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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024085190
(43)【公開日】2024-06-26
(54)【発明の名称】空間光通信システム、分析装置、および分析方法
(51)【国際特許分類】
G01V 1/00 20240101AFI20240619BHJP
【ＦＩ】
G01V1/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022199581
(22)【出願日】2022-12-14
(71)【出願人】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】今井 浩
【テーマコード（参考）】
2G105
【Ｆターム（参考）】
2G105AA03
2G105BB17
2G105EE02
(57)【要約】
【課題】空間光通信の通信品質を測定するための信号を用いて、環境状態の推定を行う。
【解決手段】空間光通信システム（４００）は、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機（１０１）と、光送受信機（１０１）の受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部（３００）とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】空間光通信システム（４００）は、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機（１０１）と、光送受信機（１０１）の受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部（３００）とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機と、
前記光送受信機の受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、
を備える、
ことを特徴とする空間光通信システム。
前記光送受信機の受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、
を備える、
ことを特徴とする空間光通信システム。
【請求項2】
前記分析部は、降雨状態を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の空間光通信システム。
ことを特徴とする請求項１に記載の空間光通信システム。
【請求項3】
前記分析部は、前記少なくとも一部分のエリアの地面の振動状態を推定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の空間光通信システム。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の空間光通信システム。
【請求項4】
各前記光送受信機の受信信号を用いて、各前記光送受信機の空間光通信の品質を計測する制御部を、更に備え、
前記分析部は、前記空間光通信の品質に基づいて、前記大気環境の状態または前記設置地盤の状態を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の空間光通信システム。
前記分析部は、前記空間光通信の品質に基づいて、前記大気環境の状態または前記設置地盤の状態を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の空間光通信システム。
【請求項5】
前記空間光通信の品質は、前記受信信号の受信レベルおよびビットエラーレートのうちの少なくとも一方である、
ことを特徴とする請求項４に記載の空間光通信システム。
ことを特徴とする請求項４に記載の空間光通信システム。
【請求項6】
前記分析部は、前記降雨状態に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアの降雨分布を推定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の空間光通信システム。
ことを特徴とする請求項２に記載の空間光通信システム。
【請求項7】
前記分析部は、前記振動状態に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアの地震分布を推定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の空間光通信システム。
ことを特徴とする請求項３に記載の空間光通信システム。
【請求項8】
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得部と、
前記受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、
を備える、
ことを特徴とする分析装置。
前記受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、
を備える、
ことを特徴とする分析装置。
【請求項9】
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程と、
を含む、
ことを特徴とする分析方法。
前記取得工程で取得した受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程と、
を含む、
ことを特徴とする分析方法。
【請求項10】
コンピュータを請求項８に記載の分析装置として動作させるためのプログラムであって、前記コンピュータを前記各部として機能させる、ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空間光通信システム、分析装置、および分析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
天候および地震といった環境状態を把握する手法は、従前より様々に知られている。天候を把握する手法の代表的な例としては、気象レーダを利用する手法がある。具体的には、気象レーダにより得られた反射強度（エコー強度）による降雨パターンの認識と、実際に計測された雨量とを基に、任意点の降雨量を、演算にて求めて推定している。降雨量の計測は、ＡＭｅＤＡＳ（Automated Meteorological Data System）により収集される各観測点の実際の降雨量の観測データが利用される。当該観測データは、１都市に所定のブロック（１７ｋｍメッシュ）で区切られた数箇所に設置された雨量計から収集される。降雨量の推定を行なう場合には、これらエコー強度および降雨量の観測データを用いて演算を行う。
【0003】
特許文献１に開示されている降雨量推定システムは、降雨量の推定対象地域における所定点に配されて降雨強度分布情報を出力する気象レーダと、降雨量の推定対象地域における複数の観測点に配されて雨量情報を出力する雨量計と、上記気象レーダからの降雨強度分布情報を入力信号とし、上記雨量計からの雨量情報を教師信号として、雨量観測点についての教師信号と入力信号との関係を学習する一方、降雨量の推定対象地域における任意点の降雨量を上記気象レーダにより与えられた降雨強度分布情報に基づいて上記の関係にしたがって推測するニューラルネットワークと、降雨強度分布情報から降雨量を算出する演算に必要な定数を上記ニューラルネットワークにより推測された降雨量およびその推測に供された降雨強度分布情報に基づいて決定する定数決定手段と、上記気象レーダにより与えられた降雨強度分布情報に基づいて上記定数決定手段により決定された定数を用いた演算を行なうことにより降雨量を算出する降雨量算出手段とを備えている。
【0004】
地震は、全国各地に設置された地震計により計測され、計測値に基づいて、震源、震度、地震分布が計測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平７－１４６３７５号公報
【特許文献2】特開２０１６－７６８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述の特許文献１の技術では雨量計の設置が必須である。また、一般的な地震計測では、地震計の設置が必須となる。すなわち、従前の環境状態の推定や観測を行う技術には、そのための専用の施設の設置が必要であり、専用の施設の設置や管理に費用や労力がかかる。そのため、そのような専用の施設を設置することなく、環境状態の推定や観測を行う技術の開発が求められている。
【0007】
そこで、本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、空間光通信の通信品質を測定するための信号を用いて、環境状態の推定を行う技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係る空間光通信システムは、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機と、前記光送受信機の受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、を備える。
