例えば、ＨＡＰＳ１０４が離脱する場合、当該ＨＡＰＳ１０４と無線接続していたＨＡＰＳ１０６が、当該ＨＡＰＳ１０４と交代する。交代後、当該ＨＡＰＳ１０６は、「Ｓｌａｖｅ１」として機能し、ビーコン信号に、自機が「Ｓｌａｖｅ１」であることを示すランク情報を含める。
　図１１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、飛行制御部２１０、通信制御部２２０、飛行体特定部２３０、及び接続先決定部２４０を備える。
　飛行制御部２１０は、制御装置２００が搭載されているＨＡＰＳ１００（自機と記載する場合がある。）の飛行を制御する。飛行制御部２１０は、プロペラ１３０の回転を制御したり、フラップやエレベータの角度を変更すること等によって自機の飛行を制御してよい。飛行制御部２１０は、ＧＰＳセンサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、及び加速度センサ等の各種センサを備えて、自機の位置、移動方向、及び移動速度を管理してよい。
　飛行制御部２１０は、管理システム５０から受信した指示に従って自機の飛行を制御してよい。例えば、飛行制御部２１０は、管理システム５０から指定された飛行エリアまで移動するよう自機の飛行を制御する。また、飛行制御部２１０は、管理システム５０から指定された飛行エリアにおいて定点飛行を行うべく、自機の飛行を制御する。
　なお、制御装置２００は、飛行制御部２１０を備えなくてもよい。この場合、自機の飛行を制御する飛行制御装置が、中央部１２０内に、制御装置２００と通信可能に配置される。
　通信制御部２２０は、ＦＬ通信部２２２、ＳＬ通信部２２４、飛行体通信部２２６、及び飛行体通信部２２８を有する。ＦＬ通信部２２２は、ＦＬアンテナ１２１を用いて、ゲートウェイ４０と無線接続して、ゲートウェイ４０との間にフィーダリンクを確立する。ＳＬ通信部２２４は、ＳＬアンテナ１２２を用いて、地上にセル１０１を形成する。ＳＬ通信部２２４は、セル１０１内のユーザ端末３０と無線接続して、ユーザ端末３０との間にサービスリンクを確立する。
　飛行体通信部２２６は、飛行体通信アンテナ１２３を用いて、他のＨＡＰＳ１００と無線通信する。飛行体通信部２２６は、第１飛行体通信部の一例であってよい。飛行体通信部２２８は、飛行体通信アンテナ１２４を用いて、他のＨＡＰＳ１００と無線通信する。飛行体通信部２２８は、第２飛行体通信部の一例であってよい。
　飛行体通信部２２６は、自機がＦＬアンテナ１２１を用いてゲートウェイ４０と無線接続している場合、すなわち、自機が「Ｍａｓｔｅｒ」として機能している場合、自機が「Ｍａｓｔｅｒ」であることを示すランク情報と自機の位置情報とを含むビーコン信号を飛行体通信アンテナ１２３を用いて定期的に又は不定期に放送する。飛行体通信部２２６は、ビーコン信号送信部の一例であってよい。
　飛行体通信部２２６は、自機が飛行体通信アンテナ１２４を用いて「Ｍａｓｔｅｒ」機と無線接続している場合、すなわち、自機が「Ｓｌａｖｅ１」として機能している場合、自機が「Ｓｌａｖｅ１」であることを示すランク情報と自機の位置情報とを含むビーコン信号を飛行体通信アンテナ１２３を用いて定期的に又は不定期に送信する。
　飛行体通信部２２６は、自機が飛行体通信アンテナ１２４を用いて「Ｓｌａｖｅ１」機と無線接続している場合、すなわち、自機が「Ｓｌａｖｅ２」として機能している場合、自機が「Ｓｌａｖｅ２」であることを示すランク情報と自機の位置情報とを含むビーコン信号を飛行体通信アンテナ１２３を用いて定期邸に又は不定期に送信する。
　飛行体通信部２２６は、ゲートウェイ４０と無線接続している場合、すなわち、「Ｍａｓｔｅｒ」として機能している場合と、「Ｍａｓｔｅｒ」機と無線接続している場合、すなわち、「Ｓｌａｖｅ１」として機能している場合とで、異なる周波数を用いてよい。
　飛行体通信部２２６は、「Ｓｌａｖｅ１」として機能している場合、及び、「Ｓｌａｖｅ２」として機能している場合に、自機を他のＨＡＰＳ１００と識別可能な情報をビーコン信号に含めてよい。飛行体通信部２２６は、例えば、ＳＬアンテナ１２２によって形成するセルの識別番号をビーコン信号に含める。セルの識別番号としては、ｅＮＢ（ｅＮｏｄｅＢ）のＥＣＧＩ（Ｅ－ＵＴＲＡＮ　Ｃｅｌｌ　Ｇｌｏｂａｌ　ＩＤ）等を採用することができる。
　飛行体通信部２２８は、飛行体通信アンテナ１２４を用いて「Ｍａｓｔｅｒ」機と無線接続している場合、すなわち、自機が「Ｓｌａｖｅ１」として機能している場合に、飛行体通信アンテナ１２４を用いて「Ｍａｓｔｅｒ」機と通信する。飛行体通信部２２８は、基台１２５及び保持部１２７を制御することにより指向性アンテナ１２８を動かすことによって、「Ｍａｓｔｅｒ」機を追従する。飛行体通信部２２８は、「Ｍａｓｔｅｒ」機が送信するビーコン信号に含まれる「Ｍａｓｔｅｒ」機の位置情報を用いて指向性アンテナ１２８を動かすことによって、「Ｍａｓｔｅｒ」機を追従してよい。飛行体通信部２２８は、飛行体追従部の一例であってよい。
