(57)【要約】【課題】移動局の移動航路が不定の場合にも、光空間通信を行う移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとが略対向状態となる可能性を高める。【解決手段】本発明の光空間通信システムは、固定局と移動局とからなり、移動局は、指向方向が調整可能な第１の光アンテナを備えた第１の通信部と、固定局に情報を送信する第２の通信部と、記憶している固定局の位置情報と検出した移動局の位置とに基づいて第１の光アンテナの指向方向を決定し、決定した方向に第１の光アンテナの指向方向を調整するとともに、移動局の位置を示す移動局情報を第２の通信部に固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、固定局は、指向方向が調整可能な第２の光アンテナを備えた第３の通信部と、移動局情報を受信する第４の通信部と、移動局情報に基づいて第２の光アンテナの指向方向を決定し、決定した方向に第２の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有する。【選択図】図１
2014220676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定局と、自由空間を伝搬する光ビームにより前記固定局との間で光空間通信を行う移動局とからなる光空間通信システムであって、
前記移動局は、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第１の光アンテナを備えた第１の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第２の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第１の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第１の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第２の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、
前記固定局は、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第２の光アンテナを備えた第３の通信部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する第４の通信部と、
前記第４の通信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記第２の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第２の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有することを特徴とする光空間通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
前記第１の光アンテナの指向方向を撮影可能な移動局撮影部をさらに有し、
前記移動局制御部は、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記移動局情報取得部により取得された前記通信局の位置とに基づいて決定した方向に前記第１の光アンテナの指向方向を調整した後、前記移動局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記第１の光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記第１の光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする光空間通信システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光空間通信システムにおいて、
前記固定局は、
前記第２の光アンテナの指向方向を撮影可能な固定局撮影部をさらに有し、
前記固定局制御部は、前記移動局から受信した移動局情報に基づいて決定した方向に前記第２の光アンテナの指向方向を調整した後、前記固定局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記第２の光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記第２の光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする光空間通信システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
光ビームを出力する第１の光源を備え、該第１の光源から出力された光ビームを変調し、前記第１の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部をさらに有し、
前記第２の通信部は、光ビームを出力する第２の光源を備え、該第２の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第１の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信し、
前記第４の通信部は、前記第２の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする光空間通信システム。
【請求項５】
請求項４記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局光送信部から出力される光ビームの光軸と、前記第２の通信部から出力される光ビームの光軸とは、略同軸であることを特徴とする光空間通信システム。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
光ビームを出力する第１の光源を備え、該第１の光源から出力された光ビームを変調し、前記第１の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信する移動局光送信部さらに有し、
前記第２の通信部は、前記第１の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第１の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記前記固定局に送信し、
前記第４の通信部は、前記第２の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする光空間通信システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局制御部は、前記決定した第１の光アンテナの指向方向をさらに示す移動局情報を生成して、前記情報送信部に前記固定局へ送信させ、
前記固定局制御部は、前記情報受信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に示される前記移動局の位置と前記第１の光アンテナの指向方向とに基づいて前記第２の光アンテナの指向方向を決定することを特徴とする光空間通信システム。
【請求項８】
自由空間を伝搬する光ビームにより、固定された固定局の間で光空間通信を行う、移動体に搭載された通信局であって、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な光アンテナを備えた移動局アンテナ部と、
前記固定局に情報を送信する情報送信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記通信局の位置とに基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記通信局の位置を示す情報を前記情報送信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有することを特徴とする通信局。
【請求項９】
請求項８記載の通信局において、
前記光アンテナの指向方向を撮影可能な移動局撮影部をさらに有し、
前記移動局制御部は、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記通信局の位置とに基づいて決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整した後、前記移動局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする通信局。
【請求項１０】
自由空間を伝搬する光ビームにより、固定された固定局の間で光空間通信を行う、移動体に搭載された通信局の制御方法であって、
前記通信局は、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な光アンテナを備えた移動局アンテナ部と、
