JPH06268563A - 移動体における無線中継方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体と固定局間で指向性の強い電波を利用
して行なわれる移動体における無線中継方式に関し、障
害物などが多い場所でも移動体から固定局に対して確実
に情報の伝送が行なえる移動体における無線中継方式を
提供することを目的とする。 【構成】 移動体１の指向性アンテナ１４を、位置に応
じて予め決められた反射装置３，４，５、反射板６，７
に向くように制御すると共に反射装置３，４，５の反射
板の角度を移動体１の位置及び反射先に応じて制御する
ことにより、移動体１から固定局２に送出される電波の
伝送路を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動体における無線中継
方式に係り、特に、移動体と固定局間で指向性の強い電
波を利用して行なわれる移動体における無線中継方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体より移動しながらテレビ画像等の
動画を固定局に伝送する場合、その無線伝送方式として
は従来からミリ波を利用した簡易無線装置が用いられて
いた。これは、ＴＶ信号が４ＭＨｚと広帯域信号である
ため、これを移動しながらＶＨＦ，ＵＨＦ等の搬送波を
使って伝送しようとすると搬送波に高電力が必要とな
り、一般的には利用困難で、低電力化を設けるため、Ｆ
Ｍ変調の変調度を大きくすると、使用帯域がさらに広が
り、伝搬路の影響を受けやすく、画質が劣化してしまう
ためで、ミリ波を利用した簡易無線装置では電波の指向
性が強く、電波をアンテナに集中させることができるた
め、周囲環境による影響を受けずに広帯域伝送が行なえ
るためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、画像信号等
の広帯域を必要とする情報を周囲環境の影響を受けるこ
となく移動体より無線で通信しようとする場合、マイク
ロ波、ミリ波等の高周波数の搬送波が必要となり、この
マイクロ波、ミリ波は指向性が強いため、障害物などが
多い場所で用いると、電波が障害物に妨害され移動体か
ら固定局に電波が達せず、情報の伝送が行なえない等の
問題点があった。

【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、障害物などが多い場所でも移動体から固定局に対し
て確実に情報の伝送が行なえる移動体における無線中継
方式を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】指向性を有する電波によ
り、前記電波を反射する反射板を有する少なくとも１つ
の反射手段を介して、移動体と固定局との間の通信を行
う移動体の無線中継方式において、前記移動体は、自己
の位置および方位を計測する位置方位計測手段と、反射
手段の位置データを記憶した第一の記憶手段と、位置方
位計測手段が計測した自己の位置および方位データと第
一の記憶手段に格納された反射手段の位置データをもと
に、指向性アンテナの指向方向に応じた指向データを反
射手段に送信するとともに、前記指向データに基づき前
記指向性アンテナを反射手段の方向になるように制御し
て前記電波を送受する第一の無線通信手段とを備え、前
記反射手段は、固定局または隣接する他の反射手段の位
置を記憶した第二の記憶手段と、移動体から送信された
指向データを受信するとともに、前記指向データおよび
方位データと第二の記憶手段に格納された位置データを
もとに反射板を他の反射手段または固定局の方向になる
ように制御して前記電波を反射する反射板制御手段とを
備え、前記固定局は、前記反射手段に反射させて前記移
動体と前記電波を送受する第二の無線通信手段を備えて
なる。

【０００６】

【作用】移動体は位置方位計測手段及び第１の記憶手段
により、自己の位置、方位及び反射手段の位置を知るこ
とができ、これらのデータより指向性アンテナを反射手
段に向けることができる。

【０００７】反射手段はデータ受信機及び第２の記憶手
段により、指向性アンテナの指向方向及び反射位置を知
ることができ、これらのデータより反射板の指向角を制
御し、指向性アンテナから送出された電波を所定の方向
に折曲させることができる。したがって、移動体の指向
性アンテナから送出される指向性の強い電波を反射手段
により折曲させ、障害物を回避して固定局に確実に伝送
させることができる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の一実施例の構成図を示す。同
図中、１は移動体、２は固定局を示す。移動体１は警備
対象内を移動して、警備対象内の画像をマイクロ波、ミ
リ波等の広帯域伝送が可能な高指向性を有する電波で送
信する。

