特許 6375985 無線通信制御システム、無線通信制御装置、無線通信制御方法、指向性情報生成方法、および無線機

(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】6375985

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】無線通信制御システム、無線通信制御装置、無線通信制御方法、指向性情報生成方法、および無線機

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/06 20060101AFI20180813BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20180813BHJP

   H04W 4/38 20180101ALI20180813BHJP

   H04W 24/06 20090101ALI20180813BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   H04B7/06 952

   H04W16/28

   H04W4/38

   H04W24/06

   H04Q9/00 301B

【請求項の数】13

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-26984(P2015-26984)

(22)【出願日】2015年2月13日

(65)【公開番号】特開2016-149726(P2016-149726A)

(43)【公開日】2016年8月18日

【審査請求日】2017年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085006

【弁理士】

【氏名又は名称】世良 和信

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100096873

【弁理士】

【氏名又は名称】金井 廣泰

(74)【代理人】

【識別番号】100123319

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 武彦

(74)【代理人】

【識別番号】100125357

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(74)【代理人】

【識別番号】100138357

【弁理士】

【氏名又は名称】矢澤 広伸

(72)【発明者】

【氏名】植木 大地

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 啓介

(72)【発明者】

【氏名】羽山 幸介

【審査官】 原田 聖子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２６７９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２５７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−７４４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０２５１２６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／０２

Ｈ０４Ｑ ９／００

Ｈ０４Ｗ ４／３８

Ｈ０４Ｗ １６／２８

Ｈ０４Ｗ ２４／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

指向性アンテナを有する第１無線機と、
前記第１無線機と無線通信が可能となるように形成された第２無線機と、
前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信に関し、受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す複数の変化パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機の指向性アンテナに適用される、指向性に関する複数の指向性情報と、所定指向性で無線通信を行った場合の前記受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す変化パターンと、を格納する指向性情報格納部と、
前記所定指向性が適用された前記指向性アンテナを介して前記第１無線機と前記第２無線機との間で無線通信を行った時に受信信号強度の時間的変化を取得する取得部と、
前記指向性情報格納部に格納されている前記指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて確認された前記変化パターンに応じた指向性情報を選択し、該選択した指向性情報を適用して前記第１無線機における前記第２無線機との無線通信を実行する実行部と、
を備える、
無線通信制御システム。

【請求項2】

前記指向性情報は、前記第１無線機と前記第２無線機のうち受信機側となる無線機における受信信号強度が前記変化パターンで変化する場合に、前記第１無線機の指向性アンテナに適用することで、前記受信機側となる無線機の受信信号強度が最大となるか、又は、所定の受信信号強度範囲に収まるように設定された情報である、
請求項１に記載の無線通信制御システム。

【請求項3】

前記第２無線機は、予め定まった複数の駆動パターンに従って駆動制御される駆動機器上に配置され、前記駆動パターンに従って該駆動機器が移動されることで、該第２無線機の前記第１無線機に対する相対位置が変化し、
前記指向性情報は、前記第２無線機と前記第１無線機との相対位置が変化する状況において生成される、
請求項１又は請求項２に記載の無線通信制御システム。

【請求項4】

前記第１無線機と前記第２無線機との間の位置は不変である、
請求項１又は請求項２に記載の無線通信制御システム。

【請求項5】

前記無線通信制御システムは、前記第２無線機を複数備え、
前記複数の第２無線機のそれぞれは、前記第１無線機に対して択一的に通信可能となるよう構成され、
前記指向性情報格納部は、
予め定まった複数の駆動パターンのそれぞれに従って一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、該複数の駆動パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機と前記複数の第２無線機のそれぞれとの間の無線通信に関し該第１無線機の指向性アンテナに適用される、該複数の第２無線機のそれぞれに対応する、駆動時指向性情報を格納し、
前記実行部は、
前記指向性情報格納部に格納されている前記指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて前記駆動パターンに応じた、前記複数の第２無線機のそれぞれに対応する駆動時指向性情報を選択し、該選択した対象駆動時指向性情報に従って前記第１無線機における前記複数の第２無線機それぞれとの無線通信を実行する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の無線通信制御システム。

【請求項6】

前記無線通信制御システムは、前記第２無線機を複数備え、
前記複数の第２無線機を含む第２無線機群は、前記第１無線機に対して通信可能となるように構成され、
前記指向性情報格納部は、
予め定まった複数の駆動パターンのそれぞれに従って一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、該複数の駆動パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機と前記第２無線機群との間の無線通信に関し該第１無線機の指向性アンテナに適用される、該第２無線機群に対応する駆動時指向性情報を格納し、
前記実行部は、
前記指向性情報格納部に格納されている前記駆動時指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて前記駆動パターンに応じた、前記第２無線機群に対応する対象駆動時指向性情報を選択し、該選択した対象駆動時指向性情報に従って前記第１無線機における前記第２無線機群との無線通信を実行する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の無線通信制御システム。

【請求項7】

前記第２無線機は、所定の環境パラメータを計測するセンサを備えたセンサ付無線機である、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の無線通信制御システム。

【請求項8】

前記指向性アンテナは、フェーズドアレイアンテナである、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の無線通信制御システム。

【請求項9】

前記実行部は、前記選択した指向性情報に基づく指向性で前記第１無線機における前記第２無線機との無線通信を所定期間実行する毎に、前記所定指向性で前記変化パターンを確認するための無線通信を実行する、
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の無線通信制御システム。

【請求項10】

相手側通信機との無線通信を行うための指向性アンテナと、
前記相手側通信機との間の無線通信に関し、受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す複数の変化パターンのそれぞれに応じて前記指向性アンテナに適用される、指向性に関する複数の指向性情報と、所定指向性で無線通信を行った場合の前記受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す変化パターンと、を格納する指向性情報格納部と、
前記所定指向性が適用された前記指向性アンテナを介して前記相手側通信機との間で無
線通信を行った時に受信信号強度の時間的変化を取得する取得部と、
前記指向性情報格納部に格納されている前記指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて確認された前記変化パターンに応じた指向性情報を選択し、該選択した指向性情報を適用して前記相手側通信機との無線通信を実行する実行部と、
を備える、
無線機。

【請求項11】

予め定まった複数の駆動パターンに従って一又は複数の駆動機器が駆動制御される所定環境下で、指向性アンテナを介して第２無線機との無線通信が可能となるように構成された第１無線機による該無線通信を制御する無線通信制御装置であって、
前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信に関し、受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す複数の変化パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機の指向性アンテナに適用される、指向性に関する複数の指向性情報と、所定指向性で無線通信を行った場合の前記受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す変化パターンと、を格納する指向性情報格納部と、
前記所定指向性が適用された前記指向性アンテナを介して前記第１無線機と前記第２無線機との間で無線通信を行った時に受信信号強度の時間的変化を取得する取得部と、
前記指向性情報格納部に格納されている前記指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて確認された前記変化パターンに応じた指向性情報を選択し、該選択した指向性情報を適用して前記第１無線機における前記第２無線機との無線通信を実行する実行部と、備える、
無線通信制御装置。

【請求項12】

予め定まった複数の駆動パターンに従って一又は複数の駆動機器が駆動制御される所定環境下で、指向性アンテナを介して第２無線機との無線通信が可能となるように構成された第１無線機による該無線通信を制御する無線通信制御方法であって、
所定指向性が適用された前記指向性アンテナを介して前記第１無線機と前記第２無線機との間で無線通信を行った時に受信信号強度の時間的変化を取得する取得ステップと、
前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信に関し、受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す複数の変化パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機の指向性アンテナに適用される、指向性に関する複数の指向性情報と、前記所定指向性で無線通信を行った場合の前記受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す変化パターンと、を格納する指向性情報格納部から、前記取得ステップによって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて確認された前記変化パターンに応じた指向性情報を選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択された指向性情報を適用して前記第１無線機における前記第２無線機との無線通信を実行する実行ステップと、
を含む無線通信制御方法。

