JP2004146893A - 無線伝送システム、無線端末装置、指令装置 - Google Patents
無線伝送システム、無線端末装置、指令装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】複数の無線端末装置で得たセンサ情報を指令装置へ、直接伝送、あるいは、無線端末装置間を1回以上中継して伝送し、指令装置からセンサ情報を送信した上記無線端末装置へ指令情報を伝達する無線伝送システムにおいて、中継経路を記録した伝送経路データを各無線端末装置へ予め設定することなく、また、各無線端末装置の通信可能無線端末装置テーブルを、交信可能なすべての無線端末装置間で交換することなく、伝送システムの展開に必要な設置負荷を軽減する。
【解決手段】無線端末装置に自己位置検出手段を具備し、交信可能な無線端末装置間で自己位置データを交換して、各無線端末装置から通達可能 かつ 自己位置の無線端末装置よりも指令装置位置に近い位置に存在 かつ 指令装置と連接可能 かつ 指令装置位置に最も近い位置に存在 する無線端末装置を指令装置側の中継装置に選択する。
【選択図】 図2
【解決手段】無線端末装置に自己位置検出手段を具備し、交信可能な無線端末装置間で自己位置データを交換して、各無線端末装置から通達可能 かつ 自己位置の無線端末装置よりも指令装置位置に近い位置に存在 かつ 指令装置と連接可能 かつ 指令装置位置に最も近い位置に存在 する無線端末装置を指令装置側の中継装置に選択する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
複数の無線端末装置で得たセンサ情報を指令装置へ、直接伝送、あるいは、無線端末装置間を1回以上中継して伝送し、指令装置からセンサ情報を送信した上記無線端末装置へ指令情報を伝達する無線伝送システム、無線端末装置、及び、指令装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線端末装置から指令装置へ、情報を直接伝送、あるいは、無線端末装置間を1個以上中継して伝送する場合、各無線端末装置設置前に、各無線端末装置から指令装置までの中継経路を決定し、中継経路を記録した伝送経路データを予め各無線端末装置へ設定しておく必要がある。(例えば、特許文献1参照)
また、各無線端末装置が周囲に点在する無線端末装置へ交信可能か否かを問合せ、当該無線端末装置と交信可能な無線端末装置の関係を示す通達可能端末テーブルを作成し、交信可能なすべての無線端末装置間で通信可能端末テーブルを交換し、システム内で1つの伝送経路テーブルを作成した後、中継経路を選定する必要がある。(例えば、特許文献2参照)
【0003】
【特許文献1】
特開2001−24574公報(第4−8頁、表1)
【特許文献2】
特許第32222349号(第20−25頁、図25)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無線伝送システムでは、各無線端末装置から指令装置までの中継経路を記録した伝送経路データを、各無線端末装置に予め設定するため、各無線端末装置に異なる伝送経路データを個別に設定する必要がある。また、各無線端末装置の設置地点で、各無線端末装置が伝送経路データどおり伝送可能であることを個別に事前確認する必要がある。このため、伝送システムの展開が煩雑であり、設置作業に要する負荷が極めて多大であるという欠点があった。
【0005】
あるいは、各無線端末装置の交信可否結果を示す通達可能端末テーブルをシステム内の交信可能なすべての無線端末装置間で交換するため、無線端末装置の数が多くなると、伝送経路テーブルの作成に必要な通達可能端末テーブルの交換のための通信量が累乗的に増大し、伝送システムの展開に要する時間が増大するという欠点があった。
【0006】
本発明は、以上のような欠点を解決するためになされたものであり、伝送システムの展開に要する設置負荷を軽減するとともに、無線端末装置から指令装置までの伝送経路の探索に要する通信量を低減できる無線伝送システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる無線端末装置は、指令装置の位置データを記憶した指令装置位置データ記憶部と、自己位置データを検出する自己位置検出手段と、
情報を受信する端末受信機と、自己位置データ、センサ情報等から情報を生成する端末送信情報生成部と、前記端末送信情報生成部で生成された情報を送信する端末送信機と、他の複数の無線端末装置または、指令装置からの情報によりセンサ情報の宛先を選定する宛先処理部とを備えるものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係わる無線伝送システム全体の構成図である。図1において、センサで得られたセンサ情報を無線で送信開始する無線端末装置1−1,1−2,1−3,…,1−l,1−m,1−n,…が広範囲に配置され、無線端末装置1−1,1−2,1−3,…,1−l,1−m,1−n,…の中の任意の1個から、例えば、無線端末装置1−nから無線伝送されたセンサ情報を受信して、センサ情報を送信した無線端末装置1−n宛へ、指令情報を無線で送信開始する指令装置2が設置されている。各無線端末装置1−1,1−2,1−3,…,1−l,1−m,1−n,…は、指令装置に直接伝送可能か、あるいは、中継して指令装置と伝送可能な無線端末装置が、自己の無線端末装置位置よりも指令装置位置に近い位置に1個以上存在するように配置されている。無線端末装置1−nがセンサ情報を直接指令装置2へ直接送信できない場合、後述する方法に従って無線端末装置1−nと指令装置2の間に点在する無線端末装置間の中継伝送経路を探索し、センサ情報が無線端末装置間を中継転送されて指令装置2へ伝達される構造になっている。
【0009】