【0009】
本発明の一態様に係る分析装置は、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得部と、前記受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、を備える。
【0010】
本発明の一態様に係る分析方法は、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得工程と、前記取得工程で取得した受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程と、を含む。
【0011】
本発明の一態様は、コンピュータを前記分析装置として動作させるためのプログラムを含む。
【発明の効果】
【0012】
本発明の一態様によれば、空間光通信の通信品質を測定するための信号を用いて、環境状態の推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の例示的実施形態１に係る空間光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の例示的実施形態１に係る空間光通信システムによる空間光通信方法の処理フローを説明する図である。
【図3】本発明の例示的実施形態２に係る空間光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の例示的実施形態２に係る空間光通信システムの光送受信機同士の通信部間の通信の態様を模式的に示す図である。
【図5】本発明の例示的実施形態２に係る空間光通信システムによる空間光通信方法の処理フローを説明する図である。
【図6】本発明の例示的実施形態２に係る空間光通信システムの光送受信機同士の通信部間の通信において降雨による影響を模式的に示す図である。
【図7】本発明の例示的実施形態２に係る空間光通信システムの光送受信機同士の通信部間の通信において降雨による影響を模式的に示す図である。
【図8】本発明の例示的実施形態２に係る空間光通信システムの変形例の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の例示的実施形態３に係る空間光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の例示的実施形態３に係る空間光通信システムによる空間光通信方法の処理フローを説明する図である。
【図11】本発明の例示的実施形態３に係る空間光通信システムの光送受信機同士の通信部間の通信において振動（地震）による影響を模式的に示す図である。
【図12】本発明の各例示的実施形態に係る空間光通信装置の一実現例であるコンピュータのハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
〔例示的実施形態１〕
本発明の第１の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本例示的実施形態は、後述する例示的実施形態の基本となる形態である。
本発明の第１の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本例示的実施形態は、後述する例示的実施形態の基本となる形態である。
【0015】
（空間光通信システムの構成）
本例示的実施形態に係る空間光通信システムの構成について、図１を参照して説明する。図１は、空間光通信システム４００の構成を示すブロック図である。空間光通信システム４００は、複数の光送受信機１０１を含み、メッシュ型空間光通信網を構成している。メッシュ型空間光通信網とは、空間光通信経路によって複数の網目（メッシュ）が形成されている空間光通信網を指す。図１では四つの光送受信機１０１を例示しているが、この数には限らない。また、空間光通信システム４００は、分析部３００を含む。分析部３００は、光送受信機１０１の受信信号に基づいて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される光送受信機１０１の設置地盤の状態を推定する。
本例示的実施形態に係る空間光通信システムの構成について、図１を参照して説明する。図１は、空間光通信システム４００の構成を示すブロック図である。空間光通信システム４００は、複数の光送受信機１０１を含み、メッシュ型空間光通信網を構成している。メッシュ型空間光通信網とは、空間光通信経路によって複数の網目（メッシュ）が形成されている空間光通信網を指す。図１では四つの光送受信機１０１を例示しているが、この数には限らない。また、空間光通信システム４００は、分析部３００を含む。分析部３００は、光送受信機１０１の受信信号に基づいて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される光送受信機１０１の設置地盤の状態を推定する。
【0016】
（光送受信機の構成）
複数の光送受信機１０１－１～１００－４（何れか特定する必要がない場合には、単に光送受信機１０１と記載することがある）は、特許請求の範囲における光送受信機の一実現例である。
複数の光送受信機１０１－１～１００－４（何れか特定する必要がない場合には、単に光送受信機１０１と記載することがある）は、特許請求の範囲における光送受信機の一実現例である。
【0017】
複数の光送受信機１０１－１～１００－４は、網目（メッシュ）の通信網を形成するように光送受信機同士が光通信媒体を用いて双方向の通信を行う。光送受信機１０１のそれぞれから送信される光通信媒体は、有指向性の光通信媒体であり、具体例は、例示的実施形態を限定するものではないが、概ね１０ＧＨｚ以上の周波数を有する高周波数領域の電磁波を例に挙げることができる。当該周波数領域の電磁波には、ミリ波、サブミリ波、赤外光、可視光、紫外光等が含まれ得る。
【0018】
光送受信機１０１－１～１００－４は、一例として、上記周波数領域の電磁波を所定の角度範囲内に向き付けて送出することによって、上述した有指向性の光通信媒体として通信に用いる。ここで、光送受信機１０１－１～１００－４が上記周波数領域の電磁波を向き付けるための具体的構成は本例示的実施形態を限定するものではないが、一例として、光送受信機１０１－１～１００－４は、
・ミリ波やサブミリ波を所定の角度範囲内に向き付けて送出するビームフォーミングアンテナ
・赤外光、可視光、又は紫外光をコリメートするコリメータ
・赤外光、可視光、又は紫外光のレーザを生成するレーザ発振器
・液晶の位相を変更することによりレーザを変調する変調器
などを備える構成とすることができる。
・ミリ波やサブミリ波を所定の角度範囲内に向き付けて送出するビームフォーミングアンテナ
・赤外光、可視光、又は紫外光をコリメートするコリメータ
・赤外光、可視光、又は紫外光のレーザを生成するレーザ発振器
・液晶の位相を変更することによりレーザを変調する変調器
などを備える構成とすることができる。
【0019】
光送受信機１０１－１～１００－４が光通信媒体である上記周波数領域の電磁波を向き付けて送出することによって、当該光通信媒体のエネルギー密度が上昇するので、当該光通信媒体を用いてより遠方の通信相手と通信することができる。
【0020】
（分析部３００）
分析部３００は、特許請求の範囲における分析部の一実現例である。
分析部３００は、特許請求の範囲における分析部の一実現例である。
【0021】
分析部３００は、一例として、各光送受信機１０１から受信信号を取得する。この場合、分析部３００は、特許請求の範囲における取得部の一実現例でもある。しかし、これに限らず、各光送受信機１０１の通信を制御する制御部から、該制御部が各光送受信機１０１の受信信号を取得して計測した空間光通信品質を示す信号（情報）を、分析部３００が取得してもよい。また、分析部３００は、一例として、受信信号あるいは受信品質を示す信号を取得するにあたって、光送受信機と分析部３００との間、あるいは該制御部と分析部３００との間に設置された通信網を介して行うこともできる。
【0022】
分析部３００によって各種状態を推定する対象である「少なくとも一部分のエリア」とは、図１に例示する四つの光送受信機１０１－１～１０１－４によって形成される空間光通信網が網羅するエリアの全域であってもよいが、当該全域の内の一部分の区域、例えば二つの光送受信機１０１（例えば光送受信機１０１－１および光送受信機１０１－２）によって網羅される空間光通信網のエリアであってもよい。
【0023】
分析部３００は、大気環境の状態として、例えば、降雨状態（降雨の有無、降雨の強さ）、大気中の浮遊物（超微粒子、粉塵など）の有無あるいは量、および温度のうちの少なくとも一つを推定する。一例として、分析部３００は、光送受信機１０１－１と、光送受信機１０１－２との間の空間光通信の品質の一例である受信レベルを分析する。
【0024】
分析部３００は、一例として受信レベルを分析する場合、送信側の光送受信機（例えば光送受信機１０１－１）から送出したビーム量に比べて、受信側の光送受信機（例えば光送受信機１０１－２）で受信できたビーム量が低減したか否か、またどの程度低減したかに基づいて、これら光送受信機間に構成される空間における、降雨状態をする。
