WO2021106287A1 - システム、通信制御装置、プログラム、及び制御方法 - Google Patents

システム、通信制御装置、プログラム、及び制御方法 Download PDF

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WO2021106287A1
WO2021106287A1 PCT/JP2020/031332 JP2020031332W WO2021106287A1 WO 2021106287 A1 WO2021106287 A1 WO 2021106287A1 JP 2020031332 W JP2020031332 W JP 2020031332W WO 2021106287 A1 WO2021106287 A1 WO 2021106287A1
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communication path
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PCT/JP2020/031332
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英隆 岩村
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Ｈａｐｓモバイル株式会社
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    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/20—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using radiated signals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a system, a communication control device, a program, and a control method.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-21146
  • the system is provided.
  • the system is mounted on a computer installed on the ground and an aircraft that forms a cell in the target area on the ground by irradiating a beam and provides wireless communication services to user terminals in the cell.
  • It may be provided with a communication control device for controlling the above.
  • the communication control device may have a position information acquisition unit that acquires position information indicating a three-dimensional position of the flying object.
  • the communication control device may have an attitude information acquisition unit that acquires attitude information indicating the attitude of the flying object.
  • the communication control device may have an air vehicle information transmission unit that transmits position information and attitude information to the calculation device.
  • the communication control device may have a control information receiving unit that receives from the calculation device the control information of the beam for covering the target area by the cell, which is calculated by the calculation device based on the position information and the attitude information.
  • the communication control device may have a beam control unit that controls the beam based on the control information.
  • the air vehicle may include an FL antenna for communicating with a gateway on the ground via a feeder link, and an SL antenna for communicating with a user terminal via a service link.
  • the control information may be received from the computing device via the feeder link.
  • the aircraft information transmitting unit may transmit the position information and the attitude information to the calculation device via the feeder link.
  • the aircraft information transmission unit may transmit the position information to the calculation device via the communication satellite and the attitude information via the feeder link.
  • the aircraft information transmission unit may transmit the position information to the calculation device using the ADS-B signal via the communication satellite.
  • the aircraft information transmission unit may transmit the position information to the calculation device via the ground control system, and may transmit the attitude information via the feeder link.
  • the aircraft information transmission unit may transmit the position information to the calculation device using the ADS-B signal via the control system.
  • the aircraft information transmitting unit transmits the position information to the calculation device via the control system, and transmits the position information to the ground control system. If it cannot be transmitted via the communication satellite, the position information may be transmitted to the computer device via a communication satellite.
  • the aircraft information transmission unit transmits the position information to the calculation device via the control system, and when the control system is not within the communication range, the above The position information may be transmitted to the above-mentioned computing device via a communication satellite.
  • the aircraft information transmission unit may transmit the attitude information to the calculation device via the feeder link.
  • the aircraft information transmitting unit uses the communication path for transmitting the position information as a first communication path via a communication satellite, a second communication path via a ground control system, and a third communication via the feeder link.
  • the location information may be selected from the routes and transmitted to the computing device via the selected communication route.
  • the flight body information transmission unit may transmit the position information to the calculation device using the ADS-B signal.
  • the flight body information transmission unit may select the first communication path when the service area user terminals are gathered in the center of the cell.
  • the FB information acquisition unit may have an FB information acquisition unit for acquiring the above-mentioned information, and the air vehicle information transmission unit transmits the above-mentioned position information based on the plurality of the above-mentioned FB information acquired by the above-mentioned FB information acquisition unit from the plurality of the above-mentioned user terminals.
  • the communication path may be selected from the first communication path, the second communication path, and the third communication path.
  • the air vehicle information transmitting unit has a first degree of variation in the received radio wave intensity by the user terminal while transmitting the position information to the computing device via the first communication path, the first degree.
  • the position information is transmitted based on the comparison result between each of the third degree of fluctuation of the received radio wave intensity by the user terminal while transmitting the information to the calculation device and a predetermined threshold value.
  • the communication path to be performed may be selected from the first communication path, the second communication path, and the third communication path.
  • the aircraft information transmitting unit may select the second communication path when the degree of all fluctuations is smaller than the threshold value.
  • the aircraft information transmitting unit may select the second communication path when the first degree is larger than the threshold value and the second degree and the third degree are smaller than the threshold value.
  • the aircraft information transmitting unit determines that the second communication path cannot be selected and the first degree and the third degree are smaller than the threshold value, the first communication path is selected. You may choose. The aircraft information transmitting unit may select the third communication path when only the third degree is smaller than the threshold value.
  • the calculation device receives from each of the vehicle information receiving unit that receives the position information and the attitude information from each of the plurality of communication control devices mounted on the plurality of aircraft, and each of the plurality of communication control devices. Based on the above-mentioned position information and the above-mentioned attitude information, the control information generation unit that generates the above-mentioned control information corresponding to each of the above-mentioned plurality of air vehicles, and the above-mentioned control information corresponding to each of the above-mentioned plurality of air vehicles are described. It may have a control information transmitting unit that transmits to each of a plurality of aircraft.
  • the control information generation unit When a problem occurs in the first flying object that covers the first target area by the first cell, the control information generation unit has a second cell adjacent to the first target area by the second cell. The second flying object corresponding to the second target area so that the second flying object covering the second target area covers the first target area and the second target area by the second cell. Control information may be generated.
  • a cell is formed in a target area on the ground by irradiating a beam, and the cell is mounted on an air vehicle that provides a wireless communication service to a user terminal in the cell to perform communication of the air vehicle.
  • a communication control device for controlling is provided.
  • the communication control device may include a position information acquisition unit that acquires position information indicating a three-dimensional position of the flying object.
  • the communication control device may include an attitude information acquisition unit that acquires attitude information indicating the attitude of the flying object.
  • the communication control device may include an air vehicle information transmission unit that continuously transmits position information and attitude information to a calculation device on the ground.
  • the communication control device may include a control information receiving unit that receives from the calculation device the control information of the beam for covering the target area by the cell, which is calculated by the calculation device based on the position information and the attitude information.
  • a program for operating the computer as the control device is provided.
  • a cell is formed in a target area on the ground by irradiating a beam, and the cell is mounted on an air vehicle that provides a wireless communication service to a user terminal in the cell to perform communication of the air vehicle.
  • a control method executed by a controlling communication control device is provided.
  • the control method may include a position information acquisition step of acquiring position information indicating a three-dimensional position of the flying object.
  • the control method may include an attitude information acquisition stage for acquiring attitude information indicating the attitude of the flying object.
  • the control method may include an air vehicle information transmission stage in which position information and attitude information are continuously transmitted to a computer on the ground.
  • the control method may include a control information receiving stage in which the control information of the beam for covering the target area by the cell, which is calculated by the calculation device based on the position information and the attitude information, is received from the calculation device.
  • the control method may include a beam control step in which the beam is controlled based on the control information.
  • An example of the system 10 is shown schematically.
  • An example of the functional configuration of the communication control device 200 is schematically shown.
  • An example of the functional configuration of the arithmetic unit 300 is shown schematically.
  • An example of the processing flow by the communication control device 200 is schematically shown.
  • An example of the system 10 is shown schematically.
  • An example of the system 10 is shown schematically.
  • An example of the system 10 is shown schematically.
  • An example of the hardware configuration of the computer 1200 functioning as the communication control device 200 or the computing device 300 is shown schematically.
  • FIG. 1 schematically shows an example of the system 10.
  • the system 10 according to the present embodiment includes a communication control device 200 mounted on the HAPS 100 and controlling the communication of the HAPS 100.
  • the system 10 also includes an arithmetic unit 300 installed on the ground.
  • the HAPS 100 may be an example of an air vehicle that forms a cell 164 in a target area 40 on the ground by irradiating a beam 162 and provides a wireless communication service to a user terminal 30 in the cell 164.
  • the HAPS 100 includes an airframe 110, a central portion 120, a propeller 130, a pod 140, and a solar cell panel 150.
  • a flight control device 180 and a communication control device 200 are 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 flight control device 180 controls the flight of the HAPS 100.
  • the flight control device 180 controls the flight of the HAPS 100 by controlling the rotation of the propeller 130, for example. Further, the flight control device 180 may control the flight of the HAPS 100 by changing the angles of flaps and elevators (not shown).
  • the flight control device 180 manages the position, attitude, moving direction, and moving speed of the HAPS 100 by using information detected by various sensors such as a positioning sensor, a gyro sensor, and an acceleration sensor arranged in various parts of the HAPS 100. You can.
  • the communication control device 200 controls the communication of the HAPS 100.
  • the communication control device 200 provides a wireless communication service to the user terminal 30 on the ground by using the FL (Feeder Link) antenna 121 and the SL (Service Link) antenna 122.
  • the HAPS 100 may fly in the stratosphere and provide wireless communication services to user terminals 30 on the ground.
  • the FL antenna 121 is an antenna for the feeder link 126.
  • the communication control device 200 forms a feeder link 126 with the gateway 50 on the ground by the FL antenna 121.
  • the communication control device 200 may access the network 20 via the gateway 50.
  • the SL antenna 122 is an antenna for service link.