図2は、本発明の実施の形態1における無線端末装置1−nの概略構成図である。図2において、無線端末装置1−nには、物理量を検出するセンサ3と、センサ3で得られたセンサ情報を伝達すべき指令装置2の位置データを記憶した指令装置位置データ記憶部4と、無線端末装置1−nの自己位置データを検出する自己位置検出手段5と、無線端末装置1−nの固有データを記憶する端末固有データ記憶部6と、情報の送信タイミング信号を出力する端末送信タイミング信号発生部7と、無線で着信した情報を受信する端末受信機8と、送信する情報を生成する端末送信情報生成部9と、端末送信タイミング信号発生部7から送信タイミング信号が出力されたとき端末送信情報生成部9で生成された情報を無線送信する端末送信機10と、無線電波を放出あるいは受信するアンテナ11−1と11−2と、他の複数の無線端末装置あるいは指令装置から受信した応答情報のデータ内容と、指令装置位置データ記憶部4で記憶する指令装置位置データとから、応答情報を送信 かつ 自己の無線端末装置よりも指令装置位置に近くに存在かつ 指令装置と連接可能状態 かつ 最も指令装置位置に近い位置に存在する を満足する1個の無線端末装置あるいは指令装置を、センサ情報の宛先として選定する宛先処理部12と、指令装置との連接可能/不可能状態を記憶する連接状態記憶部13と、指令装置2からの指令情報の内容を出力する出力手段14とを備える。
【0010】
図3は本発明の実施の形態1における指令装置2の概略構成図である。指令装置2には、指令装置2の固有データを記憶する指令装置固有データ記憶部15と、情報の送信タイミング信号を出力する指令送信タイミング信号発生部16と、無線で着信した情報を受信する指令受信機17と、送信する情報を生成する指令送信情報生成部18と、指令送信タイミング信号発生部16から送信タイミング信号が出力されたとき、指令送信情報生成部18で生成された情報を送信する指令送信機19と、受信したセンサ情報を表示し、操作員が指令情報を操作入力する入出力部20と、無線電波を放出あるいは受信するアンテナ21−1,21−2とを備える。
【0011】
無線端末装置1−nの設置時における動作及び指令装置2までの伝送経路の探索方法を説明する。図4は無線端末装置1−nの設置時における動作フローを、図5はシステム内で送受信される情報のデータ内容を示したものである。図4において、無線端末装置1−nの電源が投入されると、自己位置検出手段5によって無線端末装置1−nの自己位置データを取得する(ステップ101〜102)。ステップ103で、端末送信情報生成部9が図5に示す問合せ情報201を生成する。図5の問合せ情報201は、任意の無線端末装置あるいは指令装置を設定する宛先と、”問合せ”を意味する問合せデータと、端末固有データ記憶部6が記憶する固有データを設定する問合せ側固有データからなる。端末送信タイミング信号発生部7から送信タイミング信号が発生したとき、宛先を指定せずに上記問合せ情報201を無線送信する(ステップ104〜105)。
【0012】
図6は、無線端末装置1−nが問合せ情報を送信した状態の問合せ側の無線端末装置1−nと、応答側の無線端末装置1−1,1−2,…,1−mあるいは指令装置2との間の、伝送状態を示したものである。無線端末装置1−nが問合せ情報201を送信すると、問合せ情報201を受信できる無線端末装置1−1,1−2,…,1−mは、端末送信情報生成部9によって図5に示す応答情報202を生成して、端末送信タイミング信号発生部7から送信タイミング信号が出力したとき上記応答情報202を問合せ側の無線端末装置1−nへ送信する(図4のステップ110〜113の処理に該当)。図5に示す応答情報202において、端末固有データ記憶部6で記憶している自己の固有データを応答側固有データ202aに、自己位置検出手段5で取得している自己位置データを応答側位置データ202bに、連接状態記憶部13に記憶している指令装置との連接可能/不可能状態を応答側連接状態データ202cに、格納する。
【0013】
図7は、指令装置2が無線端末装置1−nからの問合せ情報201を受信した場合の動作フローを示したものである。指令装置2が無線端末装置1−nからの問合せ情報を受信した場合は、ステップ115で応答情報202を生成する。指令装置2が生成する応答情報202のデータ内容は、図5に示す応答情報202のとおりで、指令装置固有データ記憶部15で記憶している自己の固有データを応答側固有データ202aに格納する。ステップ116で発生した指令送信タイミング信号発生部16からの送信タイミング信号の出力を受けてステップ117で問合せ側の無線端末装置1−nへ上記応答情報202を送信する。
【0014】
無線端末装置1−1,1−2,…,1−mから、複数の応答情報202を受信した無線端末装置1−nは、受信した応答情報202(図5)内の応答側の位置データ202bと、指令装置位置データ記憶部4で記憶する指令装置位置データ比較して、応答した無線端末装置を指令装置の位置に近い順にならべた応答無線端末装置テーブル(図8の(a))を作成する。応答情報を送信し かつ 自己の無線端末装置よりも指令装置位置に近くに存在 かつ 指令装置と連接可能状態かつ 最も指令装置位置に近い位置に存在 を満足する無線端末装置装置あるいは指令装置を、センサ情報の送信宛先である上流側の中継装置に選定する(ステップ106〜108)。応答情報を送信し かつ 自己の無線端末装置よりも指令装置位置に近くに存在 かつ 指令装置と連接可能状態 かつ 最も指令装置位置に近い位置に存在 を満足する無線端末装置あるいは指令装置が存在しない場合は、上流側の中継装置を選定せず、センサ情報を取得してもセンサ情報を送信しない。上流側の中継装置を選定できた場合は、指令装置と連接可能であることを連接状態記憶部13に上書き記憶する。上流側中継装置を選定できない場合は、指令装置と連接不可能であることを連接状態記憶部13に上書き記憶する。
【0015】
指令装置2から応答情報202を受信した場合、指令装置を応答装置テーブル上の最上位とし(図8の(b))、指令装置2をセンサ情報の送信宛先である上流側の中継装置に選定し、指令装置と連接可能の状態を連接状態記憶部13に上書き記憶する。
【0016】
問合せ情報201を受信した無線端末装置1−1,1−2,…,1−mの動作は図4のステップ110〜112の動作をするようになっている。前述のとおり問合せ情報201を受信すると、自己位置データを応答側位置データ202bに、自己の固有データを応答側固有データ202aに、連接状態記憶部13で保有する指令装置との連接可能/不可能状態を応答側連接状態データ202cに格納した応答情報202を生成し、端末送信タイミング信号発生部7からの送信タイミング信号が出力されたとき、当該応答信号202を応答側の無線端末装置へ送信する。
【0017】
無線端末装置1−n以外のすべての無線端末装置は、図4に示すステップ101〜109までの処理を行い、センサ情報を指令装置へ伝送する場合の伝送宛先である上流側の中継装置に選定し、指令装置との連接可能/不可能状態を連接状態記憶部13に上書き記憶する。
【0018】
