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技術 通信装置、通信制御方法および通信制御プログラム

出願人 大成建設株式会社
発明者 加藤崇森直樹梅津匡一
出願日 2015年8月25日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2015-165967
公開日 2017年3月2日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2017-046111
状態 特許登録済
技術分野 無線伝送方式一般(ダイバーシチ方式等) 移動無線通信システム
主要キーワード 遠隔操作室 モニタ画 作業区域 無人化施工 タイマ装置 受信強度測定 速度検出センサ 右折地点
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

無線通信を用いた移動装置の制御を安定して行うことができる。

解決手段

移動装置4に搭載され、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントとの間で当該移動装置4の制御信号通信を行う通信装置10であって、複数の通信アンテナ11a,11bと、前記複数のアクセスポイントから発信された通信電波受信強度を測定する受信強度測定部14と、各々の前記無線アンテナ11a,11bと各々の前記アクセスポイントとを1対1で接続する接続AP制御部15と、を備え、前記接続AP制御部15は、何れか一つの通信アンテナ11aと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナ11bと他のアクセスポイントとを接続する。

概要

背景

作業員立ち入れない作業区域では、遠隔操作による無人化施工が採用される場合がある。無人化施工では、例えば、作業現場から送られてくる映像を複数のモニタ画面に表示し、オペレータがこのモニタ画面を確認しながら無線通信を用いた遠隔操作により建設機械を制御する(例えば、特許文献1参照)。

従来、無人化施工における通信制御方式として、以下に示す二つのものが知られている。
第1の通信制御方式は、建設機械と通信を行う中継器アクセスポイントAP)として、一つの指向性アンテナを使用するものである。この第1の通信制御方式は、遠距離での制御信号送受信に有効である。
第2の通信制御方式は、建設機械と通信を行う中継器として、複数の無指向性アンテナを使用するものである。この第2の通信制御方式は、建設機械が移動する度に接続先を別の中継器に切り替えて無線通信を行う。

概要

無線通信を用いた移動装置の制御を安定して行うことができる。移動装置4に搭載され、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントとの間で当該移動装置4の制御信号の通信を行う通信装置10であって、複数の通信アンテナ11a,11bと、前記複数のアクセスポイントから発信された通信電波受信強度を測定する受信強度測定部14と、各々の前記無線アンテナ11a,11bと各々の前記アクセスポイントとを1対1で接続する接続AP制御部15と、を備え、前記接続AP制御部15は、何れか一つの通信アンテナ11aと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナ11bと他のアクセスポイントとを接続する。

目的

本発明は、無線通信を用いた移動装置の制御を安定して行うことができる通信装置、通信制御方法および通信制御プログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

移動装置に搭載され、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントとの間で当該移動装置の制御信号通信を行う通信装置であって、複数の通信アンテナと、前記複数のアクセスポイントから発信された通信電波受信強度を測定する受信強度測定部と、各々の前記無線アンテナと各々の前記アクセスポイントとを1対1で接続する接続AP制御部と、を備え、前記接続AP制御部は、何れか一つの通信アンテナと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナと他のアクセスポイントとを接続する、ことを特徴とする通信装置。

請求項2

前記複数の通信アンテナには、通信における優先順位が設定されており、前記接続AP制御部は、第1の通信アンテナが接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度と比較して、前記第1の通信アンテナよりも優先順位の低い第2の通信アンテナが接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度が強くなった場合に、当該第1の通信アンテナの接続先と当該第2の通信アンテナの接続先とを互いに切り替える、ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。

請求項3

前記通信アンテナの数は、前記アクセスポイントの数よりも少ない数であり、前記接続AP制御部は、前記複数の通信アンテナに接続していない未接続のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度と比較して、各々の前記通信アンテナに接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度が弱くなった場合に、当該受信強度が弱くなった通信アンテナの接続先を前記未接続のアクセスポイントに切り替える、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の通信装置。

請求項4

移動装置を制御する信号であり、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントから送信される制御信号の通信制御方法であって、前記移動装置は、複数の通信アンテナを備えており、何れか一つの通信アンテナと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナと他のアクセスポイントと1対1で接続する、ことを特徴とする通信制御方法。