【請求項13】

予め定まった複数の駆動パターンに従って一又は複数の駆動機器が駆動制御される所定環境下で、指向性アンテナを介して第２無線機との無線通信が可能となるように構成された第１無線機による該無線通信で、該指向性アンテナに適用される指向性情報を生成する指向性情報生成方法であって、
前記複数の駆動パターンのそれぞれに従って前記一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、前記第１無線機と前記第２無線機のうち送信機側となる無線機から受信機側となる無線機に対して試験電波を送信する第一試験電波送信ステップと、
前記第一試験電波送信ステップで前記送信側となる無線機から送信される前記試験電波を、前記受信機側となる無線機で受信した際の該試験電波の受信信号強度の変化を計測して、前記駆動パターンに応じた受信信号強度の変化パターンを取得する変化パターン取得
ステップと、
前記複数の駆動パターンのそれぞれに従って前記一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、前記第１無線機と前記第２無線機のうち送信機側となる無線機から受信機側となる無線機に対して、該駆動パターンが実行されている実行期間に設定されている複数の制御タイミングで試験電波を送信する第二試験電波送信ステップと、
前記第二試験電波送信ステップで前記送信側となる無線機から送信される前記試験電波を、前記受信機側となる無線機で受信した際の該試験電波の受信信号強度を計測し、受信信号強度が最大となるか、又は、所定の受信信号強度範囲に収まるように、前記複数の駆動パターンに従って前記一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信に関し該第１無線機の指向性アンテナに適用される、指向性に関する駆動時指向性情報を、該複数の駆動パターンのそれぞれに応じた前記変化パターン毎に生成する生成ステップと、
を含む指向性情報生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、指向性アンテナを有する第１無線機と、それと無線通信を行う第２無線機との無線通信を制御する無線通信制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来では、携帯電話等の携帯端末と無線基地局との無線通信に関し、無線基地局に指向性のアダプティブアレイアンテナを利用する技術が知られている。アダプティブアレイアンテナは、空間的に離れて配置された複数のアンテナ素子で構成され、これらのアンテナ素子をそれぞれ制御することにより、複数のビームをそれぞれ任意の方向に任意の幅で放つことができる。これにより好適な無線通信の実現が可能となる。例えば、特許文献１に示す技術によれば、携帯端末の利用者の移動を予測し、その予測結果を踏まえてアダプティブアンテナの指向性の制御が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−９４４４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

昨今、ＦＡ（ファクトリオートメーション）の分野でも、制御装置による駆動機器への制御信号の伝送や、各種センサで計測された計測データの制御装置への収集のための伝送等に無線通信を活用しようとする流れが高まっている。従来では、これらの信号やデータは、通信の安定性等を考慮して有線通信が広く活用されてきたが、有線通信の場合、通信機の位置が固定されるため、製造ラインの設計が大幅に制限されてしまう。そこで、無線通信を活用することで、製造ラインの設計の自由度が高まるだけではなく、伝送ケーブルが不要となることで製造ラインや製造装置の保守性も高まるものと考えられる。

【0005】

一方で、制御信号や計測データ等の伝送を行うための無線通信は、外乱、特に無線機間に存在する稼働物体の影響によりフェージングの影響を受けやすい。ＦＡ分野は、無線通信が行われる無線機間の空間で製造ロボットのアーム等の駆動機器が駆動されたり、無線機自体が移動物体上に配置されたり、作業者が移動することで無線機間の空間における電波の状態が変動することになり、フェージングが生じやすい環境が形成されているとも言える。このようなフェージングが生じやすい環境下においては、無線通信の安定性のためにフェーズドアレイアンテナ等のように指向性を有する通信アンテナの利用が好ましいが、それであっても無線機間の空間における物体の動作に起因するフェージングの影響により好適な無線通信を維持することが困難とされる。

【0006】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ＦＡ分野等での無線通信制御システムにおいて、指向性アンテナを利用するとともに、無線機間でのフェージングの影響を可及的に抑制し、無線機間の無線通信を好適に行う技術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】

本発明においては、上記課題を解決するために、ＦＡ分野等の特定の空間におけるフェージングは、当該空間内の物体の動作に伴い、規則性を有する傾向があることに着目した。すなわち、本願発明者は、フェージングの原因ともなる物体の動作に何らかの規則性が
あれば、そのフェージングの状況もある程度は事前に把握可能と考えられ、それに応じて指向性アンテナの指向性を制御することで、無線機間の無線通信を好適な状態に維持することが可能になるものと考えた。

【0008】

詳細には、本発明に係る無線通信制御システムは、指向性アンテナを有する第１無線機と、前記第１無線機と無線通信が可能となるように形成された第２無線機と、前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信に関し、受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す複数の変化パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機の指向性アンテナに適用される、指向性に関する複数の指向性情報と、所定指向性で無線通信を行った場合の前記受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す変化パターンと、を格納する指向性情報格納部と、前記所定指向性が適用された前記指向性アンテナを介して、前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信時に受信信号強度の時間的変化を取得する取得部と、前記指向性情報格納部に格納されている前記指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて確認された前記変化パターンに応じた指向性情報を選択し、該選択した指向性情報を適用して前記第１無線機における前記第２無線機との無線通信を実行する実行部と、を備える。

【0009】

本発明に係る無線通信制御システムは、指向性アンテナを有する第１無線機と、それと無線通信可能に形成された第２無線機との間の無線通信に関する制御を行うシステムである。指向性アンテナとしては、従来技術に係る様々な指向性を制御可能なアンテナを採用でき、例えば、アレイアンテナ、特にフェーズドアレイアンテナを例示できる。このような指向性アンテナにおいては、特定の方向において電波の放射強度や受信感度が高くなるが、一方で、その特定方向に障害が発生してしまうと、当該障害の影響を受ける割合が全方位アンテナよりも高く、好適な無線通信が困難となりやすい。そこで、第１無線機と第２無線機の間の好適な無線通信を実現するために、第１無線機の指向性アンテナの指向性が制御される。

【0010】

本発明に係る無線通信制御システムが設置される工場等の空間では、ロボット等の機器や作業者が所定のプロセスに従って製品の製造等の作業を行う。したがって、第１無線機と第２無線機は、当該機器や作業者が動作する環境下において無線通信を行うことになる。その結果、当該機器や作業者の動作に起因して生じるフェージングが、第１無線機と第２無線機との間の無線通信に作用することになる。

【0011】

ここで、製品の製造等を行う当該機器や作業者の動作は予め定められたプロセスに従うものであるから、ロボット等の機器や作業者の動作に起因して生じるフェージングにはある程度の再現性が認められると考えられる。そのため、第１無線機と第２無線機との間の無線通信に対するフェージングの作用についても、当該機器や作業者の動作に大きく依存するものと考えられる。そこで、所定の製造プロセスに従って当該機器や作業者が動作している状態においてその動作に起因して生じるフェージングを考慮して設定された、指向性アンテナに適用される指向性情報であって、第１無線機と第２無線機間の好適な無線通信を可能とする指向性情報を、指向性情報格納部は当該機器や作業者の動作を特定する受信信号強度の変化パターン（以下単に変化パターンとも称す）に応じて格納する。

【0012】

すなわち、ロボット等の機器や作業者の動作に起因して生じるフェージングの影響は、受信信号強度の変化パターンによって特定できることに着目し、指向性情報格納部は、その変化パターンに応じた指向性アンテナに適用される指向性情報を格納する。このことは、換言すれば、指向性情報格納部は、第１無線機と第２無線機との間の無線通信を好適に行うための指向性に関する情報である指向性情報を、変化パターンごとに格納していることになる。この指向性情報は、予め実験的にロボット等の機器や作業者の動作を行い、各変化パターンにおいて指向性を変化させて受信信号強度計測して、受信信号強度の高い指
向性を選択することで得ることができる。

