7594221 移動体、通信システム、および制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-26

(45)【発行日】2024-12-04

(54)【発明の名称】移動体、通信システム、および制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/112 20130101AFI20241127BHJP

【ＦＩ】

H04B10/112

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023555955

(86)(22)【出願日】2021-10-27

(86)【国際出願番号】 JP2021039662

(87)【国際公開番号】W WO2023073834

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2024-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今井 健之

(72)【発明者】

【氏名】柴田 直剛

(72)【発明者】

【氏名】金子 慎

【審査官】川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２９８３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２６２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１００４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６６３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８２３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００３８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３３３０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２０６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８６６６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １０／１１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体であって、
受信装置の受光部にビームを照射することで光信号を送信する光送信部と、
前記移動体を指定位置まで移動させる移動指示を受信する指示受信部と、
前記移動体の現在位置を取得する位置取得部と、
前記現在位置から前記指定位置への移動方向を取得する方向取得部と、
前記移動体が前記指定位置へ向けて移動を開始する前に、前記受光部にビームが照射される範囲内で、前記移動方向に応じてビームの照射方向を変化させる変化制御を行うビーム制御部と、
を備えた移動体。

【請求項2】

前記移動体を前記指定位置に向けて移動させる移動制御部を備え、
前記移動制御部は、前記変化制御が開始されてから、予め定められた遅延時間が経過した後に前記移動体を前記指定位置に向けて移動させる請求項１に記載の移動体。

【請求項3】

前記ビーム制御部は、前記受光部にビームが照射される範囲内で、前記移動方向とは逆方向に照射方向を変化させる請求項１または請求項２に記載の移動体。

【請求項4】

移動体と、前記移動体から照射されるビームを受光する受信装置とを備えた通信システムであって、
前記移動体は、
前記受信装置の受光部にビームを照射することで光信号を送信する光送信部と、
前記移動体を指定位置まで移動させる移動指示を受信する第１指示受信部と、
前記移動体の現在位置を取得する第１位置取得部と、
前記現在位置から前記指定位置への移動方向を取得する第１方向取得部と、
前記移動体が前記指定位置へ向けて移動を開始する前に、前記受光部にビームが照射される範囲内で、前記第１方向取得部によって取得された前記移動方向に応じてビームの照射方向を変化させる変化制御を行うビーム制御部と、
を備え、
前記受信装置は、
前記移動指示を受信する第２指示受信部と、
前記第２指示受信部によって受信された前記移動指示に応じて前記受光部の指向方向を変化させる変化制御を行う受光制御部と、
を備えた通信システム。

【請求項5】

前記移動体は、前記移動体を前記指定位置に向けて移動させる移動制御部を備え、
前記移動制御部は、前記変化制御が開始されてから、予め定められた遅延時間が経過した後に前記移動体を前記指定位置に向けて移動させる請求項４に記載の通信システム。

【請求項6】

前記受信装置は、
前記移動体の現在位置を複数回にわたり取得する現在位置取得部と、
前記現在位置取得部によって複数回にわたり取得された現在位置から前記移動体の移動速度を測定する測定部と、
を備え、
前記受光制御部は、前記測定部によって測定された移動速度にもとづき、前記受光部の指向方向を変化させる変化制御を行う請求項４に記載の通信システム。

【請求項7】

前記受信装置は、
前記ビームの受光位置を取得する受光位置取得部と、
前記受光位置取得部によって取得された受光位置から、前記移動体の移動開始を検出する検出部と、
前記第２指示受信部によって前記移動指示が受信されてから、前記検出部によって移動開始が検出されるまでの遅延時間を取得する遅延時間取得部と、
前記遅延時間取得部によって取得された遅延時間を前記移動体に通知する遅延時間通知部と、を備えた請求項４に記載の通信システム。

【請求項8】

移動体から照射されるビームを受光する受信装置にビームを照射することで光信号を送信する光送信部を備えた移動体の制御方法であって、
前記移動体を指定位置まで移動させる移動指示を受信する受信ステップと、
前記移動体の現在位置を取得する位置取得ステップと、
前記現在位置から前記指定位置への移動方向を取得する方向取得ステップと、
前記移動体が前記指定位置へ向けて移動を開始する前に、前記受信装置にビームが照射される範囲内で、前記移動方向に応じてビームの照射方向を変化させる変化制御を行うビーム制御ステップと、
を備えた制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体、通信システム、および制御方法の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