  • the SL antenna 122 may be an antenna having a lower directivity than the FL antenna 121.
  • the communication control device 200 irradiates the beam 162 toward the ground by the SL antenna 122 to form the cell 164 on the ground.
  • the communication control device 200 can control the position and size of the cell 164 by beamforming.
  • the SL antenna 122 may be a multi-beam antenna.
  • Cell 164 may be 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 provides a wireless communication service to the user terminal 30, for example, by relaying 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 164 to the network 20. Further, when the HAPS 100 receives the data addressed to the user terminal 30 in the cell 164 via the network 20, for example, the HAPS 100 transmits the data to the user terminal 30.
  • the HAPS 100 covers the target area 40 by the cell 164 while patrolling over the target area 40 to be covered, for example.
  • the fact that the HAPS 100 makes a turn over the target area 40 may be described as a fixed point flight.
  • the communication control device 200 communicates with the communication satellite 80 by using the satellite communication antenna 123.
  • the communication satellite 80 may relay between the communication control device 200 and the satellite communication system 60 arranged on the ground.
  • the communication control device 200 may access the network 20 via the communication satellite 80 and the satellite communication system 60.
  • the communication control device 200 communicates with the ground control system 70 by using the control communication antenna 124.
  • the communication control device 200 may access the network 20 via the control system 70.
  • the HAPS100 which is a so-called base station, keeps flying in the sky. Therefore, in order to provide a stable service, it is necessary to appropriately control the cell coverage (beamforming) according to the movement of the HAPS100. There is.
  • the continuous flight period of the HAPS 100 is limited depending on the weight and power consumption of the various configurations to be mounted. Since the HAPS 100 uses the electric power generated by the solar cell panel 150, the latitude at which it can fly is also limited. At present, the performance of the battery and solar panel 150 is not sufficient, so it is possible to reduce the overall power consumption and weight in order to extend the continuous flight period of the HAPS 100 and to increase the flight latitude. desirable.
  • the system 10 employs a technique for reducing the overall power consumption and weight of the HAPS 100.
  • the arithmetic unit 300 that generates beam control information based on the position and orientation of the HAPS 100, which has been conventionally mounted on the HAPS 100, is arranged on the ground. Then, the information such as the position and the posture is transmitted from the HAPS 100 to the calculation device 300, the control information generated by the calculation device 300 is received, and the beam 162 is controlled based on the control information.
  • the weight of the HAPS 100 can be reduced by arranging the calculation device 300 on the ground instead of mounting it on the HAPS 100. Further, the process of generating the beam control information based on the position and orientation of the HAPS 100 can be distributed to the calculation device 300, and the power consumption of the HAPS 100 can be reduced.
  • the HAPS100 By reducing the weight and power consumption of the HAPS100, it is possible to extend the continuous flight period of the HAPS100 and extend the latitude at which the HAPS100 can fly. As a result, it is possible to contribute to the stability of the wireless communication service provided to the user terminal 30, and it is possible to provide the wireless service to a wider range.
  • the communication control device 200 transmits, for example, the position information indicating the three-dimensional position of the HAPS 100 and the attitude information indicating the attitude of the HAPS 100 to the calculation device 300 via the feeder link 126.
  • the location information may include the latitude, longitude, and altitude of the HAPS 100.
  • the attitude information may include pitch, roll, and yaw information of the HAPS 100.
  • the communication control device 200 may receive the control information generated by the calculation device 300 based on the position information and the attitude information from the calculation device 300 via the feeder link 126.
  • the communication control device 200 may control the beam 162 by the beamforming technique according to the received control information.
  • the communication control device 200 may transmit the position information of the HAPS 100 and the attitude information of the HAPS 100 by different communication paths. For example, the communication control device 200 transmits the position information of the HAPS 100 to the calculation device 300 via the communication satellite 80, and transmits the attitude information via the feeder link 126. The communication control device 200 may transmit the position information of the HAPS 100 to the calculation device 300 via the communication satellite 80 by using an ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) signal.
  • ADS-B Automatic Dependent Surveillance-Broadcast
  • ADS-B is a system in which aircraft constantly broadcast the current three-dimensional position.
  • ADS-B has a function of notifying the position information (latitude / longitude), altitude, speed (horizontal direction, ascending / descending), traveling direction, etc. of the aircraft.
  • the existing equipment can be diverted, the cost can be reduced, and the weight of the HAPS100 can be increased as compared with the case of introducing a new mechanism. Can be prevented.
  • the communication control device 200 may transmit the position information of the HAPS 100 to the calculation device 300 via the control system 70 and the attitude information via the feeder link 126.
  • the communication control device 200 may transmit the position information of the HAPS 100 to the calculation device 300 using the ADS-B signal via the control system 70.
  • FIG. 2 schematically shows an example of the functional configuration of the communication control device 200.
  • the communication control device 200 includes an FL control unit 201, an SL control unit 202, a position information acquisition unit 204, an attitude information acquisition unit 206, an air vehicle information transmission unit 208, and a control information reception unit 210.
  • the FL control unit 201 establishes the gateway 50 and the feeder link 126 using the FL antenna 121, and communicates with the gateway 50 via the feeder link 126.
  • the FL control unit 201 communicates with the gateway 50 by adjusting the direction of the FL antenna 121 while the HAPS 100 is flying in a circular orbit over the target area 40 in cooperation with the flight control device 180, for example. Maintain the feeder link 126 of.
  • the SL control unit 202 irradiates the ground with the beam 162 using the SL antenna 122 to form the cell 164 on the ground.
  • the SL control unit 202 establishes a service link with the user terminal 30 in the cell 164, and communicates with the user terminal 30 via the service link.
  • the position information acquisition unit 204 continuously acquires the position information indicating the three-dimensional position of the HAPS 100.
  • the position information acquisition unit 204 acquires the position information of the HAPS 100 from, for example, the flight control device 180. Further, the position information acquisition unit 204 may acquire the position information of the HAPS 100 based on the information detected by, for example, the sensor group 125.
  • the sensor group 125 includes a positioning sensor such as a GPS (Global Positioning System) sensor.
  • the sensor group 125 may include an altitude sensor.
  • the sensor group 125 may include an acceleration sensor.
  • the sensor group 125 may include a gyro sensor.
  • Various sensors included in the sensor group 125 may be installed at each location of the HAPS 100.
  • the posture information acquisition unit 206 continuously acquires posture information indicating the posture of the HAPS 100.
  • the attitude information acquisition unit 206 acquires the attitude information of the HAPS 100 from, for example, the flight control device 180. Further, the attitude information acquisition unit 206 may acquire the attitude information of the HAPS 100 based on the information detected by the sensor group 125.
  • the aircraft information transmission unit 208 transmits the position information acquired by the position information acquisition unit 204 and the attitude information acquired by the attitude information acquisition unit 206 toward the calculation device 300.
  • the aircraft body information transmitting unit 208 may continuously transmit the position information and the attitude information toward the calculation device 300.
  • the aircraft information transmission unit 208 transmits position information and attitude information to the calculation device 300 via the feeder link 126, for example.
  • the aircraft information transmission unit 208 may transmit the position information to the calculation device 300 via the communication satellite 80 and the attitude information via the feeder link 126.
  • the aircraft information transmission unit 208 may transmit the position information to the calculation device 300 using the ADS-B signal via the communication satellite 80.
  • the aircraft information transmission unit 208 may transmit the position information to the calculation device 300 via the control system 70 and the attitude information via the feeder link 126.
  • the aircraft information transmission unit 208 may transmit the position information to the calculation device 300 using the ADS-B signal via the control system 70.
  • the aircraft information transmission unit 208 can transmit the position information to the calculation device 300 via the control system 70 and cannot transmit the position information via the control system 70.
  • the position information may be transmitted to the calculation device 300 via the communication satellite 80.
  • the aircraft information transmission unit 208 transmits the position information to the calculation device 300 via the control system 70, and when the control system 70 does not exist in the communication range, the aircraft information transmission unit 208 transmits the position information to the calculation device 300.
  • the position information is transmitted to the calculation device 300 via the communication satellite 80. Since the communication delay is smaller when the position information is transmitted via the control system 70 than when the position information is transmitted via the communication satellite 80, this enhances the real-time performance when the control system 70 is located within the communication range. be able to.
  • the aircraft information transmission unit 208 transmits the attitude information to the calculation device 300 via the feeder link 126, and sets the communication path for transmitting the position information as the first communication path via the communication satellite 80, the control system 70.
  • the position information may be transmitted to the calculation device 300 via the selected communication path by selecting from the second communication path via the second communication path and the third communication path via the feeder link 126.
  • the aircraft information transmission unit 208 may transmit the position information to the calculation device 300 by using the ADS-B signal.
  • the characteristics of the first communication path, the second communication path, and the third communication path are as shown in Table 1 below. Since the ADS-B signal has an interval of 1 second according to the standard, the coverage control delay of the first communication path and the second communication path becomes larger than that of the third communication path. The coverage control delay of the first communication path is larger than that of the second communication path in that a satellite line is used. In the third communication path, since the feeder link 126 is used for transmitting the position information, the required band on the FL side is larger than that of the first communication path and the second communication path.
