JP2022072588A - Wireless communication unit and radio modification method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナが地面の高さと同一または地面よりも下方に設けられた無線通信ユニットと、この無線通信ユニットを用いた無線の変更方法に関する。 The present invention relates to a radio communication unit in which an antenna is provided at the same height as the ground or below the ground, and a method for changing radio using this radio communication unit.
無線通信を行う機器では、一般的に伝送効率を上げる観点から、共振回路が用いられることが多い。例えば、交通安全システムや自動運転システムでは、地上に設置された地上通信子と車両に設置された車上通信子との間で無線通信により情報伝送が行われる。これら地上通信子および車上通信子のアンテナは、ともに屋外に取り付けられるため、泥、雪などのデブリが付着しやすく、かかる付着があるとノイズなどの障害が生じて通信効率が低下する場合がある。 In a device that performs wireless communication, a resonance circuit is generally used from the viewpoint of improving transmission efficiency. For example, in a traffic safety system or an automated driving system, information is transmitted by wireless communication between a terrestrial communicator installed on the ground and an on-board communicator installed on a vehicle. Since both the antennas of these terrestrial communicators and on-board communicators are mounted outdoors, debris such as mud and snow easily adheres to them, and such adhesion may cause problems such as noise and reduce communication efficiency. be.
このような障害による通信効率の低下を防ぐため、例えば、特許文献1には、共振回路の電圧および電流の計測結果を基に、共振回路を構成する素子の定数を制御する共振制御部を備えた無線通信機が記載されている。
In order to prevent a decrease in communication efficiency due to such a failure, for example,
近年、台風や地震などでの電柱の倒壊による被害を回避するため、屋外の電柱に設置されていた通信線や電力線などのケーブルを容器に収容して、電線共同溝として地中や路面内に設置する無電柱化の取り組みが進められている。電線共同溝による無電柱化の取り組みを進めるにあたっては、ケーブルのほかに、従来は電柱に設置されていた携帯通信機器のアンテナなどの無線通信機器も、路面内などの地中に設置することが求められている。特に、第5世代(5G)の移動通信システムでは、電波の到達範囲が狭いため、電波を送信または受信するアンテナなどの無線通信機器を、短い距離間隔で地中や路面内に設置することが求められている。さらに、交差点での事故防止や、交通量などの交通状況の調査、自動運転車との通信など、歩行者や車両の検知や車両との通信の目的でも、アンテナなどの無線通信機器を、地中に設置することが求められている。 In recent years, in order to avoid damage caused by the collapse of utility poles due to typhoons and earthquakes, cables such as communication lines and power lines installed on outdoor utility poles are housed in containers and used as electric wire utility tunnels in the ground or on the road surface. Efforts are underway to eliminate utility poles. In order to promote efforts to eliminate utility poles through electric wire utility tunnels, in addition to cables, wireless communication devices such as antennas for portable communication devices that were previously installed on utility poles should also be installed underground, such as on the road surface. It has been demanded. In particular, in 5th generation (5G) mobile communication systems, the reach of radio waves is narrow, so wireless communication devices such as antennas that transmit or receive radio waves may be installed in the ground or on the road surface at short distance intervals. It has been demanded. Furthermore, for the purpose of detecting pedestrians and vehicles and communicating with vehicles, such as accident prevention at intersections, investigation of traffic conditions such as traffic volume, and communication with self-driving cars, wireless communication devices such as antennas are used on the ground. It is required to be installed inside.
しかしながら、特許文献1に記載される無線通信機は、車外など屋外への設置を想定したものであり、少なくとも地中に設置することは想定されていない。アンテナなどの無線通信機器を地中に設置する場合、地上にある無線通信機器と通信するときに、地表にある泥や雨、雪などのほか、地上を通行する人や車両などによっても、障害による通信効率の低下が生じうる。
However, the wireless communication device described in
本発明は、無線通信機器を地中に設けても、アンテナによる電波の送受信を効率的に行うことが可能な構成を採用した無線通信ユニットと、この無線通信ユニットを用いた無線の変更方法を提供することにある。 The present invention provides a wireless communication unit that employs a configuration that enables efficient transmission and reception of radio waves by an antenna even if a wireless communication device is installed in the ground, and a method for changing radio waves using this wireless communication unit. To provide.
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、アンテナに供給される送信電力の一部が反射されて生じる反射電力の大きさを測定する反射電力モニタの測定結果から、通信効率に実質的に影響を及ぼす物体の有無を判定し、物体の有無の判定において物体有りと判定したときに、送信電力に対する反射電力の比に基づいて、マッチング回路によってアンテナのインピーダンスマッチングを行うように構成することで、無線通信機器を地中に設けても、反射電力の変動などによる通信効率の低下を起こり難くことができることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have made extensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, the presence or absence of an object that substantially affects the communication efficiency is determined from the measurement result of the reflected power monitor that measures the magnitude of the reflected power generated by reflecting a part of the transmitted power supplied to the antenna. When it is determined that there is an object in the determination of the presence or absence of an object, the antenna impedance matching is performed by a matching circuit based on the ratio of the reflected power to the transmission power, so that the wireless communication device is provided in the ground. However, they have found that it is difficult for the communication efficiency to decrease due to fluctuations in reflected power, etc., and have completed the present invention.
すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
(1)地中に埋設され、アンテナを有する無線通信機器およびケーブルが収容される容器本体と、前記容器本体の上端開口を閉鎖する蓋部材と、前記無線通信機器のアンテナに供給される送信電力の一部が、前記アンテナで反射されて生じる反射電力の大きさを測定する反射電力モニタと、インピーダンスマッチングを行うマッチング回路と、前記反射電力モニタで測定される反射電力の送信電力に対する比から、物体の存在の有無を判定し、前記送信電力に対する前記反射電力の比に基づいて、前記マッチング回路を制御する制御部と、を備える無線通信ユニット。
(2)前記物体の存在の有無を判定する物体検知手段をさらに備え、前記制御部は、前記物体検知手段における、前記物体の存在の有無の判定結果と、前記送信電力に対する前記反射電力の比の結果に基づいて、前記マッチング回路を制御する、上記(1)に記載の無線通信ユニット。
(3)前記制御部は、前記反射電力に起因するパラメータの数値の経時的な変化を測定し、測定した前記パラメータの数値が基準値を超えるような変化をした場合に、前記変化の継続時間から、前記物体の停留が継続的であるか否かを判定するように構成される、上記(1)または(2)に記載の無線通信ユニット。
(4)前記制御部は、前記反射電力に起因するパラメータとして前記反射電力の数値の経時的な変化を検出して記録するように構成され、前記反射電力の数値が基準値を超えるような変化を規定時間以上した場合に、前記変化の継続性有りと判定するように構成される、上記(3)に記載の無線通信ユニット。
(5)前記無線通信機器は、前記物体検知手段で検知される、前記物体の存在の有無の結果、および、前記制御部で行われる前記変化の継続性有りの判定の結果に基づいて、前記送信電力の出力変更を行うように構成される、上記(3)または(4)に記載の無線通信ユニット。
(6)前記無線通信ユニットは、前記蓋部材の上面に停留する前記物体の存在の有無を荷重で検知する荷重検知手段をさらに備える、上記(1)から(5)のいずれか1項に記載の無線通信ユニット。
(7)前記無線通信ユニットは、前記荷重検知手段を複数備え、複数の前記荷重検知手段による検知結果に基づいて、前記送信電力の出力変更の有無を決定するように構成される、上記(6)に記載の無線通信ユニット。
(8)前記無線通信ユニットは、前記蓋部材の上に位置する物体の温度を計測する温度計測手段と、前記無線通信ユニットの周囲における降水情報を取得可能な降水情報取得手段のうち、少なくともいずれかの追加の手段と通信可能に構成され、前記追加の手段によって取得される情報に基づいて、前記送信電力の出力変更を行うように構成される、上記(1)から(7)のいずれか1項に記載の無線通信ユニット。
(9)アンテナを有する無線通信機器およびケーブルが収容される容器本体と、前記容器本体の上端開口を閉鎖する蓋部材と、を備える無線通信ユニットにおける無線の変更方法であって、前記無線通信機器のアンテナに供給される送信電力の一部が、前記アンテナで反射されて生じる、反射電力の大きさを測定して、反射電力モニタで測定される反射電力の送信電力に対する比から、物体の存在の有無を判定する物体検知工程と、前記物体検知工程における、前記物体の存在の有無の判定結果と、前記送信電力に対する前記反射電力の比に基づいて、インピーダンスマッチングを行うインピーダンスマッチング工程と、を含む、無線通信ユニットにおける無線の変更方法。
(10)前記無線通信ユニットにおける無線の変更方法は、前記反射電力に起因するパラメータの数値の経時的な変化を測定し、測定した前記パラメータの数値が基準値を超えるような変化をした場合に、前記変化の継続時間から、前記物体の停留が継続的であるか否かを判定する物体停留継続性判定工程をさらに含む、上記(9)に記載の無線通信ユニットにおける無線の変更方法。
(11)前記インピーダンスマッチング工程は、前記物体検知工程で検知される前記物体の存在の有無の結果、および、前記物体停留継続性判定工程で行われる前記変化の継続性有りの判定の結果に基づいて、前記送信電力の出力変更を行うように構成される、上記(10)に記載の無線通信ユニットにおける無線の変更方法。
That is, the gist structure of the present invention is as follows.
(1) A container body that is buried in the ground and houses a wireless communication device having an antenna and a cable, a lid member that closes the upper end opening of the container body, and transmission power supplied to the antenna of the wireless communication device. A part of the above is based on the ratio of the reflected power measured by the antenna to the transmitted power of the reflected power measured by the reflected power monitor, the matching circuit that performs impedance matching, and the reflected power monitor that measures the magnitude of the reflected power generated by the reflected power of the antenna. A wireless communication unit including a control unit that determines the presence or absence of an object and controls the matching circuit based on the ratio of the reflected power to the transmission power.
(2) Further provided with an object detecting means for determining the presence or absence of the object, the control unit may use the object detecting means to determine the presence or absence of the object and the ratio of the reflected power to the transmission power. The wireless communication unit according to (1) above, which controls the matching circuit based on the result of the above.
(3) The control unit measures a change over time in the numerical value of the parameter due to the reflected power, and when the measured numerical value of the parameter changes so as to exceed a reference value, the duration of the change. The wireless communication unit according to (1) or (2) above, which is configured to determine whether or not the object is continuously stationary.
(4) The control unit is configured to detect and record a change over time in the value of the reflected power as a parameter caused by the reflected power, and the change so that the value of the reflected power exceeds the reference value. The wireless communication unit according to (3) above, which is configured to determine that there is continuity of the change when the above time is exceeded.
(5) The wireless communication device is based on the result of the presence / absence of the object detected by the object detecting means and the result of the determination of the continuity of the change performed by the control unit. The wireless communication unit according to (3) or (4) above, which is configured to change the output of transmission power.
