WO2022138388A1 - 制御装置、プログラム、システム、及び制御方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a control device, a program, a system, and a control method.
- Patent Document 1 describes a technique for irradiating a flying object equipped with a solar cell panel with laser light from the ground to transmit optical power.
- Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-019419
- a control device for controlling a power feeding vehicle controls the power supply vehicle so that the light irradiation unit irradiates light toward the solar cell panel while following the flight of the power supply target vehicle equipped with the solar cell panel.
- a control unit may be provided.
- the power-supplied vehicle may function as a stratospheric platform, and the control unit may fly in the stratosphere following the flight of the power-supplied vehicle while being directed toward the solar cell panel by the light irradiation unit.
- the power feeding vehicle may be controlled so as to irradiate light.
- the control device may include an information acquisition unit for acquiring the attitude information of the power-supplied vehicle transmitted by the power-supplied vehicle, and the control unit may include the light irradiation unit based on the attitude information.
- the feeding aircraft may be controlled to adjust the direction of the light emitted by the vehicle.
- the control unit identifies the relative angle of the solar cell panel based on the attitude information, and the flight of the power feeding vehicle and the flight so that the inclination of the incident angle of light on the solar cell panel becomes small.
- the direction of light irradiation by the light irradiation unit may be controlled.
- the information acquisition unit may acquire the movement direction information of the power-supplied vehicle, and the control unit adjusts the direction of the light emitted by the light irradiation unit based on the movement direction information.
- the power feeding vehicle may be controlled.
- the information acquisition unit may acquire the movement speed information of the power-supplied vehicle, and the control unit adjusts the direction of the light emitted by the light irradiation unit based on the movement speed information.
- the power feeding vehicle may be controlled.
- the information acquisition unit may acquire area information indicating the status of the flight area in which the power supply target vehicle is flying, which is transmitted by the power supply target vehicle, and the control unit may acquire the area information based on the area information. Then, the power feeding vehicle may be controlled so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit.
- the information acquisition unit may acquire power generation status information indicating the power generation status of the solar cell panel of the power supply target flight transmitted by the power supply target flight, and the control unit may acquire power generation status information based on the power generation status information. Then, the power feeding vehicle may be controlled so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit.
- the control unit may monitor the change in the amount of power generation by the solar cell panel while changing the direction of the light emitted by the light irradiation unit, and specify the direction of the light with the highest power generation amount.
- the control unit confirms whether or not power generation is being performed based on the power generation status information, and if power generation is not being performed, the flight method of the power feeding vehicle and the flight method until power generation is performed. At least one of the light irradiation directions of the light irradiation unit may be adjusted.
- the control device may include an image acquisition unit that acquires an image captured by the camera included in the power feeding vehicle, and the control unit may include the light based on the captured image.
- the feeding vehicle may be controlled so as to adjust the direction of the light emitted by the irradiation unit.
- the control unit determines the state of the solar cell panel of the flight object to be fed based on the captured image, and feeds the light so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit according to the determination result. You may control the aircraft.
- the control device may include a distance acquisition unit that acquires a distance between the power supply vehicle and the power supply target vehicle measured by a radar included in the power supply vehicle, and the control unit may include the distance information. Based on the above, the power feeding vehicle may be controlled so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit.
- the control unit irradiates the solar cell panel with the light irradiation unit while flying a larger circular flight route to the power-supplied vehicle that is orbiting the circular flight route.
- the power feeding vehicle may be controlled so as to do so.
- the power supply target vehicle may have the solar cell panel on the upper surface of the wing portion, and the control unit may aim at the solar cell panel by the light irradiation unit while flying above the power supply target vehicle.
- the power feeding vehicle may be controlled so as to irradiate light.
- the control unit may control the power feeding vehicle so as to adjust the positional relationship with the power feeding target vehicle so that the irradiation direction of the light deviates from a predetermined area on the ground.
- the power supply target vehicle may have the solar cell panel on the lower surface of the wing portion, and the control unit may fly under the power supply target vehicle to the solar cell panel by the light irradiation unit.
- the power supply vehicle may be controlled so as to emit light toward it.
- the control unit may control the power feeding vehicle so as to sequentially irradiate the plurality of power feeding target flying objects with light by the light irradiation unit.
- the control device may be mounted on the power feeding vehicle.
- a program for making a computer function as the control device is provided.
- a system including the control device and the power feeding vehicle including the control device and the power feeding vehicle.
- the control device may be arranged on the ground, and the control unit may control the power feeding vehicle by transmitting instruction data to the power feeding vehicle.
- a control method for controlling a power feeding vehicle which is executed by a computer.
- the control method is to control the power supply vehicle so that the light irradiation unit irradiates light toward the solar cell panel while following the flight of the power supply target vehicle equipped with the solar cell panel. May have stages.
- An example of the system 10 is shown schematically. An example of the processing flow in the system 10 is shown schematically. An example of the functional configuration of the control device 200 is schematically shown.
- An example of feeding by the feeding vehicle 100 is shown schematically.
- An example of feeding by the feeding vehicle 100 is shown schematically.
- An example of feeding by the feeding vehicle 100 is shown schematically.
- An example of feeding by the feeding vehicle 100 is shown schematically.
- An example of feeding by the feeding vehicle 100 is shown schematically.
- An example of feeding by the feeding vehicle 100 is shown schematically.
- An example of the power feeding vehicle 180 is shown schematically.
- An example of feeding by the feeding vehicle 100 is shown schematically.
- An example of the functional configuration of the management device 400 is schematically shown.
- An example of the hardware configuration of the computer 1000 functioning as the control device 200 or the management device 400 is schematically shown.
- the power feeding vehicle 100 is suspended in the vicinity of the power feeding target vehicle, and the power feeding vehicle 100 irradiates the power feeding target vehicle with light. , Achieve efficient power transmission.
- the system 10 determines the flight characteristics of the power supply vehicle 100, the flight state of the power supply target vehicle, and the flight pattern. , The optimum follow-up method is selected in consideration of the irradiation angle to the solar cell panel, the power transmission efficiency based on the irradiation continuity, etc., and the follow-up control (including predictive control using AI etc.) is performed. good.
- FIG. 1 schematically shows an example of the system 10.
- the system 10 includes a power feeding vehicle 100.
- the system 10 may include the HAPS 300.
- the HAPS 300 may be an example of a powered vehicle.
- the system 10 may include a management device 400.
- the power feeding vehicle 100 has a function of wirelessly supplying power to the power supply target vehicle.
- the power supply vehicle 100 is any vehicle as long as it can fly following the flight of the power supply target aircraft and can irradiate light toward the power supply target vehicle. May be good.
- the power supply vehicle 100 may be, for example, an airplane.
- the power of the power feeding vehicle 100 may be a propeller, a jet engine, or another power.
- the power feeding vehicle 100 may be loaded with fuel and may fly or be irradiated with light 120 by using the fuel. Further, the power feeding vehicle 100 may be equipped with a large battery and may fly or use the light 120 by using the electric power of the battery.
- the power feeding vehicle 100 includes a mounting unit 110 for mounting various devices.
- the mounting unit 110 mounts a light irradiation unit 112 (not shown).
- the mounting unit 110 may mount a camera 114 (not shown).
- the mounting unit 110 may mount a radar 116 (not shown).
- the power feeding vehicle 100 feeds the power feeding target vehicle by irradiating the solar cell panel of the power feeding target vehicle equipped with the solar cell panel with light 120 by the light irradiation unit 112.
- Examples of the light 120 irradiated by the light irradiation unit 112 include a laser, visible light, ultraviolet rays, infrared rays, and the like.
- the light irradiation unit 112 is, for example, a searchlight.
- the light irradiation unit 112 may be a laser radiation facility.
- the light irradiation unit 112 may be a flood light, a spot light, or the like.
- the irradiation direction of the light 120 by the light irradiation unit 112 may be adjustable.
- the power feeding vehicle 100 includes, for example, an adjusting mechanism for adjusting the direction of the light irradiation unit 112. Further, the light irradiation unit 112 itself may have an adjustment function for adjusting the irradiation direction of the light 120.
- the power feeding vehicle 100 may include a gimbal that holds the light irradiation unit 112.
- the gimbal reduces the blurring of the light 120 emitted by the light irradiation unit 112 due to vibration or the like applied to the power feeding vehicle 100.
- the power feeding vehicle 100 has a control device 200.
- the control device 200 controls the flight of the power feeding vehicle 100.
- the control device 200 may manage various sensors included in the power feeding vehicle 100. Examples of the sensor include a positioning sensor such as a GPS (Global Positioning System) sensor, a gyro sensor, an acceleration sensor, a wind sensor, a pressure sensor, and the like.
- the control device 200 may manage the position, posture, moving direction, moving speed, and the like of the power feeding vehicle 100 by the output of various sensors. Further, the control device 200 may manage the air flow, the atmospheric pressure, and the like in the flight area where the power feeding vehicle 100 is flying by the output of various sensors.
- control device 200 controls the light irradiation unit 112.
- the control device 200 may adjust the irradiation direction of the light 120 by controlling the adjustment mechanism of the light irradiation unit 112.
- the control device 200 may adjust the irradiation direction of the light 120 by controlling the adjustment function of the light irradiation unit 112.
- the control device 200 may control the camera 114.
- the control device 200 acquires, for example, the camera 114HAPS300 and acquires the captured image of the HAPS300.
- the control device 200 may control the radar 116.