【0025】
分析部３００は、受信レベル以外にも、ビットエラーレートを用いて、大気環境の状態を推定することが可能である。ビットエラーレートに基づいた分析についても、ビットエラーレートが増加したか否か、またどの程度増加したかに基づいて、光送受信機間に構成される空間における、降雨状態をする。
【0026】
分析部３００は、光送受信機１０１の設置地盤の状態の推定を、上述の大気状態の推定に代えて、行うことができるが、これに限らず、上述の大気状態の推定に加えて、光送受信機１０１の設置地盤の状態の推定を行うことが可能である。
【0027】
分析部３００は、光送受信機１０１の設置地盤の状態として、地震の有無あるいは大きさ、地滑りの有無およびその大きさ、地盤沈下の有無およびその大きさのうちの少なくとの一つを推定する。一例として、分析部３００は、受信信号から、光送受信機１０１の設置地盤の振動成分を抽出する。一例として、振動成分は、受信信号からフィルタリング処理で抽出することができる。また、分析部３００は、抽出した振動成分の大きさから、地震の大きさを推定することができる。また、地滑りや、地盤沈下は、これらが発生した瞬間の変位のステップ応答を周波数分析により検出することによって推定する。また、この推定と降雨状態から降雨による地滑り、地盤沈下を推定することも可能である。
【0028】
なお、分析部３００によって抽出される振動成分は、送信側の光送受信機１０１と、受信側の光送受信機１０１との間の相対的な振動成分に相当する。
【0029】
要するに、本例示的実施形態の空間光通信システム４００によれば、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機と、前記光送受信機の受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と備える空間光通信システムの構成となっている。これにより、空間光通信を行うためのシステムであるとともに、空間光通信の受信信号に基づいて、大気環境の状態、または光送受信機１０１の設置地盤の状態を推定することができる。このため、本例示的実施形態によれば、大気環境の状態または設置地盤の状態を推定計測するための専用の設備（例えば雨量計、地震計）を必要とせず、空間光通信で用いられる信号に基づいてこれらの状態を推定することができるという効果が得られる。従って、専用の設備の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0030】
ここで、本例示的実施形態は、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得部と、前記受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部とを備える分析装置の構成となっていると換言することができる。これにより、上述した効果を奏する分析装置を実現することが出来る。
【0031】
（分析方法の流れ）
本例示的実施形態に係る空間光通信システムによる上述の大気環境の状態または設置地盤の状態の分析方法について、図２を参照して説明する。該分析方法は、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得工程（Ｓ１）と、前記取得工程で取得した受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程（Ｓ２）と、を含む。分析方法の流れについて、更に説明する。
本例示的実施形態に係る空間光通信システムによる上述の大気環境の状態または設置地盤の状態の分析方法について、図２を参照して説明する。該分析方法は、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得工程（Ｓ１）と、前記取得工程で取得した受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程（Ｓ２）と、を含む。分析方法の流れについて、更に説明する。
【0032】
取得工程（Ｓ１）は、先述のように取得部を含む分析部３００が行ってもよく、先述の制御部が行ってもよい。
【0033】
分析工程（Ｓ２）では、一例として、分析部３００が、上述のステップＳ１において制御部が計測した空間光通信の品質に関する信号（受信レベルまたはビットエラーレート）を取得して、少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態を分析する。なお、上述のように、分析部３００が、ステップＳ２において、光送受信機１０１の設置地盤の状態の推定を行うことが可能である。大気環境の状態を分析、および設置地盤の状態の推定については、上述しているため、ここでの説明は省略する。
【0034】
以上のように、本例示的実施形態は、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得工程と、前記取得工程で取得した受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程と、を含む分析方法の構成が採用されている。このため、本例示的実施形態に係る分析方法によれば、空間光通信の受信信号に基づいて、大気環境の状態、または光送受信機１０１の設置地盤の状態を推定することができる。このため、本例示的実施形態によれば、大気環境の状態または設置地盤の状態を推定計測するための専用の設備（例えば雨量計、地震計）を必要とせず、空間光通信で用いられる信号に基づいて、これらの状態を推定することができるという効果が得られる。従って、専用の設備の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0035】
〔例示的実施形態２〕
本発明の第２の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、例示的実施形態１にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
本発明の第２の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、例示的実施形態１にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【0036】
（空間光通信システムの構成）
本例示的実施形態に係る空間光通信装置を含む空間光通信システムの構成について、図３を参照して説明する。図３は、空間光通信システム４００の構成を示すブロック図である。空間光通信システム４００は、通信部１１１－１～１１１－４をそれぞれ具備した複数の光送受信機１０１－１～１０１－４を含む。また、空間光通信システム４００は、制御部２００を含む。制御部２００は、各光送受信機１０１の受信信号を用いて空間光通信の品質を計測する。空間光通信システム４００は、分析部３００を含む。分析部３００は、空間光通信の品質に基づいて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態を推定する。なお、図３では、複数の光送受信機として四つの光送受信機１０１－１～１０１－４を例示してそれらがメッシュ型空間光通信網を構成している例を説明するが、光送受信機の数はこれに限らない。なお、以下では、第１の光送受信機１０１－１と第２の光送受信機１０１－２との間の空間光通信を中心として説明し、第１の光送受信機１０１－１を送信側とし、第２の光送受信機１０１－２を受信側として説明する。なお、送信側および受信側はこれに限らず、また、第３の光送受信機１０１－３および第４の光送受信機１０１－４を含めて各光送受信機１０１－１～１０１－４は同一の構成とすることができる。
本例示的実施形態に係る空間光通信装置を含む空間光通信システムの構成について、図３を参照して説明する。図３は、空間光通信システム４００の構成を示すブロック図である。空間光通信システム４００は、通信部１１１－１～１１１－４をそれぞれ具備した複数の光送受信機１０１－１～１０１－４を含む。また、空間光通信システム４００は、制御部２００を含む。制御部２００は、各光送受信機１０１の受信信号を用いて空間光通信の品質を計測する。空間光通信システム４００は、分析部３００を含む。分析部３００は、空間光通信の品質に基づいて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態を推定する。なお、図３では、複数の光送受信機として四つの光送受信機１０１－１～１０１－４を例示してそれらがメッシュ型空間光通信網を構成している例を説明するが、光送受信機の数はこれに限らない。なお、以下では、第１の光送受信機１０１－１と第２の光送受信機１０１－２との間の空間光通信を中心として説明し、第１の光送受信機１０１－１を送信側とし、第２の光送受信機１０１－２を受信側として説明する。なお、送信側および受信側はこれに限らず、また、第３の光送受信機１０１－３および第４の光送受信機１０１－４を含めて各光送受信機１０１－１～１０１－４は同一の構成とすることができる。
【0037】
（第１の光送受信機１０１－１）