(6) The item according to any one of (1) to (5) above, wherein the wireless communication unit further includes a load detecting means for detecting the presence or absence of the object staying on the upper surface of the lid member by a load. Wireless communication unit.
(7) The wireless communication unit includes a plurality of the load detecting means, and is configured to determine whether or not to change the output of the transmitted power based on the detection results of the plurality of load detecting means (6). ) Described in the wireless communication unit.
(8) The wireless communication unit is at least one of a temperature measuring means for measuring the temperature of an object located on the lid member and a precipitation information acquiring means capable of acquiring precipitation information around the wireless communication unit. Any of the above (1) to (7), which is configured to be communicable with the additional means and is configured to change the output of the transmission power based on the information acquired by the additional means. The wireless communication unit according to
(9) A method for changing radio in a wireless communication unit including a container body in which a wireless communication device having an antenna and a cable is housed, and a lid member for closing the upper end opening of the container body. A part of the transmission power supplied to the antenna is reflected by the antenna, and the magnitude of the reflected power is measured. An object detection step for determining the presence or absence of an antenna, a determination result for the presence or absence of the object in the object detection step, and an impedance matching step for performing impedance matching based on the ratio of the reflected power to the transmission power. How to change the radio in a wireless communication unit, including.
(10) The method for changing the radio in the wireless communication unit is to measure the change over time in the numerical value of the parameter due to the reflected power, and when the measured numerical value of the parameter changes to exceed the reference value. The method for changing radio in the wireless communication unit according to (9) above, further comprising an object retention continuity determination step of determining whether or not the object is stationary from the duration of the change.
(11) The impedance matching step is based on the result of the presence / absence of the object detected in the object detection step and the result of the determination of the presence / absence of continuity of the change performed in the object retention continuity determination step. The method for changing the radio in the wireless communication unit according to (10) above, which is configured to change the output of the transmission power.
本発明によれば、無線通信機器を地中に設けても、アンテナによる電波の送受信を効率的に行うことが可能な構成を採用した無線通信ユニットと、この無線通信ユニットを用いた無線の変更方法を提供することができる。 According to the present invention, a wireless communication unit adopting a configuration capable of efficiently transmitting and receiving radio waves by an antenna even if a wireless communication device is provided in the ground, and a change of radio using this wireless communication unit. A method can be provided.
次に、本発明のいくつかの実施形態の無線通信ユニットについて、以下で説明する。 Next, the wireless communication unit of some embodiments of the present invention will be described below.
<第1実施形態>
図1は、本発明に従う第1実施形態の無線通信ユニットの構造の一例を示した図であって、図1(a)が平面図、図1(b)が図1(a)のa-a断面図(横断面図)である。図2は、本発明に従う第1実施形態の収容ユニットが舗装路に設置された状態の一例を示す概略図である。図3は、本発明に従う第1実施形態の収容ユニットの本体部の構造の一例を示す模式図である。
