レーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法
【課題】 レーザ通信装置同士を対向するようにその姿勢を制御し、通信可能とするレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 レーザ通信装置１から送信されたＧＰＳデータに基づいて、レーザ通信装置の位置情報を演算し、２つのレーザ通信装置１の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置１の補正領域２９を演算し、それぞれの補正領域２９に複数の計測点３１，３２を設定し、この計測点３１，３２にレーザ３の光軸が向かうようにレーザ通信装置１の制御角を演算し、前記制御角においてのレーザ３のゲイン値を取得し、当該ゲイン値を角度とともに記憶し、記憶されているゲイン値の中からゲイン値が最も高いときの方位角及び仰角に姿勢を制御する。
【解決手段】 レーザ通信装置１から送信されたＧＰＳデータに基づいて、レーザ通信装置の位置情報を演算し、２つのレーザ通信装置１の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置１の補正領域２９を演算し、それぞれの補正領域２９に複数の計測点３１，３２を設定し、この計測点３１，３２にレーザ３の光軸が向かうようにレーザ通信装置１の制御角を演算し、前記制御角においてのレーザ３のゲイン値を取得し、当該ゲイン値を角度とともに記憶し、記憶されているゲイン値の中からゲイン値が最も高いときの方位角及び仰角に姿勢を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、レーザ通信を行う複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向を制御し、レーザ通信に最適な姿勢に制御するレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
レーザ通信装置は、レーザビームを通信相手側の装置に到達させて通信を行うものである。レーザビームは指向性が高く、その光束の断面は距離が遠くなったときでも比較的変化しないため、例えば、１〜４ｋｍ間の長距離の通信を行うことが可能である。また、レーザ通信装置は、携帯電話回線やＰＨＳ回線等の無線公衆回線に比べて、非常に高速な通信を行うことができ、かつレーザ通信装置間で直接通信を行うため、インターネットを介した通信に比べセキュリティ性が高いという利点がある。
【０００３】
レーザ通信装置を設置するときには、図１に示すように、支持台２Ａ，２Ｂの上にレーザ通信装置１Ａとレーザ通信装置１Ｂをそれぞれ設置し、一方のレーザ通信装置１の送信部から照射されたレーザの光軸が他方のレーザ通信装置の受信部に照射されるように双方のレーザ通信装置について調整している。
具体的には、レーザ通信装置１に備えられている望遠鏡（図示しない）を覗きながら手動で調整し、支持台２に固定している。
【０００４】
また、移動体と固定体間、又は移動体間でのレーザ通信で、通信相手局を捕捉追尾するレーザ通信用捕捉追尾装置が発明されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３４９９４５号公報
【特許文献２】特開２００５−６５１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザ通信装置の間隔が数十ｍの間隔で設置する場合には、レーザ通信装置に搭載されている望遠鏡を覗き、レーザの光軸を変更することにより双方を対向させて設置することができたが、レーザ通信装置の間隔が長距離（例えば、４ｋｍ）のときには、望遠鏡を覗きながら双方を対向させる場合には、通信相手のレーザ通信装置を視認しづらく、さらに僅かな角度のずれでもレーザ通信装置間の距離が長いため通信可能範囲を外れてしまうため、レーザ通信装置の設置には繁雑な作業が必要であった。
【０００６】
なお、ＧＰＳを用いることにより、緯度、経度、高度等のデータを取得することができるが、現在民間で使用することができるＧＰＳは、約１６ｍ程度の誤差が発生するため、ＧＰＳから得られたデータだけではレーザ通信が可能な領域にまでレーザ通信装置を移動させることができなかった。
【０００７】
また、特許文献１及び２記載のレーザ通信装置の捕捉追尾装置は、上述のような作業を行った後に、通信が可能となった状態から、レーザ通信装置が移動したときに自動的に追尾するものであり、通信不可能な状態から通信可能な状態に姿勢を制御するものではなかった。
【０００８】
本願発明は、係る問題に鑑み、通信を行うレーザ通信装置同士を対向するようにその姿勢を制御し、通信可能とするレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法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】
【０００９】
本願発明にかかるレーザ通信装置の自動姿勢制御システムは、複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向の姿勢を制御する自動姿勢制御システムであって、レーザ通信装置又はその近傍に備えられたＧＰＳデータ受信手段によって受信されたＧＰＳデータに基づいて、当該レーザ通信装置の位置情報を演算する位置情報演算手段と、２つの前記レーザ通信装置の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置の位置の補正領域を演算する第１補正領域演算手段と、前記第１補正領域演算手段によって演算されたそれぞれの補正領域に複数の計測点を設定する計測点設定手段と、前記計測点設定手段によって設定された計測点にレーザの光軸が向かうようにレーザ通信装置の制御角を演算する制御角演算手段と、前記制御角においてのレーザのゲイン値を取得し、当該ゲイン値を角度とともに記憶するゲイン値記憶手段と、前記ゲイン値記憶手段に記憶されているゲイン値の中からゲイン値が最も高いときの方位角及び仰角に姿勢を制御する姿勢制御手段とを備えたことを特徴としている。
また、本願発明に係るレーザ通信装置の自動姿勢制御方法は、複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向の姿勢を制御する自動姿勢制御方法であって、レーザ通信装置の又はその近傍に備えられたＧＰＳデータ受信手段によって受信されたＧＰＳデータに基づいて、当該レーザ通信装置の位置情報を演算し、２つのレーザ通信装置の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置の位置の第１補正領域を演算し、前記第１補正領域に設定された複数の計測点におけるレーザのゲイン値を取得し、取得したゲイン値と制御角を対応させて記憶し、記憶したゲイン値の中から最も高いゲイン値の制御角にレーザ通信装置の姿勢を制御することを特徴とする。
したがって、ＧＰＳデータから通信相手の大まかな位置を測定し、当該ＧＰＳの測定誤差範囲内を走査させ、ゲイン値が最も高い制御角に姿勢を制御することができる。
【００１０】
また、前記計測点設定手段が、計測点間の距離が予め設定された距離となるように設定してもよい。
【００１１】
また、前記第１補正領域演算手段が、前記位置情報演算手段によって求められたレーザ通信を行う２つのレーザ通信装置の緯度、経度、高度と、前記ＧＰＳデータによる測定誤差とに基づき補正領域を演算してもよい。
【００１２】