【0013】

更に、指向性情報格納部は、指向性アンテナに所定指向性を適用した状態で、第１無線機と第２無線機との間で無線通信を行った場合の、受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す変化パターンも格納している。当該変化パターンは、後述する実行部により指向性情報の選択が行われる変化パターンを確認するために用いられるものである。なお、所定指向性は、当該確認が可能である限りにおいて、任意の指向性を利用できる。

【0014】

そして、取得部は、指向性アンテナに所定指向性を適用した状態での、第１無線機と第２無線機との間の無線通信時に受信信号強度の時間的変化を取得する。更に、実行部は、前記取得部によって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて、指向性情報格納部に格納された変化パターンとの参照の上で対象となる変化パターンを特定する。その上で、指向性情報格納部に格納されている前記指向性情報の中から、当該変化パターンに応じた指向性情報を選択し、該選択した指向性情報を第１無線機と第２無線機との間の無線通信に適用する。この結果、ロボット等の機器や作業者の動作生じるフェージングの、無線機間の無線通信への影響を変化パターンに応じて可及的に抑制することが可能となり、以て好適な無線通信が実現し得る。

【0015】

なお、指向性情報格納部に格納される指向性情報は、第１無線機を送信側とし第２無線機を受信側とする無線通信方向に対応した指向性情報と、逆に第２無線機を送信側とし第１無線機を受信側とする無線通信方向に対応した指向性情報のうち少なくとも何れかを含む。また、実行部により選択される指向性情報に関する無線通信方向と、当該情報が適用される際の無線機間の無線通信方向は一致するのが好ましい。ただし、第１無線機を送信側とし第２無線機を受信側とする無線通信方向と、第２無線機を送信側とし第１無線機を受信側とする無線通信方向とにおいて、無線機間の無線通信に作用するフェージングが同一視できる場合には、どちらの無線通信方向に対しても共通の指向性情報を適用してもよい。

【0016】

ここで、上記の無線通信制御システムにおいて、前記指向性情報は、前記第１無線機と前記第２無線機のうち受信機側となる無線機における受信信号強度が前記変化パターンで変化する場合に、前記第１無線機の指向性アンテナに適用することで、前記受信機側となる無線機の受信信号強度が最大となるか、又は、所定の受信信号強度範囲に収まるように設定された情報であってもよい。なお、当該所定の受信信号強度範囲とは、第１無線機と第２無線機との間で好適な無線通信を実現するために必要とされる受信信号強度の範囲である。したがって、このように指向性情報が設定されることで、実行部により当該指向性情報が適用された指向性アンテナを用いた第１無線機と第２無線機との間の無線通信においては、好適な無線通信に必要な受信信号強度が担保されることになる。

【0017】

また、上述までの無線通信制御システムにおいて、前記第２無線機は、制御装置によって駆動制御される駆動機器上に配置され、該駆動機器が移動されることで、該第２無線機の前記第１無線機に対する相対位置が変化してもよい。この場合、指向性情報は、前記第２無線機と前記第１無線機との相対位置が変化する状況において生成される。このように第２無線機自体が、制御装置によって駆動制御される駆動機器上に配置される形態では、第１無線機と第２無線機との間の空間は、第２無線機の第１無線機に対する相対位置に依存する形で変動し、両無線機間の無線通信はフェージングの影響を受けやすい。一方で、このように駆動制御される駆動機器上には、有線通信ではなく無線通信を行う第２無線機が配置されることで、好適な情報伝送が実現可能となる。したがって、当該形態においては、本願発明を好適に適用でき、以て、無線通信を介した好適な情報伝送を実現することが可能となる。

【0018】

一方で、本願発明は、上述までの無線制御システムにおいて、前記第１無線機と前記第２無線機との間の位置は不変である形態を排除するものではない。このように無線機同士が動かない形態であっても、その周囲でロボット等の機器や作業者が動作することで、フェージングが無線機間の無線通信に作用する場合があるため、本願発明が適用されることで、上記の通り、好適な無線通信の実現が可能となる。

【0019】

また、上述までの無線通信制御システムにおいて、複数の前記第２無線機が備えられてもよい。このように複数の第２無線機が備えられる場合、本発明に係る無線通信制御システムとして、以下に示す２つの形態を例示できる。第１の形態としては、前記複数の第２無線機のそれぞれは、前記第１無線機に対して択一的に通信可能となるよう構成される。そして、前記指向性情報格納部は、予め定まった複数の駆動パターンのそれぞれに従って前記一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、該複数の駆動パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機と前記複数の第２無線機のそれぞれとの間の無線通信に関し該第１無線機の指向性アンテナに適用される、該複数の第２無線機のそれぞれに対応する、前記駆動時指向性情報を格納する。その上で、前記実行部は、前記指向性情報格納部に格納されている前記指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記対象駆動パターンに応じた、前記複数の第２無線機のそれぞれに対応する駆動時指向性情報を選択し、該選択した対象駆動時指向性情報に従って前記第１無線機における前記複数の第２無線機それぞれとの無線通信を実行する。すなわち、この第１の形態では、第１無線機が複数の第２無線機のそれぞれと無線通信をする際に、無線機間の無線通信のそれぞれに応じた、指向性アンテナへの対象駆動時指向性情報の適用が行われることになる。これにより、無線機間の各無線通信を好適なものとすることができる。

【0020】

次に、第２の形態としては、前記複数の第２無線機を含む第２無線機群は、前記第１無線機に対して通信可能となるように構成される。そして、前記指向性情報格納部は、予め定まった複数の駆動パターンのそれぞれに従って前記一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、該複数の駆動パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機と前記第２無線機群との間の無線通信に関し該第１無線機の指向性アンテナに適用される、該第２無線機群に対応する前記駆動時指向性情報を格納する。その上で、前記実行部は、前記指向性情報格納部に格納されている前記駆動時指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記対象駆動パターンに応じた、前記第２無線機群に対応する対象駆動時指向性情報を選択し、該選択した対象駆動時指向性情報に従って前記第１無線機における前記第２無線機群との無線通信を実行する。なお、第２無線機群との無線通信において、第１無線機は第２無線機のそれぞれと択一的に無線通信を行ってもよく、又は、複数の第２無線機と同時に無線通信を行ってもよい。この第２の形態では、第１無線機が複数の第２無線機で形成される第２無線機群と無線通信をする際に、該第２無線機群との無線通信に応じた、指向性アンテナへの対象駆動時指向性情報の適用が行われることになる。すなわち、第２無線機群との無線通信においては、指向性アンテナに適用される対象駆動時指向性情報は、共通の指向性情報となる。したがって、第１無線機が、複数の第２無線機と無線通信する際に、各第２無線機との無線通信に応じて適用される指向性情報を変更する必要がなくなり、制御を簡便にした上で無線機間の各無線通信を好適なものとすることができる。

【0021】

また、上述までの無線通信制御システムにおいて、前記実行部は、前記選択した指向性情報に基づく指向性で前記第１無線機における前記第２無線機との無線通信を所定期間実行する毎に、前記所定指向性で前記変化パターンを確認するための無線通信を実行してもよい。このように所定間隔で変化パターンを随時確認することで、無線通信の現在状況に応じた適切な指向性を選択でき、好適な無線通信の実現が可能となる。

【0022】

ここで、上述までの無線通信制御システムにおいて、前記第２無線機は、所定の環境パ
ラメータを計測するセンサを備えたセンサ付無線機であってもよい。この場合、本願発明により、第２無線機側でのセンサによる計測データを第１無線機側に伝送するための無線通信が好適なものとなる。

