(57)【要約】【課題】互いの位置関係が変動しても通信途絶回避し、エネルギー及び周波数資源の節約と広帯域通信が可能である移動通信機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る移動通信機は、指向性を有するビーム送受信部を備えるため移動体が増加しても電波干渉する可能性は低い。このため、時分割多重方式を採用する必要がないため広帯域通信も確保できる。一方、通信相手の対向機を標的捕捉部で捕捉し、ビーム送受信部の指向方向を当該対向機の動きに追従させている。このため、指向性アンテナの課題であった頻繁な通信途絶も回避できる。【選択図】図１
2018029297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から制御された移動経路に従って、あるいは自律的に自機を移動させる移動モジュールと、
ビーム方向が可変であり、割り当てられた対向機とそれぞれ通信する指向性を有するビーム送受信部、前記ビーム送受信部のビーム方向と強さを制御するビーム制御部、認識視野内における前記対向機の位置を把握する標的捕捉部、及び前記標的捕捉部が把握した前記対向機の位置に基づいてＦＰＶ（Ｆｉｒｓｔ  Ｐｅｒｓｏｎ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）追跡計算を行い、前記ビーム制御部に制御目標となるビーム方向と強さを通知するビーム計算部を有する１又は複数のビームモジュールと、
前記外部から設定された割り当てに応じて前記ビームモジュール毎に前記対向機を割り当てるトポロジ管理部、前記外部と通信する外部通信部、前記移動通信機の位置座標並びに正面方向を測定する測位部、並びに前記ビーム送受信部を介して前記対向機との間で信号を送受信又は転送するスイッチ処理部を有するマスターモジュール
を備える移動通信機。
【請求項２】
前記マスターモジュールは、
前記トポロジ管理部内に、前記割り当て、前記ビーム送受信部の据付正面方向、自機の自機位置情報、及び前記対向機の対向機位置情報を保管する管理表を有しており、
前記ビームモジュールの前記ビーム計算部は、
前記標的捕捉部の認識視野内に前記対向機が存在しない、且つ前記自機位置情報と前記対向機位置情報が前記管理表に保管されている場合、前記管理表が保管する前記自機位置情報と前記対向機位置情報に基づいてＴＰＶ（Ｔｈｉｒｄ  Ｐｅｒｓｏｎ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）追跡計算を行って前記ビーム送受信部のビーム方向と強さを調整し、
前記標的捕捉部の認識視野内に前記対向機が存在しない、且つ前記自機位置情報と前記対向機位置情報の少なくともいずれか一方が前記管理表に保管されていない場合、前記ビーム送受信部のビーム方向を任意に変更して前記対向機からの信号の受信を待つ標的探索処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信機。
【請求項３】
前記マスターモジュールは、
自機の位置を測定して前記管理表の前記自機位置情報を更新し、前記対向機の位置を前記ビームモジュールあるいは前記外部通信部を介して取得して前記管理表の前記対向機位置情報を更新し、前記管理表の前記自機位置情報を前記ビームモジュールを介して前記対向機へ通知することを特徴とする請求項１又は２に記載の移動通信機。
【請求項４】
新たな対向機が前記自機位置情報と前記対向機位置情報とともに前記トポロジ管理部内の前記管理表に設定されたとき、
前記マスターモジュールは、
前記新たな対向機に前記ビームモジュールの一つを割り当てるとともに該ビームモジュールを初期化し、初期化した前記ビームモジュールに前記管理表の前記自機位置情報と前記対向機位置情報を通知し、
前記ビームモジュールは、
前記ビーム計算部が通知された前記自機位置情報と前記対向機位置情報に基づいて前記ビーム送受信部のビーム方向と強さを調整する
