JP2016192693A - Mobile communication device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、移動通信装置に関し、特にハンドオーバ時に通信の瞬断を抑えつつ基地局を切り替える技術に関する。 The present invention relates to a mobile communication device, and more particularly to a technique for switching a base station while suppressing instantaneous interruption of communication during a handover.
無線ＬＡＮ（Local Area Network）では、移動通信装置が移動することによって、接続中の基地局（アクセスポイント）から物理的に離れると、基地局との間の無線の状態が劣化する。そのため、移動通信装置は、他の基地局への通信チャネルの切り替え（ハンドオーバ）時に、近隣の基地局に対してスキャン（探索要求）を行い、その応答を用いてリストを作成し、当該リストから新しい基地局を選択して接続する。このようなハンドオーバを行う際、接続中の基地局との無線通信が一旦切断されるために、通信の瞬断や遅延が発生することが知られている。 In a wireless local area network (LAN), when a mobile communication device moves and physically moves away from a connected base station (access point), the wireless state with the base station deteriorates. Therefore, the mobile communication device scans (searches for) a neighboring base station at the time of switching (handover) the communication channel to another base station, creates a list using the response, and creates a list from the list. Select and connect a new base station. It is known that when such a handover is performed, the wireless communication with the connected base station is temporarily disconnected, causing a communication interruption or delay.
ＩＥＥＥ８０２．１１ｋでは、移動通信装置が接続先の基地局に対して近隣の基地局の情報を要求すると、当該基地局は何らかの手段を用いて近隣の基地局のリストを取得し、その結果を移動通信装置へ応答する。これにより、移動通信装置は、必ず接続に成功する新たな基地局を含むリストが得られるため、より高速なハンドオーバが可能となる。具体的には、移動通信装置が、ハンドオーバ時のスキャンで得られる物理的に接続可能な基地局のリストを作成後、この作成したリストを、ＩＥＥＥ８０２．１１ｋを用いて得られた基地局のリストと照合することで、必ず接続に成功する基地局で尚且つ、カバレッジエリア内にある基地局を選択することが可能となる。 In IEEE802.11k, when a mobile communication device requests information on neighboring base stations from a connected base station, the base station uses some means to obtain a list of neighboring base stations, and moves the result. Respond to the communication device. As a result, the mobile communication apparatus can obtain a list including a new base station that is always successfully connected, so that higher-speed handover is possible. Specifically, after the mobile communication apparatus creates a list of physically connectable base stations obtained by scanning at the time of handover, the created list is converted into a list of base stations obtained using IEEE802.11k. It is possible to select a base station that always succeeds in connection and in the coverage area.
しかしながら、上記ＩＥＥＥ８０２．１１ｋを用いた方法でも、移動通信装置は基地局へ接続性を確認するためのスキャンを行うことから、その分ハンドオーバに時間がかかることから瞬断が発生することに変わりはない。そのため、例えば、移動通信装置の移動制御などに、このような通信方式を用いた場合、通信の瞬断が大事故に繋がりかねないといった問題があった。特に、高速で上空を移動する飛行型の移動通信装置では、安全性の面でハンドオーバ時における瞬断が問題視されていた。 However, even with the method using IEEE802.11k, the mobile communication device performs a scan to confirm connectivity to the base station, so that the handover takes time and the instantaneous interruption occurs. Absent. Therefore, for example, when such a communication method is used for movement control of a mobile communication device, there is a problem that an interruption of communication may lead to a major accident. In particular, in flight-type mobile communication devices that move over the sky at high speed, instantaneous interruption at the time of handover has been regarded as a problem in terms of safety.
そこで、本発明は、移動空間における各位置（３次元位置）で各基地局の無線通信品質を予め記憶し、現在位置からの移動先（移動経路）における総合的な無線通信品質を考慮して、切り替える基地局を決定することにより、スキャンを必要とせずに素早いハンドオーバを実現することを目的とする。 Therefore, the present invention prestores the wireless communication quality of each base station at each position (three-dimensional position) in the moving space, and considers the total wireless communication quality at the destination (moving route) from the current position. An object is to realize a quick handover without determining a scan by determining a base station to be switched.
かかる課題を解決するために、移動空間に複数の基地局が設置され、該基地局と無線通信し該移動空間に設定された移動経路に沿って飛行する移動通信装置であって、前記移動経路と、前記移動空間を所定の大きさのボクセルによって分割したときに該移動空間における各ボクセルの位置を示したボクセル情報と、前記各ボクセルにおける前記各基地局との間の無線通信品質を示した無線通信品質情報と、を予め記憶した記憶部と、前記移動通信装置の自己位置を推定する位置推定手段と、現在通信している基地局との間の無線通信品質が所定値以下であるとき、前記ボクセル情報に基づいて前記自己位置から先の前記移動経路の近傍に存在するボクセル群を評価ボクセル群として設定する評価ボクセル群設定手段と、前記無線通信品質情報に基づいて前記評価ボクセル群の中で前記無線通信品質が総合的に高い前記基地局を切替先基地局として特定する切替先基地局特定手段と、前記切替先基地局との間で通信が確立するよう通信チャネルを切り替える通信チャネル切替手段と、を有することを特徴とする移動通信装置を提供する。 In order to solve such a problem, a mobile communication device in which a plurality of base stations are installed in a mobile space, wirelessly communicates with the base station, and flies along a mobile route set in the mobile space, the mobile route And voxel information indicating the position of each voxel in the movement space when the movement space is divided by voxels of a predetermined size, and the wireless communication quality between each base station in each voxel When the wireless communication quality between the storage unit storing the wireless communication quality information in advance, the position estimating means for estimating the self-position of the mobile communication device, and the base station currently communicating is below a predetermined value Evaluation voxel group setting means for setting, as an evaluation voxel group, a voxel group existing in the vicinity of the moving route ahead of the self-position based on the voxel information, and the wireless communication quality information Communication is established between the switching destination base station and switching destination base station specifying means for specifying the base station having the overall high wireless communication quality as the switching destination base station in the evaluation voxel group There is provided a mobile communication device comprising communication channel switching means for switching communication channels.
かかる構成により、本発明の移動通信装置は、ハンドオーバ時のスキャンを行うことなく、これから移動する先の移動経路上における無線通信品質（例えば、無線電波強度など）が高い基地局に接続を切り替えることができるため、素早いハンドオーバによって通信の瞬断や遅延を抑制することができ、上空を高速で移動する飛行型の通信装置であっても安全に飛行することが可能となる。 With this configuration, the mobile communication device of the present invention switches the connection to a base station with high radio communication quality (for example, radio wave intensity) on the destination travel path without performing a scan at the time of handover. Therefore, instantaneous interruption and delay of communication can be suppressed by quick handover, and even a flight type communication device that moves at high speed over the sky can fly safely.
また、本発明の好ましい態様として、前記移動通信装置の現在の移動速度を推定する速度推定手段を更に有し、評価ボクセル群設定手段は、前記自己位置から前記移動速度に基づいて定めた所定範囲内に存在する各ボクセル群を前記評価ボクセル群として設定することを特徴とする。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the mobile communication device further includes speed estimation means for estimating a current movement speed of the mobile communication device, and the evaluation voxel group setting means is a predetermined range determined based on the movement speed from the self-position. Each voxel group existing inside is set as the evaluation voxel group.
