(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022131321
(43)【公開日】2022-09-07
(54)【発明の名称】通信システムおよび位置推定方法
(51)【国際特許分類】
H04W 4/029 20180101AFI20220831BHJP
【ＦＩ】
H04W4/029
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021030204
(22)【出願日】2021-02-26
(71)【出願人】
【識別番号】000000295
【氏名又は名称】沖電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001461
【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】山道 昇
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067AA21
5K067DD44
5K067EE02
5K067EE10
5K067FF03
5K067JJ53
5K067JJ54
(57)【要約】 （修正有）
【課題】無線区間に障害物が存在する場合でも、無線通信装置の位置を推定することができる通信システムおよび位置推定方法を提供する。
【解決手段】ゲートウェイ装置１、基地局２および複数の無線通信装置３１～３ｎを備え、複数の無線通信装置の少なくとも１つの無線通信装置が中継を行って信号を転送し、基地局と無線通信装置との間でデータの送受信を行う通信システム１００であって、無線通信装置は、固定的に配置された１または複数の第１の無線通信装置と、移動体に配置された１または複数の第２の無線通信装置と、を含む。基地局は、１または複数の第１の無線通信装置のうち、所定の第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、所定の第２の無線通信装置の位置を推定する。
【選択図】図１
【解決手段】ゲートウェイ装置１、基地局２および複数の無線通信装置３１～３ｎを備え、複数の無線通信装置の少なくとも１つの無線通信装置が中継を行って信号を転送し、基地局と無線通信装置との間でデータの送受信を行う通信システム１００であって、無線通信装置は、固定的に配置された１または複数の第１の無線通信装置と、移動体に配置された１または複数の第２の無線通信装置と、を含む。基地局は、１または複数の第１の無線通信装置のうち、所定の第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、所定の第２の無線通信装置の位置を推定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基地局および複数の無線通信装置を備え、複数の前記無線通信装置の少なくとも１つの前記無線通信装置が中継を行って信号を転送し、前記基地局と前記無線通信装置との間でデータの送受信を行う通信システムであって、
前記無線通信装置は、
固定的に配置された１または複数の第１の無線通信装置と、
移動体に配置された１または複数の第２の無線通信装置と
を含み、
前記基地局は、
１または複数の前記第１の無線通信装置のうち、所定の前記第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、前記所定の第２の無線通信装置の位置を推定する
通信システム。
前記無線通信装置は、
固定的に配置された１または複数の第１の無線通信装置と、
移動体に配置された１または複数の第２の無線通信装置と
を含み、
前記基地局は、
１または複数の前記第１の無線通信装置のうち、所定の前記第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、前記所定の第２の無線通信装置の位置を推定する
通信システム。
【請求項2】
前記第２の無線通信装置は、
周辺の前記第１の無線通信装置からの電波強度を示す電波強度情報を取得し、
取得した前記電波強度情報を前記基地局に対して送信し、
前記基地局は、
前記第２の無線通信装置から受信した前記電波強度情報に基づき、前記第２の無線通信装置に最も近い前記第１の無線通信装置の前記位置情報を取得する
請求項１に記載の通信システム。
周辺の前記第１の無線通信装置からの電波強度を示す電波強度情報を取得し、
取得した前記電波強度情報を前記基地局に対して送信し、
前記基地局は、
前記第２の無線通信装置から受信した前記電波強度情報に基づき、前記第２の無線通信装置に最も近い前記第１の無線通信装置の前記位置情報を取得する
請求項１に記載の通信システム。
【請求項3】
前記無線通信装置は、
複数の状態が設定されるスイッチを有し、
前記スイッチの状態に基づき、前記第１の無線通信装置および前記第２の無線通信装置のいずれかに設定される
請求項１または２に記載の通信システム。
複数の状態が設定されるスイッチを有し、
前記スイッチの状態に基づき、前記第１の無線通信装置および前記第２の無線通信装置のいずれかに設定される
請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項4】
基地局と、固定的に配置された１または複数の第１の無線通信装置および移動体に配置された１または複数の第２の無線通信装置を含む複数の無線通信装置とを備え、複数の前記無線通信装置の少なくとも１つの前記無線通信装置が中継を行って信号を転送し、前記基地局と前記無線通信装置との間でデータの送受信を行う通信システムの位置推定方法であって、