　飛行体通信部２２８は、飛行体通信アンテナ１２４を用いて「Ｓｌａｖｅ１」機と無線接続している場合、すなわち、自機が「Ｓｌａｖｅ２」として機能している場合に、飛行体通信アンテナ１２４を用いて「Ｓｌａｖｅ１」機と通信する。飛行体通信部２２８は、基台１２５及び保持部１２７を制御することにより指向性アンテナ１２８を動かすことによって、「Ｓｌａｖｅ１」機を追従する。飛行体通信部２２８は、「Ｓｌａｖｅ１」機が送信するビーコン信号に含まれる「Ｓｌａｖｅ１」機の位置情報に基づいて指向性アンテナ１２８を動かすことによって、「Ｓｌａｖｅ１」機を追従してよい。
　飛行体通信部２２８は、飛行体通信アンテナ１２４を用いて、他のＨＡＰＳ１００からの受信電波強度を測定する。飛行体通信部２２８は、例えば、他のＨＡＰＳ１００によって放送されるビーコン信号によって、受信電波強度を測定する。飛行体通信部２２８は、電波強度測定部の一例であってよい。
　飛行体特定部２３０は、例えば、管理システム５０によって指定された飛行エリアに移動した後、他のＨＡＰＳ１００と無線接続する場合に、飛行体通信部２２８によって測定された他の複数のＨＡＰＳ１００のそれぞれからの受信電波強度に基づいて、接続先の候補となる複数のＨＡＰＳ１００を特定する。飛行体特定部２３０は、受信電波強度が予め定められた閾値より高いＨＡＰＳ１００を、接続先の候補として特定してよい。当該閾値は、任意に設定可能であってよく、変更可能であってよい。
　接続先決定部２４０は、飛行体特定部２３０によって特定されたＨＡＰＳ１００から、接続先のＨＡＰＳ１００を決定する。接続先決定部２４０は、飛行体特定部２３０によって特定されたＨＡＰＳ１００が１機である場合、当該ＨＡＰＳ１００を接続先として特定してよい。
　接続先決定部２４０は、飛行体特定部２３０によって複数のＨＡＰＳ１００が特定された場合、複数のＨＡＰＳ１００のそれぞれからの受信電波強度と、複数のＨＡＰＳ１００のランクとに基づいて、接続先を決定してよい。
　接続先決定部２４０は、例えば、飛行体特定部２３０によって特定された複数のＨＡＰＳ１００のうち、最も高いランクを有するＨＡＰＳ１００が１機である場合、当該最も高いランクを有する飛行体を、接続先として決定する。例えば、飛行体特定部２３０によって特定されたのが、１機の「Ｍａｓｔｅｒ」機と、１又は複数の「Ｓｌａｖｅ１」機である場合、接続先決定部２４０は、「Ｍａｓｔｅｒ」機を接続先として決定する。また、例えば、飛行体特定部２３０によって特定されたのが、１機の「Ｓｌａｖｅ１」機と、１又は複数の「Ｓｌａｖｅ２」機である場合、接続先決定部２４０は、「Ｓｌａｖｅ１」機を接続先として決定する。
　接続先決定部２４０は、例えば、飛行体特定部２３０によって特定された複数のＨＡＰＳ１００のうち、最も高いランクを有するＨＡＰＳ１００が複数である場合、当該最も高いランクを有する複数のＨＡＰＳ１００のうち、飛行体通信部２２８によって測定された受信電波強度が最も高いＨＡＰＳ１００を、接続先として決定する。例えば、飛行体特定部２３０によって特定されたのが、複数の「Ｓｌａｖｅ１」機と、１又は複数の「Ｓｌａｖｅ２」機である場合、接続先決定部２４０は、複数の「Ｓｌａｖｅ１」機のうち、飛行体通信部２２８によって測定された受信電波強度が最も高い「Ｓｌａｖｅ１」機を接続先として決定する。
　接続先決定部２４０は、例えば、飛行体特定部２３０によって特定された複数のＨＡＰＳ１００が同じランクを有する場合、当該複数のＨＡＰＳ１００のうち、飛行体通信部２２８によって測定された受信電波強度が最も高いＨＡＰＳ１００を接続先として決定する。例えば、飛行体特定部２３０によって特定されたのが、複数の「Ｓｌａｖｅ１」機である場合、接続先決定部２４０は、複数の「Ｓｌａｖｅ１」機のうち、飛行体通信部２２８によって測定された受信電波強度が最も高い「Ｓｌａｖｅ１」機を接続先として決定する。また、例えば、飛行体特定部２３０によって特定されたのが、複数の「Ｓｌａｖｅ２」機である場合、接続先決定部２４０は、複数の「Ｓｌａｖｅ２」機のうち、飛行体通信部２２８によって測定された受信電波強度が最も高い「Ｓｌａｖｅ２」機を接続先として決定する。
　図１２は、ビーコン信号の配置例２５０を示す。飛行体通信部２２６は、図１２に例示するように、各フレームにビーコン信号を含めてよい。図１２では、フレーム内の先頭にビーコン信号を配置した例を示しているが、これに限らない。ビーコン信号は、フレーム内の任意の位置に配置され得る。また、飛行体通信部２２６は、１フレーム毎ではなく、２フレーム毎等の任意のフレーム数毎にビーコン信号を含めてもよい。