前記固定局に情報を送信する情報送信部と、を備えてなり、
前記固定局の位置情報を記憶し、
自局の位置を検出し、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記記憶している前記固定局の位置情報と前記検出した前記通信局の位置とに基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記通信局の位置を示す移動局情報を前記情報送信部に前記固定局へ送信させることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自由空間を伝搬する光ビームにより光空間通信を行う光空間通信システム、通信局およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星や航空機などの移動体に搭載された種々の観測機器により観測を行い、観測機器により得られた情報を移動体に搭載された通信局（以下、移動局と称する）から、地上に固定された通信局（以下、固定局と称する）に送信することが一般に行われている。近年、観測機器の高性能化に伴って、移動局と固定局との間で送受信される情報量が増加している。移動局と固定局との間で送受信される情報量の増加に対応するために、自由空間を伝搬する光ビームにより移動局と固定局との間で光空間通信を行う光空間通信システムの実用化が進められている。
【０００３】
光空間通信システムにおいては、移動局および固定局がそれぞれ光ビームを送受信するための指向性光アンテナを備えている。移動局と固定局との間で高速な通信を実現するためには、移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとを高い精度で対向させる必要がある。そのため、移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとを略対向状態にする対向処理と、略対向状態から、移動局の光アンテナの光軸と固定局の光アンテナの光軸とが一致した捕捉状態にする捕捉処理とが行われた後、移動局と固定局との間の光空間通信が開始される。
【０００４】
捕捉処理においては、一般に、移動局や固定局に設けられた光センサにより対向局からの光ビームの受信強度を検出し、その検出結果に応じて光アンテナの指向方向を調整する方法が用いられる。
【０００５】
また、対向処理においては、例えば、特許文献１（特開昭６３−２７１１８２号公報）に開示されているように、移動体の航路を予測し、予測した航路に応じて固定局の光アンテナの指向方向を調整する技術が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２７１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている技術では、移動体が人工衛星のような航路が予測可能なものである場合には、予測した航路に応じて固定局の光アンテナの指向方向を調整することができる。しかし、特許文献１に開示されている技術では、移動体が必ずしも航路が決まっていない航空機やヘリコプターである場合には、移動体の航路を予測できないため、移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとを略対向状態とするのが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、移動局の移動航路が不定の場合にも、光空間通信を行う移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとが略対向状態となる可能性を高めることができる光空間通信システム、通信局およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の光空間通信システムは、
固定局と、自由空間を伝搬する光ビームにより前記固定局との間で光空間通信を行う移動局とからなる光空間通信システムであって、
前記移動局は、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第１の光アンテナを備えた第１の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第２の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第１の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第１の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第２の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、
前記固定局は、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向を調整可能な第２の光アンテナを備えた第３の通信部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する第４の通信部と、
前記第４の通信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記第２の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第２の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有する。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の通信局は、
自由空間を伝搬する光ビームにより、固定された固定局の間で光空間通信を行う、移動体に搭載された通信局であって、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な光アンテナを備えた移動局アンテナ部と、
前記固定局に情報を送信する情報送信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記通信局の位置とに基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記通信局の位置を示す情報を前記情報送信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有する。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の通信局の制御方法は、
自由空間を伝搬する光ビームにより、固定された固定局の間で光空間通信を行う、移動体に搭載された通信局の制御方法であって、
前記通信局は、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な光アンテナを備えた移動局アンテナ部と、
前記固定局に情報を送信する情報送信部と、を備えてなり、
前記固定局の位置情報を記憶し、
前記通信局の位置を検出し、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記記憶している前記固定局の位置情報と前記検出した前記通信局の位置とに基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記通信局の位置を示す移動局情報を前記情報送信部に前記固定局へ送信させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、移動局の移動航路が不定の場合にも、光空間通信を行う移動局の光アンテナと固定局の光アンテナとが略対向状態となる可能性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態の光空間通信システムの構成を示すブロックである。
【図２】図１に示す光空間通信システムの動作の概要を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すステップＳ１０における通信対象の固定局の決定動作の詳細を示すフローチャートである。