かかる構成により、本発明の移動通信装置は、例えば、移動速度が大きいほど、移動経路上のボクセルにおいて、より先（遠方）のボクセルについても評価ボクセル群として設定する。反対に、移動速度が小さいほど、移動経路上のボクセルにおいて、自己位置に近いボクセルについてのみ評価ボクセル群として設定する。これにより、評価ボクセルの範囲を適切に設定することが可能となる。すなわち、評価ボクセル群と設定するための範囲を必要以上に広げることによる不適切な基地局へのハンドオーバを抑制でき、また、評価ボクセル群と設定するための範囲を必要以上に狭めることによるハンドオーバの頻発を抑制することができる。 With such a configuration, the mobile communication device of the present invention sets, for example, a voxel on the moving route that is earlier (far) as an evaluation voxel group as the moving speed increases. On the contrary, as the moving speed is lower, only the voxels near the self position are set as the evaluation voxel group in the voxels on the moving route. Thereby, it is possible to appropriately set the range of evaluation voxels. That is, it is possible to suppress handover to an inappropriate base station by unnecessarily widening the range for setting with the evaluation voxel group, and for handover by narrowing the range for setting with the evaluation voxel group more than necessary. Frequent occurrence can be suppressed.
また、本発明の好ましい態様として、前記切替先基地局特定手段は、前記自己位置から近いボクセルにおける前記無線通信品質が高い前記基地局であるほど、前記評価ボクセル群における総合的な無線通信品質が高いと算出することを特徴とする。 Further, as a preferred aspect of the present invention, the switching destination base station specifying means indicates that the higher the radio communication quality in the voxel closer to the self-location, the higher the overall radio communication quality in the evaluation voxel group. It is characterized by calculating as high.
移動通信装置における移動経路は、必ずしも固定的ではなく、状況に応じて修正されることも考慮すると、一旦、移動経路に基づいて評価ボクセル群が特定されたとしても、後にこれらの評価ボクセル群の位置に移動通信装置が必ずしも移動しているとは限らず、自己位置から離れた位置にある評価ボクセル群のボクセルの位置であるほど、その位置に移動しない可能性が高くなるといえる。そのため、評価ボクセル群として設定されたボクセル群の中でも、自己位置に近いボクセルにおいて無線通信品質が高い基地局である程、総合的な無線通信品質が高いと評価することにより、より現実に即した形で切り替え先の基地局の選定を行うことが可能となる。 Considering that the movement path in the mobile communication device is not necessarily fixed and is modified according to the situation, even if the evaluation voxel group is identified based on the movement path, the evaluation voxel group is later determined. It can be said that the mobile communication device does not necessarily move to a position, and the more the position of the voxel in the evaluation voxel group that is located away from the self-position, the higher the possibility that it will not move to that position. Therefore, among the voxel groups set as the evaluation voxel group, the base station with higher radio communication quality in the voxel closer to its own position is more realistic by evaluating that the overall radio communication quality is higher. This makes it possible to select a base station to be switched to.
また、本発明の好ましい態様として、前記切替先基地局特定手段は、前記移動経路から近いボクセルにおける前記無線通信品質が高い前記基地局であるほど、前記評価ボクセル群における総合的な無線通信品質が高いと算出することを特徴とする。 Further, as a preferred aspect of the present invention, the switching destination base station specifying means is such that the higher the radio communication quality in the voxel near the moving route, the higher the overall radio communication quality in the evaluation voxel group. It is characterized by calculating as high.
移動通信装置が、移動経路に沿って移動するよう制御されていたとしても、風などの外乱により移動経路から外れてしまうことも考慮する必要がある。そのため、移動経路上のボクセル群のみを評価ボクセル群として設定せずに、移動経路上における所定の幅を持たせたボクセル群を評価ボクセル群として設定する。そして、評価ボクセル群として設定されたボクセルの中でも、最も移動する可能性の高い位置のボクセルである移動経路に近いボクセルにおいて、無線通信品質が高い基地局である程、総合的な無線通信品質が高いと評価することにより、より現実に即した形で切り替え先の基地局の選定を行うことが可能となる。 Even if the mobile communication device is controlled to move along the movement path, it is necessary to consider that the mobile communication apparatus is out of the movement path due to disturbance such as wind. Therefore, a voxel group having a predetermined width on the movement path is set as an evaluation voxel group without setting only the voxel group on the movement path as the evaluation voxel group. And, among the voxels set as the evaluation voxel group, in the voxel near the moving route that is the voxel at the position most likely to move, the higher the radio communication quality is, the more comprehensive radio communication quality is. By evaluating it as high, it becomes possible to select the base station of the switching destination in a more realistic manner.
また、本発明の好ましい態様として、前記記憶部は前記基地局の設置位置を更に記憶し、空間内に出現した他物体の位置及び大きさからなる他物体情報を推定する他物体情報推定手段と、前記他物体情報と前記ボクセル情報と前記設置位置とに基づいて各ボクセルの位置において前記他物体により前記基地局が見通し外となったか否かを判定して前記無線通信品質情報を更新する品質更新手段と、を更に有することを特徴とする。 Further, as a preferred aspect of the present invention, the storage unit further stores an installation position of the base station, and other object information estimation means for estimating other object information comprising the position and size of another object that has appeared in the space; The quality of updating the wireless communication quality information by determining whether the base station is out of line by the other object at the position of each voxel based on the other object information, the voxel information, and the installation position. And updating means.
バスやトラックなどといった大型の他物体が移動空間内に出現することによって、基地局から発した無線通信のための電波が遮られ、予め記憶した無線通信品質と実際の無線通信品質とは大きく異なる値になりうる。そのため、このような移動空間内に出現した他物体が無線通信に及ぼす影響を考慮して無線通信品質情報を更新することにより、高い精度で適切な切替先基地局の特定が可能となる。 When large objects such as buses and trucks appear in the moving space, radio waves emitted from the base station are blocked, and the wireless communication quality stored in advance differs greatly from the actual wireless communication quality. Can be a value. Therefore, it is possible to specify an appropriate switching destination base station with high accuracy by updating the wireless communication quality information in consideration of the influence of other objects appearing in such a moving space on wireless communication.
上記のように、本発明の移動通信装置は、移動空間における各位置で各基地局の無線通信品質を予め記憶し、現在位置からの移動先（移動経路）における総合的な無線通信品質を考慮して、切り替える基地局を決定することにより、スキャンを必要とせずに素早いハンドオーバを実現することができる。 As described above, the mobile communication device of the present invention stores in advance the wireless communication quality of each base station at each position in the moving space, and considers the overall wireless communication quality at the destination (moving route) from the current position. Thus, by determining the base station to be switched, a quick handover can be realized without requiring a scan.
図１は、本発明の移動通信装置１におけるシステム全体を示したシステム構成図である。図１に示すように、本発明の実施の形態における移動通信装置１は、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプタである。なお、本発明の適用範囲は、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプタに限定されるものではなく、シングルロータ型の無人ヘリコプタや、飛行船型のロボットについても同様に適用することができる。移動通信装置１は、図１のシステム構成図に示すように、外部の警備センタ１００や管理装置１０２と通信し、移動空間内に設定された移動経路に沿って飛行するように構成されている。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing the entire system in the mobile communication device 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the mobile communication device 1 according to the embodiment of the present invention is a quad-rotor type small unmanned helicopter. The scope of application of the present invention is not limited to a quad-rotor type small unmanned helicopter, but can be similarly applied to a single-rotor type unmanned helicopter and an airship type robot. As shown in the system configuration diagram of FIG. 1, the mobile communication device 1 communicates with an external security center 100 and a management device 102 and is configured to fly along a movement route set in a movement space. .