<First Embodiment>
1A and 1B are views showing an example of the structure of a wireless communication unit according to the first embodiment according to the present invention, FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a diagram of FIG. 1A. a sectional view (horizontal sectional view). FIG. 2 is a schematic view showing an example of a state in which the accommodation unit of the first embodiment according to the present invention is installed on a paved road. FIG. 3 is a schematic view showing an example of the structure of the main body of the accommodating unit according to the first embodiment of the present invention.
本発明の無線通信ユニット1は、地中に埋設されるものであり、図1に示すように、アンテナ32を有する無線通信機器3およびケーブル2が収容される容器本体10と、容器本体10の上端開口10a,10bを閉鎖する蓋部材11とを備える。ここで、無線通信ユニット1は、無線通信機器3のアンテナ32に供給される送信電力の一部が、アンテナ32で反射されて生じる反射電力の大きさを測定する反射電力モニタ12と、インピーダンスマッチングを行うマッチング回路13と、反射電力モニタ12で測定される反射電力の送信電力に対する比から、物体の存在の有無を判定し、送信電力に対する反射電力の比に基づいて、マッチング回路13を制御する制御部14と、を備える。具体的には、制御部14は、蓋部材11の上に存在している物体の存在の有無を判定する。
The
これにより、反射電力モニタ12によって測定される反射電力の大きさから、送信電力に対する反射電力の比が求められ、この比から、アンテナ32の上にある蓋部材11の上に位置し、かつ通信効率に実質的に影響を及ぼす物体の有無を判定することができる。また、物体の有無の判定において物体有りと判定したときに、送信電力に対する反射電力の比に基づいて、マッチング回路13によってアンテナ32のインピーダンスマッチングを適切に行うことができる。その結果、無線通信機器3を地中に設けても、アンテナによる電波の送受信を効率的に行うことができる。
As a result, the ratio of the reflected power to the transmitted power can be obtained from the magnitude of the reflected power measured by the reflected
(無線通信ユニット)
無線通信ユニット1は、例えば、5G通信システムに利用されるものであり、図1に示すように、地中に埋設され、アンテナ32を有する無線通信機器3およびケーブル2が収容される容器本体10と、容器本体10の上端開口10a,10bを閉鎖する蓋部材11とを備える。ここで、無線通信ユニット1は、図1に示すように、容器本体10および蓋部材11によって形成される内部空間Sに、通信線21及び電力線22などのケーブル2が、互いに容器本体10の幅方向Yと平行な方向に並べられた状態で収容される。
(Wireless communication unit)
The
(容器本体、蓋部材)
容器本体10は、無線通信ユニット1に含まれる他の構成要素を収容可能に構成される部材であり、例えば図1に示すように、ケーブル2や、後述する無線通信機器3の本体部31やアンテナ32、後述する出力変更有無決定手段72などを収容可能に構成される。また、容器本体10は、長さ方向Xに沿って互いの内部空間Sが連通するように複数連結され、連続的に配置される。複数の容器本体10の内部には、その前後方向、すなわち容器本体10の長さ方向Xに延びる細長い空洞が形成され、その中にケーブル2が収容される。なお、アンテナ32は、無線通信機器3の本体部31に直接接続される構成(アンテナ一体型構成)でもよいし、ケーブルを介して無線通信機器3の本体部31に接続される構成(アンテナ別体型構成)でもよい。
(Container body, lid member)
The
容器本体10のうち、ケーブル2が収容される部分の形状は、ケーブル2を収容し易くする観点から、容器本体10の長さ方向Xに対して直角に交わる横断面で見たときに、凹状となる形状を有することが好ましい。
The shape of the portion of the
蓋部材11は、好ましくは両面が平坦面状に形成された板状部材であり、容器本体10の上端開口10a,10bを閉鎖している状態において、地上空間と地下にある内部空間Sとを区画している。蓋部材11は、容器本体10の上端開口10a,10bを閉鎖している状態において、好ましくは上面11aが地面と同様な高さ位置関係で配設され、より好ましくは地面Gと面一である。蓋部材11は、平均厚さの下限値が、地上を歩行する人の荷重に耐えられる強度を確保する観点で、2.0cmが好ましく、3.0cmがより好ましく、4.0cmが特に好ましい。一方、蓋部材11は、平均厚さの上限値が、アンテナ32で送受信される電磁波Eの良好な透過性能を確保する観点で20cmが好ましく、17cmがより好ましく、15cmが特に好ましい。
The
容器本体10および蓋部材11の材質は、樹脂であることが好ましい。これらが樹脂によって構成されることで、アンテナ32に送受信される電磁波Eが、容器本体10や蓋部材11で損失が生じ、この電磁波Eの損失による通信効率の低下を起こり難くすることができる。また、容器本体10および蓋部材11をより軽量にすることができ、無線通信ユニット1を設置する際や掘り返した際に、容易に持ち運ぶことが可能になる。また、現場での切断加工が容易になるため、曲線部分や勾配に変化のある部分への無線通信ユニット1の設置を容易にすることができる。
The material of the
ここで、容器本体10および蓋部材11は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂材料によって形成されることが好ましい。また、容器本体10および蓋部材11は、前述の樹脂材料の1種類を単独で用いて形成してもよいし、前述の樹脂材料の2種類以上を用いて形成してもよい。
Here, the
無線通信ユニット1は、地中に埋設されるものであり、例えば図2に示すように、上端部が地面Gの近傍に位置するように、容器本体10および蓋部材11が埋設される。このとき、蓋部材11の上面11aは、地面Gと同様な高さ位置関係で配設されることが好ましい。ここで、無線通信ユニット1は、歩道81と車道82を有する道路8のうち、歩道81側に埋設されることが好ましい。本発明の無線通信ユニット1は、蓋部材11の上面11aが、歩行者Pなどの通行面の一部を構成することがあるが、歩行者Pの通行によっても通信効率の低下が起こり難い。
The
また、無線通信ユニット1は、容器本体10の長さ方向Xが自動車専用道路や一般道路等の道路の進行方向に沿うように、複数の容器本体10が並べられるものであることが好ましい。これにより、道路の進行方向に沿って、無線通信機器3を複数設けることが可能になるため、より広い範囲で無線通信を行うことができる。なお、複数の容器本体10が並べられる方向は、ケーブルの延在方向に沿った方向であり、必ずしも道路8の進行方向に限定されない。
Further, in the
無線通信ユニット1が埋設される地表面Gとしては、例えば舗装路や非舗装路である道路8の路面が挙げられる。このうち、舗装路としては、主にアスファルトからなる舗装層83と、主に土からなり下層に位置する地盤84と、を有する舗装路である道路8が挙げられる。