光空間通信に関する技術として、特許文献１には、首振り可能な光受信部が信号光を最も強く受信可能な方向を指向したり、複数設けられた光受信部のうち、信号光を最も強く受信する光受信部を用いて通信を継続することが開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－３２２７７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、信号光にレーザを用いて信号の高速化を図る場合には、光受信部のみならず光送信部の指向性も鋭くなり、送受信を行う場合に互いに指向しあうのが難しくなる。例えば人工衛星と通信を行う場合は、人工衛星の軌道が予め与えられていることから、送受信部を指向させることは容易である。一方、定められた軌道を持たない遠隔操縦の無人飛翔体などの移動体の場合、送受信部を指向させることは容易ではない。

【0005】

具体的に図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃを用いて説明する。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃは、受信部を正面から見た図を示す。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃは、移動体と受信部を上方向から見た図を示す。なお、これらの図では、ビーム径は受信部より大きくしたが、ビーム径が受信部より小さくてもよい。また、受信部は固定されている。したがって、移動体がビームの照射方向を制御する。

【0006】

図１２Ａ、図１３Ａは、受信部がビーム径に含まれている状態を示す図である。この図１２Ａ、図１３Ａに示される状態から、移動体が向かって右方向に移動したとする。このとき、移動量が大きくかつ移動体側での追尾動作の動きはじめが遅い場合には、図１２Ｂ、図１３Ｂに示されるように、追尾機構が十分に動作しないためビーム径は大きく右へずれて受信部から外れる。これにより、通信は途絶えることとなる。

【0007】

その後、移動体での追尾動作が動きはじめ、追尾を行うのに十分な速さになると、図１２Ｃ、図１３Ｃに示されるように、移動体の移動に追いつき、再び受信部をビーム径内に入れることができる。

【0008】

なお、図１２、図１３では移動体がビームの照射方向を制御するものとしているが、受信側でも移動体を指向するように受信部の方向を調整していることが一般的である。また、受信側からもビームを照射して移動体が受信するようになっている。こうした場合、受信側も同様なビーム追尾の動作がなされる。

【0009】

このように、受光部がビーム径から外れてしまうと、通信が途絶えるため、安定した通信を行うことが困難であった。

【0010】

上記事情に鑑み、本発明は、より安定的な光空間通信を実現することができる技術の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様は、移動体であって、受信装置の受光部にビームを照射することで光信号を送信する光送信部と、前記移動体を指定位置まで移動させる移動指示を受信する指示受信部と、前記移動体の現在位置を取得する位置取得部と、前記現在位置から前記指定位置への移動方向を取得する方向取得部と、前記移動体が前記指定位置へ向けて移動を開始する前に、前記受光部にビームが照射される範囲内で、前記移動方向に応じてビームの照射方向を変化させる変化制御を行うビーム制御部と、を備えた移動体である。

【0012】

本発明の一態様は、移動体と、前記移動体から照射されるビームを受光する受信装置とを備えた通信システムであって、前記移動体は、前記受信装置の受光部にビームを照射することで光信号を送信する光送信部と、前記移動体を指定位置まで移動させる移動指示を受信する第１指示受信部と、前記移動体の現在位置を取得する第１位置取得部と、前記現在位置から前記指定位置への移動方向を取得する第１方向取得部と、前記移動体が前記指定位置へ向けて移動を開始する前に、前記受光部にビームが照射される範囲内で、前記第１方向取得部によって取得された前記移動方向に応じてビームの照射方向を変化させる変化制御を行うビーム制御部と、を備え、前記受信装置は、前記移動指示を受信する第２指示受信部と、前記第２指示受信部によって受信された前記移動指示に応じて前記受光部の指向方向を変化させる変化制御を行う受光制御部と、を備えた通信システムである。

【0013】

本発明の一態様は、移動体から照射されるビームを受光する受信装置にビームを照射することで光信号を送信する光送信部を備えた移動体の制御方法であって、前記移動体を指定位置まで移動させる移動指示を受信する受信ステップと、前記移動体の現在位置を取得する位置取得ステップと、前記現在位置から前記指定位置への移動方向を取得する方向取得ステップと、前記移動体が前記指定位置へ向けて移動を開始する前に、前記受信装置にビームが照射される範囲内で、前記移動方向に応じてビームの照射方向を変化させる変化制御を行うビーム制御ステップと、を備えた制御方法である。

