JP2008236438A - 空中ノード装置及びネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】災害発生時などにダメージを受けたネットワークノードに代替してネットワークを構成する。
【解決手段】空中に浮揚させる浮揚手段３１と、空中を移動及び停止するための推進手段３２と、電源と、無線通信部３５とを備え、自装置の位置情報を検出するＧＰＳ部３６と、他空中ノード装置から相互通信により得られた空中ノード装置の位置情報を取得する無線通信部３５と、前記ＧＰＳ部３６により検出された自装置の位置情報と、無線通信部３５により取得された他空中ノード装置の位置情報と、必要に応じて与えられる地上局の位置情報とに基づき、所要通信を可能とする位置情報を算出する算出手段３７と、算出手段３７により算出された位置情報に基づき前記推進手段３２を制御する移動停止制御手段３８とを具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は、空中において通信の中継を行う空中ノード装置及びこれを用いて構成したネットワークに関するものである。

光を用いた通信を行う端末の位置を正確に把握して、即座にネットワークを構築するセンサネットワークシステムが特許文献１に記載されている。また、相互にネットワーク構成し、相互の距離を調整するなどの機能を有する空中浮揚ロボットが特許文献２に開示されている。

特開２００６−７４５３６号公報 特開２００５−３４９５１７号公報

上記のものは、基本的にそれ自体が情報収集などの機能を有するもので、災害発生時などにダメージを受けたネットワークノードの代替を行うものではない。

従って、災害発生時などにダメージを受けたネットワークノードの代替を行う空中ノード装置の実現が求められている。本発明はこのような現状に鑑みてなされたもので、その目的は災害発生時などにダメージを受けたネットワークノードに代替してネットワーク構成を行うことができる空中ノード装置を提供することである。また、他の目的は、この空中ノード装置を用いて構成したネットワークを提供することである。

本発明に係る空中ノード装置は、空中に浮揚させる浮揚手段と、空中を移動及び停止するための推進手段と、電源と、無線通信部とを備え、自装置の位置情報を検出する位置検出手段と、他空中ノード装置から相互通信により得られた空中ノード装置の位置情報を取得する位置取得手段と、前記位置検出手段により検出された自装置の位置情報と、前記位置取得手段により取得された他空中ノード装置の位置情報と、必要に応じて与えられる地上局の位置情報とに基づき、所要通信を可能とする位置情報を算出する算出手段と、算出手段により算出された位置情報に基づき前記推進手段を制御する移動停止制御手段とを具備していることを特徴とする。

本発明に係る空中ノード装置は、空中に浮揚させる浮揚手段と、空中を移動及び停止するための推進手段と、電源と、無線通信部とを備え、他空中ノード装置と中継すべき地上局とからそれぞれ相互通信により得られる電界強度を検出する電界強度検出手段と、前記電界強度検出手段により検出された電界強度に基づき前記推進手段を制御する移動停止制御手段とを具備していることを特徴とする。

本発明に係るネットワークは、少なくとも２つの地上局と、１以上の請求項１に記載の空中ノード装置とにより構成されることを特徴とする。

本発明に係るネットワークは、少なくとも２つの地上局と、１以上の請求項２に記載の空中ノード装置とにより構成されることを特徴とする。

本発明に係るネットワークは、少なくとも２つの地上局と、１以上の請求項１に記載の空中ノード装置と、１以上の請求項２に記載の空中ノード装置とにより構成されることを特徴とする。

本発明に係る空中ノード装置は、自装置の位置情報を検出し、他空中ノード装置から相互通信により得られた空中ノード装置の位置情報を取得し、検出された自装置の位置情報と、取得された他空中ノード装置の位置情報と、必要に応じて与えられる地上局の位置情報とに基づき、所要通信を可能とする位置情報を算出して、算出された位置情報に基づき推進手段を制御して所要位置に移動停止することができ、２地上局間の中継を可能であり、災害発生時などにダメージを受けたネットワークノードに代替してネットワーク構成を行うことができる。