Examples of the ground surface G in which the
(ケーブル)
無線通信ユニット1に収容されるケーブル2としては、後述する無線通信機器3で受信または送信するデータを伝送する通信線21や、無線通信機器3に電力を供給する電力線22が挙げられ、複数種類のケーブル2を内部空間Sに収容することができる。また、無線通信ユニット1には、その他の通信線や電力線(低圧電力線)を収容してもよい。
(cable)
Examples of the
(無線通信機器)
無線通信ユニット1に収容される無線通信機器3は、図1に示すように、通信線21及び電力線22に接続される本体部31と、本体部31に接続されるアンテナ32と、を有している。
(Wireless communication equipment)
As shown in FIG. 1, the
本体部31は、光ファイバなどのデータ通信可能な接続線23を介して通信線21に接続され、通信線21との間で信号の送受信が可能である。また、本体部31は、電気的な接続線24を介して電力線22に接続され、電力線22から電力が供給される。
The
本体部31は、通信線21から送られてくる送信データを、アンテナ32から電波として送信する役割と、アンテナ32で受信した電波を受信データに変換して通信線21に送る役割のうち、少なくともいずれかを有する。ここで、本体部31の一例としては、例えば図3に示す構造を有するものを挙げることができる。より具体的には、送信データをアンテナ32から送信する役割を有する本体部31として、送信データを変調する変調器31aと、変調器31aで変調された送信データに基づいてRF信号などの搬送波を発振する発振器31bと、発振器31bからの搬送波を増幅する増幅器31cと、増幅器31cで増幅された信号の中から不要な周波数成分を取り除くフィルタ31dとを有するものを挙げることができる。このとき、フィルタ31dを通過した特定の周波数の電波を、アンテナ32から送信することができる。他方で、アンテナ32で受信した電波を受信データに変換する役割を有する本体部31としては、アンテナ32から受信する電波から不要な周波数成分を取り除くフィルタ31fと、フィルタ31fを通過した微弱な電波を増幅する増幅器31gと、増幅器31gで増幅した電波を送信データに変換する復調器31hとを有するものを挙げることができる。このほか、本体部31には、送信側と受信側の回路を切り替える送受信切替スイッチ31eを有してもよい。
The
アンテナ32は、電気的な接続線33を介して本体部31に接続されている。本体部31は、アンテナ32を介して、地上を移動する例えば携帯型の図示しない無線通信端末に電磁波Eを送信するとともに、無線通信端末から電磁波Eを受信することで、無線通信を行う。ここで、アンテナ32で送受信される電磁波Eは、通信距離などに応じて周波数などの特性を決めることができ、その一例として5G通信などの通信用の電波が挙げられる。
The
(反射電力モニタ)
本発明の無線通信ユニット1は、無線通信機器3のアンテナ32に供給される送信電力の一部が、アンテナ32で反射されることで生じる、反射電力の大きさを測定する反射電力モニタ12を備える。
(Reflected power monitor)
The
無線通信機器3のアンテナ32から電磁波Eが送信されるとき、給電点でインピーダンスマッチングが取れていないと、アンテナ32から設計上必要となる十分な電波(電力)を放射することができなくなる。ここで、送信電力に対する反射電力の比は、特定の周波数の送信電力をアンテナ32に供給したときに最小となり、その周波数とは異なる周波数の送信電力をアンテナ32に供給すると、送信電力に対する反射電力の比が大きくなる。そのため、無線通信ユニット1では、インピーダンスマッチングを行って、反射電力が最も小さくなるように構成される。
When the electromagnetic wave E is transmitted from the
ここで、アンテナ32から送信される電磁波Eの経路上に物体が位置すると、この物体の影響を受けて、インピーダンスマッチングが取れなくなり、反射電力が大きくなってしまう。例えば、アンテナ32から上方向に電磁波Eが送信されるとき、蓋部材11の上面11aに物体が位置すると、この物体の影響を受けて、インピーダンスマッチングが取れなくなり、反射電力が大きくなってしまう。これは、アンテナとの距離や誘電体(例えば、蓋部材11の上面11aに載っている物体)の大きさによって、アンテナの周波数特性に影響を与える程度が変わってしまい、反射電力の大きさが変動するためであると考えられる。
Here, if an object is located on the path of the electromagnetic wave E transmitted from the
そこで、本発明の無線通信ユニット1では、実際に得られる送信電力に対する反射電力の比に着目し、反射電力モニタ12を用いて反射電力の大きさを測定するように構成される。これにより、送信電力に対する反射電力の比に基づいてインピーダンスマッチングを行うことが可能になるため、アンテナ32による電波の送受信を効率的に行うことができる。
Therefore, the
(物体検知手段)
本発明の無線通信ユニット1は、反射電力モニタ12のほかに、物体の存在の有無を判定する、物体検知手段15をさらに備えることが好ましい。具体的には、物体検知手段15は、蓋部材11の上面11aなどに位置する物体の存在の有無を判定する。これにより、送信電力に対する反射電力の比のほかに、物体検知手段15によっても、物体の存在の有無を把握できるため、物体の存在の有無の把握に関する正確性を高めるとともに、より適切なタイミングでアンテナ32のインピーダンスマッチングを行うことができる。
(Object detection means)
In addition to the reflected
物体検知手段15としては、特に限定されるものではないが、例えば重量センサなどを用いることができる。
The
(マッチング回路)
マッチング回路13は、インピーダンスマッチングを行うものであり、より具体的には、後述の制御部14からの制御信号に基づいて、インピーダンスマッチングを行うものである。これにより、物体の有無についての判定結果や、実際に測定される送信電力に対する反射電力の比に基づいて、適切にインピーダンスマッチングを行うことができるため、無線通信機器3のアンテナ32などが地中にあり、蓋部材11の上面11aなどに存在する物体の位置や大きさなどによって反射電力の大きさが変動しやすい状況下であっても、反射電力を抑制し、アンテナ32による電波の送受信を効率的に行うことができる。
(Matching circuit)
The matching
特に、無線通信ユニット1が物体検知手段15を備える態様では、反射電力モニタ12で測定される反射電力の送信電力に対する比の結果と、物体検知手段15による検知結果とから得られる、物体の存在の有無の判定結果に基づいて、後述の制御部14が、マッチング回路13を制御し、それによりインピーダンスマッチングを行う構成が好ましい。
In particular, in the embodiment in which the
マッチング回路13の一例としては、例えば図3に示す構造の本体部31のうち、アンテナ32に直接接続される位置に設けられ、コイルLの両側に可変容量部V1、V2を有するマッチング回路を挙げることができる。このとき、後述する制御部14が、マッチング回路13に制御信号を送信し、それによりコイルLの両側に設けた可変容量部V1、V2の容量を変更するようにマッチング回路を制御することで、インピーダンスマッチングを適切に行うことができる。その結果、反射電力を抑制し、アンテナ32による電波の送受信を効率的に行うことができる。
As an example of the matching
(制御部)