【発明の効果】

【0014】

本発明により、より安定的な光空間通信を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】通信システムの構成例を示す図である。

【図2A】光信号送受信部を正面から見た図である。

【図2B】光信号送受信部を正面から見た図である。

【図2C】光信号送受信部を正面から見た図である。

【図3A】移動体と光信号送受信部を上方向から見た図である。

【図3B】移動体と光信号送受信部を上方向から見た図である。

【図3C】移動体と光信号送受信部を上方向から見た図である。

【図4】第１実施形態における移動体の構成例を示す図である。

【図5】第１実施形態における固定局の構成例を示す図である。

【図6】第１実施形態における操縦装置の構成例を示す図である。

【図7】第２実施形態における固定局の構成例を示す図である。

【図8】第３実施形態における固定局の構成例を示す図である。

【図9】第４実施形態における固定局の構成例を示す図である。

【図10】第４実施形態における移動体の構成例を示す図である。

【図11】固定局による遅延時間の計測方法を説明するための図である。

【図12A】従来技術を示す図である。

【図12B】従来技術を示す図である。

【図12C】従来技術を示す図である。

【図13A】従来技術を示す図である。

【図13B】従来技術を示す図である。

【図13C】従来技術を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る通信システム１０の構成例を示す図である。この構成例は、以下に説明する各実施形態１～４で共通する構成例を示している。通信システム１０は、移動体１００、および固定局２００で構成される。また、図１には、操縦装置３００が示されている。

【0017】

移動体１００は、例えばドローンなど遠隔操縦の無人飛翔体であるが、移動する物体であればよい。移動体１００は、光信号送受信部１１０を備える。光信号送受信部１１０は、ビームを照射することで光信号を送信する。本実施形態では、光信号の送信だけではなく、受信も可能な構成としている。したがって、光信号送受信部１１０は、固定局２００にビームを送信したり、固定局２００からのビームを受信する。光信号送受信部１１０は、指向を変化させることができる。すなわち、ビームの照射方向を変化させることができる。さらに、光信号送受信部１１０は、固定局２００から照射されたビームを受光する受光部に対する位置のずれを測定し、ビーム制御部１２４に出力する。

【0018】

操縦装置３００は移動体１００に移動指示を送信することで、移動体１００を操縦する。移動指示は、移動体１００に対し、指定位置まで移動させる指示である。移動指示は、第１実施形態では移動体１００のみが受信するが、第１実施形態以外の実施形態では、固定局２００も受信可能な構成となっている。指定位置は、例えば、東経、北緯、高度などで指定される。操縦装置３００と移動体１００との通信、または操縦装置３００と固定局との通信は、電波または赤外光などを含む可視光を用いた通信である。

【0019】

固定局２００は、光信号送受信部２１０を備える。光信号送受信部２１０は、移動体１００にビームを送信したり、移動体１００からのビームを受信する。固定局２００においては、ビームを送信する機能を持たずに、受信のみを行うように構成してもよい。各実施形態において、固定局２００は移動しないが、光信号送受信部２１０は、第１実施形態以外の実施形態では指向を変化させることができる。

【0020】

次に、各実施形態で共通する制御内容について説明する。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、光信号送受信部２１０を正面から見た図を示す。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、移動体１００と光信号送受信部２１０を上方向から見た図を示す。なお、これらの図では、ビーム径は光信号送受信部２１０より大きくしたが、ビーム径が光信号送受信部２１０より小さくてもよい。

【0021】

図２Ａ、図３Ａは、光信号送受信部２１０がビーム径に含まれている状態を示す図である。この図２Ａ、図３Ａに示される状態において、操縦装置３００が移動体１００に、移動体１００の右方向にある指定位置に移動する移動指示を送信したとする。このとき、移動体１００は、現在位置を取得し、現在位置から指定位置への移動方向を取得する。図２、図３の場合の移動方向は、上述したように右方向である。