【０００９】移動体１から送信された電波は駆動装置付
反射装置３，４，５及び固定反射板６，７により反射さ
れ、障害物Ａを迂回して固定局２に供給される。

【００１０】ここで反射装置３，４，５及び反射板６，
７の設置について説明する。

【００１１】使用する反射手段の数は、目的の場所まで
透視し回線を構成するために電波通路を曲げる必要から
自ずと決ってくる。

【００１２】このとき、伝播損失は距離の２乗に効いて
来るので実際の回線設計に当たっては、伝搬距離の長い
区間に大きい反射板を配置するか、反射板駆動の必要な
い区間に大きめの反射板を使いマージンを稼ぐと言った
操作が必要である。しかしながら大きい反射板はその分
ビーム幅が狭いので、いたずらに大きめの反射板を使用
しないという配慮も必要となり、少なくとも移動体に対
向する反射板は小さい方が良く、駆動性にも富むことに
なる。

【００１３】さらに、反射板による反射中継角が鈍角に
なると反射による損失が極端に増えるので、このような
場合は接近して２枚反射板を用い反射中継角を鋭角にす
る構成にすると良い。このような構成とすることにより
１枚当たりの反射角を半分に出来、２枚使ったことによ
る付加損失は２分の１（３ｄＢ）で済む。なお、このと
き、反射板を移動体１の経路沿いに設置し、移動に伴い
これを追尾する場合は少なくとも１枚置きに反射板を駆
動制御出来る駆動装置付き反射手段が必要となる。

【００１４】以上、反射板の設定方法について説明し
た。次に固定局２について説明する。固定局２は無線通
信装置８、テレビモニタ９、監視装置１０、データ送受
信機１１よりなる。

【００１５】無線通信装置８は移動体１から送信された
マイクロ波又はミリ波等の指向性の強い電波を受信し、
受信信号から移動体１が捕えた画像信号を再生し、テレ
ビモニタ９及び監視装置１０に供給する。

【００１６】テレビモニタ９は無線通信装置８から供給
された画像信号に応じて移動体１が捕えた画像を映し出
す。

【００１７】監視装置１０はパーソナルコンピュータ等
よりなり、無線通信装置８から供給される受信信号レベ
ルに基づいて駆動装置付反射装置３，４，５の駆動角を
遠隔で制御して、固定反射中継時の方位角と抑角を調整
記憶させる初期調整時に使用する他、特定の装置に駆動
角を指示して行なう微少調整、或は移動体追尾の開始を
指示する等、この方式全体の監視、制御を行なう。

【００１８】データ送受信機１１は指向性の低い電波に
より通信を行ない、監視装置１０からの指示データを駆
動装置付反射装置３，４，５に供給する。データ送受信
機１１で用いる電波は比較的低周波数で指向性が低く、
障害物７等が存在しても反射板なしで、直接各駆動装置
付反射装置３，４，５と通信できるように設定されてい
る。

【００１９】次に移動体１について説明する。図２に移
動体１の構成図を示す。移動体１は撮像装置１２、無線
装置１３、指向性アンテナ１４、アンテナ駆動装置１
５、中継制御装置１６、位置計測装置１７、反射板位置
データ記憶装置１８、データ送受信機１９、及び、図示
しない走行駆動系、走行制御系よりなる。

【００２０】撮像装置１２は移動体１の周囲を撮像して
画像信号を生成する。撮像装置１２で生成された画像信
号は無線装置１３に供給される。

【００２１】無線装置１３は撮像装置１２で生成された
画像信号をマイクロ波、ミリ波等の指向性が高く、広帯
域位置が可能な帯域の信号に変換して出力する。無線装
置１３の出力信号は指向性アンテナ１４に供給される。
指向性アンテナ１４はパラボラ状等に形成され、無線装
置１３の出力を所定の指向方向に送出する。