【図４】図２に示すステップＳ２０における移動局の光アンテナの指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図２に示すステップＳ３０における移動局情報の固定局への送信動作の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図２に示すステップＳ４０における移動局情報の受信動作の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図２に示すステップＳ４０における固定局の光アンテナの指向方向調整動作の詳細を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態の光空間通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の光空間通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の光空間通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す光空間通信システムの移動局の光アンテナの指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第５の実施形態の光空間通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示す光空間通信システムの固定局の光アンテナの指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光空間通信システム１０の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示す光空間通信システム１０は、移動局１００と、固定局２００とを備える。
【００１７】
移動局１００は、空中、地上または海上を移動中の通信局であり、車両、人工衛星、航空機、ヘリコプター、船舶などに搭載される。なお、「移動中」とは、対向処理の開始時に、固定局２００が移動局１００の位置を知らない状態であるものとする。したがって、移動中の通信局には、移動体に搭載され、実際に移動している通信局だけでなく、停止している車両に搭載された通信局、ホバリングをしているヘリコプターに搭載されている通信局、海上に停泊中の船舶に搭載されている通信局なども含まれる。
【００１８】
固定局２００は、地上に固定された通信局である。なお、「固定」とは、対向処理時に移動しないこと、また、対向処理開始時に固定局２００の位置が移動局１００に特定されていることを指すものとする。したがって、固定された通信局とは、地上に非可搬的に設置された通信局だけでなく、車両などに搭載された可搬型の通信局なども含まれる。ただし、可搬型の通信局の位置が、対向処理開始時に移動局１００に特定されている必要がある。なお、通常、固定局２００は複数設けられる。
【００１９】
次に、移動局１００および固定局２００の構成について説明する。
【００２０】
まず、移動局１００の構成について説明する。
【００２１】
図１に示す移動局１００は、移動状態検出部１１０と、固定局情報保存部１２０と、移動局アンテナ部１３０と、移動局光送信部１４０と、移動局光受信部１５０と、情報送信部１６０と、移動局制御部１７０と、を有する。
【００２２】
移動状態検出部１１０は、検出部の一例である。また、移動局アンテナ部１３０は、第１の通信部の一例である。また、情報送信部１６０は、第２の通信部の一例である。
【００２３】
移動状態検出部１１０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信するＧＰＳモジュール、高度センサ、姿勢センサ、加速度センサなどを備えており、移動局１００の緯度、経度、高度、移動速度、移動方向、姿勢角、角加速度などの、移動局１００の移動状態を検出する。なお、移動状態検出部１１０は、少なくとも移動局１００の位置（緯度、経度、高度）は検出するものとする。移動状態検出部１１０は、検出結果を移動局制御部１７０に出力する。
【００２４】
固定局情報保存部１２０は、少なくとも１つ以上の固定局２００の位置情報（緯度、経度、高度）を保存する。また、固定局情報保存部１２０は、固定局２００を同定可能な個体識別名、固定局２００を同定可能な個体識別番号、固定局２００のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレス、固定局２００の所属会社、固定局２００の所属国家などの情報を保存してもよい。これらの情報は、固定局２００と通信可能であるか否かの判定などに用いることができる。なお、固定局情報保存部１２０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）などの記憶デバイスで構成されている。
【００２５】
移動局アンテナ部１３０は、光アンテナ１３１と、駆動機構１３２と、を有する。
【００２６】
光アンテナ１３１は、固定局２００との間で光ビームの送受信を行う指向性の光アンテナである。なお、光アンテナ１３１は、第１の光アンテナの一例である。
【００２７】
駆動機構１３２は、光アンテナ１３１の向きを調整するための機構である。駆動機構１３２により光アンテナ１３１の向きが調整されることで、光アンテナ１３１の指向方向を調整することができる。なお、駆動機構１３２は、例えば、ピッチ軸およびヨー軸周りに回転可能な２軸ジンバル構造を有している。光アンテナ１３１は、２軸ジンバル上に設置されており、２軸ジンバルを駆動制御することで、光アンテナ１３１をピッチ軸およびヨー軸回りに回動させることができる。光アンテナ１３１を回動させる、すなわち、光アンテナ１３１の向きを変えることで、光アンテナ１３１の指向方向を調整することができる。
【００２８】
移動局光送信部１４０は、光空間通信用の光ビームを、光空間通信による送信対象のデータ（移動局１００と同じ移動体に搭載された観測機器の観測データなど）に応じて変調し、光アンテナ１３１を介して変調後の光ビームを送信する。移動局光送信部１４０は、光源１４１と、光変調部１４２と、を有する。光源１４１は、第１の光源の一例である。
【００２９】
光源１４１は、光空間通信用の光ビームを出力する。
【００３０】
光変調部１４２は、光源１４１から出力された光ビームを光空間通信による送信対象のデータに応じて変調し、移動局アンテナ部１３０に出力する。光変調部１４２から出力された光ビームは、光アンテナ１３１を介して送信される。
【００３１】
移動局光受信部１５０は、受光センサを備え、光アンテナ１３１により受信された光ビームを受光センサにより受光する。
【００３２】
情報送信部１６０は、電波、準無指向性光、音波などにより、固定局２００に情報を送信する。
【００３３】
移動局制御部１７０は、固定局２００と光空間通信を行う際に、光アンテナ１３１の指向方向を調整するとともに、光アンテナ１３１の指向方向および移動局２００の位置を示す移動局情報を生成し、生成した移動局情報を情報送信部１６０に固定局２００へ送信させる。
【００３４】
移動局制御部１７０は、固定局方向計算部１７１と、移動局アンテナ制御部１７２と、情報生成部１７３と、を有する。
【００３５】
固定局方向計算部１７１は、固定局２００と光空間通信を行う際に、移動状態検出部１１０により検出された移動局１００の移動状態と、固定局情報保存部１２０に保存されている固定局２００の位置情報と、に基づいて、光アンテナ１３１と固定局２００の光アンテナとが略対向状態となる光アンテナ１３１の指向方向を決定する。また、固定局方向計算部１７１は、決定した方向を移動局アンテナ制御部１７２および情報生成部１７３に通知する。なお、移動局１００および固定局２００の位置が分かっているため、光アンテナ１３１と固定局２００の光アンテナとが略対向状態となる光アンテナ１３１の指向方向は、三角関数を用いて算出することができる。また、移動局１００の移動状態として、移動速度、移動方向、姿勢角、角加速度なども検出されている場合には、これらの検出結果も用いて、光アンテナ１３１の指向方向を算出することで、精度を向上させることができる。
【００３６】
移動局アンテナ制御部１７２は、固定局方向計算部１７１から通知された方向に光アンテナ１３１の指向方向が向く駆動機構１３２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構１３２を駆動する。なお、移動局アンテナ制御部１７２は、例えば、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御を行う制御コントローラを有しており、この制御コントローラにより駆動機構１３２の駆動量を決定する。
【００３７】
情報生成部１７３は、固定局方向計算部１７１から通知された光アンテナ１３１の指向方向、および、移動状態検出部１１０の検出結果に示される移動局１００の位置を示す移動局情報を生成し、生成した移動局情報を情報送信部１６０に固定局２００へ送信させる。
【００３８】
ここで、光空間通信による送信対象のデータ（移動局１００と同じ移動体に搭載された観測機器の観測データなど）のサイズと比べて、移動局情報のデータサイズは小さい。上述したように、情報送信部１６０は、電波、準無指向性光、音波などにより、固定局２００に情報を送信するが、電波、準無指向性光、音波などによる無線通信は、光ビームによる光空間通信と比べて、ビットレートが低い。しかし、光空間通信による送信対象のデータのサイズと比べて、移動局情報のデータサイズは小さいため、低ビットレートでも移動局情報を固定局２００に送信することができる。
【００３９】
次に、固定局２００の構成について説明する。
【００４０】
図１に示す固定局２００は、固定局アンテナ部２１０と、固定局光送信部２２０と、固定局光受信部２３０と、情報受信部２４０と、固定局アンテナ制御部２５０と、を有する。