図４は、図３に示す第１の光送受信機１０１－１と第２の光送受信機１０１－２の各通信部１１１－１，１１１－２の構成を示す概略図とともに、通信部１１１－１，１１１－２間の空間光通信の様子を模式的に示す図である。第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１は、図４に示すように、レーザ光源１２１－１と、コリメータレンズ１３１－１とを含む。レーザ光源１２１－１から出射したレーザ光は、コリメータレンズ１３１－１に入り、通信部１１１－１外に出射される。レーザ光源１２１－１と、コリメータレンズ１３１－１とは、送信部を構成していると換言することができる。レーザ光源１２１－１から出射されるレーザ光は、一例として、波長１５５０ｎｍの光とすることができるが、これに限らず、４００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲の波長を用いることができる。
図４は、図３に示す第１の光送受信機１０１－１と第２の光送受信機１０１－２の各通信部１１１－１，１１１－２の構成を示す概略図とともに、通信部１１１－１，１１１－２間の空間光通信の様子を模式的に示す図である。第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１は、図４に示すように、レーザ光源１２１－１と、コリメータレンズ１３１－１とを含む。レーザ光源１２１－１から出射したレーザ光は、コリメータレンズ１３１－１に入り、通信部１１１－１外に出射される。レーザ光源１２１－１と、コリメータレンズ１３１－１とは、送信部を構成していると換言することができる。レーザ光源１２１－１から出射されるレーザ光は、一例として、波長１５５０ｎｍの光とすることができるが、これに限らず、４００ｎｍ～１６００ｎｍの範囲の波長を用いることができる。
【0038】
（第２の光送受信機１０１－２）
第２の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２は、集光レンズ１４１－２と、フォトダイオード１５１－２とを含む。第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１から出射されたレーザ光は、集光レンズ１４１－２に入射して集光され、フォトダイオード１５１－２に受光される。集光レンズ１４１－２と、フォトダイオード１５１－２とは、受信部を構成していると換言することができる。なお、上述のように、各光送受信機１０１は、同一の構成であることから、第２の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２には、第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１と同じ送信部の構成が含まれている。同様に、第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１には、第２の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２と同じ受信部の構成が含まれている。
第２の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２は、集光レンズ１４１－２と、フォトダイオード１５１－２とを含む。第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１から出射されたレーザ光は、集光レンズ１４１－２に入射して集光され、フォトダイオード１５１－２に受光される。集光レンズ１４１－２と、フォトダイオード１５１－２とは、受信部を構成していると換言することができる。なお、上述のように、各光送受信機１０１は、同一の構成であることから、第２の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２には、第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１と同じ送信部の構成が含まれている。同様に、第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１には、第２の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２と同じ受信部の構成が含まれている。
【0039】
（制御部２００）
制御部２００は、特許請求の範囲における制御部の一実現例である。
制御部２００は、特許請求の範囲における制御部の一実現例である。
【0040】
制御部２００は、各光送受信機１０１の受信信号を取得する。すなわち、本例示的実施形態においては、制御部２００が、特許請求の範囲における取得部の一実現例である。なお、受信信号の取得にあたっては、各光送受信機１０１から直接に制御部２００が受信信号を取得する例に限らず、例えば図１に示す光送受信機１０１－２の受信信号が他の光送受信機１０１－４を経由して制御部２００に取得される構成であってもよい。
【0041】
制御部２００は、各光送受信機１０１の受信信号を用いて空間光通信の品質を計測する。各光送受信機１０１の受信信号を用いて計測する空間光通信の品質としては、空間光通信を行う場合の周知の通信品質を挙げることができ、一例として、受信レベルまたはビットエラーレートの少なくとも１つが挙げられるほか、受信レベルの変化周期が挙げられる。
【0042】
なお、各光送受信機１０１に空間光通信の品質を取得する機能がある場合には、制御部２００は、各光送受信機１０１から空間光通信の品質を取得してもよい。この場合、制御部２００は、各光送受信機１０１より得た「空間光通信の品質」を収集する機能があると換言できる。また、この場合、或る光送受信機１０１が取得した空間光通信の品質を、他の光送受信機１０１を経由して制御部２００に取得される構成であってもよい。これにより、制御部２００が各光送受信機１０１から受信信号をそのまま経由して取得する態様に比べて、データ量を低減させることが可能となる。
【0043】
制御部２００は、受信信号を用いて計測した品質に基づいて、各光送受信機１０１が空間光通信網において空間光通信を正常に行うことができるように、各光送受信機１０１を制御してもよい。一例として制御部２００は、「通信する時間」と「分析する時間」を所定期間毎に分けて、通信品質が悪い場合には、「通信する時間」において、経路切り替えやレーザのパワーや受信機の感度を制御する。
【0044】
（分析部３００）
分析部３００は、制御部２００が計測した空間光通信の品質に基づいて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態を推定する。なお、制御部２００から分析部３００への空間光通信の品質の取得に関し、制御部２００から分析部３００へ直接取得する態様であってもよいし、図３に示す通信網５００を介して取得する態様であってもよい。
分析部３００は、制御部２００が計測した空間光通信の品質に基づいて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態を推定する。なお、制御部２００から分析部３００への空間光通信の品質の取得に関し、制御部２００から分析部３００へ直接取得する態様であってもよいし、図３に示す通信網５００を介して取得する態様であってもよい。
【0045】
分析部３００は、大気環境の状態として、例えば、
・降雨状態（降雨の有無、降雨の強さ）
・大気中の浮遊物（超微粒子、粉塵など）の有無あるいは量
・温度
のうちの少なくとも一つを推定する。
・降雨状態（降雨の有無、降雨の強さ）
・大気中の浮遊物（超微粒子、粉塵など）の有無あるいは量
・温度
のうちの少なくとも一つを推定する。
【0046】
図４は、分析部３００が、降雨状態を推定する態様について説明する。図４の上側には、送信側である第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１と、受信側である第２の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２との間に構成される空間の大気環境が最良である状態を示す。図４の下側には、通信部１１１－１と通信部１１１－２との間に構成される空間において、降雨（霧でも同様）がある場合の状態を示す。大気環境が最良である状態とは、快晴、且つ、大気汚染が無い状態である。このように大気環境が最良である状態（図４の上側）では、レーザ光のビームは良好に受信側まで到達する。一方、通信部１１１－１と通信部１１１－２との間に構成される空間において、降雨（霧でも同様）がある場合（図４の下側）には、送信側から受信側に向かって送られているレーザ光のビームが、雨滴あるいは霧によって一部が遮られる。そこで、分析部３００は、送信側から送出したビーム量に比べて、受信側で受信できたビーム量が低減したか否か、またどの程度低減したかに基づいて、通信部１１１－１と通信部１１１－２との間に構成される空間における、降雨状態を推定する。
【0047】