【0022】

移動体１００は、光信号送受信部２１０にビームが照射される範囲内で、移動方向に応じてビームの照射方向を変化させる。具体的には、図２Ｂに示されるように、移動体１００は、光信号送受信部２１０にビームが照射される範囲内で、図３Ｂに示されるように、移動方向とは逆方向（ここでは左方向）に照射方向を変化させる変化制御を行う。移動体１００は、図３Ｃに示されるように、変化制御が開始された後（例えば、変化制御が開始されてから予め定められた遅延時間が経過した後）に移動体１００を指定位置に向けて移動させる。このとき、図２Ｃに示されるように、変化制御が開始された後のため、光信号送受信部２１０がビーム径から外れることを抑制できるので、より安定的な光空間通信を実現することができる。

【0023】

このように、本実施形態では、移動体１００が移動する前に照射方向を変化させる変化制御を行うことで、追尾するまでの時間に余裕ができる。この余裕によって、従来技術と比較して、光信号送受信部２１０がビーム径から外れることを抑制できることから、より安定的な光空間通信を実現することができる。

【0024】

なお、移動指示として、指定位置までの移動の他に、移動体１００の姿勢を変える指示を設けてもよい。姿勢を変える指示とは、例えば右に９０度回転するなどの指示である。このような指示であっても、移動体１００が回転する前に照射方向を変化させる変化制御を行うことで、追尾するまでの時間に余裕ができる。

【0025】

以上を踏まえ、各実施形態について説明する。以下の実施形態においては、既出の符号に対応する構成の説明を省略することがある。また、各実施形態において、移動体１００から固定局２００に光信号を送信する例について説明するが、各実施形態では、固定局２００から移動体１００に光信号を送信することも可能である。

【0026】

（第１実施形態）
第１実施形態は、上述したように、操縦装置３００の移動指示は、移動体１００のみが受信する。また、固定局２００の光信号送受信部２１０の指向を変化制御は行われない。

【0027】

図４は、第１実施形態における移動体１００の構成例を示す図である。移動体１００は、光信号送受信部１１０、ジャイロスコープ１１１を備える。ジャイロスコープ１１１は、光信号送受信部１１０と一体的に構成され、光信号送受信部１１０の姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）を検出し、姿勢情報として方向取得部１２３に出力する。

【0028】

また、移動体１００は、データ処理部１３１、データ取得部１３２を含む。データ処理部１３１は、送信するデータを処理して光信号送受信部１１０に出力する。光信号送受信部１１０は、データ処理部１３１から出力されたデータにもとづき、固定局２００の光信号送受信部の受光部にビームを照射することで光信号を送信する。光信号送受信部１１０は、光送信部の一例である。データ取得部１３２は、光信号送受信部１１０が受信したデータを取得する。

【0029】

さらに、移動体１００は、指示受信部１２１、位置取得部１２２、方向取得部１２３、ビーム制御部１２４、ＧＰＳ／ＲＴＣ１２５、移動制御部１２６、および駆動機構１２７を備える。指示受信部１２１は、操縦装置３００からの移動指示を受信し、位置取得部１２２に出力する。位置取得部１２２は、ＧＰＳ／ＲＴＣ１２５から現在位置と現在時刻とを取得し、移動指示とともに方向取得部１２３に出力する。ＧＰＳ／ＲＴＣ１２５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）およびＲＴＣ（Real Time Clock）で構成される。

【0030】

方向取得部１２３は、現在位置から指定位置への移動方向を取得し、ビーム制御部１２４に出力する。また、方向取得部１２３は、指定位置を移動制御部１２６に出力する。なお、方向取得部１２３は、ジャイロスコープ１１１からの姿勢情報も加味して移動方向を取得する。ビーム制御部１２４は、移動体１００が指定位置へ向けて移動を開始する前に、固定局２００の光信号送受信部２１０にビームが照射される範囲内で、移動方向に応じてビームの照射方向を変化させる変化制御を行う。また、ビーム制御部１２４は、光信号送受信部１１０が送信するビームの照射位置を取得して、固定局２００の光信号送受信部２１０にビームが照射されるように追尾する追尾制御を行う。

【0031】

移動制御部１２６は、ビーム制御部１２４によって変化制御が開始された後に移動体１００を指定位置に向けて、駆動機構１２７によって移動させる。駆動機構１２７は、移動体１００を移動させるための機構である。移動体１００がドローンであれば、プロペラなどである。

【0032】

上述した移動制御部１２６は、変化制御が開始されてから、予め定められた遅延時間が経過した後に移動体１００を指定位置に向けて移動させる。この遅延時間として、追尾制御の開始から所望の移動速度で安定するまでの時間が挙げられる。この時間は予め測定しておく。なお、遅延時間は、現在位置や姿勢の変化量の大小により応じて異ならせるようにしてもよい。