ことを特徴とする請求項３に記載の移動通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、互いに移動する移動体間での通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、二者間で無線通信を行う場合、無指向アンテナを用いるよりも指向性アンテナを用いたほうがエネルギー効率は良い。しかしながら、移動体同士で通信を行う場合、互いの位置関係が常時変動しており、指向性アンテナを用いると通信の途絶が頻繁に発生する。このため、移動体同士で通信を行う場合、無指向アンテナを使用している（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０１１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、移動体が増加すると互いが放射した電波により干渉が生ずる。例えば、周波数を変えたチャネルを増やし、チャネルを移動体に振り分ける多チャネル化で干渉による通信不良を低減することができる。しかし、多チャネル化は多くのチャネルを用意する必要があり、多くの周波数資源が必要という課題がある。
【０００５】
一方、チャネル資源を限定した状態でも各移動体の送信時間を限定する時分割多重方式を採用することでも干渉による通信不良を低減することができる。しかし、時分割多重方式は、送信時間が限定されるため帯域が狭くなるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、互いの位置関係が変動しても通信途絶を回避し、エネルギー及び周波数資源の節約と広帯域通信が可能である移動通信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る移動通信機は、電波や光信号を送受する方向が限定されたビーム送受信部を備え、通信相手の対向機の動きにビームの指向方向及び強さを追従させる機能を搭載することとした。
【０００８】
具体的には、本発明に係る移動通信機は、
外部から制御された移動経路に従って、あるいは自律的に自機を移動させる移動モジュールと、
ビーム方向が可変であり、割り当てられた対向機とそれぞれ通信する指向性を有するビーム送受信部、前記ビーム送受信部のビーム方向と強さを制御するビーム制御部、認識視野内における前記対向機の位置を把握する標的捕捉部、及び前記標的捕捉部が把握した前記対向機の位置に基づいてＦＰＶ（Ｆｉｒｓｔ  Ｐｅｒｓｏｎ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）追跡計算を行い、前記ビーム制御部に制御目標となるビーム方向と強さを通知するビーム計算部を有する１又は複数のビームモジュールと、
前記外部から設定された割り当てに応じて前記ビームモジュール毎に前記対向機を割り当てるトポロジ管理部、前記外部と通信する外部通信部、前記移動通信機の位置座標並びに正面方向を測定する測位部、並びに前記ビーム送受信部を介して前記対向機との間で信号を送受信又は転送するスイッチ処理部を有するマスターモジュール
を備える。
【０００９】
本発明に係る移動通信機は、強い指向性を有するビーム送受信部を備えるため移動体が増加しても電波干渉する可能性は低い。このため、時分割多重方式を採用する必要がないため広帯域通信も確保できる。一方、通信相手の対向機を標的捕捉部で捕捉し、ビーム送受信部のビーム方向と強さを当該対向機の動きに追従させている。このため、指向性アンテナの課題であった頻繁な通信途絶も回避できる。
【００１０】
従って、本発明は、互いの位置関係が変動しても通信途絶回避し、エネルギー及び周波数資源の節約と広帯域通信が可能である移動通信機を提供することができる。
【００１１】
本発明に係る移動通信機の前記マスターモジュールは、
前記トポロジ管理部内に、前記割り当て、前記ビーム送受信部の据付正面方向、自機の自機位置情報、及び前記対向機の対向機位置情報を保管する管理表を有しており、
前記ビームモジュールの前記ビーム計算部は、
前記標的捕捉部の認識視野内に前記対向機が存在しない、且つ前記自機位置情報と前記対向機位置情報が前記管理表に保管されている場合、前記管理表が保管する前記自機位置情報と前記対向機位置情報に基づいてＴＰＶ（Ｔｈｉｒｄ  Ｐｅｒｓｏｎ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）追跡計算を行って前記ビーム送受信部のビーム方向と強さを調整し、