　図１３は、制御装置２００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、上記実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。
　本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、並びにＤＶＤドライブ及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。
　ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。
　通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。
　ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットを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、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。
　プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。
　例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
　また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
　様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
　上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。
　本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
　コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
　コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
　コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
　上記実施形態では、第４アンテナの一例として挙げた飛行体通信アンテナ１２４が、全方位追従可能アンテナである場合を主に例に挙げて説明したが、これに限らない。第４アンテナは、無指向性アンテナであってもよい。この場合、同じランクの複数のＨＡＰＳ１００は、第４アンテナを用いた通信に用いる周波数を分けることが好ましい。すなわち、同じランクの複数のＨＡＰＳ１００は、異なる周波数を使用して、第４アンテナを用いた無線通信を実行してよい。
　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　システム、２０　ネットワーク、３０　ユーザ端末、４０　ゲートウェイ、５０　管理システム、８２　グループ、８４　グループ、１００　ＨＡＰＳ、１０１　セル、１０２　ＨＡＰＳ、１０３　セル、１０４　ＨＡＰＳ、１０５　セル、１０６　ＨＡＰＳ、１０７　セル、１１０　機体、１２０　中央部、１２１　ＦＬアンテナ、１２２　ＳＬアンテナ、１２３　飛行体通信アンテナ、１２４　飛行体通信アンテナ、１２５　基台、１２６　軸部、１２７　保持部、１２８　指向性アンテナ、１３０　プロペラ、１４０　ポッド、１５０　太陽電池パネル、２００　制御装置、２１０　飛行制御部、２２０　通信制御部、２２２　ＦＬ通信部、２２４　ＳＬ通信部、２２６　飛行体通信部、２２８　飛行体通信部、２３０　飛行体特定部、２４０　接続先決定部、２５０　配置例、３００、３０２、３０４　カバーエリア、１２００　コンピュータ、１２１０　ホストコントローラ、１２１２　ＣＰＵ、１２１４　ＲＡＭ、１２１６　グラフィックコントローラ、１２１８　ディスプレイデバイス、１２２０　入出力コントローラ、１２２２　通信インタフェース、１２２４　記憶装置、１２３０　ＲＯＭ、１２４０　入出力チップ

Claims (13)

  1. 　飛行体であって、
    　地上のゲートウェイと無線通信するための第１アンテナと、
    　地上にセルを形成して前記セル内のユーザ端末と無線通信するための第２アンテナと、
    　他の飛行体と無線通信するための第３アンテナと、
    　他の飛行体と無線通信するための第４アンテナと、
    　前記第１アンテナを用いて前記ゲートウェイと無線接続している場合、自機が第１ランクであることを示すランク情報を含み、前記第４アンテナを用いて前記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が前記第１ランクよりも低い第２ランクであることを示すランク情報を含むビーコン信号を、前記第３アンテナを用いて無線送信する第１飛行体通信部と