- the control device 200 may measure the distance to the HAPS 300 by, for example, the radar 116.
- HAPS300 may function as a stratospheric platform. While flying in the stratosphere, the HAPS 300 forms a feeder link 302 with the gateway 40 on the ground and forms a wireless communication area 304 on the ground.
- the HAPS 300 includes a main body 310, a wing 320, and a solar cell panel 330.
- the solar cell panel 330 is arranged on the upper surface of the wing portion 320.
- the electric power generated by the solar cell panel 330 is stored in one or a plurality of batteries arranged in at least one of the main body portion 310 and the wing portion 320.
- the electric power stored in the battery is used by each configuration included in the HAPS 300.
- a control device 312 is arranged in the main body 310.
- the control device 312 controls the flight and communication of the HAPS 300.
- the control device 312 controls the flight of the HAPS 300 by controlling, for example, the rotation of the propeller, the angle of the flap and the elevator, and the like.
- the control device 312 may manage various sensors included in the HAPS 300. Examples of the sensor include a positioning sensor such as a GPS sensor, a gyro sensor, an acceleration sensor, a wind force sensor, a pressure sensor, and the like.
- the control device 312 may manage the position, posture, moving direction, and moving speed of the HAPS 300 by the output of various sensors. Further, the control device 312 may manage the air flow, the atmospheric pressure, and the like in the flight area where the HAPS 300 is flying by the output of various sensors. Further, the control device 312 may manage the power generation status of the solar cell panel 330.
- the control device 312 may form a feeder link 302 with the gateway 40 by using, for example, an FL (Feeder Link) antenna.
- the control device 312 may access the network 20 via the gateway 40.
- the control device 312 may transmit various information to the management device 400 connected to the network 20.
- the control device 312 transmits, for example, telemetry information to the management device 400.
- the telemetry information may include the location information of HAPS300.
- the position information may indicate the three-dimensional position of the HAPS 300.
- the telemetry information may include the attitude information of the HAPS 300.
- the attitude information may indicate the pitch, roll, and yaw of the HAPS300.
- the telemetry information may include movement direction information indicating the movement direction of the HAPS 300.
- the telemetry information may include moving speed information indicating the moving speed of the HAPS 300.
- the telemetry information may include area information indicating the status of the flight area in which the HAPS 300 is flying.
- the area information may include airflow information in the flight area in which the HAPS 300 is flying.
- the area information may include barometric pressure information of the flight area in which the HAPS 300 is flying.
- the telemetry information may include power generation status information indicating the power generation status of the solar cell panel 330.
- the power generation status information may indicate whether or not power is being generated by the solar cell panel 330.
- the power generation status information may include information regarding the amount of power generated by the solar cell panel 330.
- Information about the amount of power generation includes, for example, the amount of power generation per unit time.
- control device 312 forms a wireless communication area 304 on the ground by using, for example, an SL (Service Link) antenna.
- the wireless communication area 304 forms a service link with the user terminal 30 on the ground by using the SL antenna.
- the user terminal 30 may be any communication terminal as long as it can communicate with the HAPS 300.
- 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 so-called IoT (Internet of Everything).
- the HAPS 300 relays communication between the network 20 and the user terminal 30 via, for example, the feeder link 302 and the service link.
- the HAPS 300 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 300 transmits, for example, the data received from the user terminal 30 in the wireless communication area 304 to the network 20. Further, when the HAPS 300 receives the data addressed to the user terminal 30 in the wireless communication area 304 via the network 20, for example, the HAPS 300 transmits the data to the user terminal 30.
- the management device 400 manages the HAPS 300.
- the management device 400 may communicate with the HAPS 300 via the network 20 and the gateway 40.
- the management device 400 may communicate with the HAPS 300 via a communication satellite.
- the management device 400 may control the HAPS 300 by transmitting various instructions.
- the management device 400 may have the HAPS 300 swivel over the target area so that the wireless communication area 304 covers the target area on the ground.
- the HAPS 300 for example, flies in a circular orbit over the target area, maintains a feeder link with the gateway 40 by adjusting the directivity of the FL antenna, and is wireless by adjusting the directivity of the SL antenna. Maintain coverage of the target area by the communication area 304.
- the management device 400 manages the power feeding vehicle 100.
- the management device 400 may communicate with the power feeding vehicle 100 via the network 20 and the gateway 40.
- the management device 400 may communicate with the power feeding vehicle 100 via a communication satellite.
- the management device 400 may control the power feeding vehicle 100 by transmitting various instructions.
- the management device 400 instructs the power feeding vehicle 100 to supply power to the HAPS 300, for example, when an abnormality occurs in the power system of the HAPS 300 or the power is insufficient only by the amount of power generated by the solar cell panel 330. ..
- HAPS300 is mentioned as an example of a flying object to be fed, but the present invention is not limited to this.
- the power-supplied vehicle may be any vehicle as long as it is equipped with a solar cell panel.
- the power feeding vehicle 100 may supply power to other than the flying body.
- the power feeding vehicle 100 may irradiate the light 120 toward a solar cell panel such as a solar power plant fixed on the ground, for example.
- the power feeding vehicle 100 may use the light 120 for purposes other than power feeding.
- the light irradiation unit 112 irradiates a laser
- the state of a typhoon or the like may be measured from the sky or the undulation of the land may be measured by the laser.
- the power feeding vehicle 100 may use the light 120 for rescue purposes. As a specific example, when the rescue boat is found, the power feeding vehicle 100 uses the light 120 for the purpose of illuminating the rescue boat with the light 120.
- FIG. 2 schematically shows an example of the processing flow in the system 10. The process shown in FIG. 2 is started in response to the occurrence of an abnormality in the power supply system of the HAPS 300.
- step 102 the step may be abbreviated as S
- the management device 400 determines whether or not the HAPS 300 in which the abnormality has occurred in the power supply system can be switched to another machine. .. For example, the management device 400 determines that switching is possible when there is a vacancy in the spare machine, and determines that switching is not possible when there is no vacancy in the spare machine. If it is determined that switching is possible, the process proceeds to S104, and if it is determined that switching is not possible, the process proceeds to S106.
- the management device 400 switches the HAPS300 in which an abnormality has occurred in the power supply system to a spare machine. For example, the management device 400 moves to the flight area of the HAPS 300 in which an abnormality has occurred in the power supply system, and transmits an instruction to form a wireless communication area similar to the wireless communication area formed by the HAPS 300 to the spare HAPS 300. do. Further, the management device 400 transmits an instruction to return to the ground after the replacement with the spare HAPS 300 to the HAPS 300 in which an abnormality has occurred in the power supply system.
- the management device 400 determines whether or not the provisional power supply can be supported.
- the management device 400 determines, for example, that if there is a power feeding vehicle 100 capable of supplying power to the HAPS 300 in which an abnormality has occurred in the power supply system, it is possible to handle it, and if it does not exist, it is determined that it is not compatible. If it is determined that the correspondence is possible, the process proceeds to S108, and if it is determined that the correspondence is not possible, the process proceeds to S110.
- the management device 400 transmits a power supply instruction to the HAPS 300 to the power supply vehicle 100.
- the power supply vehicle 100 moves to the flight area of the HAPS 300 in the stratosphere, follows the flight of the HAPS 300, and starts power supply to the HAPS 300.
- the power supply aircraft 100 returns to the ground after the power supply is completed.
- the management device 400 instructs HAPS300, which has an abnormality in the power supply system, to return to the ground.
- the HAPS 300 returns to the ground in response to the instruction.
- FIG. 3 schematically shows an example of the functional configuration of the control device 200.
- the control device 200 includes an information acquisition unit 202, an image acquisition unit 204, a distance acquisition unit 206, an instruction reception unit 208, and a control unit 210.
- the information acquisition unit 202 acquires various types of information.
- the information acquisition unit 202 may acquire information related to the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 202 may acquire information output by various sensors included in the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 202 acquires the position information of the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 202 acquires the attitude information of the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 202 acquires the moving direction of the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 202 acquires the moving speed of the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 202 acquires area information indicating the airflow, atmospheric pressure, and the like in the flight area where the power feeding vehicle 100 is flying.
- the information acquisition unit 202 may acquire the information transmitted by the HAPS 300.
- the information acquisition unit 202 receives, for example, the information transmitted by the HAPS 300 to the management device 400 from the management device 400.
- the information acquisition unit 202 may receive the information transmitted by the HAPS 300 to the management device 400 via the feeder link 302 and the gateway 40 via the gateway 40.
- the information acquisition unit 202 acquires the telemetry information transmitted by the HAPS 300.
- the information acquisition unit 202 may acquire the position information of the HAPS 300.
- the information acquisition unit 202 may acquire the attitude information of the HAPS 300.
- the information acquisition unit 202 may acquire the moving direction information of the HAPS 300.
- the information acquisition unit 202 may acquire the moving speed information of the HAPS 300.
- the information acquisition unit 202 may acquire area information indicating the status of the flight area in which the HAPS 300 is flying.
- the information acquisition unit 202 may acquire the power generation status information of the HAPS 300.
- the image acquisition unit 204 acquires the captured image captured by the camera 114.
- the image acquisition unit 204 for example, causes the camera 114 to image the HAPS 300 and acquires the captured image of the HAPS 300.
- the distance acquisition unit 206 acquires the distance between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300.
- the distance acquisition unit 206 may cause the radar 116 to measure the distance between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300.
- the distance acquisition unit 206 may acquire the distance between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300 measured by the radar 116.