前記標的捕捉部の認識視野内に前記対向機が存在しない、且つ前記自機位置情報と前記対向機位置情報の少なくともいずれか一方が前記管理表に保管されていない場合、前記ビーム送受信部のビーム方向を任意に変更して前記対向機からの信号の受信を待つ標的探索処理を行う
ことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る移動通信機は、自機位置情報と対向機位置情報からビーム送受信部のビーム方向と強さを対向機に追従させることができる。
さらに、本発明に係る移動通信機は、外乱や移動により移動通信機（自機又は対向機）が回転または位置変動し、対向機との通信が途絶えたときでも、ＧＰＳ等で最新となった自機位置情報や制御局あるいは対向機から得られる対向機位置情報を用いてＴＰＶ追跡計算を行い、ビーム送受信部のビーム方向と強さを調整して通信を復活させることができる。また、対向機位置情報が得られない場合は、対向機からの信号を取得するまでビーム送受信部のビーム方向をランダムに走査して対向機位置情報が取得される機会を待つ。
【００１３】
本発明に係る移動通信機の前記マスターモジュールは、
自機の位置を測定して前記管理表の前記自機位置情報を更新し、前記対向機の位置を前記ビームモジュールあるいは前記外部通信部を介して取得して前記管理表の前記対向機位置情報を更新し、前記管理表の前記自機位置情報を前記ビームモジュールを介して前記対向機へ通知することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る移動通信機は、ＧＰＳ等で自機位置情報を最新にすることができ、外部（例えば、制御局）からの通知や対向機との通信で対向機位置情報を最新とすることができる。従って、本発明に係る移動通信機は、外乱による予期せぬ移動通信機の回転又は位置変動が起こった際にもビーム方向と強さを追従させることができる。
【００１５】
本発明に係る移動通信機は、新たな対向機が前記自機位置情報と前記対向機位置情報とともに前記トポロジ管理部内の前記管理表に設定されたとき、
前記マスターモジュールが、
前記新たな対向機に前記ビームモジュールの一つを割り当てるとともに該ビームモジュールを初期化し、初期化した前記ビームモジュールに前記管理表の前記自機位置情報と前記対向機位置情報を通知し、
前記ビームモジュールが、
前記ビーム計算部が通知された前記自機位置情報と前記対向機位置情報に基づいて前記ビーム送受信部のビーム方向と強さを調整する
ことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る移動通信機は、新たな対向機と通信させる、あるいは対向機を入れ替えた場合でもビーム送受信部のビーム方向と強さを追従させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、互いの位置関係が変動しても通信途絶を回避し、エネルギー及び周波数資源の節約と広帯域通信が可能である移動通信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る移動通信機を説明する構成図である。
【図２】本発明に係る移動通信機のトポロジ管理部が管理するビーム管理表の例である。
【図３】本発明に係る移動通信機のトポロジ管理部が管理する経路管理表の例である。
【図４】本発明に係る移動通信機の動作を説明するシーケンス図である。
【図５】本発明に係る移動通信機のトポロジ管理部の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明に係る移動通信機のスイッチ処理部が管理する経路制御表の例である。
【図７】本発明に係る移動通信機のビーム計算部の動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明に係る移動通信機のビーム計算部が行うＦＰＶ追跡計算の一例である。