端末送信タイミング信号発生部7から周期的に出力される送信タイミング信号に従い、ステップ104〜109までの処理が周期的に実行され、センサ情報の伝送宛先である上流側の中継装置を周期的に選定し、連接状態記憶部13で記憶する指令装置との連接可能/不可能状態を周期的に上書き記憶する。
【0019】
図9は、無線端末装置1−a、1−b、1−cにおける指令装置2との連接状態の変化を示したものである。各無線端末装置の連接状態記憶部13に記憶される指令装置との連接可能/不可能状態の変化について、図9を用いて説明する。
【0020】
指令装置2と直接伝送できる位置に存在する無線端末装置1−aが、問合せ情報201−1と応答情報202−1の送受信を行うことによって、指令装置2と連接可能状態となる。次に、無線端末装置1−bが問合せ情報201−2と応答情報202−2の送受信を行い、無線端末装置1−aを中継装置に選択すると、無線端末装置1−bが指令装置と連接可能状態に変化する。以上のように、指令装置と連接可能な無線端末装置1−aを中継装置に選択した無線端末装置1−bは、指令装置と連接可能な状態に変化し、されに無線端末装置1−bを中継装置に選択した無線端末装置1−cが、順次、指令装置と連接可能状態に変化するようになる。
【0021】
各無線端末装置の上流側の中継装置が選定された後における、無線端末装置から指令装置までのセンサ情報の伝送方法を説明する。
【0022】
センサ3がセンサ情報を入手すると、端末送信情報生成部9が図5に示すセンサ情報203を生成する。端末送信タイミング信号発生部7から送信タイミング信号が出力されたとき、上記センサ情報203を端末送信機10から送信する。センサ情報203の宛先は、宛先処理部で選定された上流側の中継装置である。
【0023】
図10は、指令装置に近い無線端末装置である上流中継装置(第i中継装置)とセンサ情報を送信開始した無線端末装置に近い無線端末装置である下流中継装置(第i−1中継装置)との間で、中継する各情報のデータ内容を示したものである。センサ情報203−1は、下流中継装置(第i−1中継装置)301でセンサ情報203−2に変換され、上流側中継装置(第i中継装置)302へ転送される。センサ情報203−1からセンサ情報203−2への変換は、センサ情報203−1で宛先に設定されている下流中継装置(第i−1中継装置)301の固有データを、センサ情報203−1に末尾に追加し、上流中継装置(第i中継装置)302の固有データ、すなわち、下流中継装置の宛先処理部12から出力される上流側の中継装置を宛先に設定することで行われる。上流側中継装置302においても、下流側中継装置301と同様に、センサ情報203−2が変換され、さらに上流の中継装置へ中継転送される。
【0024】
センサ情報は最終的に指令装置2に到着し、図3の入出力部20に出力され、指令装置を操作する操作員等が各無線端末装置のセンサ情報を確認することができるようになっている。
【0025】
指令装置からセンサ情報を送信した無線端末装置までの指令情報の伝送方法を説明する。
【0026】
指令送信情報生成部18は、図5に示す受信したセンサ情報203のセンサ情報発信元固有データ203aから第x−1中継装置の固有データ203x−1を複製し、センサ情報203の末尾の第x中継装置、すなわち、センサ情報を最後に中継した無線端末装置の固有データ203xを指令情報の宛先に設定して図5に示す指令情報204を生成する。図3の指令送信機19は、センサ情報203を最後に中継した第x中継装置の固有データ203xを宛先として、指令情報204を送信するようになっている。
【0027】
図10において、上流中継装置(第i中継装置)302から下流中継装置(第i−1中継装置)301へ指令情報が中継転送されるとき、指令情報204−1は、上流中継装置(第i中継装置)302で指令情報204−2に変換され、下流中継装置(第i−1中継装置)301へ転送される。指令情報204−1から指令情報204−2への変換は、指令情報204−1の末尾の下流中継装置(第i中継装置)301の固有データを下流中継装置の宛先として実行される。下流中継装置(第i−1中継装置)301においても上流中継装置(第i中継装置)302と同様に指令情報204−2の末尾の第i中継装置固有データを宛先として、さらに下流側に中継転送される。すなわち、指令情報204の末尾の装置の固有データを次の中継装置の宛先として指令情報204に順次追加して転送されるようになっている。
【0028】
最終的に指令情報204はセンサ情報発信元の無線端末装置に転送され、出力手段14で指令情報の内容を出力する。
【0029】
端末送信タイミング信号発生部7は、端末送信情報生成部9で出力される情報によって送信タイミング信号の発生までの遅延時間が決定されるようになっている。
【0030】
問合せ情報201のときは、「予め決められた一定時間に、ランダムな時間を加えた時間」を周期として、断続的に送信タイミング信号を発生する。
【0031】
応答信号202のときは、「問合せ情報201を受信したときから、ランダムな時間」だけ待機したあと送信タイミング信号を発生する。
【0032】
センサ情報203のときは、「センサ情報203が発生した後、ランダムな時間」だけ待機して送信タイミング信号を発生する。
【0033】
このように、送信タイミング信号の発生タイミングをランダムな時間にすることにより、複数の無線端末装置が同じタイミングで情報を送信して電波衝突が発生する確率を小さくすることができる。
【0034】
問合せ情報201を「予め決められた一定時間に、ランダムな時間を加えた時間」を周期として断続的に送信するため、問合せ情報送信のたびに通達可能な上流の中継装置を更新できる。このため、上流の中継装置としていた無線端末装置が故障しても、新たな上流の中継装置を選定し、指令装置2へセンサ情報を伝送することができる。
【0035】
自己位置検出手段5はグローバルポジショニングシステム等で実現可能である。
【0036】
本実施の形態によれば、交信可能な無線端末装置間で、互いの位置データと指令装置との連接状態を交換するのみで、指令装置までの伝送経路を自律的に探索可能である。このため、各無線端末装置から指令装置までの中継経路を記録した伝送経路データを各無線端末装置へ予め設定する必要がなく、伝送システムの展開に必要な設置負荷を軽減できる。また、当該無線端末装置と交信可能な複数の無線端末装置との関係を示す通達可能端末テーブルを、交信可能なすべての無線端末装置の間で交換する必要がなく、伝送システムの展開に要する通信量を低減することができる。
【0037】
実施の形態2.