なお、送信側から送出したビーム量に比べて、受信側で受信できたビーム量が低減したか否か、またどの程度低減したかは、制御部２００において特定する。例えば、制御部２００は、空間光通信を制御するために各光送受信機の受信レベルを特定する。受信レベルは、送信側から送出したビーム量に比べて、受信側で受信できたビーム量が低減したか否か、またどの程度低減したかを示している。したがって、分析部３００は、制御部２００が計測した受信レベルを取得することによって、降雨（霧）状態を推定する。
【0048】
空気中の浮遊物（超微粒子、粉塵など）の有無あるいは量についても、送信側から送出したビーム量（すなわち、受信レベル）に影響を与える。そのため、分析部３００は、空気中の浮遊物（超微粒子、粉塵など）の有無あるいは量も推定することができる。また、通信部１１１－１と通信部１１１－２との間に構成される空間における温度による空気の揺らぎも、送信側から送出したビーム量に影響を与える。そのため、分析部３００は、温度も推定することができる。
【0049】
一例として、受信レベルは、快晴、且つ大気汚染無しの場合に「１００」とする。そして、実際に制御部２００において計測された受信レベルが７５であったとする。ここで、分析部３００は、一例として、受信レベルが８０以下の場合に降雨あり、受信レベルが８０を超える場合に降雨なしとの推定結果を生成する構成である場合、分析部３００は、実測された受信レベル「７５」に基づいて、降雨ありとの推定結果を生成する。
【0050】
更に分析部３００は、降雨の推定において、雨量についても、例えば、受信レベル「７０～８０」を小雨、「５０～７０未満」を大雨、「５０未満」を災害級の大雨というように、状態の階級を設けることが可能である。この場合、上述の実測受信レベル「７５」に基づいて、分析部３００は小雨との推定結果を生成する。
【0051】
分析部３００が出力した推定結果は、空間光通信システム４００（図３）外に出力されてもよく、空間光通信システム４００内に具備された図示しない表示装置に表示されてもよい。また、出力された推定結果を制御部２００が取得し、空間光通信の制御に用いることも可能である。
【0052】
なお、分析部３００が、受信品質を示す信号を制御部２００から取得するにあたっては、制御部２００と分析部３００との間に設けられた通信網５００を介して行ってもよい。
【0053】
また、以上では、分析部３００が各光送受信機１０１における受信信号の通信品質に基づいて分析を行なう構成について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。分析部３００は、各光送受信機１０１における受信信号に基づく他の指標、例えば、所定期間の受信信号に基づいて分析を行なってもよい。
【0054】
要するに、本例示的実施形態の空間光通信システム４００によれば、メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機と、各前記光送受信機の受信信号を用いて空間光通信の品質（受信レベル、ビットエラーレート）を計測し、該品質に基づいて各前記光送受信機を制御する制御部と、該品質に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態（一例として降雨状態）を推定する分析部とを備えている。これにより、空間光通信を行うためのシステムであるとともに、空間光通信の品質を示す信号（受信レベル）に基づいて、大気環境の状態を推定することができる。このため、本例示的実施形態によれば、大気環境の状態を推定計測するための専用の設備（例えば雨量計）を必要とせず、空間光通信で用いられる信号に基づいて大気環境の状態を推定することができるという効果が得られる。従って、専用の設備の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0055】
（空間光通信システムの処理の流れ）
本例示的実施形態に係る空間光通信システムの処理の流れについて、図５を参照して説明する。図５は、該処理の流れを示すフロー図であり、空間光通信の制御に係る制御部２００によって行われる処理のフロー（Ｓ１０）と、上述の分析部３００によって行われる処理のフロー（Ｓ３）とを含んでいる。
本例示的実施形態に係る空間光通信システムの処理の流れについて、図５を参照して説明する。図５は、該処理の流れを示すフロー図であり、空間光通信の制御に係る制御部２００によって行われる処理のフロー（Ｓ１０）と、上述の分析部３００によって行われる処理のフロー（Ｓ３）とを含んでいる。
【0056】
図５に示すように、空間光通信システムの処理フローは、各光送受信機１０１の受信信号を用いて空間光通信の品質を計測し、該品質に基づいて各光送受信機１０１を制御する制御工程（Ｓ１０）と、該品質を用いて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態を推定する分析工程（Ｓ３）とを含む。
【0057】
（制御工程）
制御工程（Ｓ１０）は、以下に説明するステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４を含む。
制御工程（Ｓ１０）は、以下に説明するステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４を含む。
【0058】
（ステップＳ１１）
まず、ステップＳ１１において、制御部２００が、各光送受信機の受信信号を取得する（取得工程）。ここでの具体的な処理内容については上述したためここでは説明を省略する。
まず、ステップＳ１１において、制御部２００が、各光送受信機の受信信号を取得する（取得工程）。ここでの具体的な処理内容については上述したためここでは説明を省略する。
【0059】
（ステップＳ１２）
次のステップＳ１２において、制御部２００が、ステップＳ１１において取得した受信信号を用いて、空間光通信の品質を計測する。ここでの具体的な処理内容についても上述したためここでは説明を省略する。
次のステップＳ１２において、制御部２００が、ステップＳ１１において取得した受信信号を用いて、空間光通信の品質を計測する。ここでの具体的な処理内容についても上述したためここでは説明を省略する。
【0060】
（ステップＳ１３）
次のステップＳ１３において、制御部２００が、ステップＳ１２において計測した空間光通信の品質に基づいて、各光送受信機１０１を制御する。
次のステップＳ１３において、制御部２００が、ステップＳ１２において計測した空間光通信の品質に基づいて、各光送受信機１０１を制御する。
【0061】
（ステップＳ１４）
次のステップＳ１４において、ステップＳ１３において制御された各光送受信機１０１間において、空間光通信を行う。
次のステップＳ１４において、ステップＳ１３において制御された各光送受信機１０１間において、空間光通信を行う。
【0062】
（分析工程）
分析工程（Ｓ３）は、以下に説明するステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ３３、ステップＳ３４を含む。
分析工程（Ｓ３）は、以下に説明するステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ３３、ステップＳ３４を含む。
【0063】
（ステップＳ３１）
まず、ステップＳ３１において、分析部３００が、上述のステップＳ１２において制御部２００が計測した空間光通信の品質に関する信号（受信レベル）を取得する。
まず、ステップＳ３１において、分析部３００が、上述のステップＳ１２において制御部２００が計測した空間光通信の品質に関する信号（受信レベル）を取得する。
【0064】
（ステップＳ３２）
次のステップＳ３２では、分析部３００が、上述の少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態（降雨）を分析（推定）する。一例として、ステップＳ３２では、ステップＳ１３において取得した受信レベルと、閾値の受信レベルと比較する。この閾値の受信レベルは、分析部３００に格納されていてもよいが、通信網５００を介して通信可能な構成に格納されていてもよい。図６は、受信レベルと、閾値の受信レベルに関して模式的に示した図である。図６には、送信側の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１から送出された送信信号（レーザ光）の送信ビット列と、受信側の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２において受信された信号の受信ビット列とを示す。送信ビット列と受信ビット列とを比較すると、受信レベルが減少しており、受信ビット列が閾値を下回っている。分析部３００では、このように閾値との比較において、降雨（霧）の有無を推定する。閾値の受信レベルは、降雨のレベルに対応付けられて複数設けられていてもよい。受信レベルと降雨のレベルとの関係については、上述において例示しているため、ここでは説明を省略する。