【0033】

図５は、第１実施形態における固定局２００の構成例を示す図である。固定局２００は、光信号送受信部２１０、データ処理部２３１、およびデータ取得部１３２を備える。光信号送受信部２１０は、受光窓などの受光部を備え、移動体１００から照射されたビームを受光することで、光信号を受信する。データ取得部２３２は、光信号送受信部２１０が受信したデータを取得する。データ処理部２３１は、送信するデータを処理して光信号送受信部２１０に出力する。光信号送受信部２１０は、データ処理部２３１から出力されたデータにもとづき、光信号を送信する。

【0034】

図６は、第１実施形態における操縦装置３００の構成例を示す図である。操縦装置３００は、指示送信部３１０、およびデータ取得制御部３２０を備える。指示送信部３１０は、不図示の操作機構に対する操作者の操作にもとづいて、移動体１００に移動指示を送信する。データ取得制御部３２０は、移動体１００のデータ取得部１３２を制御する。操縦装置３００は、以降の実施形態において、固定局２００にも移動指示を送信すること以外の構成は図６の構成と同じである。

【0035】

以上説明したように、第１実施形態では、移動体１００が指定位置へ向けて移動を開始する前に変化制御を行う。そして、変化制御が開始されてから、予め定められた遅延時間が経過した後に移動体１００を指定位置に向けて移動させる。この遅延時間として、追尾制御の開始から所望の移動速度で安定するまでの時間としているので、従来技術と比較して、光信号送受信部２１０がビーム径から外れることを抑制できることから、より安定的な光空間通信を実現することができる。

【0036】

（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態の構成において、固定局２００の光信号送受信部２１０が移動体１００を追尾可能な構成とした形態である。さらに、操縦装置３００が移動体１００に送信する移動指示を固定局２００も受信する構成である。これにより、移動指示を固定局２００も知ることができるため、移動体１００の将来の位置を把握することができる。これにより、移動体１００の将来の位置を把握できない場合と比較して、固定局２００の光信号送受信部２１０が移動体１００を追尾することが可能となるので、従来技術と比較して、光信号送受信部２１０がビーム径から外れることを抑制できることから、より安定的な光空間通信を実現することができる。

【0037】

第２実施形態における通信システム１０では、上記のように固定局２００の構成のみが第１実施形態と異なる。図７は、第２実施形態における固定局２００の構成例を示す図である。図７に示されるように、第２実施形態では、固定局２００の構成として、ジャイロスコープ２１１、指示受信部２２１、受光制御部２２４、およびＧＰＳ／ＲＴＣ２２５を備える。

【0038】

なお、図４に示した移動体１００の構成の指示受信部１２１は、第２実施形態において第１指示受信部に対応する。位置取得部１２２は、第１位置取得部に対応する。方向取得部１２３は、第１方向取得部に対応する。また、図７に示される構成において、指示受信部２２１は、第２指示受信部に対応する。

【0039】

光信号送受信部２１０は、移動体１００から照射されたビームを受光する受光部に対する位置のずれ（位置ずれ量）を測定し、ビーム制御部１２４に出力する。ジャイロスコープ２１１は、光信号送受信部２１０の姿勢情報を受光制御部２２４に出力する。指示受信部１２１は、操縦装置３００からの移動指示を受信し、受光制御部２２４に出力する。受光制御部２２４は、ＧＰＳ／ＲＴＣ２２５から固定局２００の位置と現在時刻とを取得する。

【0040】

受光制御部２２４は、姿勢情報、移動指示、固定局の位置、および位置ずれ量に応じて光信号送受信部２１０の指向方向を変化させる変化制御を行う。変化制御例として、受光制御部２２４は１つ前に受信した移動指示に示された指定位置を保持しておく。そして、受光制御部２２４は、保持している指定位置と、今回受信した移動指示に示された指定位置と、固定局２００の位置とから、移動体１００が固定局２００に対する移動経路を求める。受光制御部２２４は、位置ずれ量や姿勢情報を用いて求まった経路に沿って追尾させるように制御する。