図11は本実施の形態における無線端末装置1−nを示した概略構成図である。本実施の形態では、アンテナ11−1,11−2を無線端末装置の本体内蔵型とし、衝撃センサ23からの出力信号を受けて本体に内蔵されていたアンテナ11−1,11−2を無線端末装置本体から突出させるアンテナ突出機構24−1,24−2を設けたことを特徴としている。
【0038】
図12は本実施の形態におけるアンテナ突出機構24−1,24−2の概略的な内部構造を示した図である。本実施の形態におけるアンテナ突出機構24−1,24−2は、アンテナ固定具25、アンテナ突出ばね26、アンテナ収納部27、アンテナ突出プランジャ28及びアンテナ止め具29で構成されている。なお、図12にはアンテナ11−1,11−2が突出したときのアンテナ11−1,11−2とアンテナ固定具25及びアンテナ突出ばね26が破線にて示されている。アンテナ固定具25には、アンテナ11−1.11−2が取付けられており、アンテナ突出ばね26は、貯えられた弾性エネルギでアンテナ固定具25を押出すことによりアンテナ11−1,11−2を無線端末装置の本体から突出させる弾性部材として設けられている。アンテナ収納部27は、アンテナ11−1,11−2及び収縮した状態のアンテナ突出ばね26を収納する。アンテナ突出プランジャ28は、衝撃センサ23の出力によって作動するように設定されている。そして、アンテナ止め具29は、アンテナ突出プランジャ28の作動前ではアンテナ突出ばね26を収納した状態で収納できるようにアンテナ固定具25を固定し、アンテナ突出プランジャ28の作動でアンテナ固定具25を開放する。
【0039】
次に、本実施の形態における無線端末装置1−nの設置及び作用について説明する。
【0040】
まず、無線端末装置1−nは、ヘリコプタ等の航空機に積載され、設置すべき地域まで運ばれ、目標地域へ分散して投下される。なお、このとき、アンテナ11−1,11−2は抑止機構として設けられたアンテナ突出プランジャ28及びアンテナ止め具29によって図12にて実践で示されたように無線端末装置の本体内のアンテナ収納部27に収納されている。投下された無線端末装置1−nが落下して地面に着地すると、自己の慣性によって、くさび形状の地上固定機構22が地面に突き刺さって固定されるとともに、衝撃センサ23は、着地時の衝撃により着地したことを検知し、着地信号をアンテナ突出機構24に出力する。アンテナ突出機構24のアンテナ突出プランジャ28は、アンテナ止め具29を動かすことによって固定したアンテナ固定具25を開放する。開放されたアンテナ固定具25とアンテナ固定具25に固定されたアンテナ11−1,11−2は、アンテナ突出ばね34の弾性エネルギで押出される。
【0041】
この様に、無線端末装置を航空機により運搬し空中から投下することで地上に設置できるため設置に人手が不要となり、容易に設置することができる。また着地誤にアンテナ11−1,11−2を無線端末装置1−nから突出させることができるので、着地時の衝撃によりアンテナ11−1,11−2が破損することを防止することができる。なお、本実施の形態における他の動作は、実施の形態1と同じなので説明を省略する。
【0042】
以上の様に、本実施の形態によれば、無線端末装置の本体に地上固定機構を設けて本体自身を地表に固定できるため、設置に人手が不要となるため、空中からの投下によって容易に設置することができる。また、アンテナを内蔵型とし、そのアンテナを着地後に突出させるアンテナ放出機構を設けたので、空中からの落下による衝撃等によりアンテナの破損を防止することができる。
【0043】
【発明の効果】
この様に本発明によれば、伝送システムの展開に要する設置負荷を軽減するとともに、無線端末装置から指令装置までの伝送経路の探索に要する通信量を低減できる無線伝送システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる実施の形態1に係わる無線伝送システム全体の構成図である。
【図2】本発明の実施の形態1における無線端末装置1−nの概略構成図である。
【図3】本発明の実施の形態1における指令装置2の概略構成図である。
【図4】無線端末装置1−nの設置時における動作フローである。
【図5】システム内で送受信される情報のデータ内容を示したものである。
【図6】無線端末装置1−nが問合せ情報を送信したときの問合せ側の無線端末装置1−nと応答側の無線端末装置1−1,1−2,…,1−mあるいは指令装置2間の伝送状態を示したものである。
【図7】指令装置2が無線端末装置1−nからの問合せ情報201を受信した場合の動作フローを示したものである。
【図8】宛先処理部12で作成する応答無線端末装置テーブルを示したものである。
【図9】無線端末装置1−a,1−b,1−cにおける指令装置2との連接状態の変化を示したものである。
【図10】センサ情報と指令情報が中継装置となる無線端末装置間を中継する場合の各情報の中継動作を示したものである。
【図11】本発明の実施の形態2における無線端末装置1−nを示した概略構成図である。
【図12】本発明の実施の形態2におけるアンテナ突出機構24−1,24−2の概略的な内部構造を示した図である。
【符号の説明】
1−1、1−2、1−3、…、1−a、1−b、1−c、1−L、1−m、1−n 無線端末装置、 2 指令装置、 3 センサ、 4 指令装置位置データ記憶部、 5 自己位置検出手段、 6 端末固有データ記憶部、 7 端末送信タイミング信号発生部、 8 端末受信機、 9 端末送信情報生成部、 10 端末送信機、 11−1、11−2 アンテナ、 12 宛先処理部、 13 連接状態記憶部、 14 出力手段、 15 指令装置固有データ記憶部、 16 指令送信タイミング信号発生部、 17 指令受信機、 18 指令送信情報生成部、 19 指令送信機、 20 入出力部、 21−1、21−2 アンテナ、 22 地上固定機構、 23 衝撃センサ、 24−1,24−2 アンテナ突出機構、 25 アンテナ固定具、 26 アンテナ突出ばね、 27 アンテナ収納部、 28 アンテナ突出プランジャ、 29 アンテナ止め具、 201 問合せ情報、 202 応答情報、 203、203−1、203−2センサ情報、 204、204−1,204−2 指令情報、 301 下流中継装置、 302 上流中継装置