【0023】

また、本発明を、無線通信制御装置の側面から捉えることもできる。すなわち、本発明は、予め定まった複数の駆動パターンに従って一又は複数の駆動機器が駆動制御される所定環境下で、指向性アンテナを介して第２無線機との無線通信が可能となるように構成された第１無線機による該無線通信を制御する無線通信制御装置であって、前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信に関し、受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す複数の変化パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機の指向性アンテナに適用される、指向性に関する複数の指向性情報と、所定指向性で無線通信を行った場合の前記受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す変化パターンと、を格納する指向性情報格納部と、前記所定指向性が適用された前記指向性アンテナを介して、前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信時に受信信号強度の時間的変化を取得する取得部と、前記指向性情報格納部に格納されている前記指向性情報の中から、前記取得部によって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて確認された前記変化パターンに応じた指向性情報を選択し、該選択した指向性情報を適用して前記第１無線機における前記第２無線機との無線通信を実行する実行部と、備える。これにより、無線機間でのフェージングの影響を可及的に抑制し、無線機間の無線通信を好適に行うことが可能である。なお、上述の無線通信制御システムに関し開示された本願発明の技術思想は、技術的な齟齬が生じない限りにおいて、当該無線通信制御装置にも適用できる。また、上記無線通信制御装置は、前記第１無線機内に含まれて構成されてもよい。

【0024】

ここで、本発明を、無線通信制御方法の側面から捉えることもできる。すなわち、本発明は、予め定まった複数の駆動パターンに従って一又は複数の駆動機器が駆動制御される所定環境下で、指向性アンテナを介して第２無線機との無線通信が可能となるように構成された第１無線機による該無線通信を制御する無線通信制御方法であって、所定指向性が適用された前記指向性アンテナを介して、前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信時に受信信号強度の時間的変化を取得する取得ステップと、前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信に関し、受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す複数の変化パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機の指向性アンテナに適用される、指向性に関する複数の指向性情報と、前記所定指向性で無線通信を行った場合の前記受信機側における受信信号強度の時間的変化を示す変化パターンと、を格納する指向性情報格納部から、前記取得ステップによって取得された前記受信信号強度の時間的変化に基づいて確認された前記変化パターンに応じた指向性情報を選択する選択ステップと、前記選択ステップで選択された指向性情報を適用して前記第１無線機における前記第２無線機との無線通信を実行する実行ステップと、を含む。これにより、無線機間でのフェージングの影響を可及的に抑制し、無線機間の無線通信を好適に行うことが可能である。なお、上述の無線通信制御システムに関し開示された本願発明の技術思想は、技術的な齟齬が生じない限りにおいて、当該無線通信制御方法にも適用できる。

【0025】

更に、本願発明を、指向性情報の生成方法の側面から捉えることもできる。すなわち、本発明は、予め定まった複数の駆動パターンに従って一又は複数の駆動機器が駆動制御される所定環境下で、指向性アンテナを介して第２無線機との無線通信が可能となるように構成された第１無線機による該無線通信制御で、該指向性アンテナに適用される指向性情報を生成する指向性情報生成方法であって、前記複数の駆動パターンのそれぞれに従って前記一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、前記第１無線機と前記第２無線機のうち送信機側となる無線機から受信機側となる無線機に対して試験電波を送信する第一試験電波送信ステップと、前記第一試験電波送信ステップで前記送信側となる無線機から送信される前記試験電波を、前記受信機側となる無線機で受信した際の該試験電
波の受信信号強度の変化を計測して、前記駆動パターンに応じた受信信号強度の変化パターンを取得する変化パターン取得ステップと、前記複数の駆動パターンのそれぞれに従って前記一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、前記第１無線機と前記第２無線機のうち送信機側となる無線機から受信機側となる無線機に対して、該駆動パターンが実行されている実行期間に設定されている複数の制御タイミングで試験電波を送信する第二試験電波送信ステップと、前記第二試験電波送信ステップで前記送信側となる無線機から送信される前記試験電波を、前記受信機側となる無線機で受信した際の該試験電波の受信信号強度を計測し、受信信号強度が最大となるか、又は、所定の受信信号強度範囲に収まるように、前記複数の駆動パターンに従って前記一又は複数の駆動機器が駆動制御されている状態において、前記第１無線機と前記第２無線機との間の無線通信に関し該第１無線機の指向性アンテナに適用される、指向性に関する駆動時指向性情報を、該複数の駆動パターンのそれぞれに応じた前記変化パターン毎に生成する生成ステップと、を含む。これにより、無線機間でのフェージングの影響を可及的に抑制し、無線機間の無線通信を好適なものとする指向性情報を生成することができる。

【発明の効果】

【0026】

無線通信制御システムにおいて、指向性アンテナを利用するとともに、無線機間でのフェージングの影響を可及的に抑制し、無線機間の無線通信を好適に行う技術を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明に係る無線通信制御システムの概略構成を示す図である。

【図2】図１に示す無線通信制御システムに含まれる無線機１の機能ブロック図である。

【図3】図１に示す無線通信制御システムに含まれる無線機２ａの機能ブロック図である。

【図4】図１に示す無線通信制御システムにおいて、指向性情報を生成するために、変化パターンを取得する処理のフローチャートである。

【図5】図１に示す無線通信制御システムにおいて、指向性情報を生成するために、指向性情報を取得して変化パターンと対応つける処理のフローチャートである。

【図6】図４，図５に示す指向性情報生成処理による指向性情報の生成形態を説明するための図である。

【図7】図１に示す無線通信制御システムに含まれる無線機１が備える指向性情報に関するデータベースの概略構造を示す図である。

【図8】図１に示す無線通信制御システムにおいて無線機２から無線機１へ計測情報を伝送するための処理のフローチャートである。

【図9】図８に示す計測情報伝送処理において、変化パターンを確認するタイムスロットと、温度情報の通信を行うタイムスロットとを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図面を参照して本発明に係る無線通信制御システム（以下、単に「システム」と称する場合もある）１０、および当該システムに含まれる無線機（第１無線機）１、無線機（第２無線機又は相手側通信機）２ａ、２ｂについて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこの実施の形態の構成に限定されるものではない。

【0029】

図１は、工場等のＦＡ（ファクトリーオートメーション）分野で使用されるシステム１０の概略構成、およびそこに含まれる制御装置５の駆動制御対象であるロボット３ａ、３ｂ、モータ４の配置を示す図である。詳細には、システム１０には、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等の制御装置５が含まれており、当該制御装置５によって、ロボット３ａ、３ｂ及びモータ４が、所定の駆動パターンに従って駆動制御される。なお
、制御装置５によるロボット３ａ等の駆動制御そのものについては、従来技術であり、また本願発明の中核をなすものではないため、その詳細な説明は省略する。

【0030】

ここで、制御装置５は、無線機１と電気的に接続されていないが、制御装置５は無線機１との間を有線又は無線によって接続されてもよい。無線機１は、指向性アンテナであるフェーズドアレイアンテナを有している。フェーズドアレイアンテナは、従来技術によるアンテナであるが、簡潔に言えば、アンテナアレーのそれぞれのアンテナ素子に加える信号の位相を少しずつ変えることで電波を送る方向を任意に変え、逆に、特定の方向からの電波に対する受信感度を高くすることを可能とする指向性の制御機能を有する。したがって、無線機１のフェーズドアレイアンテナは、特定の方向への電波の送出、及び特定の方向からの電波の受信を、他方向と比べて感度良く実行できるアンテナであり、この特定の方向を任意に制御することが可能である。本願発明では、フェーズドアレイアンテナにおける当該特定の方向の制御を、フェーズドアレイアンテナにおける指向性の制御と称する。