１または複数の前記第１の無線通信装置のうち、所定の前記第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、前記所定の第２の無線通信装置の位置を推定する
位置推定方法。
１または複数の前記第１の無線通信装置のうち、所定の前記第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、前記所定の第２の無線通信装置の位置を推定する
位置推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、移動体に配置されたノードの位置を推定する通信システムおよび位置推定方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、マルチホップ方式を用いた無線通信装置で構成される通信システムでは、無線区間に障害物が存在しない自由空間においては、電波強度を用いて推定距離を算出することにより、無線通信装置の位置を推定することができる。また、このような通信システムでは、マルチホップ数に基づき、無線通信装置の位置を推定することもできる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１４／０１３５７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、市街地または工事現場等の無線区間に障害物が存在する場合には、電波の反射等の影響により、電波強度を用いて推定距離を適切に算出できない。そのため、無線通信装置の位置を推定することが困難であった。また、マルチホップ数によって無線通信装置の位置を推定する場合でも、トンネル内および工事現場等の特殊な環境下では、無線の反射が影響し、無線通信装置の位置を推定することが困難であった。
【0005】
そこで、無線区間に障害物が存在する場合でも、無線通信装置の位置を推定することができる通信システムおよび位置推定方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る通信システムは、基地局および複数の無線通信装置を備え、複数の前記無線通信装置の少なくとも１つの前記無線通信装置が中継を行って信号を転送し、前記基地局と前記無線通信装置との間でデータの送受信を行う通信システムであって、前記無線通信装置は、固定的に配置された１または複数の第１の無線通信装置と、移動体に配置された１または複数の第２の無線通信装置とを含み、前記基地局は、１または複数の前記第１の無線通信装置のうち、所定の前記第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、前記所定尾第２の無線通信装置の位置を推定するものである。
【0007】
また、本発明に係る位置推定方法は、基地局と、固定的に配置された１または複数の第１の無線通信装置および移動体に配置された１または複数の第２の無線通信装置を含む複数の無線通信装置とを備え、複数の前記無線通信装置の少なくとも１つの前記無線通信装置が中継を行って信号を転送し、前記基地局と前記無線通信装置との間でデータの送受信を行う通信システムの位置推定方法であって、１または複数の前記第１の無線通信装置のうち、所定の前記第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、前記所定の第２の無線通信装置の位置を推定するものである。
【発明の効果】
【0008】
以上のように、本発明によれば、固定的に配置された第１の無線通信装置の位置情報に基づき、移動体に配置された第２の無線通信装置の位置が推定される。そのため、無線区間に障害物が存在する場合でも、無線通信装置の位置を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図7】各ノード間のコストについて説明するための概略図である。
【図9】スイッチ定義情報について説明するための概略図である。
【図10】実施の形態１に係る通信システムの無線通信装置によるアドレス設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図11】実施の形態１に係る通信システムの無線通信装置による電波強度情報取得処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図12】実施の形態１に係る通信システムの基地局による位置推定処理の流れの一例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】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
【0011】
実施の形態１．
本実施の形態１に係る通信システムについて説明する。
本実施の形態１に係る通信システムについて説明する。
【0012】
［通信システム１００の構成］
図１は、本実施の形態１に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、通信システム１００は、ゲートウェイ装置（以下、「ＧＷ装置」と適宜称する）１と、基地局２と、複数の無線通信装置３１～３ｎ（ｎは２以上の整数）とを含んで構成されている。
図１は、本実施の形態１に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、通信システム１００は、ゲートウェイ装置（以下、「ＧＷ装置」と適宜称する）１と、基地局２と、複数の無線通信装置３１～３ｎ（ｎは２以上の整数）とを含んで構成されている。
【0013】
