JP7472979B2 - 飛行体管制装置、方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
1.本発明の実施形態の概要
2.第1の実施形態
2.1.システムの構成
2.2.動作例
2.3.ハードウェア構成
2.4.効果の説明
3.第2の実施形態
3.1.システムの構成
3.2.動作例
まず、本発明の実施形態の概要を説明する。
(b)基地局ドローンの配置はドローン管制塔により管理され、ドローン管制塔は、港湾の形状、港湾付近の船の航行状況をもとに動的に基地局ドローンの最適配置を決定し、常に港湾付近の自動運転船舶に5G電波が行き届くように、基地局ドローンの飛行を制御する。
(c)ドローン管制塔が基地局ドローンの配置を決定する際の入力情報は、自動運転船舶からの情報のみとし、一般船舶からの受信信号は対象外とすることで、最適なドローン配備数で最適配置を決定するので、余分な基地局ドローンを配置せずにすみ、コストを抑えられる。
続いて、図4~図14を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。
図4は、第1の実施形態におけるドローン管制システムの全体構成を示す。ドローン管制システム100は、基地局ドローン101、位置測定用ドローン102、ドローン管制塔103、ローカル5G基地局104、及び公衆5G基地局105を含む。以下では、ドローン管制システムを構成する各構成要素について詳細に説明する。
基地局ドローン101は、5Gなどの無線通信ネットワークの基地局機能を搭載したドローンである。基地局ドローン101は、マルチホップ通信における地上の基地局からの電波の中継局(リピーター)となって、地上の基地局からの電波を港湾付近に存在する自動運転船舶106に届ける。
位置測定用ドローン102は、高精度カメラを搭載しており、高精度カメラを利用して港湾内および港湾付近を撮影する。さらに、位置測定用ドローン102は、撮影された画像から、自動運転船舶のみを含む画像データを抽出し、抽出された画像データをドローン管制塔103に送信する。なお、位置測定用ドローンは一例であり、カメラを搭載したUAVや有人飛行体などの位置測定用飛行体によって撮影してよい。
ドローン管制塔103は、港湾の設計図、並びに、港湾内および港湾付近の自動運転船舶の航行状況を示す画像データをもとに、基地局ドローン101の最適配置を決定し、基地局ドローン101の飛行制御を集中管理する。また、ドローン管制塔103は、自動運転船舶の航行状況を示す画像データをもとに、位置測定用ドローン102による撮影範囲を決定し、位置測定用ドローン102の飛行制御を集中管理する。
ローカル5G基地局104及び5Gコアシステムによって提供されるローカル5Gネットワークは、本発明の一実施形態におけるドローン管制システムを利用するユーザ専用に提供される。ローカル5Gのネットワーク制御技術は、一般的な5G技術であるため、詳細な説明は省略する。
公衆5G基地局105は、通信事業者より提供される5G基地局である。
自動運転船舶106は、入出港する際、ドローン管制塔103による集中管理によって操舵され、ドローン管制塔103からの制御信号によって制御される。
船舶制御信号は、以下のルートを経由して、ドローン管制塔103から自動運転船舶106へ送信される。
ドローン管制塔~5G基地局(公衆5Gまたはローカル5G)~基地局ドローン(マルチホップ通信)~自動運転船舶
基地局ドローン101用の飛行制御信号は、以下のルートを経由して、ドローン管制塔103から基地局ドローン101へ送信される。
ドローン管制塔~5G基地局(公衆5Gまたはローカル5G)~基地局ドローン(マルチホップ通信)~基地局ドローン
位置測定用ドローン102用の飛行制御信号は、以下のルートを経由して、ドローン管制塔103から位置測定用ドローン102に送信される。
ドローン管制塔~5G基地局(公衆5Gまたはローカル5G)~基地局ドローン(マルチホップ通信)~位置測定用ドローン
位置測定用ドローン102が生成した画像データは、以下のルートを経由して、位置測定用ドローン102からドローン管制塔103へ送信される。