また、前記ゲイン値記憶手段に記憶されているゲイン値の中から最もゲイン値が高い計測点を中心とし、既に演算された補正領域よりも小さい補正領域を演算する第２補正領域演算手段を備え、前記計測点設定手段が、前記第２補正領域演算手段によって演算された第２補正領域に複数の計測点を設定してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明に係るレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法は、ＧＰＳから各レーザ通信装置の位置情報を取得するのでレーザ通信装置の大まかな位置が分かる。さらに、ＧＰＳから得た位置情報に基づいて第１補正領域を演算し、その第１補正領域の中からゲイン値を測定し、ゲイン値が最も高くなるときの制御角にレーザ通信装置の姿勢を移動させるので、設置者が繁雑な作業を行うことなくレーザ通信装置の焦点を合わせることができる。また、手作業でレーザ通信装置の姿勢を制御していたときには、レーザ通信装置間の距離が長くなればなるほど作業の繁雑さが増えていったが、距離に関係なく自動的に姿勢制御を行うことができる。
【００１４】
また、計測点を予め設定された距離間隔に設定しているので、計測点の密度に粗密が無くなり、正確な焦点を求めることができる。
【００１５】
また、第１補正領域は、ＧＰＳから得られた位置情報と、当該ＧＰＳの測定誤差に基づいて設定しているので、測定誤差に基づいた過不足のない測定を行うことができる。
【００１６】
また、ゲイン値が最も高い計測点を中心に、既に演算された補正領域よりも小さい領域の補正領域を第２補正領域として求め、この第２補正領域の中から測定点を求め、ゲイン値を取得しているので、効率的な計測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本願発明に係るレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法について図１〜６に基づいて説明する。
図１は、レーザ通信装置の自動姿勢制御システムの概略図であり、支持台２Ａ，２Ｂにレーザ通信装置１Ａ，１Ｂが設置され、レーザ通信装置１Ａ，１Ｂから照射されたレーザ３によって通信可能となっている。図１には示されていないが、レーザ通信装置１は、支持台２に備えられた方位角駆動手段５及び仰角駆動手段６を備えており、コンピュータＣから送信される制御信号によって、レーザ通信装置１の方位角及び仰角を変更可能となっている。また、この支持台２にはＧＰＳアンテナ等のＧＰＳ受信手段７を備えてあり、当該レーザ通信装置１の位置がわかるようになっている。
【００１８】
また、レーザ通信装置１Ａ，１ＢとコンピュータＣとは通信可能で有り、さらにコンピュータＣ，Ｃは、インターネットや公衆無線通信等の通信網４を介して通信接続可能となっている。具体的には、コンピュータＣ同士が直接インターネット介してデータの送受信を行う場合や、サーバ（図示しない）にアクセスし、当該サーバ経由でデータの送受信を行ってもよい。また、コンピュータＣに携帯電話機等を接続し、携帯電話網を介してデータの送受信を行ってもよい。なお、通信網４を介した通信は、レーザ通信装置１の方位角、仰角を制御するためのデータや、レーザ通信装置１のレーザ３のゲイン値のデータを送受信するためのものであり、レーザ３を用いた通信より低速度であってもよい。
【００１９】
図２は、レーザ通信装置の自動姿勢制御システムに関するブロック図である。本願レーザ通信装置の自動姿勢制御システムは、主にレーザ通信装置１Ａ側に設置されるレーザ通信装置制御部Ａと、レーザ通信装置１Ｂ側に設置されるレーザ通信装置制御部Ｂと、コンピュータＣとによって構成される。前記レーザ通信装置制御部Ａは支持台２Ａに、レーザ通信装置制御部Ｂは支持台２Ｂに備えられているが、別体であってもよい。
【００２０】
前記レーザ通信装置制御部Ａ，Ｂは、方位角駆動手段５Ａ，５Ｂと、仰角駆動手段６Ａ，６Ｂと、ＧＰＳデータ受信手段７Ａ，７Ｂと、制御データ送受信手段８Ａ，８Ｂとを備えている。
【００２１】
コンピュータＣには、送受信手段９と、位置情報演算手段１０と、第１補正領域演算手段１１と、計測点設定手段１２と、制御角演算手段１３と、ゲイン値記憶手段１４と、姿勢制御手段１５と、第２補正領域演算手段１６とを備えている。
【００２２】
前記方位角駆動手段５は、前記コンピュータＣから送信された制御データに基づいてレーザ通信装置１の方位角を変更するものである。方位角駆動手段５は、ステップモータやパルスモータ等によって構成されている。ステップモータやパルスモータ等を用いることにより、正確な角度制御ができるようにしている。
【００２３】
前記仰角駆動手段は、前記コンピュータＣから送信された制御データに基づいて、レーザ通信装置１の仰角を変更するものである。仰角駆動手段６は、前記方位角駆動手段５と同様にステップモータやパルスモータ等によって構成されている。ステップモータやパルスモータ等を用いることにより、正確な角度制御ができるようにしている。
【００２４】
前記ＧＰＳデータ受信手段７は、ＧＰＳ（Global Positioning System）からＧＰＳデータを受信するアンテナである。当該ＧＰＳデータ受信手段７は、レーザ通信装置１、又は支持台２、もしくはレーザ通信装置１の近傍に備えさせる。つまり、ＧＰＳデータ受信手段７によってレーザ通信装置１が設置されている緯度、経度、高度からなる位置情報を得ることができる。なお、ＧＰＳの特性上、この位置情報は、約１６ｍ程度の測定誤差がある。したがって、レーザ通信装置１とＧＰＳデータ受信手段７とが１〜２ｍ離れて設置されていてもＧＰＳの測定誤差の範囲内となる。
【００２５】
前記制御データ送受信手段８は、コンピュータＣから送信された制御データ等を受信し、前記ＧＰＳデータやレーザのゲイン値データを送信する手段である。制御データ送受信手段８は、携帯電話端末等の無線機器であってもよいし、インターネットを介して通信を行う機器であってもよい。
【００２６】
前記送受信手段９は、前記レーザ通信装置制御部Ａ，Ｂに各種データを送信したり、当該レーザ通信装置制御部Ａ，Ｂから送信されたデータを受信する手段である。
【００２７】
前記位置情報演算手段１０は、前記ＧＰＳデータ受信手段７Ａ及びＧＰＳデータ受信手段７Ｂから送信されたＧＰＳデータから、レーザ通信装置１Ａの緯度、経度、高度、及び、レーザ通信装置１Ｂの緯度、経度、高度のそれぞれを演算する手段である。図３は、ＧＰＳデータに基づいて、通信を行う２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂの緯度、経度、高度（標高）とを演算結果を示した画面図であり、画面１７の上段の欄１８Ａには、レーザ通信装置１Ａの緯度、経度、標高（高度）が表示され、下段の欄１８Ｂには、レーザ通信装置１Ｂの緯度、経度、標高（高度）が表示されている。
【００２８】
前記第１補正領域演算手段１１は、前記位置情報演算手段１０で得られた２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂ間の距離を演算し、通信相手のレーザ通信装置１Ｂ，１Ａの第１補正領域をレーザ通信装置１毎に演算する手段である。補正領域２９（２９Ａ）は、図５（ａ）に示しているように、ＧＰＳデータから得られた位置３０（３０Ａ）を中心とした上下左右１６ｍ角の領域である。なお、前記第１補正領域は１６ｍ角の領域を設定してるが、この値はＧＰＳに依存するものであり、ＧＰＳの測定誤差が例えば１０ｍになったのであれば、第１補正領域も１０ｍ角となる。
【００２９】