ＧＷ装置１は、この通信システム１００における上位装置の一つであり、図示しないネットワークを介して、ＧＷ装置１を含む図示しない上位装置と接続される。ＧＷ装置１は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）を通信プロトコルとして用いて、基地局２との間で通信を行う。ＧＷ装置１と基地局２との間で行われる通信として、シリアル通信が用いられる。
【0014】
基地局２は、無線通信装置３１～３ｎに対する親局装置であり、無線通信装置３１～３ｎと上位装置との間で行われる通信を中継する。基地局２および無線通信装置３１～３ｎは、例えば、基本仕様が無線通信規格ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１５．４によって規定された近距離無線通信プロトコルを用いて通信する。基地局２は、ＧＷ装置１が無線通信装置３１～３ｎと通信するための情報を有線でＧＷ装置１から通知された場合に、この情報を無線で各無線通信装置３１～３ｎに通知するために、メディア変換を行う役目を果たす。
【0015】
無線通信装置３１～３ｎは、例えばセンサにより、自装置が配置された位置に関する各種の情報をセンサ情報として取得するセンサユニットである。無線通信装置３１～３ｎのそれぞれは、他の無線通信装置を中継器として間接的に通信対象となる装置と通信を行うマルチホップ方式を用いて、基地局２との間で通信を行う。無線通信装置３１～３ｎは、例えば電源としての電池を用いて駆動するユニットであり、取得したセンサ情報を含むパケットを、基地局２を介してＧＷ装置１に対して定期的に送信する。
【0016】
（ＧＷ装置１）
図２は、図１のＧＷ装置の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、ＧＷ装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２、フラッシュメモリ１３、保守用通信部１４、外部出力用通信部１５およびＧＷ側有線通信部１６を備えている。
図２は、図１のＧＷ装置の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、ＧＷ装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２、フラッシュメモリ１３、保守用通信部１４、外部出力用通信部１５およびＧＷ側有線通信部１６を備えている。
【0017】
フラッシュメモリ１３は、不揮発性メモリであり、ＧＷ装置１の起動時においてＣＰＵ１１に実行させる基本プログラムであるＢＯＯＴおよび各種プログラムを記憶する。ＣＰＵ１１は、フラッシュメモリ１３に記憶されたプログラムに従い、演算処理等の各種処理を実行する。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１がプログラムを実行する際、フラッシュメモリ１３から読み出されたプログラムを記憶する。また、ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１によって演算処理が行われた際の演算結果を記憶する。
【0018】
保守用通信部１４は、デバッグ時に保守用のＰＣ（Personal Computer）が接続される通信インタフェースである。外部出力用通信部１５は、外部装置等に対して出力を行う際に使用される通信インタフェースである。外部出力用通信部１５は、例えばシリアルポートである。ＧＷ側有線通信部１６は、基地局２と通信するための通信インタフェースである。ＧＷ側有線通信部１６は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポートである。
【0019】
（基地局２）
図３は、図１の基地局の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、基地局２は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、フラッシュメモリ２３、第１無線通信部２４、外部出力用通信部２５および基地局側有線通信部２６を備えている。
図３は、図１の基地局の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、基地局２は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、フラッシュメモリ２３、第１無線通信部２４、外部出力用通信部２５および基地局側有線通信部２６を備えている。
【0020】
フラッシュメモリ２３は、不揮発性メモリであり、基地局２の起動時においてＣＰＵ２１に実行させる基本プログラムであるＢＯＯＴおよび各種プログラムを記憶する。ＣＰＵ２１は、フラッシュメモリ２３に記憶されたプログラムに従い、演算処理等の各種処理を実行する。ＣＰＵ２１の機能および具体的な処理については、後述する。
【0021】
ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２１がプログラムを実行する際、フラッシュメモリ２３から読み出されたプログラムを記憶する。また、ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２１によって演算処理が行われた際の演算結果を記憶する。例えば、本実施の形態１において、ＲＡＭ２２は、無線通信装置３１～３ｎから取得する電波強度情報のうち、最大のものとして設定された最大強度等を記憶する。また、ＲＡＭ２２は、各ノードから取得する電波強度情報に対する閾値を記憶する。閾値は、例えば「－９０ｄＢ」に設定される。
【0022】
第１無線通信部２４は、無線通信装置３１～３ｎと通信する際に使用される通信インタフェースである。第１無線通信部２４は、所定の無線通信装置に対して直接的に、あるいは他の無線通信装置を介して間接的に、下り方向のパケットを送信する。また、第１無線通信部２４は、所定の無線通信装置から直接的に、あるいは他の無線通信装置を介して間接的に、上り方向のパケットを受信する。