  • the aircraft information transmission unit 208 may select a communication route based on the above characteristics and the content of the wireless communication service provided by the HAPS 100. For example, the aircraft information transmission unit 208 selects a communication route in consideration of the usage status of the user terminal 30 in the target area 40 and the geographical location of the target area 40. As a specific example, when the service area user terminals 30 are gathered in the center of the cell 164, the effect of the fluctuation of the cell coverage is small, so that the aircraft information transmission unit 208 selects the first communication path. Further, for example, the aircraft information transmitting unit 208 selects the first communication path during a time when there are few users such as at night, and selects a third communication path during a time when there are many users such as during the daytime. To do.
  • the control information receiving unit 210 calculates the control information of the beam 162 for covering the target area 40 by the cell 164, which is generated by the computing device 300 based on the position information and the attitude information transmitted by the flying object information transmitting unit 208. Receive from 300.
  • the control information receiving unit 210 receives control information from the calculation device 300 via, for example, the feeder link 126.
  • the SL control unit 202 controls the beam 162 according to the control information received by the control information receiving unit 210. Thereby, the cover of the target area 40 by the cell 164 can be maintained by controlling the beam 162 according to the change in the position and the posture of the HAPS 100.
  • the SL control unit 202 may be an example of a beam control unit.
  • FIG. 3 schematically shows an example of the functional configuration of the arithmetic unit 300.
  • the calculation device 300 includes an aircraft information receiving unit 302, a control information generating unit 304, and a control information transmitting unit 306.
  • the aircraft information receiving unit 302 receives the position information and attitude information of the HAPS 100 from the communication control device 200 mounted on the HAPS 100.
  • the aircraft information receiving unit 302 receives, for example, position information and attitude information via the feeder link 126. Further, the aircraft information receiving unit 302 receives, for example, position information via the communication satellite 80 and the satellite communication system 60, and receives attitude information via the feeder link 126. Further, the aircraft information receiving unit 302 receives, for example, the attitude information via the control system 70, and the attitude information via the feeder link 126.
  • the control information generation unit 304 generates control information of the beam 162 for covering the target area 40 by the cell 164 of the HAPS 100 based on the position information and the attitude information received by the flight object information reception unit 302.
  • the control information generation unit 304 may store information on the position and size of the target area 40 in advance. Further, the control information generation unit 304 may receive information on the position and size of the target area 40 from the communication control device 200.
  • the control information generation unit 304 can specify the relative positional relationship between the HAPS 100 and the target area 40 from, for example, the three-dimensional position and orientation of the HAPS 100 and the position and size of the target area 40, and cover the target area 40.
  • the position and size of the cell 164 are specified, and control information of the beam 162 for realizing the cell 164 of the specified position and size is generated.
  • the control information transmission unit 306 transmits the control information generated by the control information generation unit 304 to the communication control device 200.
  • the control information transmission unit 306 transmits control information to the communication control device 200 via, for example, the feeder link 126.
  • FIG. 4 schematically shows an example of the processing flow by the communication control device 200.
  • the first communication path, the second communication path, and the third communication path are sequentially switched and selected, and the communication path for transmitting the position information is selected based on the feedback from the user terminal 30.
  • the processing flow will be described.
  • step 102 the step may be abbreviated as S
  • the aircraft information transmitting unit 208 selects the first communication path. After selection, the aircraft information transmitting unit 208 continuously acquires the position information and the attitude information continuously acquired by the position information acquisition unit 204 and the attitude information acquisition unit 206 via the first communication path, and is continuously calculated by the calculation device 300. Send to.
  • the SL control unit 202 controls the beam 162 according to the control information (S106).
  • the SL control unit 202 receives feedback information (may be described as FB information) from each of the plurality of user terminals 30 located in the cell 164.
  • the FB information includes the radio wave intensity received from the cell 164 by the user terminal 30 and the position information of the user terminal 30.
  • the SL control unit 202 may be an example of the FB information acquisition unit.
  • the aircraft information transmitting unit 208 determines whether or not the first period has elapsed since the first communication path was selected in S102. If it is determined that the elapse has passed, the process proceeds to S112, and if it is determined that the elapse has not occurred, the process returns to S104.
  • the aircraft information transmitting unit 208 determines whether or not the second communication path can be selected. For example, when the control system 70 exists in the communication range, the aircraft information transmission unit 208 determines that the second communication path can be selected, and when the control system 70 does not exist in the communication range, the second communication system 70 is selected. It is determined that the communication path of is not selectable. If selectable, the aircraft information transmitter 208 selects the second communication path and proceeds to S114, and if not selectable, proceeds to S122. After selection, the aircraft information transmission unit 208 continuously acquires the position information and the attitude information continuously acquired by the position information acquisition unit 204 and the attitude information acquisition unit 206 via the second communication path, and is continuously calculated by the calculation device 300. Send to.
  • the SL control unit 202 controls the beam 162 according to the control information (S116).
  • the SL control unit 202 receives FB information from each of the plurality of user terminals 30 located in the cell 164.
  • the aircraft information transmitting unit 208 determines whether or not the second period has elapsed since the second communication path was selected.
  • the second period may be the same period as the first period, or may be a different period. If it is determined that the elapse has passed, the process proceeds to S122, and if it is determined that the elapse has not occurred, the process returns to S114.
  • the aircraft information transmission unit 208 selects the third communication path. After selection, the aircraft information transmission unit 208 continuously acquires the position information and the attitude information continuously acquired by the position information acquisition unit 204 and the attitude information acquisition unit 206 via the third communication path, and is continuously calculated by the calculation device 300. Send to.
  • the SL control unit 202 controls the beam 162 according to the control information (S126).
  • the SL control unit 202 receives FB information from each of the plurality of user terminals 30 located in the cell 164.
  • the aircraft information transmitting unit 208 determines whether or not the third period has elapsed since the third communication path was selected in S122.
  • the third period may be the same period as the first period, or may be a different period. Further, the third period may be the same period as the second period, or may be a different period. If it is determined that the elapse has passed, the process proceeds to S132, and if it is determined that the elapse has not occurred, the process returns to S124.
  • the aircraft information transmitting unit 208 sets the communication path for transmitting the position information based on the FB information acquired in S108, S118, and S128 as the first communication path, the second communication path, and the third communication path. Select from the communication paths of.
  • the aircraft information transmitting unit 208 is based on, for example, the degree of variation in the received radio wave intensity by the user terminal 30 when each of the first communication path, the second communication path, and the third communication path is selected. Select the communication path to send the location information.
  • the aircraft information transmitting unit 208 has a degree of variation in the received radio wave intensity by the user terminal 30 in the first period (may be referred to as a first degree), and a received radio wave intensity by the user terminal 30 in the second period. (May be described as the second degree) and the degree of fluctuation of the received radio field intensity by the user terminal 30 in the third period (may be described as the third degree), respectively.
  • a predetermined threshold value may be compared with each other, and a communication path for transmitting position information may be selected based on the comparison result.
  • the aircraft information transmission unit 208 selects a second communication path when the degree of all fluctuations is smaller than the threshold value.
  • the load on the feeder link 126 can be reduced as compared with the case of selecting the third communication path, and the communication delay of the satellite line is compared with the case of selecting the first communication path. Can be eliminated.
  • the aircraft information transmitting unit 208 may select the second communication path even when the first degree is larger than the threshold value and the second degree and the third degree are smaller than the threshold value.
  • the aircraft information transmitting unit 208 selects the first communication path when it is determined in S112 that the second communication path cannot be selected and the first degree and the third degree are smaller than the threshold value. You can.
  • the aircraft information transmission unit 208 selects the third communication path when only the third degree is smaller than the threshold value. As a result, although the transmission of the position information becomes a load on the feeder link 126, the coverage control delay can be reduced, and the position blur of the cell 164 due to the shake of the HAPS 100 or the like can be reduced.
  • the above-mentioned threshold value may be set according to the type of service provided by the system 10. Further, the above-mentioned threshold value may be arbitrarily set by the administrator of the system 10.
  • FIG. 5 schematically shows an example of the system 10.
  • the calculation device 300 generates control information corresponding to each of the plurality of HAPS 100s.
  • the aircraft information receiving unit 302 receives position information and attitude information from each of the plurality of communication control devices 200 mounted on the plurality of HAPS 100s.
  • the control information generation unit 304 generates control information corresponding to each of the plurality of communication control devices 200 based on the position information and the attitude information received from each of the plurality of communication control devices 200.
  • the control information transmission unit 306 transmits control information corresponding to each of the plurality of communication control devices 200 to each of the plurality of communication control devices 200.
  • the hardware cost can be reduced by sharing the calculation device 300 among a plurality of HAPS 100s.
  • FIG. 6 schematically shows an example of the system 10.
  • the calculation device 300 generates control information corresponding to the plurality of HAPS 100s so that the plurality of adjacent target areas 40 are covered by the plurality of cells 164.
  • the computing device 300 may have a function as a so-called constellation system that manages a plurality of HAPS 100s. As a result, the hardware cost can be reduced as compared with the case where the computing device 300 and the constellation system are separated.