前記計測点設定手段１２は、前記第１補正領域演算手段１１によって得られた第１補正領域２９Ａ，２９Ｂの双方に複数の計測点を設定する手段である。前記計測点は、第１補正領域２９内にランダムに設定してもよいが、図５（ｂ）に示しているように計測点３１を予め設定した間隔で設定する方がよい。図５（ｂ）では９つの計測点（３１ａ〜３１ｉ，３２ａ〜３２ｉ）を設定しているが、これに限定するものではない。
【００３０】
前記制御角演算手段１３は、前記計測点設定手段によって設定された計測点にレーザの光軸が向かうようにレーザ通信装置の制御角を双方のレーザ通信装置１に対して演算する手段である。つまり、この制御角演算手段１３によって、測定の際のレーザ通信装置１の方位角及び仰角が得られる。そして、演算された制御角の制御データを各レーザ通信装置１に送信する。
【００３１】
前記ゲイン値記憶手段１４は、制御角演算手段１３によって演算された制御角においてのレーザのゲイン値を当該制御角とともに記憶する手段である。
【００３２】
前記姿勢制御手段１５は、前記ゲイン値記憶手段１４に記憶されているゲイン値の中から最もゲイン値が高いゲイン値の制御角にレーザ通信装置１を制御する姿勢制御する手段である。
【００３３】
前記第２補正領域演算手段１６は、前記ゲイン値記憶手段１４に記憶されているゲイン値の中から最もゲイン値が高い計測点を中心とし、かつ前記当該計測点を測定したときの補正領域よりも小さい領域となる第２補正領域を演算する手段である。
【００３４】
つぎに、レーザ通信装置の姿勢制御方法を図４、及び他の図面をもとに説明する。
図１に示すようにレーザ通信装置１Ａ及びレーザ通信装置１Ｂを支持台２Ａ，２Ｂに設置する。この時点でレーザ通信装置１Ａ及びレーザ通信装置１Ｂは、お互いに自身のレーザの光軸が通信相手のレーザ通信装置１の受信部に向いていないため、レーザ３による通信はできない状態となっている。なお、コンピュータＣからレーザ通信装置１に各種制御データを送信したり、コンピュータＣ，Ｃ同士の通信は可能である。
【００３５】
まず、操作者はコンピュータＣに図３に示す自動姿勢制御システムの制御画面１７を表示させる。この制御画面１７には、ＧＰＳデータ受信手段７Ａが受信した信号に基づく、現在地の緯度、現在地の経度、現在地の標高を表示する位置情報表示欄１８Ａ、ＧＰＳデータ受信手段７Ｂが受信した信号に基づく、現在地の緯度、現在地の経度、現在地の標高を表示する位置情報表示欄１８Ｂ、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂ間の距離及びレーザ通信装置１Ａから他方のレーザ通信装置１Ｂを見たときの方位角と仰角を表示する角度表示欄１９とを備えている。また、レーザ通信装置１の方位角を左向きに移動させる「Ｌ」ボタン２０、方位角を右向きに移動させる「Ｒ」ボタン２１、仰角を上向きに移動させる「Ｕ」ボタン２２、仰角を下向きに移動させる「Ｄ」ボタン、方位角及び仰角を基準値に戻すための「原点」ボタン２４、当該自動姿勢制御画面を終了するための「処理終了」ボタン２５、位置情報表示欄１８Ａ，１８Ｂのデータに基づき角度表示欄１９の各値を演算させる「制御角度演算」ボタン２６、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂを自動的に姿勢制御する「自動制御」ボタン２７、位置情報表示欄１８Ａ，１８Ｂ及び角度表示欄１９の各値を消去するための「データクリア」ボタン２８とを備えている。
【００３６】
まず、コンピュータＣは、通信を行う２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂのレーザ通信装置制御部Ａ，Ｂに備えられたＧＰＳデータ受信手段７が、ＧＰＳデータを受信する（Ｓ１）。そして、受信したＧＰＳデータをコンピュータＣに送信し、位置情報演算手段１０は、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂそれぞれの「緯度」、「経度」、「高度」からなる位置情報を演算し（Ｓ２）、制御画面１７の位置情報表示欄１８Ａ，１８Ｂに演算結果を表示する。「制御角度演算」ボタン２６が押下されると、前記第１補正領域演算手段１１によって、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂの位置情報から、２点間の距離を演算し（Ｓ３）、レーザ通信装置１Ａから通信相手のレーザ通信装置１Ｂを見たときの方位角、仰角、高度を演算し、角度表示欄１９に各値を表示する。
【００３７】
つぎに、「自動制御」ボタン２７が押下されると、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂの位置情報に基づいて、図５（ａ）に示すように、通信相手先の位置を中心とした１６ｍ角の領域で構成される第１補正領域２９を演算する（Ｓ４）。図５（ａ）は、レーザ通信装置１ＡのＧＰＳに基づく位置３０Ａを中心とした第１補正領域２９Ａと、レーザ通信装置１ＢのＧＰＳに基づく位置３０Ｂを中心とした第１補正領域２９Ｂとを示した図であり、当該２つの第１補正領域２９Ａ，２９Ｂの一部が重なり合っている状態を示している。つまり、当該重なり合った領域にレーザ３の光軸を照射するように方位角及び仰角を制御する。
【００３８】
ステップ４において第１補正領域２９Ａ，２９Ｂが演算されると、予め設定された距離に計測点を設定する（Ｓ５）。図５（ｂ）は、第１補正領域２９Ａに９つの計測点３１ａ〜３１ｉを設定し、第１補正領域２９Ｂにも同様に９つの計測点３２ａ〜３２ｉを設定している。図５（ｂ）では、各第１補正領域２９に９つの計測点を設定しているが、レーザ通信装置１の特性からこれより多くても又は少なくてもよい。また、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂの距離によって、レーザ３の光速の断面積の大きさも変わるので、装置間の距離に基づいて計測点の数を増やしたり減らしたりしてもよい。
【００３９】
ステップ５で計測点が設定されると、前記第１補正領域２９Ａから１つの計測点３１（例えば、計測点３１ａ）と、前記第１補正領域２９Ｂから１つの計測点３２（例えば、計測点３２ａ）を選択し（Ｓ６）、当該選択点にレーザ３の光軸が向くように方位角及び仰角を演算する（Ｓ７）。つまり、レーザ通信装置１Ａの制御角、及びレーザ通信装置１Ｂの制御角を演算し、当該演算した制御角にレーザ通信装置１Ａ，１Ｂを移動させる（Ｓ９）。そして、当該制御角に移動した２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂのそれぞれのゲイン値をレーザ通信装置１Ａ及びレーザ通信装置１Ｂから受信し、各レーザ通信装置１Ａ，１Ｂの制御角と、各レーザ通信装置１Ａ，１Ｂのゲイン値とをゲイン値記憶手段に記憶する（Ｓ９）。その後、前記計測点の全ての組み合わせて、全計測点を測定したか否かを判定する（Ｓ１０）。そして、全ての計測点について測定した場合には、ステップ１１に移行し、そうでない場合には、ステップ６に移行し、全ての計測点の組み合わせについて測定する。図５（ｂ）では、第１補正領域２９Ａに９つの計測点３１、第１補正領域２９Ｂに９つの計測点があるので、これらの組み合わせとしては８１組の組み合わせができる。したがって、ゲイン値記憶手段に記憶されるデータは、８１組のデータが記憶されることになる。
【００４０】
ステップ１０において全ての計測点の組み合わせについての測定を行った後は、これらの測定したゲイン値の中から最も高いゲイン値のデータを選択する（Ｓ１１）。このときの選択基準となるゲイン値は、２つのレーザ通信装置のゲイン値の合計値であってもよいし、２つのレーザ通信装置のゲイン値の平均値であってもよい。
本実施例では、図５（ｂ）の計測点３１ｉと計測点３２ａにレーザ３の光軸が向かうようにしたときのゲイン値が最も高いときを例示する。