また、無線通信ユニット1は、反射電力モニタ12で測定される反射電力の送信電力に対する比から、物体の存在の有無を判定するとともに、送信電力に対する反射電力の比に基づいて、マッチング回路13を制御する制御信号を送信する制御部14を備える。これにより、実測される反射電力の送信電力に対する比に基づいて、物体の存在の有無が判定されるとともに、マッチング回路13の制御によってインピーダンスマッチングが行われるため、蓋部材11の上面11aなどに位置する物体の有無や、物体の存在する実際の状態に応じて、アンテナ32による電波の送受信を効率的に行うことができる。
(Control unit)
Further, the
ここで、制御部14における、物体の存在の有無の判断は、有無を判断する物体がないときの反射電力の大きさを予め求めておき、その大きさと測定値を比べることで行うことができる。例えば、蓋部材11の上面11aに位置する物体の存在の有無の判断は、蓋部材11の上面11aに物体が位置しないときの反射電力の大きさを予め求めておき、その大きさと測定値を比べることで行うことができる。
Here, the determination of the presence / absence of an object in the
また、制御部14は、反射電力に起因するパラメータの数値の経時的な変化を測定し、測定したパラメータの数値が基準値を超えるような変化をした場合に、変化の継続時間から、物体の停留が継続的であるか否かを判定するように構成されることが好ましい。これにより、変化の継続時間が長い場合に、蓋部材11の上面11aなどにおける物体の停留が継続的である旨を判断することで、歩行者Pの通行などによる一時的な物体の存在と、積雪や水溜まりのような継続的な物体の停留とを区別することが可能になる。それにより、制御部14は、前者の場合と後者の場合とで、それぞれ適切にインピーダンスマッチングを行うことができる。
Further, the
また、制御部14は、反射電力に起因するパラメータとして反射電力の数値の経時的な変化を検出して記録するように構成され、反射電力の数値が基準値を超えるような変化を規定時間以上した場合に、変化の継続性有りと判定するように構成される。これにより、反射電力の数値の経時的な変化から、物体の停留によって反射電力に影響を与えているか否かが判定されるため、反射電力に継続的に影響が及んでいる場合を選んで、インピーダンスマッチングを行うことができる。ここで、変化の継続性有りと判定するための所定時間は、特に限定されるものではないが、例えば1秒以上300秒以下、好ましくは5秒以上20秒以下としてもよい。
Further, the
制御部14によって変化の継続性有りと判定された場合は、蓋部材11の上面11aなどに物体が停留していることが予測されるため、そのような場合に応じたインピーダンスマッチングを行うことができる。このとき、無線通信機器3は、反射電力モニタ12および物体検知手段15のうち一方または両方で検知される、物体の存在の有無の結果と、制御部14で行われる変化の継続性有りの判定の結果に基づいて、送信電力の出力変更を行うように構成されることが好ましい。特に、制御部14によって変化の継続性有りと判定された場合は、停留する物体が歩行者Pでないことが予測されるため、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めて、反射電力による出力の減少分を補うことができる。
When the
他方で、変化の継続が所定時間よりも前に終了した場合は、その時点で、後述するマッチング回路13によるインピーダンスマッチングも終了する。
On the other hand, when the continuation of the change ends before the predetermined time, the impedance matching by the matching
反射電力に起因するパラメータとしては、例えば反射電力の大きさを挙げることができる。ここで、反射電力に起因するパラメータは、例えば反射電力モニタ12などを用いて測定することができる。特に、反射電力モニタ12によって測定される反射電力の数値を経時的に記録し、その経時的な変化に基づいて変化の継続性を判定し、その判定結果に基づいて、マッチング回路13を用いてインピーダンスマッチングを行う構成が好ましい。
As a parameter caused by the reflected power, for example, the magnitude of the reflected power can be mentioned. Here, the parameters caused by the reflected power can be measured using, for example, the reflected
(荷重検知手段)
本実施形態の無線通信ユニット1は、特に、蓋部材11の上面11aに停留する物体の存在の有無を荷重で検知する、荷重検知手段71a~71dを備えることが好ましい。荷重検知手段71a~71dを用いて、蓋部材11に掛かる荷重を連続的に計測することで、その荷重の数値から、蓋部材の上面11aに停留する歩行者Pの存在の有無が検知されるため、蓋部材の上面11aに物体が停留し、かつその物体が歩行者Pでない場合に、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めて、反射電力による出力の減少分を補うことができる。それとともに、蓋部材の上面11aに歩行者Pが停留する場合に、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めないようにすることで、歩行者Pに対する安全性を高めることができる。
(Load detection means)
It is particularly preferable that the
ここで、無線通信ユニット1は、図1(a)に示すように、荷重センサなどの荷重検知手段71a~71dを複数備え、複数の荷重検知手段71a~71dによる検知結果に基づいて、アンテナ32への送信電力の出力変更の有無を決定するように構成されることが好ましい。蓋部材の上面11aに歩行者Pが位置する場合、蓋部材11に掛かる荷重は不均一に掛かる場合が多い。そのため、複数の荷重検知手段71a~71dによる検知結果がそれぞれ異なる場合には、蓋部材の上面11aに歩行者Pが停留していることが予測されるため、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めないようにすることで、歩行者Pに対する安全性を高めることができる。
Here, as shown in FIG. 1A, the
(無線の変更方法)
図6は、本発明に従う一の実施形態の無線の変更方法のフローチャートである。本発明の無線の変更方法は、上述の無線通信ユニット1における無線の変更方法であり、無線通信機器3のアンテナ32に供給される送信電力の一部が、前記アンテナで反射されて生じる、反射電力の大きさを測定して、反射電力モニタ12で測定される反射電力の送信電力に対する比から、蓋部材11の上面11aなどに位置する、物体の存在の有無を判定する物体検知工程(ST1)と、物体検知工程(ST1)における物体の存在の有無の判定結果と、送信電力に対する反射電力の比の結果に基づいて、インピーダンスマッチングを行うインピーダンスマッチング工程(ST2)と、を備える。これにより、物体の存在に応じて、適切にインピーダンスマッチングを行うことが可能になるため、無線通信機器3を地中に設けても、アンテナ32による電波の送受信を効率的に行うことができる。
(How to change the radio)
FIG. 6 is a flowchart of a method of changing the radio according to the present invention. The method of changing the radio of the present invention is the method of changing the radio in the above-mentioned