【0023】
外部出力用通信部２５は、外部装置等に対して出力を行う際に使用される通信インタフェースである。外部出力用通信部２５は、例えばシリアルポートである。基地局側有線通信部２６は、ＧＷ装置１と通信するための通信インタフェースである。基地局側有線通信部２６は、例えばＵＳＢポートである。
【0024】
（ＣＰＵ２１）
図４は、図３のＣＰＵの構成の一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、ＣＰＵ２１は、リスト収集部２１１、判定部２１２、パラメータ設定部２１３および送受信処理部２１４を有している。なお、ここでは、本実施の形態１に係る機能を実行するための構成のみを示し、それ以外の構成については、説明を省略する。
図４は、図３のＣＰＵの構成の一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、ＣＰＵ２１は、リスト収集部２１１、判定部２１２、パラメータ設定部２１３および送受信処理部２１４を有している。なお、ここでは、本実施の形態１に係る機能を実行するための構成のみを示し、それ以外の構成については、説明を省略する。
【0025】
リスト収集部２１１は、それぞれのノードである無線通信装置３１～３ｎから基地局２に対して定期的に送信されるブロードキャストフレームである制御パケットに基づき、接続リストの収集および更新を行う。接続リストは、基地局２と通信可能なノードを管理するためのものである。本実施の形態１において、接続リストには、無線通信装置３１～３ｎのうち、基地局２と通信可能な無線通信装置が含まれている。
【0026】
具体的には、リスト収集部２１１は、各ノードである無線通信装置３１～３ｎから基地局２に対して接続が要求され、当該要求に対して基地局２が認証した場合に、認証した無線通信装置を接続リストに追加する。また、各無線通信装置から基地局２に対して定期的に送信される制御パケットが一定の期間送信されない場合に、リスト収集部２１１は、当該ノードを接続リストから削除する。
【0027】
判定部２１２は、基地局２による処理の際に行われる各種の判定を行う。本実施の形態１において、判定部２１２は、無線通信装置３１～３ｎのアドレスが固定アドレスであるか否かを判定する。固定アドレスは、ノードに対して固定的に割り当てられるアドレスであり、当該ノードが固定的に配置されたものであることを示す。すなわち、判定部２１２は、無線通信装置３１～３ｎのアドレスが固定アドレスである場合に、当該無線通信装置が固定的に配置されたものであると判定することができる。また、判定部２１２は、無線通信装置３１～３ｎアドレスが固定アドレスでない場合に、当該無線通信装置が移動体に配置されたものであると判定することができる。
【0028】
また、判定部２１２は、無線通信装置３１～３ｎに送信された測定パケットに対する応答の受信の有無、ならびに、受信した応答に基づき取得された電波強度の有効性を判定する。さらに、判定部２１２は、電波の最大強度と、取得された電波の強度とを比較し、いずれの値が大きいのかを判定する。測定パケットは、無線通信装置３１～３ｎの電波強度を測定するために、無線通信装置３１～３ｎに送信される信号である。
【0029】
電波強度が有効であるか否かの判定は、例えば、取得された電波強度の大きさに基づき行われる。これは、電波強度が弱い場合には、受信する電波が反射等の誤差によるものと考えられるからである。この場合、判定部２１２は、ＲＡＭ２２に記憶された電波強度に対する閾値と取得した電波強度とを比較し、比較結果に基づいて電波強度の有効性を判定する。
【0030】
パラメータ設定部２１３は、テーブルインデックスｉおよび電波の最大強度等の各種パラメータを設定する。テーブルインデックスｉは、各無線通信装置３１～３ｎの電波強度を確認する際に用いられるパラメータである。送受信処理部２１４は、無線通信装置３１～３ｎに対する測定パケットの送信、ならびに、無線通信装置３１～３ｎからの測定パケットに対する応答の受信等を行う。
【0031】
（無線通信装置３１～３ｎ）
図５は、図１の無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、それぞれの無線通信装置３１～３ｎは同一の構成であるため、ここでは無線通信装置３１の構成について説明する。図５に示すように、無線通信装置３１は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、フラッシュメモリ３３、第２無線通信部３４、外部出力用通信部３５、センサ３６およびスイッチ３７を備えている。
図５は、図１の無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、それぞれの無線通信装置３１～３ｎは同一の構成であるため、ここでは無線通信装置３１の構成について説明する。図５に示すように、無線通信装置３１は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、フラッシュメモリ３３、第２無線通信部３４、外部出力用通信部３５、センサ３６およびスイッチ３７を備えている。
【0032】
フラッシュメモリ３３は、不揮発性メモリであり、無線通信装置３１の起動時においてＣＰＵ３１に実行させる基本プログラムであるＢＯＯＴおよび各種プログラムを記憶する。ＣＰＵ３１は、フラッシュメモリ３３に記憶されたプログラムに従い、演算処理等の各種処理を実行する。ＣＰＵ３１の機能および具体的な処理については、後述する。
【0033】