【００４１】
固定局アンテナ部２１０は、第３の通信部の一例である。また、情報受信部２４０は、第４の通信部の一例である。また、固定局アンテナ制御部２５０は、固定局制御部の一例である。
【００４２】
固定局アンテナ部２１０は、光アンテナ２１１と、駆動機構２１２と、を有する。
【００４３】
光アンテナ２１１は、移動局１００との間で光ビームの送受信を行う指向性の光アンテナである。なお、光アンテナ２１１は、第２の光アンテナの一例である。
【００４４】
駆動機構２１２は、光アンテナ２１１の向きを調整するための機構である。駆動機構２１２により光アンテナ２１１の向きが調整されることで、光アンテナ２１１の指向方向を調整することができる。なお、駆動機構２１２は、例えば、ピッチ軸およびヨー軸周りに回転可能な２軸ジンバル構造を有している。光アンテナ２１１は、２軸ジンバル上に設置されており、２軸ジンバルを駆動制御することで、光アンテナ２１１をピッチ軸およびヨー軸回りに回動させることができる。光アンテナ２１１を回動させる、すなわち、光アンテナ２１１の向きを変えることで、光アンテナ２１１の指向方向を調整することができる。
【００４５】
固定局光送信部２２０は、光空間通信用の光ビームを、光空間通信による送信対象のデータに応じて変調し、光アンテナ２１１を介して変調後の光ビームを送信する。移動局光送信部２２０は、光源２２１と、光変調部２２２と、を有する。
【００４６】
光源２２１は、光空間通信用の光ビームを出力する。
【００４７】
光変調部２２２は、光源２２１から出力された光ビームを光空間通信による送信対象のデータに応じて変調し、固定局アンテナ部２１０に出力する。光変調部２２２から出力された光ビームは、光アンテナ２１１を介して送信される。
【００４８】
固定局光受信部２３０は、受光センサを備え、光アンテナ１３１により受信された光ビームを受光センサにより受光する。
【００４９】
情報受信部２４０は、電波、準無指向性光、音波などにより、移動局１００から送信されてきた情報を受信する。具体的には、情報受信部２４０は、移動局１００から送信されてきた電波、準無指向性光、音波などを受信し、受信した電波、準無指向性光、音波などを電気信号に変換して情報変換部２５０に出力する。
【００５０】
固定局アンテナ制御部２５０は、情報受信部２４０が移動局情報を受信すると、その移動局情報に示される移動局１００の位置および移動局１００の光アンテナ１３１の指向方向に基づいて、光アンテナ２１１の指向方向を決定する。また、固定局アンテナ制御部２５０は、決定した方向に光アンテナ２１１の指向方向が向く駆動機構２１２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構２１２を駆動する。なお、固定局アンテナ制御部２５０は、例えば、ＰＩＤ制御を行う制御コントローラを有しており、この制御コントローラにより駆動機構２１２の駆動量を算出する。
【００５１】
なお、本実施形態においては、移動局情報には、移動局１００の位置（緯度、経度、高度）を示す情報、および、光アンテナ１３１の指向方向を示す情報が含まれる例を用いて説明するが、これに限られるものではない。
【００５２】
移動局情報には、最低限、移動局１００の位置を示す情報が含まれていればよい。移動局情報に移動局１００の位置を示す情報が含まれていることで、固定局２５０は、移動局１００の位置を特定し、特定した位置に向かって光アンテナ２１１の指向方向を調整することで、移動局１００の光アンテナ１３１と固定局２００の光アンテナ２１１とを略対向状態とすることができる。ただし、ＧＰＳによる移動局１００の位置の検出精度や、移動体の振動などのために、移動局１００の位置を示す情報だけでは、移動局１００の光アンテナ１３１と固定局２００の光アンテナ２１１とを高い精度で対向させることができない場合がある。そこで、移動局１００の光アンテナ１３１の指向方向、すなわち、移動局１００から見た固定局２００の方向を示す情報を移動局情報に含め、固定局２００は、移動局１００の位置、および、移動局１００の光アンテナ１３１の指向方向に基づいて光アンテナ２１１の指向方向を決定することで、移動局１００の光アンテナ１３１と固定局２００の光アンテナ２１１とを高い精度で対向させることができる。
【００５３】
また、移動局情報には、移動局の速度、移動方向などが含まれていてもよい。また、移動局情報には、例えば、移動局１００が希望する通信接続時間、移動局１００を同定可能な個体識別名、移動局１００を同定可能な個体識別信号、移動局１００のＩＰアドレス、移動局１００の所属会社、移動局１００の所属国家などの情報が含まれていてもよい。これらの情報は、固定局２００における、移動局１００との通信が可能であるか否かの判定などに用いることができる。
【００５４】
なお、移動局１００と固定局２００との間で、双方向に光空間通信が行われず、一方向にのみ光空間通信が行われる場合には、移動局１００および固定局２００のうち、送信側の通信局は、光受信部を有さず、受信側の通信局は、光送信部を有さない構成であってもよい。
【００５５】
なお、固定局情報は、例えば、移動局１００が搭載された移動体が移動を開始する前などに、固定局情報保存部１２０に予め入力され、保存される。
【００５６】
次に、本実施形態の光空間通信システム１０の動作について説明する。
【００５７】
図２は、光空間通信システム１０の動作の概要を示すフローチャートである。
【００５８】
まず、移動局１００は、固定局２００との間で光空間通信を行う際には、通信対象の固定局２００を決定する（ステップＳ１０）。
【００５９】
次に、移動局１００は、通信対象として決定した固定局２００の方向に向かって光アンテナ１３１の指向方向を調整する（ステップＳ２０）。
【００６０】
次に、移動局１００は、光アンテナ１３１の指向方向と移動局１００の位置とを示す移動局情報を固定局２００に送信する（ステップＳ３０）。
【００６１】
次に、固定局２００は、移動局１００から送信されてきた移動局情報を受信する（ステップＳ４０）。
【００６２】
次に、固定局２００は、受信した移動局情報に基づいて、光アンテナ２１１の指向方向を調整する（ステップＳ５０）。ステップＳ１０からステップＳ５０の処理により、移動局１００の光アンテナ１３１と固定局２００の光アンテナ２１１とを略対向状態とすることができる。
【００６３】
図３は、図２に示すステップＳ１０における通信対象の固定局２００の決定動作の詳細を示すフローチャートである。
【００６４】
移動状態検出部１１０は、移動局１００の移動状態を検出する（ステップＳ１１）。なお、移動状態検出部１１０は、移動局１００の移動状態として、移動局１００の緯度、経度、高度、移動速度、移動方向、姿勢角、角加速度などを検出する。移動状態検出部１１０は、検出結果を示す移動状態情報を移動局制御部１７０に出力する。
【００６５】
固定局方向計算部１７１は、移動状態情報が移動状態検出部１１０から入力されると、固定局情報保存部１２０に保存されている固定局２００の位置情報を読み出す（ステップＳ１２）。
【００６６】
固定局方向計算部１７１は、移動状態情報と固定局２００の位置情報とに基づいて、通信対象の固定局を仮決定する（ステップＳ１３）。以下では、通信対象として仮決定された固定局を、仮通信相手局と称する。通常、固定局２００は複数存在するため、固定局方向計算部１７１は、複数の固定局２００のいずれかを仮通信相手局として決定する。
【００６７】
なお、固定局方向計算部１７１は、例えば、複数の固定局２００のうち、最も距離が近い固定局２００を仮通信相手局として決定する。また、複数のパラメータに応じて各固定局２００に優先度を設定し、優先度が高い固定局２００を仮通信相手局として決定してもよい。この場合、例えば、天候が悪い地域に設置されている固定局２００の優先度を下げるなどしてもよい。
【００６８】
次に、固定局方向計算部１７１は、仮通信相手局の光アンテナと移動局１００の光アンテナ１３１とが略対向状態となる光アンテナ１３１の指向方向を算出する（ステップＳ１４）。なお、移動局１００および仮通信相手局の位置が分かっているため、光アンテナ１３１と仮通信相手局の光アンテナとが略対向状態となる光アンテナ１３１の指向方向は、三角関数を用いて算出することができる。
【００６９】
次に、固定局方向計算部１７１は、仮通信相手局に向かって光アンテナ１３１の指向方向を調整するか否かを判定する（ステップＳ１５）。ここで、固定局方向計算部１７１は、算出した方向が駆動機構１３２による光アンテナ１３１の指向方向の調整可能な範囲から外れている場合や、仮通信相手局との間に障害物が存在する場合には、仮通信相手局に向かって光アンテナ１３１の指向方向を調整しないと判定する。
【００７０】
仮通信相手局に向かって光アンテナ１３１の指向方向を調整しないと判定した場合には（ステップＳ１５：Ｎｏ）、固定局方向計算部１７１は、ステップＳ１３の処理に戻り、再び、仮通信相手局を決定する。ここで、固定局方向計算部１７１は、既に仮通信相手局として決定し、その仮通信相手局に向かって光アンテナ１３１の指向方向を調整しないと判定した固定局２００がある場合には、その固定局２００以外の固定局２００から仮通信相手局を決定する。