請求項5

移動装置を制御する信号であり、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントから送信される制御信号の通信制御プログラムであって、前記移動装置は、複数の通信アンテナを備えており、コンピュータを、前記複数のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度を測定する受信強度測定部と、各々の前記無線アンテナと各々の前記アクセスポイントとを1対1で接続する接続AP制御部として機能させ、前記接続AP制御部は、何れか一つの通信アンテナと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナと他のアクセスポイントとを接続する、ことを特徴とする通信制御プログラム。

技術分野

0001

本発明は、通信装置通信制御方法および通信制御プログラムに関する。

背景技術

0002

作業員立ち入れない作業区域では、遠隔操作による無人化施工が採用される場合がある。無人化施工では、例えば、作業現場から送られてくる映像を複数のモニタ画面に表示し、オペレータがこのモニタ画面を確認しながら無線通信を用いた遠隔操作により建設機械を制御する(例えば、特許文献1参照)。

0003

従来、無人化施工における通信制御方式として、以下に示す二つのものが知られている。
第1の通信制御方式は、建設機械と通信を行う中継器アクセスポイントAP)として、一つの指向性アンテナを使用するものである。この第1の通信制御方式は、遠距離での制御信号送受信に有効である。
第2の通信制御方式は、建設機械と通信を行う中継器として、複数の無指向性アンテナを使用するものである。この第2の通信制御方式は、建設機械が移動する度に接続先を別の中継器に切り替えて無線通信を行う。

先行技術

0004

特開平10−102474号公報

発明が解決しようとする課題

0005

第1の通信制御方式では、中継器と建設機械との間に障害物があると、障害物によって無線電波通信電波)が遮断されて制御信号が建設機械に到達しないので、遠隔操作ができなくなる場合があった。
また、第2の通信制御方式では、建設機械と中継器との無線通信を常に1対1で行うので、中継器の切り替えを行う際に無線通信が一時的に切断されてしまう場合があった。なお、無線通信が切断される時間が短い場合でも、無線通信が切断される直前は通信電波の受信強度が低下するので制御が不安定になる問題がある。

0006

このような観点から、本発明は、無線通信を用いた移動装置の制御を安定して行うことができる通信装置、通信制御方法および通信制御プログラムを提供する。

課題を解決するための手段

0007

前記課題を解決するため、本発明に係る通信装置は、移動装置に搭載され、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントとの間で当該移動装置の制御信号の通信を行う通信装置である。この通信装置は、複数の通信アンテナと、前記複数のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度を測定する受信強度測定部と、各々の前記無線アンテナと各々の前記アクセスポイントとを1対1で接続する接続AP制御部とを備える。前記接続AP制御部は、何れか一つの通信アンテナと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナと他のアクセスポイントとを接続することを特徴とする。

0008

本発明に係る通信装置は、複数の通信アンテナを用いて制御信号の受信を冗長化するものである。本発明によれば、仮に一方の通信アンテナで受信する通信電波の受信強度が低下したり、通信が切断しても、他方の通信アンテナで受信する通信電波を用いて移動装置の制御を行うことができる。つまり、本発明によれば、すべての無線通信が途切れる可能性が低くなるので、移動装置の制御を安定して行うことができる。

0009

また、本発明に係る通信装置は、前記複数の通信アンテナに通信における優先順位が設定されており、前記接続AP制御部が、第1の通信アンテナが接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度と比較する。そして、第1の通信アンテナよりも優先順位の低い第2の通信アンテナが接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度が強くなった場合に、第1の通信アンテナの接続先と第2の通信アンテナの接続先とを互いに切り替えることを特徴とする。

0010

本発明に係る通信装置は、移動装置と接続中のアクセスポイントとの距離が離れることにより徐々に受信強度が低下した場合に、この接続中のアクセスポイントとの通信が切断される前に通信環境が良い他のアクセスポイントに接続先を切り替えることができる。つまり、本発明によれば、移動装置がどのように走行しても、最も受信強度が強い通信電波を用いて遠隔操作ができるので、移動装置の制御をより安定して行うことができる。

0011

また、本発明に係る通信装置は、通信アンテナの数が、アクセスポイントの数よりも少ない数であり、前記接続AP制御部が、前記複数の通信アンテナに接続していない未接続のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度と比較する。そして、各々の前記通信アンテナに接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度が弱くなった場合に、当該受信強度が弱くなった通信アンテナの接続先を前記未接続のアクセスポイントに切り替えることを特徴とする。

