JP2009033565A

JP2009033565A - 周辺状況捕捉システムの信号中継伝送方法及び中継器ユニット

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Publication number: JP2009033565A
Application number: JP2007196460A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Ubukawa; 俊則生川; Tadashi Adachi; 忠司足立; Shinya Okamoto; 伸也岡本
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: JP4934535B2

Abstract

【課題】手間とコストをできるだけ抑制し、その上で、実情や法規制に即した柔軟な運用が可能となるようにすること。
【解決手段】有人操作地点１から監視地点５，７の無人走行車９，１１を遠隔操作するための制御信号と、無人走行車９，１１上の監視カメラ９ｃで撮影された監視地点５，７の周辺の画像を有人操作地点１に通知するための監視画像信号とを、有人操作地点１と監視地点５，７との間に設定される中継地点１３，１５，１７において中継して、有人操作地点１と監視地点５，７の無人走行車９，１１との間で無線を用いて伝送する際、有人操作地点１から監視地点５，７に向けて、中継地点１３，１５，１７をもれなく経由して無人走行車９，１１を移動させ、経由した中継地点１３，１５，１７において無人走行車９，１１から中継器ユニット１９，２１，２３を降ろして設置させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有人操作地点から監視地点の無人走行車を遠隔操作して、無人走行車上の周辺状況捕捉手段により捕捉される監視地点の周辺状況を有人操作地点において管理する周辺状況捕捉システムに係り、特に、有人操作地点と監視地点の無人走行車との間で無線を用いて伝送される信号を、有人操作地点と監視地点との間の信号伝送経路中に少なくとも１箇所設定される中継地点において中継する信号中継伝送方法に関するものである。

従来より、無人の監視地点に無人走行車を走行させ、無人走行車上の監視カメラにより撮影された監視地点の画像を遠隔地の有人操作地点で見ながら、無人走行車を操縦し監視地点を監視することが行われている。このような遠隔地の無人監視を行う場合は、監視地点の無人走行車を有人操作地点から遠隔操作するための遠隔操作信号や、監視カメラにより撮影された監視地点の画像を有人操作地点に伝送するための周辺状況信号を、有人操作地点と監視地点の無人走行車との間で伝送する必要がある。

このとき、上述した信号の伝送には無線が用いられるが、無線による信号の送信源の出力には自ずと限界があるので、有人操作地点と監視地点の無人走行車との距離が大きくなると、信号が受信側において充分な強度で受信できなくなる。また、有人操作地点と監視地点の無人走行車との見通しが利かないと、送信側の信号出力が充分であっても受信側において充分な強度で信号が受信できなくなってしまう。

そこで、上述した有人操作地点と無人走行車との間のような、固定点と移動点との間の無線による信号伝送を、中継点を介して行うことが提案されている。具体的には、空中を飛翔する無人機と地上の管制装置との間の通信を中継衛星経由で行うものや（例えば特許文献１）、地上の無人建設機械と有人操作部との間の通信を、両者の間に配置した中継車の送受信機を介して行うもの（例えば特許文献２）、あるいは、例えば携帯電話の通信設備のように、事前に設置した多数の地上アンテナを用いて、基地局と携帯電話との間の通信をセルラー方式により常時確保するもの等がある。
特開平８−８４３７５号公報特開平１０−２８５０９９号公報

しかしながら、中継衛星を経由した通信は、無人機のように上空を移動する移動体でなく地上を移動する移動体に利用すると、立木や建物等の存在が影響して中継衛星との間の通信が確保できなくなる恐れがあるので、地上を移動する無人走行車に対する通信手段として適切なものとは言い難い。

また、地上の無人建設機械と有人操作部との間の通信を両者間に配置した中継車の送受信機で中継する方式は、中継車と無人建設機械又は有人操作部との間、あるいは、各中継車間の見通しを確保することで、通信状態を常時確保することができるので、中継衛星を経由した通信に比べれば、地上を移動する無人走行車に対する通信手段としての適性を有していると言うことができる。しかし、実際には、中継車に搭載した監視用カメラの画像を有人操作部で監視しながら各中継車を遠隔操作してそれぞれの中継地点まで移動させて配置する必要があるので、各中継車の配置に多大な手間がかかる上、監視用カメラ等の遠隔操作のための装備を各中継車に搭載する必要がある分、設備コストが嵩むという不具合がある。