- the instruction receiving unit 208 receives various instructions from the management device 400.
- the instruction receiving unit 208 may receive an instruction from the management device 400 via the network 20 and the gateway 40.
- the management device 400 may transmit an instruction including control-related information to the power feeding vehicle 100.
- the control-related information may be information used for irradiating the solar cell panel 330 of the HAPS 300 with the light 120 while the flight body 100 for feeding power follows the flight of the HAPS 300 and flies.
- the control-related information includes, for example, information indicating the flight area of the HAPS 300.
- the control-related information includes, for example, information indicating the flight pattern of the HAPS 300.
- the control-related information includes, for example, information indicating the flight speed of the HAPS 300.
- the control unit 210 controls the flight of the power feeding vehicle 100 and the irradiation of the light 120 according to the instruction received by the instruction receiving unit 208.
- the control unit 210 uses the control-related information included in the instruction to supply power so that the light irradiation unit 112 irradiates the solar cell panel 330 of the HAPS 300 with the light 120 while following the flight of the HAPS 300.
- the control unit 210 may control the power feeding vehicle 100 so that the light irradiation unit 112 irradiates the light 120 toward the solar cell panel 330 of the HAPS 300 while flying following the flight of the HAPS 300 in the stratosphere. ..
- the control unit 210 may control the power feeding vehicle 100 so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit 112 based on the information acquired by the information acquisition unit 202.
- the control unit 210 controls the flight of the power feeding vehicle 100 so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit 112 based on the information acquired by the information acquisition unit 202.
- the control unit 210 controls the irradiation direction of the light 120 by the light irradiation unit 112 so as to adjust the direction of the light irradiated by the light irradiation unit 112 based on the information acquired by the information acquisition unit 202. do.
- the control unit 210 flies the power feeding vehicle 100 and the light 120 by the light irradiation unit 112 so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit 112 based on the information acquired by the information acquisition unit 202. Both may be adjusted with the irradiation direction of.
- the control unit 210 controls the power feeding vehicle 100 so as to adjust the direction of the light 120 irradiated by the light irradiation unit 112, for example, based on the position information of the HAPS 300.
- the control unit 210 identifies the positional relationship between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300 using the position information of the HAPS 300, and the flight and light of the power feeding vehicle 100 so that the light 120 is irradiated toward the HAPS 300.
- the irradiation direction of the light 120 by the irradiation unit 112 may be controlled.
- the control unit 210 controls the power feeding vehicle 100 so as to adjust the direction of the light 120 irradiated by the light irradiation unit 112, for example, based on the attitude information of the HAPS 300.
- the control unit 210 identifies the relative angle of the solar cell panel 330 based on the attitude information of the HAPS 300, and reduces the inclination of the incident angle of the light 120 to the solar cell panel 330 so that the power feeding vehicle 100 can be used.
- the flight and the irradiation direction of the light 120 by the light irradiation unit 112 may be controlled.
- the control unit 210 controls the power feeding vehicle 100 so as to adjust the direction of the light 120 irradiated by the light irradiation unit 112, for example, based on the area information indicating the state of the flight area in which the HAPS 300 is flying. ..
- the control unit 210 responds to changes in the airflow, atmospheric pressure, and the like in the flight area where the HAPS 300 is flying, and the optimum flight method. Is simulated in real time.
- the control unit 210 controls the power feeding vehicle 100 to adjust at least one of the flight speed and the flight route so that the flight can follow the flight of the HAPS 300 even when the air flow, the atmospheric pressure, and the like change. You can do it.
- the control unit 210 controls the power feeding vehicle 100 so as to adjust the direction of the light 120 irradiated by the light irradiation unit 112, for example, based on the power generation status information of the HAPS 300. For example, the control unit 210 monitors the change in the amount of power generated by the solar cell panel 330 while changing the direction of the light 120 irradiated by the light irradiation unit 112, and identifies the direction of the light 120 having the highest power generation amount. do. Further, the control unit 210 confirms whether or not power generation is being performed based on the power generation status information, and if power generation is not being performed, the flight method of the power feeding vehicle 100 and the flight method until power generation is performed. At least one of the irradiation directions of the light 120 of the light irradiation unit 112 is adjusted.
- the control unit 210 may control 100 so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit 112 based on the captured image acquired by the image acquisition unit 204. For example, the control unit 210 determines the status of the solar cell panel 330 of the HAPS 300 based on the captured image of the HAPS 300, and adjusts the direction of the light emitted by the light irradiation unit 112 according to the determination result. Controls the power supply flying object 100. The control unit 210 determines, for example, the angle, area, and shape (bending of the airframe, etc.) of the solar cell panel 330 when the power feeding aircraft 100 is viewed from the viewpoint based on the captured image.
- the control unit 210 may control 100 so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiation unit 112 based on the distance between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300 acquired by the distance acquisition unit 206.
- the control unit 210 adjusts the direction of the light emitted by the light irradiation unit 112 while adjusting the distance between the power supply vehicle 100 and the HAPS 300 by controlling the flight of the power supply vehicle 100, for example.
- the control unit 210 includes position information, attitude information, movement direction information, movement speed information of the HAPS 300, area information indicating the status of the flight area in which the HAPS 300 is flying, power generation status information of the HAPS 300, and an image captured by the camera 114. , And a plurality of distances between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300 may be used to control the 100 so as to adjust the direction of the light emitted by the light irradiating unit 112.
- the control unit 210 uses a plurality of these to position the position of the power feeding vehicle 100 and the light 120 so that the light receiving efficiency of the light 120 by the light irradiation unit 112 by the solar cell panel 330 of the HAPS 300 becomes higher.
- the irradiation position, the irradiation angle of the light 120, and the like may be adjusted.
- FIG. 4 schematically shows an example of power feeding by the power feeding vehicle 100.
- the control unit 210 irradiates the HAPS 300, which is orbiting the circular flight route 360, with the light 120 toward the solar cell panel 330 by the light irradiation unit 112 while flying the larger circular flight route 160.
- the power supply flying object 100 may be controlled in such a manner.
- the control unit 210 may control the power feeding vehicle 100 so that the light irradiation unit 112 irradiates the light 120 toward the solar cell panel 330 while flying above the HAPS 300. As shown in FIG. 4, the control unit 210 controls the flight of the power feeding vehicle 100 so that the position of the power feeding vehicle 100 on the flight route 160 is the same as the position of the HAPS 300 on the flight route 360. It's okay. As a result, the distance between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300 can be shortened as compared with the case where the positions are different, the irradiation distance of the light 120 can be shortened, and the irradiation direction of the light 120 can be adjusted. Can be made easier.
- the control unit 210 may determine the flight route 160 based on the information of the flight route 360 acquired by the information acquisition unit 202.
- the control unit 210 may adjust the flight speed of the power feeding vehicle 100 so that the HAPS 300 flying on the flight route 360 can be followed while flying on the flight route 160.
- FIG. 5 schematically shows an example of power feeding by the power feeding vehicle 100.
- the control unit 210 controls the flight of the power supply vehicle 100 so that the position of the power supply vehicle 100 on the flight route 160 faces the position of the HAPS 300 on the flight route 360. You can do it.
- the HAPS 300 is patrolling the circular flight route 360 and is inclined inward to fly. Therefore, by flying at the position where the power feeding vehicle 100 faces, the solar cell is used. The inclination of the light 120 with respect to the panel 330 in the irradiation direction can be reduced, and the feeding efficiency can be improved.
- FIG. 6 schematically shows an example of power feeding by the power feeding vehicle 100.
- the control unit 210 adjusts the positional relationship with the HAPS 300 so that the irradiation direction of the light 120 deviates from a predetermined area on the ground. You may control 100.
- the area may be any area where it is not desirable for the light 120 of the power feeding vehicle 100 to reach.
- FIG. 6 illustrates an urban area 600 as an example of a predetermined area.
- FIG. 7 schematically shows an example of power feeding by the power feeding vehicle 100.
- the HAPS 300 has a solar cell panel on the lower surface of the wing portion 320 will be described.
- the control unit 210 may control the power feeding vehicle 100 so as to irradiate the light 120 toward the solar cell panel on the lower surface of the HAPS 300 by the light irradiation unit 112 while flying under the HAPS 300. By irradiating the light 120 from the lower side to the upper side, it is possible to prevent the light 120 from adversely affecting the geoglyph.
- FIG. 8 schematically shows an example of power feeding by the power feeding vehicle 100.
- the power supply vehicle 100 may serve as an auxiliary function of the power supply solution from the ground, or may realize simultaneous power supply with the power supply solution from the ground.
- the management device 400 manages the ground floodlight 500.
- the management device 400 may supply power to the HAPS 300 by irradiating the ground floodlight 500 with light toward the solar cell panel on the lower surface of the HAPS 300.
- the management device 400 causes the power feeding aircraft 100 to supply power to the HAPS 300 in response to, for example, a cloud being generated between the ground floodlight 500 and the HAPS 300 and the optical power supply being hindered.
- the management device 400 feeds the ground floodlight 500 and the power supply so as to execute both the power supply from the ground floodlight 500 and the power supply from the power supply flying object 100 when the HAPS 300 is quickly charged.
- the aircraft 100 may be controlled.
- FIG. 9 schematically shows an example of the power feeding vehicle 180.
- the power feeding vehicle 180 shown in FIG. 9 is an airship type.