0012

本発明に係る通信装置は、例えば、障害物などの影響により接続しているアクセスポイントの通信環境が急激に悪化した場合にでも、通信環境が良い未接続のアクセスポイントに接続先を切り替えることができる。つまり、本発明によれば、障害物が存在する領域を移動装置が走行しても、すべての無線通信が途切れる可能性が低くなるので、移動装置の制御をより安定して行うことができる。

発明の効果

0013

本発明によれば、無線通信を用いた移動装置の制御を安定して行うことができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施形態に係る通信装置を用いた無人化施工システムの構成図である。
本発明の実施形態に係る通信装置の機能構成図である。
本発明の実施形態に係る通信制御方法を示すフローチャートの例示である。
本発明の実施形態に係る通信装置を搭載した建設機械を用いた走行実験を説明するための図である。
本発明の実施形態に係る通信装置を搭載した建設機械を用いた走行実験の結果を示す図である。
本発明の実施形態に係る通信装置の効果を説明するための図である。
本発明の実施形態に係る通信装置の効果を説明するための図である。

実施例

0015

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、参照する図面において、本発明を構成する部材の寸法は、説明を明確にするために誇張して表現されている場合がある。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

0016

≪実施形態に係る通信装置を用いた無人化施工システムの構成について≫
図1を参照して、実施形態に係る通信装置10(図2参照)を用いた無人化施工システムSについて説明する。無人化施工システムSは、無線通信を用いた遠隔操作によって移動装置(例えば、建設機械)を駆動させるためのものである。
無人化施工システムSは、PC(Personal Computer)1と、HUB2と、第1のAP31,第2のAP32,第3のAP33,第4のAP34(以下では、まとめてAP3と称する場合がある)と、移動装置4とを備えて構成されている。

0017

PC1は、移動装置4を遠隔操作するために用いられるものである。PC1は、作業現場Uから離れた遠隔操作室Tに設置されている。PC1は、例えば、オペレータにより操作されるコントローラと、移動装置4が有する撮影装置22(図2参照)で撮影した撮影画像を表示するモニタ画面とを備えている。PC1は、コントローラの操作に応じた制御信号をHUB2に出力する。

0018

HUB2は、有線によるネットワークにおいてケーブル集線する装置である。HUB2は、PC1およびAP3に接続されており、PC1から入力した制御信号を分岐して各AP31〜AP34に出力する。なお、PC1、HUB2およびAP3は、例えば、LAN(Local Area Network)ケーブルにより接続されている。

0019

AP(アクセスポイント)3は、PC1で生成した制御信号を移動装置4に伝えるための中継器である。AP3は、例えば、IEEE802.11の標準規格準拠した機器であってよい。各AP31〜AP34は、移動装置4が作業現場Uのどの位置にいても何れかの機器の制御信号が到達するように配置されることが望ましく、例えば、互いの距離が近くなりすぎないように所定の間隔をもって設置されている。なお、ここでは、作業現場Uに四つのAP31〜AP34を設置した場合を想定しているが、AP3の数はこれに限定されるものではなく、複数であればよい。

0020

各AP31〜AP34は、図示しない無線アンテナを備えており、互いに干渉しない異なるチャネル(以下、CHと称する場合がある)を用いて移動装置4との間で無線通信を行う。チャネルは、通信用割り当てられる周波数帯域を意味する。ここでは、各AP31〜AP34には予め異なるチャネルが設定されており、第1のAP31にCH1が設定され、第2のAP32にCH2が設定され、第3のAP33にCH3が設定され、第4のAP34にCH4が設定されていることにする。これにより、作業現場Uの空間には、各AP31〜AP34から発射(発信)されたCH1〜CH4の制御信号が混在している。

0021

移動装置4は、AP3との間で行う無線通信により作業現場U内を走行する。移動装置4は、AP3との間で無線通信を行うことが可能であると共に作業現場Uを走行できるものであればよく、その種類を特に限定されない。移動装置4は、例えば、ブルドーザバックホウダンプトラックなどの建設機械であってよい。移動装置4は、例えば、ある時点においてCH1およびCH2を用いて制御が行われており、また、他の時点においてCH1およびCH4を用いて制御が行われており、また、さらに他の時点においてCH2およびCH4を用いて制御が行われる(図1参照)。