【0031】

このようにフェーズドアレイアンテナの指向性が制御されることで、フェーズドアレイアンテナを有する無線機１は、そのシステム１０が配置される工場内において無線通信を行う相手方の無線機（相手側通信機）に対して効率的に電波を届け、また、相手方の無線機から効率的に電波を受け取ることが可能となる。そして、本実施例では、無線機１の相手方となる無線機として、無線機２ａ及び無線機２ｂがシステム１０内に配置されている。無線機２ａ及び無線機２ｂのそれぞれは、異なる位置に配置されており、全方位型のアンテナを有している。そのため無線機２ａ及び無線機２ｂが、上記の無線機１に対して無線通信を行う場合、無線機１のフェーズドアレイアンテナにおける指向性は、無線機２ａとの無線通信と無線機２ｂとの無線通信とでそれぞれ独立して制御されることで、それぞれの無線通信の状態が好適な状態、例えば、受信側のアンテナでの受信信号強度が所定の閾値より高くなる。なお、図１においては、無線機１が無線機２ａと無線通信を行う場合のフェーズドアレイアンテナの指向性はＤａで示され、無線機１が無線機２ｂと無線通信を行う場合のフェーズドアレイアンテナの指向性はＤｂで示されている。

【0032】

また、無線機２ａ、２ｂには、その外部環境パラメータ（温度、湿度、加速度等）を計測するためのセンサが搭載されている。そして、その搭載されたセンサによって計測された情報（計測情報）は、無線機２から無線機１へ送信され、無線機１側で集約され、制御装置５における所定の処理に供されることになる。ここで、無線機２ａ、２ｂに搭載されるセンサとしては、例えば、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、フローセンサ、圧力センサ、地温センサ、パーティクルセンサ等の物理系センサや、ＣＯ_２センサ、ｐＨセンサ、ＥＣセンサ、土壌水分センサ等の化学系センサがある。本実施の形態では、説明を簡便にするために、無線機２ａ、２ｂには、それぞれが配置された位置における外部温度を計測するための温度センサのみが搭載されているものとする。

【0033】

このように構成されるシステム１０においては、制御装置５により工場での製品製造のためにロボット３ａ、３ｂ、モータ４が所定の駆動パターンで駆動制御されている状態及び作業者が製品製造のための作業を行っている状態において、無線機２ａ、２ｂがそれぞれ設置されている場所で温度センサによって計測された温度情報が無線通信によって無線機１へと伝送されてくる。また、無線機２ａ、２ｂの状態に応じて、無線機１から必要な情報が無線機２ａ、２ｂへと伝送される。本実施形態では、制御装置５と無線機１とが電気的に接続されていないが、無線機２ａ、２ｂから受信した温度情報を制御装置５へ送る、或は無線機２ａ、２ｂへ送信する制御情報を制御装置５から受ける等のために制御装置５と無線機１とが接続されていても良い。

【0034】

ここで、無線機１、無線機２ａ、２ｂとの間の無線通信は、特に無線機１が有するフェ
ーズドアレイアンテナの指向性により、比較的安定に行うことができる。そのため、無線機２ａ、２ｂ側で計測された温度情報の無線機１側への効率的な伝送が期待できる。一方で、ＦＡ環境に置かれたシステム１０では、制御装置５からの制御指示に従い、ロボット３ａ、３ｂがそのアーム等を動かし、また、モータ４の駆動によりその駆動対象（例えば、工作機械のテーブル等）が移動されたりする。ここで、ロボット３ａ等やモータ４の駆動対象等のボディは金属で形成されている場合が多い。そして、そのような金属ボディを有する物体が、システム１０が配置されている空間を動くと、無線機１、無線機２ａ、２ｂとの間の無線通信に対してフェージングが作用することになる。また、システム１０が配置されている空間では、制御装置５によって制御される機器だけではなく、作業者が移動して通信路を遮ることや、作業者が機器等を移動させることでフェージングが生じることがある。このようにシステム１０が配置されている空間内で、機器や人が動くことによってフェージングが作用することになり、安定的な無線通信が阻害される恐れがある。無線機１がフェーズドアレイアンテナを利用して無線通信を行っている場合であっても、ロボット３ａ等の駆動や人の移動に起因して生じるフェージングが作用する恐れはあり、逆にフェーズドアレイアンテナの場合、高い指向性故に、その設定された方向でフェージングが作用してしまうと、指向性の効果を十分に享受できず無線通信の安定性が大きく低下する可能性がある。また、ＦＡ環境においては、これらの機器や人の動きが、製造プロセスに従って規則的に繰り返されることになるため、繰り返しフェージングが作用する恐れがある。

【0035】

そこで、本願発明に係るシステム１０では、このようなフェージングによる無線機間の無線通信の安定性低下を可及的に抑制するために、ＦＡ環境におけるフェージングの規則性に着目し、受信信号強度の変化パターンに応じて、無線機１のフェーズドアレイアンテナの指向性を制御する構成を採用した。具体的には、無線機１及び無線機２ａ、２ｂを、それぞれ図２、図３に示すように構成した。無線機１及び無線機２ａ、２ｂは、内部に演算装置、メモリ等を有し、無線通信機能だけではなく、当該演算装置により所定の制御プログラムが実行されることで様々な機能が発揮される。そして、図２、図３は、無線機１、無線機２ａ、２ｂの有する機能をイメージ化した機能ブロック図である。なお、無線機２ａと無線機２ｂは、基本的には同様の機能を有しているため、本実施例では、図３には代表的に無線機２ａの機能ブロック図を示している。

【0036】

先ず、無線機１は、機能部として、制御部１００、通信部１１、指向性情報格納部１２、計測情報格納部１３を有している。以下に、無線機１が有する各機能部について説明する。制御部１００は、無線機１における様々な制御を司る機能部であるが、特に、取得部１０１、実行部１０２、指向性情報生成部１０３を有している。即ち、制御部１００は、指向性制御部の一形態である。ＦＡ環境においては、制御装置５によってロボット３ａ等が、所定の駆動パターンに従って規則的に繰り返し駆動制御されると共に、作業者が所定の製造プロセスに従って作業を繰り返すことで、規則的にフェージングが作用することが多い。このため、無線機１は、予めロボット３ａ等の機器や作業者の動作に起因する受信信号強度の変化を変化パターンとして指向性情報格納部１２に格納しておき、無線通信時に、受信信号強度の時間的変化を取得して、対応する変化パターンを指向性情報格納部１２から特定する。即ち、無線機１は、受信信号強度の変化パターンに応じてロボット３ａ等の機器や作業者の動作を特定する。

【0037】

取得部１０１は、無線機１と無線機２ａ、２ｂとの間の無線通信時に受信信号強度の時間的変化を取得する機能部である。

【0038】

また、実行部１０２は、後述の指向性情報格納部１２に格納されている指向性情報の中から、取得部１０１によって取得された受信信号強度の時間的変化に相当すると判断される変化パターンに応じた指向性情報を選択し、該選択した指向性情報に基づいてフェーズ
ドアレイアンテナの指向性を制御した上で、無線機１と無線機２ａ等との無線通信を実行する機能部である。指向性情報は、ロボット３ａ等の機器や作業者の動作に起因する受信信号強度の時間的変化に応じて無線機１のフェーズドアレイアンテナに設定される指向性に関する情報であり、当該機器や作業者の動作時においても無線機１と無線機２ａ等との無線通信が好適に実現できるようにフェーズドアレイアンテナの指向性を決定するものである。したがって、実行部１０２は、取得された受信信号強度の時間的変化が異なると、原則としてフェーズドアレイアンテナに適用する指向性情報は異なることになる。更に、指向性情報生成部１０３は、指向性情報格納部１２に格納され、実行部１０２によって利用される指向性情報を、無線通信の相手方となる無線機２ａ等とともに生成する機能部である。当該指向性情報の具体的な生成態様については、後述する。