ＲＡＭ３２は、ＣＰＵ３１がプログラムを実行する際、フラッシュメモリ３３から読み出されたプログラムを記憶する。また、ＲＡＭ３２は、ＣＰＵ３１によって演算処理が行われた際の演算結果を記憶する。また、ＲＡＭ３２は、スイッチ３７のスイッチ番号を記憶するとともに、スイッチ番号と動作とを関連付けたスイッチ定義情報を記憶する。スイッチ定義情報の詳細については、後述する。
【0034】
第２無線通信部３４は、基地局２または無線通信装置３２～３ｎと通信する際に使用される通信インタフェースである。第２無線通信部３４は、基地局２または他の無線通信装置３２～３ｎのいずれかを介してＧＷ装置１等の上位装置から自装置に対して送られた下り方向のパケットを受信する。また、第２無線通信部３４は、基地局２または他の無線通信装置３２～３ｎを介して、上り方向のパケットをＧＷ装置１等の上位装置に送信する。例えば、第２無線通信部３４は、ブロードキャストフレームである制御パケットを定期的に送信する。
【0035】
外部出力用通信部３５は、外部出力を行う際に使用される通信インタフェースである。センサ３６は、無線通信装置３１における各種の状態を検出し、検出結果を示すセンサ情報を出力する。センサ３６として、例えば、温度を検出する温度センサ、湿度を検出する湿度センサ、浸水を検出する浸水センサ、および振動を検出する加速度センサ等が用いられる。
【0036】
スイッチ３７は、複数の状態が設定できるようになっているものである。本実施の形態１において、スイッチ３７は、自装置の番号を設定するために設けられており、ユーザによって番号が設定される。設定される番号は、それぞれの無線通信装置３１～３ｎに固有のものであり、スイッチ３７は、設定された番号を示すスイッチ番号をＣＰＵ３１に供給する。スイッチ３７として、例えばロータリースイッチが用いられる。
【0037】
（ＣＰＵ３１）
図６は、図５のＣＰＵの構成の一例を示す機能ブロック図である。図６に示すように、ＣＰＵ３１は、スイッチ設定取得部３１１、スイッチ番号判定部３１２、情報取得部３１３、アドレス設定部３１４および送受信処理部３１５を有している。なお、ここでは、本実施の形態１に係る機能を実行するための構成のみを示し、それ以外の構成については、説明を省略する。
図６は、図５のＣＰＵの構成の一例を示す機能ブロック図である。図６に示すように、ＣＰＵ３１は、スイッチ設定取得部３１１、スイッチ番号判定部３１２、情報取得部３１３、アドレス設定部３１４および送受信処理部３１５を有している。なお、ここでは、本実施の形態１に係る機能を実行するための構成のみを示し、それ以外の構成については、説明を省略する。
【0038】
スイッチ設定取得部３１１は、スイッチ３７に設定されたスイッチ番号を取得し、取得したスイッチ番号をＲＡＭ３２に記憶する。スイッチ番号判定部３１２は、後述するアドレス設定処理および電波強度情報取得処理の際に、スイッチ番号が０であるか否かを判定する。
【0039】
情報取得部３１３は、外部から受信した情報、あるいは、自装置のセンサ３６等によって得られた情報等の各種の情報を取得する。本実施の形態１において、情報取得部３１３は、他の無線通信装置から受信した制御パケットに基づき、当該無線通信装置の電波強度を示す電波強度情報を取得する。
【0040】
アドレス設定部３１４は、スイッチ番号判定部３１２による判定結果に基づき、自装置のアドレスを設定する。送受信処理部３１５は、情報取得部３１３で取得した電波強度情報を、第２無線通信部３４を介して基地局２に送信する処理を行う。
【0041】
［通信システム１００の動作］
本実施の形態１に係る通信システム１００の動作について説明する。まず、通信システム１００における基地局２と無線通信装置３１～３ｎとの間の基本的な通信動作について説明する。
本実施の形態１に係る通信システム１００の動作について説明する。まず、通信システム１００における基地局２と無線通信装置３１～３ｎとの間の基本的な通信動作について説明する。
【0042】
（基本動作）
無線通信装置３１～３ｎが、例えば、無線通信規格ＩＥＥＥ８０２．１５．４で定義されるマルチホップ方式を用いて通信を行う場合、基地局２は、定期的に無線通信装置間で通信される経路情報に基づき、無線通信装置３１～３ｎからの上りの通信経路を決定する。無線通信装置３１～３ｎは、基地局２によって決定された上りの通信経路を利用して、データを上位装置であるＧＷ装置１に送信する。ＧＷ装置１は、下りの通信経路を利用し、基地局２を経由して、設定に関する制御情報を含む制御パケットを無線通信装置３１～３ｎに送信する。
無線通信装置３１～３ｎが、例えば、無線通信規格ＩＥＥＥ８０２．１５．４で定義されるマルチホップ方式を用いて通信を行う場合、基地局２は、定期的に無線通信装置間で通信される経路情報に基づき、無線通信装置３１～３ｎからの上りの通信経路を決定する。無線通信装置３１～３ｎは、基地局２によって決定された上りの通信経路を利用して、データを上位装置であるＧＷ装置１に送信する。ＧＷ装置１は、下りの通信経路を利用し、基地局２を経由して、設定に関する制御情報を含む制御パケットを無線通信装置３１～３ｎに送信する。
【0043】
（通信経路の決定）
ここで、通信システム１００による通信経路の決定方法について説明する。図７は、各ノード間のコストについて説明するための概略図である。図７では、複数のノードａ～ｇにおけるノード間のリンクコストが示されている。リンクコストは、あるノードの周辺に位置する他のノードとの電波強度によって決定されるコストであり、例えば「１」～「３」の３段階の値で示される。リンクコストは、値が小さいほど距離が短いことを示す。