    　を備える飛行体。
  2. 　前記第４アンテナを用いて前記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合に、前記第１ランクの他の飛行体と前記第４アンテナを用いて通信する第２飛行体通信部
    　を備える、請求項１に記載の飛行体。
  3. 　前記第１飛行体通信部は、前記第４アンテナを用いて前記第２ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が前記第２ランクよりも低い第３ランクであることを示すランク情報を含む前記ビーコン信号を前記第３アンテナを用いて無線送信する、請求項１又は２に記載の飛行体。
  4. 　前記第１飛行体通信部は、前記ゲートウェイと無線接続している場合と、前記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合とで異なる周波数を用いる、請求項１から３のいずれか一項に記載の飛行体。
  5. 　前記第１飛行体通信部は、前記第４アンテナを用いて前記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機を他の飛行体と識別可能な情報を含む前記ビーコン信号を、前記第３アンテナを用いて無線送信する、請求項１から４のいずれか一項に記載の飛行体。
  6. 　前記第１飛行体通信部は、前記第４アンテナを用いて前記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、前記第２アンテナによって形成するセルの識別番号を含む前記ビーコン信号を、前記第３アンテナを用いて無線送信する、請求項５に記載の飛行体。
  7. 　前記第３アンテナは、無指向性アンテナである、請求項１から６のいずれか一項に記載の飛行体。
  8. 　前記第４アンテナは、指向性アンテナを動かすことによって全方位を追従可能な全方位追従可能アンテナである、請求項７に記載の飛行体。
  9. 　前記第４アンテナを用いて前記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、前記指向性アンテナを動かすことによって前記第１ランクの他の飛行体を追従する飛行体追従部
    　を備える、請求項８に記載の飛行体。
  10. 　前記第１飛行体通信部は、自機の位置情報を含む前記ビーコン信号を、前記第３アンテナを用いて無線送信し、
    　前記飛行体追従部は、前記第１ランクの他の飛行体から受信する前記ビーコン信号に含まれる前記第１ランクの他の飛行体の位置情報に基づいて前記指向性アンテナを動かすことによって前記第１ランクの他の飛行体を追従する、請求項９に記載の飛行体。
  11. 　地上のゲートウェイと無線通信するための第１アンテナと、地上にセルを形成して前記セル内のユーザ端末と無線通信するための第２アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第３アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第４アンテナとを備える飛行体に搭載される制御装置であって、
    　前記第１アンテナを用いて前記ゲートウェイと無線接続している場合、自機が第１ランクであることを示すランク情報を含み、前記第４アンテナを用いて前記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が前記第１ランクよりも低い第２ランクであることを示すランク情報を含むビーコン信号を、前記第３アンテナを用いて無線送信する飛行体通信部
    　を備える、制御装置。
  12. 　コンピュータを、請求項１１に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
  13. 　地上のゲートウェイと無線通信するための第１アンテナと、地上にセルを形成して前記セル内のユーザ端末と無線通信するための第２アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第３アンテナと、他の飛行体と無線通信するための第４アンテナとを備える飛行体に搭載される制御装置によって実行される制御方法であって、
    　前記第１アンテナを用いて前記ゲートウェイと無線接続している場合、自機が第１ランクであることを示すランク情報を含み、前記第４アンテナを用いて前記第１ランクの他の飛行体と無線接続している場合、自機が前記第１ランクよりも低い第２ランクであることを示すランク情報を含むビーコン信号を、前記第３アンテナを用いて無線送信する送信段階
    　を備える制御方法。
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