【００４１】
ステップ１１においてゲイン値が最も高い計測点が選択されると、当該選択されたゲイン値に対応した測定点を中心とし、直前に求めた補正領域よりも小さい大きさの第２補正領域を演算する（Ｓ１２）。本実施例では、直前の補正領域の１／４の大きさの領域を補正領域と設定している。したがって、図５（ｂ）で、計測点３１ｉと３２ａとの組み合わせが、最も高いゲイン値となる計測点なので、図５（ｃ）の斜線部分の領域が第２補正領域３８Ａ，３８Ｂとなる。第２補正領域が設定されると、ステップ５と同じように予め設定された距離に計測点を設定する（Ｓ１３）。つまり、第２補正領域３８Ａには、計測点３３ａ〜３３ｉの９つの計測点を設定し、第２補正領域３８Ｂには、３４ａ〜３４ｉの９つの計測点を設定する。
【００４２】
ステップ１３で計測点３３ａ〜３３ｉ，３４ａ〜３４ｉが設定されると、前記第２補正領域３８Ａから１つの計測点３３（例えば、計測点３３ａ）と、前記第２補正領域３８Ｂから１つの計測点３４（例えば、計測点３４ａ）を選択し（Ｓ１４）、当該選択点にレーザ３の光軸が向くように方位角及び仰角を演算する（Ｓ１６）。つまり、レーザ通信装置１Ａの制御角、及びレーザ通信装置１Ｂの制御角を演算し、当該演算した制御角にレーザ通信装置１Ａ，１Ｂを移動させる（Ｓ１６）。そして、当該制御角に移動した２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂのそれぞれのゲイン値をレーザ通信装置１Ａ及びレーザ通信装置１Ｂから受信し、各レーザ通信装置１Ａ，１Ｂの制御角と、各レーザ通信装置１Ａ，１Ｂのゲイン値とをゲイン値記憶手段に記憶する（Ｓ１７）。その後、前記計測点の全ての組み合わせて、全計測点を測定したか否かを判定する（Ｓ１８）。そして、全ての計測点について測定した場合には、ステップ１９に移行し、そうでない場合には、ステップ１４に移行し、全ての計測点の組み合わせについて測定する。図５（ｃ）では、第２補正領域３８Ａに９つの計測点３３、第２補正領域３８Ｂに９つの計測点があるので、これらの組み合わせとしては８１組の組み合わせができる。したがって、ゲイン値記憶手段に記憶されるデータは、８１組のデータが記憶されることになる。
【００４３】
ステップ１８において、現在の第２補正領域において設定された計測点の全ての組み合わせについて測定を行った後は、これらの中からレーザ通信が可能となる基準ゲイン値よりも大きなゲイン値となる計測点があるか否かを判定する（Ｓ１９）。基準ゲイン値よりも大きなゲイン値があるときには当該ゲイン値となる計測点のデータをもとに制御角を確定し（Ｓ２０）、レーザ通信装置制御部Ａ，Ｂに制御データを送信し、方位角及び仰角を移動させ、姿勢制御を行う。
ステップ１８において、基準ゲイン値に満たさなかったときには、最も高いゲイン値となった計測点を中心とし、現在の第２補正領域よりも小さな領域を新たな第２補正領域とし（Ｓ１２）、当該第２補正領域に計測点を設定し（Ｓ１３）し、徐々に計測する領域を小さくしながら、基準ゲイン値よりも高いゲイン値となる計測点を見つけ出していく。
そして、最終的には、基準ゲイン値よりも高いゲイン値となる計測点（焦点）３５を見つけることができる。
【００４４】
以上に示したように、レーザ通信装置１Ａ，１Ｂの姿勢を制御することによって、レーザ通信が行うことができなかった状態からレーザ通信を行うことができるようにすることができる。
【００４５】
なお、上述の実施例では、測定したゲイン値に基づいて補正領域を小さくしていき基準ゲイン値よりも高いゲイン値となる計測点（焦点）を検出しているが、図６に示しているように、第１補正領域２９Ａ，２９Ｂを設定した後に、多数の計測点３６，…，３６、３７，…，３７を設定し、計測点の全ての組み合わせの中から最もゲイン値の高い計測点３６，３７を焦点としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】レーザ通信装置の自動姿勢制御システムの概略図である。
【図２】レーザ通信装置の自動姿勢制御システムのブロック図である。
【図３】自動姿勢制御システムの制御画面である。
【図４】レーザ通信装置の自動姿勢制御方法のフロー図である。
【図５】補正領域と計測点との説明図である。
【図６】補正領域と計測点との説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ，１Ｂ レーザ通信装置
２，２Ａ，２Ｂ 支持台
３ レーザ
４ 通信網
５，５Ａ，５Ｂ 方位角駆動手段
６，６Ａ，６Ｂ 仰角駆動手段
７，７Ａ，７Ｂ データ受信手段
８，８Ａ，８Ｂ 制御データ送受信手段
９ 送受信手段
１０ 位置情報演算手段
１１ 補正領域演算手段
１２ 計測点設定手段
１３ 制御角演算手段
１４ ゲイン値記憶手段
１５ 姿勢制御手段
１６ 補正領域演算手段
１７ 制御画面
１８Ａ，１８Ｂ 位置情報表示欄
１９ 角度表示欄
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８ ボタン
２９，２９Ａ，２９Ｂ 補正領域
３０，３０Ａ，３０Ｂ ＧＰＳによる位置
３１，３２，３３，３４，３６，３７ 計測点
３５ 焦点
３８Ａ，３８Ｂ 補正領域
Ａ，Ｂ レーザ通信装置制御部
Ｃ コンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、レーザ通信を行う複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向を制御し、レーザ通信に最適な姿勢に制御するレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
レーザ通信装置は、レーザビームを通信相手側の装置に到達させて通信を行うものである。レーザビームは指向性が高く、その光束の断面は距離が遠くなったときでも比較的変化しないため、例えば、１〜４ｋｍ間の長距離の通信を行うことが可能である。また、レーザ通信装置は、携帯電話回線やＰＨＳ回線等の無線公衆回線に比べて、非常に高速な通信を行うことができ、かつレーザ通信装置間で直接通信を行うため、インターネットを介した通信に比べセキュリティ性が高いという利点がある。
【０００３】
レーザ通信装置を設置するときには、図１に示すように、支持台２Ａ，２Ｂの上にレーザ通信装置１Ａとレーザ通信装置１Ｂをそれぞれ設置し、一方のレーザ通信装置１の送信部から照射されたレーザの光軸が他方のレーザ通信装置の受信部に照射されるように双方のレーザ通信装置について調整している。
具体的には、レーザ通信装置１に備えられている望遠鏡（図示しない）を覗きながら手動で調整し、支持台２に固定している。
【０００４】
また、移動体と固定体間、又は移動体間でのレーザ通信で、通信相手局を捕捉追尾するレーザ通信用捕捉追尾装置が発明されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３４９９４５号公報
【特許文献２】特開２００５−６５１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザ通信装置の間隔が数十ｍの間隔で設置する場合には、レーザ通信装置に搭載されている望遠鏡を覗き、レーザの光軸を変更することにより双方を対向させて設置することができたが、レーザ通信装置の間隔が長距離（例えば、４ｋｍ）のときには、望遠鏡を覗きながら双方を対向させる場合には、通信相手のレーザ通信装置を視認しづらく、さらに僅かな角度のずれでもレーザ通信装置間の距離が長いため通信可能範囲を外れてしまうため、レーザ通信装置の設置には繁雑な作業が必要であった。
【０００６】