次のステップＳ３２では、分析部３００が、上述の少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態（降雨）を分析（推定）する。一例として、ステップＳ３２では、ステップＳ１３において取得した受信レベルと、閾値の受信レベルと比較する。この閾値の受信レベルは、分析部３００に格納されていてもよいが、通信網５００を介して通信可能な構成に格納されていてもよい。図６は、受信レベルと、閾値の受信レベルに関して模式的に示した図である。図６には、送信側の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１から送出された送信信号（レーザ光）の送信ビット列と、受信側の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２において受信された信号の受信ビット列とを示す。送信ビット列と受信ビット列とを比較すると、受信レベルが減少しており、受信ビット列が閾値を下回っている。分析部３００では、このように閾値との比較において、降雨（霧）の有無を推定する。閾値の受信レベルは、降雨のレベルに対応付けられて複数設けられていてもよい。受信レベルと降雨のレベルとの関係については、上述において例示しているため、ここでは説明を省略する。
【0065】
（ステップＳ３３）
次のステップＳ３３において、分析部３００が、上述のステップＳ３２において分析（推定）した結果を、出力する。
次のステップＳ３３において、分析部３００が、上述のステップＳ３２において分析（推定）した結果を、出力する。
【0066】
以上のように、本例示的実施形態では、制御工程（Ｓ１０）において空間光通信の品質として受信レベルを特定し、分析工程（Ｓ３）では、該受信レベルを用いて大気環境の状態を推定する。このため、本例示的実施形態に係る方法によれば、空間光通信を行うためのシステムであるとともに、空間光通信の品質を計測するための信号（受信信号）を用いて、大気環境の状態を推定することができる。このため、本例示的実施形態によれば、大気環境の状態を推定計測するための専用の設備（例えば雨量計）を必要とせず、空間光通信で用いられる信号に基づいて大気環境の状態を推定することができるという効果が得られる。従って、専用の設備の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0067】
（変形例１）
上述の例では、空間光通信の品質として受信レベルを用いて、図６に示すように受信レベルの減少を特定することによって、降雨（霧）を推定したが、これに限らない。例えば、通信部１１１－１，１１１－２間のエリアにおいて降雨（霧）があった場合、受信信号には、送信信号にノイズが付加した状態となる場合がある。図７は、ノイズが付加された受信ビット列を示している。これは、ビットエラーレートとして、制御部２００が計測することができる。そこで、本変形例では、分析部３００が、上述のステップＳ３２に代えて、制御部２００からビットエラーレートを取得する。分析部３００は、該ビットエラーレートに基づいて、ビットエラーレートの増大を特定することで、降雨（霧）があることを推定してもよい。
上述の例では、空間光通信の品質として受信レベルを用いて、図６に示すように受信レベルの減少を特定することによって、降雨（霧）を推定したが、これに限らない。例えば、通信部１１１－１，１１１－２間のエリアにおいて降雨（霧）があった場合、受信信号には、送信信号にノイズが付加した状態となる場合がある。図７は、ノイズが付加された受信ビット列を示している。これは、ビットエラーレートとして、制御部２００が計測することができる。そこで、本変形例では、分析部３００が、上述のステップＳ３２に代えて、制御部２００からビットエラーレートを取得する。分析部３００は、該ビットエラーレートに基づいて、ビットエラーレートの増大を特定することで、降雨（霧）があることを推定してもよい。
【0068】
（変形例２）
上述の例では、分析部３００は、例えば送信側の第１の光送受信機１０１－１と、受信側の第２の光送受信機１０１－２との間のエリアの降雨状態を推定している。しかしながら、これに限らず、図８に示すように、広範囲に渡った大気状態の分布を推定する分布推定部３０１を含んでもよい。
上述の例では、分析部３００は、例えば送信側の第１の光送受信機１０１－１と、受信側の第２の光送受信機１０１－２との間のエリアの降雨状態を推定している。しかしながら、これに限らず、図８に示すように、広範囲に渡った大気状態の分布を推定する分布推定部３０１を含んでもよい。
【0069】
分布推定部３０１によれば、メッシュ型空間光通信網を形成している光送受信機１０１間においてそれぞれ推定された降雨状態の推定結果を取得し、メッシュ型空間光通信網の設置エリアの降雨状態の分布を推定することができる。分布推定部３０１が出力する分布推定結果に基づけば、図８に示すように、該エリアにおいて、大雨である部分エリア、小雨である部分エリア、晴れ（降雨無し）である部分エリア、霧発生の部分エリアの各部分エリアが何処にあって、且つどのような分布になっているかを特定することができる。
【0070】
また、分布推定部３０１によってこのような分布を継続して推定することにより、降雨予想を行うことができる。要するに、推定された分布情報を時系列で分析することにより、既知の雨雲レーダー（降雨レーダー）と同等の情報として用いることができる。一例として、広範囲のエリアとは、１ｋｍ四方のエリアとする。また、一例として、１ｋｍ四方のエリアに対して、１００個の光送受信機を、エリア内において点在させるように配置してメッシュ型空間光通信を構成させることが有り得る。
【0071】
なお、空間光通信システムの光送受信機１０１は、最も近い光送受信機１０１同士が、例えば５０ｍ～１００ｍの間隔を有していてよい。なお、例えば図３に示す第１の光送受信機１０１－１と、第２の光送受信機１０１－２とは最も近い位置にある場合に限らない。例えば、図３に示す第１の光送受信機１０１－１と、第２の光送受信機１０１－２との間には、１つ以上の光送受信機１０１が配置されていてもよい。
【0072】
〔例示的実施形態３〕
本発明の第３の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、例示的実施形態１にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
本発明の第３の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、例示的実施形態１にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【0073】
（空間光通信システムの構成）
本例示的実施形態に係る空間光通信装置を含む空間光通信システムの構成について、図９を参照して説明する。図９は、空間光通信システム４００の構成を示すブロック図である。空間光通信システム４００が具備する複数の光送受信機１０１－１～１０１－４および制御部２００の構成は、上述の第２の例示的実施形態において説明したものと同一構成であるため、ここでの説明を省略する。
本例示的実施形態に係る空間光通信装置を含む空間光通信システムの構成について、図９を参照して説明する。図９は、空間光通信システム４００の構成を示すブロック図である。空間光通信システム４００が具備する複数の光送受信機１０１－１～１０１－４および制御部２００の構成は、上述の第２の例示的実施形態において説明したものと同一構成であるため、ここでの説明を省略する。
【0074】
（分析部３００）
分析部３００の構成についても、上述の例示的実施形態１または例示的実施形態２において説明している内容と重複している部分については説明を省略するが、分析部３００は、各光送受信機１０１の受信信号に基づいて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアに構成される光送受信機１０１の設置地盤の状態を推定する。一例として、本例示的実施形態では、該少なくとも一部分のエリアの地面の振動状態を推定する。なお、先述の第２の例示的実施形態の分析部３００において推定している大気環境の状態と併せて推定してもよい。
分析部３００の構成についても、上述の例示的実施形態１または例示的実施形態２において説明している内容と重複している部分については説明を省略するが、分析部３００は、各光送受信機１０１の受信信号に基づいて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアに構成される光送受信機１０１の設置地盤の状態を推定する。一例として、本例示的実施形態では、該少なくとも一部分のエリアの地面の振動状態を推定する。なお、先述の第２の例示的実施形態の分析部３００において推定している大気環境の状態と併せて推定してもよい。
【0075】
（空間光通信システムの処理の流れ）
本例示的実施形態に係る空間光通信システムの処理の流れについて、図１０を参照して説明する。図１０は、該処理の流れを示すフロー図であり、空間光通信の制御に係るフロー（Ｓ１０）と、上述の分析部３００によって行われる処理のフロー（Ｓ４）とを含んでいる。
本例示的実施形態に係る空間光通信システムの処理の流れについて、図１０を参照して説明する。図１０は、該処理の流れを示すフロー図であり、空間光通信の制御に係るフロー（Ｓ１０）と、上述の分析部３００によって行われる処理のフロー（Ｓ４）とを含んでいる。
【0076】