【００２２】指向性アンテナ１４はアンテナ駆動装置１
５と結合されていて、その指向方向を変えられる構成と
されている。アンテナ駆動装置１５は中継制御装置１６
と接続されていて、中継制御装置１６からの制御信号に
応じて駆動され、指向性アンテナ１４の指向方向を変え
られる構成とされている。

【００２３】中継制御装置１６は位置計測装置１７及び
反射板位置データ記憶装置１８と接続されていて、位置
計測装置１７により得られる移動体１の位置データ及び
反射板位置データ記憶装置１８より得られる反射板位置
データに基づいて指向性アンテナ１４の指向方向が算出
され、アンテナ駆動装置１５を制御し、指向性アンテナ
１４を算出された指向方向に向ける。

【００２４】位置計測装置１７は移動体１の位置と進行
方向が判る必要から設けられており、走行距離と方位ジ
ャイロと言った方位計測装置から自身の位置を計算する
装置又は人工衛星から送られる電波を利用して、地上の
位置測定を行なうＧＰＳ（Global Positioning System)
受信機に方位計測装置を組み合わせた自動位置並びに進
行方向計測装置等で構成され、移動体１の位置と進行方
向が計測できる構成とされている。

【００２５】この他、移動体１でピッチ及びロール量が
問題になる場合は、更に移動体１の２軸の傾斜の計測で
きるジャイロを設け、移動体１の位置、進行方向のデー
タを補正する必要がある。

【００２６】反射板位置データ記憶装置１８は半導体記
憶装置等の記憶装置よりなり、予め、反射装置２〜６の
設置位置データが記憶されている。

【００２７】また、中継制御装置１６はデータ送受信機
１９と接続されていて、算出した指向性アンテナ１４の
駆動角データを、データ送受信機１９を介して、送出す
る。データ送受信機１９は駆動角データを指向性の低
い、低周波数帯域の電波で送信する。データ送受信機１
９から送出された信号は駆動装置付反射装置３，４，５
に供給される。

【００２８】図３に駆動装置付反射装置３，４，５の構
成図を示す。駆動装置付反射装置３，４，５は反射板２
０、反射板駆動装置２１、反射板制御装置２２、反射板
位置データ記憶装置２３、データ無線機２４よりなり、
天井、建物の壁面等に固定されている。

【００２９】反射板２０は光により早く確実に伝搬路を
形成するための初期方向調整を行なえるように鏡の性質
を備えたステンレス鋼板かミラーコーテングしたアクリ
ル樹脂板により構成される。なお、反射板２０のビーム
幅は一般に指向性アンテナ１４のビーム幅より鋭くなる
ので初期方向調整は０．５°以内の精度で確実に実施す
る必要がある。また、ミラーコーテングしたアクリル樹
脂板は反射率においては金属板に比して遜色はないが、
長い間には湾曲するので裏側を補強する必要がある。

【００３０】反射板駆動制御装置２２は、反射板２０の
向きを計算制御すると共に、移動体１又は固定局２の監
視装置１０との間で通信を行なう等一連の処理を行なう
ためＣＰＵを内蔵する。

【００３１】反射板駆動制御装置２２には反射板位置デ
ータ記憶装置２３から隣接する反射板の位置データが供
給されると共に、移動体１から送信された指向性アンテ
ナ１４の駆動角データがデータ無線機２４から供給さ
れ、これらのデータより後述する数式に基づいて、反射
板２０の方向角及び仰角を算出する。

【００３２】反射板駆動装置２１には反射板駆動制御装
置２２より算出された反射板２０の方向角及び仰角を決
めるデータが供給され、供給されたデータに応じて反射
板２０の方向角及び仰角の２軸方向を制御する。

【００３３】また、このとき、他の反射装置４，５は内
蔵された反射板位置データ記憶装置２３内の隣接する反
射板６，７の位置データより、後述する計算により方位
角及び仰角を算出し、反射装置３から無線装置８までの
間の伝送路を形成するべく制御される。