本発明に係る空中ノード装置は、他空中ノード装置と中継すべき地上局とからそれぞれ相互通信により得られる電界強度を検出し、検出された電界強度に基づき推進手段を制御するので、電界強度が所要の位置に移動停止することができ、２地上局間の中継を可能であり、災害発生時などにダメージを受けたネットワークノードに代替してネットワーク構成を行うことができる。

本発明に係るネットワークは、請求項１に記載の空中ノード装置を備えるので、災害発生時などにも適切に通信が可能となる。

本発明に係るネットワークは、請求項２に記載の空中ノード装置を備えるので、災害発生時などにも適切に通信が可能となる。

本発明に係るネットワークは、請求項１と請求項２に記載の空中ノード装置を備えるので、災害発生時などにも適切に通信が可能となる。

以下添付図面を参照して、本発明に係る空中ノード装置の実施例及びそれを用いて構成したネットワークを説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１には、実施例に係るネットワークが示され、少なくとも２の地上局１０、２０と、空中ノード装置３０−１、３０−２を備える。空中ノード装置は、１台以上備えられる。空中ノード装置３０−１、３０−２は同一構成である。

図２には、第１の実施例に係る空中ノード装置３０の構成図が示されている。空中ノード装置３０は、浮揚手段３１、推進手段３２を備える。浮揚手段３１は、飛行船のバルーン部分などにより構成することができる。推進手段３２はエンジンによるプロペラ回転により実現することができる。

また、空中ノード装置３０には、太陽電池パネル３３と蓄電池３４とが備えられ、蓄電池に蓄積された電荷による電源が各部へ供給される。空中ノード装置３０には、無線通信部３５、ＧＰＳ部３６、算出手段３７、移動停止制御手段３８が備えられている。

無線通信部３５は、地上局１０、２０や他の空中ノード装置と無線通信を行うもので、本来の地上局１０、２０で伝送される情報の中継通信と、自装置が空中ノード装置として動作してゆくために行う制御情報の通信とを行う。

ＧＰＳ部３６は、当該空中ノード装置３０の位置情報を得て、無線通信部３５へ送ると共に、算出手段３７へ送出する。無線通信部３５は自装置の位置情報と識別情報とを定められた間隔で空中ノード装置へ送信している。算出手段３７は、ＧＰＳ部３５により位置検出された自装置の位置情報と、位置取得手段である無線通信部３５により取得された他空中ノード装置の位置情報と、必要に応じて与えられる２地上局１０、２０の位置情報（算出手段３７が保持している）とに基づき、所要の通信を（例えば、２地上局１０、２０間の通信を）可能とする位置情報を算出するものである。

具体的には、２地上局１０、２０間を結ぶ直線上において、Ｍ台の空中ノード装置が等間隔で並ぶ位置を求め、且つその位置の中で自装置の位置に最も近い位置（目標位置）を求めるものである。移動停止制御手段３８は、算出手段３７により算出された位置情報に基づき上記推進手段３２を制御することにより、上記目標位置に当該空中ノード装置３０を移動させる。なお、目標位置が２つ以上となると、例えば、緯度が近い地点さもなければ経度が近い地点を目標位置とする。

以上の通りに構成された空中ノード装置３０の算出手段３７と、移動停止制御手段３８は、ＣＰＵが図３のフローチャートに対応するプログラムを実行して実現するので、このフローチャートにより動作を説明する。空中ノード装置３０が動作を開始すると、ＧＰＳ部３６から自装置の位置情報を検出し（Ｓ１１）、他の空中ノード装置との通信によりた空中ノード装置の位置情報を求める（Ｓ１２）。