  • the control information generation unit 304 generates control information for each beam 162 in a plurality of communication control devices 200 mounted on the plurality of HAPS 100s so that the plurality of cells 164 cover the plurality of target areas 40.
  • the control information transmission unit 306 transmits control information corresponding to each of the plurality of communication control devices 200 to each of the plurality of communication control devices 200. As a result, the plurality of cells 164 can coordinately cover the plurality of adjacent target areas 40.
  • the aircraft information receiving unit 302 receives the position information and the attitude information from each of the plurality of communication control devices 200.
  • the control information generation unit 304 corresponds to each of the plurality of communication control devices 200 so that the positions of the plurality of cells 164 do not change due to changes in the positions and postures of the plurality of HAPS 100s. Generate control information.
  • the control information transmission unit 306 transmits control information corresponding to each of the plurality of communication control devices 200 to each of the plurality of communication control devices 200. As a result, it is possible to maintain a state in which the plurality of target areas 40 are covered by the plurality of cells 164.
  • FIG. 7 schematically shows an example of the system 10.
  • the HAPS 100 a process when the position of the cell 164 cannot be maintained due to a failure of one of the plurality of HAPS 100s, the HAPS 100, will be described.
  • the control information generation unit 304 is adjacent to the first target area 40 by the second cell 164 when a problem occurs in the first HAPS 100 that covered the first target area 40 by the first cell 164. Control corresponding to the second HAPS 100 so that the second HAPS 100 covering the second target area 40 covers the first target area 40 and the second target area 40 by the second cell 164. Generate information. Further, the control information generation unit 304 has the third HAPS 100 covering the third target area 40 adjacent to the first target area 40 by the third cell 164, and the first cell 164 by the third cell 164. The control information corresponding to the third HAPS 100 is generated so as to cover the target area 40 and the third target area 40.
  • the arithmetic unit 300 can recover the area that has become out of service due to the occurrence of a problem in one of the plurality of HAPS 100s by controlling the cell 164 of the other HAPS 100. Further, for example, when one of the plurality of HAPS100s fails and becomes inoperable, a temporary recovery area can be constructed using the nearby HAPS100s.
  • FIG. 8 schematically shows an example of a hardware configuration of a computer 1200 that functions as a communication control device 200 or a computing device 300.
  • a program installed on the computer 1200 causes the computer 1200 to function as one or more "parts" of the device according to the present embodiment, or causes the computer 1200 to perform an operation associated with the device according to the present 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 present 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 input / output units such as a communication interface 1222, a storage device 1224, 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 DVD drive reads a program or data from a DVD-ROM or the like and provides it to the storage device 1224.
  • 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 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 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. Includes 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.

Landscapes

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Abstract

地上に設置される計算装置と、ビームを照射することにより地上の対象エリアにセルを形成してセル内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載され、飛行体の通信を制御する通信制御装置とを備え、通信制御装置は、飛行体の３次元位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、飛行体の姿勢を示す姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、位置情報及び姿勢情報を計算装置に向けて送信する飛行体情報送信部と、計算装置によって位置情報及び姿勢情報に基づいて計算された、セルによって対象エリアをカバーするためのビームの制御情報を、計算装置から受信する制御情報受信部と、制御情報に基づいてビームを制御するビーム制御部とを有する、システムを提供する。

Description

システム、通信制御装置、プログラム、及び制御方法
　本発明は、システム、通信制御装置、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
　飛行体の連続飛行可能期間を延ばすこと、及び飛行体が飛行可能な緯度を広げることの少なくともいずれかに貢献するために、飛行体の消費電力及び重量を低減可能な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、システムが提供される。システムは、地上に設置される計算装置と、ビームを照射することにより地上の対象エリアにセルを形成してセル内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載され、飛行体の通信を制御する通信制御装置とを備えてよい。通信制御装置は、飛行体の３次元位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部を有してよい。通信制御装置は、飛行体の姿勢を示す姿勢情報を取得する姿勢情報取得部を有してよい。通信制御装置は、位置情報及び姿勢情報を計算装置に向けて送信する飛行体情報送信部を有してよい。通信制御装置は、計算装置によって位置情報及び姿勢情報に基づいて計算された、セルによって対象エリアをカバーするためのビームの制御情報を、計算装置から受信する制御情報受信部を有してよい。通信制御装置は、制御情報に基づいてビームを制御するビーム制御部を有してよい。