【００３４】移動体１のアンテナ駆動角データは、移動
体１のデータ送受信機１９によって直接近接する反射装
置３に送られて、反射装置３の駆動角計算に利用され
る。このとき、ミリ波無線装置１３の音声回線等に空き
が在る場合は、この回線によりアンテナ駆動角データが
送れるようにしておき、データ送受信機１９のデータに
エラーがある時はこの回線で監視出来る構成とすれば、
より確実な制御を行ない得る。

【００３５】以上のような構成により移動体１の移動に
伴う座標並びに方位角の変化は、移動体の走行機構によ
って最初に計れるので、直ちに移動体１自身のＣＰＵに
よって反射板２０に対するアンテナ方位角並びに仰角が
計算出来、追尾遅れを生ずることなくアンテナ駆動装置
１５に出力することが出来る構成とされている。また、
この計算値は反射装置３から見れば、全くの逆方向に当
たるので、反射板２０の駆動制御装置２２では、この駆
動データをデータ送受信機２４で受信し、受信データに
マイナスをつけた値と反射装置３から見る隣接した反射
板６の方位角と仰角のデータとから、後述する方法によ
り反射板方向を算出し反射板駆動装置２１に出力する構
成とされている。もしこれらの計算処理を固定局２の監
視装置１０に負わせるとデータの送受信に時間を要する
ばかりか、遠隔となった場合にはデータの信頼度も失わ
れるが本実施例のような構成とすることにより反射装置
３により移動体１の追尾を円滑に行なうことができると
共に割り込みの必要のない場合には監視装置１０は監視
のみを行なえばよい構成とすることができる。

【００３６】次に、駆動装置付反射装置３，４，５の動
作を説明する。図４に本発明の一実施例の駆動装置付反
射装置の動作説明図を示す。

【００３７】尚、同図中、座標系はＸＹＺの直角座標系
とし、アンテナ反射板の制御方式はＡ方位角及び仰角の
２軸制御方式とする。

【００３８】今、図４に示すようにＡ点とＢ点とＣ点を
想定し、点Ａの座標を（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、点Ｂの座
標を（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、点Ｃの座標を（Ｘｃ，Ｙ
ｃ，Ｚｃ）とすると、Ａ点からＢ点、Ｂ点からＡ点或は
Ｃ点、Ｃ点からＢ点を見る方位角ＡＺ、仰角ＥＬは、各
々次の式で示される。

【００３９】

【数１】

【００４０】Ａ点に移動体１があり、Ｂ点に反射板２０
があるとすれば、Ａ点の移動体１からＢ点の反射板２０
の方位角と仰角は、式(1) の方位角ＡＺａｂ並びに式
(2) の仰角ＥＬａｂで計算できる。これに移動体１の進
行方向を考慮する場合は、移動体１の回転した分の角度
を求めた方位角から、差し引けばアンテナ駆動装置１５
の方位角が求められる。仰角については水平を基準とし
ているので、式のままで良い。走行する路面に起伏が多
く、移動体１のピッチ、ロールが無視出来ない場合は移
動体１にピッチ量、及び、ロール量を検出するジャイロ
等の検出手段を設け、検出手段により検出したピッチ
量、及び、ロール量に基づく座標変化分を上式に加算
し、方位角及び仰角を求めればよい。

【００４１】今度はＢ点に反射板２０が有り、Ａ点から
Ｃ点に電波を中継する場合の点Ｂの反射板２０の向き
は、電磁波の入射角と反射角は法線について相等しくな
るため、その方向角及び仰角は、入射角と反射角との中
央値をとれば良く、方位角ＡＺｂｒと仰角ＥＬｂｒはそ
れぞれについて次の式で示される。

【００４２】

【数２】

【００４３】今、Ａ点が移動体１であったとすると方向
角ＡＺｂａ及び仰角ＥＬｂａが刻々変わるので、Ｂ点の
反射板２０の向きの方向角ＡＺｂｒ及び仰角ＥＬｂｒは
移動体１の移動に追随して変わることになる。