【0041】

このようにすることで、固定局２００は、指示情報を受信しない場合と比較して、光信号送受信部２１０がビーム径から外れることを抑制できることから、より安定的な光空間通信を実現することができる。さらに、第１実施形態と同様に、移動体１００が指定位置へ向けて移動を開始する前に変化制御を行い、変化制御が開始されてから、予め定められた遅延時間が経過した後に移動体１００を指定位置に向けて移動させるので、従来技術と比較して、光信号送受信部２１０がビーム径から外れることを抑制できることから、より安定的な光空間通信を実現することができる。

【0042】

（第３実施形態）
第３実施形態は、第２実施形態の構成において、固定局２００が移動体１００から現在位置を取得する構成を加えた形態である。第３実施形態において、移動体１００の位置取得部１２２は、取得した現在位置と、そのときの現在時刻とを固定局２００に通知する。

【0043】

第３実施形態における通信システム１０では、上記のように、移動体１００が現在位置を通知する点と、固定局２００の構成が第２実施形態と異なる。図８は、第３実施形態における固定局２００の構成例を示す図である。図８に示されるように、第３実施形態では、固定局２００の構成として、第２実施形態の構成に加え、移動体位置取得部２４１、および速度測定部２４２を備える。

【0044】

移動体位置取得部２４１は、移動体１００の位置取得部１２２から現在位置と、そのときの現在時刻とを複数回にわたり取得して、速度測定部２４２に出力する。移動体位置取得部２４１は、現在位置取得部に対応する。移動体位置取得部２４１は、例えば移動体１００が移動に要する時間に比べて十分短い時間周期で複数回にわたり現在位置と、そのときの現在時刻を取得する。

【0045】

例えば、移動体１００は、移動体１００の位置Ｐと、その位置を測定したときの時刻Ｔの組み合わせ(Ｐ、Ｔ）を固定局２００に送信する。固定局２００は(Ｐ、Ｔ）を受信し、移動体位置取得部２４１で(Ｐ、Ｔ）を解析し、このときの時刻をｔとする。なお、本実施形態で用いられるＲＴＣは、Ｔとｔとの時間差を測定可能な高精度なＲＴＣとする。時刻ｔは、時刻Ｔより後であることから、固定局２００は、少し前の時刻Ｔのときに移動体が在った位置しか認識できない。

【0046】

そこで、移動体１００は、移動体１００の位置Ｐｋ（ｋは自然数）と、その位置を測定したときの時刻Ｔｋの組み合わせＡｋ＝(Ｐｋ、Ｔｋ）を固定局２００に送信する。これにより、固定局２００は、複数のＡｋ（ｋ＝１、２、…）を取得できる。また、固定局２００がＡｋを受信し、移動体位置取得部２４１で(Ｐ、Ｔ）を解析した時刻をｔｋとする。固定局２００は、複数のＡｋから、移動体１００の速度ｖを求める。

【0047】

固定局２００がｋ＝ｎまでＡｋを受信し、次のｋ＝ｎ＋１における移動体１００の推定位置をｐとすると、推定位置ｐはＰｎ＋ｖ×（ｔｎ－Ｔｎ）を算出することにより求まる。このようにすることで、移動体１００が位置を取得した時刻と、固定局２００が移動体１００から位置を受信して解析した時刻の差によって生じる誤差を極力低下させることができる。

【0048】

このように、固定局２００が移動体１００の位置を推測することにより、位置を推測しない場合と比較して、光信号送受信部２１０がビーム径から外れることを抑制できることから、より安定的な光空間通信を実現することができる。さらに、第１実施形態と同様に、移動体１００が指定位置へ向けて移動を開始する前に変化制御を行い、変化制御が開始されてから、予め定められた遅延時間が経過した後に移動体１００を指定位置に向けて移動させるので、従来技術と比較して、光信号送受信部２１０がビーム径から外れることを抑制できることから、より安定的な光空間通信を実現することができる。

【0049】

さらに、振動や強風などの外乱による操縦装置３００の操縦者の意図しない移動体１００の移動があった場合、すなわち、指示情報では知りようがない移動体１００の移動があった場合であっても、移動体１００の現在位置を固定局２００が知ることができるため、光信号送受信部２１０は容易に移動体１００を追尾することができる。

【0050】

（第４実施形態）
第４実施形態は、第２実施形態の構成において、固定局２００が遅延時間を計測し、計測した遅延時間を移動体１００に通知する形態である。図９は、第４実施形態における固定局２００の構成例を示す図である。