図１０に示すように、空間光通信システムの処理フローは、各光送受信機１０１の受信信号を用いて空間光通信の品質を計測し、該品質に基づいて各光送受信機１０１を制御する制御工程（Ｓ１０）と、受信信号を用いて、空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアに構成される光送受信機１０１の設置地盤の状態を推定する分析工程（Ｓ４）とを含む。
【0077】
制御工程（Ｓ１０）は、上述の例示的実施形態２において説明したステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４を含むため、ここでは説明を省略する。
【0078】
分析工程（Ｓ４）は、以下に説明するステップＳ４１、ステップＳ４２、ステップＳ４３、ステップＳ４４を含む。
【0079】
（ステップＳ４１）
まず、ステップＳ４１において、分析部３００が、上述のステップＳ１１において制御部２００が取得した受信信号を取得する（取得工程）。
まず、ステップＳ４１において、分析部３００が、上述のステップＳ１１において制御部２００が取得した受信信号を取得する（取得工程）。
【0080】
（ステップＳ４２）
次のステップＳ４２では、分析部３００が、取得した受信信号から、地震波特有の振動周波数成分のみをフィルタリング処理で抽出する。
次のステップＳ４２では、分析部３００が、取得した受信信号から、地震波特有の振動周波数成分のみをフィルタリング処理で抽出する。
【0081】
ここで、図１１には、送信側である第１の光送受信機１０１－１の通信部１１１－１と、受信側である第２の光送受信機１０１－２の通信部１１１－２との間において、受信側である第２の光送受信機１０１－２が設置されている地盤に振動（すなわち地震）が発生している状態を模式的に示している。地震が発生して図１１に示すように受信側である第２の光送受信機１０１－２が振動すると、これに伴って、受信信号に地震波特有の周波数の振動が発生する。ステップＳ４２では、分析部３００が、受信信号から周波数の振動の有無およびその大きさを特定するために、取得した受信信号から、地震波特有の振動周波数成分のみをフィルタリング処理で抽出する。
【0082】
（ステップＳ４３）
次のステップＳ４３では、分析部３００が、上述のステップＳ４２において抽出した振動成分を用いて周波数分析を行う。分析部３００は、周波数分析によって、地震の発生の有無や、震度を推定する。
次のステップＳ４３では、分析部３００が、上述のステップＳ４２において抽出した振動成分を用いて周波数分析を行う。分析部３００は、周波数分析によって、地震の発生の有無や、震度を推定する。
【0083】
なお、ステップＳ４２のフィルタリング処理は、受信信号をＡ／Ｄ変換機でサンプリングしたデータに高速フーリエ変換を施し、その周波数成分を分析することによって行う。例えば、地震波の特徴を示す振動周波数０．５～５Ｈｚの振動成分のみをフィルタリング処理によって抽出し、今、この抽出した振動成分がメッシュ上を毎秒５～７ｋｍで進んでいればＰ波の地震波、毎秒３～４ｋｍで進んでいればＳ波の地震波が発生していると推定できる（ステップＳ４３）。Ｐ波は初期微動として、その後に到達する大きな揺れであるＳ波より早く到達するので、Ｐ波の到達を検出することで、Ｓ波の到達を予測することもできる。
【0084】
なお、ステップＳ４３における周波数分析は、各光送受信機１０１、制御部２００で行ってもよく、各光送受信機１０１、制御部２００から送られた周波数分析結果により、分析部３００は、地震の発生の有無や、震度を推定してもよい。
【0085】
（ステップＳ４４）
次のステップＳ４４において、分析部３００が、上述のステップＳ４３において分析（推定）した結果を、出力する。
次のステップＳ４４において、分析部３００が、上述のステップＳ４３において分析（推定）した結果を、出力する。
【0086】
以上のように、本例示的実施形態に係る分析方法では、前記光送受信機の受信信号を取得する取得工程（Ｓ４１）と、前記受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程（Ｓ４）と、を含む構成が採用されている。この構成において、分析工程（Ｓ４）では、受信信号を用いて振動成分を検出し、地震の有無、またその規模を推定する。このため、本例示的実施形態によれば、空間光通信を行うためのシステムであるとともに、空間光通信の受信信号に基づいて、光送受信機の設置地盤の状態を推定することができる。このため、本例示的実施形態によれば、光送受信機の設置地盤の状態を推定計測するための専用の設備（例えば震度計）を必要とせず、空間光通信で用いられる信号に基づいて光送受信機の設置地盤の状態を推定することができるという効果が得られる。従って、専用の設備の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0087】
〔ソフトウェアによる実現例〕
空間光通信システム４００の分析部３００の一部又は全部の機能、または制御部２００および分析部３００の一部又は全部の機能は、集積回路（ＩＣチップ）等のハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
空間光通信システム４００の分析部３００の一部又は全部の機能、または制御部２００および分析部３００の一部又は全部の機能は、集積回路（ＩＣチップ）等のハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【0088】
後者の場合、空間光通信システム４００の分析部３００、または制御部２００および分析部３００は、例えば、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータによって実現される。このようなコンピュータの一例（以下、コンピュータＣと記載する）を図１２に示す。コンピュータＣは、少なくとも１つのプロセッサＣ１と、少なくとも１つのメモリＣ２と、を備えている。メモリＣ２には、コンピュータＣを空間光通信システムの制御システムとして動作させるためのプログラムＰが記録されている。コンピュータＣにおいて、プロセッサＣ１は、プログラムＰをメモリＣ２から読み取って実行することにより、空間光通信システム４００の分析部３００、または制御部２００および分析部３００の各機能が実現される。
【0089】
プロセッサＣ１としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＵ（Floating point number Processing Unit）、ＰＰＵ（Physics Processing Unit）、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。メモリＣ２としては、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。
【0090】
なお、コンピュータＣは、プログラムＰを実行時に展開したり、各種データを一時的に記憶したりするためのＲＡＭ（Random Access Memory）を更に備えていてもよい。また、コンピュータＣは、他の装置との間でデータを送受信するための通信インタフェースを更に備えていてもよい。また、コンピュータＣは、キーボードやマウス、ディスプレイやプリンタなどの入出力機器を接続するための入出力インタフェースを更に備えていてもよい。
【0091】
また、プログラムＰは、コンピュータＣが読み取り可能な、一時的でない有形の記録媒体Ｍに記録することができる。このような記録媒体Ｍとしては、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、又はプログラマブルな論理回路などを用いることができる。コンピュータＣは、このような記録媒体Ｍを介してプログラムＰを取得することができる。また、プログラムＰは、伝送媒体を介して伝送することができる。このような伝送媒体としては、例えば、通信ネットワーク、又は放送波などを用いることができる。コンピュータＣは、このような伝送媒体を介してプログラムＰを取得することもできる。
【0092】
〔付記事項１〕
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【0093】
〔付記事項２〕
上述した実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得る。ただし、本発明は、以下の記載する態様に限定されるものではない。
上述した実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得る。ただし、本発明は、以下の記載する態様に限定されるものではない。
【0094】
（付記１）
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機と、
前記光送受信機の受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、
を備える、空間光通信システム。
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機と、
前記光送受信機の受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、