【００７１】
仮通信相手局に向かって光アンテナ１３１の指向方向を調整すると判定した場合には（ステップＳ１５：Ｎｏ）、固定局方向計算部１７１は、仮通信相手局を通信対象として決定し（ステップＳ１６）、ステップＳ２０の処理に進む。
【００７２】
図４は、図２に示すステップＳ２０における移動局１００の光アンテナ１３１の指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。
【００７３】
固定局方向計算部１７１は、通信対象の固定局２００を決定すると、ステップＳ１４で算出した光アンテナ１３１の指向方向を移動局アンテナ制御部１７２および情報生成部１７３に通知する（ステップＳ２１）。なお、通常、移動局１００は、絶えず位置を変えているため、固定局方向計算部１７１は、移動状態情報が更新されるたびに、光アンテナ１３１の指向方向を算出し、算出した方向を移動局アンテナ制御部１７２および情報生成部１７３に通知する。
【００７４】
移動局アンテナ制御部１７２は、固定局方向計算部１７１から通知された方向に光アンテナ１３１の指向方向を調整する（ステップＳ２２）。具体的には、移動局アンテナ制御部１７２は、通知された方向に光アンテナ１３１の指向方向が向く駆動機構１３２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構１３２を駆動する。なお、上述したように、移動状態情報が更新されるたびに、固定局方向計算部１７１により光アンテナ１３１の指向方向が算出され、移動局アンテナ部１７２に通知される。移動局アンテナ制御部１７２は、固定局方向計算部１７１から方向が通知されるたびに、駆動機構１３２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構１３２を駆動する。
【００７５】
図５は、図２に示すステップＳ３０における移動局情報の固定局２００への送信動作の詳細を示すフローチャートである。
【００７６】
固定局方向計算部１７１から光アンテナ１３１の指向方向が通知されると、情報生成部１７３は、通知された光アンテナ１３１の指向方向と、移動状態検出部１１０により検出された移動局１００の位置とを予め定められたフォーマットでデータ化した移動局情報を生成し（ステップＳ３１）、情報送信部１６０に出力する。
【００７７】
情報送信部１６０は、移動局情報が情報生成部１７３から入力されると、その移動局情報を通信対象の固定局２００に送信する（ステップＳ３２）。ここで、通常、光アンテナ１３１の指向方向や移動局の位置を示す移動局情報のデータサイズは小さい。そのため、移動局情報は、低ビットレートで固定局２００に送信することができるので、電波、準無指向性光、音波などで伝送が可能である。ただし、移動局１００から送信された情報を固定局２００がどのタイミングから受信しているかは、移動局１００分からない。また、移動局１００の位置などは常に変化し続けるので、移動局情報を随時更新される。そのため、情報送信部１６０は、移動局情報を断続的に送信する。
【００７８】
次に、移動局光送信部１４０は、光アンテナ１３１を介して光ビームを送信する（ステップＳ３３）。ただし、この段階ではまた固定局２００との光リンクは確立されていないため、光源１４１から出力された光ビームを光変調部１４２により変調することなく、光アンテナ１３１を介して送信する。
【００７９】
なお、ステップＳ３３の処理と、ステップＳ３１およびステップＳ３２の処理とは独立に行われてもよい。そのため、図５に示すように、ステップＳ３１およびステップＳ３２の処理が行われた後に、ステップＳ３３の処理が行われてもよいし、ステップＳ３１およびステップＳ３２の処理と並行して、ステップＳ３３の処理が行われてもよいし、ステップＳ３３の処理が行われた後に、ステップＳ３１およびステップＳ３２の処理が行われてもよい。
【００８０】
図６は、図２に示すステップＳ４０における移動局情報の受信動作の詳細を示すフローチャートである。
【００８１】
情報受信部２４０は、移動局１００から電波、準無指向性光、音波などにより送信されてきた移動局情報を受信する（ステップＳ４１）。
【００８２】
次に、情報受信部２４０は、受信した電波、準無指向性光、音波などを電気信号に変換し（ステップＳ４２）、情報変換部２５０に出力する。
【００８３】
図７は、図２に示すステップＳ４０における固定局２００の光アンテナ２１１の指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。
【００８４】
固定局アンテナ制御部２５０は、情報受信部２４０の出力信号に示される（移動局情報に示される）移動局１００の位置および光アンテナ１３１の指向方向に基づき、移動局１００の光アンテナ１３１と固定局２００の光アンテナ２１１とが略対向状態となる光アンテナ２１１の指向方向を決定し、決定した方向に光アンテナ２１１の指向方向が向く駆動機構２１２の駆動量を決定する（ステップＳ５１）。
【００８５】
次に、固定局アンテナ制御部２５０は、決定した制御量だけ駆動機構２１２を駆動する（ステップＳ５２）。
【００８６】
次に、固定局光送信部２２０は、光アンテナ２１１を介して光ビームを送信する（ステップＳ５３）。ただし、この段階ではまた移動局１００との光リンクは確立されていないため、光源２２１から出力された光ビームを光変調部２２２により変調することなく、光アンテナ２１１を介して送信する。
【００８７】
なお、ステップＳ５３の処理と、ステップＳ５１およびステップＳ５２の処理とは独立に行われてもよい。そのため、図７に示すように、ステップＳ５１およびステップＳ５２の処理が行われた後に、ステップＳ５３の処理が行われてもよいし、ステップＳ５１およびステップＳ５２の処理と並行して、ステップＳ５３の処理が行われてもよいし、ステップＳ５３の処理が行われた後に、ステップＳ５１およびステップＳ５２の処理が行われてもよい。
【００８８】
上述したように、図２から図７に示す処理が行われることにより、移動局１００の光アンテナ１３１と固定局２００の光アンテナ２１１とを略対向状態とすることができる。
【００８９】
このように本実施形態によれば、移動局１００は、固定局２００の位置情報を保存しており、固定局２００と光空間通信を行う際には、移動局１００の位置情報を取得し、取得した移動局１００の位置情報と保存している移動局２００の位置情報とに基づいて、光アンテナ１３１の指向方向を決定し、決定した方向に光アンテナ１３１の指向方向を調整するとともに、移動局１００の位置を示す移動局情報を情報送信部１６０により固定局２００に送信する。また、固定局２００は、移動局１００から送信されてきた移動局情報を情報受信部２４０により受信し、受信した移動局情報に示される移動局１００の位置に基づいて、光アンテナ２１１の指向方向を決定し、決定した方向に光アンテナ２１１の指向方向を調整する。
【００９０】
そのため、移動局１００の移動航路が不定の場合にも、移動局１００の光アンテナと固定局２００の光アンテナとが略対向状態となる可能性を高めることができる
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態の光空間通信システム１０Ａの構成を示すブロック図である。なお、図８において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００９１】
本実施形態の光空間通信システム１０Ａは、第１の実施形態の光空間通信システム１０と比較して、移動局１００を移動局１００Ａに変更した点と、固定局２００を固定局２００Ａに変更した点と、が異なる。
【００９２】
移動局１００Ａは、移動局１００と比較して、情報送信部１６０を情報送信部３１０に変更した点が異なる。なお、第１の実施形態においては、移動局送信部１６０は、電波、準無指向性光、音波などにより固定局２００と無線通信を行うものとして説明したが、本実施形態においては、情報送信部３１０は、自由空間を伝搬する光ビームにより固定局２００Ａと光空間通信を行うものとする。
【００９３】
情報送信部３１０は、光源３１１と、光変調部３１２と、を有する。光源３１１は、第２の光源の一例である。
【００９４】
光源３１１は、光空間通信用の光ビームを出力する。
【００９５】
光変調部３１２は、光源３１１から出力された光ビームを情報生成部１７３により生成された移動局情報に応じて変調し、光アンテナ２１１を介して変調後の光ビームを送信する。
【００９６】
なお、情報送信部３１０から出力される光ビームの光軸と、移動局光送信部１４０から出力される光ビームの光軸とは、ハーフミラーや偏光ビームスプリッターなどを用いて、同軸、あるいは、遠方において略同軸とみなされるような平行近軸とすることが望ましい。
【００９７】
固定局２００Ａは、固定局２００と比較して、情報受信部２４０を情報受信部３２０に変更した点が異なる。
【００９８】