警備センタ１００と管理装置１０２とはインターネット等の情報通信網１１０を介して情報伝達可能に接続される。管理装置１０２は、複数の無線ＬＡＮアクセスポイントなどの無線基地局（以下、「基地局１０５」という）と接続され、当該基地局１０５（１０５ａ，１０５ｂ・・・）を介して、移動通信装置１と無線通信によって情報伝達可能に接続される。警備センタ１００は、管理装置１０２を介して移動通信装置１と通信を行い、移動通信装置１によって撮像された撮像画像を受信する。警備センタ１００は、撮像画像に対して画像処理を行い、警備センタ１００にて異常監視している管理者等（図示しない）に警告を発するような機能を備えていてもよい。 The security center 100 and the management device 102 are connected via an information communication network 110 such as the Internet so that information can be transmitted. The management apparatus 102 is connected to a plurality of wireless base stations (hereinafter referred to as “base stations 105”) such as wireless LAN access points, and the mobile communication apparatus 1 is connected via the base stations 105 (105a, 105b...). Are connected so that information can be transmitted by wireless communication. The security center 100 communicates with the mobile communication device 1 via the management device 102 and receives a captured image captured by the mobile communication device 1. The security center 100 may have a function of performing image processing on a captured image and issuing a warning to an administrator (not shown) who is monitoring an abnormality at the security center 100.
管理装置１０２は、地面や壁面等に設置された固定型の物体検出センサ１０４（１０４ａ，１０４ｂ・・・）を備え、移動空間内に出現した車両や人物等の他物体の位置を検知する。物体検出センサ１０４は、例えば、レーザセンサとすることができる。レーザセンサは、一定の角度サンプル間隔の角度毎にレーザを二次元的にスキャンすることによって、地面（又は床面）から一定の高さの水平面における検知範囲内に存在する他物体（障害物）との距離情報を極座標値として取得する。レーザセンサは、放射状にレーザ光である探査信号を走査し、物体に反射して戻ってきた探査信号を受信して、送信と受信の時間差から物体までの距離を算出し、レーザセンサの設置位置の座標及び探査信号を送信した方向と算出した距離から当該物体の位置の極座標値を求め、当該極座標値をスキャンデータとして移動通信装置１へ送信する。 The management apparatus 102 includes a fixed object detection sensor 104 (104a, 104b...) Installed on the ground, a wall surface, or the like, and detects the position of another object such as a vehicle or a person that appears in the movement space. The object detection sensor 104 can be, for example, a laser sensor. The laser sensor scans the laser two-dimensionally at an angle of a certain angular sample interval, thereby causing other objects (obstacles) existing within a detection range in a horizontal plane at a certain height from the ground (or floor surface). Is obtained as polar coordinate values. The laser sensor scans the exploration signal, which is laser light radially, receives the exploration signal reflected back from the object, calculates the distance to the object from the time difference between transmission and reception, and installs the laser sensor The polar coordinate value of the position of the object is obtained from the coordinates and the direction in which the search signal is transmitted and the calculated distance, and the polar coordinate value is transmitted to the mobile communication device 1 as scan data.
以下、図２の移動通信装置１の概観図及び図３〜図５の機能ブロック図を参照して、移動通信装置１の構成及び機能について説明する。 Hereinafter, the configuration and functions of the mobile communication device 1 will be described with reference to the overview diagram of the mobile communication device 1 in FIG. 2 and the functional block diagrams in FIGS. 3 to 5.
移動通信装置１は、図２に示すように、４枚のロータ（プロペラ）２（２ａ〜２ｄ）を一平面上に有する。各ロータ２は、バッテリ（二次電池：図示しない）により駆動されるモータ４（４ａ〜４ｄ）を用いて回転させられる。一般的に、シングルロータ型のヘリコプタでは、メインロータによって発生する反トルクをテールロータが生み出すモーメントで相殺することによって方位角を保っている。一方、移動通信装置１のようなクアッドロータ型のヘリコプタでは、前後・左右で異なる方向に回転するロータ２を用いることで反トルクの相殺を行っている。そして、各ロータ２の回転数（ｆａ〜ｆｄ）を制御することにより、様々な機体の移動や姿勢の調節を行うことができる。例えば、機体をヨー方向に回転させたいときは、前後のロータ２ａ、２ｃと左右ロータ２ｄ、２ｂの回転数に差を与えればよい。 As shown in FIG. 2, the mobile communication device 1 has four rotors (propellers) 2 (2a to 2d) on one plane. Each rotor 2 is rotated using a motor 4 (4a to 4d) driven by a battery (secondary battery: not shown). Generally, in a single rotor type helicopter, the azimuth angle is maintained by canceling the counter torque generated by the main rotor with the moment generated by the tail rotor. On the other hand, in a quad-rotor type helicopter such as the mobile communication device 1, counter-torque is canceled by using a rotor 2 that rotates in different directions in front and rear and left and right. Then, by controlling the number of rotations (fa to fd) of each rotor 2, various movements and adjustments of the posture can be performed. For example, when it is desired to rotate the airframe in the yaw direction, a difference may be given to the rotational speeds of the front and rear rotors 2a and 2c and the left and right rotors 2d and 2b.
撮像部３は、例えばレンズなどの光学系および所定画素（例えば６４０×４８０画素）のＣＣＤやＣＭＯＳなどの２次元アレイ素子を有する二次元イメージセンサで構成され、飛行空間の撮像画像を所定の時間間隔で取得するいわゆるカラーカメラである。本実施の形態では、撮像部３は、その光軸が移動通信装置１の正面方向を撮像するよう筐体部分に設置され、かつ、水平面（ＸＹ平面）から予め定めた俯角θにより斜め下方の空間を視野角φにおいて撮像するよう設置されている。取得した撮像画像は後述する制御部７に出力され、制御部７により記憶部８に記憶されたり、後述する通信部９を介して管理装置１０２に送信されたりする。 The imaging unit 3 includes a two-dimensional image sensor having an optical system such as a lens and a two-dimensional array element such as a CCD or CMOS with predetermined pixels (for example, 640 × 480 pixels), and captures captured images of the flight space for a predetermined time. This is a so-called color camera that is acquired at intervals. In the present embodiment, the imaging unit 3 is installed in the housing portion so that the optical axis thereof captures the front direction of the mobile communication device 1 and is obliquely downward from the horizontal plane (XY plane) by a predetermined depression angle θ. It is installed to image the space at a viewing angle φ. The acquired captured image is output to the control unit 7 described later, and is stored in the storage unit 8 by the control unit 7 or transmitted to the management apparatus 102 via the communication unit 9 described later.
位置検出センサ６は、移動通信装置１の現在位置を取得するためのセンサである。位置検出センサ６は、例えば、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)等の航法衛星（人工衛星）から送信される電波（航法信号）を受信する。位置検出センサ６は、複数の航法衛星（人工衛星）から送信される航法信号を受信して制御部７へ入力する。なお、位置検出センサ６は、レーザスキャナ、ジャイロセンサ、電子コンパス、気圧センサ等の他のセンサを用いて既知の従来技術により自己位置を得るための情報を取得するものとしてもよい。 The position detection sensor 6 is a sensor for acquiring the current position of the mobile communication device 1. The position detection sensor 6 receives radio waves (navigation signals) transmitted from navigation satellites (artificial satellites) such as GNSS (Global Navigation Satellite System). The position detection sensor 6 receives navigation signals transmitted from a plurality of navigation satellites (artificial satellites) and inputs them to the control unit 7. Note that the position detection sensor 6 may acquire information for obtaining a self-position by a known conventional technique using another sensor such as a laser scanner, a gyro sensor, an electronic compass, or an atmospheric pressure sensor.