　上記飛行体は、地上のゲートウェイとフィーダリンクを介して通信するためのＦＬアンテナと、上記ユーザ端末とサービスリンクを介して通信するためのＳＬアンテナとを備えてよく、上記制御情報受信部は、上記計算装置から、上記フィーダリンクを介して上記制御情報を受信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記計算装置に向けて、上記位置情報及び上記姿勢情報を上記フィーダリンクを介して送信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記計算装置に向けて、上記位置情報を通信衛星を介して送信し、上記姿勢情報を上記フィーダリンクを介して送信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記計算装置に向けて、上記位置情報を上記通信衛星を介してＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記計算装置に向けて、上記位置情報を地上の管制システムを介して送信し、上記姿勢情報を上記フィーダリンクを介して送信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記計算装置に向けて、上記位置情報を上記管制システムを介してＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記位置情報を地上の管制システムを介して送信できる場合、上記位置情報を上記計算装置に向けて上記管制システムを介して送信し、上記位置情報を地上の管制システムを介して送信できない場合、上記位置情報を上記計算装置に向けて通信衛星を介して送信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記管制システムが通信圏内に存在する場合、上記位置情報を上記計算装置に向けて上記管制システムを介して送信し、上記管制システムが通信圏内に存在しない場合、上記位置情報を上記計算装置に向けて通信衛星を介して送信してよい。
　上記飛行体情報送信部は、上記姿勢情報を上記計算装置に向けて上記フィーダリンクを介して送信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記位置情報を送信する通信経路を、通信衛星を介する第１の通信経路、地上の管制システムを介する第２の通信経路、及び上記フィーダリンクを介する第３の通信経路から選択して、選択した通信経路を介して上記位置情報を上記計算装置に向けて送信してよい。上記飛行体情報送信部は、上記第１の通信経路又は上記第２の通信経路を選択した場合、上記位置情報を上記計算装置に向けてＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信してよい。上記飛行体情報送信部は、在圏ユーザ端末が上記セルの中心に集まっている場合は、上記第１の通信経路を選択してよい。上記飛行体情報送信部は、利用者が少ない時間帯は上記第１の通信経路を選択し、利用者が多い時間帯は上記第３の通信経路を選択してよい。上記通信制御装置は、上記第１の通信経路を介して上記位置情報を上記計算装置に向けて送信している間に、上記ユーザ端末による上記セルからの受信電波強度を含むフィードバック情報を取得し、上記第２の通信経路を利用可能であるときに上記第２の通信経路を介して上記位置情報を上記計算装置に向けて送信している間に、上記ユーザ端末による上記セルからの受信電波強度を含むフィードバック情報を取得し、上記第３の通信経路を介して上記位置情報を上記計算装置に向けて送信している間に、上記ユーザ端末による上記セルからの受信電波強度を含むフィードバック情報を取得するＦＢ情報取得部を有してよく、上記飛行体情報送信部は、上記ＦＢ情報取得部が複数の上記ユーザ端末から取得した複数の上記ＦＢ情報に基づいて、上記位置情報を送信する通信経路を、上記第１の通信経路、上記第２の通信経路、及び上記第３の通信経路から選択してよい。上記飛行体情報送信部は、上記第１の通信経路を介して上記位置情報を上記計算装置に向けて送信している間における上記ユーザ端末による受信電波強度の変動の第１の度合、上記第２の通信経路を介して上記位置情報を上記計算装置に向けて送信している間における上記ユーザ端末による受信電波強度の変動の第２の度合、及び上記第３の通信経路を介して上記位置情報を上記計算装置に向けて送信している間における上記ユーザ端末による受信電波強度の変動の第３の度合のそれぞれと、予め定められた閾値との比較結果に基づいて、上記位置情報を送信する通信経路を、上記第１の通信経路、上記第２の通信経路、及び上記第３の通信経路から選択してよい。上記飛行体情報送信部は、すべての変動の度合が閾値より小さい場合、上記第２の通信経路を選択してよい。上記飛行体情報送信部は、上記第１の度合が閾値より大きく、上記第２の度合及び上記第３の度合が閾値より小さい場合、上記第２の通信経路を選択してよい。上記飛行体情報送信部は、上記第２の通信経路が選択可能でないと判定した場合であって、上記第１の度合及び上記第３の度合が閾値より小さい場合、上記第１の通信経路を選択してよい。上記飛行体情報送信部は、上記第３の度合のみが閾値より小さい場合、上記第３の通信経路を選択してよい。
　上記計算装置は、複数の上記飛行体に搭載された複数の上記通信制御装置のそれぞれから上記位置情報及び上記姿勢情報を受信する飛行体情報受信部と、上記複数の通信制御装置のそれぞれから受信した上記位置情報及び上記姿勢情報に基づいて、上記複数の飛行体のそれぞれに対応する上記制御情報を生成する制御情報生成部と、上記複数の飛行体のそれぞれに対応する上記制御情報を、上記複数の飛行体のそれぞれに送信する制御情報送信部とを有してよい。上記制御情報生成部は、第１のセルによって第１の対象エリアをカバーしていた第１の飛行体に不具合が発生した場合に、第２のセルによって上記第１の対象エリアに隣接する第２の対象エリアをカバーしている第２の飛行体に、上記第２のセルによって上記第１の対象エリア及び上記第２の対象エリアをカバーさせるように上記第２の飛行体に対応する上記制御情報を生成してよい。
　本発明の第２の態様によれば、ビームを照射することにより地上の対象エリアにセルを形成してセル内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載され、飛行体の通信を制御する通信制御装置が提供される。通信制御装置は、飛行体の３次元位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部を備えてよい。通信制御装置は、飛行体の姿勢を示す姿勢情報を取得する姿勢情報取得部を備えてよい。通信制御装置は、位置情報及び姿勢情報を地上の計算装置に向けて連続的に送信する飛行体情報送信部を備えてよい。通信制御装置は、計算装置によって位置情報及び姿勢情報に基づいて計算された、セルによって対象エリアをカバーするためのビームの制御情報を、計算装置から受信する制御情報受信部を備えてよい。
　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、ビームを照射することにより地上の対象エリアにセルを形成してセル内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載され、飛行体の通信を制御する通信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、飛行体の３次元位置を示す位置情報を取得する位置情報取得段階を備えてよい。制御方法は、飛行体の姿勢を示す姿勢情報を取得する姿勢情報取得段階を備えてよい。制御方法は、位置情報及び姿勢情報を地上の計算装置に向けて連続的に送信する飛行体情報送信段階を備えてよい。制御方法は、計算装置によって位置情報及び姿勢情報に基づいて計算された、セルによって対象エリアをカバーするためのビームの制御情報を、計算装置から受信する制御情報受信段階を備えてよい。制御方法は、制御情報に基づいてビームを制御するビーム制御段階を備えてよい。
　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。
システム１０の一例を概略的に示す。 通信制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。 計算装置３００の機能構成の一例を概略的に示す。 通信制御装置２００による処理の流れ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の一例を概略的に示す。 システム１０の一例を概略的に示す。 通信制御装置２００又は計算装置３００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、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、ＨＡＰＳ１００に搭載され、ＨＡＰＳ１００の通信を制御する通信制御装置２００を含む。また、システム１０は、地上に設置される計算装置３００を含む。
　ＨＡＰＳ１００は、ビーム１６２を照射することにより地上の対象エリア４０にセル１６４を形成してセル１６４内のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供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、不図示の飛行制御装置１８０及び通信制御装置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。
　飛行制御装置１８０は、ＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。飛行制御装置１８０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、飛行制御装置１８０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。飛行制御装置１８０は、ＨＡＰＳ１００の各所に配置された測位センサ、ジャイロセンサ、及び加速度センサ等の各種センサによって検知された情報を用いて、ＨＡＰＳ１００の位置、姿勢、移動方向、及び移動速度を管理してよい。
　通信制御装置２００は、ＨＡＰＳ１００の通信を制御する。通信制御装置２００は、ＦＬ（Ｆｅｅｄｅｒ　Ｌｉｎｋ）アンテナ１２１及びＳＬ（Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｌｉｎｋ）アンテナ１２２を用いて、地上のユーザ端末３０に対して無線通信サービスを提供する。ＨＡＰＳ１００は、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してよい。
　ＦＬアンテナ１２１は、フィーダリンク１２６用のアンテナである。通信制御装置２００は、ＦＬアンテナ１２１によって、地上のゲートウェイ５０との間でフィーダリンク１２６を形成する。通信制御装置２００は、ゲートウェイ５０を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。
　ＳＬアンテナ１２２は、サービスリンク用のアンテナである。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。通信制御装置２００は、ＳＬアンテナ１２２によって、地上に向けてビーム１６２を照射して、地上にセル１６４を形成する。通信制御装置２００は、ビームフォーミングによって、セル１６４の位置及び大きさ等を制御可能である。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１６４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、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する。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よい。