情報受信部２４０は、指向性の低い受光センサを有しており、情報送信部３１０により送信された光ビーム（移動局情報に応じて変調された光ビーム）を受光し、電気信号に変換する。
【００９９】
このように本実施形態によれば、移動局１００Ａと固定局２００Ａとの間で、光空間通信により移動局情報が送受信される。
【０１００】
そのため、電波や音波などによる移動局情報の送受信と比べて、遅延を少なくすることができ、移動局１００Ａの光アンテナ１３１と固定局２００Ａの光アンテナ２１１とが略対向状態となる可能性をさらに高めることができる。
【０１０１】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態の光空間通信システム１０Ｂの構成を示すブロック図である。なお、図９において、図８と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１０２】
本実施形態の光空間通信システム１０Ｂは、第２の実施形態の光空間通信システム１０Ａと比較して、移動局１００Ａを移動局１００Ｂに変更した点が異なる。
【０１０３】
移動局１００Ｂは、移動局１００Ａと比較して、情報送信部３１０を情報送信部４１０に変更した点が異なる。
【０１０４】
情報送信部４１０は、情報送信部３１０と比較して、光源３１１を削除した点と、光変調部３１２を光変調部４１１に変更した点と、が異なる。
【０１０５】
光変調部４１１は、光源１４１から出力された光ビームを情報生成部１７３により生成された移動局情報に応じて変調し、光アンテナ２１１を介して変調後の光ビームを送信する。
【０１０６】
このように本実施形態によれば、移動局１００Ｂと固定局２００Ａとの間で、光空間通信により移動局情報が送受信される。
【０１０７】
そのため、電波や音波などによる移動局情報の送受信と比べて、遅延を少なくすることができ、移動局１００Ａの光アンテナ１３１と固定局２００Ａの光アンテナ２１１とが略対向状態となる可能性をさらに高めることができる。また、移動局光送信部１４０と情報送信部４１０とで光源を共用することで、部品点数を削減し、低コスト化を図ることができる。
【０１０８】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態の光空間通信システム１０Ｃの構成を示すブロック図である。なお、図１０において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１０９】
本実施形態の光空間通信システム１０Ｃは、第１の実施形態の光空間通信システム１０と比較して、移動局１００を移動局１００Ｃに変更した点が異なる。
【０１１０】
移動局１００Ｃは、移動局１００と比較して、移動局撮影部５１０を追加した点と、移動局制御部１７０を移動局制御部５２０に変更した点と、が異なる。
【０１１１】
移動局制御部５２０は、移動局制御部１７０と比較して、固定局方向計算部１７１を固定局方向計算部５２１に変更した点と、移動局アンテナ制御部１７２を移動局アンテナ制御部５２２に変更した点と、が異なる。
【０１１２】
移動局撮影部５１０は、カメラと望遠光学系とで構成され、光アンテナ１３１の指向方向に向かって撮影可能に設置されている。なお、移動局撮影部５１０は、駆動機構１３２による光アンテナ１３１の指向方向の調整に応じて撮影方向も調整されるように、例えば、駆動機構１３２に取り付けられている。なお、移動局撮影部５１０は、望遠倍率を変更する機能を有していてもよい。
【０１１３】
固定局方向計算部５２１は、移動状態検出部１１０により検出された移動局１００Ｃの移動状態および固定局情報保存部１２０に保存されている固定局２００の位置情報に基づいて光アンテナ１３１の指向方向を算出し、算出した方向を移動局アンテナ制御部５２２に通知する。また、固定局方向計算部５２１は、通知に応じて移動局アンテナ制御部５２２により光アンテナ１３１の指向方向が調整されると、移動局撮影部５１０に撮影を行わせる。さらに、固定局方向計算部５２１は、移動局撮影部５１０による撮影画像の画像処理を行い、撮影画像に含まれる固定局２００を抽出し、抽出した固定局２００の方向と光アンテナ１３１の指向方向との誤差を算出し、算出した誤差を移動局アンテナ制御部５２２に通知する。
【０１１４】
また、固定局方向計算部５２１は、移動局１００Ｃの移動状態と固定局２００の位置情報とに基づいて算出した光アンテナ１３１の指向方向を、移動局撮影部５１０の撮影画像から算出した誤差に基づいて修正し、修正後の方向を光アンテナ１３１の指向方向として情報生成部１７３に通知する。
【０１１５】
移動局アンテナ制御部５２２は、固定局方向計算部５２１から通知された方向に光アンテナ１３１の指向方向が向く駆動機構１３２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構１３２を駆動する。また、移動局アンテナ制御部５２２は、固定局方向計算部５２１から固定局２００の方向と光アンテナ１３１の指向方向との誤差が通知されると、光アンテナ１３１の指向方向が固定局方向計算部５２１から通知された誤差を打ち消す方向に向く駆動機構１３２の駆動量を算出し、算出した駆動量だけ駆動機構１３２を駆動する。
【０１１６】
次に、本実施形態の光空間通信システム１０Ｃの動作について説明する。
【０１１７】
図１１は、光空間通信システム１０Ｃにおける移動局１００Ｃの光アンテナ１３１の指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。なお、図１１において、図４と同様の処理については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１１８】
ステップＳ２２において、移動局アンテナ制御部１７２により光アンテナ１３１の指向方向が調整された後、固定局方向計算部５２１は、移動局撮影部５１０に撮影を行わせる（ステップＳ２０１）。
【０１１９】
次に、固定局方向計算部５２１は、移動局撮影部５１０の撮影画像の画像処理を行い、撮影画像に含まれる固定局２００を抽出する。なお、ステップＳ２１およびステップＳ２２の処理により、移動局１００Ｃの移動状態と固定局２００の位置情報とに基づいて算出された方向に光アンテナ１３１の指向方向が向けられているので、算出結果に誤りが無ければ、移動局撮影部５１０の撮影画像に固定局２００が含まれている。なお、移動局撮影部５１０の撮影画像に固定局２００が含まれていない場合には、固定局方向計算部５２１は、例えば、ステップＳ２１の処理に戻る。
【０１２０】
移動局撮影部５１０の撮影画像に固定局２００を抽出すると、固定局方向計算部５２１は、抽出した固定局２００の方向と光アンテナ１３１の指向方向との誤差を算出し（ステップＳ２０２）、算出した誤差を移動局アンテナ制御部５２２に通知する。
【０１２１】
移動局アンテナ制御部５２２は、光アンテナ１３１の指向方向が固定局方向計算部５２１から通知された誤差を打ち消す方向に向く駆動機構１３２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構１３２を駆動して、光アンテナ１３１の指向方向を調整する（ステップＳ２０３）。
【０１２２】
このように本実施形態によれば、移動局１００Ｃは、光アンテナ１３１の指向方向を撮影可能な移動局撮影部５１０を有しており、移動局１００Ｃの移動状態、固定局２００の位置情報、および、移動局撮影部５１０の撮影画像に基づいて、光アンテナ１３１の指向方向を決定する。
【０１２３】
そのため、より高精度に、移動局１００Ｃの光アンテナと固定局２００の光アンテナ２１１とを対向させることができる。
【０１２４】
なお、上述したように、移動局撮影部５１０は、望遠倍率を変更する機能を有していてもよい。通常、移動局１００Ｃと固定局２００との距離は一定ではない。そのため、移動局撮影部５１０が望遠倍率を変更する機能を有している場合には、移動局１００Ｃと固定局２００との距離に応じて、望遠倍率を変更してもよい。
【０１２５】
また、本実施形態においては、移動局１００Ｃが、第１の実施形態の移動局１００に移動局撮影部５１０を追加した構成である例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、第２の実施形態の移動局１００Ａや第３の実施形態の移動局１００Ｂに移動局撮影部５１０を追加した構成であってもよい。
【０１２６】
（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態の光空間通信システム１０Ｄの構成を示すブロック図である。なお、図１２において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１２７】
本実施形態の光空間通信システム１０Ｄは、第１の実施形態の光空間通信システム１０と比較して、固定局２００を固定局２００Ｄに変更した点が異なる。
【０１２８】
固定局２００Ｄは、固定局２００と比較して、固定局撮影部６１０を追加した点と、固定局アンテナ制御部２５０を固定局アンテナ制御部６２０に変更した点と、が異なる。