【図９】本発明に係る移動通信機のビーム計算部が行うＴＰＶ追跡計算の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２０】
図１は、本実施形態の移動通信機３０１を説明する構成図である。移動通信機３０１は、
外部から制御された移動経路に従って、あるいは自律的に自機を移動させる移動モジュール（不図示）と、
ビーム方向が可変であり、割り当てられた対向機とそれぞれ通信する指向性を有するビーム送受信部２４、前記ビーム送受信部のビーム方向と強さを制御するビーム制御部２３、認識視野内における前記対向機の位置を把握する標的捕捉部２１、及び標的捕捉部２１が把握した前記対向機の位置に基づいてＦＰＶ（Ｆｉｒｓｔ  Ｐｅｒｓｏｎ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）追跡計算を行い、ビーム制御部２３に制御目標となるビーム方向と強さを通知するビーム計算部２２を有する１又は複数のビームモジュール２０と、
前記外部から設定された割り当てに応じてビームモジュール２０毎に前記対向機を割り当てるトポロジ管理部１２、前記外部と通信する外部通信部３０、前記移動通信機の位置座標ならびに正面方向を測定する測位部１１、並びにビーム送受信部２４を介して前記対向機との間で信号を送受信又は転送するスイッチ処理部１３を有するマスターモジュール１０
を備える。
【００２１】
移動通信機３０１は、例えば、無人で移動することができる車、飛行機、ヘリコプター、ドローン（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｅｒｉａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、あるいは作業ロボットである。移動モジュールは、予め設定されたあるいは無線などで指示された経路や方向に移動通信機３０１を移動させる動力付き台車、回転翼、動翼、あるいはリンク機構を用いた脚である。外部通信部３０は、地上や遠方にある制御局から直接指示を受けるためのチャネルである。有線でも無線でもよい。例えば、外部通信部３０は、専用のラジコン用無線モジュールやＷｉ−ＦｉモジュールあるいはＬＴＥモジュールである。
【００２２】
マスターモジュール１０は、測位部１１、トポロジ管理部１２及びスイッチ処理部１３を備える。測位部１１は、平面あるいは空間内における自機の位置座標と自機の正面方位を計測する。測位部１１は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＭＥＳ（Ｉｎｄｏｏｒ  ＭＥｓｓａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）測位、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）等である。
【００２３】
トポロジ管理部１２は、自機の位置座標と正面方位を外部通信部３０又は測位部１１から周期的に取得する。自機の位置座標とは、ある点を原点とした（ｘ，ｙ，ｚ）の３軸座標あるいは（ｌａｔ，ｌｏｎ，ａｌｔ）の緯度経度高度座標である。自機の正面方位とは、自機の正面と真北とがなす角度である。なお、本明細書では自機の位置座標と正面方位をまとめて「自機位置情報」という。トポロジ管理部１２は、自機位置座標と自機の識別番号を含むＨｅｌｌｏ信号を周期的にスイッチ処理部１３に送信する。当該Ｈｅｌｌｏ信号はブロードキャストされる。
【００２４】
また、トポロジ管理部１２は、スイッチ処理部１３からＨｅｌｌｏ信号を受け取り、各ビームモジュール２０を介する対向機の存在と対向機の位置座標（対向機位置情報）を管理する。対向機の位置座標も、ある点を原点とした（ｘ，ｙ，ｚ）の３軸座標あるいは（ｌａｔ，ｌｏｎ，ａｌｔ）の緯度経度高度座標である。なお、トポロジ管理部１２は、自機の位置座標を外部通信部３０経由で制御局に通知したり、対向機の位置座標を外部通信部３０経由で制御局等から取得することも可能である。トポロジ管理部１２は、ビーム計算部２２から位置関連情報要求信号を受け取ると、自機位置情報及び対向機位置情報を返す。
【００２５】