　ＨＡＰＳ１００は、例えば、セル１６４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１６４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、例えば、カバー対象の対象エリア４０の上空を巡回しながら、セル１６４によって対象エリア４０をカバーする。ＨＡＰＳ１００が対象エリア４０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。
　通信制御装置２００は、衛星通信アンテナ１２３を用いて、通信衛星８０と通信する。通信衛星８０は、通信制御装置２００と、地上に配置された衛星通信システム６０とを中継してよい。通信制御装置２００は、通信衛星８０及び衛星通信システム６０を介してネットワーク２０にアクセスしてよい。
　通信制御装置２００は、管制通信アンテナ１２４を用いて、地上の管制システム７０と通信する。通信制御装置２００は、管制システム７０を介してネットワーク２０にアクセスしてよい。
　ＨＡＰＳ１００を用いた無線通信サービスでは、いわゆる基地局となるＨＡＰＳ１００が空を飛び続けるため、安定的なサービスを提供するために、ＨＡＰＳ１００の移動に応じてセルカバレッジ（ビームフォーミング）を適切に制御する必要がある。また、搭載する各種構成の重量、消費電力に応じて、ＨＡＰＳ１００の連続飛行可能期間に制限が発生する。ＨＡＰＳ１００は、太陽電池パネル１５０によって発電される電力を用いるので、飛行可能な緯度にも制限が発生する。現時点では、バッテリ及び太陽電池パネル１５０の性能が十分ではないため、ＨＡＰＳ１００の連続飛行可能期間を延ばすために、また、飛行可能な緯度を広げるために、全体の消費電力や重量を削減することが望ましい。
　本実施形態に係るシステム１０では、ＨＡＰＳ１００の全体の消費電力及び重量を削減する技術を採用する。具体的には、従来、ＨＡＰＳ１００に搭載していた、ＨＡＰＳ１００の位置及び姿勢に基づいてビームの制御情報を生成する計算装置３００を、地上に配置する。そして、ＨＡＰＳ１００から位置及び姿勢等の情報を計算装置３００に送信し、計算装置３００において生成された制御情報を受信して、制御情報に基づいてビーム１６２を制御する。
　このように、計算装置３００をＨＡＰＳ１００に搭載するのではなく地上に配置することによって、ＨＡＰＳ１００の重量を低減することができる。また、ＨＡＰＳ１００の位置及び姿勢に基づくビームの制御情報の生成処理を計算装置３００に分散することができ、ＨＡＰＳ１００の消費電力を低減することができる。
　ＨＡＰＳ１００の重量及び消費電力を低減することによって、ＨＡＰＳ１００の連続飛行可能期間を延ばしたり、ＨＡＰＳ１００が飛行可能な緯度を広げることができる。これにより、ユーザ端末３０に対して提供する無線通信サービスの安定に貢献することができ、また、より広い範囲に対して無線サービスを提供可能にできる。
　通信制御装置２００は、例えば、ＨＡＰＳ１００の３次元位置を示す位置情報と、ＨＡＰＳ１００の姿勢を示す姿勢情報とを、計算装置３００に向けて、フィーダリンク１２６を介して送信する。位置情報は、ＨＡＰＳ１００の緯度、経度、及び高度を含んでよい。姿勢情報は、ＨＡＰＳ１００のピッチ、ロール、ヨー情報を含んでよい。
　通信制御装置２００は、位置情報及び姿勢情報に基づいて計算装置３００が生成した制御情報を、フィーダリンク１２６を介して計算装置３００から受信してよい。通信制御装置２００は、受信した制御情報に従って、ビームフォーミング技術によって、ビーム１６２を制御してよい。
　通信制御装置２００は、ＨＡＰＳ１００の位置情報とＨＡＰＳ１００の姿勢情報とを異なる通信経路で送信してもよい。例えば、通信制御装置２００は、計算装置３００に向けて、ＨＡＰＳ１００の位置情報を通信衛星８０を介して送信し、姿勢情報をフィーダリンク１２６を介して送信する。通信制御装置２００は、計算装置３００に向けて、ＨＡＰＳ１００の位置情報を通信衛星８０を介してＡＤＳ－Ｂ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ－Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）信号を用いて送信してもよい。
　ＡＤＳ－Ｂとは、航空機が絶えず、現在の３次元位置を放送するシステムである。ＡＤＳ－Ｂには、航空機の位置情報（緯度経度）、高度、速度（水平方向、上昇下降）、及び進行方向等を知らせる機能がある。ＡＤＳ－Ｂ信号を用いてＨＡＰＳ１００の位置情報を送信することにより、既存の設備を流用することができ、コストを低減したり、新たな仕組みを導入する場合と比較して、ＨＡＰＳ１００の重量増加を防止することができる。
　通信制御装置２００は、計算装置３００に向けて、ＨＡＰＳ１００の位置情報を管制システム７０を介して送信し、姿勢情報をフィーダリンク１２６を介して送信してもよい。通信制御装置２００は、計算装置３００に向けて、ＨＡＰＳ１００の位置情報を管制システム７０を介してＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信してもよい。
　図２は、通信制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。通信制御装置２００は、ＦＬ制御部２０１、ＳＬ制御部２０２、位置情報取得部２０４、姿勢情報取得部２０６、飛行体情報送信部２０８、及び制御情報受信部２１０を備える。
　ＦＬ制御部２０１は、ＦＬアンテナ１２１を用いてゲートウェイ５０とフィーダリンク１２６を確立し、フィーダリンク１２６を介してゲートウェイ５０と通信する。ＦＬ制御部２０１は、例えば、飛行制御装置１８０と連携して、ＨＡＰＳ１００が対象エリア４０の上空を円軌道で飛行している間、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５０との間のフィーダリンク１２６を維持する。
　ＳＬ制御部２０２は、ＳＬアンテナ１２２を用いて地上にビーム１６２を照射して、地上にセル１６４を形成する。ＳＬ制御部２０２は、セル１６４内のユーザ端末３０とサービスリンクを確立し、サービスリンクを介してユーザ端末３０と通信する。
　位置情報取得部２０４は、ＨＡＰＳ１００の３次元位置を示す位置情報を連続的に取得する。位置情報取得部２０４は、例えば、飛行制御装置１８０から、ＨＡＰＳ１００の位置情報を取得する。また、位置情報取得部２０４は、例えばセンサ群１２５によって検出された情報に基づいて、ＨＡＰＳ１００の位置情報を取得してもよい。
　センサ群１２５は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）センサ等の測位センサを含む。センサ群１２５は、高度センサを含んでよい。センサ群１２５は、加速度センサを含んでよい。センサ群１２５は、ジャイロセンサを含んでよい。センサ群１２５に含まれる各種センサは、ＨＡＰＳ１００の各場所に設置されてよい。
　姿勢情報取得部２０６は、ＨＡＰＳ１００の姿勢を示す姿勢情報を連続的に取得する。姿勢情報取得部２０６は、例えば、飛行制御装置１８０から、ＨＡＰＳ１００の姿勢情報を取得する。また、姿勢情報取得部２０６は、センサ群１２５によって検出された情報に基づいて、ＨＡＰＳ１００の姿勢情報を取得してもよい。
　飛行体情報送信部２０８は、位置情報取得部２０４が取得した位置情報と、姿勢情報取得部２０６が取得した姿勢情報とを計算装置３００に向けて送信する。飛行体情報送信部２０８は、位置情報及び姿勢情報を連続的に計算装置３００に向けて送信してよい。
　飛行体情報送信部２０８は、例えば、計算装置３００に向けて、位置情報及び姿勢情報をフィーダリンク１２６を介して送信する。飛行体情報送信部２０８は、計算装置３００に向けて、位置情報を通信衛星８０を介して送信し、姿勢情報をフィーダリンク１２６を介して送信してもよい。飛行体情報送信部２０８は、計算装置３００に向けて、位置情報を通信衛星８０を介してＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信してよい。
　飛行体情報送信部２０８は、計算装置３００に向けて、位置情報を管制システム７０を介して送信し、姿勢情報をフィーダリンク１２６を介して送信してもよい。飛行体情報送信部２０８は、計算装置３００に向けて、位置情報を管制システム７０を介してＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信してよい。
　飛行体情報送信部２０８は、位置情報を管制システム７０を介して送信できる場合、位置情報を計算装置３００に向けて管制システム７０を介して送信し、位置情報を管制システム７０を介して送信できない場合、位置情報を計算装置３００に向けて通信衛星８０を介して送信してよい。飛行体情報送信部２０８は、例えば、管制システム７０が通信圏内に存在する場合、位置情報を計算装置３００に向けて管制システム７０を介して送信し、管制システム７０が通信圏内に存在しない場合、位置情報を計算装置３００に向けて通信衛星８０を介して送信する。位置情報を通信衛星８０を介して送信するのに比べて管制システム７０を介して送信する方が通信遅延が少なくなるので、これにより、管制システム７０が通信圏内に位置する場合におけるリアルタイム性を高めることができる。
　飛行体情報送信部２０８は、姿勢情報を計算装置３００に向けてフィーダリンク１２６を介して送信し、位置情報を送信する通信経路を、通信衛星８０を介する第１の通信経路、管制システム７０を介する第２の通信経路、及びフィーダリンク１２６を介する第３の通信経路から選択して、選択した通信経路を介して位置情報を計算装置３００に向けて送信してもよい。飛行体情報送信部２０８は、第１の通信経路又は第２の通信経路を選択した場合、位置情報を計算装置３００に向けてＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信してよい。
　第１の通信経路、第２の通信経路、及び第３の通信経路の特性は、下記表１の通りである。ＡＤＳ－Ｂ信号が、規格上、１秒間隔であることから、第３の通信経路に対して、第１の通信経路及び第２の通信経路のカバレッジ制御遅延は大きくなる。第１の通信経路は、衛星回線を用いる点で第２の通信経路よりもカバレッジ制御遅延は大きくなる。第３の通信経路では、位置情報の送信にフィーダリンク１２６を用いることから、ＦＬ側必要帯域は、第１の通信経路及び第２の通信経路よりも大きくなる。
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　飛行体情報送信部２０８は、上記特性と、ＨＡＰＳ１００が提供する無線通信サービスの内容とに基づいて、通信経路を選択してよい。例えば、飛行体情報送信部２０８は、対象エリア４０内のユーザ端末３０の利用状況や、対象エリア４０の地理的な場所を考慮して、通信経路を選択する。具体例として、在圏ユーザ端末３０がセル１６４の中心に集まっている場合は、セルカバレッジの変動の影響が少ないため、飛行体情報送信部２０８は、第１の通信経路を選択する。また、例えば、飛行体情報送信部２０８は、夜間のように利用者が少ない時間帯は第１の通信経路を選択し、昼間のように利用者が多い時間帯は第３の通信経路を選択する。