【０１２９】
固定局撮影部６１０は、カメラと望遠光学系とで構成され、固定局２００Ｄの光アンテナ２１１の指向方向に向かって撮影可能に設置されている。ここで、移動局撮影部６１０は、駆動機構２１２による光アンテナ２１１の指向方向の調整に応じて撮影方向も調整されるように、例えば、駆動機構２１２に取り付けられている。なお、固定局撮影部６１０は、望遠倍率を変更する機能を有していてもよい。
【０１３０】
固定局アンテナ制御部６２０は、情報受信部２４０が移動局情報を受信すると、その移動局情報に示される移動局１００の位置および移動局１００の光アンテナ１３１の指向方向に基づいて、光アンテナ２１１の指向方向を決定し、光アンテナ１３１の指向方向が決定した方向に向く駆動機構２１２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構２１２を駆動する。また、固定局アンテナ制御部６２０は、駆動機構２１２により光アンテナ２１１の指向方向が調整された後、固定局撮影部６１０に撮影を行わせる。さらに、固定局アンテナ制御部６２０は、固定局撮影部６１０の撮影画像の画像処理を行い、撮影画像に含まれる移動局１００を抽出し、抽出した移動局１００の方向と光アンテナ２１１の指向方向との誤差を算出し、光アンテナ２１１の指向方向が算出した誤差を打ち消す方向に向く駆動機構２１２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構２１２を駆動する。
【０１３１】
次に、本実施形態の光空間通信システム１０Ｄの動作について説明する。
【０１３２】
図１３は、光空間通信システム１０Ｄにおける固定局２００Ｄの光アンテナ２１１の指向方向の調整動作の詳細を示すフローチャートである。なお、図１３において、図７と同様の処理については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１３３】
固定局アンテナ制御部６２０は、ステップＳ５２において、光アンテナ２１１の指向方向を調整した後、固定局撮影部６１０に撮影を行わせる（ステップＳ５０１）。
【０１３４】
次に、固定局アンテナ制御部６２０は、固定局撮影部６１０の撮影画像の画像処理を行い、撮影画像に含まれる移動局１００を抽出する。なお、ステップＳ５１およびステップＳ５２の処理により、移動局情報に基づいて算出された方向に光アンテナ２１１の指向方向が向けられているので、算出結果に誤りが無ければ、固定局撮影部６１０の撮影画像に移動局１００が含まれている。なお、固定局撮影部６１０の撮影画像に移動局１００が含まれていない場合には、固定局アンテナ制御部６２０は、例えば、ステップＳ５１の処理に戻る。
【０１３５】
固定局撮影部６１０の撮影画像に含まれる移動局１００を抽出すると、固定局アンテナ制御部６２０は、抽出した移動局１００の方向と光アンテナ２１１の指向方向との誤差を算出する（ステップＳ５０２）。
【０１３６】
次に、固定局アンテナ制御部６２０は、光アンテナ２１１の指向方向が固定局方向計算部５２１から通知された誤差を打ち消す方向に向く駆動機構２１２の駆動量を決定し、決定した駆動量だけ駆動機構２１２を駆動して、光アンテナ２１１の指向方向を調整する（ステップＳ５０３）。その後、固定局アンテナ制御部６２０は、ステップＳ５３の処理に進む。
【０１３７】
このように本実施形態によれば、固定局２００Ｄは、光アンテナ２１１の指向方向を撮影可能な固定局撮影部６１０を有しており、移動局情報および固定局撮影部６１０の撮影画像に基づいて、光アンテナ２１１の指向方向を決定する。
【０１３８】
そのため、より高精度に、移動局１００の光アンテナと固定局２００Ｄの光アンテナ２１１とを対向させることができる。
【０１３９】
なお、上述したように、固定局撮影部６１０は、望遠倍率を変更する機能を有していてもよい。通常、移動局１００と固定局２００Ｄとの距離は一定ではない。そのため、固定局撮影部６１０が望遠倍率を変更する機能を有している場合には、移動局１００と固定局２００Ｄとの距離に応じて、望遠倍率を変更してもよい。
【０１４０】
また、本実施形態においては、固定局２００Ｄが、第１の実施形態の固定局２００に固定局撮影部６１０を追加した構成である例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、第２の実施形態や第３の実施形態の固定局２００Ａに固定局撮影部６１０を追加した構成であってもよい。
【０１４１】
また、第４および第５の実施形態においては、移動局および固定局のいずれか一方が撮影部を有する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、移動局および固定局がそれぞれ、撮影部を有していてもよい。
【０１４２】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【０１４３】
（付記１）
固定局と、自由空間を伝搬する光ビームにより前記固定局との間で光空間通信を行う移動局とからなる光空間通信システムであって、
前記移動局は、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第１の光アンテナを備えた第１の通信部と、
前記固定局に情報を送信する第２の通信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記移動局の位置とに基づいて前記第１の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第１の光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記移動局の位置を示す移動局情報を前記第２の通信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有し、
前記固定局は、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な第２の光アンテナを備えた第３の通信部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する第４の通信部と、
前記第４の通信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記第２の光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記第２の光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有することを特徴とする光空間通信システム。
【０１４４】
（付記２）
付記１記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
前記第１の光アンテナの指向方向を撮影可能な移動局撮影部をさらに有し、
前記移動局制御部は、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記移動局情報取得部により取得された前記通信局の位置とに基づいて決定した方向に前記第１の光アンテナの指向方向を調整した後、前記移動局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記第１の光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記第１の光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする光空間通信システム。
【０１４５】
（付記３）
付記１または２に記載の光空間通信システムにおいて、
前記固定局は、
前記第２の光アンテナの指向方向を撮影可能な固定局撮影部をさらに有し、
前記固定局制御部は、前記移動局から受信した移動局情報に基づいて決定した方向に前記第２の光アンテナの指向方向を調整した後、前記固定局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記第２の光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記第２の光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする光空間通信システム。
【０１４６】
（付記４）
付記１から３のいずれか１つに記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
光ビームを出力する第１の光源を備え、該第１の光源から出力された光ビームを変調し、前記第１の光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部をさらに有し、
前記第２の通信部は、光ビームを出力する第２の光源を備え、該第２の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第１の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信し、