スイッチ処理部１３は、トポロジ管理部１２から受け取ったＨｅｌｌｏ信号を全てのビーム送受信部２４に転送し、ビーム送受信部２４から受け取ったＨｅｌｌｏ信号をトポロジ管理部１２に転送する。また、スイッチ処理部１３は、トポロジ管理部１２およびデータ処理部４０から受け取ったその他各種信号をその宛先に応じて必要なビーム送受信部２４に転送する。また、スイッチ処理部１３は、トポロジ管理部１２及びビーム送受信部２４から受け取ったその他各種信号をその宛先に応じてトポロジ管理部１２あるいは必要なデータ処理部４０に転送する。
【００２６】
なお、データ処理部４０は、カメラやビデオで撮影した映像や音声、センサーで取得したセンサー情報、カメラ、センサー又は自機を制御する制御コマンドなどをやり取りする各種通信アプリケーションである。データ処理部４０は、例えば、センサー中継ノードや映像伝送コントローラやフライトコントローラ等である。
【００２７】
マスターモジュール１０は、トポロジ管理部１２内に、前記割り当て、ビーム送受信部２４の据付正面方向、自機の自機位置情報、及び前記対向機の対向機位置情報を保管する管理表を有することが好ましい。図２は、当該管理表の例である。「ビームＩＤ」とはビームモジュール２０の識別番号であり、「水平オフセット角」とは移動通信機３０１の正面を０°とした時のビーム送受信部２４の据付正面方向である。「対向ノードＩＤ」とは、ビームモジュール２０毎に１：１で設定される対向機の識別番号である。「対向ノード座標」とは対向機位置情報であり、ここでは緯度経度高度座標が記載されている。「ビームＩＤ」と「水平オフセット角」は、予め（例えば移動通信機製造時）記載されていてもよい。「対向ノードＩＤ」は、外部通信部３０を介して制御局が設定する。「対向ノード座標」は、初期は外部通信部３０を介して制御局が設定するが、その後は対向機から受信したＨｅｌｌｏ信号に含まれる情報で上書きされる。なお、「対向ノードＩＤ」と「対向ノード座標」が未定の場合は“０”が記載されている。
【００２８】
また、管理表には図３のような経路管理表も含まれる。経路管理表とは、移動通信機３０１が中継器として機能する場合の宛先と転送先を記載した管理表である。「ノードＩＤ」とは宛先となる移動通信機の識別番号、「対向ノードＩＤ」とは転送先となる対向機の識別番号である。図３の経路管理表の場合、例えば、ノードＩＤ５の移動通信機への信号はノードＩＤ３の対向機へ転送することを意味する。
【００２９】
そして、マスターモジュール１０は、自機の位置を測定して前記管理表の前記自機位置情報を更新し、前記対向機の位置をビームモジュール２０あるいは前記外部通信部３０を介して取得して前記管理表の前記対向機位置情報を更新し、前記管理表の前記自機位置情報をビームモジュール２０を介して前記対向機へ通知する。
【００３０】
ビームモジュール２０は、標的捕捉部２１、ビーム計算部２２、ビーム制御部２３及びビーム送受信部２４を備える。移動通信機３０１は、ビームモジュールを複数備えていてもよい。
【００３１】
標的捕捉部２１は、対向機を認識し、その認識視野の中心位置と視野内で捉えている時々刻々変化する対向機位置とのずれを計測する。標的捕捉部２１は、例えば、可視光カメラや赤外線カメラによる画像認識システムや無線を用いたレーダ等である。ビーム計算部２４は、自機位置情報、対向機位置情報及び標的捕捉部２１からのずれ情報をもとにビーム操舵角とビーム強度を算出する。算出手法については後述する。
【００３２】
ビーム制御部２３は、ビーム計算部２４の算出結果に従って、ビーム操舵角とビーム強度を制御し、ビーム送受信部２４の指向方向を調整する。ビーム制御部２３は、例えば、物理的にアンテナを搭載可能な３軸ジンバルや可変アレーアンテナ等である。ビーム送受信部２４は、スイッチ処理部１３から受け取ったＨｅｌｌｏ信号を空間にビーム放射し、空間に放射された対向機からのビーム（Ｈｅｌｌｏ信号）を受信し、スイッチ処理部１３へ入力する。ビーム送受信部２４は、指向性のあるＲＦアンテナを備えた無線送受信機や光送受信器等である。
【００３３】
図４と図５は、移動通信機３０１の動作を説明するシーケンス図とフローチャートである。ステップＳ０１で自機の識別番号を設定し、ステップＳ０２で図２のビーム管理表をリセットする。ステップＳ０１及びＳ０２は移動通信機の工場出荷時に実施されていてもよい。