さらに、携帯電話のセルラー方式による通信の確保は、多数の地上アンテナを事前に設置する必要があることから、携帯電話のような多数のユーザが利用するインフラストラクチャーとしては設備コストも回収可能であるであろうが、有人操作地点から監視地点の無人走行車の遠隔操作を行うような単一（又はそれに近い少数の）ユーザしか利用しないインフラストラクチャーとしては、利用規模に対して設備コストが膨大で到底ペイする範囲には収まらない。

従来技術には上述したような種々の問題点が存在するため、これらを解消するためには結局、有人操作地点と監視地点の無人走行車との間の信号伝送に用いる無線周波数の波長を選択したり、送信源の出力を高める等の対策が不可欠となり、実情や法規制に即した運用の妨げとなるか、あるいは、膨大な手間とコストをかける必要があり、採用するに至っていないのが実情である。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、手間とコストをできるだけ抑制し、その上で、実情や法規制に即した柔軟な運用が可能となるような信号中継伝送方法や、その方法を実施する際に用いて好適な中継器ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の周辺状況捕捉システムの信号中継伝送方法は、有人操作地点から監視地点の無人走行車を遠隔操作するための遠隔操作信号と、前記無人走行車上の周辺状況捕捉手段により捕捉される前記監視地点の周辺状況の情報を前記有人操作地点に通知するための周辺状況信号とを、前記有人操作地点から前記監視地点に至る信号伝送経路中に少なくとも１箇所設定される中継地点において中継して、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間で無線を用いて伝送する周辺状況捕捉システムにおいて、前記有人操作地点から前記監視地点に向けて、前記中継地点をもれなく経由して前記無人走行車を移動させ、経由した前記中継地点において、前記無人走行車から中継器を降ろして設置し、少なくとも前記無人走行車の前記監視地点への到着以後、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間における信号の無線を用いた伝送を、前記中継地点に設置した前記中継器により中継するようにしたことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、請求項５に記載した本発明の中継器ユニットは、無人走行車に搭載され、該無人走行車が有人操作地点から監視地点に向けて移動する際にもれなく経由する少なくとも１箇所の中継地点において、前記無人走行車から降ろされ前記中継地点に設置されて、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間で無線を用いて伝送される信号を中継する中継器ユニットであって、本体と、前記本体に設けられ、受信した信号を、無線による信号の伝送に必要な基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により送信する無線信号中継手段と、前記本体が前記無人走行車から降ろされて前記中継地点に設置される際にこれを検出する設置検出手段と、前記設置検出手段による前記検出が行われた際に前記無線信号中継手段を起動する起動手段とを備えることを特徴とする。

さらに、上記目的を達成するため、請求項７に記載した本発明の中継器ユニットは、無人走行車に搭載され、該無人走行車が有人操作地点から監視地点に向けて移動する際にもれなく経由する少なくとも１箇所の中継地点において、前記無人走行車から降ろされ前記中継地点に設置されて、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間で無線を用いて伝送される信号を中継する中継器ユニットであって、本体と、前記本体に設けられ、受信した信号を、前記無人走行車に接続された有線の通信線を介して該無人走行車に出力すると共に、該無人走行車から前記通信線を介して入力される信号を、無線による信号の伝送に必要な基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により送信するハイブリッド信号中継手段と、前記本体が前記無人走行車から降ろされて前記中継地点に設置される際にこれを検出する設置検出手段と、前記設置検出手段による前記検出が行われた際に前記ハイブリッド信号中継手段を起動する起動手段とを備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、請求項９に記載した本発明の中継器ユニットは、無人走行車に搭載され、該無人走行車が有人操作地点から監視地点に向けて移動する際にもれなく経由する少なくとも１箇所の中継地点において、前記無人走行車から降ろされ前記中継地点に設置されて、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間で無線を用いて伝送される信号を中継する中継器ユニットであって、本体と、前記本体に設けられ、受信した信号を、無線による信号の伝送に必要な基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により送信する無線信号中継手段と、前記本体に設けられ、受信した信号を、前記無人走行車に接続された有線の通信線を介して該無人走行車に出力すると共に、該無人走行車から前記通信線を介して入力される信号を、前記基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により送信するハイブリッド信号中継手段と、前記本体が前記無人走行車から降ろされて前記中継地点に設置される際にこれを検出する設置検出手段と、前記設置検出手段による前記検出が行われた際に、前記無線信号中継手段及び前記ハイブリッド信号中継手段のうち指定された一方の中継手段を選択的に起動する選択起動手段とを備えることを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の周辺状況捕捉システムの信号中継伝送方法によれば、有人操作地点から監視地点に向けて中継地点をもれなく経由して移動する無人走行車が、中継地点において中継器を降ろして設置することから、有人操作地点と監視地点の無人走行車との間における信号の無線を用いた伝送を中継する中継地点の中継器を、有人操作地点からの遠隔操作によって、１又は複数の中継地点に移動させる必要がない。