ここで、通信システム１００による通信経路の決定方法について説明する。図７は、各ノード間のコストについて説明するための概略図である。図７では、複数のノードａ～ｇにおけるノード間のリンクコストが示されている。リンクコストは、あるノードの周辺に位置する他のノードとの電波強度によって決定されるコストであり、例えば「１」～「３」の３段階の値で示される。リンクコストは、値が小さいほど距離が短いことを示す。
【0044】
図８は、図７に示すノードｃのルーティングテーブルの一例を示す概略図である。なお、図８において、ノードａは、本実施の形態１における基地局２に対応し、ノードｂ～ｇは、無線通信装置３１～３ｎに対応するものとする。
【0045】
図８のルーティングテーブルにおいて、項目「送信先」は、ノードｃがパケットを送信する相手であり、ノードｃの親となるノードを示す。項目「リンクコスト」は、上述したように、ノードｃの周辺に位置する他のノードに対するコストを示す。項目「パスコスト」は、送信先のノードからＧＷ装置１に対応するノードａまでのコストを示す。この例において、パスコストの値は、ノードｃの送信先のノードからノードａまでのコストの値の和となっている。
【0046】
項目「親」は、項目「宛先」に記載されたノードの親となるノードを示す。項目「固定接続」は、リンクコストおよびパスコストの値に関わらず、強制的に親として選択されるノードを示す。固定接続には、スイッチ３７によって設定された番号を有するノードが選択される。図８に示す例において、リンクコストおよびパスコストを考慮すると、ノードｃの宛先（親）として、ノードｂが望ましい。
【0047】
通常の通信システムにおいては、パスコストが優位なノードが親として選択される。これに対して、本実施の形態１に係る通信システム１００では、スイッチ３７によって固定接続の設定が行われ、固定接続で指定された親が選択される。
【0048】
（スイッチ定義情報）
図９は、スイッチ定義情報について説明するための概略図である。図９では、スイッチ３７のスイッチ番号と動作とが、互いに関連付けられている。スイッチ定義情報において、項目「スイッチ番号」は、スイッチ３７に設定された番号を示す。なお、番号は１６進表記となっている。項目「動作」は、対応するスイッチ番号がスイッチ３７に設定された際の動作を示す。
図９は、スイッチ定義情報について説明するための概略図である。図９では、スイッチ３７のスイッチ番号と動作とが、互いに関連付けられている。スイッチ定義情報において、項目「スイッチ番号」は、スイッチ３７に設定された番号を示す。なお、番号は１６進表記となっている。項目「動作」は、対応するスイッチ番号がスイッチ３７に設定された際の動作を示す。
【0049】
例えば、スイッチ番号が「０」に設定された場合、対応する無線通信装置は、「固定接続なし」として動作する。すなわち、当該無線通信装置は、移動体の無線通信装置として動作する。また、スイッチ番号が「１」に設定された場合、対応する無線通信装置は、ＧＷ装置１を親とし、固定的に配置されたものとして動作する。さらに、スイッチ番号が「２」～「Ｆ」に設定された場合、対応する無線通信装置は、スイッチ番号を固定アドレスとし、固定的に配置されたものとして動作する。
【0050】
具体的には、例えばトンネル内で所定の間隔で配置される無線通信装置、もしくは、ビルの各階に配置される無線通信装置には、固定接続を行うようにスイッチ３７のスイッチ番号が「２」～「Ｆ」に設定される。また、移動する人または重機に配置される無線通信機には、スイッチ３７のスイッチ番号が「固定接続なし」となる「０」が設定される。
【0051】
スイッチ番号が「２」～「Ｆ」に設定された場合、対応する無線通信装置は、スイッチ番号に対応するアドレス「０ｘ０００２」～アドレス「０ｘ０００Ｆ」が固定アドレスとして割り当てられ、固定的に配置されたものとして動作する。なお、「０ｘ」は、当該アドレスの値が１６進表記であることを示す。また、スイッチ番号が「０」に設定された場合、対応する無線通信装置は、アドレス「０ｘ００１０」～アドレス「０ｘＦＦＦＥ」の何れかのアドレスが割り当てられ、移動体に配置されたものとして動作する。これらのアドレスは、無線通信装置のＭＡＣアドレス等に基づき、基地局２によって割り当てられる。
【0052】
（無線通信装置３１～３ｎの位置推定）
本実施の形態１に係る通信システム１００による無線通信装置３１～３ｎの位置推定について説明する。本実施の形態１に係る通信システム１００において、基地局２は、無線通信装置３１～３ｎのうち、固定的に配置されていない、人または重機等の移動体に配置された無線通信装置に対して、電波強度を測定するための測定パケットを送信する。そして、基地局２は、移動体の無線通信装置から測定パケットに対する応答を受信し、受信した測定パケットの応答に基づき、移動体の無線通信装置の位置を推定する。
本実施の形態１に係る通信システム１００による無線通信装置３１～３ｎの位置推定について説明する。本実施の形態１に係る通信システム１００において、基地局２は、無線通信装置３１～３ｎのうち、固定的に配置されていない、人または重機等の移動体に配置された無線通信装置に対して、電波強度を測定するための測定パケットを送信する。そして、基地局２は、移動体の無線通信装置から測定パケットに対する応答を受信し、受信した測定パケットの応答に基づき、移動体の無線通信装置の位置を推定する。
【0053】
このとき、移動体の無線通信装置は、自装置に最も近くに固定的に配置された無線通信装置との間の電波強度を含むパケットを測定パケットに対する応答として、基地局２に対して送信する。
【0054】
このような動作を行うため、本実施の形態１に係る無線通信装置３１～３ｎでは、以下で説明するアドレス設定処理と電波強度情報取得処理とが行われる。また、基地局２では、以下で説明する位置推定処理が行われる。
【0055】
（無線通信装置３１～３ｎによるアドレス設定処理）