【００３４】
ステップＳ０３とＳ１０は、トポロジ管理部１２から各ビーム計算部２２へビーム初期化信号を送信するステップである。詳細には、新たな対向機が前記自機位置情報と前記対向機位置情報とともにトポロジ管理部１２内の前記管理表に設定されたとき、マスターモジュール１０は、前記新たな対向機にビームモジュール２０の一つを割り当てるとともに該ビームモジュールを初期化し、初期化したビームモジュール２０に前記管理表の前記自機位置情報と前記対向機位置情報を通知する。
【００３５】
ステップＳ０３とＳ１０は図４の初期化工程に相当する。トポロジ管理部１２は、それぞれのビーム計算部２２へ“ビーム初期化信号”を送信し、ビーム計算部２２はリセットを行う。そして、ビーム計算部２２はトポロジ管理部１２に対して“ビーム初期化情報要求信号”を送信し、トポロジ管理部１２は当該信号の送信元であるビーム計算部２２へ“ビーム初期化情報通知信号”を送信する。“ビーム初期化情報通知信号”にはビーム送受信部の識別番号、ビーム送受信部の据付正面方向、通信先の対向機の識別番号が含まれる。マスターモジュール１０は、この信号によりビームモジュール２０に対向機を割り当てる。
【００３６】
続いて、ステップＳ０８を説明する。ステップＳ０８は、図４のＴＰＶ（Ｔｈｉｒｄ  Ｐｅｒｓｏｎ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）追跡工程に相当する。ＴＰＶについての詳細は後述する。ＴＰＶ追跡処理の要求があった場合、ビーム計算部２２はトポロジ管理部１２に“位置関連情報要求信号”を送信する。当該信号を受信したトポロジ管理部１２は、ビーム計算部２２へと割り当てられている対向機の対向機位置情報が含まれる“位置関連情報通知信号”を送信する。
【００３７】
続いて、ステップＳ０９を説明する。ステップＳ０９は、図４の測位工程に相当する。タイマにより定期的にトポロジ管理部１２から測位部１１へ“測位情報要求信号”が送信される。当該信号を受信した測位部１１は自機位置情報を取得し、これを含む“測位情報通知信号”をトポロジ管理部１２へ送信する。トポロジ管理部１２は、当該信号の情報により管理表の自機位置情報を更新する。一般にドローン等は風等の外乱により必ずしもウェイポイントに存在しない。従って、定期的に自機位置情報を取得し、管理表を更新しておくことでビーム送受信部２４のビーム方向と強さを正確に計算できる。
【００３８】
続いて、ステップＳ１２を説明する。ステップＳ１２は、図４のＨｅｌｌｏ送信工程に相当する。タイマにより定期的にトポロジ管理部１２からスイッチ処理部１３へ“Ｈｅｌｌｏ信号”が送信される。このＨｅｌｌｏ信号には自機位置情報が含まれる。当該信号を受信したスイッチ処理部１３は各ビーム送受信部２４を介して対向機へＨｅｌｌｏ信号を転送する。この信号により対向機は移動通信機３０１の現在の正確な位置を知ることができる。なお、Ｈｅｌｌｏ送信工程のタイマは測位工程のタイマとは別であってもよいし、連動していて測位工程の直後にＨｅｌｌｏ送信工程を行ってもよい。
【００３９】
続いて、ステップＳ１１を説明する。ステップＳ１１は、図４のＨｅｌｌｏ受信工程に相当する。スイッチ処理部１３は、任意の時間に各ビーム送受信部２４を介した対向機からのＨｅｌｌｏ信号を受信する。このＨｅｌｌｏ信号はトポロジ管理部１２に転送される。トポロジ管理部１２はこのＨｅｌｌｏ信号に含まれる対向機位置情報でビーム管理表の対向ノード座標を更新する。
【００４０】
続いて、ステップＳ０６とＳ０７を説明する。ステップＳ０６とＳ０７は、図４のビームリセット工程に相当する。トポロジ管理部１２は、外部通信部３０を介して制御局から“ビーム初期化信号”を受信することがある。この“ビーム初期化信号”は、例えば、ビームモジュール２０−２に割り当てる対向機を変更する等の指令である。この信号を受信したトポロジ管理部１２は、対応するビーム計算部２２へ“ビーム初期化信号”を送信し、これを受信したビーム計算部２２はリセットを行う。そして、ビーム計算部２２はトポロジ管理部１２に対して“ビーム初期化情報要求信号”を送信し、トポロジ管理部１２は当該信号の送信元であるビーム計算部２２へ“ビーム初期化情報通知信号”を送信する。“ビーム初期化情報通知信号”にはビーム送受信部の識別番号、ビーム送受信部の据付正面方向、変更する対向機の識別番号が含まれる。マスターモジュール１０は、この信号によりビームモジュール２０に対向機を切り替えることができる。