位置測定用ドローン~基地局ドローン(マルチホップ通信)~5G基地局(公衆5Gまたはローカル5G)~ドローン管制塔
(1)基地局ドローンの初期配置
図9は、本実施形態における基地局ドローンの初期配置を示す。図示されるように、1以上の基地局ドローン101は、港湾内が地上の基地局の電波、もしくは基地局ドローン101の電波で埋め尽くされるように初期配置される。
ドローン管制塔103は、港湾付近の自動運転船舶106の航行状況に応じて、基地局ドローン101の配置を動的に変更する。具体的には図13に示すように、基地局ドローン101の初期配置時点では電波範囲外であった港湾外部のエリアに対して、自動運転船舶106の密度(密集度合とも称する)が高い密集エリアを特定し、その密集エリアが基地局ドローン101の電波範囲内に入るように、新たな1以上の基地局ドローン101を追加する。また、密度が低くなり、基地局ドローン101の電波が不要になった場合には、当該エリアをカバーする基地局ドローン101を帰艦させる。このように、ドローン管制塔103は、自動運転船舶106の混雑状況に応じて基地局ドローン101の電波範囲を変動させる。港湾の入口付近へ配置する新たな1以上の基地局ドローン101は、港湾内部と港湾外部との間を航行する自動航行船舶が少なくとも通信可能な電波範囲を構成することができる。
図15は、本実施形態におけるコンピュータのハードウェア構成例を示す概略ブロック図である。図示されたコンピュータは、本実施形態のドローン管制システムを構成する基地局ドローンや位置測定用ドローンが備えることができる。また、ドローン管制塔103を構成するドローン管制装置として動作し得る。
本実施形態では、地上の公衆5G基地局の電波を活用するため、港湾専用に5G基地局を設置するよりは導入コストを低減することができる。また、様々な港湾形状に対応して電波範囲が決定されるため、ネットワーク構築の専門知識が不要となる。また、船舶の航行状況に応じて動的に5G電波の範囲を変更することができ、かつ、自動運転船舶の運航をドローン管制塔で集中管理するため、より効果的に船舶の渋滞緩和や、入出港の順序制御、船舶の着港制御が可能となる。
続いて、図16を参照して、本発明の第2の実施形態を説明する。上述した第1の実施形態は、具体的な実施形態であるが、第2の実施形態は、より一般化された実施形態である。
図16は、第2の実施形態におけるドローン管制装置の概略構成を示す図である。本実施形態におけるドローン管制装置1600は、算出部1601、測定部1602、及び決定部1603を有する。
次に、第2の実施形態における動作例について説明する。
一例として、第2の実施形態におけるドローン管制装置1600は、第1の実施形態におけるドローン管制塔103である。この場合に、第1の実施形態についての説明は、第2の実施形態にも適用され得る。
港湾の形状に基づいて、移動体通信を利用した自動航行が可能な船舶の航行に必要な第1の電波範囲を算出する算出手段と、
前記港湾に設置された地上の基地局の電波が届く第2の電波範囲を測定する測定手段と、
前記第1の電波範囲のうち前記第2の電波範囲に含まれない領域が、基地局機能を搭載した1以上の飛行体の第3の電波範囲に入るように、前記1以上の飛行体の配置を決定する決定手段と
を有することを特徴とする飛行体管制装置。
前記決定手段は、前記港湾の入口付近を航行する船舶の密集度合に応じて、前記港湾の入口付近への新たな1以上の基地局ドローンの配置を決定することを特徴とする付記1に記載の飛行体管制装置。
前記決定手段は、前記密集度合の変化に応じて、前記港湾の入口付近へ配置する1以上の飛行体の数を変更することを特徴とする付記2に記載の飛行体管制装置。
前記決定手段は、前記港湾の入口付近へ配置した前記新たな1以上の飛行体の配置を変更することを特徴とする付記2に記載の飛行体管制装置。
前記密集度合は、前記港湾の入口付近を撮影した画像データに基づいて算出されることを特徴とする付記2乃至4のいずれか1項に記載の飛行体管制装置。
前記画像データは、前記港湾の入口付近を航行する船舶のうち、前記自動航行が可能な船舶のみを含むように生成された画像データであることを特徴とする付記5に記載の飛行体管制装置。