【発明の属する技術分野】
複数の無線端末装置で得たセンサ情報を指令装置へ、直接伝送、あるいは、無線端末装置間を1回以上中継して伝送し、指令装置からセンサ情報を送信した上記無線端末装置へ指令情報を伝達する無線伝送システム、無線端末装置、及び、指令装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線端末装置から指令装置へ、情報を直接伝送、あるいは、無線端末装置間を1個以上中継して伝送する場合、各無線端末装置設置前に、各無線端末装置から指令装置までの中継経路を決定し、中継経路を記録した伝送経路データを予め各無線端末装置へ設定しておく必要がある。(例えば、特許文献1参照)
また、各無線端末装置が周囲に点在する無線端末装置へ交信可能か否かを問合せ、当該無線端末装置と交信可能な無線端末装置の関係を示す通達可能端末テーブルを作成し、交信可能なすべての無線端末装置間で通信可能端末テーブルを交換し、システム内で1つの伝送経路テーブルを作成した後、中継経路を選定する必要がある。(例えば、特許文献2参照)
【0003】
【特許文献1】
特開2001−24574公報(第4−8頁、表1)
【特許文献2】
特許第32222349号(第20−25頁、図25)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無線伝送システムでは、各無線端末装置から指令装置までの中継経路を記録した伝送経路データを、各無線端末装置に予め設定するため、各無線端末装置に異なる伝送経路データを個別に設定する必要がある。また、各無線端末装置の設置地点で、各無線端末装置が伝送経路データどおり伝送可能であることを個別に事前確認する必要がある。このため、伝送システムの展開が煩雑であり、設置作業に要する負荷が極めて多大であるという欠点があった。
【0005】
あるいは、各無線端末装置の交信可否結果を示す通達可能端末テーブルをシステム内の交信可能なすべての無線端末装置間で交換するため、無線端末装置の数が多くなると、伝送経路テーブルの作成に必要な通達可能端末テーブルの交換のための通信量が累乗的に増大し、伝送システムの展開に要する時間が増大するという欠点があった。
【0006】
本発明は、以上のような欠点を解決するためになされたものであり、伝送システムの展開に要する設置負荷を軽減するとともに、無線端末装置から指令装置までの伝送経路の探索に要する通信量を低減できる無線伝送システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる無線端末装置は、指令装置の位置データを記憶した指令装置位置データ記憶部と、自己位置データを検出する自己位置検出手段と、
情報を受信する端末受信機と、自己位置データ、センサ情報等から情報を生成する端末送信情報生成部と、前記端末送信情報生成部で生成された情報を送信する端末送信機と、他の複数の無線端末装置または、指令装置からの情報によりセンサ情報の宛先を選定する宛先処理部とを備えるものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係わる無線伝送システム全体の構成図である。図1において、センサで得られたセンサ情報を無線で送信開始する無線端末装置1−1,1−2,1−3,…,1−l,1−m,1−n,…が広範囲に配置され、無線端末装置1−1,1−2,1−3,…,1−l,1−m,1−n,…の中の任意の1個から、例えば、無線端末装置1−nから無線伝送されたセンサ情報を受信して、センサ情報を送信した無線端末装置1−n宛へ、指令情報を無線で送信開始する指令装置2が設置されている。各無線端末装置1−1,1−2,1−3,…,1−l,1−m,1−n,…は、指令装置に直接伝送可能か、あるいは、中継して指令装置と伝送可能な無線端末装置が、自己の無線端末装置位置よりも指令装置位置に近い位置に1個以上存在するように配置されている。無線端末装置1−nがセンサ情報を直接指令装置2へ直接送信できない場合、後述する方法に従って無線端末装置1−nと指令装置2の間に点在する無線端末装置間の中継伝送経路を探索し、センサ情報が無線端末装置間を中継転送されて指令装置2へ伝達される構造になっている。
【0009】
図2は、本発明の実施の形態1における無線端末装置1−nの概略構成図である。図2において、無線端末装置1−nには、物理量を検出するセンサ3と、センサ3で得られたセンサ情報を伝達すべき指令装置2の位置データを記憶した指令装置位置データ記憶部4と、無線端末装置1−nの自己位置データを検出する自己位置検出手段5と、無線端末装置1−nの固有データを記憶する端末固有データ記憶部6と、情報の送信タイミング信号を出力する端末送信タイミング信号発生部7と、無線で着信した情報を受信する端末受信機8と、送信する情報を生成する端末送信情報生成部9と、端末送信タイミング信号発生部7から送信タイミング信号が出力されたとき端末送信情報生成部9で生成された情報を無線送信する端末送信機10と、無線電波を放出あるいは受信するアンテナ11−1と11−2と、他の複数の無線端末装置あるいは指令装置から受信した応答情報のデータ内容と、指令装置位置データ記憶部4で記憶する指令装置位置データとから、応答情報を送信 かつ 自己の無線端末装置よりも指令装置位置に近くに存在かつ 指令装置と連接可能状態 かつ 最も指令装置位置に近い位置に存在する を満足する1個の無線端末装置あるいは指令装置を、センサ情報の宛先として選定する宛先処理部12と、指令装置との連接可能/不可能状態を記憶する連接状態記憶部13と、指令装置2からの指令情報の内容を出力する出力手段14とを備える。
【0010】