【００４１】
続いて、ステップＳ０４とＳ０５を説明する。ステップＳ０４とＳ０５は、移動通信機３０１が中継器として機能する場合に宛先への経路設定を変更する工程である。トポロジ管理部１２は、外部通信部３０を介して制御局から“経路制御信号”を受信すると、当該信号に従って、図３の経路管理表を更新する。そして、トポロジ管理部１２は、スイッチ処理部１３に“経路設定信号”を送信し、この信号を受信したスイッチ処理部１３は信号の転送先を切り替える。
【００４２】
図６は、スイッチ処理部１３が管理する経路制御表の例である。スイッチ処理部１３は、トポロジ管理部１２、データ処理部４０、及びビーム送受信部２４が送受信する信号のスイッチング処理を行う。スイッチ処理部１３は、トポロジ管理部１２から経路設定信号を受信すると経路制御表の該当レコードを設定（追加・削除・変更）する。スイッチ処理部１３は、トポロジ管理部１２、データ処理部４０及びビーム送受信部２４から受信した信号に対して、入力ポート、宛先ノードＩＤ又は宛先ポートをキーに経路制御表を引き当てて出力ポートを決定し、信号を転送する。
【００４３】
次に具体的なビームモジュール２０の動作について説明する。
ビーム計算部２２は、通知された前記自機位置情報と前記対向機位置情報に基づいてビーム送受信部２４のビーム方向と強さを前記ビーム制御部２３を介して調整する。
【００４４】
図７は、ビーム計算部２２の動作を説明するフローチャートである。ビーム計算部２２は、図７の手順に従いビーム操舵角（ｐａｎ操舵角・ｔｉｌｔ操舵角）を算出してビーム制御部２３に通知する。ビーム計算部２２は、対向機の情報が得られない場合、ビーム制御部２３への指示を介して、ビーム送受信部２４のビーム方向を回転して対向機を探す。
【００４５】
ビーム計算部２２は、標的捕捉部２１に捕捉状態を問い合わせる（ステップＳ２１）。標的捕捉部２１が対向機を捕捉中（カメラの視野内に対向機がある）の場合（ステップＳ２２で“Ｙｅｓ”）、ビーム計算部２２はＦＰＶ追跡計算を行う（ステップＳ２３）。そして、ビーム計算部２２はＦＰＶ追跡計算の結果をビーム制御部２３へビーム操舵角（ｐａｎ操舵角、ｔｉｌｔ操舵角）を通知し、ビーム送受信部２４のビーム方向を変更させる（ステップＳ２４）。これによりビーム送受信部２４のビーム方向を対向機に追従させることができる。なお、ビームの強さは、例えば、自機位置情報と対向機位置情報から算出される距離を元にビーム計算部２２が算出する。
【００４６】
図８は、ＦＰＶ追跡計算の一例である。標的捕捉部２１はカメラが撮影するビーム送受信部２４のビーム方向の画像を取得する。カメラはビーム送受信部２４の動きと連動しており、カメラが取得する画像の原点はビーム送受信部２４のビーム照準と一致する。標的Ｔはカメラの視野内における対向機の位置座標である。カメラは対向機に付された認識マークや対向機が発光する光を標的Ｔとすることができる。下式は、ビーム計算部２２が行うＦＰＶ追跡計算で求めるビーム操舵角（ｐａｎ操舵角、ｔｉｌｔ操舵角）の計算式である。
【数１】
2018029297.tif 000003
【００４７】
続いて、外乱により移動通信機３０１や対向機が制御局から通知された位置から大きくずれる、あるいは自律的な移動等により、ビーム送受信部２４のビーム方向に対向機がない（カメラに対向機が映らない）場合を説明する。
ビーム計算部２２は、標的捕捉部２１の認識視野内に前記対向機が存在しない、且つ前記自機位置情報と前記対向機位置情報が前記管理表に保管されている場合、前記管理表が保管する前記自機位置情報と前記対向機位置情報に基づいてＴＰＶ（Ｔｈｉｒｄ  Ｐｅｒｓｏｎ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）追跡計算を行ってビーム送受信部２４のビーム方向と強さを調整する。
【００４８】