通信部９は基地局１０５との間で、無線ＬＡＮにより無線通信するための通信モジュールである。本実施形態では、撮像部３によって取得した撮像画像を通信部９により管理装置１０２に送信し、当該撮像画像を管理装置１０２から警備センタ１００に送信することにより、警備員等が遠隔から侵入者を監視することを可能にする。また、通信部９は、管理装置１０２から物体検出センサ１０４にて取得したスキャンデータを受信することにより、後述するような移動空間に出現した他物体の位置と大きさを推定することを可能にする。 The communication unit 9 is a communication module for performing wireless communication with the base station 105 through a wireless LAN. In the present embodiment, the captured image acquired by the imaging unit 3 is transmitted to the management device 102 by the communication unit 9, and the captured image is transmitted from the management device 102 to the security center 100, so that a security guard or the like can remotely intrude Makes it possible to monitor. Further, the communication unit 9 receives the scan data acquired by the object detection sensor 104 from the management device 102, thereby enabling estimation of the position and size of another object that appears in the moving space as described later. To do.
記憶部８は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の情報記憶装置である。記憶部８は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部７との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、基地局設置位置８１、ボクセル情報８２、移動経路８３、無線通信品質情報８４等の制御部７の各処理に用いられる各種パラメータ、各センサ等の出力値及び撮像画像等が含まれる。 The storage unit 8 is an information storage device such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an HDD (Hard Disk Drive). The storage unit 8 stores various programs and various data, and inputs / outputs such information to / from the control unit 7. Various data includes various parameters used for each process of the control unit 7 such as the base station installation position 81, voxel information 82, movement path 83, wireless communication quality information 84, output values of each sensor, captured images, and the like. It is.
基地局設置位置８１は、移動空間における基地局１０５が設置された位置を表す位置情報（座標情報）であり、各基地局１０５の識別情報に対応付けて記憶されている。本実施形態では、基地局設置位置８１は、予め管理者等によって設定され、記憶部８に記憶されるものとする。 The base station installation position 81 is position information (coordinate information) indicating the position where the base station 105 is installed in the moving space, and is stored in association with the identification information of each base station 105. In the present embodiment, the base station installation position 81 is set in advance by an administrator or the like and stored in the storage unit 8.
ボクセル情報８２は、移動空間をボクセル空間として複数のボクセルに分割して移動空間の障害物の構造等を表した情報であり、予め管理者等によって設定され記憶部８に記憶される情報である。本実施の形態では、移動空間を所定の大きさ（例えば１５ｃｍ×１５ｃｍ×１５ｃｍ）の単位空間であるボクセルに等分割し、各ボクセルの識別子であるボクセルＩＤと、移動空間におけるボクセル位置（座標）と、ボクセル属性とを対応付けてボクセル情報８２として記憶する。なお、本実施形態では、ボクセル位置をボクセルの中心（重心）位置の座標値とするが、これに限らず、ボクセルの８つの頂点において対角線をなす２つの頂点の座標値としてもよい。ボクセル属性には、建造物等の障害物に位置するボクセルを「占有ボクセル」と定義して、移動通信装置１が移動できない空間とする。そして、それ以外の自由に飛行可能なエリアに位置するボクセルを「自由ボクセル」として定義する。 The voxel information 82 is information that divides the moving space into a plurality of voxels as a voxel space and represents the structure of obstacles in the moving space, and is information that is set in advance by an administrator or the like and stored in the storage unit 8. . In the present embodiment, the moving space is equally divided into voxels that are unit spaces of a predetermined size (for example, 15 cm × 15 cm × 15 cm), and voxel IDs that are identifiers of the voxels and voxel positions (coordinates) in the moving space. And voxel attributes are associated with each other and stored as voxel information 82. In the present embodiment, the voxel position is the coordinate value of the center (center of gravity) position of the voxel. However, the present invention is not limited to this, and may be the coordinate value of two vertices that form diagonal lines at the eight vertices of the voxel. In the voxel attribute, a voxel located on an obstacle such as a building is defined as an “occupied voxel”, which is a space in which the mobile communication device 1 cannot move. Then, the voxels located in other freely flyable areas are defined as “free voxels”.
移動経路８３は、移動空間内に設定された移動通信装置１が飛行する際の飛行経路となる経路情報である。本実施形態では、移動経路８３は、ボクセル位置（座標データ）の集合データであり、管理者等によって予め設定され記憶部８に記憶される情報とする。移動経路８３は、前述したように座標データの集合データであるが、当該集合データの中でも、最後の座標データが移動目標位置であり、当該移動目標位置に向かうように移動通信装置１は飛行する。 The movement path 83 is path information that becomes a flight path when the mobile communication device 1 set in the movement space flies. In the present embodiment, the movement path 83 is a set of voxel position (coordinate data) data, and is information set in advance by the administrator or the like and stored in the storage unit 8. As described above, the movement path 83 is a set of coordinate data. Among the set data, the last coordinate data is the movement target position, and the mobile communication device 1 flies so as to go to the movement target position. .
無線通信品質情報８４は、図６に表すように、各ボクセルのＩＤと、各ボクセルにおいて予め測定した各基地局１０５との間の無線通信品質とを対応付けたテーブル情報である。本実施形態では、同図に表すように、無線通信品質情報８４における無線通信品質を各基地局１０５からの受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）とする。しかし、これに限らず、パケットエラーレートや伝送遅延量などといった、他の無線通信品質の評価指標を用いてもよい。なお、無線通信品質情報８４における無線通信品質は、自由ボクセルについてのみ設定することとし、占有ボクセルについては設定しないこととする。 As shown in FIG. 6, the wireless communication quality information 84 is table information in which the ID of each voxel is associated with the wireless communication quality between each base station 105 measured in advance in each voxel. In the present embodiment, as shown in the figure, the wireless communication quality in the wireless communication quality information 84 is assumed to be a received signal strength indicator (RSSI) from each base station 105. However, the present invention is not limited to this, and other wireless communication quality evaluation indexes such as a packet error rate and a transmission delay amount may be used. Note that the wireless communication quality in the wireless communication quality information 84 is set only for free voxels and is not set for occupied voxels.
制御部７は、ＣＰＵ等を備えたコンピュータで構成され、記憶部８には図示していないソフトウェアモジュールを読み出して、ＣＰＵ等にて各処理を行うものである。 The control unit 7 is composed of a computer including a CPU and the like, and reads out a software module (not shown) from the storage unit 8 and performs each process by the CPU or the like.
移動制御モジュール７Ａは、移動通信装置１が移動経路８３に沿って移動するようモータ４を制御する、飛行のための一連の処理を行うソフトウェアである。移動制御モジュール７Ａは、位置推定処理、速度推定処理、経路追従制御処理を行う一連の処理として、図４に表すように、位置推定手段７１、速度推定手段７２、移動制御手段７３を含んでいる。 The movement control module 7 </ b> A is software that performs a series of processes for flight that controls the motor 4 so that the mobile communication device 1 moves along the movement path 83. The movement control module 7A includes position estimation means 71, speed estimation means 72, and movement control means 73 as a series of processes for performing position estimation processing, speed estimation processing, and path following control processing, as shown in FIG. .
位置推定手段７１は、位置検出センサ６の出力に基づいて、飛行空間における移動通信装置１の現在位置（自己位置）を推定する位置推定処理を行う。具体的には、位置検出センサ６から得られた複数の航法衛星からの航法信号に基づいて周知技術に基づいて推定した緯度・経度・高度から自己位置の座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を計算する。さらに、電子コンパスやジャイロセンサなどの位置検出センサ６からの出力を受けて自己位置として姿勢ＹＡＷを求める。なお、自己位置の推定方法はこれに限定されるものではなく、他の方法を用いて移動通信装置１の現在位置を推定してもよい。位置推定手段７１は、推定された自己位置（座標：Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ及び姿勢ＹＡＷ）を速度推定手段７２及び移動制御手段７３に出力する。 The position estimation unit 71 performs position estimation processing for estimating the current position (self position) of the mobile communication device 1 in the flight space based on the output of the position detection sensor 6. Specifically, the coordinates (X s , Y s , Z s) of the self-position from the latitude / longitude / altitude estimated based on the known technology based on the navigation signals from the plurality of navigation satellites obtained from the position detection sensor 6. ). Furthermore, the posture YAW is obtained as a self position in response to an output from the position detection sensor 6 such as an electronic compass or a gyro sensor. Note that the self-position estimation method is not limited to this, and the current position of the mobile communication device 1 may be estimated using another method. The position estimation unit 71 outputs the estimated self-position (coordinates: X s , Y s , Z s and posture YAW) to the speed estimation unit 72 and the movement control unit 73.