図3は本発明の実施の形態1における指令装置2の概略構成図である。指令装置2には、指令装置2の固有データを記憶する指令装置固有データ記憶部15と、情報の送信タイミング信号を出力する指令送信タイミング信号発生部16と、無線で着信した情報を受信する指令受信機17と、送信する情報を生成する指令送信情報生成部18と、指令送信タイミング信号発生部16から送信タイミング信号が出力されたとき、指令送信情報生成部18で生成された情報を送信する指令送信機19と、受信したセンサ情報を表示し、操作員が指令情報を操作入力する入出力部20と、無線電波を放出あるいは受信するアンテナ21−1,21−2とを備える。
【0011】
無線端末装置1−nの設置時における動作及び指令装置2までの伝送経路の探索方法を説明する。図4は無線端末装置1−nの設置時における動作フローを、図5はシステム内で送受信される情報のデータ内容を示したものである。図4において、無線端末装置1−nの電源が投入されると、自己位置検出手段5によって無線端末装置1−nの自己位置データを取得する(ステップ101〜102)。ステップ103で、端末送信情報生成部9が図5に示す問合せ情報201を生成する。図5の問合せ情報201は、任意の無線端末装置あるいは指令装置を設定する宛先と、”問合せ”を意味する問合せデータと、端末固有データ記憶部6が記憶する固有データを設定する問合せ側固有データからなる。端末送信タイミング信号発生部7から送信タイミング信号が発生したとき、宛先を指定せずに上記問合せ情報201を無線送信する(ステップ104〜105)。
【0012】
図6は、無線端末装置1−nが問合せ情報を送信した状態の問合せ側の無線端末装置1−nと、応答側の無線端末装置1−1,1−2,…,1−mあるいは指令装置2との間の、伝送状態を示したものである。無線端末装置1−nが問合せ情報201を送信すると、問合せ情報201を受信できる無線端末装置1−1,1−2,…,1−mは、端末送信情報生成部9によって図5に示す応答情報202を生成して、端末送信タイミング信号発生部7から送信タイミング信号が出力したとき上記応答情報202を問合せ側の無線端末装置1−nへ送信する(図4のステップ110〜113の処理に該当)。図5に示す応答情報202において、端末固有データ記憶部6で記憶している自己の固有データを応答側固有データ202aに、自己位置検出手段5で取得している自己位置データを応答側位置データ202bに、連接状態記憶部13に記憶している指令装置との連接可能/不可能状態を応答側連接状態データ202cに、格納する。
【0013】
図7は、指令装置2が無線端末装置1−nからの問合せ情報201を受信した場合の動作フローを示したものである。指令装置2が無線端末装置1−nからの問合せ情報を受信した場合は、ステップ115で応答情報202を生成する。指令装置2が生成する応答情報202のデータ内容は、図5に示す応答情報202のとおりで、指令装置固有データ記憶部15で記憶している自己の固有データを応答側固有データ202aに格納する。ステップ116で発生した指令送信タイミング信号発生部16からの送信タイミング信号の出力を受けてステップ117で問合せ側の無線端末装置1−nへ上記応答情報202を送信する。
【0014】
無線端末装置1−1,1−2,…,1−mから、複数の応答情報202を受信した無線端末装置1−nは、受信した応答情報202(図5)内の応答側の位置データ202bと、指令装置位置データ記憶部4で記憶する指令装置位置データ比較して、応答した無線端末装置を指令装置の位置に近い順にならべた応答無線端末装置テーブル(図8の(a))を作成する。応答情報を送信し かつ 自己の無線端末装置よりも指令装置位置に近くに存在 かつ 指令装置と連接可能状態かつ 最も指令装置位置に近い位置に存在 を満足する無線端末装置装置あるいは指令装置を、センサ情報の送信宛先である上流側の中継装置に選定する(ステップ106〜108)。応答情報を送信し かつ 自己の無線端末装置よりも指令装置位置に近くに存在 かつ 指令装置と連接可能状態 かつ 最も指令装置位置に近い位置に存在 を満足する無線端末装置あるいは指令装置が存在しない場合は、上流側の中継装置を選定せず、センサ情報を取得してもセンサ情報を送信しない。上流側の中継装置を選定できた場合は、指令装置と連接可能であることを連接状態記憶部13に上書き記憶する。上流側中継装置を選定できない場合は、指令装置と連接不可能であることを連接状態記憶部13に上書き記憶する。
【0015】
指令装置2から応答情報202を受信した場合、指令装置を応答装置テーブル上の最上位とし(図8の(b))、指令装置2をセンサ情報の送信宛先である上流側の中継装置に選定し、指令装置と連接可能の状態を連接状態記憶部13に上書き記憶する。
【0016】
問合せ情報201を受信した無線端末装置1−1,1−2,…,1−mの動作は図4のステップ110〜112の動作をするようになっている。前述のとおり問合せ情報201を受信すると、自己位置データを応答側位置データ202bに、自己の固有データを応答側固有データ202aに、連接状態記憶部13で保有する指令装置との連接可能/不可能状態を応答側連接状態データ202cに格納した応答情報202を生成し、端末送信タイミング信号発生部7からの送信タイミング信号が出力されたとき、当該応答信号202を応答側の無線端末装置へ送信する。
【0017】
無線端末装置1−n以外のすべての無線端末装置は、図4に示すステップ101〜109までの処理を行い、センサ情報を指令装置へ伝送する場合の伝送宛先である上流側の中継装置に選定し、指令装置との連接可能/不可能状態を連接状態記憶部13に上書き記憶する。
【0018】
端末送信タイミング信号発生部7から周期的に出力される送信タイミング信号に従い、ステップ104〜109までの処理が周期的に実行され、センサ情報の伝送宛先である上流側の中継装置を周期的に選定し、連接状態記憶部13で記憶する指令装置との連接可能/不可能状態を周期的に上書き記憶する。
【0019】
図9は、無線端末装置1−a、1−b、1−cにおける指令装置2との連接状態の変化を示したものである。各無線端末装置の連接状態記憶部13に記憶される指令装置との連接可能/不可能状態の変化について、図9を用いて説明する。