標的捕捉部２１が対向機を捕捉できていない（カメラの視野内に対向機がない）場合（ステップＳ２２で“Ｎｏ”）、ビーム計算部２２はトポロジ管理部１２に位置関連情報要求信号を送信し、その応答を待つ（ステップＳ２５）。トポロジ管理部１２からの情報に対向機位置情報が含まれている場合（ステップＳ２６にて“Ｙｅｓ”）、且つ自機位置情報が含まれている場合（ステップＳ２７及びＳ２８にて“Ｙｅｓ”）、ビーム計算部２２はＴＰＶ追跡計算を行う（ステップＳ２９）。そして、ビーム計算部２２はＴＰＶ追跡計算の結果としてのビーム操舵角（ｐａｎ操舵角、ｔｉｌｔ操舵角）をビーム制御部２３へ通知し、ビーム送受信部２４のビーム方向を変更させる（ステップＳ２４）。これによりビーム送受信部２４のビーム方向を大きく動かし、対向機の方向へ向かせること（カメラの視野内に対向機を映すこと）ができる。なお、ビームの強さは、例えば、自機位置情報と対向機位置情報から算出される距離を元にビーム計算部２２が算出する。カメラの視野内に対向機が映れば、移動通信機３０１はステップＳ２２、Ｓ２３、及びＳ２４（ＦＰＶ追跡計算）で対向機を追従することができる。
【００４９】
図９は、ＴＰＶ追跡計算の一例である。下式は、ビーム計算部２２が行うＴＰＶ追跡計算で求めるビーム操舵角（ｐａｎ操舵角、ｔｉｌｔ操舵角）の計算式である。ビーム計算部２２は、自機位置情報と対向機位置情報を取得すれば、下式でビーム送受信部２４の指向方向を大きく移動させることができる。
【数２】
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【００５０】
続いて、ビーム送受信部２４のビーム方向に対向機がなく（カメラに対向機が映らず）、且つ管理表に記載されているはずの自機位置情報あるいは対向機位置情報がない場合を説明する。
ビーム計算部２２は、標的捕捉部２１の認識視野内に前記対向機が存在しない、且つ前記自機位置情報と前記対向機位置情報の少なくともいずれか一方が前記管理表に保管されていない場合、ビーム送受信部２４のビーム方向を任意に変更して前記対向機からの信号の受信を待つ標的探索処理を行う。ただし、外部通信モジュール経由で制御局等から自機位置情報あるいは対向機位置情報を取得可能な場合は、それらを利用してもよい。
【００５１】
ステップＳ２６、Ｓ２７及びＳ２８のいずれかが“Ｎｏ”である場合、ビーム計算部２２は標的探索処理（ステップＳ３０）を行う。標的探索処理は、対向機からのＨｅｌｌｏ信号が受信できていない状況で行う処理であり、ビーム計算部２２がビーム制御部２３に対して一定時間かけてＰａｎ／Ｔｉｌｔビーム舵角をゆっくりとずらすように指示を送る。これによりビーム送受信部２４の指向方向を可動範囲内を隈なく走査させ、その走査中にＨｅｌｌｏ信号の受信を試みる。この際、自機からのＨｅｌｌｏ信号の送信も並行して行う。
【００５２】
移動通信機３０１は、以上のように動作することで、指向性がある送受信機を用いても、対向機との位置関係変動による通信途絶を回避でき、途絶したとしても通信を回復することができる。このため、移動通信機３０１は、対向機が多くてもチャネルを増やすことあるいは時分割多重方式を採用することを不要とすることができ、エネルギー及び周波数資源の節約と広帯域通信を可能とすることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０：マスターモジュール
１１：測位部
１２：トポロジ管理部
１３：スイッチ処理部
２０、２０−１、２０−２：ビームモジュール
２１：標的捕捉部
２２：ビーム計算部
２３：ビーム制御部
２４：ビーム送受信部
３０：外部通信部
４０：データ処理部
３０１：移動通信機
【図１】
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【図２】
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【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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