速度推定手段７２は、後述する移動制御手段７３における移動制御で利用するため、移動通信装置１の現在の移動速度（ｖx，ｖy，ｖz，ｖyaw）を推定する速度推定処理を行う。本実施の形態では、位置推定手段７１にて推定した自己位置（座標：Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ及び姿勢ＹＡＷ）の時間変化から飛行速度を求める。この際、測定誤差等の影響を考慮して拡張カルマンフィルタを利用して飛行速度を推定することが好適である。この他にも、ＧＮＳＳにおけるドップラー効果を利用した速度推定方法を用いてもよい。 The speed estimation means 72 performs speed estimation processing for estimating the current movement speed (v x , v y , v z , v yaw ) of the mobile communication device 1 for use in movement control in the movement control means 73 described later. . In the present embodiment, the flight speed is obtained from the time change of the self-position (coordinates: X s , Y s , Z s and attitude YAW) estimated by the position estimation means 71. At this time, it is preferable to estimate the flight speed using an extended Kalman filter in consideration of the influence of measurement errors and the like. In addition, a speed estimation method using the Doppler effect in GNSS may be used.
移動制御手段７３は、記憶部８の移動経路８３と位置推定手段７１にて推定された自己位置と速度推定手段７２で推定された移動速度とを用いて、移動通信装置１が移動経路８３に沿って飛行するよう経路追従制御処理を行う。具体的には、移動経路８３、自己位置及び移動速度を用いて各時刻での飛行制御値である速度指令値を求め、当該速度指令値に基づいてモータ４を制御し、ロータ２の回転数を制御する。このような、設定された移動経路８３に沿って飛行するようモータ４を制御する方法としては、例えば特開２０１４−１４９６２２号公報に記載された方法を用いることができる。 The movement control means 73 uses the movement path 83 of the storage unit 8, the self-position estimated by the position estimation means 71 and the movement speed estimated by the speed estimation means 72, so that the mobile communication device 1 moves to the movement path 83. A path following control process is performed so that it flies along. Specifically, a speed command value that is a flight control value at each time is obtained using the movement path 83, the self position, and the movement speed, the motor 4 is controlled based on the speed command value, and the number of rotations of the rotor 2 is determined. To control. As a method of controlling the motor 4 so as to fly along the set movement path 83, for example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-149622 can be used.
通信制御モジュール７Ｂは、移動通信装置１と基地局１０５との間の無線通信を制御する一連の処理を行うソフトウェアである。通信制御モジュール７Ｂは、現在通信している基地局１０５との間の無線通信品質が予め定めた閾値以下となったとき、他の基地局１０５との間で通信が確立するよう通信チャネルを切り替えるハンドオーバ処理のために、図５に表すように、評価ボクセル群設定手段７４、切替先基地局特定手段７５、通信チャネル切替手段７６、他物体情報推定手段７７、品質更新手段７８を含んでいる。 The communication control module 7 </ b> B is software that performs a series of processes for controlling wireless communication between the mobile communication device 1 and the base station 105. The communication control module 7B switches the communication channel so that communication with the other base station 105 is established when the wireless communication quality with the currently communicating base station 105 is equal to or lower than a predetermined threshold. For the handover process, as shown in FIG. 5, evaluation voxel group setting means 74, switching destination base station specifying means 75, communication channel switching means 76, other object information estimating means 77, and quality updating means 78 are included.
評価ボクセル群設定手段７４は、現在通信している基地局１０５との間の無線通信品質が予め定めた閾値以下となったとき、ボクセル情報８２及び移動経路８３に基づいて自己位置から先（すなわち移動目標位置に向かう順路方向）の移動経路の近傍に存在するボクセル群を評価ボクセル群として設定する処理を行う。ここで、評価ボクセル群とは、後述する切替先基地局特定手段７５にて切替先基地局を特定するに際し、評価対象となるボクセル群である。 The evaluation voxel group setting means 74, when the wireless communication quality with the currently communicating base station 105 is equal to or lower than a predetermined threshold, is based on the voxel information 82 and the movement path 83 (i.e. A process of setting a voxel group existing in the vicinity of the movement route in the forward direction toward the movement target position as an evaluation voxel group is performed. Here, the evaluation voxel group is a voxel group to be evaluated when the switching destination base station specifying means 75 described later specifies the switching destination base station.
図７は、評価ボクセル群設定手段７４における評価ボクセル群の設定について説明する図であり、３次元のボクセル空間で表示した移動空間の一部を真上の位置から見下ろしたときの図である。同図において、黒塗りされたボクセルは建物等の障害物に相当する占有ボクセルであり、白色のボクセルは自由に移動可能な自由ボクセルである。移動通信装置１は、移動経路８３に沿って移動しており、Ａの地点で現在通信している基地局１０５ａとの間の無線通信品質が予め定めた閾値以下となったとする。この時、評価ボクセル群設定手段７４は、現在の自己位置から先の移動経路８３の近傍に存在するボクセル群を評価ボクセル群として設定する。同図において、ハッチングにて塗りつぶしたボクセルは評価ボクセルとして設定されたボクセルである。本実施形態では、現在の自己位置から先の移動経路８３の近傍に存在するボクセル群として、自己位置から所定範囲内に存在する移動経路８３と干渉するボクセル群（濃いハッチングで塗りつぶしたボクセル）、及び当該ボクセル群に隣接するボクセル群（薄いハッチングで塗りつぶしたボクセル）とした。 FIG. 7 is a diagram for explaining setting of the evaluation voxel group in the evaluation voxel group setting means 74, and is a view when a part of the moving space displayed in the three-dimensional voxel space is looked down from a position directly above. In the figure, black voxels are occupied voxels corresponding to obstacles such as buildings, and white voxels are freely movable voxels. It is assumed that the mobile communication device 1 is moving along the movement path 83 and the wireless communication quality with the base station 105a currently communicating at the point A is equal to or lower than a predetermined threshold value. At this time, the evaluation voxel group setting means 74 sets a voxel group existing in the vicinity of the moving path 83 ahead from the current self position as the evaluation voxel group. In the figure, voxels filled with hatching are voxels set as evaluation voxels. In the present embodiment, as a group of voxels existing in the vicinity of the moving path 83 ahead from the current self position, a group of voxels that interfere with the moving path 83 existing within a predetermined range from the self position (voxels filled with dark hatching), And a voxel group adjacent to the voxel group (a voxel painted with thin hatching).