なお、ＧＰＳを用いることにより、緯度、経度、高度等のデータを取得することができるが、現在民間で使用することができるＧＰＳは、約１６ｍ程度の誤差が発生するため、ＧＰＳから得られたデータだけではレーザ通信が可能な領域にまでレーザ通信装置を移動させることができなかった。
【０００７】
また、特許文献１及び２記載のレーザ通信装置の捕捉追尾装置は、上述のような作業を行った後に、通信が可能となった状態から、レーザ通信装置が移動したときに自動的に追尾するものであり、通信不可能な状態から通信可能な状態に姿勢を制御するものではなかった。
【０００８】
本願発明は、係る問題に鑑み、通信を行うレーザ通信装置同士を対向するようにその姿勢を制御し、通信可能とするレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法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】
【０００９】
本願発明にかかるレーザ通信装置の自動姿勢制御システムは、複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向の姿勢を制御する自動姿勢制御システムであって、レーザ通信装置又はその近傍に備えられたＧＰＳデータ受信手段によって受信されたＧＰＳデータに基づいて、当該レーザ通信装置の位置情報を演算する位置情報演算手段と、２つの前記レーザ通信装置の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置の位置の補正領域を演算する第１補正領域演算手段と、前記第１補正領域演算手段によって演算されたそれぞれの補正領域に複数の計測点を設定する計測点設定手段と、前記計測点設定手段によって設定された計測点にレーザの光軸が向かうようにレーザ通信装置の制御角を演算する制御角演算手段と、前記制御角においてのレーザのゲイン値を取得し、当該ゲイン値を角度とともに記憶するゲイン値記憶手段と、前記ゲイン値記憶手段に記憶されているゲイン値の中からゲイン値が最も高いときの方位角及び仰角に姿勢を制御する姿勢制御手段とを備えたことを特徴としている。
また、本願発明に係るレーザ通信装置の自動姿勢制御方法は、複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向の姿勢を制御する自動姿勢制御方法であって、レーザ通信装置の又はその近傍に備えられたＧＰＳデータ受信手段によって受信されたＧＰＳデータに基づいて、当該レーザ通信装置の位置情報を演算し、２つのレーザ通信装置の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置の位置の第１補正領域を演算し、前記第１補正領域に設定された複数の計測点におけるレーザのゲイン値を取得し、取得したゲイン値と制御角を対応させて記憶し、記憶したゲイン値の中から最も高いゲイン値の制御角にレーザ通信装置の姿勢を制御することを特徴とする。
したがって、ＧＰＳデータから通信相手の大まかな位置を測定し、当該ＧＰＳの測定誤差範囲内を走査させ、ゲイン値が最も高い制御角に姿勢を制御することができる。
【００１０】
また、前記計測点設定手段が、計測点間の距離が予め設定された距離となるように設定してもよい。
【００１１】
また、前記第１補正領域演算手段が、前記位置情報演算手段によって求められたレーザ通信を行う２つのレーザ通信装置の緯度、経度、高度と、前記ＧＰＳデータによる測定誤差とに基づき補正領域を演算してもよい。
【００１２】
また、前記ゲイン値記憶手段に記憶されているゲイン値の中から最もゲイン値が高い計測点を中心とし、既に演算された補正領域よりも小さい補正領域を演算する第２補正領域演算手段を備え、前記計測点設定手段が、前記第２補正領域演算手段によって演算された第２補正領域に複数の計測点を設定してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明に係るレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法は、ＧＰＳから各レーザ通信装置の位置情報を取得するのでレーザ通信装置の大まかな位置が分かる。さらに、ＧＰＳから得た位置情報に基づいて第１補正領域を演算し、その第１補正領域の中からゲイン値を測定し、ゲイン値が最も高くなるときの制御角にレーザ通信装置の姿勢を移動させるので、設置者が繁雑な作業を行うことなくレーザ通信装置の焦点を合わせることができる。また、手作業でレーザ通信装置の姿勢を制御していたときには、レーザ通信装置間の距離が長くなればなるほど作業の繁雑さが増えていったが、距離に関係なく自動的に姿勢制御を行うことができる。
【００１４】
また、計測点を予め設定された距離間隔に設定しているので、計測点の密度に粗密が無くなり、正確な焦点を求めることができる。
【００１５】
また、第１補正領域は、ＧＰＳから得られた位置情報と、当該ＧＰＳの測定誤差に基づいて設定しているので、測定誤差に基づいた過不足のない測定を行うことができる。
【００１６】
また、ゲイン値が最も高い計測点を中心に、既に演算された補正領域よりも小さい領域の補正領域を第２補正領域として求め、この第２補正領域の中から測定点を求め、ゲイン値を取得しているので、効率的な計測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本願発明に係るレーザ通信装置の自動姿勢制御システム及び自動姿勢制御方法について図１〜６に基づいて説明する。
図１は、レーザ通信装置の自動姿勢制御システムの概略図であり、支持台２Ａ，２Ｂにレーザ通信装置１Ａ，１Ｂが設置され、レーザ通信装置１Ａ，１Ｂから照射されたレーザ３によって通信可能となっている。図１には示されていないが、レーザ通信装置１は、支持台２に備えられた方位角駆動手段５及び仰角駆動手段６を備えており、コンピュータＣから送信される制御信号によって、レーザ通信装置１の方位角及び仰角を変更可能となっている。また、この支持台２にはＧＰＳアンテナ等のＧＰＳ受信手段７を備えてあり、当該レーザ通信装置１の位置がわかるようになっている。
【００１８】
また、レーザ通信装置１Ａ，１ＢとコンピュータＣとは通信可能で有り、さらにコンピュータＣ，Ｃは、インターネットや公衆無線通信等の通信網４を介して通信接続可能となっている。具体的には、コンピュータＣ同士が直接インターネット介してデータの送受信を行う場合や、サーバ（図示しない）にアクセスし、当該サーバ経由でデータの送受信を行ってもよい。また、コンピュータＣに携帯電話機等を接続し、携帯電話網を介してデータの送受信を行ってもよい。なお、通信網４を介した通信は、レーザ通信装置１の方位角、仰角を制御するためのデータや、レーザ通信装置１のレーザ３のゲイン値のデータを送受信するためのものであり、レーザ３を用いた通信より低速度であってもよい。
【００１９】
図２は、レーザ通信装置の自動姿勢制御システムに関するブロック図である。本願レーザ通信装置の自動姿勢制御システムは、主にレーザ通信装置１Ａ側に設置されるレーザ通信装置制御部Ａと、レーザ通信装置１Ｂ側に設置されるレーザ通信装置制御部Ｂと、コンピュータＣとによって構成される。前記レーザ通信装置制御部Ａは支持台２Ａに、レーザ通信装置制御部Ｂは支持台２Ｂに備えられているが、別体であってもよい。
【００２０】
前記レーザ通信装置制御部Ａ，Ｂは、方位角駆動手段５Ａ，５Ｂと、仰角駆動手段６Ａ，６Ｂと、ＧＰＳデータ受信手段７Ａ，７Ｂと、制御データ送受信手段８Ａ，８Ｂとを備えている。
【００２１】
コンピュータＣには、送受信手段９と、位置情報演算手段１０と、第１補正領域演算手段１１と、計測点設定手段１２と、制御角演算手段１３と、ゲイン値記憶手段１４と、姿勢制御手段１５と、第２補正領域演算手段１６とを備えている。