このため、有人操作地点からの遠隔操作を可能とするための装備を中継器に搭載したり、中継器を有人操作地点からの遠隔操作により対応する中継地点に移動させたりする必要がなくなり、また、有人操作地点と監視地点の無人走行車との間の信号伝送に用いる無線周波数の波長を選択したり、送信源の出力を必要以上に高める等の対策も不要になる。

よって、有人操作地点と監視地点の無人走行車との間の無線を用いた信号伝送について、手間とコストをできるだけ抑制し、かつ、実情や法規制に即した柔軟な運用を可能にすることができる。

また、請求項５に記載した本発明の中継器ユニットと、請求項７に記載した本発明の中継器ユニットと、請求項９に記載した本発明の中継器ユニットとによれば、本体が無人走行車から降ろされて中継地点に設置されることが設置検出手段により検出されると、無線信号中継手段と、ハイブリッド信号中継手段と、無線信号中継手段及びハイブリッド信号中継手段のうち指定された一方の中継手段とのうちいずれかが、対応する起動手段により起動されて、起動された中継手段が本体の設置された中継地点において、受け取った信号を、無線による信号の伝送に必要な基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により通信相手に送信するようになる。

このため、本体が設置された中継地点を介して行われる無線による信号の伝送が、無線信号中継手段と、ハイブリッド信号中継手段と、無線信号中継手段及びハイブリッド信号中継手段のうち指定された一方の中継手段とのうちいずれかの、対応する起動手段によって起動された中継手段によって、基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅した状態で行われるようになる。

よって、有人操作地点からの遠隔操作を可能とするための装備を搭載したり、中継器を有人操作地点からの遠隔操作により対応する中継地点に移動させたりすることなく、また、有人操作地点と監視地点の無人走行車との間の信号伝送に用いる無線周波数の波長を選択したり、出力を高める等の対策も講じることなく、有人操作地点と監視地点の無人走行車との間の無線を用いた信号伝送を、手間とコストをできるだけ抑制し、かつ、実情や法規制に即した柔軟な運用で実現することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明による信号中継伝送方法を適用した周辺状況捕捉システムの一実施形態を示す概略構成図である。

そして、本実施形態の周辺状況捕捉システムは、図１に示すように、有人操作地点１からの操作ユニット３を用いた遠隔操作によって、遠隔地の監視地点５に配置した無人走行車９や監視地点７に配置した無人走行車１１を各監視地点５，７においてそれぞれ移動させ、各監視地点５，７の無人走行車９，１１と有人操作地点１の操作ユニット３との間で無線を用いて行う信号伝送を、各監視地点５，７と有人操作地点１との間の中継地点１３，１５，１７にそれぞれ設置した中継器ユニット１９，２１，２３を用いて中継するものである。

そして、有人操作地点１に配置される操作ユニット３は、図２にブロック図で示すように、無人走行車９，１１に対する制御信号の送信や無線走行車９，１１からの監視画像信号の受信を行うための通信機３ａと、通信機３ａの動作を制御するための制御装置３ｂと、制御装置３ｂの制御に必要なデータ等が格納される外部記憶装置３ｃとを有している。

また、操作ユニット３は、無人走行車９，１１の遠隔操作に関連する制御装置３ｂへの指令やデータの入力を行うための入力装置３ｄと、制御装置３ｂの動作状態の表示や入力装置３ｄによる入力内容の表示、あるいは、入力装置３ｄによる指令やデータの入力を要求する画面の表示、無人走行車９，１１において撮影、取得された監視地点５，７の監視画像の表示等を行う表示器３ｅと、通信機３ａによる信号の送受信用のアンテナ３ｆと、電源としてのバッテリ３ｇとを有している。尚、バッテリ３ｇは発電機に置き換えてもよい。