【0039】

また、通信部１１は、無線機１の外部との通信、すなわち情報の送受信を行う機能部である。具体的には、通信部１１は、制御部１００と相互作用するように形成される。その結果、通信部１１は、変化パターンに関する情報の受信や、実行部１０２で選択された指向性情報を適用した無線機間の無線通信や、指向性情報生成部１０３による情報生成時の外部の無線機との無線通信等を司る。指向性情報格納部１２は、無線機１と無線機２ａ、２ｂとの間の無線通信に関し、受信信号強度の時間的変化を示す複数の変化パターンのそれぞれに応じて前記第１無線機の指向性アンテナに適用される指向性に関する指向性情報をメモリに格納する機能部であり、計測情報格納部１３は、通信相手の無線機２ａ等で計測され伝送されてきた温度情報を通信部１１で受信した後に、メモリに格納する機能部である。この温度情報（外部環境パラメータ）の伝送時において、フェーズドアレイアンテナに対して指向性情報格納部１２によって格納されていた指向性情報が適用されることになる。

【0040】

次に、無線機２ａの機能部について図３に基づいて説明する。無線機２ａは、機能部として制御部２０、通信部２１、計測部２３、計測情報記録部２４を有するとともに、本実施例の場合は、外部環境パラメータを計測するためのセンサ（本例では温度センサ）２２が搭載されている。以下に、無線機２ａが有する各機能部について説明する。制御部２０は、無線機２ａにおける様々な制御を司る機能部であるが、特に、送信情報生成部２０１、指向性情報生成部２０２を有している。この送信情報生成部２０１は、センサ２２によって計測された温度情報を含む送信情報を生成する機能部である。また、指向性情報生成部２０２は、無線機１において実行部１０２によって利用される指向性情報を、無線通信の相手方となる無線機１とともに生成する機能部である。

【0041】

通信部２１は、無線機１との無線通信を行う機能部である。具体的には、通信部２１は、制御部２０と相互作用するように形成される。その結果、通信部２１は、送信情報生成部２０１が生成した送信情報の伝送や、指向性情報生成部２０２による指向性情報生成時の無線機１との無線通信等を司る。計測部２３は、温度センサ２２を介して無線機２ａが配置されている環境での温度を計測する機能部である。そして、この計測部２３による温度計測は、制御部２０の指示の下、実行されるとともに、計測された温度情報は、計測情報記録部２４によって随時メモリ内に格納されていく。この計測情報記録部２４は制御部２０と相互作用するように形成され、制御部２０からの指示に従い、記録された計測情報が制御部２０に引き渡されて、送信情報生成部２０１による送信情報の生成が行われることになる。

【0042】

＜指向性情報生成処理＞
このように構成される無線機１と無線機２ａとの間で行われる無線通信、特に、無線機２ａ側で計測された温度情報を無線機１側に伝送するための無線通信に関する処理について説明する。無線機１と無線機２ａとの間で無線通信が行われる場合、上記の通り、制御装置５によってロボット３ａ等が所定の駆動パターンに従って駆動されることや作業者の
動作に起因するフェージングの影響を受け、その無線通信の安定性が低下する可能性がある。ここで、本願発明に係るシステム１０では、ＦＡ分野におけるロボット３ａ等や作業者の動作に起因するフェージングは規則性を有することに着目した。また、このフェージング、即ち受信信号強度の時間的変化は、原因となっているロボット３ａ等や作業者の動作によって異なると考えることができる。そこで、工場で製品の製造を行う前に、試験的に、制御装置５によってロボット３ａ等の機器や作業者を動作させ、その際の無線機１と無線機２ａとの無線通信における受信信号強度の時間的変化（変化パターン）を計測する。そして、その影響を考慮して、好適に安定した無線通信状態が得られるように、変化パターンに応じたフェーズドアレイアンテナに適用される指向性を示す指向性情報を生成することとした。

【0043】

当該指向性情報を生成するための処理の流れを図４，図５のフローチャートに示している。この指向性情報生成処理は、無線機１の指向性情報生成部１０３と無線機２ａの指向性情報生成部２０２とが協働して実行される。以下に、当該指向性情報生成処理について説明する。図４は、指向性情報生成処理のうち、ロボット３ａ等の機器や作業者の動作に応じた変化パターンを取得する処理を示す。先ず測定者の指示により無線機２ａに図４の処理を開始させ、Ｓ１０１では、無線機２ａが試験電波を送信する（第一試験電波送信ステップ）。このとき、制御装置５によるロボット３ａ等の駆動や作業者による作業も行い、このロボット３ａ等や作業者が動作している環境下で、無線機２ａの送信と並行して無線機１が、Ｓ１０２にて試験用に定めた指向性（以下、標準指向性とも称す）で、τ_０，τ_１，τ_２，・・・τ_ｍのように、一定の間隔（サンプリング間隔）ｉで試験電波を受信する。この受信をＳ１０３にてτ_０からτ_ｍまで繰り返して、τ_０からτ_ｍで受信した試験電波の強度の集合、即ち、受信信号強度Ｙ＝｛ｙ_τ０，ｙ_τ１，ｙ_τ２，・・・ｙ_τｍ｝を求める。なお、τ_ｉ〜τ_ｉ＋１の夫々の間隔ｉ（０≦ｉ≦１）は、指向性の変化に対して十分に短い値、即ち駆動パターンに従った駆動制御や作業者の動作に起因するフェージングの、指向性への作用を十分に把握できる程度に短い間隔とする。例えば、このτ_ｉの間隔ｉは、０．１ｍｓ〜１００ｍｓであり、本実施例では、１ｍｓである。

【0044】

Ｓ１０４にて無線機１は、この受信信号強度ｙ_τ０〜ｙ_τｍの変化のパターン（以下、強度パターンとも称す）毎に受信信号強度Ｙ＝｛ｙ_τ０，ｙ_τ１，ｙ_τ２，・・・ｙ_τｍ｝を（Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，・・・Ｙ_ｎ）のように分類してメモリに記憶する。例えば、所定期間や所定時刻毎に取得した受信信号強度ｙ_τ０〜ｙ_τｍの集合を一つの変化パターン（Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，・・・Ｙ_ｎ）としても良い。また、制御装置５が、ロボット３ａ、３ｂ、モータ４を所定の駆動パターンで動作させる場合に、無線機１が、この駆動パターンで動作が行われている時の受信信号強度ｙ_τ０〜ｙ_τｍを取得し、駆動パターン毎或は駆動パターンを細分化したサブパターン毎に一つの変化パターンとしても良い。制御装置５は、例えば、駆動パターン１として、モータ４を停止した状態で、ロボット３ａに動作Ａ１を実行させ、ロボット３ｂには動作Ｂ１を実行させる。更に、駆動パターン２として、ロボット３ａに動作Ａ２を実行させ、ロボット３ｂには動作Ｂ２を実行させ、モータ４に動作Ｃ２を実行させる。ここで、動作Ａ１としてロボット３ａのアームを左右に旋回させる場合に、右へ旋回させる動作Ａ１１、左へ旋回させる動作Ａ１２のように駆動パターンを細分化したものをサブパターンとする。この場合、図４、図５の指向性情報生成処理を行っているときだけ無線機１と制御装置５とを接続し、機器等を動作させる駆動パターンやサブパターンを制御装置５から無線機１へ通知することで、無線機１が駆動パターンやサブパターンを認識し、駆動パターンやサブパターン毎に変化パターンを作成しても良い。

【0045】

Ｓ１０５にて無線機１は、試験が終了したか否か、例えば製品を製造する一連のプロセスが終了したか否かを判定し、試験が終了するまでＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を繰り返す。