- the power supply vehicle 180 stays on the upper side of the HAPS 300 near the center of the flight route 360. Then, in accordance with the flight of the HAPS 300, the light 120 is irradiated toward the HAPS 300 while rotating around the central axis 182 corresponding to the center of the flight route 360.
- FIG. 10 schematically shows an example of power feeding by the power feeding vehicle 100.
- the power feeding vehicle 100 may sequentially supply power to a plurality of HAPS 300s.
- the control unit 210 may control the power feeding vehicle 100 so as to sequentially irradiate the plurality of HAPS 300s with the light 120 by the light irradiation unit 112. For example, the control unit 210 moves to a position corresponding to the flight area of the second HAPS 300 after supplying power to the first HAPS 300, supplies power to the second HAPS 300, and then flies the third HAPS 300.
- the feeding aircraft 100 may be controlled so as to move to a position corresponding to the area and feed the third HAPS 300.
- the control unit 210 may determine the order of feeding according to the air flow in the flight area where the feeding vehicle 100 is flying.
- the control unit 210 may control the power feeding vehicle 100 so as to supply power to the HAPS 300 while moving from the HAPS 300 located on the windward side toward the HAPS 300 located on the leeward side, for example.
- the control unit 210 receives information about the plurality of HAPS 300s from the management device 400, determines the priority of the plurality of HAPS 300s based on the received information, and executes power supply to the plurality of HAPS 300s in the order according to the priority. You may. For example, the control unit 210 acquires battery remaining amount information indicating the remaining amount of batteries of a plurality of HAPS 300s. Then, the control unit 210 may set the priority of the HAPS 300 having a smaller remaining battery level to be higher, and cause the power feeding aircraft 100 to supply power to the plurality of HAPS 300 in the order according to the set priority. ..
- power may be supplied to one HAPS 300 by a plurality of power feeding aircraft 100.
- the management device 400 supplies power to the HAPS 300, which has an abnormality in the power supply system or the remaining battery level is less than a predetermined threshold value, to the plurality of power feeding aircraft 100 among the plurality of HAPS 300. You may instruct.
- the management device 400 may adjust at least one of the irradiation time by the power feeding vehicle 100, the number of deployed power feeding vehicles 100, and the standby status of the power feeding vehicle 100, depending on the situation.
- the management device 400 adjusts, for example, depending on whether the flight area in which the HAPS 300 is flying is over an urban area or a rural area.
- the management device 400 also adjusts these according to, for example, at least one of the seasons, airflow conditions in the flight area, south-middle altitude, and ground weather.
- the control device 200 mounted on the power feeding vehicle 100 is the main body, and while flying following the flight of the HAPS 300, the light irradiation unit 112 irradiates the solar cell panel 330 with light.
- the management device 400 may be the main body. In this case, the management device 400 may be an example of a control device.
- FIG. 11 schematically shows an example of the functional configuration of the management device 400.
- the management device 400 includes an information acquisition unit 402, an image acquisition unit 404, a distance acquisition unit 406, and a control unit 410.
- the information acquisition unit 402 acquires various types of information.
- the information acquisition unit 402 may acquire information related to the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 402 may receive information related to the power feeding vehicle 100 from the power feeding vehicle 100 via the gateway 40 and the network 20.
- the information acquisition unit 402 acquires the position information of the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 402 acquires the attitude information of the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 402 acquires the moving direction of the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 402 acquires the moving speed of the power feeding vehicle 100.
- the information acquisition unit 402 acquires area information indicating the airflow, atmospheric pressure, and the like in the flight area where the power feeding vehicle 100 is flying.
- the information acquisition unit 402 may acquire the information transmitted by the HAPS 300.
- the information acquisition unit 402 may receive the information transmitted by the HAPS 300 via the gateway 40 and the network 20.
- the information acquisition unit 402 acquires the telemetry information transmitted by the HAPS 300.
- the information acquisition unit 402 may acquire the position information of the HAPS 300.
- the information acquisition unit 402 may acquire the attitude information of the HAPS 300.
- the information acquisition unit 402 may acquire the moving direction information of the HAPS 300.
- the information acquisition unit 402 may acquire the moving speed information of the HAPS 300.
- the information acquisition unit 402 may acquire area information indicating the status of the flight area in which the HAPS 300 is flying.
- the information acquisition unit 402 may acquire the power generation status information of the HAPS 300.
- the image acquisition unit 404 acquires an image captured by the power feeding vehicle 100.
- the image acquisition unit 404 may receive the captured image captured by the camera 114 of the power feeding vehicle 100 via the gateway 40 and the network 20.
- the image acquisition unit 404 receives, for example, an image captured by the HAPS 300 captured by the camera 114.
- the distance acquisition unit 406 acquires the distance between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300.
- the distance acquisition unit 406 may receive the distance between the power feeding vehicle 100 and the HAPS 300 measured by the power feeding vehicle 100 by the radar 116 from the power feeding vehicle 100 via the gateway 40 and the network 20.
- the control unit 410 controls the HAPS 300.
- the control unit 410 may control the HAPS 300 by transmitting various instructions to the HAPS 300 via the network 20 and the gateway 40.
- the control unit 410 may control the HAPS 300 by transmitting various instructions to the HAPS 300 via a communication satellite.
- the control unit 410 may make the HAPS 300 turn over the target area so that the wireless communication area 304 covers the target area on the ground.
- the control unit 410 controls the power feeding vehicle 100.
- the control unit 410 may control the 100 by transmitting various instructions to the power feeding vehicle 100 via the network 20 and the gateway 40.
- the control unit 410 may control the power feeding vehicle 100 by transmitting various instructions to the power feeding vehicle 100 via the communication satellite.
- the control unit 410 instructs the power feeding vehicle 100 to supply power to the HAPS 300, for example, when an abnormality occurs in the power system of the HAPS 300 or the power is insufficient only by the amount of power generated by the solar cell panel 330. ..
- control unit 410 irradiates the solar cell panel 330 of the HAPS 300 with light 120 by the light irradiation unit 112 while following the flight of the HAPS 300 based on the control-related information.
- the power supply flying object 100 may be controlled.
- FIG. 12 schematically shows an example of a hardware configuration of a computer 1200 that functions as a control device 200 or a management device 400.
- 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 the like.
- 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 run by the CPU 1212 to cause the computer 1200 to perform certain operations 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 interconnected by a host controller 1210.
- the computer 1200 also includes an input / output unit such as a communication interface 1222, a storage device 1224, and 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 in it 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 with respect to the communication interface 1222 based on the processing described in the communication program. You may order.
- the communication interface 1222 reads and reads transmission data stored in a transmission buffer area provided in a recording medium such as a RAM 1214, a storage device 1224, a DVD-ROM, or an 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 it possible for the RAM 1214 to read all or necessary parts of a file or database stored in an external recording medium such as a storage device 1224, a DVD drive (DVD-ROM), an IC card, etc., on the RAM 1214. 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.
- an external recording medium such as a storage device 1224, a DVD drive (DVD-ROM), an 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 attribute value of the second attribute is changed to the first attribute that satisfies the predetermined condition. 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. Further, 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. offer.
- 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. offer.
- 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 steps and "parts" are supplied with a dedicated circuit, a programmable circuit supplied with computer-readable instructions stored on a computer-readable storage medium, and / or with computer-readable instructions stored on a computer-readable storage medium. 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, ORs, exclusive ORs, Negative ORs, Negative ORs, and other logical operations, such as, for example, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) and Programmable Logic Arrays (PLAs). , Flipflops, registers, and reconfigurable hardware circuits including memory elements.
- FPGAs Field Programmable Gate Arrays
- PDAs Programmable Logic Arrays
- 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 may be 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 include assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine-dependent instructions, microcodes, firmware instructions, state-setting data, or Smalltalk®, JAVA®, C ++, etc.
- ISA instruction set architecture
- Object-oriented programming languages and either source code or object code written in any combination of one or more programming languages, including traditional procedural programming languages such as the "C" programming language or similar programming languages. May include.
- 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.
- Examples of processors include computer processors, processing units, microprocessors, digital signal processors, controllers, microcontrollers, and the like.