【0020】
指令装置2と直接伝送できる位置に存在する無線端末装置1−aが、問合せ情報201−1と応答情報202−1の送受信を行うことによって、指令装置2と連接可能状態となる。次に、無線端末装置1−bが問合せ情報201−2と応答情報202−2の送受信を行い、無線端末装置1−aを中継装置に選択すると、無線端末装置1−bが指令装置と連接可能状態に変化する。以上のように、指令装置と連接可能な無線端末装置1−aを中継装置に選択した無線端末装置1−bは、指令装置と連接可能な状態に変化し、されに無線端末装置1−bを中継装置に選択した無線端末装置1−cが、順次、指令装置と連接可能状態に変化するようになる。
【0021】
各無線端末装置の上流側の中継装置が選定された後における、無線端末装置から指令装置までのセンサ情報の伝送方法を説明する。
【0022】
センサ3がセンサ情報を入手すると、端末送信情報生成部9が図5に示すセンサ情報203を生成する。端末送信タイミング信号発生部7から送信タイミング信号が出力されたとき、上記センサ情報203を端末送信機10から送信する。センサ情報203の宛先は、宛先処理部で選定された上流側の中継装置である。
【0023】
図10は、指令装置に近い無線端末装置である上流中継装置(第i中継装置)とセンサ情報を送信開始した無線端末装置に近い無線端末装置である下流中継装置(第i−1中継装置)との間で、中継する各情報のデータ内容を示したものである。センサ情報203−1は、下流中継装置(第i−1中継装置)301でセンサ情報203−2に変換され、上流側中継装置(第i中継装置)302へ転送される。センサ情報203−1からセンサ情報203−2への変換は、センサ情報203−1で宛先に設定されている下流中継装置(第i−1中継装置)301の固有データを、センサ情報203−1に末尾に追加し、上流中継装置(第i中継装置)302の固有データ、すなわち、下流中継装置の宛先処理部12から出力される上流側の中継装置を宛先に設定することで行われる。上流側中継装置302においても、下流側中継装置301と同様に、センサ情報203−2が変換され、さらに上流の中継装置へ中継転送される。
【0024】
センサ情報は最終的に指令装置2に到着し、図3の入出力部20に出力され、指令装置を操作する操作員等が各無線端末装置のセンサ情報を確認することができるようになっている。
【0025】
指令装置からセンサ情報を送信した無線端末装置までの指令情報の伝送方法を説明する。
【0026】
指令送信情報生成部18は、図5に示す受信したセンサ情報203のセンサ情報発信元固有データ203aから第x−1中継装置の固有データ203x−1を複製し、センサ情報203の末尾の第x中継装置、すなわち、センサ情報を最後に中継した無線端末装置の固有データ203xを指令情報の宛先に設定して図5に示す指令情報204を生成する。図3の指令送信機19は、センサ情報203を最後に中継した第x中継装置の固有データ203xを宛先として、指令情報204を送信するようになっている。
【0027】
図10において、上流中継装置(第i中継装置)302から下流中継装置(第i−1中継装置)301へ指令情報が中継転送されるとき、指令情報204−1は、上流中継装置(第i中継装置)302で指令情報204−2に変換され、下流中継装置(第i−1中継装置)301へ転送される。指令情報204−1から指令情報204−2への変換は、指令情報204−1の末尾の下流中継装置(第i中継装置)301の固有データを下流中継装置の宛先として実行される。下流中継装置(第i−1中継装置)301においても上流中継装置(第i中継装置)302と同様に指令情報204−2の末尾の第i中継装置固有データを宛先として、さらに下流側に中継転送される。すなわち、指令情報204の末尾の装置の固有データを次の中継装置の宛先として指令情報204に順次追加して転送されるようになっている。
【0028】
最終的に指令情報204はセンサ情報発信元の無線端末装置に転送され、出力手段14で指令情報の内容を出力する。
【0029】
端末送信タイミング信号発生部7は、端末送信情報生成部9で出力される情報によって送信タイミング信号の発生までの遅延時間が決定されるようになっている。
【0030】
問合せ情報201のときは、「予め決められた一定時間に、ランダムな時間を加えた時間」を周期として、断続的に送信タイミング信号を発生する。
【0031】
応答信号202のときは、「問合せ情報201を受信したときから、ランダムな時間」だけ待機したあと送信タイミング信号を発生する。
【0032】
センサ情報203のときは、「センサ情報203が発生した後、ランダムな時間」だけ待機して送信タイミング信号を発生する。
【0033】
このように、送信タイミング信号の発生タイミングをランダムな時間にすることにより、複数の無線端末装置が同じタイミングで情報を送信して電波衝突が発生する確率を小さくすることができる。
【0034】
問合せ情報201を「予め決められた一定時間に、ランダムな時間を加えた時間」を周期として断続的に送信するため、問合せ情報送信のたびに通達可能な上流の中継装置を更新できる。このため、上流の中継装置としていた無線端末装置が故障しても、新たな上流の中継装置を選定し、指令装置2へセンサ情報を伝送することができる。
【0035】
自己位置検出手段5はグローバルポジショニングシステム等で実現可能である。
【0036】
本実施の形態によれば、交信可能な無線端末装置間で、互いの位置データと指令装置との連接状態を交換するのみで、指令装置までの伝送経路を自律的に探索可能である。このため、各無線端末装置から指令装置までの中継経路を記録した伝送経路データを各無線端末装置へ予め設定する必要がなく、伝送システムの展開に必要な設置負荷を軽減できる。また、当該無線端末装置と交信可能な複数の無線端末装置との関係を示す通達可能端末テーブルを、交信可能なすべての無線端末装置の間で交換する必要がなく、伝送システムの展開に要する通信量を低減することができる。
【0037】
実施の形態2.