0022

図2(適宜図1参照)を参照して、移動装置4の構成について説明する。なお、図2では、本発明に関連する構成のみを記載しており、本発明に関連していない機能については図示および説明を省略する。
移動装置4は、AP3との無線通信を行う通信装置10と、移動装置4の走行を制御する走行制御部20と、走行制御部20の制御により駆動する駆動機構21と、PC1のモニタ画面に表示する画像を撮影する撮影装置22とを備えて構成されている。

0023

通信装置10は、二つの無線アンテナ11a,11bと、無線アンテナ11a,11bの何れか一方に1対1の関係で接続される二つの送受信機12a,12bと、通信制御部13とからなる。送受信機12a,12bおよび通信制御部13は、CPU(Central Processing Unit)によるプログラム実行処理や、専用回路等により実現される。これらの機能がプログラム実行処理により実現する場合、図示しない記憶手段には、これらの機能を実現するためのプログラムが格納されている。

0024

無線アンテナ11a,11bは、通信電波を用いた通信を行うためのものである。無線アンテナ11a,11bは、同じ構成であってよく、例えば、送受信機12a,12bで発生された高周波電気エネルギーを通信電波として空間に発射し、また空間から通信電波を受け取り、高周波電気エネルギーを生成する。なお、ここでは、二つの無線アンテナ11a,11bを備える構成であるが、この数に限定されるものではなく複数であればよい。

0025

送受信機12a,12bは、無線通信における送信のための通信電波に用いる高周波電気エネルギーを発生する送信機としての機能と、受信した通信電波に基づく高周波電気エネルギーを復調して情報を復元する受信機としての機能とを備える装置である。なお、送受信機12a,12bは、送信機と受信機とが別々の装置として構成されていてもよい。

0026

通信制御部13は、無線アンテナ11a,11bおよび送受信機12a,12bを用いてAP3との無線通信を多重化する(ここでは、二重化)。つまり、通信制御部13は、無線アンテナ11a,11bをそれぞれ別のAP3に接続する。なお、ここでは、無線アンテナ11bを用いた無線通信に対して無線アンテナ11aを用いた無線通信が優先されるものとする。その為、無線アンテナ11aを「主側」と呼び、無線アンテナ11bを「副側」と呼ぶことにする。通信制御部13は、受信強度測定部14a,14bと、接続AP制御部15とからなる。ここでは、通信制御部13の処理の概要のみを説明し、その詳細は後記する通信制御方法で説明する。

0027

受信強度測定部14aは、通信アンテナ11aにおける通信環境を測定し、一方、受信強度測定部14bは、通信アンテナ11bにおける通信環境を測定する。例えば、移動装置4が移動することにより各AP3との距離が変化したり、障害物の影響を受けるようになったりと通信環境が変化する。受信強度測定部14a,14bは、移動装置4の位置の変化や時間の経過などに伴い、常に各AP3から発信された通信電波を測定する。受信強度測定部14a,14bは、例えば、通信アンテナ11a,11bで受信した通信電波のチャネル毎の受信強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator)を測定すればよい。

0028

接続AP制御部15は、受信強度測定部14a,14bで測定した各通信アンテナ11a,11bの通信環境(例えば、受信強度)の変化に基づいて、各通信アンテナ11a,11bの接続先のAP3の切り替えを行う。ここで、接続AP制御部15は、二つの通信アンテナ11a,11bの接続先の切り替えを同時に行わず、切り替えを行わない側の接続を継続しておくように制御する。これにより、移動装置4は、AP3との常時接続が可能となる。そして、接続AP制御部15は、主側の通信アンテナ11aに接続されるAP3から受信した制御信号(主側の制御信号)と、副側の通信アンテナ11bに接続されるAP3から受信した制御信号(副側の制御信号)とを走行制御部20に出力する。なお、主側の制御信号と副側の制御信号とは同じ内容である。

0029

走行制御部20は、移動装置4の走行に関する制御を担当する。走行制御部20は、通信装置10の通信制御部13から主側の制御信号および副側の制御信号を受け取り、これらの制御信号を用いて駆動機構21を制御する。