図１０は、本実施の形態１に係る通信システムの無線通信装置によるアドレス設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、無線通信装置３１の動作を例にとって説明する。アドレス設定処理は、それぞれの無線通信装置３１～３ｎが固定的に配置されたものであるのか、あるいは、移動体に配置されたものであるのかを設定するための処理である。
図１０は、本実施の形態１に係る通信システムの無線通信装置によるアドレス設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、無線通信装置３１の動作を例にとって説明する。アドレス設定処理は、それぞれの無線通信装置３１～３ｎが固定的に配置されたものであるのか、あるいは、移動体に配置されたものであるのかを設定するための処理である。
【0056】
まず、ステップＳ１において無線通信装置３１が起動されると、ステップＳ２において、ＣＰＵ３１のスイッチ設定取得部３１１は、スイッチ３７に設定されたスイッチ番号をＲＡＭ３２から読み出す。
【0057】
次に、ステップＳ３において、スイッチ番号判定部３１２は、読み出されたスイッチ番号が０であるか否かを判定する。スイッチ番号が０以外である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、アドレス設定部３１４は、ステップＳ４において、読み出したスイッチ番号を固定アドレスとして設定する。一方、スイッチ番号が０である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、アドレス設定部３１４は、ステップＳ５において、自装置のアドレスを「固定アドレスなし」と設定する。
【0058】
このように、無線通信装置３１は、スイッチ３７の設定に基づき、自装置のアドレスを設定する。すなわち、無線通信装置３１は、自装置が人または重機等の移動体に設けられる場合に「固定アドレス」が設定され、固定的に設けられる場合に固定アドレス以外のアドレスが設定される。
【0059】
（無線通信装置３１～３ｎによる電波強度情報取得処理）
図１１は、本実施の形態１に係る通信システムの無線通信装置による電波強度情報取得処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、無線通信装置３１の動作を例にとって説明する。電波強度情報取得処理は、自装置が移動体に配置された場合に、固定的に配置された他の無線通信装置に対する電波強度を示す電波強度情報を取得するための処理である。
図１１は、本実施の形態１に係る通信システムの無線通信装置による電波強度情報取得処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、無線通信装置３１の動作を例にとって説明する。電波強度情報取得処理は、自装置が移動体に配置された場合に、固定的に配置された他の無線通信装置に対する電波強度を示す電波強度情報を取得するための処理である。
【0060】
まず、ステップＳ１１において、無線通信装置３１は、基地局２から送信された測定パケットを、第２無線通信部３４を介して受信する。ステップＳ１２において、ＣＰＵ３１のスイッチ番号判定部３１２は、ＲＡＭ３２から読み出された自装置のスイッチ番号が０であるか否かを判定する。スイッチ番号が０である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、情報取得部３１３は、ステップＳ１３において、自装置の電波強度情報を取得する。そして、送受信処理部３１５は、取得した電波強度情報を、受信した測定パケットに対する応答として、第２無線通信部３４を介して基地局２に向けて送信する。一方、スイッチ番号が０以外である場合（ステップＳ１２：ＮＯ）には、一連の処理が終了する。
【0061】
このように、無線通信装置３１は、基地局２から測定パケットを受信した場合で、自装置のアドレスに固定アドレスが設定されていないときに、基地局２からの電波強度測定の要求に対して電波強度を測定する。そして、無線通信装置３１は、測定結果である電波強度を基地局２に送信する。
【0062】
（基地局２による位置推定処理）
図１２は、本実施の形態１に係る通信システムの基地局による位置推定処理の流れの一例を示すフローチャートである。位置推定処理は、固定的に配置された無線通信装置の位置情報と、当該無線通信装置に対する電波強度とに基づき、移動体の無線通信装置の位置を推定するための処理である。
図１２は、本実施の形態１に係る通信システムの基地局による位置推定処理の流れの一例を示すフローチャートである。位置推定処理は、固定的に配置された無線通信装置の位置情報と、当該無線通信装置に対する電波強度とに基づき、移動体の無線通信装置の位置を推定するための処理である。
【0063】
まず、ステップＳ２１において、ＣＰＵ２１のリスト収集部２１１は、現在接続している接続リストを収集する。ステップＳ２２において、判定部２１２は、接続リストにおいて、すべての無線通信装置３１～３ｎに対して以下のステップＳ２３～ステップＳ３２の処理が終了したか否かを判定する。すべての無線通信装置３１～３ｎに対する処理が終了していない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）には、処理がステップＳ２３に移行する。すべての無線通信装置３１～３ｎに対する処理が終了した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）には、一連の処理が終了する。
【0064】