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Abstract
給電用飛行体を制御する制御装置であって、太陽電池パネルを搭載している給電対象飛行体の飛行に追従して飛行しながら、光照射部によって前記太陽電池パネルに向けて光を照射するように前記給電用飛行体を制御する制御部を備える制御装置を提供する。コンピュータによって実行される、給電用飛行体を制御する制御方法であって、太陽電池パネルを搭載している給電対象飛行体の飛行に追従して飛行しながら、光照射部によって太陽電池パネルに向けて光を照射するように給電用飛行体を制御する制御段階を備える制御方法を提供する。
Description
本発明は、制御装置、プログラム、システム、及び制御方法に関する。
特許文献1には、太陽電池パネルを搭載している飛行体に対して地上からレーザ光を照射して光電力伝送を行う技術が記載されている。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2020-019419号公報
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2020-019419号公報
本発明の一実施態様によれば、給電用飛行体を制御する制御装置が提供される。制御装置は、太陽電池パネルを搭載している給電対象飛行体の飛行に追従して飛行しながら、光照射部によって前記太陽電池パネルに向けて光を照射するように前記給電用飛行体を制御する制御部を備えてよい。
上記給電対象飛行体は、成層圏プラットフォームとして機能してよく、上記制御部は、成層圏において、上記給電対象飛行体の飛行に追従して飛行しながら、上記光照射部によって上記太陽電池パネルに向けて光を照射するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記制御装置は、上記給電対象飛行体によって送信された、上記給電対象飛行体の姿勢情報を取得する情報取得部を備えてよく、上記制御部は、上記姿勢情報に基づいて、上記光照射部によって照射される光の方向を調整するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記制御部は、上記姿勢情報によって、上記太陽電池パネルの相対的な角度を特定し、上記太陽電池パネルへの光の入射角の傾きが小さくなるように、上記給電用飛行体の飛行及び上記光照射部による光の照射方向を制御してよい。上記情報取得部は、上記給電対象飛行体の移動方向情報を取得してよく、上記制御部は、上記移動方向情報に基づいて、上記光照射部によって照射される光の方向を調整するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記情報取得部は、上記給電対象飛行体の移動速度情報を取得してよく、上記制御部は、上記移動速度情報に基づいて、上記光照射部によって照射される光の方向を調整するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記情報取得部は、上記給電対象飛行体によって送信された、上記給電対象飛行体が飛行している飛行エリアの状況を示すエリア情報を取得してよく、上記制御部は、上記エリア情報に基づいて、上記光照射部によって照射される光の方向を調整するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記情報取得部は、上記給電対象飛行体によって送信された、上記給電対象飛行の上記太陽電池パネルによる発電状況を示す発電状況情報を取得してよく、上記制御部は、上記発電状況情報に基づいて、上記光照射部によって照射される光の方向を調整するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記制御部は、上記光照射部によって照射される光の方向を変化させながら、上記太陽電池パネルによる発電量の変化を監視して、発電量が最も高くなる光の方向を特定してよい。上記制御部は、上記発電状況情報によって、発電が行われているか否か確認し、発電が行われていない場合に、発電が行われるようになるまで、上記給電用飛行体の飛行方法及び上記光照射部の光の照射方向の少なくともいずれかを調整してよい。
上記制御装置は、上記給電用飛行体が備えるカメラによって撮像された上記給電対象飛行体の撮像画像を取得する画像取得部を備えてよく、上記制御部は、上記撮像画像に基づいて、上記光照射部によって照射される光の方向を調整するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記制御部は、上記撮像画像に基づいて上記給電対象飛行体の上記太陽電池パネルの状況を判定し、判定結果に応じて上記光照射部によって照射される光の方向を調整するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記制御装置は、上記給電用飛行体が備えるレーダによって測定された上記給電用飛行体と上記給電対象飛行体との距離を取得する距離取得部を備えてよく、上記制御部は、上記距離情報に基づいて、上記光照射部によって照射される光の方向を調整するように上記給電用飛行体を制御してよい。
上記制御部は、円形の飛行ルートを巡回飛行している上記給電対象飛行体に対して、より大きい円形の飛行ルートを飛行しながら、上記光照射部によって上記太陽電池パネルに向けて光を照射するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記給電対象飛行体は、翼部の上面に上記太陽電池パネルを有してよく、上記制御部は、上記給電対象飛行体の上側を飛行しながら、上記光照射部によって上記太陽電池パネルに向けて光を照射するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記制御部は、上記光の照射方向が、地上の予め定められたエリアから外れるように、上記給電対象飛行体との位置関係を調整するように、上記給電用飛行体を制御してよい。上記給電対象飛行体は、翼部の下面に上記太陽電池パネルを有してよく、上記制御部は、上記給電対象飛行体の下側を飛行しながら、上記光照射部によって上記太陽電池パネルに向けて光を放射するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記制御部は、複数の上記給電対象飛行体に対して順番に、上記光照射部による光の照射を実行するように上記給電用飛行体を制御してよい。上記制御装置は、上記給電用飛行体に搭載されてよい。
本発明の一実施態様によれば、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。
本発明の一実施態様によれば、上記制御装置と、上記給電用飛行体とを備えるシステムが提供される。上記制御装置は地上に配置されてよく、上記制御部は、上記給電用飛行体に対して指示データを送信することによって、上記給電用飛行体を制御してよい。
本発明の一実施態様によれば、コンピュータによって実行される、給電用飛行体を制御する制御方法が提供される。制御方法は、太陽電池パネルを搭載している給電対象飛行体の飛行に追従して飛行しながら、光照射部によって太陽電池パネルに向けて光を照射するように給電用飛行体を制御する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。
給電対象の飛行体に対して地上から光を照射して光電力伝送をする場合、高精度なトラッキングによる照射技術が必要となる。例えば、給電対象が成層圏プラットフォームとして機能するHAPS(High Altitude Platform Station)である場合には、20km以上離れたところから光を照射するので、高い精度が求められる。また、給電対象の飛行体と地上との間にある雲等の気象条件により効率が左右される課題がある。本実施形態に係るシステム10は、例えば、地上に代えて、給電対象飛行体の近傍に給電用飛行体100を滞空させて、給電用飛行体100から給電対象飛行体に光を照射することにより、効率的な電力伝送を実現する。給電用飛行体100と給電対象飛行体では、飛行速度、高度、飛行性能などが異なる場合があるため、システム10は、給電用飛行体100の飛行特性、給電対象飛行体の飛行状態、飛行パターン、太陽電池パネルへの照射角度・照射継続性に基づく電力電送効率などを考慮して最適な追従方法を選択して、追従制御(AIなどを用いた予測制御を含む)を行うものであってよい。
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。システム10は、給電用飛行体100を備える。システム10は、HAPS300を備えてよい。HAPS300は、給電対象飛行体の一例であってよい。システム10は、管理装置400を備えてよい。
給電用飛行体100は、給電対象飛行体に無線給電する機能を有する。給電用飛行体100は、給電対象飛行体の飛行に追従して飛行することが可能であり、かつ、給電対象飛行体に向けて光を照射可能であれば、どのような飛行体であってもよい。給電用飛行体100は、例えば、飛行機であってよい。給電用飛行体100の動力は、プロペラであっても、ジェットエンジンであっても、他の動力であってもよい。給電用飛行体100は、燃料を搭載して、燃料を使用することによって、飛行したり、光120を照射したりしてよい。また、給電用飛行体100は、大型のバッテリを搭載して、バッテリの電力を使用することによって、飛行したり、光120を使用したりしてよい。
給電用飛行体100は、各種機器を搭載する搭載部110を備える。搭載部110は、不図示の光照射部112を搭載する。搭載部110は、不図示のカメラ114を搭載してよい。搭載部110は、不図示のレーダ116を搭載してよい。
給電用飛行体100は、光照射部112によって、太陽電池パネルを搭載している給電対象飛行体の太陽電池パネルに向けて光120を照射することによって、給電対象飛行体に給電する。
光照射部112が照射する光120の例として、レーザ、可視光、紫外線、及び赤外線等が挙げられる。光照射部112は、例えば、サーチライトである。光照射部112は、レーザ放射設備であってもよい。光照射部112は、フラッドライト及びスポットライト等であってもよい。
光照射部112による光120の照射方向は、調整可能であってよい。給電用飛行体100は、例えば、光照射部112の向きを調整する調整機構を備える。また、光照射部112そのものが、光120の照射方向を調整する調整機能を有してもよい。
給電用飛行体100は、光照射部112を保持するジンバルを備えてよい。ジンバルによって、給電用飛行体100に加わる振動等による、光照射部112によって照射される光120のぶれ等が軽減される。
給電用飛行体100は、制御装置200を有する。制御装置200は、給電用飛行体100の飛行を制御する。制御装置200は、給電用飛行体100が備える各種センサを管理してよい。センサの例として、GPS(Global Positioning System)センサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、風力センサ、及び気圧センサ等が挙げられる。制御装置200は、各種センサの出力によって、給電用飛行体100の位置、姿勢、移動方向、及び移動速度等を管理してよい。また、制御装置200は、各種センサの出力によって、給電用飛行体100が飛行している飛行エリアの気流及び気圧等を管理してよい。