このとき、反射電力に起因するパラメータの数値、例えば反射電力の大きさの経時的な変化を測定し、測定したパラメータの数値が基準値を超えるような変化をした場合に、この変化の継続時間から、物体の停留が継続的であるか否かを判定する物体停留継続性判定工程(ST3)を行い、それに基づきインピーダンスマッチング工程(ST2)を行うことが好ましい。これにより、歩行者Pの通行などによる一時的な物体の存在と、積雪や水溜まりのような継続的な物体の停留とを区別し、それぞれに応じた適切な形で、インピーダンスマッチングを行うことができる。 At this time, the numerical value of the parameter caused by the reflected power, for example, the change over time in the magnitude of the reflected power is measured, and when the numerical value of the measured parameter changes so as to exceed the reference value, the duration of this change. Therefore, it is preferable to perform an object retention continuity determination step (ST3) for determining whether or not the object is stationary, and then perform an impedance matching step (ST2) based on the object retention continuity determination step (ST3). This makes it possible to distinguish between the existence of temporary objects due to the passage of pedestrians P and the continuous retention of objects such as snow and puddles, and to perform impedance matching in an appropriate form according to each. can.
ここで、インピーダンスマッチング工程(ST2)は、物体検知工程(ST1)で検知される物体の存在の有無の結果と、物体停留継続性判定工程(ST3)で行われる変化の継続性有りの判定の結果に基づいて、アンテナに供給される送信電力の出力変更を行うように構成されることが好ましい。例えば、図7のフローチャートに示されるように、物体検知工程(ST1)で蓋部材11の上面11aなどに物体があると判定され、かつ反射電力に起因するパラメータの数値の経時的な変化に連続性があると判定されるときに、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めることが好ましい。特に、制御部14によって変化の継続性有りと判定された場合は、停留する物体が歩行者Pでないことが予測されるため、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めて、反射電力による出力の減少分を補うことができる。
Here, the impedance matching step (ST2) determines the result of the presence / absence of the object detected in the object detection step (ST1) and the determination of the continuity of the change performed in the object retention continuity determination step (ST3). It is preferable that the output of the transmission power supplied to the antenna is changed based on the result. For example, as shown in the flowchart of FIG. 7, it is determined in the object detection step (ST1) that an object is present on the
<第2実施形態>
図4は、本発明に従う第2実施形態の無線通信ユニットの構造の一例を示した横断面図である。なお、以下の説明において、上記第1実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略にし、主に相違点について説明する。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the wireless communication unit of the second embodiment according to the present invention. In the following description, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified, and the differences will be mainly described.
上述の第1実施形態では、図1(a)、(b)に示すように、蓋部材の上面11aに設けた荷重検知手段71a~71dを備える構成を示したが、これに限定されない。例えば、図4に示される無線通信ユニット1Aのように、蓋部材の上に位置する物体の温度を計測する温度計測手段73を、追加の手段として無線通信ユニット1Aと通信可能に構成し、追加の手段である温度計測手段73によって取得される情報に基づいて、アンテナ32に供給される送信電力の出力を変更するように構成されることも好ましい。
In the above-mentioned first embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, a configuration including
これにより、温度計測手段73が蓋部材の上面11aの温度を連続的に計測することで、蓋部材の上面11aに停留する歩行者Pの存在の有無が検知されるため、蓋部材の上面11aに物体が停留し、かつその物体が歩行者Pでない場合に、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めて、反射電力による出力の減少分を補うことができる。それとともに、蓋部材の上面11aに歩行者Pが停留する場合に、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めないようにすることで、歩行者Pに対する安全性を高めることができる。
As a result, the temperature measuring means 73 continuously measures the temperature of the
<第3実施形態>
図5は、本発明に従う第3実施形態の無線通信ユニットの構造の一例を示した横断面図である。なお、以下の説明において、上記第1実施形態または第2実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略にし、主に相違点について説明する。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the wireless communication unit according to the third embodiment of the present invention. In the following description, the same components as those in the first embodiment or the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified, and the differences will be mainly described.