また、評価ボクセル群設定手段７４は、速度推定手段７２にて推定した移動速度に基づいて自己位置から所定範囲内に存在するボクセル群を評価ボクセル群として設定するものとする。図７のケースでは、自己位置から７ボクセルの範囲内に存在するボクセル群を評価ボクセル群として設定している。一方、図７のケースよりも高速で移動している図８のケースでは、自己位置から１３ボクセルの範囲内に存在するボクセル群を評価ボクセル群として設定している。このように、移動速度に応じて評価ボクセルの範囲を変えることにより、評価ボクセル群と設定するための範囲を必要以上に広げることによる不適切な基地局へのハンドオーバを抑制でき、評価ボクセル群と設定するための範囲を必要以上に狭めることによるハンドオーバの頻発を抑制することができる。なお、本実施形態では、移動速度に応じて評価ボクセルの範囲を変えているが、これに限らず、予め定めた固定の範囲（固定値）としてもよい。 Further, the evaluation voxel group setting unit 74 sets a voxel group existing within a predetermined range from the own position as the evaluation voxel group based on the moving speed estimated by the speed estimation unit 72. In the case of FIG. 7, a voxel group existing within a range of 7 voxels from the self-position is set as an evaluation voxel group. On the other hand, in the case of FIG. 8 moving at a higher speed than the case of FIG. 7, a group of voxels existing within a range of 13 voxels from the self-position is set as the evaluation voxel group. In this way, by changing the range of the evaluation voxel according to the moving speed, it is possible to suppress handover to an inappropriate base station by unnecessarily widening the range for setting the evaluation voxel group, and the evaluation voxel group and Frequent handovers caused by narrowing the setting range more than necessary can be suppressed. In the present embodiment, the range of the evaluation voxel is changed according to the moving speed.
切替先基地局特定手段７５は、無線通信品質情報８４に基づいて、評価ボクセル群設定手段７４にて設定された評価ボクセル群の中で総合的に無線通信品質が高い（良い）基地局１０５を切替先基地局として特定する処理を行う。本実施形態では、総合的に無線通信品質が高い基地局１０５を特定するに際し、評価ボクセル群を構成する各ボクセルＩＤに基づいて、無線通信品質情報８４を参照し、各ボクセルＩＤにおいて最も無線通信品質が高い（良い）基地局１０５を選定する。そして、全ての評価ボクセル群について同様に最も無線通信品質が高い（良い）基地局１０５を選定していき、最終的に最も多く選定された回数の多い基地局１０５を切替先基地局として特定するものとする。すなわち、各ボクセルにおいて最も無線通信品質が高い基地局１０５として選定された回数をカウントし、最終的なカウント数が最多となる基地局１０５を切替先基地局として特定する。 Based on the wireless communication quality information 84, the switching destination base station specifying unit 75 selects the base station 105 having a high (good) wireless communication quality in the evaluation voxel group set by the evaluation voxel group setting unit 74. A process for identifying the switching destination base station is performed. In this embodiment, when specifying the base station 105 having a high overall wireless communication quality, the wireless communication quality information 84 is referred to based on each voxel ID constituting the evaluation voxel group, and the most wireless communication is performed in each voxel ID. A base station 105 with high (good) quality is selected. Then, the base station 105 with the highest (good) wireless communication quality is selected in the same manner for all the evaluation voxel groups, and finally the base station 105 with the largest number of selections is finally identified as the switching destination base station. Shall. That is, the number of times that each voxel is selected as the base station 105 with the highest wireless communication quality is counted, and the base station 105 with the largest final count is identified as the switching destination base station.
この際、切替先基地局特定手段７５は、自己位置から近いボクセルにおいて無線通信品質が高い基地局１０５であるほど、評価ボクセル群における総合的な無線通信品質が高くなるように計算してもよい。さらに、切替先基地局特定手段７５は、移動経路８３から近いボクセルにおける無線通信品質が高い基地局１０５であるほど、評価ボクセル群における総合的な無線通信品質が高くなるように計算してもよい。例えば、図７及び図８において、濃いハッチングにて塗りつぶした評価ボクセル群は、薄いハッチングにて塗りつぶした評価ボクセル群と比較して、自己位置から近く、かつ、移動経路８３から近いボクセル群である。したがって、これらの濃いハッチングにて塗りつぶした評価ボクセル群のボクセルにおいて最も通信品質が高いとされた基地局１０５では、通常は１カウントされるものを、その倍の２カウントするように計算してもよい。これにより、より現実に即した形で最良の切替先基地局の選定を行うことが可能となる。 At this time, the switching destination base station specifying means 75 may calculate so that the higher the radio communication quality of the base station 105 in the voxel closer to the self-position, the higher the overall radio communication quality in the evaluation voxel group. . Furthermore, the switching destination base station specifying means 75 may calculate so that the higher the radio communication quality in the voxel near the moving path 83, the higher the overall radio communication quality in the evaluation voxel group. . For example, in FIG. 7 and FIG. 8, the evaluation voxel group filled with dark hatching is a voxel group closer to the self-position and closer to the movement path 83 than the evaluation voxel group filled with light hatching. . Therefore, in the base station 105 that is considered to have the highest communication quality in the voxels of the evaluation voxel group that is filled with these dark hatchings, the base station 105 that is normally counted 1 may be calculated to count 2 times that number. Good. This makes it possible to select the best switching destination base station in a more realistic manner.
なお、評価ボクセル群の各ボクセルにおいて最も無線通信品質が高い基地局１０５として選定されたカウント数に基づいて切替先基地局を特定するのではなく、評価ボクセル群における各基地局１０５毎の無線通信品質の平均値を求め、最も高い平均値となった基地局１０５を切替先基地局として特定してもよい。 Instead of specifying the switching destination base station based on the count number selected as the base station 105 having the highest wireless communication quality in each voxel of the evaluation voxel group, the wireless communication for each base station 105 in the evaluation voxel group The average value of quality may be obtained, and the base station 105 having the highest average value may be specified as the switching destination base station.
通信チャネル切替手段７６は、現在の通信チャネルから、切替先基地局特定手段７５にて特定した切替先基地局の通信チャネルに通信を切り替え、切替先基地局との間の通信を確立させる処理を行う。例えば、図７及び図８において、移動通信装置１は、これまで基地局１０５ａと通信していたとき、切替先基地局特定手段７５にて切替先基地局を基地局１０５ｂに特定されたとき、当該基地局１０５ｂとの通信が確立するよう、当該基地局１０５ｂの通信チャネルに切り替える。このように、移動通信装置１は、ハンドオーバ時のスキャンを行うことなく、これから移動する先の移動経路上における無線通信品質（受信信号強度）が高い基地局に接続を切り替えることができるため、素早いハンドオーバによって通信の瞬断や遅延を抑制することができ、上空を高速で移動する飛行型の通信装置であっても安全に飛行することが可能となる。 The communication channel switching unit 76 switches the communication from the current communication channel to the communication channel of the switching destination base station specified by the switching destination base station specifying unit 75 and establishes communication with the switching destination base station. Do. For example, in FIG. 7 and FIG. 8, when the mobile communication device 1 has been communicating with the base station 105a so far, the switching destination base station is specified as the base station 105b by the switching destination base station specifying means 75. The communication channel of the base station 105b is switched to establish communication with the base station 105b. Thus, since the mobile communication device 1 can switch the connection to a base station with high radio communication quality (reception signal strength) on the destination movement path to be moved from now on without performing a scan at the time of handover, it is quick. The instantaneous interruption and delay of communication can be suppressed by the handover, and even a flight communication device that moves at high speed in the sky can fly safely.
他物体情報推定手段７７は、物体検出センサ１０４からのスキャンデータを通信部９を介して受信し、当該スキャンデータに基づいて、移動空間内に出現した他物体の位置及び大きさからなる他物体情報を推定する処理を行う。他物体情報推定手段７７は、物体検出センサ１０４の検知範囲内に出現した他物体の位置を表す点群データであるスキャンデータに基づいて、隣接する走査角において近い距離値となる点群については同一物体からなる点群とみなすことにより、移動空間内に出現した他物体の位置と大きさを推定し、これらを他物体情報として品質更新手段７８に出力する。 The other object information estimation unit 77 receives the scan data from the object detection sensor 104 via the communication unit 9, and based on the scan data, the other object having the position and size of the other object that has appeared in the moving space. Performs processing to estimate information. The other object information estimation unit 77 uses the scan data that is the point group data representing the position of the other object that has appeared within the detection range of the object detection sensor 104 to obtain a point group that has a close distance value at an adjacent scan angle. The position and size of other objects appearing in the movement space are estimated by regarding the point group as the same object, and these are output to the quality updating unit 78 as other object information.