前記港湾の入口付近を撮影した画像データは、位置測定用飛行体によって撮影された画像データであることを特徴とする付記5または6に記載の飛行体管制装置。
前記港湾に設置された基地局は、通信事業者によって提供される公衆5G基地局、または、5Gコアシステムと合わせて提供されるローカル5G基地局の少なくとも一方を含むことを特徴とする付記1乃至7のいずれか1項に記載の飛行体管制装置。
前記1以上の飛行体は、マルチホップ通信を利用することを特徴とする付記1乃至8のいずれか1項に記載の飛行体管制装置。
コンピュータを、付記1乃至9のいずれか1項に飛行体管制装置として機能させるためのプログラム。
港湾の形状に基づいて、移動体通信を利用した自動航行が可能な船舶の航行に必要な第1の電波範囲を算出する算出ステップと、
前記港湾に設置された地上の基地局の電波が届く第2の電波範囲を測定する測定ステップと、
前記第1の電波範囲のうち前記第2の電波範囲に含まれない領域が、基地局機能を搭載した1以上の飛行体の第3の電波範囲に入るように、前記1以上の飛行体の配置を決定する決定ステップと
を含むことを特徴とする方法。
101 基地局ドローン
102 位置測定用ドローン
103 ドローン管制塔
104 ローカル5G基地局
105 公衆5G基地局
106 自動運転船舶
Claims (9)
- 港湾の形状に基づいて、移動体通信を利用した自動航行が可能な船舶の航行に必要な第1の電波範囲を算出する算出手段と、
前記港湾に設置された地上の基地局の電波が届く第2の電波範囲を測定する測定手段と、
前記第1の電波範囲のうち前記第2の電波範囲に含まれない領域が、基地局機能を搭載した1以上の飛行体の第3の電波範囲に入るように、前記1以上の飛行体の配置を決定する決定手段と
を有し、
前記決定手段は、前記港湾の入口付近を航行する船舶の密集度合に応じて、前記港湾の入口付近への新たな1以上の飛行体の配置を決定する
ことを特徴とする飛行体管制装置。 - 前記決定手段は、前記密集度合の変化に応じて、前記港湾の入口付近へ配置する1以上の飛行体の数を変更することを特徴とする請求項1に記載の飛行体管制装置。
- 前記決定手段は、前記港湾の入口付近へ配置した前記新たな1以上の飛行体の配置を変更することを特徴とする請求項1に記載の飛行体管制装置。
- 前記密集度合は、前記港湾の入口付近を撮影した画像データに基づいて算出されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の飛行体管制装置。
- 前記画像データは、前記港湾の入口付近を航行する船舶のうち、前記自動航行が可能な船舶のみを含むように生成された画像データであることを特徴とする請求項4に記載の飛行体管制装置。
- 前記港湾の入口付近を撮影した画像データは、位置測定用飛行体によって撮影された画像データであることを特徴とする請求項4または5に記載の飛行体管制装置。
- 前記港湾に設置された基地局は、通信事業者によって提供される公衆5G基地局、または、5Gコアシステムと合わせて提供されるローカル5G基地局の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の飛行体管制装置。
- 前記1以上の飛行体は、マルチホップ通信を利用することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の飛行体管制装置。
- 港湾の形状に基づいて、移動体通信を利用した自動航行が可能な船舶の航行に必要な第1の電波範囲を算出する算出ステップと、
前記港湾に設置された地上の基地局の電波が届く第2の電波範囲を測定する測定ステップと、
前記第1の電波範囲のうち前記第2の電波範囲に含まれない領域が、基地局機能を搭載した1以上の飛行体の第3の電波範囲に入るように、前記1以上の飛行体の配置を決定する決定ステップと
を含み、
前記決定ステップは、前記港湾の入口付近を航行する船舶の密集度合に応じて、前記港湾の入口付近への新たな1以上の飛行体の配置を決定することを含む
ことを特徴とする方法。
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