0030

駆動機構21は、前輪後輪およびこれらを支持する支持機構などからなる。駆動機構21の前輪または後輪には、移動装置4が前進および後進する速度V(km/h)を検出する速度検出センサが設置されている。

0031

撮影装置22は、PC1のモニタ画面に表示する画像を撮影するものである。撮影装置22は、例えば、CCD(Charged Coupled Device)カメラであり、移動装置4の遠隔操作に適した画像を撮影できる場所(例えば、運転席に対応する場所)に設置される。これにより、撮影装置22は、走行中の移動装置4の正面の画像を撮影する。撮影された映像は、通信装置10を介して無線通信によりPC1に送信される。

0032

≪実施形態に係る通信装置を用いた通信制御方法について≫
次に、図3を参照して、本発明の実施形態に係る通信装置10を用いた通信制御方法について説明する。図3は、実施形態に係る通信制御方法を示すフローチャートの例示である。最初に、受信強度測定部14a,14bは、周囲に存在するAP3が発射(発信)する通信電波の受信強度の測定を主側の通信アンテナ11a(主側ATと表記)および副側の通信アンテナ11b(副側ATと表記)で行う(ステップS1)。

0033

続いて、接続AP制御部15は、各通信アンテナ11a,11bがそれぞれ受信した通信電波の受信強度の測定結果を用いて、AP3に対して強度順に順位付けを行う(ステップS2)。例えば、二つの通信アンテナ11a,11bで受信した通信電波の受信強度が共に「CH1→CH2→CH3→CH4」の順に強いとすると、接続AP制御部15は、各通信アンテナ11a,11bにおけて「第1のAP31→第2のAP32→第3のAP33→第4のAP34」の順にアクセスポイントに順位付けを行う。

0034

なお、通信アンテナ11a,11bの設置場所近接している場合、通信電波の受信強度の測定結果が通信アンテナ11a,11bで常に同様になることも想定される。その場合、接続AP制御部15は、どちらか一方の通信アンテナ11a,11bで受信した通信電波の受信強度のみを用いて各AP3に対して強度順に順位付けを行うようにしてもよい。また、接続AP制御部15は、二つの通信アンテナ11a,11bで受信した通信電波の受信強度の平均値などを用いて各AP3に対して強度順に順位付けを行うようにしてもよい。

0035

続いて、接続AP制御部15は、各通信アンテナ11a,11bに通信環境が良いAP3の割り当てを行う(ステップS3)。接続AP制御部15は、例えば、主側の通信アンテナ11aに最大の受信強度の第1のAP31を割り当て、副側の通信アンテナ11bに二番目の受信強度の第2のAP32を割り当てる。これにより、接続AP制御部15は、走行制御部20に対して、第1のAP31から受信した第1の制御信号を主側の制御信号として出力し、また、第2のAP32から受信した第2の制御信号を副側の制御信号として出力する。なお、仮に二つの通信アンテナ11a,11bで異なる受信強度の強度順になった場合でも、接続AP制御部15は、主側の通信アンテナ11aと副側の通信アンテナ11bとで同じAP3を割り当てないようにする。

0036

続いて、走行制御部20は、接続AP制御部15から受け取った主側の制御信号および副側の制御信号を用いて駆動機構21を駆動させる。なお、走行制御部20により駆動機構21の制御方法は特に限定されず、例えば、主側の制御信号のみを用いて走行制御を行ってもよく、また、主側の制御信号と副側の制御信号とを常に比較することで誤りを検出するようにしてもよい。これにより、駆動機構21が制御され、移動装置(建設機械)4が移動する(ステップS4)。これにより、各AP3の通信環境が変化するため、各通信アンテナ11a,11bで受信する通信電波の受信強度が変化することになる。

0037

続いて、受信強度測定部14aは、主側の通信アンテナ11aで周囲のAP3から発信された通信電波の受信強度を測定する(ステップS5)。ステップS5で受信強度を測定するタイミングは、移動装置4の移動距離に基づくものであってもよいし、経過時間に基づくものであってもよい。移動距離に基づく場合、移動装置4には、位置情報を取得できるセンサ類を備えるようにする。この位置情報を取得するためのセンサ類は、例えば、速度検出センサやGPS(Global Positioning System)であってよい。また、走行する移動装置4を自動追尾して、移動装置4の位置情報を周期的にPC1に送信するトータルステーションを用いることもできる。一方、経過時間に基づく場合、移動装置4には、経過時間や時刻を計ることができるタイマ装置を備えるようにするのがよい。そして、接続AP制御部15は、主側の通信アンテナ11aに接続中のAP3と未接続のAP3との受信強度を比較する(ステップS6)。