また、制御装置200は、光照射部112を制御する。制御装置200は、光照射部112の調整機構を制御することによって、光120の照射方向を調整してよい。制御装置200は、光照射部112の調整機能を制御することによって、光120の照射方向を調整してよい。
制御装置200は、カメラ114を制御してよい。制御装置200は、例えば、カメラ114HAPS300を撮像させて、HAPS300の撮像画像を取得する。
制御装置200は、レーダ116を制御してよい。制御装置200は、例えば、レーダ116によって、HAPS300との距離を測定してよい。
HAPS300は、成層圏プラットフォームとして機能してよい。HAPS300は、成層圏を飛行しながら、地上のゲートウェイ40との間でフィーダリンク302を形成し、かつ、地上に無線通信エリア304を形成する。
HAPS300は、本体部310、翼部320及び太陽電池パネル330を備える。図1に示す例において、太陽電池パネル330は、翼部320の上面に配置されている。
太陽電池パネル330によって発電された電力は、本体部310及び翼部320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、HAPS300が備える各構成によって利用される。
本体部310には、制御装置312が配置されている。制御装置312は、HAPS300の飛行及び通信を制御する。
制御装置312は、例えば、プロペラの回転、フラップやエレベータの角度等を制御することによってHAPS300の飛行を制御する。制御装置312は、HAPS300が備える各種センサを管理してよい。センサの例として、GPSセンサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、風力センサ、及び気圧センサ等が挙げられる。制御装置312は、各種センサの出力によって、HAPS300の位置、姿勢、移動方向、及び移動速度を管理してよい。また、制御装置312は、各種センサの出力によって、HAPS300が飛行している飛行エリアの気流及び気圧等を管理してよい。また、制御装置312は、太陽電池パネル330による発電状況を管理してよい。
制御装置312は、例えば、FL(Feeder Link)アンテナを用いて、ゲートウェイ40との間でフィーダリンク302を形成してよい。制御装置312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312は、ネットワーク20に接続された管理装置400に、各種情報を送信してよい。制御装置312は、例えば、テレメトリ情報を管理装置400に送信する。
テレメトリ情報は、HAPS300の位置情報を含んでよい。位置情報は、HAPS300の3次元位置を示してよい。テレメトリ情報は、HAPS300の姿勢情報を含んでよい。姿勢情報は、HAPS300のピッチ、ロール、ヨーを示してよい。テレメトリ情報は、HAPS300の移動方向を示す移動方向情報を含んでよい。テレメトリ情報は、HAPS300の移動速度を示す移動速度情報を含んでよい。
テレメトリ情報は、HAPS300が飛行している飛行エリアの状況を示すエリア情報を含んでよい。エリア情報は、HAPS300が飛行している飛行エリアの気流情報を含んでよい。エリア情報は、HAPS300が飛行している飛行エリアの気圧情報を含んでよい。
テレメトリ情報は、太陽電池パネル330による発電状況を示す発電状況情報を含んでよい。発電状況情報は、太陽電池パネル330によって発電が行われているか否かを示してよい。発電状況情報は、太陽電池パネル330による発電量に関する情報を含んでよい。発電量に関する情報は、例えば、単位時間当たりの発電量を含む。
また、制御装置312は、例えば、SL(Service Link)アンテナを用いて、地上に無線通信エリア304を形成する。無線通信エリア304は、SLアンテナを用いて、地上のユーザ端末30とサービスリンクを形成する。
ユーザ端末30は、HAPS300と通信可能であればどのような通信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。
HAPS300は、例えば、フィーダリンク302と、サービスリンクとを介して、ネットワーク20とユーザ端末30との通信を中継する。HAPS300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。
HAPS300は、例えば、無線通信エリア304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、HAPS300は、例えば、ネットワーク20を介して、無線通信エリア304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。
管理装置400は、HAPS300を管理する。管理装置400は、ネットワーク20及びゲートウェイ40を介して、HAPS300と通信してよい。なお、管理装置400は、通信衛星を介してHAPS300と通信してもよい。管理装置400は、各種指示を送信することによってHAPS300を制御してよい。
管理装置400は、無線通信エリア304によって地上の対象エリアをカバーさせるべく、HAPS300に、対象エリアの上空を旋回させてよい。HAPS300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アンテナの指向方向を調整することによって無線通信エリア304による対象エリアのカバーを維持する。
管理装置400は、給電用飛行体100を管理する。管理装置400は、ネットワーク20及びゲートウェイ40を介して、給電用飛行体100と通信してよい。なお、管理装置400は、通信衛星を介して給電用飛行体100と通信してもよい。管理装置400は、各種指示を送信することによって、給電用飛行体100を制御してよい。
管理装置400は、例えば、HAPS300の電源系統に異常が発生したり、太陽電池パネル330による発電量だけでは電力が不足したりした場合等に、給電用飛行体100に、HAPS300に対する給電を指示する。
なお、図1では、給電対象飛行体の一例としてHAPS300を挙げているが、これに限らない。給電対象飛行体は、太陽電池パネルを搭載している飛行体であれば、どのような飛行体であってもよい。また、給電用飛行体100は、飛行体以外に給電してもよい。給電用飛行体100は、例えば、地上に固定されたソーラー発電所等の太陽電池パネルに向けて光120を照射してもよい。
また、給電用飛行体100は、給電以外の用途に光120を用いてもよい。例えば、光照射部112がレーザを照射する場合、レーザによって、台風等の状態を上空から計測したり、土地の起伏を測定したりしてもよい。また、例えば、給電用飛行体100は、救助の用途に光120を用いてもよい。具体例として、給電用飛行体100は、救難ボートを発見した場合に、光120によって救難ボートを照らす等の用途に、光120を用いる。
図2は、システム10における処理の流れの一例を概略的に示す。図2に示す処理は、HAPS300の電源系統に異常が発生したことに応じて開始される。
ステップ102(ステップをSと省略して記載する場合がある。)では、管理装置400が、電源系統に異常が発生したHAPS300を、他の機体に切り替えることが可能であるか否かを判定する。管理装置400は、例えば、予備機体の空きがある場合に、切替可と判定し、予備機体の空きがない場合に、切替不可と判定する。切替可と判定した場合、S104に進み、切替不可と判定した場合、S106に進む。
S104では、管理装置400が、電源系統に異常が発生したHAPS300を、予備機体に切り替える。例えば、管理装置400が、電源系統に異常が発生したHAPS300の飛行エリアまで移動して、当該HAPS300が形成していた無線通信エリアと同様の無線通信エリアを形成する指示を、予備のHAPS300に送信する。また、管理装置400が、予備のHAPS300との交代後に地上に帰還する指示を、電源系統に異常が発生したHAPS300に送信する。
S106では、管理装置400が、暫定給電対応が可能であるか否かを判定する。管理装置400は、例えば、電源系統に異常が発生したHAPS300に対して給電を行うことができる給電用飛行体100が存在する場合、対応可と判定し、存在しない場合、対応否と判定する。対応可と判定した場合、S108に進み、対応不可と判定した場合、S110に進む。
S108では、管理装置400が、給電用飛行体100に対して、HAPS300への給電指示を送信する。給電指示を受信した給電用飛行体100は、成層圏のHAPS300の飛行エリアまで移動して、HAPS300の飛行に追従して飛行しながら、HAPS300への給電を開始する。給電用飛行体100は、給電が完了した後、地上へ帰還する。
S110では、管理装置400が、電源系統に異常が発生したHAPS300に、地上に帰還するように指示する。HAPS300は、指示に応じて、地上に帰還する。
図3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、情報取得部202、画像取得部204、距離取得部206、指示受信部208、及び制御部210を備える。
情報取得部202は、各種情報を取得する。情報取得部202は、給電用飛行体100に関連する情報を取得してよい。情報取得部202は、給電用飛行体100が備える各種センサによって出力された情報を取得してよい。例えば、情報取得部202は、給電用飛行体100の位置情報を取得する。例えば、情報取得部202は、給電用飛行体100の姿勢情報を取得する。例えば、情報取得部202は、給電用飛行体100の移動方向を取得する。例えば、情報取得部202は、給電用飛行体100の移動速度を取得する。例えば、情報取得部202は、給電用飛行体100が飛行している飛行エリアの気流及び気圧等を示すエリア情報を取得する。
情報取得部202は、HAPS300によって送信された情報を取得してよい。情報取得部202は、例えば、HAPS300が管理装置400に対して送信した情報を、管理装置400から受信する。情報取得部202は、HAPS300が、フィーダリンク302及びゲートウェイ40を介して管理装置400に送信した情報を、ゲートウェイ40を介して受信してよい。
例えば、情報取得部202は、HAPS300によって送信されたテレメトリ情報を取得する。情報取得部202は、HAPS300の位置情報を取得してよい。情報取得部202は、HAPS300の姿勢情報を取得してよい。情報取得部202は、HAPS300の移動方向情報を取得してよい。情報取得部202は、HAPS300の移動速度情報を取得してよい。情報取得部202は、HAPS300が飛行している飛行エリアの状況を示すエリア情報を取得してよい。情報取得部202は、HAPS300の発電状況情報を取得してよい。
画像取得部204は、カメラ114によって撮像された撮像画像を取得する。画像取得部204は、例えば、HAPS300をカメラ114に撮像させて、HAPS300の撮像画像を取得する。
距離取得部206は、給電用飛行体100とHAPS300との距離を取得する。距離取得部206は、レーダ116に、給電用飛行体100とHAPS300との距離を測定させてよい。距離取得部206は、レーダ116によって測定された給電用飛行体100とHAPS300との距離を取得してよい。
指示受信部208は、管理装置400から各種指示を受信する。指示受信部208は、ネットワーク20及びゲートウェイ40を介して、管理装置400から指示を受信してよい。