ステップＳ２３において、判定部２１２は、接続リスト中の対象となる無線通信装置のアドレスが固定接続しないアドレスであるか否かを判定する。対象の無線通信装置のアドレスが固定接続しないアドレスである場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、送受信処理部２１４は、ステップＳ２４において、この無線通信装置に対し、第１無線通信部２４を介して測定パケットを送信する。一方、対象の無線通信装置のアドレスが固定接続しないアドレスでない、すなわち、固定アドレスである場合（ステップＳ２３：ＮＯ）には、処理がステップＳ３３に移行する。
【0065】
ステップＳ２５において、判定部２１２は、送信した測定パケットに対する応答を受信したか否かを判定する。測定パケットに対する応答を受信した場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、パラメータ設定部２１３は、ステップＳ２６において、固定アドレスのテーブルインデックスｉと、電波の最大強度とを初期化する。この場合、パラメータ設定部２１３は、テーブルインデックスｉの値を「１」とし、最大強度の値を「０」とする。また、測定パケットに対する応答を受信しない場合（ステップＳ２５：ＮＯ）には、処理がステップＳ３１に移行する。
【0066】
ステップＳ２７において、判定部２１２は、測定パケットに対する応答として取得した電波強度が有効であるか否かを判定する。取得した電波強度が有効である場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、パラメータ設定部２１３は、ステップＳ２８において、取得した電波強度を取得強度に設定する。また、取得した電波強度が無効である場合（ステップＳ２７：ＮＯ）には、処理がステップＳ３１に移行する。
【0067】
ステップＳ２９において、判定部２１２は、ＲＡＭ２２に記憶されている電波の最大強度と取得強度とを比較する。比較の結果、取得強度が最大強度よりも大きい場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、パラメータ設定部２１３は、ステップＳ３０において、最大強度を取得強度で更新する。また、パラメータ設定部２１３は、テーブルインデックスｉの値に基づき、応答した無線通信装置に最も近い位置に固定的に配置された無線通信装置の位置情報を保持する。位置情報は、テーブルインデックスｉの値に対応するスイッチ番号の固定アドレスに基づき判断することができる。一方、取得強度が最大強度以下である場合（ステップＳ２９：ＮＯ）には、処理がステップＳ３１に移行する。
【0068】
ステップＳ３１において、ＣＰＵ２１は、テーブルインデックスｉの値を１だけインクリメントする。ステップＳ３２において、判定部２１２は、テーブルインデックスｉの値が最大値であるか否かを判定する。テーブルインデックスｉの値が最大値である場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、ステップＳ３３において、接続リストを次のリストに変更する。そして、処理がステップＳ２２に戻る。また、テーブルインデックスｉの値が最大値でない場合（ステップＳ３２：ＮＯ）には、処理がステップＳ２７に戻る。
【0069】
ステップＳ２２～ステップＳ３２までの処理は、収集した接続リストの数だけ繰り返される。これにより、それぞれの無線通信装置３１～３ｎのうち、電波強度が最も大きい固定アドレスの無線通信装置が探索される。
【0070】
このように、基地局２は、無線通信装置３１～３ｎのうち、移動体に配置された無線通信装置に対して測定パケットを送信し、測定パケットに対する応答を受信する。そして、基地局２は、受信した応答に含まれる、応答を返した無線通信装置に最も隣接する固定された無線通信装置の位置情報と、当該無線通信装置に対する電波強度情報とを取得する。これにより、基地局２は、応答を返した移動体の無線通信装置の位置を推定することができる。
【0071】
以上のように、本実施の形態１に係る通信システム１００において、基地局２は、固定的に配置された第１の無線通信装置のうち、所定の移動体に配置された第２の無線通信装置に最も近い第１の無線通信装置の位置情報に基づき、第２の無線通信装置の位置を推定する。これにより、無線区間に障害物が存在する場合でも、無線通信装置の位置を推定することができる。
【0072】
以上、本発明の実施の形態１について説明したが、本発明は、上述した実施の形態１に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形または応用が可能である。例えば、実施の形態１において、無線通信装置３１～３ｎは、センサ３６で取得したセンサ情報を基地局２に対して送信する場合について説明したが、これに限られず、無線通信装置３１～３ｎは、センサ情報以外のデータを基地局２に送信してもよい。
【符号の説明】
【0073】
１ ゲートウェイ装置、２ 基地局、３１～３ｎ 無線通信装置、１１ ＣＰＵ、１２ ＲＡＭ、１３ フラッシュメモリ、１４ 保守用通信部、１５ 外部出力用通信部、１６ ＧＷ側有線通信部、２１ ＣＰＵ、２２ ＲＡＭ、２３ フラッシュメモリ、２４ 第１無線通信部、２５ 外部出力用通信部、２６ 基地局側有線通信部、３１ ＣＰＵ、３２ ＲＡＭ、３３ フラッシュメモリ、３４ 第２無線通信部、３５ 外部出力用通信部、３６ センサ、３７ スイッチ、１００ 通信システム、２１１ リスト収集部、２１２ 判定部、２１３ パラメータ設定部、２１４ 送受信処理部、３１１ スイッチ設定取得部、３１２ スイッチ番号判定部、３１３ 情報取得部、３１４ アドレス設定部、３１５ 送受信処理部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】