0038

また、受信強度測定部14bは、主側の処理と同様にして、副側の通信アンテナ11bで周囲のAP3から発信された通信電波の受信強度を測定する(ステップS7)。そして、接続AP制御部15は、副側の通信アンテナ11bに接続中のAP3と未接続のAP3の受信強度を比較する(ステップS8)。なお、ステップS5〜ステップS8に示す受信強度の強度比較の処理の順番は、図3に示したものに限定されず、例えば、先に副側の通信アンテナ11bの強度比較を行ってから主側の通信アンテナ11aの強度比較を行ってもよい。

0039

続いて、接続AP制御部15は、各通信アンテナ11a,11bについて、接続中のAP3よりも受信強度が強い未接続のAP3があるか否かを判定する(ステップS9)。接続AP制御部15は、接続中のAP3よりも受信強度が強い未接続のAP3がある場合(ステップS9で“Yes”)にステップS10に処理を進める。一方、接続AP制御部15は、接続中のAP3よりも受信強度が強い未接続のAP3がない場合(ステップS9で“No”)にステップS12に処理を進める。

0040

接続中のAP3よりも受信強度が強い未接続のAP3がある場合(ステップS9で“Yes”)に、接続AP制御部15は、この未接続のAP3に再接続(接続の切り替え)させる通信アンテナ11a,11bを決定する(ステップS10)。そして、接続AP制御部15は、受信強度が強い未接続のAP3をステップS10で決定した通信アンテナ11a,11bに再接続する(ステップS11)。なお、接続AP制御部15は、この際に、切り替えを行わない側の別の通信アンテナ11a,11bの接続を維持させる。

0041

続いて、接続AP制御部15は、主側の通信アンテナ11aに接続中のAP3の受信強度が、副側の通信アンテナ11bに接続中のAP3の受信強度よりも強いか否かを判定する(ステップS12)。接続AP制御部15は、主側の受信強度よりも副側の受信強度が強い場合(ステップS12で“Yes”)にステップS13に処理を進める。一方、接続AP制御部15は、主側の受信強度よりも副側の受信強度が弱い場合(ステップS12で“No”)にステップS4に処理を戻す。

0042

主側よりも副側の受信強度が強い場合(ステップS12で“Yes”)に、接続AP制御部15は、ステップS13およびステップS14で、主側の通信アンテナ11aに接続中のAP3と、副側の通信アンテナ11bに接続中のAP3とを入れ替えて再接続する。具体的には、接続AP制御部15は、主側の通信アンテナ11aのAP3の接続を維持したまま、主側の通信アンテナ11aに接続中のAP3を副側の通信アンテナ11bに再接続する(ステップS13)。また、接続AP制御部15は、ステップS13で再接続した副側の通信アンテナ11bのAP3の接続を維持したまま、副側の通信アンテナ11aに元々接続していたAP3を主側の通信アンテナ11aに再接続する(ステップS14)。そして、ステップS4に処理を戻す。

0043

≪実施形態に係る通信装置の効果について≫
実施形態に係る通信装置10を用いた移動装置4の走行実験ついて説明する。図4は走行実験を行った作業現場Uおよび移動装置4の走行ルートを説明するための図である。走行実験に使用した作業現場Uは、横方向が約70メートル縦方向が約60メートルの矩形状をなしている。作業現場Uの左上隅には第1のAP31が設置されると共に、右上隅には第2のAP32が設置されている。また、作業現場Uの中央付近には複数の障害物V,Vが存在する。走行実験では、移動装置4として模型の車両を使用した。

0044

走行実験では、まず、第1のAP31を設置した付近地点Xから第2のAP32を設置した付近の地点Yまで移動装置4を直進させた。そして、地点Yに到着したら、移動装置4を90°右折させて地点Zまで直進させた。ここで、地点Xから地点Yまでの走行ルートLは、第1のAP31や第2のAP32から発射される通信電波を障害物Vの影響なく受信することができる「見通し領域」である。一方、地点Yから地点Zまでの走行ルートMは、第2のAP32から発射される通信電波を障害物Vの影響なく受信することができるが第1のAP31から発射される通信電波を障害物Vの影響により受信しづらい「見通し外領域」である。