図11は本実施の形態における無線端末装置1−nを示した概略構成図である。本実施の形態では、アンテナ11−1,11−2を無線端末装置の本体内蔵型とし、衝撃センサ23からの出力信号を受けて本体に内蔵されていたアンテナ11−1,11−2を無線端末装置本体から突出させるアンテナ突出機構24−1,24−2を設けたことを特徴としている。
【0038】
図12は本実施の形態におけるアンテナ突出機構24−1,24−2の概略的な内部構造を示した図である。本実施の形態におけるアンテナ突出機構24−1,24−2は、アンテナ固定具25、アンテナ突出ばね26、アンテナ収納部27、アンテナ突出プランジャ28及びアンテナ止め具29で構成されている。なお、図12にはアンテナ11−1,11−2が突出したときのアンテナ11−1,11−2とアンテナ固定具25及びアンテナ突出ばね26が破線にて示されている。アンテナ固定具25には、アンテナ11−1.11−2が取付けられており、アンテナ突出ばね26は、貯えられた弾性エネルギでアンテナ固定具25を押出すことによりアンテナ11−1,11−2を無線端末装置の本体から突出させる弾性部材として設けられている。アンテナ収納部27は、アンテナ11−1,11−2及び収縮した状態のアンテナ突出ばね26を収納する。アンテナ突出プランジャ28は、衝撃センサ23の出力によって作動するように設定されている。そして、アンテナ止め具29は、アンテナ突出プランジャ28の作動前ではアンテナ突出ばね26を収納した状態で収納できるようにアンテナ固定具25を固定し、アンテナ突出プランジャ28の作動でアンテナ固定具25を開放する。
【0039】
次に、本実施の形態における無線端末装置1−nの設置及び作用について説明する。
【0040】
まず、無線端末装置1−nは、ヘリコプタ等の航空機に積載され、設置すべき地域まで運ばれ、目標地域へ分散して投下される。なお、このとき、アンテナ11−1,11−2は抑止機構として設けられたアンテナ突出プランジャ28及びアンテナ止め具29によって図12にて実践で示されたように無線端末装置の本体内のアンテナ収納部27に収納されている。投下された無線端末装置1−nが落下して地面に着地すると、自己の慣性によって、くさび形状の地上固定機構22が地面に突き刺さって固定されるとともに、衝撃センサ23は、着地時の衝撃により着地したことを検知し、着地信号をアンテナ突出機構24に出力する。アンテナ突出機構24のアンテナ突出プランジャ28は、アンテナ止め具29を動かすことによって固定したアンテナ固定具25を開放する。開放されたアンテナ固定具25とアンテナ固定具25に固定されたアンテナ11−1,11−2は、アンテナ突出ばね34の弾性エネルギで押出される。
【0041】
この様に、無線端末装置を航空機により運搬し空中から投下することで地上に設置できるため設置に人手が不要となり、容易に設置することができる。また着地誤にアンテナ11−1,11−2を無線端末装置1−nから突出させることができるので、着地時の衝撃によりアンテナ11−1,11−2が破損することを防止することができる。なお、本実施の形態における他の動作は、実施の形態1と同じなので説明を省略する。
【0042】
以上の様に、本実施の形態によれば、無線端末装置の本体に地上固定機構を設けて本体自身を地表に固定できるため、設置に人手が不要となるため、空中からの投下によって容易に設置することができる。また、アンテナを内蔵型とし、そのアンテナを着地後に突出させるアンテナ放出機構を設けたので、空中からの落下による衝撃等によりアンテナの破損を防止することができる。
【0043】
【発明の効果】
この様に本発明によれば、伝送システムの展開に要する設置負荷を軽減するとともに、無線端末装置から指令装置までの伝送経路の探索に要する通信量を低減できる無線伝送システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる実施の形態1に係わる無線伝送システム全体の構成図である。
【図2】本発明の実施の形態1における無線端末装置1−nの概略構成図である。
【図3】本発明の実施の形態1における指令装置2の概略構成図である。
【図4】無線端末装置1−nの設置時における動作フローである。
【図5】システム内で送受信される情報のデータ内容を示したものである。
【図6】無線端末装置1−nが問合せ情報を送信したときの問合せ側の無線端末装置1−nと応答側の無線端末装置1−1,1−2,…,1−mあるいは指令装置2間の伝送状態を示したものである。
【図7】指令装置2が無線端末装置1−nからの問合せ情報201を受信した場合の動作フローを示したものである。
【図8】宛先処理部12で作成する応答無線端末装置テーブルを示したものである。
【図9】無線端末装置1−a,1−b,1−cにおける指令装置2との連接状態の変化を示したものである。
【図10】センサ情報と指令情報が中継装置となる無線端末装置間を中継する場合の各情報の中継動作を示したものである。
【図11】本発明の実施の形態2における無線端末装置1−nを示した概略構成図である。
【図12】本発明の実施の形態2におけるアンテナ突出機構24−1,24−2の概略的な内部構造を示した図である。
【符号の説明】
1−1、1−2、1−3、…、1−a、1−b、1−c、1−L、1−m、1−n 無線端末装置、 2 指令装置、 3 センサ、 4 指令装置位置データ記憶部、 5 自己位置検出手段、 6 端末固有データ記憶部、 7 端末送信タイミング信号発生部、 8 端末受信機、 9 端末送信情報生成部、 10 端末送信機、 11−1、11−2 アンテナ、 12 宛先処理部、 13 連接状態記憶部、 14 出力手段、 15 指令装置固有データ記憶部、 16 指令送信タイミング信号発生部、 17 指令受信機、 18 指令送信情報生成部、 19 指令送信機、 20 入出力部、 21−1、21−2 アンテナ、 22 地上固定機構、 23 衝撃センサ、 24−1,24−2 アンテナ突出機構、 25 アンテナ固定具、 26 アンテナ突出ばね、 27 アンテナ収納部、 28 アンテナ突出プランジャ、 29 アンテナ止め具、 201 問合せ情報、 202 応答情報、 203、203−1、203−2センサ情報、 204、204−1,204−2 指令情報、 301 下流中継装置、 302 上流中継装置
Claims (6)
- 指令装置の位置データを記憶した指令装置位置データ記憶部と、
自己位置データを検出する自己位置検出手段と、
情報を受信する端末受信機と、
自己位置データ、センサ情報等から情報を生成する端末送信情報生成部と、
前記端末送信情報生成部で生成された情報を送信する端末送信機と、
他の複数の無線端末装置または、指令装置からの情報によりセンサ情報の宛先を選定する宛先処理部と、
を備える無線端末装置。 - 請求項1に記載の無線端末装置からの情報を受信する指令受信機と、
前記無線端末装置へ送信する情報を生成する指令送信情報生成部と、
前記指令送信情報生成部で生成された情報を送信する指令送信機と、
を備えた指令装置。 - 複数の請求項1に記載の無線端末装置で得たセンサ情報を、請求項2に記載の指令装置へ伝達すると共に、前記指令装置から前記複数の無線端末装置へ指令情報を伝達する無線伝送システム。
- 前記無線端末装置を固定するための地上固定機構と、
前記無線端末装置に内蔵されたアンテナを突出させるアンテナ突出機構と、
前記アンテナを突出するタイミングを設定する設置タイミング設定手段と、
を有する請求項1に記載の無線端末装置。 - 前記アンテナ突出機構は、弾性力によって前記アンテナを前記無線端末装置の本体から突出させる弾性部材と、
前記弾性部材を収縮した状態で抑止する抑止機構と、
を備える請求項4に記載の無線端末装置。 - 前記設置タイミング設定手段は、着地時の衝撃を設置タイミングとする請求項5に記載の無線端末装置。
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