【0046】

図５は、指向性情報生成処理のうち、図４で取得した変化パターン毎に高い受信信号強度が得られる指向性の情報を取得して指向性情報を生成する処理を示す。

【0047】

そして、無線機２ａに図５の処理を開始させ、Ｓ２０１では、無線機２ａが試験電波を送信する（第二試験電波送信ステップ）。このとき、制御装置５によるロボット３ａ等の駆動や作業者による作業も行い、無線機１が、Ｓ２０２にてロボット３ａ等や作業者が動作する環境下において現時点の変化パターンを特定する。この変化パターンの特定は、図４と同じ製造プロセスのための所定の駆動パターンを実行し、同じタイミングで同じ変化パターン（Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，・・・Ｙ_ｎ）が得られるものとする。また、変化パターンの特定は、標準指向性で試験電波を受信して受信信号強度の変化を計測して、この受信信号強度の変化に相当する、例えば合致すると判断される変化パターンをメモリから特定しても良い。なお、この受信信号強度の変化に相当すると判断される変化パターンを特定する手法は、後述する図８のS３０２にて受信信号強度の変化に相当すると判断される変化
パターンを選択する手法と同様である。

【0048】

Ｓ２０２で変化パターンを特定した後、無線機１は、Ｓ２０３へ移行し、指向性を順次変化させて受信信号強度を計測する。例えば、フェーズドアレイアンテナにおいて設定し得る指向性ごとに、無線機２ａから送信された試験電波の受信信号強度を計測していく。したがって、フェーズドアレイアンテナにおいて指向性がｐｑ通り設定可能とすれば、無線機１側では、Ｓ２０２で特定された変化パターン（Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，・・・Ｙ_ｎ）ごとに、無線機２ａから送信される試験電波に対してｐｑ通りの指向性に応じた受信信号強度が計測される。

【0049】

Ｓ２０４にて無線機１は、Ｓ２０３で計測した受信信号強度のうち、最も高い受信信号強度となった指向性を示す情報（指向性情報）と、Ｓ２０２で特定された変化パターン（Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，・・・Ｙ_ｎ）とを対応付けてメモリに記憶する。

【0050】

そして、Ｓ２０５にて無線機１は、試験が終了したか否か、即ち、図４の処理で取得した全ての変化パターンについての処理が終了したか否かを判定し、試験が終了するまでＳ２０１〜Ｓ２０４の処理を繰り返すことで変化パターン毎の指向性情報を生成する。

【0051】

この指向性情報の生成について、図６に基づいて説明する。図６（ａ）は、縦軸に受信信号強度をとり、横軸に時間をとり、無線機１が、ある特定の指向性（例えば、標準指向性）で無線通信を行った場合の受信信号強度の時間的変化を線Ｌ１で示した図である。図６（ａ）において、Ｐａが好適に無線通信を行うことのできる閾値である。図６（ａ）の例では、特定の指向性で無線通信を行った場合、ロボット３ａ等や作業者の動作に起因したフェージングの影響を受けて、受信信号強度が閾値Ｐａを下回ることがあり、常に好適な無線通信の状態が担保できるものではないことを表している。

【0052】

図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部の期間（タイミングｔ１〜ｔ３）を拡大して示している。図６（ｂ）において、タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３のそれぞれの間隔Ｔｓが、図４の処理で各変化パターンを取得した期間、即ちτ_０からτ_ｍまでの期間に相当する。図６（ｂ）の例では、タイミングｔ１からｔ２までの受信信号強度が変化パターンＹ_１、タイミングｔ２からｔ３までの受信信号強度が変化パターンＹ_２の場合を示している。

【0053】

図６（ｃ）は、例えば図５の処理のタイミングｔ１からｔ２までの期間、及びタイミングｔ２からｔ３までの期間において、フェーズドアレイアンテナに設定し得る指向性ごとに、上記無線機２ａから送信された試験電波の受信信号強度を計測した結果を示している。なお、図６（ｃ）の例では、簡単のため、ｐｑ通りの指向性のうち、指向性ｄ_ａｂ，ｄ
_ｃｄ，ｄ_ｅｆのみを示している。このように図６（ｃ）の例では、タイミングｔ１からｔ２までの期間において指向性をｄ_ａｂとした場合の受信信号強度が最も高く、タイミングｔ２からｔ３までの期間において指向性をｄ_ｃｄとした場合の受信信号強度が最も高くなった。この結果、変化パターンＹ_１と指向性ｄ_ａｂとを対応付け、変化パターンＹ_２と指向性ｄ_ｃｄとを対応付け、指向性情報として図７に示すようにメモリへ記憶させる。この指向性情報の生成は、他の変化パターン（Ｙ_３・・・Ｙ_ｎ）についても実施され、本システムが設けられた工場において製品を製造する一連のプロセスで生じ得る全ての変化パターン（Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，・・・Ｙ_ｎ）について受信信号強度が最大となる指向性を順次選択して指向性情報として記録する。即ち、ロボット３ａ等や作業者の動作に起因するフェージングの影響によって、標準指向性では受信信号強度が低下する状況であっても、フェーズドアレイアンテナを指向性情報に示される指向性に設定すれば最も高い受信信号強度が得られる。

【0054】

図６（ｄ）はこの指向性情報に従ってフェーズドアレイアンテナの指向性を適切に制御した場合の受信信号強度の時間推移を示す。例えば標準指向性で無線通信を行った場合に受信信号強度が図６（ａ）の線Ｌ１のように推移する状況において、この指向性情報に基づき各変化パターンに応じてフェーズドアレイアンテナの指向性を設定した場合の受信信号強度の時間推移が、図６（ｄ）において線Ｌ０で示される。このように線Ｌ０に従う指向性情報は、各変化パターンに応じてフェーズドアレイアンテナの指向性を適切に制御させることにより、常に閾値Ｐａよりも高い受信信号強度が得られ、ロボット３ａ等や作業者の動作に起因したフェージングの影響を抑制した無線通信を可能とするものである。

【0055】

なお、上記のＳ２０４での指向性情報の生成では、各制御タイミングにおいて受信信号強度が最大となる指向性が選択された。この態様に代えて、一連の製造プロセスにおいて受信信号強度が所定の範囲に収まるように、各変化パターンに対する指向性を選択してもよい。このように指向性情報を生成することでも、受信信号強度の変動の少ない安定した無線通信を無線機１と無線機２ａとの間で実現することができる。

【0056】

また、上記の指向性情報は、無線機２ａから無線機１へ送信された試験電波に基づいて生成されたものであるから、厳密には、無線機１において無線機２ａからの情報を受信する際に好適に利用され得るものである。しかし、多くの場合において、無線機２ａから無線機１への情報伝送時のフェーズドアレイアンテナの指向性と、無線機１から無線機２ａへの情報伝送時のフェーズドアレイアンテナの指向性は同一視できる。そこで、その点を踏まえ上記の指向性情報生成処理によって得られた各変化パターンに対応した指向性情報は、無線機１から無線機２ａへの情報伝送時にもフェーズドアレイアンテナに適用してもよい。

【0057】

別法として、無線機１から無線機２ａへの情報伝送時にフェーズドアレイアンテナに適用する指向性情報を別途生成してもよい。この場合においては、ロボット３ａ等や作業者の動作が行われている状態下で、変化パターンを特定し、変化パターンごとにフェーズドアレイアンテナの指向性を設定し得るｐｑ通りに変化させて無線機１から無線機２ａに対して試験電波を送信し、その際の受信信号強度を無線機２ａ側で計測する。そして、その計測された受信信号強度に関する情報を無線機１へ伝送し、図５のＳ２０４で示したように無線機１側で指向性情報を生成し、格納すればよい。

【0058】

また、無線機２ｂについては、無線機１に対する相対位置が無線機２ａと異なるため、無線機２ｂと無線機１との間の無線通信のための指向性情報を、別途生成する必要がある。なお、この生成においては、実質的に無線機２ａの場合と同じように生成すればよい。

