JP6375985B2 - 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 - Google Patents
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Description
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。
向性を選択することで得ることができる。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
パターンを選択する手法と同様である。
cd,def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dab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dcd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Y1と指向性dabとを対応付け、変化パターンY2と指向性dcd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(Y3・・・Yn)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(Y1,Y2,Y3,・・・Yn)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。
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。
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Lj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。
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。
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)
Claims (13)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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