を備える、空間光通信システム。
【0095】
前記の構成によれば、空間光通信を行うためのシステムであるとともに、空間光通信を行う光送受信機の受信信号に基づいて、大気環境の状態または設置地盤の状態を推定することができる。このため、大気環境の状態または設置地盤の状態を推定計測するための専用の設備（例えば雨量計）を必要とせず、空間光通信で用いられる信号を用いてこれらの状態を推定することができるという効果が得られる。従って、専用の設備の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0096】
（付記２）
前記分析部は、降雨状態を推定する、
ことを特徴とする付記１に記載の空間光通信システム。
前記分析部は、降雨状態を推定する、
ことを特徴とする付記１に記載の空間光通信システム。
【0097】
前記の構成によれば、雨量計による計測が不要であり、雨量計の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0098】
（付記３）
前記分析部は、前記少なくとも一部分のエリアの地面の振動状態を推定する、
ことを特徴とする付記１または２に記載の空間光通信システム。
前記分析部は、前記少なくとも一部分のエリアの地面の振動状態を推定する、
ことを特徴とする付記１または２に記載の空間光通信システム。
【0099】
前記の構成によれば、地震計による計測が不要であり、地震計の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0100】
（付記４）
各前記光送受信機の受信信号を用いて、各前記光送受信機の空間光通信の品質を計測する制御部を、更に備え、
前記分析部は、前記空間光通信の品質に基づいて、前記大気環境の状態または前記設置地盤の状態を推定する、
ことを特徴とする付記１から３の何れかに記載の空間光通信システム。
各前記光送受信機の受信信号を用いて、各前記光送受信機の空間光通信の品質を計測する制御部を、更に備え、
前記分析部は、前記空間光通信の品質に基づいて、前記大気環境の状態または前記設置地盤の状態を推定する、
ことを特徴とする付記１から３の何れかに記載の空間光通信システム。
【0101】
前記の構成によれば、空間光通信の品質を示す信号を援用するかたちで前記大気環境の状態または前記設置地盤の状態を推定することができる。
【0102】
（付記５）
前記空間光通信の品質は、前記受信信号の受信レベルおよびビットエラーレートのうちの少なくとも一方である、
ことを特徴とする付記４に記載の空間光通信システム。
前記空間光通信の品質は、前記受信信号の受信レベルおよびビットエラーレートのうちの少なくとも一方である、
ことを特徴とする付記４に記載の空間光通信システム。
【0103】
前記の構成によれば、前記受信信号の受信レベルおよびビットエラーレートのうちの少なくとも一方を援用するかたちで、前記大気環境の状態または前記設置地盤の状態を推定することができる。
【0104】
（付記６）
前記分析部は、前記降雨状態に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアの降雨分布を推定する、
ことを特徴とする付記２に記載の空間光通信システム。
前記分析部は、前記降雨状態に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアの降雨分布を推定する、
ことを特徴とする付記２に記載の空間光通信システム。
【0105】
前記の構成によれば、雨量計による雨量計測および解析を行うことなく、降雨分布を推定することができる。
【0106】
（付記７）
前記分析部は、前記振動状態に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアの地震分布を推定する、
ことを特徴とする付記３に記載の空間光通信システム。
前記分析部は、前記振動状態に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアの地震分布を推定する、
ことを特徴とする付記３に記載の空間光通信システム。
【0107】
前記の構成によれば、地震計による地震計測および解析を行うことなく、地震分布を推定することができる。
【0108】
（付記８）
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得部と、
前記受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、
を備える、
ことを特徴とする分析装置。
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得部と、
前記受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析部と、
を備える、
ことを特徴とする分析装置。
【0109】
前記の構成によれば、空間光通信を行う光送受信機の受信信号に基づいて、大気環境の状態または設置地盤の状態を推定することができる。このため、大気環境の状態または設置地盤の状態を推定計測するための専用の設備（例えば雨量計）を必要とせず、空間光通信で用いられる信号を用いてこれらの状態を推定することができるという効果が得られる。従って、専用の設備の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0110】
（付記９）
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程と、
を含む、
ことを特徴とする分析方法。
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機の受信信号を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した受信信号に基づいて、該空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析工程と、
を含む、
ことを特徴とする分析方法。
【0111】
前記の構成によれば、空間光通信を行う光送受信機の受信信号に基づいて、大気環境の状態または設置地盤の状態を推定することができる。このため、大気環境の状態または設置地盤の状態を推定計測するための専用の設備（例えば雨量計）を必要とせず、空間光通信で用いられる信号を用いてこれらの状態を推定することができるという効果が得られる。従って、専用の設備の設置や管理に要するコストを抑えることができる。
【0112】
（付記１０）
コンピュータを付記８に記載の分析装置として動作させるためのプログラムであって、前記コンピュータを前記各部として機能させる、ことを特徴とするプログラム。
コンピュータを付記８に記載の分析装置として動作させるためのプログラムであって、前記コンピュータを前記各部として機能させる、ことを特徴とするプログラム。
【0113】
（付記１１）
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機を含む空間光通信システムの、少なくとも１つのプロセッサを備えた分析システムであって、
前記プロセッサは、
各前記光送受信機の受信信号を取得する取得処理と、
前記取得した受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析処理と、を実行する分析システム。
メッシュ型空間光通信網を構成可能な複数の光送受信機を含む空間光通信システムの、少なくとも１つのプロセッサを備えた分析システムであって、
前記プロセッサは、
各前記光送受信機の受信信号を取得する取得処理と、
前記取得した受信信号に基づいて、前記空間光通信網が形成されているエリアのうちの少なくとも一部分のエリアの大気環境の状態、または該少なくとも一部分のエリアに構成される前記光送受信機の設置地盤の状態を推定する分析処理と、を実行する分析システム。
【0114】
なお、この分析システムは、更にメモリを備えていてもよく、このメモリには、前記各処理を前記プロセッサに実行させるためのプログラムが記憶されていてもよい。また、このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な一時的でない有形の記録媒体に記録されていてもよい。
【符号の説明】
【0115】
１０１、１０１－１、１０１－２、１０１－３、１０１－４ 光送受信機
１１１－１、１１１－２ 通信部
１２１－１ レーザ光源
１３１－１ コリメータレンズ
１４１－２ 集光レンズ
１５１－２ フォトダイオード
２００ 制御部（取得部）
３００ 分析部（取得部、分析装置）
３０１ 分布推定部
４００ 空間光通信システム
５００ 通信網
１１１－１、１１１－２ 通信部
１２１－１ レーザ光源
１３１－１ コリメータレンズ
１４１－２ 集光レンズ
１５１－２ フォトダイオード
２００ 制御部（取得部）
３００ 分析部（取得部、分析装置）
３０１ 分布推定部
４００ 空間光通信システム
５００ 通信網
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】