【００２２】
前記方位角駆動手段５は、前記コンピュータＣから送信された制御データに基づいてレーザ通信装置１の方位角を変更するものである。方位角駆動手段５は、ステップモータやパルスモータ等によって構成されている。ステップモータやパルスモータ等を用いることにより、正確な角度制御ができるようにしている。
【００２３】
前記仰角駆動手段は、前記コンピュータＣから送信された制御データに基づいて、レーザ通信装置１の仰角を変更するものである。仰角駆動手段６は、前記方位角駆動手段５と同様にステップモータやパルスモータ等によって構成されている。ステップモータやパルスモータ等を用いることにより、正確な角度制御ができるようにしている。
【００２４】
前記ＧＰＳデータ受信手段７は、ＧＰＳ（Global Positioning System）からＧＰＳデータを受信するアンテナである。当該ＧＰＳデータ受信手段７は、レーザ通信装置１、又は支持台２、もしくはレーザ通信装置１の近傍に備えさせる。つまり、ＧＰＳデータ受信手段７によってレーザ通信装置１が設置されている緯度、経度、高度からなる位置情報を得ることができる。なお、ＧＰＳの特性上、この位置情報は、約１６ｍ程度の測定誤差がある。したがって、レーザ通信装置１とＧＰＳデータ受信手段７とが１〜２ｍ離れて設置されていてもＧＰＳの測定誤差の範囲内となる。
【００２５】
前記制御データ送受信手段８は、コンピュータＣから送信された制御データ等を受信し、前記ＧＰＳデータやレーザのゲイン値データを送信する手段である。制御データ送受信手段８は、携帯電話端末等の無線機器であってもよいし、インターネットを介して通信を行う機器であってもよい。
【００２６】
前記送受信手段９は、前記レーザ通信装置制御部Ａ，Ｂに各種データを送信したり、当該レーザ通信装置制御部Ａ，Ｂから送信されたデータを受信する手段である。
【００２７】
前記位置情報演算手段１０は、前記ＧＰＳデータ受信手段７Ａ及びＧＰＳデータ受信手段７Ｂから送信されたＧＰＳデータから、レーザ通信装置１Ａの緯度、経度、高度、及び、レーザ通信装置１Ｂの緯度、経度、高度のそれぞれを演算する手段である。図３は、ＧＰＳデータに基づいて、通信を行う２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂの緯度、経度、高度（標高）とを演算結果を示した画面図であり、画面１７の上段の欄１８Ａには、レーザ通信装置１Ａの緯度、経度、標高（高度）が表示され、下段の欄１８Ｂには、レーザ通信装置１Ｂの緯度、経度、標高（高度）が表示されている。
【００２８】
前記第１補正領域演算手段１１は、前記位置情報演算手段１０で得られた２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂ間の距離を演算し、通信相手のレーザ通信装置１Ｂ，１Ａの第１補正領域をレーザ通信装置１毎に演算する手段である。補正領域２９（２９Ａ）は、図５（ａ）に示しているように、ＧＰＳデータから得られた位置３０（３０Ａ）を中心とした上下左右１６ｍ角の領域である。なお、前記第１補正領域は１６ｍ角の領域を設定してるが、この値はＧＰＳに依存するものであり、ＧＰＳの測定誤差が例えば１０ｍになったのであれば、第１補正領域も１０ｍ角となる。
【００２９】
前記計測点設定手段１２は、前記第１補正領域演算手段１１によって得られた第１補正領域２９Ａ，２９Ｂの双方に複数の計測点を設定する手段である。前記計測点は、第１補正領域２９内にランダムに設定してもよいが、図５（ｂ）に示しているように計測点３１を予め設定した間隔で設定する方がよい。図５（ｂ）では９つの計測点（３１ａ〜３１ｉ，３２ａ〜３２ｉ）を設定しているが、これに限定するものではない。
【００３０】
前記制御角演算手段１３は、前記計測点設定手段によって設定された計測点にレーザの光軸が向かうようにレーザ通信装置の制御角を双方のレーザ通信装置１に対して演算する手段である。つまり、この制御角演算手段１３によって、測定の際のレーザ通信装置１の方位角及び仰角が得られる。そして、演算された制御角の制御データを各レーザ通信装置１に送信する。
【００３１】
前記ゲイン値記憶手段１４は、制御角演算手段１３によって演算された制御角においてのレーザのゲイン値を当該制御角とともに記憶する手段である。
【００３２】
前記姿勢制御手段１５は、前記ゲイン値記憶手段１４に記憶されているゲイン値の中から最もゲイン値が高いゲイン値の制御角にレーザ通信装置１を制御する姿勢制御する手段である。
【００３３】
前記第２補正領域演算手段１６は、前記ゲイン値記憶手段１４に記憶されているゲイン値の中から最もゲイン値が高い計測点を中心とし、かつ前記当該計測点を測定したときの補正領域よりも小さい領域となる第２補正領域を演算する手段である。
【００３４】
つぎに、レーザ通信装置の姿勢制御方法を図４、及び他の図面をもとに説明する。
図１に示すようにレーザ通信装置１Ａ及びレーザ通信装置１Ｂを支持台２Ａ，２Ｂに設置する。この時点でレーザ通信装置１Ａ及びレーザ通信装置１Ｂは、お互いに自身のレーザの光軸が通信相手のレーザ通信装置１の受信部に向いていないため、レーザ３による通信はできない状態となっている。なお、コンピュータＣからレーザ通信装置１に各種制御データを送信したり、コンピュータＣ，Ｃ同士の通信は可能である。
【００３５】
まず、操作者はコンピュータＣに図３に示す自動姿勢制御システムの制御画面１７を表示させる。この制御画面１７には、ＧＰＳデータ受信手段７Ａが受信した信号に基づく、現在地の緯度、現在地の経度、現在地の標高を表示する位置情報表示欄１８Ａ、ＧＰＳデータ受信手段７Ｂが受信した信号に基づく、現在地の緯度、現在地の経度、現在地の標高を表示する位置情報表示欄１８Ｂ、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂ間の距離及びレーザ通信装置１Ａから他方のレーザ通信装置１Ｂを見たときの方位角と仰角を表示する角度表示欄１９とを備えている。また、レーザ通信装置１の方位角を左向きに移動させる「Ｌ」ボタン２０、方位角を右向きに移動させる「Ｒ」ボタン２１、仰角を上向きに移動させる「Ｕ」ボタン２２、仰角を下向きに移動させる「Ｄ」ボタン、方位角及び仰角を基準値に戻すための「原点」ボタン２４、当該自動姿勢制御画面を終了するための「処理終了」ボタン２５、位置情報表示欄１８Ａ，１８Ｂのデータに基づき角度表示欄１９の各値を演算させる「制御角度演算」ボタン２６、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂを自動的に姿勢制御する「自動制御」ボタン２７、位置情報表示欄１８Ａ，１８Ｂ及び角度表示欄１９の各値を消去するための「データクリア」ボタン２８とを備えている。
【００３６】
まず、コンピュータＣは、通信を行う２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂのレーザ通信装置制御部Ａ，Ｂに備えられたＧＰＳデータ受信手段７が、ＧＰＳデータを受信する（Ｓ１）。そして、受信したＧＰＳデータをコンピュータＣに送信し、位置情報演算手段１０は、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂそれぞれの「緯度」、「経度」、「高度」からなる位置情報を演算し（Ｓ２）、制御画面１７の位置情報表示欄１８Ａ，１８Ｂに演算結果を表示する。「制御角度演算」ボタン２６が押下されると、前記第１補正領域演算手段１１によって、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂの位置情報から、２点間の距離を演算し（Ｓ３）、レーザ通信装置１Ａから通信相手のレーザ通信装置１Ｂを見たときの方位角、仰角、高度を演算し、角度表示欄１９に各値を表示する。