【００４４】例えば点Ａ（１，−１，１）の移動体１か
らの電波は点Ｂ（０，０，３）の反射板で点Ｃ（１，
１，２）の反射板に向けて反射される場合、点Ｂの反射
板の方位角ＡＺｂｒ及び仰角ＥＬｂｒは次に示される数
値となる。

【００４５】指向性アンテナ１４の方位角ＡＺｂａ及び
仰角ＥＬｂａは AZba＝−４５° ELba＝−５４．７° 反射板２０の方位角ＡＺｂｃ及び仰角ＥＬｂｃは AZbc＝−４５℃ ELbc＝−３５．３° 固定反射板５の方位角AZbr及び仰角ELbrは AZbr＝０° ELbr＝−４５° となる。

【００４６】但し、角度はＸ軸を基準に反時計方向を＋
とし、点ＣのＸＹ平面への投影点Ｃ’の有る面は第１象
現とする。

【００４７】以上の如く、本実施例では反射板の方位角
及び仰角の駆動が行ない得る反射手段を使ってミリ波の
伝搬方向を制御することによりビル内を巡回する移動体
１からの廊下伝いの中継、屋内催し場内の移動体１から
天井の反射手段を経由する中継、ビルの谷間伝いに走る
移動体１から数棟の屋上の反射手段を経由する中継等障
害物がある場所においても移動体からの動画中継が行な
える。

【００４８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、移動体か
ら送出される指向性の強い送信波を移動体の位置に応じ
て角度が可変する反射板により固定局に伝送することが
できるため、移動体からの動画などの広帯域な情報を確
実に固定局に伝送することができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例の移動体の構成図である。

【図３】本発明の一実施例の反射板中継装置の構成図で
ある。

【図４】本発明の一実施例の駆動装置付反射装置の動作
説明図である。

【符号の説明】

１ 移動体 ２ 固定局 ３，４，５ 駆動装置付反射装置 ６，７ 固定反射板 ８ 無線通信装置 ９ テレビモニタ １０ 監視装置 １１ データ送受信装置 １３ 無線装置 １４ 指向性アンテナ １５ アンテナ駆動装置 １６ 中継制御装置 １７ 信号計測装置 １８ 反射板位置データ記憶装置 １９ データ送受信機 ２０ 反射板 ２１ 反射板駆動装置 ２２ 反射板制御装置 ２３ 反射板位置データ記憶装置 ２４ データ無線機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指向性を有する電波により、前記電波を
   反射する反射板を有する少なくとも１つの反射手段を介
   して、移動体と固定局との間の通信を行う移動体におけ
   る無線中継方式において、 前記移動体は、 自己の位置および方位を計測する位置方位計測手段と、 前記反射手段の位置データを記憶した第一の記憶手段
   と、 位置方位計測手段が計測した自己の位置および方位デー
   タと第一の記憶手段に格納された前記反射手段の位置デ
   ータをもとに、指向性アンテナの指向方向に応じた指向
   データを前記反射手段に送信するとともに、前記指向デ
   ータに基づき前記指向性アンテナを前記反射手段の方向
   になるように駆動制御して前記電波を送受する第一の無
   線通信手段を備え、 前記反射手段は、 前記固定局または隣接する他の反射手段の位置を記憶し
   た第二の記憶手段と、 前記移動体から送信された指向データを受信するととも
   に、前記指向データおよび方位データと第二の記憶手段
   に格納された位置データをもとに前記反射板を他の反射
   手段または前記固定局の方向になるように駆動制御して
   前記電波を反射する反射板制御手段を備え、 前記固定局は、 前記反射手段に反射させて前記移動体と前記電波を送受
   する第二の無線通信手段を備えることを特徴とする移動
   体における無線中継方式。
2. 【請求項２】 前記反射板は、前記電波の他、光を反射
   することを特徴とする請求項１記載の移動体における無
   線中継方式。