　制御情報受信部２１０は、飛行体情報送信部２０８が送信した位置情報及び姿勢情報に基づいて計算装置３００が生成した、セル１６４によって対象エリア４０をカバーするためのビーム１６２の制御情報を計算装置３００から受信する。制御情報受信部２１０は、例えば、フィーダリンク１２６を介して計算装置３００から制御情報を受信する。
　ＳＬ制御部２０２は、制御情報受信部２１０が受信した制御情報に従って、ビーム１６２を制御する。これにより、ＨＡＰＳ１００の位置及び姿勢の変化に応じてビーム１６２を制御することによって、セル１６４による対象エリア４０のカバーを維持することができる。ＳＬ制御部２０２は、ビーム制御部の一例であってよい。
　図３は、計算装置３００の機能構成の一例を概略的に示す。計算装置３００は、飛行体情報受信部３０２、制御情報生成部３０４、及び制御情報送信部３０６を備える。
　飛行体情報受信部３０２は、ＨＡＰＳ１００に搭載された通信制御装置２００から、ＨＡＰＳ１００の位置情報及び姿勢情報を受信する。飛行体情報受信部３０２は、例えば、位置情報及び姿勢情報をフィーダリンク１２６を介して受信する。また、飛行体情報受信部３０２は、例えば、位置情報を通信衛星８０及び衛星通信システム６０を介して受信し、姿勢情報をフィーダリンク１２６を介して受信する。また、飛行体情報受信部３０２は、例えば、姿勢情報を管制システム７０を介して受信し、姿勢情報をフィーダリンク１２６を介して受信する。
　制御情報生成部３０４は、飛行体情報受信部３０２が受信した位置情報及び姿勢情報に基づいて、ＨＡＰＳ１００のセル１６４によって対象エリア４０をカバーするためのビーム１６２の制御情報を生成する。制御情報生成部３０４は、対象エリア４０の位置及び大きさの情報を予め格納していてよい。また、制御情報生成部３０４は、対象エリア４０の位置及び大きさの情報を通信制御装置２００から受信してもよい。制御情報生成部３０４は、例えば、ＨＡＰＳ１００の３次元位置及び姿勢と、対象エリア４０の位置及び大きさとから、ＨＡＰＳ１００と対象エリア４０との相対的な位置関係を特定し、対象エリア４０をカバーできるセル１６４の位置及び大きさを特定し、特定した位置及び大きさのセル１６４を実現するためのビーム１６２の制御情報を生成する。
　制御情報送信部３０６は、制御情報生成部３０４によって生成された制御情報を通信制御装置２００に送信する。制御情報送信部３０６は、例えば、フィーダリンク１２６を介して制御情報を通信制御装置２００に送信する。
　図４は、通信制御装置２００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、第１の通信経路、第２の通信経路、及び第３の通信経路を順次切り替えて選択し、ユーザ端末３０からのフィードバックに基づいて、位置情報を送信する通信経路を選択する場合の処理の流れを説明する。
　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、飛行体情報送信部２０８が、第１の通信経路を選択する。選択後、飛行体情報送信部２０８は、位置情報取得部２０４及び姿勢情報取得部２０６が連続的に取得する位置情報及び姿勢情報を、第１の通信経路を介して、連続的に計算装置３００に向けて送信する。
　制御情報受信部２１０が計算装置３００から制御情報を受信した場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、ＳＬ制御部２０２が、制御情報に従ってビーム１６２を制御する（Ｓ１０６）。Ｓ１０８では、ＳＬ制御部２０２が、セル１６４に在圏している複数のユーザ端末３０のそれぞれからフィードバック情報（ＦＢ情報と記載する場合がある。）を受信する。ＦＢ情報は、ユーザ端末３０によるセル１６４からの受信電波強度と、ユーザ端末３０の位置情報とを含む。ＳＬ制御部２０２は、ＦＢ情報取得部の一例であってよい。
　Ｓ１１０では、飛行体情報送信部２０８が、Ｓ１０２において第１の通信経路を選択してから第１の期間が経過したか否かを判定する。経過したと判定した場合、Ｓ１１２に進み、経過していないと判定した場合、Ｓ１０４に戻る。
　Ｓ１１２では、飛行体情報送信部２０８が、第２の通信経路を選択可能であるか否かを判定する。飛行体情報送信部２０８は、例えば、通信範囲内に管制システム７０が存在する場合、第２の通信経路を選択可能であると判定し、通信範囲内に管制システム７０が存在しない場合、第２の通信経路を選択可能でないと判定する。選択可能である場合、飛行体情報送信部２０８は、第２の通信経路を選択し、Ｓ１１４に進み、選択可能でない場合、Ｓ１２２に進む。選択後、飛行体情報送信部２０８は、位置情報取得部２０４及び姿勢情報取得部２０６が連続的に取得する位置情報及び姿勢情報を、第２の通信経路を介して、連続的に計算装置３００に向けて送信する。
　制御情報受信部２１０が計算装置３００から制御情報を受信した場合（Ｓ１１４でＹＥＳ）、ＳＬ制御部２０２が、制御情報に従ってビーム１６２を制御する（Ｓ１１６）。Ｓ１１８では、ＳＬ制御部２０２が、セル１６４に在圏している複数のユーザ端末３０のそれぞれからＦＢ情報を受信する。
　Ｓ１２０では、飛行体情報送信部２０８が、第２の通信経路を選択してから第２の期間が経過したか否かを判定する。第２の期間は、第１の期間と同じ期間であってよく、また、異なる期間であってもよい。経過したと判定した場合、Ｓ１２２に進み、経過していないと判定した場合、Ｓ１１４に戻る。
　Ｓ１２２では、飛行体情報送信部２０８が、第３の通信経路を選択する。選択後、飛行体情報送信部２０８は、位置情報取得部２０４及び姿勢情報取得部２０６が連続的に取得する位置情報及び姿勢情報を、第３の通信経路を介して、連続的に計算装置３００に向けて送信する。
　制御情報受信部２１０が計算装置３００から制御情報を受信した場合（Ｓ１２４でＹＥＳ）、ＳＬ制御部２０２が、制御情報に従ってビーム１６２を制御する（Ｓ１２６）。Ｓ１２８では、ＳＬ制御部２０２が、セル１６４に在圏している複数のユーザ端末３０のそれぞれからＦＢ情報を受信する。
　Ｓ１３０では、飛行体情報送信部２０８が、Ｓ１２２において第３の通信経路を選択してから第３の期間が経過したか否かを判定する。第３の期間は、第１の期間と同じ期間であってよく、また、異なる期間であってもよい。また、第３の期間は、第２の期間と同じ期間であってよく、また、異なる期間であってもよい。経過したと判定した場合、Ｓ１３２に進み、経過していないと判定した場合、Ｓ１２４に戻る。
　Ｓ１３２では、飛行体情報送信部２０８が、Ｓ１０８、Ｓ１１８、及びＳ１２８において取得したＦＢ情報に基づいて、位置情報を送信する通信経路を、第１の通信経路、第２の通信経路、及び第３の通信経路から選択する。飛行体情報送信部２０８は、例えば、第１の通信経路、第２の通信経路、及び第３の通信経路のそれぞれを選択した場合におけるユーザ端末３０による受信電波強度の変動の度合に基づいて、位置情報を送信する通信経路を選択する。
　飛行体情報送信部２０８は、第１の期間におけるユーザ端末３０による受信電波強度の変動の度合（第１の度合と記載する場合がある。）、第２の期間におけるユーザ端末３０による受信電波強度の変動の度合（第２の度合と記載する場合がある。）、及び第３の期間におけるユーザ端末３０による受信電波強度の変動の度合（第３の度合と記載する場合がある。）のそれぞれと、予め定められた閾値とを比較し、比較結果に基づいて、位置情報を送信する通信経路を選択してよい。例えば、飛行体情報送信部２０８は、すべての変動の度合が閾値より小さい場合、第２の通信経路を選択する。これにより、第３の通信経路を選択する場合と比較してフィーダリンク１２６への負荷を軽減することができ、かつ、第１の通信経路を選択する場合と比較して、衛星回線の通信遅延を無くすことができる。
　飛行体情報送信部２０８は、第１の度合が閾値より大きく、第２の度合及び第３の度合が閾値より小さい場合も、第２の通信経路を選択してよい。飛行体情報送信部２０８は、Ｓ１１２において第２の通信経路が選択可能でないと判定した場合であって、第１の度合及び第３の度合が閾値より小さい場合、第１の通信経路を選択してよい。
　飛行体情報送信部２０８は、第３の度合のみが閾値より小さい場合、第３の通信経路を選択する。これにより、位置情報の送信がフィーダリンク１２６の負荷となってしまうものの、カバレッジ制御遅延を小さくすることができ、ＨＡＰＳ１００のぶれ等によるセル１６４の位置のぶれを低減することができる。
　システム１０が提供するサービスの種類によって、セル１６４の位置のぶれの許容量や、ユーザ端末３０による通信遅延の許容量は異なる。そのため、上述した閾値は、システム１０によって提供するサービスの種類に応じて設定されてよい。また、上述した閾値は、システム１０の管理者によって任意に設定可能であってもよい。
　図５は、システム１０の一例を概略的に示す。図５に示すシステム１０では、計算装置３００が、複数のＨＡＰＳ１００のそれぞれに対応する制御情報を生成する。
　飛行体情報受信部３０２は、複数のＨＡＰＳ１００に搭載された複数の通信制御装置２００のそれぞれから位置情報及び姿勢情報を受信する。制御情報生成部３０４は、複数の通信制御装置２００のそれぞれから受信した位置情報及び姿勢情報に基づいて、複数の通信制御装置２００のそれぞれに対応する制御情報を生成する。制御情報送信部３０６は、複数の通信制御装置２００のそれぞれに対応する制御情報を、複数の通信制御装置２００のそれぞれに送信する。
　図５に示すように、複数のＨＡＰＳ１００によって計算装置３００をシェアすることによって、ハードウェアコストを低減することができる。
　図６では、システム１０の一例を概略的に示す。図６に示すシステム１０では、計算装置３００が、隣接する複数の対象エリア４０を複数のセル１６４によってカバーするように、複数のＨＡＰＳ１００に対応する制御情報を生成する。計算装置３００は、複数のＨＡＰＳ１００を管理する、いわゆるコンステレーションシステムとしての機能を有してもよい。これにより、計算装置３００とコンステレーションシステムとを別体とする場合と比較して、ハードウェアコストを低減することができる。
　制御情報生成部３０４は、複数のセル１６４によって複数の対象エリア４０をカバーするように、複数のＨＡＰＳ１００が搭載する複数の通信制御装置２００に、それぞれのビーム１６２の制御情報を生成する。制御情報送信部３０６は、複数の通信制御装置２００のそれぞれに対応する制御情報を、複数の通信制御装置２００のそれぞれに送信する。これにより、複数のセル１６４によって、隣接する複数の対象エリア４０を協調してカバーさせることができる。
　複数のセル１６４によって複数の対象エリア４０がカバーされている状態で、飛行体情報受信部３０２は、複数の通信制御装置２００のそれぞれから位置情報及び姿勢情報を受信する。制御情報生成部３０４は、複数のＨＡＰＳ１００のそれぞれの位置及び姿勢が変化することによって、複数のセル１６４のそれぞれの位置が変化してしまわないように、複数の通信制御装置２００のそれぞれに対応する制御情報を生成する。制御情報送信部３０６は、複数の通信制御装置２００のそれぞれに対応する制御情報を、複数の通信制御装置２００のそれぞれに送信する。これにより、複数のセル１６４によって複数の対象エリア４０をカバーしている状態を維持することができる。
　図７は、システム１０の一例を概略的に示す。ここでは、図６に示すシステム１０における、複数のＨＡＰＳ１００のうちの一機のＨＡＰＳ１００が故障したことによってセル１６４の位置を維持できなくなった場合の処理について説明する。