【００３７】
つぎに、「自動制御」ボタン２７が押下されると、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂの位置情報に基づいて、図５（ａ）に示すように、通信相手先の位置を中心とした１６ｍ角の領域で構成される第１補正領域２９を演算する（Ｓ４）。図５（ａ）は、レーザ通信装置１ＡのＧＰＳに基づく位置３０Ａを中心とした第１補正領域２９Ａと、レーザ通信装置１ＢのＧＰＳに基づく位置３０Ｂを中心とした第１補正領域２９Ｂとを示した図であり、当該２つの第１補正領域２９Ａ，２９Ｂの一部が重なり合っている状態を示している。つまり、当該重なり合った領域にレーザ３の光軸を照射するように方位角及び仰角を制御する。
【００３８】
ステップ４において第１補正領域２９Ａ，２９Ｂが演算されると、予め設定された距離に計測点を設定する（Ｓ５）。図５（ｂ）は、第１補正領域２９Ａに９つの計測点３１ａ〜３１ｉを設定し、第１補正領域２９Ｂにも同様に９つの計測点３２ａ〜３２ｉを設定している。図５（ｂ）では、各第１補正領域２９に９つの計測点を設定しているが、レーザ通信装置１の特性からこれより多くても又は少なくてもよい。また、２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂの距離によって、レーザ３の光速の断面積の大きさも変わるので、装置間の距離に基づいて計測点の数を増やしたり減らしたりしてもよい。
【００３９】
ステップ５で計測点が設定されると、前記第１補正領域２９Ａから１つの計測点３１（例えば、計測点３１ａ）と、前記第１補正領域２９Ｂから１つの計測点３２（例えば、計測点３２ａ）を選択し（Ｓ６）、当該選択点にレーザ３の光軸が向くように方位角及び仰角を演算する（Ｓ７）。つまり、レーザ通信装置１Ａの制御角、及びレーザ通信装置１Ｂの制御角を演算し、当該演算した制御角にレーザ通信装置１Ａ，１Ｂを移動させる（Ｓ９）。そして、当該制御角に移動した２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂのそれぞれのゲイン値をレーザ通信装置１Ａ及びレーザ通信装置１Ｂから受信し、各レーザ通信装置１Ａ，１Ｂの制御角と、各レーザ通信装置１Ａ，１Ｂのゲイン値とをゲイン値記憶手段に記憶する（Ｓ９）。その後、前記計測点の全ての組み合わせて、全計測点を測定したか否かを判定する（Ｓ１０）。そして、全ての計測点について測定した場合には、ステップ１１に移行し、そうでない場合には、ステップ６に移行し、全ての計測点の組み合わせについて測定する。図５（ｂ）では、第１補正領域２９Ａに９つの計測点３１、第１補正領域２９Ｂに９つの計測点があるので、これらの組み合わせとしては８１組の組み合わせができる。したがって、ゲイン値記憶手段に記憶されるデータは、８１組のデータが記憶されることになる。
【００４０】
ステップ１０において全ての計測点の組み合わせについての測定を行った後は、これらの測定したゲイン値の中から最も高いゲイン値のデータを選択する（Ｓ１１）。このときの選択基準となるゲイン値は、２つのレーザ通信装置のゲイン値の合計値であってもよいし、２つのレーザ通信装置のゲイン値の平均値であってもよい。
本実施例では、図５（ｂ）の計測点３１ｉと計測点３２ａにレーザ３の光軸が向かうようにしたときのゲイン値が最も高いときを例示する。
【００４１】
ステップ１１においてゲイン値が最も高い計測点が選択されると、当該選択されたゲイン値に対応した測定点を中心とし、直前に求めた補正領域よりも小さい大きさの第２補正領域を演算する（Ｓ１２）。本実施例では、直前の補正領域の１／４の大きさの領域を補正領域と設定している。したがって、図５（ｂ）で、計測点３１ｉと３２ａとの組み合わせが、最も高いゲイン値となる計測点なので、図５（ｃ）の斜線部分の領域が第２補正領域３８Ａ，３８Ｂとなる。第２補正領域が設定されると、ステップ５と同じように予め設定された距離に計測点を設定する（Ｓ１３）。つまり、第２補正領域３８Ａには、計測点３３ａ〜３３ｉの９つの計測点を設定し、第２補正領域３８Ｂには、３４ａ〜３４ｉの９つの計測点を設定する。
【００４２】
ステップ１３で計測点３３ａ〜３３ｉ，３４ａ〜３４ｉが設定されると、前記第２補正領域３８Ａから１つの計測点３３（例えば、計測点３３ａ）と、前記第２補正領域３８Ｂから１つの計測点３４（例えば、計測点３４ａ）を選択し（Ｓ１４）、当該選択点にレーザ３の光軸が向くように方位角及び仰角を演算する（Ｓ１６）。つまり、レーザ通信装置１Ａの制御角、及びレーザ通信装置１Ｂの制御角を演算し、当該演算した制御角にレーザ通信装置１Ａ，１Ｂを移動させる（Ｓ１６）。そして、当該制御角に移動した２つのレーザ通信装置１Ａ，１Ｂのそれぞれのゲイン値をレーザ通信装置１Ａ及びレーザ通信装置１Ｂから受信し、各レーザ通信装置１Ａ，１Ｂの制御角と、各レーザ通信装置１Ａ，１Ｂのゲイン値とをゲイン値記憶手段に記憶する（Ｓ１７）。その後、前記計測点の全ての組み合わせて、全計測点を測定したか否かを判定する（Ｓ１８）。そして、全ての計測点について測定した場合には、ステップ１９に移行し、そうでない場合には、ステップ１４に移行し、全ての計測点の組み合わせについて測定する。図５（ｃ）では、第２補正領域３８Ａに９つの計測点３３、第２補正領域３８Ｂに９つの計測点があるので、これらの組み合わせとしては８１組の組み合わせができる。したがって、ゲイン値記憶手段に記憶されるデータは、８１組のデータが記憶されることになる。
【００４３】
ステップ１８において、現在の第２補正領域において設定された計測点の全ての組み合わせについて測定を行った後は、これらの中からレーザ通信が可能となる基準ゲイン値よりも大きなゲイン値となる計測点があるか否かを判定する（Ｓ１９）。基準ゲイン値よりも大きなゲイン値があるときには当該ゲイン値となる計測点のデータをもとに制御角を確定し（Ｓ２０）、レーザ通信装置制御部Ａ，Ｂに制御データを送信し、方位角及び仰角を移動させ、姿勢制御を行う。
ステップ１８において、基準ゲイン値に満たさなかったときには、最も高いゲイン値となった計測点を中心とし、現在の第２補正領域よりも小さな領域を新たな第２補正領域とし（Ｓ１２）、当該第２補正領域に計測点を設定し（Ｓ１３）し、徐々に計測する領域を小さくしながら、基準ゲイン値よりも高いゲイン値となる計測点を見つけ出していく。
そして、最終的には、基準ゲイン値よりも高いゲイン値となる計測点（焦点）３５を見つけることができる。
【００４４】
以上に示したように、レーザ通信装置１Ａ，１Ｂの姿勢を制御することによって、レーザ通信が行うことができなかった状態からレーザ通信を行うことができるようにすることができる。
【００４５】
なお、上述の実施例では、測定したゲイン値に基づいて補正領域を小さくしていき基準ゲイン値よりも高いゲイン値となる計測点（焦点）を検出しているが、図６に示しているように、第１補正領域２９Ａ，２９Ｂを設定した後に、多数の計測点３６，…，３６、３７，…，３７を設定し、計測点の全ての組み合わせの中から最もゲイン値の高い計測点３６，３７を焦点としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】レーザ通信装置の自動姿勢制御システムの概略図である。
【図２】レーザ通信装置の自動姿勢制御システムのブロック図である。
【図３】自動姿勢制御システムの制御画面である。
【図４】レーザ通信装置の自動姿勢制御方法のフロー図である。