そして、他空中ノード装置からは担当する２地上局の識別情報も受け取る。これにより、２地上局１０、２０間に幾つの空中ノード装置が介在することになるかを検出し（Ｓ１３）、それらの配置位置（２地上局１０、２０間を結ぶ直線上において、Ｍ台の空中ノード装置が等間隔で並ぶ位置）を算出する（Ｓ１４）。

上記ステップＳ１４で求めたその位置の中で自装置の位置に最も近い位置（目標位置）を求める（Ｓ１５）。そして、求めた位置へ向けて推進制御を行い、空中ノード装置３０を移動させ（Ｓ１６）、自装置の位置情報を検出し（Ｓ１７）、目標所要位置へ到着したかを検出する（Ｓ１８）。

目標位置へ到着していなければ、ステップＳ１６〜Ｓ１８を繰り返し、目標位置へ到着するとエンドとなる。なお、その後において、所定時間毎にこのフローチャートに対応するプログラムが起動され、空中ノード装置３０の位置補正を行う。このようにして、災害時に地上局１０、２０間のノードが被害を受けたなどの場合に、適切にネットワークが構築される。

次に、第２の実施例に係る空中ノード装置を説明する。図３には、第２の実施例に係る空中ノード装置３０Ａの構成図が示されている。空中ノード装置３０Ａは、第１の実施例に係る空中ノード装置３０と同様の構成である浮揚手段３１、推進手段３２、太陽電池パネル３３、蓄電池３４を備えている。

空中ノード装置３０Ａは、電界強度検出部４１、強度比較手段４２、移動停止制御手段３８Ａを備えている。電界強度検出部４１は、無線通信部３５が受信した電波の電界強度を検出し、電界強度情報を強度比較手段４２へ送出する。電界強度情報は電界強度の値と、送信側装置の識別情報を含むものである。即ち、送信元が地上局１０、２０や他の空中ノード装置のいずれであるかを示す情報が含まれている。

強度比較手段４２は、過去に検出した電界強度情報と、その送信元識別情報、及び電界強度の前観測地点からの移動方向の情報が、観測地点識別情報に対応して、図４に示されるように記憶する強度履歴テーブル４３を備えている。強度比較手段４２は、電界強度検出部４１から送られる電界強度情報と、強度履歴テーブル４３の情報を比較し、次の移動方向を求める。

強度比較手段４２による具体的な処理は次のようである。例えば、空中ノード装置３０Ａは図1の空中ノード装置３０−2であり、地上局１０と空中ノード装置３０−１との中間に位置すべきものとして指示情報が与えられている。その場合、地上局１０と地上局２０とを結ぶ直線上に位置することになるので、直線上の位置まで移動する。地上局１０と地上局２０の電界強度が共に前回より下がると、逆方向へ移行し、地上局１０と地上局２０の電界強度の少なくとも一方が前回より上がるとその移動方向を維持する。

地上局１０と地上局２０の電界強度の少なくとも一方のピークとなった位置が直線上の位置とする。ここで、地上局１０と地上局２０の両方が共に弱まらない方向を試行錯誤の移動により求める。この方向が直線上を移動できる方向である。次に、上記直線上を移動して、地上局１０と空中ノード装置３０−１の電界強度が等しくなる地点が停止する地点として求める。

移動停止制御手段３８Ａは、強度比較手段４２により求められる移動方向情報に基づき推進手段３２を制御することにより、上記目標位置であるに地上局１０と空中ノード装置３０−１の中間位置に当該空中ノード装置３０Ａを移動させる。なお、地上局１０、２０の中間に移動させるのであれば、上記直線上を移動して、地上局１０、２０の電界強度が等しくなる地点を求める。また、２つの空中ノード装置の中間に移動するのであれば、上記の説明における地上局１０を一方の空中ノード装置に代えて同様の処理を行う。