　制御情報生成部３０４は、第１のセル１６４によって第１の対象エリア４０をカバーしていた第１のＨＡＰＳ１００に不具合が発生した場合に、第２のセル１６４によって第１の対象エリア４０に隣接する第２の対象エリア４０をカバーしている第２のＨＡＰＳ１００に、第２のセル１６４によって第１の対象エリア４０及び第２の対象エリア４０をカバーさせるように第２のＨＡＰＳ１００に対応する制御情報を生成する。また、制御情報生成部３０４は、第３のセル１６４によって第１の対象エリア４０に隣接する第３の対象エリア４０をカバーしている第３のＨＡＰＳ１００に、第３のセル１６４によって第１の対象エリア４０及び第３の対象エリア４０をカバーさせるように第３のＨＡＰＳ１００に対応する制御情報を生成する。
　これにより、計算装置３００は、複数のＨＡＰＳ１００のうちのいずれかに不具合が発生することによって圏外になってしまったエリアを他のＨＡＰＳ１００のセル１６４を制御させることによって、リカバリーすることができる。また、例えば、複数のＨＡＰＳ１００のうちのいずれかが故障してしまい、運用不可になった場合において、近くのＨＡＰＳ１００を用いて暫定的な復旧エリアを構築することもできる。
　図８は、通信制御装置２００又は計算装置３００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、本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、本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、本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、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。ＤＶＤドライブは、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。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エアモジュールは、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。
　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　対象エリア、５０　ゲートウェイ、６０　衛星通信システム、７０　管制システム、８０　通信衛星、１００　ＨＡＰＳ、１１０　機体、１２０　中央部、１２１　ＦＬアンテナ、１２２　ＳＬアンテナ、１２３　衛星通信アンテナ、１２４　管制通信アンテナ、１２６　フィーダリンク、１３０　プロペラ、１４０　ポッド、１５０　太陽電池パネル、１６２　ビーム、１６４　セル、１８０　飛行制御装置、２００　通信制御装置、２０１　ＦＬ制御部、２０２　ＳＬ制御部、２０４　位置情報取得部、２０６　姿勢情報取得部、２０８　飛行体情報送信部、２１０　制御情報受信部、３００　計算装置、３０２　飛行体情報受信部、３０４　制御情報生成部、３０６　制御情報送信部、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 (18)

  1. 　地上に設置される計算装置と、
    　ビームを照射することにより地上の対象エリアにセルを形成して前記セル内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載され、前記飛行体の通信を制御する通信制御装置と
    　を備え、
    　前記通信制御装置は、
    　前記飛行体の３次元位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
    　前記飛行体の姿勢を示す姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、
    　前記位置情報及び前記姿勢情報を前記計算装置に向けて送信する飛行体情報送信部と、
    　前記計算装置によって前記位置情報及び前記姿勢情報に基づいて計算された、前記セルによって前記対象エリアをカバーするための前記ビームの制御情報を、前記計算装置から受信する制御情報受信部と、
    　前記制御情報に基づいて前記ビームを制御するビーム制御部と
    　を有する、システム。
  2. 　前記飛行体は、
    　地上のゲートウェイとフィーダリンクを介して通信するためのＦＬアンテナと、
    　前記ユーザ端末とサービスリンクを介して通信するためのＳＬアンテナと
    　を備え、
    　前記制御情報受信部は、前記計算装置から、前記フィーダリンクを介して前記制御情報を受信する、請求項１に記載のシステム。
  3. 　前記飛行体情報送信部は、前記計算装置に向けて、前記位置情報及び前記姿勢情報を前記フィーダリンクを介して送信する、請求項２に記載のシステム。
  4. 　前記飛行体情報送信部は、前記計算装置に向けて、前記位置情報を通信衛星を介して送信し、前記姿勢情報を前記フィーダリンクを介して送信する、請求項２に記載のシステム。
  5. 　前記飛行体情報送信部は、前記計算装置に向けて、前記位置情報を前記通信衛星を介してＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信する、請求項４に記載のシステム。
  6. 　前記飛行体情報送信部は、前記計算装置に向けて、前記位置情報を地上の管制システムを介して送信し、前記姿勢情報を前記フィーダリンクを介して送信する、請求項２に記載のシステム。
  7. 　前記飛行体情報送信部は、前記計算装置に向けて、前記位置情報を前記管制システムを介してＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信する、請求項６に記載のシステム。
  8. 　前記飛行体情報送信部は、前記位置情報を地上の管制システムを介して送信できる場合、前記位置情報を前記計算装置に向けて前記管制システムを介して送信し、前記位置情報を地上の管制システムを介して送信できない場合、前記位置情報を前記計算装置に向けて通信衛星を介して送信する、請求項２に記載のシステム。
  9. 　前記飛行体情報送信部は、前記姿勢情報を前記計算装置に向けて前記フィーダリンクを介して送信する、請求項２に記載のシステム。
  10. 　前記飛行体情報送信部は、前記位置情報を送信する通信経路を、通信衛星を介する第１の通信経路、地上の管制システムを介する第２の通信経路、及び前記フィーダリンクを介する第３の通信経路から選択して、選択した通信経路を介して前記位置情報を前記計算装置に向けて送信する、請求項９に記載のシステム。
  11. 　前記飛行体情報送信部は、前記第１の通信経路又は前記第２の通信経路を選択した場合、前記位置情報を前記計算装置に向けてＡＤＳ－Ｂ信号を用いて送信する、請求項１０に記載のシステム。
  12. 　前記通信制御装置は、
    　前記第１の通信経路を介して前記位置情報を前記計算装置に向けて送信している間に、前記ユーザ端末による前記セルからの受信電波強度を含むフィードバック情報を取得し、前記第２の通信経路を利用可能であるときに前記第２の通信経路を介して前記位置情報を前記計算装置に向けて送信している間に、前記ユーザ端末による前記セルからの受信電波強度を含むフィードバック情報を取得し、前記第３の通信経路を介して前記位置情報を前記計算装置に向けて送信している間に、前記ユーザ端末による前記セルからの受信電波強度を含むフィードバック情報を取得するＦＢ情報取得部
    　を有し、
    　前記飛行体情報送信部は、前記ＦＢ情報取得部が複数の前記ユーザ端末から取得した複数の前記フィードバック情報に基づいて、前記位置情報を送信する通信経路を、前記第１の通信経路、前記第２の通信経路、及び前記第３の通信経路から選択する、請求項１０又は１１に記載のシステム。
  13. 　前記飛行体情報送信部は、前記第１の通信経路を介して前記位置情報を前記計算装置に向けて送信している間における前記ユーザ端末による受信電波強度の変動の第１の度合、前記第２の通信経路を介して前記位置情報を前記計算装置に向けて送信している間における前記ユーザ端末による受信電波強度の変動の第２の度合、及び前記第３の通信経路を介して前記位置情報を前記計算装置に向けて送信している間における前記ユーザ端末による受信電波強度の変動の第３の度合のそれぞれと、予め定められた閾値との比較結果に基づいて、前記位置情報を送信する通信経路を、前記第１の通信経路、前記第２の通信経路、及び前記第３の通信経路から選択する、請求項１２に記載のシステム。
  14. 　前記計算装置は、
    　複数の前記飛行体に搭載された複数の前記通信制御装置のそれぞれから前記位置情報及び前記姿勢情報を受信する飛行体情報受信部と、
    　前記複数の通信制御装置のそれぞれから受信した前記位置情報及び前記姿勢情報に基づいて、前記複数の飛行体のそれぞれに対応する前記制御情報を生成する制御情報生成部と、
    　前記複数の飛行体のそれぞれに対応する前記制御情報を、前記複数の飛行体のそれぞれに送信する制御情報送信部と
    　を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
  15. 　前記制御情報生成部は、第１のセルによって第１の対象エリアをカバーしていた第１の飛行体に不具合が発生した場合に、第２のセルによって前記第１の対象エリアに隣接する第２の対象エリアをカバーしている第２の飛行体に、前記第２のセルによって前記第１の対象エリア及び前記第２の対象エリアをカバーさせるように前記第２の飛行体に対応する前記制御情報を生成する、請求項１４に記載のシステム。
  16. 　ビームを照射することにより地上の対象エリアにセルを形成して前記セル内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載され、前記飛行体の通信を制御する通信制御装置であって、
    　前記飛行体の３次元位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
    　前記飛行体の姿勢を示す姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、
    　前記位置情報及び前記姿勢情報を地上の計算装置に向けて連続的に送信する飛行体情報送信部と、
    　前記計算装置によって前記位置情報及び前記姿勢情報に基づいて計算された、前記セルによって前記対象エリアをカバーするための前記ビームの制御情報を、前記計算装置から受信する制御情報受信部と、
    　前記制御情報に基づいて前記ビームを制御するビーム制御部と
    　を備える通信制御装置。
  17. 　コンピュータを、請求項１６に記載の通信制御装置として機能させるためのプログラム。
  18. 　ビームを照射することにより地上の対象エリアにセルを形成して前記セル内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に搭載され、前記飛行体の通信を制御する通信制御装置によって実行される制御方法であって、
    　前記飛行体の３次元位置を示す位置情報を取得する位置情報取得段階と、
    　前記飛行体の姿勢を示す姿勢情報を取得する姿勢情報取得段階と、
    　前記位置情報及び前記姿勢情報を地上の計算装置に向けて連続的に送信する飛行体情報送信段階と、
    　前記計算装置によって前記位置情報及び前記姿勢情報に基づいて計算された、前記セルによって前記対象エリアをカバーするための前記ビームの制御情報を、前記計算装置から受信する制御情報受信段階と、
    　前記制御情報に基づいて前記ビームを制御するビーム制御段階と
    　を備える制御方法。
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