前記第４の通信部は、前記第２の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする光空間通信システム。
【０１４７】
（付記５）
付記４記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局光送信部から出力される光ビームの光軸と、前記第２の通信部から出力される光ビームの光軸とは、略同軸であることを特徴とする光空間通信システム。
【０１４８】
（付記６）
付記１から３のいずれか１つに記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局は、
光ビームを出力する第１の光源を備え、該第１の光源から出力された光ビームを変調し、前記第１の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信する移動局光送信部さらに有し、
前記第２の通信部は、前記第１の光源から出力された光ビームを前記移動局情報に応じて変調し、前記第１の光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記前記固定局に送信し、
前記第４の通信部は、前記第２の光アンテナよりも指向性の低い光センサを備え、該光センサにより前記移動局から送信されてきた光ビームを受信することを特徴とする光空間通信システム。
【０１４９】
（付記７）
付記１から６のいずれか１つに記載の光空間通信システムにおいて、
前記移動局制御部は、前記決定した第１の光アンテナの指向方向をさらに示す移動局情報を生成して、前記情報送信部に前記固定局へ送信させ、
前記固定局制御部は、前記情報受信部が前記移動局情報を受信すると、該移動局情報に示される前記移動局の位置と前記第１の光アンテナの指向方向とに基づいて前記第２の光アンテナの指向方向を決定することを特徴とする光空間通信システム。
【０１５０】
（付記８）
自由空間を伝搬する光ビームにより、固定された固定局の間で光空間通信を行う、移動体に搭載された通信局であって、
前記固定局の位置情報を記憶する固定局情報保存部と、
自局の位置を検出する検出部と、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な光アンテナを備えた移動局アンテナ部と、
前記固定局に情報を送信する情報送信部と、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記通信局の位置とに基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記通信局の位置を示す情報を前記情報送信部に前記固定局へ送信させる移動局制御部と、を有することを特徴とする通信局。
【０１５１】
（付記９）
付記８記載の通信局において、
前記光アンテナの指向方向を撮影可能な移動局撮影部をさらに有し、
前記移動局制御部は、前記固定局情報保存部に記憶されている前記固定局の位置情報と前記検出部により検出された前記通信局の位置とに基づいて決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整した後、前記移動局撮影部の撮影画像に基づいて前記固定局の方向と前記光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする通信局。
【０１５２】
（付記１０）
付記８または９に記載の通信局において、
光ビームを出力する第１の光源を備え、該第１の光源から出力された光ビームを変調し、前記光アンテナを介して前記変調した光ビームを送信する移動局光送信部をさらに有し、
前記情報送信部は、光ビームを出力する第２の光源を備え、該第２の光源から出力された光ビームを前記通信局の位置を示す情報に応じて変調し、前記光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信することを特徴とする通信局。
【０１５３】
（付記１１）
付記１０記載の通信局において、
前記移動局光送信部から出力される光ビームの光軸と、前記情報送信部から出力される光ビームの光軸とは、略同軸であることを特徴とする通信局。
【０１５４】
（付記１２）
付記８または９に記載の通信局において、
光ビームを出力する第１の光源を備え、該第１の光源から出力された光ビームを変調し、前記光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記固定局に送信する移動局光送信部さらに有し、
前記情報送信部は、前記第１の光源から出力された光ビームを前記通信局の位置を示す情報に応じて変調し、前記光アンテナを介して前記変調した光ビームを前記前記固定局に送信することを特徴とする通信局。
【０１５５】
（付記１３）
付記８から１２のいずれか１つに記載の通信局において、
前記移動局制御部は、前記決定した光アンテナの指向方向をさらに示す情報を生成して、前記情報送信部に前記固定局へ送信させることを特徴とする光空間通信システム。
【０１５６】
（付記１４）
移動体に搭載された移動局との間で、自由空間を伝搬する光ビームにより光空間通信を行う固定された通信局であって、
前記移動局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向が調整可能な光アンテナを備えた固定局アンテナ部と、
前記移動局から送信されてきた情報を受信する情報受信部と、
前記情報受信部が前記移動局の位置を示す移動局情報を受信すると、該移動局情報に基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整する固定局制御部と、を有することを特徴とする通信局。
【０１５７】
（付記１５）
付記１４記載の通信局において、
前記光アンテナの指向方向を撮影可能な固定局撮影部をさらに有し、
前記固定局制御部は、前記移動局から受信した移動局情報に基づいて決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整した後、前記固定局撮影部の撮影画像に基づいて前記移動局の方向と前記光アンテナの指向方向との誤差を算出し、該算出した誤差に応じて前記光アンテナの指向方向を調整することを特徴とする通信局。
【０１５８】
（付記１６）
自由空間を伝搬する光ビームにより、固定された固定局の間で光空間通信を行う、移動体に搭載された通信局の制御方法であって、
前記通信局は、
前記固定局との間で前記光ビームの送受信を行う、指向方向を調整可能な光アンテナを備えた移動局アンテナ部と、
前記固定局に情報を送信する情報送信部と、を備えてなり、
前記固定局の位置情報を記憶し、
自局の位置を検出し、
前記固定局との間で光空間通信を行う際に、前記記憶している前記固定局の位置情報と前記検出した前記通信局の位置とに基づいて前記光アンテナの指向方向を決定し、該決定した方向に前記光アンテナの指向方向を調整するとともに、前記通信局の位置を示す移動局情報を前記情報送信部に前記固定局へ送信させることを特徴とする制御方法。
【符号の説明】
【０１５９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ    光空間通信システム
１００，１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃ    移動局
１１０    移動状態検出部
１２０    固定局情報保存部
１３０    移動局アンテナ部
１３１    光アンテナ
１３２    駆動機構
１４０    移動局光送信部
１４１    光源
１４２    光変調部
１５０    移動局光受信部
１６０，３１０，４１０    情報送信部
１７０，５２０    移動局制御部
１７１，５２１    固定局方向計算部
１７２，５２２    移動局アンテナ制御部
１７３    情報生成部
２００，２００Ａ    固定局
２１０    固定局アンテナ部
２１１    光アンテナ
２１２    駆動機構
２２０    移動局光送信部
２２１    光源
２２２    光変調部
２３０    固定局光受信部
２４０，３２０    情報受信部
２５０，６２０    固定局アンテナ制御部
３１１    光源
３１２，４１１    光変調部
５１０    移動局撮影部
６１０    固定局撮影部
【図１】
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【図２】
2014220676.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014220676.tif 000012
【図１１】
2014220676.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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