以上の通りに構成された空中ノード装置３０Ａの強度比較手段４２と、移動停止制御手段３８Ａは、ＣＰＵが図５のフローチャートに対応するプログラムを実行して実現するので、このフローチャートにより動作を説明する。空中ノード装置３０Ａが動作を開始すると、２地上局１０、２０と他の空中ノード装置の電界強度を検出し、強度履歴テーブル４３へ蓄積する（Ｓ２１）。次に、推進制御を行いデフォルト方向へ移動する（Ｓ２２）。

所定の時間後に、２地上局１０、２０と他の空中ノード装置の電界強度を検出し、強度履歴テーブル４３へ蓄積し（Ｓ２３）、強度履歴テーブル４３内の過去の強度履歴と比較して移動方向を決定する（Ｓ２４）。次に、推進制御を行い上記のステップＳ２４で決定された方向へ移動する（Ｓ２５）。

所定の時間後に、２地上局１０、２０と他の空中ノード装置の電界強度を検出し、強度履歴テーブル４３へ蓄積し（Ｓ２６）、この度の電界強度が所要の状態（前述の例では、地上局１０と空中ノード装置３０−１の電界強度が等しい状態）となったかを検出し（Ｓ２７）、ＮＯであればステップＳ２４へ戻って処理を続け、電界強度が所要の状態となれば処理を終了する。なお、その後において、所定時間毎にこのフローチャートに対応するプログラムが起動され、空中ノード装置３０Ａの位置補正を行う。このようにして、災害時に地上局１０、２０間のノードが被害を受けたなどの場合に、適切にネットワークが構築される。

本発明の実施例に係るネットワークの構成例を示す図。 本発明に係る空中ノード装置の第１の実施例を示すブロック図。 本発明に係る空中ノード装置の第１の実施例について、動作を説明するためのフローチャート。 本発明に係る空中ノード装置の第２の実施例を示すブロック図。 本発明に係る空中ノード装置の第２の実施例において用いられる強度履歴テーブルについて記憶内容の一例を示す図。 本発明に係る空中ノード装置の第２の実施例について、動作を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１０、２０ 地上局
３０−１、３０−２、３０、３０Ａ 空中ノード装置
３１ 浮揚手段
３２ 推進手段
３３ 太陽電池パネル
３４ 蓄電池
３５ 無線通信部
３６ ＧＰＳ部
３７ 算出手段
３８、３８Ａ 移動停止制御手段
４１ 電界強度検出部
４２ 強度比較手段
４３ 強度履歴テーブル

Claims (5)

1. 空中に浮揚させる浮揚手段と、空中を移動及び停止するための推進手段と、電源と、無線通信部とを備え、
   自装置の位置情報を検出する位置検出手段と、
   他空中ノード装置から相互通信により得られた空中ノード装置の位置情報を取得する位置取得手段と、
   前記位置検出手段により検出された自装置の位置情報と、前記位置取得手段により取得された他空中ノード装置の位置情報と、必要に応じて与えられる地上局の位置情報とに基づき、所要通信を可能とする位置情報を算出する算出手段と、
   算出手段により算出された位置情報に基づき前記推進手段を制御する移動停止制御手段と
   を具備していることを特徴とする空中ノード装置。
2. 空中に浮揚させる浮揚手段と、空中を移動及び停止するための推進手段と、電源と、無線通信部とを備え、
   他空中ノード装置と中継すべき地上局とからそれぞれ相互通信により得られる電界強度を検出する電界強度検出手段と、
   前記電界強度検出手段により検出された電界強度に基づき前記推進手段を制御する移動停止制御手段と
   を具備していることを特徴とする空中ノード装置。
3. 少なくとも２つの地上局と、１以上の請求項１に記載の空中ノード装置とにより構成されることを特徴とするネットワーク。
4. 少なくとも２つの地上局と、１以上の請求項２に記載の空中ノード装置とにより構成されることを特徴とするネットワーク。
5. 少なくとも２つの地上局と、１以上の請求項１に記載の空中ノード装置と、１以上の請求項２に記載の空中ノード装置とにより構成されることを特徴とするネットワーク。

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