上述の第1実施形態では、図1(a)、(b)に示すように、蓋部材の上面11aに設けた荷重検知手段71a~71dを備える構成を示したが、これに限定されない。例えば、図5に示される無線通信ユニット1Bのように、無線通信ユニット1Bの周囲における降水情報を取得可能な降水情報取得手段74を、追加の手段として無線通信ユニット1Bと通信可能に構成し、追加の手段である降水情報取得手段74によって取得される情報に基づいて、アンテナ32に供給される送信電力の出力を変更するように構成されることも好ましい。
In the above-mentioned first embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, a configuration including
本実施態様では、降水情報取得手段74によって無線通信ユニット1Bの周囲における降水情報を得るとともに、反射電力モニタ12などによって検知される物体の有無の情報を降水情報と照合することで、蓋部材の上面11aに停留する物体が、積雪や、降水による水溜まりであるか否かの予測が可能になる。そのため、蓋部材の上面11aに物体が停留し、かつその物体が積雪や降水によることが予測される場合に、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めて、反射電力による出力の減少分を補うことができる。それとともに、蓋部材の上面11aに歩行者Pが停留する場合に、アンテナ32に供給される送信電力の出力を高めないようにすることで、歩行者Pに対する安全性を高めることができる。
In the present embodiment, the precipitation information acquisition means 74 obtains precipitation information around the
1、1A 無線通信ユニット
10 容器本体
10a,10b 容器本体の上端開口
11 蓋部材
11a 蓋部材の上面
11b 蓋部材の下面
12 反射電力モニタ
13 マッチング回路
14 制御部
15 物体検知手段
2 ケーブル
21 通信線
22 電力線
23、24、33 接続線
3 無線通信機器
31 本体部
31a 変調器
31b 発振器
31c、31g 増幅器
31d、31f フィルタ
31e 送受信切替スイッチ
31h 復調器
32 アンテナ
71a~71d 荷重検知手段
72 出力変更有無決定手段
73 温度計測手段
8 道路
81 歩道
82 車道
83 舗装層
84 地盤
E 電磁波
G 地面(地表面)
P 歩行者
C 車両
L コイル
S 内部空間
V1、V2 可変容量部
X 容器本体の長さ方向
Y 容器本体の幅方向
ST1 物体検知工程
ST2 インピーダンスマッチング工程
ST3 物体停留継続性判定工程
1, 1A
P Pedestrian C Vehicle L Coil S Internal space V1, V2 Variable capacity part X Length direction of container body Y Width direction of container body ST1 Object detection process ST2 Impedance matching process ST3 Object retention continuity determination process
Claims (11)
前記容器本体の上端開口を閉鎖する蓋部材と、
前記無線通信機器のアンテナに供給される送信電力の一部が、前記アンテナで反射されて生じる反射電力の大きさを測定する反射電力モニタと、
インピーダンスマッチングを行うマッチング回路と、
前記反射電力モニタで測定される反射電力の送信電力に対する比から、物体の存在の有無を判定し、前記送信電力に対する前記反射電力の比に基づいて、前記マッチング回路を制御する制御部と
を備える無線通信ユニット。 The container body, which is buried in the ground and houses wireless communication equipment with an antenna and cables,
A lid member that closes the upper end opening of the container body,
A reflected power monitor that measures the magnitude of the reflected power generated by reflecting a part of the transmitted power supplied to the antenna of the wireless communication device by the antenna, and
A matching circuit that performs impedance matching and
It is provided with a control unit that determines the presence or absence of an object from the ratio of the reflected power measured by the reflected power monitor to the transmitted power and controls the matching circuit based on the ratio of the reflected power to the transmitted power. Wireless communication unit.
前記制御部は、前記物体検知手段における、前記物体の存在の有無の判定結果と、前記送信電力に対する前記反射電力の比の結果に基づいて、前記マッチング回路を制御する、請求項1に記載の無線通信ユニット。 Further provided with an object detecting means for determining the presence or absence of the object,
The first aspect of the present invention, wherein the control unit controls the matching circuit based on the result of determination of the presence / absence of the object in the object detection means and the result of the ratio of the reflected power to the transmission power. Wireless communication unit.
前記反射電力の数値が基準値を超えるような変化を規定時間以上した場合に、前記変化の継続性有りと判定するように構成される、請求項3に記載の無線通信ユニット。 The control unit is configured to detect and record a change over time in the numerical value of the reflected power as a parameter caused by the reflected power.
The wireless communication unit according to claim 3, wherein it is determined that there is continuity of the change when the change such that the numerical value of the reflected power exceeds the reference value is made for a specified time or more.
複数の前記荷重検知手段による検知結果に基づいて、前記送信電力の出力変更の有無を決定するように構成される、請求項6に記載の無線通信ユニット。 The wireless communication unit includes a plurality of the load detecting means.
The wireless communication unit according to claim 6, which is configured to determine whether or not to change the output of the transmission power based on the detection results of the plurality of load detecting means.
前記追加の手段によって取得される情報に基づいて、前記送信電力の出力変更を行うように構成される、請求項1から7のいずれか1項に記載の無線通信ユニット。 The wireless communication unit is added with at least one of a temperature measuring means for measuring the temperature of an object located on the lid member and a precipitation information acquiring means capable of acquiring precipitation information around the wireless communication unit. Configured to be able to communicate with the means of
The wireless communication unit according to any one of claims 1 to 7, which is configured to change the output of the transmission power based on the information acquired by the additional means.
前記無線通信機器のアンテナに供給される送信電力の一部が、前記アンテナで反射されて生じる、反射電力の大きさを測定して、反射電力モニタで測定される反射電力の送信電力に対する比から、物体の存在の有無を判定する物体検知工程と、
前記物体検知工程における、前記物体の存在の有無の判定結果と、前記送信電力に対する前記反射電力の比に基づいて、インピーダンスマッチングを行うインピーダンスマッチング工程と、
を含む、無線通信ユニットにおける無線の変更方法。 A method for changing radio in a wireless communication unit including a container body in which a wireless communication device having an antenna and a cable are housed, and a lid member for closing the upper end opening of the container body.
A part of the transmission power supplied to the antenna of the wireless communication device is reflected by the antenna, and the magnitude of the reflected power is measured, and the ratio of the reflected power measured by the reflected power monitor to the transmission power is used. , An object detection process that determines the presence or absence of an object,
An impedance matching step of performing impedance matching based on a determination result of the presence or absence of the object in the object detection step and the ratio of the reflected power to the transmission power.
How to change the radio in a wireless communication unit, including.
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