【図５】補正領域と計測点との説明図である。
【図６】補正領域と計測点との説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ，１Ｂ レーザ通信装置
２，２Ａ，２Ｂ 支持台
３ レーザ
４ 通信網
５，５Ａ，５Ｂ 方位角駆動手段
６，６Ａ，６Ｂ 仰角駆動手段
７，７Ａ，７Ｂ データ受信手段
８，８Ａ，８Ｂ 制御データ送受信手段
９ 送受信手段
１０ 位置情報演算手段
１１ 補正領域演算手段
１２ 計測点設定手段
１３ 制御角演算手段
１４ ゲイン値記憶手段
１５ 姿勢制御手段
１６ 補正領域演算手段
１７ 制御画面
１８Ａ，１８Ｂ 位置情報表示欄
１９ 角度表示欄
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８ ボタン
２９，２９Ａ，２９Ｂ 補正領域
３０，３０Ａ，３０Ｂ ＧＰＳによる位置
３１，３２，３３，３４，３６，３７ 計測点
３５ 焦点
３８Ａ，３８Ｂ 補正領域
Ａ，Ｂ レーザ通信装置制御部
Ｃ コンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向の姿勢を制御する自動姿勢制御システムであって、
レーザ通信装置又はその近傍に備えられたＧＰＳデータ受信手段によって受信されたＧＰＳデータに基づいて、当該レーザ通信装置の位置情報を演算する位置情報演算手段と、
２つの前記レーザ通信装置の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置の位置の補正領域を演算する第１補正領域演算手段と、
前記第１補正領域演算手段によって演算されたそれぞれの補正領域に複数の計測点を設定する計測点設定手段と、
前記計測点設定手段によって設定された計測点にレーザの光軸が向かうようにレーザ通信装置の制御角を演算する制御角演算手段と、
前記制御角においてのレーザのゲイン値を取得し、当該ゲイン値を角度とともに記憶するゲイン値記憶手段と、
前記ゲイン値記憶手段に記憶されているゲイン値の中からゲイン値が最も高いときの方位角及び仰角に姿勢を制御する姿勢制御手段とを備えたることを特徴とするレーザ通信装置の自動姿勢制御システム。
【請求項２】
前記計測点設定手段は、計測点間の距離が予め設定された距離となるように設定してなる請求項１記載のレーザ通信装置の自動姿勢制御システム。
【請求項３】
前記第１補正領域演算手段は、前記位置情報演算手段によって求められたレーザ通信を行う２つのレーザ通信装置の緯度、経度、高度と、前記ＧＰＳデータによる測定誤差とに基づき補正領域を演算してなる請求項１又は２記載のレーザ通信装置の自動姿勢制御システム。
【請求項４】
前記ゲイン値記憶手段に記憶されているゲイン値の中から最もゲイン値が高い計測点を中心とし、既に演算された補正領域よりも小さい補正領域を演算する第２補正領域演算手段を備えてなり、
前記計測点設定手段は、前記第２補正領域演算手段によって演算された第２補正領域に複数の計測点を設定してなる請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ通信装置の自動姿勢制御システム。
【請求項５】
複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向の姿勢を制御する自動姿勢制御方法であって、
レーザ通信装置の又はその近傍に備えられたＧＰＳデータ受信手段によって受信されたＧＰＳデータに基づいて、当該レーザ通信装置の位置情報を演算し、
２つのレーザ通信装置の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置の位置の第１補正領域を演算し、
前記第１補正領域に設定された複数の計測点におけるレーザのゲイン値を取得し、
取得したゲイン値と制御角を対応させて記憶し、
記憶したゲイン値の中から最も高いゲイン値の制御角にレーザ通信装置の姿勢を制御することを特徴とするレーザ通信装置の自動姿勢制御方法。
【請求項１】
複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向の姿勢を制御する自動姿勢制御システムであって、
レーザ通信装置又はその近傍に備えられたＧＰＳデータ受信手段によって受信されたＧＰＳデータに基づいて、当該レーザ通信装置の位置情報を演算する位置情報演算手段と、
２つの前記レーザ通信装置の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置の位置の補正領域を演算する第１補正領域演算手段と、
前記第１補正領域演算手段によって演算されたそれぞれの補正領域に複数の計測点を設定する計測点設定手段と、
前記計測点設定手段によって設定された計測点にレーザの光軸が向かうようにレーザ通信装置の制御角を演算する制御角演算手段と、
前記制御角においてのレーザのゲイン値を取得し、当該ゲイン値を角度とともに記憶するゲイン値記憶手段と、
前記ゲイン値記憶手段に記憶されているゲイン値の中からゲイン値が最も高いときの方位角及び仰角に姿勢を制御する姿勢制御手段とを備えたることを特徴とするレーザ通信装置の自動姿勢制御システム。
【請求項２】
前記計測点設定手段は、計測点間の距離が予め設定された距離となるように設定してなる請求項１記載のレーザ通信装置の自動姿勢制御システム。
【請求項３】
前記第１補正領域演算手段は、前記位置情報演算手段によって求められたレーザ通信を行う２つのレーザ通信装置の緯度、経度、高度と、前記ＧＰＳデータによる測定誤差とに基づき補正領域を演算してなる請求項１又は２記載のレーザ通信装置の自動姿勢制御システム。
【請求項４】
前記ゲイン値記憶手段に記憶されているゲイン値の中から最もゲイン値が高い計測点を中心とし、既に演算された補正領域よりも小さい補正領域を演算する第２補正領域演算手段を備えてなり、
前記計測点設定手段は、前記第２補正領域演算手段によって演算された第２補正領域に複数の計測点を設定してなる請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ通信装置の自動姿勢制御システム。
【請求項５】
複数のレーザ通信装置の方位角方向及び仰角方向の姿勢を制御する自動姿勢制御方法であって、
レーザ通信装置の又はその近傍に備えられたＧＰＳデータ受信手段によって受信されたＧＰＳデータに基づいて、当該レーザ通信装置の位置情報を演算し、
２つのレーザ通信装置の位置情報に基づいて、それぞれの通信相手側のレーザ通信装置の位置の第１補正領域を演算し、
前記第１補正領域に設定された複数の計測点におけるレーザのゲイン値を取得し、
取得したゲイン値と制御角を対応させて記憶し、
記憶したゲイン値の中から最も高いゲイン値の制御角にレーザ通信装置の姿勢を制御することを特徴とするレーザ通信装置の自動姿勢制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−６６９２６（Ｐ２００８−６６９２６Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４１１３６（Ｐ２００６−２４１１３６）
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（５０６３０２５５０）株式会社アイ・シー・マスター (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（５０６３０２５５０）株式会社アイ・シー・マスター (2)
【Ｆターム（参考）】
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