品質更新手段７８は、基地局設置位置８１、ボクセル情報８２及び他物体情報に基づいて、移動空間に出現した他物体が無線通信に及ぼす影響を考慮して無線通信品質情報８４を更新する更新処理を行う。図９において、符号Ｘで示した占有ボクセルは、移動空間内に出現した車両を表すボクセルである。車両Ｘの出現によって、基地局１０５ｂからの無線通信の電波が妨害されることにより、同図においてハッチングにて塗りつぶしたボクセル、すなわち車両Ｘによって基地局１０５ｂの見通し外となったボクセルについては、基地局１０５ｂの無線通信品質（受信信号強度）が低下することが想定される。そのため、品質更新手段７８は、このような他物体によって、基地局１０５の見通し外になったボクセルの無線通信品質（受信信号強度）を予め実験で定めた所定の値（例えば２０ｄＢｍ）だけ低くなるよう、無線通信品質情報８４を更新する。しかし、これに限らず、電波伝搬モデルやレイトレース法等を使用して他物体の遮蔽による無線通信品質の低下レベルを推定してもよい。このように、更新処理では、ボクセル情報８２、基地局設置位置８１及び他物体情報に基づいて、各ボクセルの位置において、他物体によって各基地局１０５が見通し外となったか否かを判定し、他物体によって見通し外となった（他物体に遮られた）ならば無線通信品質（受信信号強度）が低くなるように更新するといった一連の処理を行い、無線通信品質情報８４を更新する。 Based on the base station installation position 81, voxel information 82, and other object information, the quality update unit 78 updates the wireless communication quality information 84 in consideration of the influence of other objects appearing in the moving space on the wireless communication. I do. In FIG. 9, the occupied voxel indicated by the symbol X is a voxel representing a vehicle that has appeared in the movement space. With the appearance of the vehicle X, the radio communication radio wave from the base station 105b is obstructed, so that the voxels filled with hatching in FIG. It is assumed that the wireless communication quality (reception signal strength) of the station 105b is lowered. Therefore, the quality update unit 78 lowers the radio communication quality (received signal strength) of the voxel that is out of line of sight of the base station 105 by such other objects by a predetermined value (for example, 20 dBm) determined in advance by experiment. Thus, the wireless communication quality information 84 is updated. However, the present invention is not limited to this, and a radio communication quality degradation level due to shielding of other objects may be estimated using a radio wave propagation model, a ray tracing method, or the like. Thus, in the update process, based on the voxel information 82, the base station installation position 81, and other object information, it is determined whether each base station 105 is out of sight due to the other object at the position of each voxel, A series of processes such as updating so that the wireless communication quality (reception signal strength) is lowered if it becomes out of sight by another object (obstructed by another object), and the wireless communication quality information 84 is updated.
なお、図９では、品質更新手段７８は、ハッチングにて塗りつぶしたボクセル、すなわち基地局１０５ｂの見通し外となったボクセルについての無線通信品質（受信信号強度）を低下させる例について示しているが、基地局１０５ａ及び基地局１０５ｃについても同様に、車両Ｘによって見通し外となったボクセルを求め、それらのボクセルにおける基地局１０５ａ及び基地局１０５ｃの無線通信品質（受信信号強度）を低下させるよう処理するものとする。また、同図では、説明しやすいよう３次元のボクセル空間を上空から見ることによって、２次元的に説明しているが、実際は３次元の各ボクセルについて、基地局１０５からの見通しを判定して無線通信品質情報８４を更新するものとする。このように、移動空間内に出現した他物体が無線通信に及ぼす影響を考慮して無線通信品質情報８４を更新することにより、高い精度で適切な切替先基地局を特定することが可能となる。 In FIG. 9, the quality update unit 78 shows an example in which the wireless communication quality (received signal strength) is reduced for hatched voxels, that is, voxels that are out of line of sight of the base station 105b. Similarly, for the base station 105a and the base station 105c, voxels that are out of sight due to the vehicle X are obtained, and processing is performed to reduce the wireless communication quality (received signal strength) of the base station 105a and the base station 105c in those voxels. Shall. In addition, in the figure, the three-dimensional voxel space is viewed from the sky for easy explanation, but in reality, the perspective from the base station 105 is determined for each three-dimensional voxel. It is assumed that the wireless communication quality information 84 is updated. Thus, by updating the wireless communication quality information 84 in consideration of the influence of other objects appearing in the moving space on the wireless communication, it becomes possible to specify an appropriate switching destination base station with high accuracy. .
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で、更に種々の異なる実施形態で実施されてもよいものである。また、実施形態に記載した効果は、これに限定されるものではない。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various different embodiments within the scope of the technical idea described in the claims. Further, the effects described in the embodiments are not limited to this.
上記実施形態では、管理装置１０２に接続された物体検出センサ１０４を用いて移動空間に出現した他物体を検出している。しかし、これに限らず、移動通信装置１にレーザスキャナを搭載し、当該レーザスキャナの出力値と自己位置とを用いて他物体の位置及び大きさを推定してもよい。また、撮像部３で取得した撮像画像を画像解析することにより、移動空間に出現した他物体の位置及び大きさを推定してもよい。この際、移動空間内に複数の移動通信装置１を移動させ、各移動通信装置における撮像部３で取得した撮像画像を画像解析し、他物体の位置及び大きさを推定するのが好適である。 In the above embodiment, another object that appears in the moving space is detected using the object detection sensor 104 connected to the management apparatus 102. However, the present invention is not limited thereto, and a laser scanner may be mounted on the mobile communication device 1 and the position and size of another object may be estimated using the output value of the laser scanner and the self position. Further, the position and size of another object that appears in the moving space may be estimated by analyzing the captured image acquired by the imaging unit 3. At this time, it is preferable to move a plurality of mobile communication devices 1 in the mobile space, analyze the captured image acquired by the imaging unit 3 in each mobile communication device, and estimate the position and size of other objects. .
また、上記実施の形態では、制御部７において移動制御モジュール７Ａ及び通信制御モジュール７Ｂにおける一連の処理を行っている。しかし、これに限らず、図示しない制御用のＰＣを用意し、当該ＰＣにこれらの一連の処理を実施させてもよい。すなわち、移動通信装置１は、ＰＣによって行われた移動制御モジュール７Ａに相当する処理によって得られた速度指令値を無線通信又は有線通信によりＰＣから受信し、当該速度指令値に基づいてモータ４の回転数を制御することにより、移動経路８３に追従するよう飛行するようにしてもよい。また、移動通信装置１は、ＰＣによって行われた通信制御モジュール７Ｂに相当するハンドオーバ処理によって、通信のハンドオーバを制御してもよい。このように、外部ＰＣを用いて上記の一連の処理を分担することにより、移動通信装置１のＣＰＵ処理負荷を低減することができ、ひいてはバッテリの消耗も抑えることができる。 In the above embodiment, the control unit 7 performs a series of processes in the movement control module 7A and the communication control module 7B. However, the present invention is not limited to this, and a control PC (not shown) may be prepared and the PC may perform a series of these processes. That is, the mobile communication device 1 receives the speed command value obtained by the process corresponding to the movement control module 7A performed by the PC from the PC by wireless communication or wired communication, and based on the speed command value, the motor 4 You may make it fly so that the movement path | route 83 may be followed by controlling rotation speed. Further, the mobile communication device 1 may control the communication handover by a handover process corresponding to the communication control module 7B performed by the PC. In this way, by sharing the above-described series of processes using the external PC, it is possible to reduce the CPU processing load of the mobile communication device 1 and to suppress battery consumption.