0045

走行実験の結果を図5に示す。図5に示すグラフ横軸は、移動装置4の位置であり、地点Xから地点Yまでの距離および地点Yから地点Zまでの距離で表されている。一方、図5に示すグラフの縦軸は、受信強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator)である。太線のグラフは、主側の通信アンテナ11aの受信強度の値を示す。一方、細線のグラフは、副側の通信アンテナ11bの受信強度の値を示す。ここでは、副側の無線アンテナ11bを用いた無線通信に対して主側の無線アンテナ11aを用いた無線通信が優先される。

0046

移動装置4がスタート地点Xにある状態において、主側の無線アンテナ11aは第1のAP31からの通信電波を受信し、副側の無線アンテナ11bは第2のAP32からの通信電波を受信している。移動装置4がスタート地点Xにある状態において、主側の無線アンテナ11aが受信する第1のAP31からの通信電波の受信強度は「約45dB」であり、副側の無線アンテナ11bが受信する第2のAP32からの通信電波の受信強度は「約15dB」であった。

0047

続いて、移動装置4がスタート地点Xから地点Yに向かって直進するにつれて、移動装置4と第1のAP31との距離が遠くなるので、第1のAP31から発信され主側の無線アンテナ11aが受信する通信電波の受信強度は徐々に弱くなる。一方、移動装置4と第2のAP32との距離が近くなるので、第2のAP32から発信され副側の無線アンテナ11bが受信する通信電波の受信強度は徐々に強くなる。そして、スタート地点Xから約55m進んだ地点で、第1のAP31から受信する通信電波の受信強度よりも第2のAP32から受信する通信電波の受信強度が強くなった。

0048

通信電波の受信強度が逆転した後に、接続AP制御部15(図2参照)は、主側の無線アンテナ11aの接続先を第2のAP32に切り替え、また、副側の無線アンテナ11bの接続先を第1のAP31に切り替えた(図3のステップS12〜S14参照)。これにより、走行制御部20は、第2のAP32から発信された通信電波を用いて走行制御を行うことになる。通信電波の切り替え後に、移動装置4が地点Yに向かってさらに直進するにつれて、移動装置4と第2のAP32との距離が近くなるので、第2のAP32から発信され主側の無線アンテナ11aが受信する通信電波の受信強度は徐々に強くなる。一方、移動装置4と第1のAP31との距離が遠くなるので、第1のAP31から発信され副側の無線アンテナ11bが受信する通信電波の受信強度は徐々に弱くなる。

0049

続いて、移動装置4が地点Yに接近したら、オペレータはPC1を用いて右折の遠隔操作を行った。これにより、移動装置4は、主側の無線アンテナ11aが第2のAP32から受信した右折の制御信号に基づいて地点Yで90°右折し、地点Zに向かって直進を始める。そして、移動装置4が右折地点Yから地点Zに向かって直進するにつれて、移動装置4と第2のAP32との距離が遠くなるので、第2のAP32から発信され主側の無線アンテナ11aが受信する通信電波の受信強度は徐々に弱くなる。一方、移動装置4と第1のAP31との距離が遠くなると共に障害物Vの影響を受ける。その為、第1のAP31から発信され副側の無線アンテナ11bが受信する通信電波の受信強度は、第2のAP32から発信され主側の無線アンテナ11aが受信する通信電波に比べてさらに弱くなる。しかしながら、第1のAP31から発信され副側の無線アンテナ11bが受信する通信電波は補助的なものなのであり、例え通信が切断されても主側の制御信号により制御が可能である。したがって、移動装置4の走行に影響はない。

0050

なお、走行実験では、通信アンテナ11a,11bとAP3との数が同数であったので、未接続のAP3への切り替えを行っていないが、図6に示すように地点Zに未接続の第3のAP33がある場合を想定する。つまり、通信アンテナ11a,11bの数に比べて、AP3の数が多い場合である。この場合において、移動装置4が見通し外領域である走行ルートMを走行したときに、接続AP制御部15は、副側の無線アンテナ11bの接続先を障害物Vの影響により受信電波が弱まった第1のAP31から第3のAP33に切り替える。このことについて図7を参照して説明する。