【0051】

第４実施形態において、固定局２００は、新たに遅延時間処理部２５１を備える。また、光信号送受信部２１０は、４分割フォトディテクタ（ＱＰＤ）やカメラなど、移動体１００からの受光したビームの位置をビームの移動時間に対して十分にまた頻回に把握することができる機構を備える。このように第４実施形態における光信号送受信部２１０は、ビームの受光位置を取得する受光位置取得部としての機能を備える。

【0052】

光信号送受信部２１０は、４分割フォトディテクタやカメラなどにより把握されたビームの位置を遅延時間処理部２５１に出力する。これにより、遅延時間処理部２５１は、移動体１００が動き始めたか、または動き終わりとなったのかなど移動体１００の動きを把握できる。すなわち、遅延時間処理部２５１は、受光位置から、移動体１００の移動開始を検出する。

【0053】

また、図９における指示受信部２２１は、遅延時間処理部２５１に移動指示を出力する。これにより、遅延時間処理部２５１は、移動指示が受信されてから、移動開始が検出されるまでの遅延時間を取得する。具体的に、遅延時間処理部２５１は、移動指示が出力した時刻をＧＰＳ／ＲＴＣ２２５から取得する。遅延時間処理部２５１は、移動指示が出力されたタイミングから動き始めるまでに経過した時間から、遅延時間を計測できる。遅延時間処理部２５１は、計測した遅延時間を移動体１００に通知する。

【0054】

図１０は、第４実施形態における移動体１００の構成例を示す図である。第４実施形態において、移動体１００は、新たに遅延時間取得部１４１を備える。遅延時間取得部１４１は、検出部、遅延時間取得部、および遅延時間通知部に対応する。

【0055】

図１１は、固定局２００による遅延時間の計測方法を説明するための図である。縦軸は、受光したビームの位置を示す。ビームの位置が「０」は、基準位置（例えば、受光部の中央）を示し、それ以外は基準位置からずれていることを示す。横軸は時間を示す。

【0056】

区間Ａは、操縦装置３００から移動指示を受信したタイミングから始まる区間である。この区間Ａでは、ビームの位置に変化がないことから、この区間の時間は遅延時間に該当する。区間Ｂは、移動体１００の動き始めの動作収束に要する時間に該当する。区間Ｃは、移動体１００の移動中に安定して追尾されている時間に該当する。区間Ｄは、動き終わりの動作収束に要する時間に該当する。

【0057】

以上より、遅延時間処理部２５１は、区間Ａの時間を遅延時間として、移動体１００の遅延時間取得部１４１に通知する。実際の運用では、移動体１００に移動を複数回行わせ、その結果得られた複数の遅延時間を用いて１つの遅延時間（例えば平均遅延時間）を決定してもよい。また、移動する回数の上限を定め、そのなかで遅延時間が収束するまで行うようにしてもよい。

【0058】

なお、移動指示から移動体１００の現在位置と移動先から得られる移動経路の通りに動いたときの位置「０」からのずれの大きさと時間の関係と、実際に測定されたすれの大きさと時間の関係の間での相互相関を取り得られた値を動作遅延時間としてもよい。また、固定局２００は、移動体１００の移動開始時の追尾制御におけるアンダーシュートやオーバーシュートもわかるので、それらの大きさが小さくなるように固定局側での追尾動作を調整するようにしてもよい。

【0059】

第４実施形態によれば、より実環境に即した遅延時間を得られるので、無駄に長い時間をかけたり、短すぎて追尾ができなくなるようなことがないため、より精細な変化制御を行うことができる。ができるようになる。

【0060】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、光空間通信システムに適用可能である。

【符号の説明】

【0062】

１０…通信システム、１００…移動体、１１０…光信号送受信部、１１１…ジャイロスコープ、１２１…指示受信部、１２２…位置取得部、１２３…方向取得部、１２４…ビーム制御部、１２６…移動制御部、１２７…駆動機構、１３１…データ処理部、１３２…データ取得部、１４１…遅延時間取得部、２００…固定局、２１０…光信号送受信部、２１１…ジャイロスコープ、２２１…指示受信部、２２４…受光制御部、２３１…データ処理部、２３２…データ取得部、２４１…移動体位置取得部、２４２…速度測定部、２５１…遅延時間処理部、３００…操縦装置、３１０…指示送信部、３２０…データ取得制御部

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13A】

【図13B】

【図13C】