管理装置400は、制御関連情報を含む指示を給電用飛行体100に送信してよい。制御関連情報は、給電用飛行体100がHAPS300の飛行に追従して飛行しながら、HAPS300の太陽電池パネル330に向けて光120を照射するために用いる情報であってよい。制御関連情報は、例えば、HAPS300の飛行エリアを示す情報を含む。制御関連情報は、例えば、HAPS300の飛行パターンを示す情報を含む。制御関連情報は、例えば、HAPS300の飛行速度を示す情報を含む。
制御部210は、指示受信部208が受信した指示に従って、給電用飛行体100の飛行及び光120の照射を制御する。制御部210は、指示に含まれる制御関連情報を用いて、HAPS300の飛行に追従して飛行しながら、光照射部112によってHAPS300の太陽電池パネル330に向けて光120を照射するように給電用飛行体100を制御する。制御部210は、成層圏において、HAPS300の飛行に追従して飛行しながら、光照射部112によってHAPS300の太陽電池パネル330に向けて光120を照射するように給電用飛行体100を制御してよい。
制御部210は、情報取得部202が取得した情報に基づいて、光照射部112によって照射される光の方向を調整するように給電用飛行体100を制御してよい。例えば、制御部210は、情報取得部202が取得した情報に基づいて、光照射部112によって照射される光の方向を調整するように、給電用飛行体100の飛行を制御する。また、例えば、制御部210は、情報取得部202が取得した情報に基づいて、光照射部112によって照射される光の方向を調整するように、光照射部112による光120の照射方向を制御する。制御部210は、情報取得部202が取得した情報に基づいて、光照射部112によって照射される光の方向を調整するように、給電用飛行体100の飛行と、光照射部112による光120の照射方向との両方を調整してもよい。
制御部210は、例えば、HAPS300の位置情報に基づいて、光照射部112によって照射される光120の方向を調整するように給電用飛行体100を制御する。制御部210は、HAPS300の位置情報を用いて、給電用飛行体100とHAPS300との位置関係を特定し、HAPS300に向けて光120が照射されるように、給電用飛行体100の飛行及び光照射部112による光120の照射方向を制御してよい。
制御部210は、例えば、HAPS300の姿勢情報に基づいて、光照射部112によって照射される光120の方向を調整するように給電用飛行体100を制御する。制御部210は、HAPS300の姿勢情報によって、太陽電池パネル330の相対的な角度等を特定し、太陽電池パネル330への光120の入射角の傾きが小さくなるように、給電用飛行体100の飛行及び光照射部112による光120の照射方向を制御してよい。
制御部210は、例えば、HAPS300が飛行している飛行エリアの状況を示すエリア情報に基づいて、光照射部112によって照射される光120の方向を調整するように給電用飛行体100を制御する。制御部210は、例えば、HAPS300の飛行パターンに合わせて給電用飛行体100を飛行させている間に、HAPS300が飛行している飛行エリアの気流及び気圧等の変化に応じて、最適な飛行方法をリアルタイムでシミュレートする。制御部210は、気流及び気圧等が変化した場合であっても、HAPS300の飛行に追従して飛行できるように、飛行速度及び飛行ルートの少なくともいずれかを調整するよう給電用飛行体100を制御してよい。
制御部210は、例えば、HAPS300の発電状況情報に基づいて、光照射部112によって照射される光120の方向を調整するように給電用飛行体100を制御する。制御部210は、例えば、光照射部112によって照射される光120の方向を変化させながら、太陽電池パネル330による発電量の変化を監視して、発電量が最も高くなる光120の方向を特定する。また、制御部210は、発電状況情報によって、発電が行われているか否か確認し、発電が行われていない場合に、発電が行われるようになるまで、給電用飛行体100の飛行方法及び光照射部112の光120の照射方向の少なくともいずれかを調整する。
制御部210は、画像取得部204が取得した撮像画像に基づいて、光照射部112によって照射される光の方向を調整するように100を制御してよい。制御部210は、例えば、HAPS300を撮像した撮像画像に基づいて、HAPS300の太陽電池パネル330の状況を判定し、判定結果に応じて光照射部112によって照射される光の方向を調整するように給電用飛行体100を制御する。制御部210は、例えば、撮像画像に基づいて、給電用飛行体100を視点とした場合の、太陽電池パネル330の角度、面積、形状(機体のしなり等)を判別する。
制御部210は、距離取得部206が取得した給電用飛行体100とHAPS300との距離に基づいて、光照射部112によって照射される光の方向を調整するように100を制御してよい。制御部210は、例えば、給電用飛行体100の飛行を制御することによって、給電用飛行体100とHAPS300との距離を調整しつつ、光照射部112によって照射される光の方向を調整する。
制御部210は、HAPS300の位置情報、姿勢情報、移動方向情報、移動速度情報、HAPS300が飛行している飛行エリアの状況を示すエリア情報、HAPS300の発電状況情報、カメラ114によって撮像された撮像画像、及び給電用飛行体100とHAPS300との距離のうちの複数を用いて、光照射部112によって照射される光の方向を調整するように100を制御してよい。制御部210は、これらのうちの複数を用いて、HAPS300の太陽電池パネル330による、光照射部112による光120の受光効率がより高くなるように、給電用飛行体100の位置、光120の照射位置、光120の照射角度等を調整してよい。
図4は、給電用飛行体100による給電例を概略的に示す。制御部210は、円形の飛行ルート360を巡回飛行しているHAPS300に対して、より大きい円形の飛行ルート160を飛行しながら、光照射部112によって太陽電池パネル330に向けて光120を照射するように給電用飛行体100を制御してよい。
制御部210は、HAPS300の上側を飛行しながら、光照射部112によって太陽電池パネル330に向けて光120を照射するように給電用飛行体100を制御してよい。制御部210は、図4に示すように、飛行ルート160における給電用飛行体100の位置が、飛行ルート360におけるHAPS300の位置と同じ位置になるように、給電用飛行体100の飛行を制御してよい。これにより、異なる位置となる場合と比較して、給電用飛行体100とHAPS300の距離をより短くすることができ、光120の照射距離を短くし、かつ、光120の照射方向の調整をしやすくすることができる。
制御部210は、情報取得部202が取得した飛行ルート360の情報に基づいて、飛行ルート160を決定してよい。制御部210は、飛行ルート160を飛行しながら、飛行ルート360を飛行するHAPS300を追従できるように、給電用飛行体100の飛行速度を調整してよい。
図5は、給電用飛行体100による給電例を概略的に示す。ここでは、図4と異なる点を主に説明する。制御部210は、図5に示すように、飛行ルート160における給電用飛行体100の位置が、飛行ルート360におけるHAPS300の位置と対向する位置になるように、給電用飛行体100の飛行を制御してよい。図5に示す例において、HAPS300は、円形の飛行ルート360を巡回飛行しており、内側に傾いて飛行することになるので、給電用飛行体100が対向する位置を飛行することによって、太陽電池パネル330に対する光120の照射方向の傾きを少なくすることができ、給電効率を高めることができる。
図6は、給電用飛行体100による給電例を概略的に示す。制御部210は、HAPS300の上側から光120を照射する場合に、光120の照射方向が、地上の予め定められたエリアから外れるようにHAPS300との位置関係を調整するように、給電用飛行体100を制御してよい。当該エリアは、給電用飛行体100の光120が到達することが望ましくない任意のエリアであってよい。
図6では、予め定められたエリアの例として、都市エリア600を例示している。光120の照射方向が都市エリア600から外れるように調整することによって、光120が都市エリア600に悪影響を及ぼしてしまうことを防止できる。
図7は、給電用飛行体100による給電例を概略的に示す。ここでは、HAPS300が、翼部320の下面に太陽電池パネルを有する場合について説明する。
制御部210は、HAPS300の下側を飛行しながら、光照射部112によって、HAPS300の下面の太陽電池パネルに向けて光120に照射するように給電用飛行体100を制御してよい。下側から上側に向けて光120を照射するように構成することによって、光120が地上絵に悪影響を与えてしまうことを防止できる。
図8は、給電用飛行体100による給電例を概略的に示す。給電用飛行体100は、地上からの給電ソリューションの補助機能の役割を果たしたり、地上からの給電ソリューションとの同時給電を実現したりしてもよい。
例えば、管理装置400が、地上投光器500を管理する。管理装置400は、地上投光器500に、HAPS300の下面の太陽電池パネルに向けて光を照射されることによって、HAPS300に給電させてよい。管理装置400は、例えば、地上投光器500とHAPS300との間に雲が発生して、光給電が妨げられたことに応じて、給電用飛行体100に、HAPS300への給電を実行させる。
また、例えば、管理装置400は、HAPS300に対して急速充電を行う場合に、地上投光器500からの給電と、給電用飛行体100からの給電との両方を実行するように、地上投光器500及び給電用飛行体100を制御してもよい。
図9は、給電用飛行体180の一例を概略的に示す。図9に示す給電用飛行体180は、飛行船タイプである。給電用飛行体180は、HAPS300の上側において、飛行ルート360の中心付近に滞在する。そして、HAPS300の飛行に合わせて、飛行ルート360の中心に対応する中心軸182を中心に回転しながら、HAPS300に向けて光120を照射する。
図10は、給電用飛行体100による給電例を概略的に示す。給電用飛行体100は、複数のHAPS300に対して順番に給電を実行してもよい。
制御部210は、複数のHAPS300に対して順番に、光照射部112による光120の照射を実行するように給電用飛行体100を制御してよい。制御部210は、例えば、第1のHAPS300に対して給電した後、第2のHAPS300の飛行エリアに対応する位置まで移動し、第2のHAPS300に対して給電した後、第3のHAPS300の飛行エリアに対応する位置まで移動して、第3のHAPS300に給電するように給電用飛行体100を制御してよい。
制御部210は、給電用飛行体100が飛行している飛行エリアの気流に応じて、給電の順番を決定してもよい。制御部210は、例えば、より風上に位置するHAPS300から、より風下に位置するHAPS300に向けて移動しながら、これらのHAPS300に給電するように給電用飛行体100を制御してよい。