0051

地点Xから地点Yまでの走行は、先に説明した走行実験と同じである。地点Yにおいて、移動装置4は、主側の無線アンテナ11aが第2のAP32から受信した右折の制御信号に基づいて地点Yで90°右折し、地点Zに向かって直進を始める。移動装置4が右折地点Yから地点Zに向かって直進するにつれて、移動装置4と第2のAP32との距離が遠くなるので、第2のAP32から発信され主側の無線アンテナ11aが受信する通信電波の受信強度は徐々に弱くなる。一方、移動装置4と第1のAP31との距離が遠くなると共に障害物Vの影響を受ける。その為、第1のAP31から発信され副側の無線アンテナ11bが受信する通信電波の受信強度は、第2のAP32から発信され主側の無線アンテナ11aが受信する通信電波に比べてさらに弱くなる。そして、地点Yから約10m進んだ地点で、第1のAP31から発信された通信電波の受信強度よりも第3のAP33から発信された通信電波の受信強度が強くなる。

0052

通信電波の受信強度が逆転した後に、接続AP制御部15は、副側の無線アンテナ11bの接続先を第3のAP33に切り替え、一方、主側の無線アンテナ11aの接続先を第2のAP32のままで維持する(図3のステップS9〜S10参照)。さらに、直進して地点Yから約40m進んだ地点で、第2のAP32から発信された通信電波の受信強度よりも第3のAP33から発信された通信電波の受信強度が強くなる。通信電波の受信強度が逆転した後に、接続AP制御部15は、主側の無線アンテナ11aの接続先を第3のAP33に切り替え、また、副側の無線アンテナ11bの接続先を第2のAP32に切り替える(図3のステップS12〜S14参照)。これにより、走行制御部20は、第3のAP33から発信された受信強度が最も強い通信電波を用いて走行制御を行うことになる。

0053

以上のように、本発明に係る通信装置10は、複数の通信アンテナ11a,11bを用いて制御信号の受信を冗長化して行う。その為、通信装置10は、仮に一方の通信アンテナで受信する通信電波の受信強度が低下したり通信が切断しても、他方の通信アンテナで受信する通信電波を用いて移動装置4の制御を行うことができる。つまり、すべての無線通信が途切れる可能性が低くなるので、移動装置4の制御を安定して行うことができる。

0054

また、本発明に係る通信装置10は、移動装置4と接続中のAP3との距離が離れることにより徐々に受信強度が低下した場合に、この接続中のAP3との通信が切断される前に通信環境が良い他のAP3に接続先を切り替える。つまり、移動装置4がどのように走行しても、最も受信強度が強い通信電波を用いて遠隔操作ができるので、移動装置4の制御をより安定して行うことができる。

0055

また、本発明に係る通信装置10は、障害物などの影響により、特定のAP3の通信環境が急激に悪化した場合にでも、通信環境が良い未接続のAP3に接続先を切り替えることができる。つまり、障害物が存在する領域を移動装置4が走行しても、すべての無線通信が途切れる可能性が低くなるので、移動装置4の制御をより安定して行うことができる。

0056

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。実施形態の変形例を以下に示す。

0057

実施形態では、移動装置4として遠隔操作を行う建設機械を想定していたが、移動装置4はこれに限定されるものではない。移動装置4は、例えば、自律走行による無人化施工に使用される車両であってもよい。

0058

また、実施形態では、無線アンテナ11a,11bに対して、通信における優先順位(主側、副側)を予め設定していた。しかしながら、通信制御部13(特に、接続AP制御部15)が無線アンテナ11a,11bに対して優先順位を適宜設定するようにしてもよい。その場合、通信制御部13は、無線アンテナ11a,11bの接続先のAP3を切り替えるのではなく、無線アンテナ11a,11bの優先順位を変更するようにしてもよい。

0059

1 PC
2 HUB
3AP(アクセスポイント)
4移動装置
10通信装置
11a,11b通信アンテナ
12a,12b送受信機
13通信制御部(コンピュータ
14a,14b受信強度測定部
15 接続AP制御部
S無人化施工システム
T遠隔操作室
U作業現場
V 障害物

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