【0059】

＜計測情報伝送処理＞
無線機１が、図４，図５に示す指向性情報生成処理によって生成された変化パターンの情報と指向性情報を有することで、ロボット３ａ等や作業者の動作に起因したフェージングの作用を抑制した状態で無線機１と無線機２ａとが無線通信を介して、様々な情報伝送を実現することが可能となる。そこで、その情報伝送の一態様である計測情報伝送処理について、図８，図９に基づいて説明する。当該計測情報伝送処理は、無線機２ａ側で計測された温度情報を無線通信を介して無線機１側に伝送するために、無線機１側で実行される処理である。

【0060】

本実施例の無線機１は、無線通信を行う際、定期的に変化パターンを確認し、変化パターンに応じて随時指向性を制御する。このため温度情報を伝送する期間（後述のタイムスロット５２）を所定回数繰り返すごとに、変化パターンを確認する期間（後述のタイムスロット５１）をとるようにしている。先ずＳ３０１では、取得部１０１によって、変化パターンを確認するため標準指向性で無線機２ａからの電波を受信し、前記サンプリング間隔ｉで受信信号強度の変化を測定し、得られた受信信号強度をν_ｊ＝（ν_１，ν_２，ν_３，・・・ν_ｎ）^τとする。次に、Ｓ３０２では、指向性情報格納部１２によってメモリに格納された変化パターン（Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３，・・・Ｙ_ｎ）がＳ３０１で取得した受信信号強度ν_ｊに相当すると判断される尤度Ｌ_ｊを次式によって求める。

【0061】

Ｌ_ｊ＝αｐ（ν_ｊ│Ｙ_ｊ） 但し、αは、任意の正の比例定数
そして、取得部１０１は、メモリに格納されている指向性情報の中から尤度Ｌ_ｊが最も高い変化パターンと対応する指向性情報を選択する。

【0062】

その後、Ｓ３０３では、実行部１０２により、選択された指向性情報をフェーズドアレイアンテナに適用し、Ｓ３０４では、その指向性を設定した状態で、無線機２ａとの無線通信により温度情報（環境パラメータ）を無線機１が無線機２ａから受信する。

【0063】

実行部１０２は、Ｓ３０５にて、通信が完了したか否かを判定し、通信が完了した場合には（Ｓ３０５，Ｙｅｓ）図８の処理を終了し、通信が完了していない場合には（Ｓ３０５，Ｎｏ）、Ｓ３０６で温度情報を伝送した期間（後述のタイムスロット５２）の実施回数（通信回数）ＮをインクリメントしてＳ３０７へ移行する。

【0064】

Ｓ３０７にて実行部１０２は、通信回数Ｎが所定値Ｈｎに達したか否かを判定し、通信回数Ｎが所定値Ｈｎに達していない場合には（Ｓ３０７，Ｎｏ）、Ｓ３０４の無線通信を繰り返し、通信回数Ｎが所定値Ｈｎに達した場合には（Ｓ３０７，Ｙｅｓ）、通信回数ＮをクリアしてＳ３０１以降の処理を繰り返す。即ち、温度情報の伝送をＨｎ回繰り返すごとに変化パターンを確認する。図９は、Ｓ３０１において変化パターンを確認する期間であるタイムスロット５１と、Ｓ３０４において温度情報の通信を行う期間であるタイムスロット５２とを示す。これにより所定の通信回数Ｎごとに変化パターンを確認し、この変化パターンに応じてフェーズドアレイアンテナの指向性を適切に制御して無線通信を行う。図９に示すように、Ｈｎ回に１度のタイムスロット５１では、無線機１が標準指向性で無線機２ａからの電波を受信して変化パターンを確認し、その他のタイムスロット５２では、無線機１が指向性情報に基づいて設定した指向性で無線機２ａからの温度情報を受信する。なお、図８、図９の例では、タイムスロット５１，５２の数を通信回数としてカウントして定期的にＳ３０１の変化パターンを確認するステップを行ったが、これに限らず、パケット数やデータ量をカウントして所定値に達した時に変化パターンを確認するステップを行うようにしても良い。また、Ｓ３０７において通信回数に限らず、Ｓ３０４で温度情報を受信した際の受信信号強度が所定値Ｐａを下回ったか否かを判定し、受信信号強度が所定値Ｐａを超えた場合には（Ｓ３０７，Ｎｏ）、Ｓ３０４の無線通信を繰り返し、受信信号強度が所定値Ｐａを下回った場合には（Ｓ３０７，Ｙｅｓ）、通信回数ＮをクリアしてＳ３０１以降の処理を繰り返しても良い。

【0065】

このような指向性制御を伴う無線通信を無線機２ａと行うことで、無線機１は、ロボット３ａ等の機器や作業者の動作に起因したフェージングの影響を受けにくい状態で、無線機２ａから温度情報を受信でき、安定した情報収集が可能となる。なお、図８に示す計測情報伝送処理においては、無線機２ａからの温度情報の伝送のみが言及されているが、無線機１から無線機２ａに制御情報等の情報伝送する場合にも、同様にフェーズドアレイアンテナの指向性が変化パターンに応じて制御されていることで、無線機２ａ側に好適に伝送されることになる。

【0066】

また、無線機１と無線機２ｂとの間の無線通信にも、図７に示す計測情報伝送処理は適用される。また、無線機２ａと無線機２ｂが比較的近接して配置されている場合等には、無線機１と無線機２ａ、無線機２ｂのそれぞれとの無線通信において適用される駆動時指向性情報を共通の指向性情報としてもよい。すなわち、無線機２ａと無線機２ｂとからなる無線機群において、両無線機が近接していると無線機１に対する相対位置に大きな差が生じない場合があり、無線機間でのフェージングの影響も同一視し得る。そのような場合には、無線機１のフェーズドアレイアンテナに適用される指向性情報を、無線機群に属する各無線機と無線機１との間の無線通信において共通のものとすることで、計測情報の伝送処理の負担を軽減することができる。なお、共通の駆動時指向性情報が適用される場合において、無線機１と無線機２ａとの無線通信と、無線機１と無線機２ｂとの無線通信とは、択一的に行われてもよく、又は同時に行われてもよい。

【0067】

＜変形例＞
上記の実施例では、無線機２ａの位置は不変とされているが、それに代えて、制御装置５によって駆動制御されるモータ等により、無線機２ａが移動するように構成されてもよい。このような形態で、無線機１に対する無線機２ａの相対位置が変化した場合でも、この相対位置が変化した状態の変化パターンと高い受信信号強度が得られる指向性を示す情報とを対応付けて指向性情報として記憶しておく。これにより、無線機１に対する無線機２ａの相対位置が変化した場合でも、前述の実施形態と同様に、変化パターンに応じて指向性情報を選択して、当該指向性情報をフェーズドアレイアンテナに適用することで、無線機１と無線機２ａとの間の無線通信を、フェージングの影響から保護することができ、好適な無線通信を実現することができる。

【0068】

これに限らず、無線機１に対する無線機２ａの相対位置が変化する場合には、無線機１に対する無線機２ａの相対位置に応じて指向性情報を生成しても良い。そして制御装置５はモータ等の駆動制御により、無線機２ａを移動させた場合、無線機１に対する無線機２ａの相対位置を有線又は無線で無線機１へ通知し、無線機１が、この相対位置に基づく指向性情報の中から変化パターンと対応する指向性情報をフェーズドアレイアンテナに適用して、無線機１と無線機２ａとの間の無線通信を行うようにしても良い。これにより、無線機１に対する無線機２ａの相対位置によって、指向性情報が大きく異なる場合であっても、フェージングの影響から保護することができ、好適な無線通信を実現することができる。

【符号の説明】

【0069】

１、２ａ、２ｂ・・・・無線機
３・・・・ロボット
４・・・・モータ
５・・・・制御装置
１０・・・・無線通信制御システム（システム）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】