また、上記実施の形態では、更新処理にて、移動空間に出現した他物体によって、基地局１０５の見通し外となった全てのボクセルについての無線通信品質情報８４を更新するよう処理している。しかし、これに限らず、見通し外となったボクセルの中でも評価ボクセル群設定手段７４にて評価ボクセル群として設定されたボクセルに対してだけ無線通信品質情報８４を更新するよう処理してもよい。例えば、図１０に表すように、薄いハッチングで塗られたボクセルは基地局１０５ｂの見通し外となった全てのボクセルであるが、さらに評価ボクセル群として設定されたボクセル（濃いハッチングによって塗られたボクセル）に対してだけ無線通信品質情報８４を更新する。すなわち、評価ボクセル群の各ボクセルについて、他物体によって各基地局１０５からの見通し外となったか否かを調べ、見通し外となったボクセルについてのみ無線通信品質情報８４を更新する。これにより、全てのボクセルについて計算する必要がなくなるため、移動通信装置１のＣＰＵ処理負荷を低減することができ、ひいてはバッテリの消耗も抑えることができる。 In the above embodiment, the update processing is performed to update the wireless communication quality information 84 for all voxels that are out of line of sight of the base station 105 by other objects that have appeared in the moving space. However, the present invention is not limited to this, and the wireless communication quality information 84 may be updated only for the voxels set as the evaluation voxel group by the evaluation voxel group setting means 74 among the voxels that are out of sight. For example, as shown in FIG. 10, voxels painted with thin hatching are all voxels that are out of line of sight of the base station 105 b, but are further set as evaluation voxel groups (voxels painted with dark hatching). Only the wireless communication quality information 84 is updated. That is, for each voxel in the evaluation voxel group, it is checked whether or not it is out of line of sight from each base station 105 due to another object, and the wireless communication quality information 84 is updated only for the voxel that is out of line of sight. Thereby, since it is not necessary to calculate all the voxels, it is possible to reduce the CPU processing load of the mobile communication device 1 and to suppress battery consumption.
また、上記実施形態では、移動通信装置１と基地局１０５との間で直接的に無線通信しているが、これに限らず、他の移動通信装置１を中継局とし、当該中継局を介して基地局１０５との間で間接的に無線通信してもよい。例えば、切替先基地局特定手段７５にて特定した切替先基地局との間での無線通信品質が、予め定めた閾値以下であったならば、当該切替先基地局との間の無線通信をいったん中断し、自己位置の近く（所定範囲）に存在する中継局（他の移動通信装置１）との間に無線通信が確立するよう通信チャネルに切り替えてもよい。そして、当該中継局を介して基地局１０５と無線通信してもよい。 In the above embodiment, the mobile communication device 1 and the base station 105 perform direct wireless communication. However, the present invention is not limited to this, and another mobile communication device 1 is used as a relay station, and the relay station is connected with the mobile station. Wireless communication with the base station 105 may be performed indirectly. For example, if the wireless communication quality with the switching destination base station specified by the switching destination base station specifying means 75 is not more than a predetermined threshold value, the wireless communication with the switching destination base station is performed. It may be temporarily interrupted and switched to a communication channel so that wireless communication is established with a relay station (another mobile communication device 1) that is near (predetermined range) of its own position. And you may perform radio | wireless communication with the base station 105 via the said relay station.
１・・・移動通信装置
２・・・ロータ
３・・・撮像部
４・・・モータ
６・・・位置検出センサ
７・・・制御部
８・・・記憶部
９・・・通信部
７・・・移動制御モジュールＡ
７・・・通信制御モジュールＢ
７１・・・位置推定手段
７２・・・速度推定手段
７３・・・移動制御手段
７４・・・評価ボクセル群設定手段
７５・・・切替先基地局特定手段
７６・・・通信チャネル切替手段
７７・・・他物体情報推定手段
７８・・・品質更新手段
８１・・・基地局設置位置
８２・・・ボクセル情報
８３・・・移動経路
８４・・・無線通信品質情報
１００・・・警備センタ
１０２・・・管理装置
１０４・・・物体検出センサ
１０５・・・基地局
１１０・・・情報通信網
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mobile communication apparatus 2 ... Rotor 3 ... Imaging part 4 ... Motor 6 ... Position detection sensor 7 ... Control part 8 ... Memory | storage part 9 ... Communication part 7 ..Movement control module A
7: Communication control module B
71 ... Position estimation means 72 ... Speed estimation means 73 ... Movement control means 74 ... Evaluation voxel group setting means 75 ... Switching destination base station specifying means 76 ... Communication channel switching means 77 .. Other object information estimation means 78... Quality update means 81... Base station installation position 82... Voxel information 83... Movement route 84 .. wireless communication quality information 100. ..Management device 104 ... Object detection sensor 105 ... Base station 110 ... Information communication network
Claims (5)
前記移動経路と、前記移動空間を所定の大きさのボクセルによって分割したときに該移動空間における各ボクセルの位置を示したボクセル情報と、前記各ボクセルにおける前記各基地局との間の無線通信品質を示した無線通信品質情報と、を予め記憶した記憶部と、
前記移動通信装置の自己位置を推定する位置推定手段と、
現在通信している基地局との間の無線通信品質が所定値以下であるとき、前記ボクセル情報に基づいて前記自己位置から先の前記移動経路の近傍に存在するボクセル群を評価ボクセル群として設定する評価ボクセル群設定手段と、
前記無線通信品質情報に基づいて前記評価ボクセル群の中で前記無線通信品質が総合的に高い前記基地局を切替先基地局として特定する切替先基地局特定手段と、
前記切替先基地局との間で通信が確立するよう通信チャネルを切り替える通信チャネル切替手段と、
を有することを特徴とする移動通信装置。 A mobile communication device in which a plurality of base stations are installed in a mobile space, wirelessly communicates with the base station, and flies along a mobile path set in the mobile space,
Radio communication quality between the moving path, voxel information indicating the position of each voxel in the moving space when the moving space is divided by voxels having a predetermined size, and the base station in each voxel A wireless storage quality information indicating
Position estimation means for estimating a self-position of the mobile communication device;
When the wireless communication quality with the currently communicating base station is less than or equal to a predetermined value, a voxel group existing in the vicinity of the moving path from the self-position is set as an evaluation voxel group based on the voxel information Evaluation voxel group setting means,
A switching destination base station specifying means for specifying, as a switching destination base station, the base station having a high overall wireless communication quality in the evaluation voxel group based on the wireless communication quality information;
Communication channel switching means for switching a communication channel so that communication is established with the switching destination base station;
A mobile communication device comprising:
評価ボクセル群設定手段は、前記自己位置から前記移動速度に基づいて定めた所定範囲内に存在する各ボクセル群を前記評価ボクセル群として設定することを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。 Further comprising speed estimating means for estimating a current moving speed of the mobile communication device;
The mobile communication device according to claim 1, wherein the evaluation voxel group setting means sets each voxel group existing within a predetermined range determined based on the moving speed from the self position as the evaluation voxel group. .
空間内に出現した他物体の位置及び大きさからなる他物体情報を推定する他物体情報推定手段と、
前記他物体情報と前記ボクセル情報と前記設置位置とに基づいて各ボクセルの位置において前記他物体により前記基地局が見通し外となったか否かを判定して前記無線通信品質情報を更新する品質更新手段と、を更に有することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の移動通信装置。
The storage unit further stores an installation position of the base station,
Other object information estimation means for estimating other object information consisting of the position and size of another object that has appeared in space;
Based on the other object information, the voxel information, and the installation position, it is determined whether or not the base station has become out of sight by the other object at the position of each voxel, and updates the wireless communication quality information. The mobile communication apparatus according to claim 1, further comprising: means.
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