制御部210は、複数のHAPS300に関する情報を管理装置400から受信して、受信した情報に基づいて複数のHAPS300の優先度を判定して、優先度に応じた順番で複数のHAPS300に給電を実行してもよい。例えば、制御部210は、複数のHAPS300のバッテリの残量を示すバッテリ残量情報を取得する。そして、制御部210は、バッテリ残量がより少ないHAPS300の優先度をより高く設定して、設定した優先度に応じた順番で、複数のHAPS300に対する給電を給電用飛行体100に実行させてよい。
なお、1機のHAPS300に対して、複数の給電用飛行体100による給電を実行してもよい。例えば、管理装置400は、複数のHAPS300のうち、電源系統に異常が発生したり、バッテリ残量が予め定められた閾値よりも少なくなっているHAPS300に対する給電を、複数の給電用飛行体100に指示してよい。
管理装置400は、状況に応じて、給電用飛行体100による照射時間、給電用飛行体100の配備数、及び給電用飛行体100の待機状況の少なくともいずれかを調整してもよい。管理装置400は、例えば、HAPS300が飛行している飛行エリアが、都市部の上空なのか、ルーラルエリアの上空なのかに応じてこれらを調整する。また、管理装置400は、例えば、季節、飛行エリアの気流の状況、南中高度、及び地上の気象の少なくともいずれかに応じて、これらを調整する。
上記実施形態では、給電用飛行体100に搭載されている制御装置200が主体となって、HAPS300の飛行に追従して飛行しながら、光照射部112によって太陽電池パネル330に向けて光を照射するように給電用飛行体100を制御する場合について説明したが、管理装置400が主体となって行われてもよい。この場合、管理装置400は、制御装置の一例であってよい。
図11は、管理装置400の機能構成の一例を概略的に示す。管理装置400は、情報取得部402、画像取得部404、距離取得部406、及び制御部410を備える。
情報取得部402は、各種情報を取得する。情報取得部402は、給電用飛行体100に関連する情報を取得してよい。情報取得部402は、給電用飛行体100に関連する情報を、ゲートウェイ40及びネットワーク20を介して給電用飛行体100から受信してよい。
例えば、情報取得部402は、給電用飛行体100の位置情報を取得する。例えば、情報取得部402は、給電用飛行体100の姿勢情報を取得する。例えば、情報取得部402は、給電用飛行体100の移動方向を取得する。例えば、情報取得部402は、給電用飛行体100の移動速度を取得する。例えば、情報取得部402は、給電用飛行体100が飛行している飛行エリアの気流及び気圧等を示すエリア情報を取得する。
情報取得部402は、HAPS300によって送信された情報を取得してよい。情報取得部402は、HAPS300によって送信された情報をゲートウェイ40及びネットワーク20を介して受信してよい。
例えば、情報取得部402は、HAPS300によって送信されたテレメトリ情報を取得する。情報取得部402は、HAPS300の位置情報を取得してよい。情報取得部402は、HAPS300の姿勢情報を取得してよい。情報取得部402は、HAPS300の移動方向情報を取得してよい。情報取得部402は、HAPS300の移動速度情報を取得してよい。情報取得部402は、HAPS300が飛行している飛行エリアの状況を示すエリア情報を取得してよい。情報取得部402は、HAPS300の発電状況情報を取得してよい。
画像取得部404は、給電用飛行体100によって撮像された撮像画像を取得する。画像取得部404は、給電用飛行体100のカメラ114によって撮像された撮像画像を、ゲートウェイ40及びネットワーク20を介して受信してよい。画像取得部404は、例えば、カメラ114によって撮像されたHAPS300の撮像画像を受信する。
距離取得部406は、給電用飛行体100とHAPS300との距離を取得する。距離取得部406は、給電用飛行体100がレーダ116によって測定した、給電用飛行体100とHAPS300との距離を、ゲートウェイ40及びネットワーク20を介して給電用飛行体100から受信してよい。
制御部410は、HAPS300を制御する。制御部410は、ネットワーク20及びゲートウェイ40を介して、HAPS300に各種指示を送信することによってHAPS300を制御してよい。制御部410は、通信衛星を介してHAPS300に各種指示を送信することによってHAPS300を制御してもよい。制御部410は、無線通信エリア304によって地上の対象エリアをカバーさせるべく、HAPS300に、対象エリアの上空を旋回させてよい。
制御部410は、給電用飛行体100を制御する。制御部410は、ネットワーク20及びゲートウェイ40を介して、給電用飛行体100に各種指示を送信することによって100を制御してよい。制御部410は、通信衛星を介して給電用飛行体100に各種指示を送信することによって給電用飛行体100を制御してもよい。制御部410は、例えば、HAPS300の電源系統に異常が発生したり、太陽電池パネル330による発電量だけでは電力が不足したりした場合等に、給電用飛行体100に、HAPS300に対する給電を指示する。
制御部410は、制御部210と同様に、制御関連情報に基づいて、HAPS300の飛行に追従して飛行しながら、光照射部112によってHAPS300の太陽電池パネル330に向けて光120を照射するように給電用飛行体100を制御してよい。
図12は、制御装置200又は管理装置400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(登録商標)、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 ゲートウェイ、100 給電用飛行体、110 搭載部、112 光照射部、114 カメラ、116 レーダ、120 光、160 飛行ルート、180 給電用飛行体、200 制御装置、202 情報取得部、204 画像取得部、206 距離取得部、208 指示受信部、210 制御部、300 HAPS、302 フィーダリンク、304 無線通信エリア、310 本体部、312 制御装置、320 翼部、330 太陽電池パネル、360 飛行ルート、400 管理装置、402 情報取得部、404 画像取得部、406 距離取得部、410 制御部、500 地上投光器、600 都市エリア、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 (18)
- 給電用飛行体を制御する制御装置であって、
太陽電池パネルを搭載している給電対象飛行体の飛行に追従して飛行しながら、光照射部によって前記太陽電池パネルに向けて光を照射するように前記給電用飛行体を制御する制御部
を備える制御装置。 - 前記給電対象飛行体は、成層圏プラットフォームとして機能し、
前記制御部は、成層圏において、前記給電対象飛行体の飛行に追従して飛行しながら、前記光照射部によって前記太陽電池パネルに向けて光を照射するように前記給電用飛行体を制御する、請求項1に記載の制御装置。 - 前記給電対象飛行体によって送信された、前記給電対象飛行体の姿勢情報を取得する情報取得部
を備え、
前記制御部は、前記姿勢情報に基づいて、前記光照射部によって照射される光の方向を調整するように前記給電用飛行体を制御する、請求項1又は2に記載の制御装置。 - 前記情報取得部は、前記給電対象飛行体によって送信された、前記給電対象飛行体が飛行している飛行エリアの状況を示すエリア情報を取得し、
前記制御部は、前記エリア情報に基づいて、前記光照射部によって照射される光の方向を調整するように前記給電用飛行体を制御する、請求項3に記載の制御装置。 - 前記情報取得部は、前記給電対象飛行体によって送信された、前記給電対象飛行体の前記太陽電池パネルによる発電状況を示す発電状況情報を取得し、
前記制御部は、前記発電状況情報に基づいて、前記光照射部によって照射される光の方向を調整するように前記給電用飛行体を制御する、請求項3又は4に記載の制御装置。 - 前記給電用飛行体が備えるカメラによって撮像された前記給電対象飛行体の撮像画像を取得する画像取得部
を備え、
前記制御部は、前記撮像画像に基づいて、前記光照射部によって照射される光の方向を調整するように前記給電用飛行体を制御する、請求項1から5のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像画像に基づいて前記給電対象飛行体の前記太陽電池パネルの状況を判定し、判定結果に応じて前記光照射部によって照射される光の方向を調整するように前記給電用飛行体を制御する、請求項6に記載の制御装置。
- 前記給電用飛行体が備えるレーダによって測定された前記給電用飛行体と前記給電対象飛行体との距離を取得する距離取得部
を備え、
前記制御部は、前記距離に基づいて、前記光照射部によって照射される光の方向を調整するように前記給電用飛行体を制御する、請求項1から7のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、円形の飛行ルートを巡回飛行している前記給電対象飛行体に対して、より大きい円形の飛行ルートを飛行しながら、前記光照射部によって前記太陽電池パネルに向けて光を照射するように前記給電用飛行体を制御する、請求項1から8のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記給電対象飛行体は、翼部の上面に前記太陽電池パネルを有し、
前記制御部は、前記給電対象飛行体の上側を飛行しながら、前記光照射部によって前記太陽電池パネルに向けて光を照射するように前記給電用飛行体を制御する、請求項1から9のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記光の照射方向が、地上の予め定められたエリアから外れるように、前記給電対象飛行体との位置関係を調整するように、前記給電用飛行体を制御する、請求項10に記載の制御装置。
- 前記給電対象飛行体は、翼部の下面に前記太陽電池パネルを有し、
前記制御部は、前記給電対象飛行体の下側を飛行しながら、前記光照射部によって前記太陽電池パネルに向けて光を放射するように前記給電用飛行体を制御する、請求項1から11のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、複数の前記給電対象飛行体に対して順番に、前記光照射部による光の照射を実行するように前記給電用飛行体を制御する、請求項1から12のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記制御装置は、前記給電用飛行体に搭載される、請求項1から13のいずれか一項に記載の制御装置。
- コンピュータを、請求項1から14のいずれか一項に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。
- 請求項1から13のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記給電用飛行体と
を備えるシステム。 - 前記制御装置は地上に配置され、
前記制御部は、前記給電用飛行体に対して指示データを送信することによって、前記給電用飛行体を制御する、請求項16に記載のシステム。 - コンピュータによって実行される、給電用飛行体を制御する制御方法であって、
太陽電池パネルを搭載している給電対象飛行体の飛行に追従して飛行しながら、光照射部によって前記太陽電池パネルに向けて光を照射するように前記給電用飛行体を制御する制御段階
を備える制御方法。
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