前記通信機３ａは、本実施形態では、制御信号を始めとする比較的データ量の少ない信号用の送受信機と、監視画像信号を始めとする比較的データ量の多い信号用の送受信機とを内蔵している。そして、データ量の少ない信号用の送受信機は、比較的低周波で障害物の回り込みに強い超短波（ＶＨＦ）の周波数帯において無線による信号送受信を行う。また、データ量の多い信号用の送受信機は、比較的高周波で伝送信号量に勝る極超短波（ＵＨＦ）の周波数帯において無線による信号送受信を行う。なお、通信機３ａの各送受信機は、制御装置３ｂとの間で信号の授受を行うために、Ａ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータをそれぞれ有している。

また、本実施形態では、どちらの周波数帯の送受信機も、後述する制御装置３ｂの制御によって、監視地点５の無人走行車９を通信相手とする信号送受信と、監視地点７の無人走行車１１を通信相手とする信号送受信とを、それぞれ多重アクセス方式で行う。具体的な多重アクセス方式としては、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ（搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）やＴＤＭＡ（時分割多重方式）を用いることができる。以後、代表例として、ＣＳＭＡ／ＣＡを用いるものとして説明することにする。

前記制御装置３ｂは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（マイコン）を有している。

そして、制御装置３ｂは、無人走行車９，１１に対する制御信号を、通信機３ａの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機に出力する。この制御信号は、キャリアが他の無線通信で使用されていないことを確認した上で、通信機３ａの超短波周波数帯用の送受信機から送信先の無人走行車９，１１に無線で送信される。また、制御装置３ｂには、無人走行車９，１１から送信されて通信機３ａの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機により受信された監視画像信号が入力される。この監視画像信号は、キャリアが他の無線通信で使用されていないことを確認した上で、送信元の無人走行車９，１１から無線で送信され、通信機３ａの極超短波周波数帯用の送受信機により受信される。

前記外部記憶装置３ｃには、無人走行車９に対して制御装置３ｂが制御信号として出力する移動経路のデータ等、制御装置３ｂからの要求に応じて制御装置３ｂに出力するデータ類が格納されている。尚、上述した無人走行車９の移動経路のデータには、有人操作地点１と監視地点５との間に設けられる中継地点１３，１５の位置データが含まれている。この位置データは、有人操作地点１と監視地点５との間の地形や構造物の配置等から予め割り出された、有人操作地点１の操作ユニット３と監視地点５の無人走行車９との無線による通信を確保するのに適したポイント（地点）の位置座標を示すものである。

また、外部記憶装置３ｃには、通信機３ａで受信されて制御装置３ｂに入力される監視地点５，７の無人走行車９，１１からの監視画像信号等、制御装置３ｂから出力されるデータが格納される。

前記入力装置３ｄは、キーボードやマウス、ジョイスティック、トラックボール等の、入力内容に適した１又は複数のデバイスからなる。表示器３ｅは、制御装置３ｂの動作状態の表示や入力装置３ｄによる入力内容の表示、あるいは、入力装置３ｄによる指令やデータの入力を要求する画面の表示、無人走行車９，１１において撮影、取得された監視地点５，７の監視画像の表示等を行うのに適した、例えば液晶ディスプレイを有している。

各監視地点５、７に配置される無人走行車９，１１は、図３にブロック図で示すように、本体９ａと、この本体９ａに搭載された雲台９ｂと、この雲台９ｂに載置されて無人走行車９，１１の周辺の画像を撮影する監視カメラ９ｃ（請求項中の周辺状況捕捉手段に相当）と、監視カメラ９ｃで撮影された画像の信号である監視画像信号（請求項中の周辺状況信号に相当）の操作ユニット３に対する送信や操作ユニット３からの制御信号の受信を行うための通信機９ｄと、本体９ａ上に搭載された中継器ユニット１９，２１，２３を路面に設置するための設置ユニット９ｆとを有している。通信機９ｄは、受信した信号の強度を検出する受信強度検出ユニット９ｅを内蔵している。

また、無人走行車９，１１は、中継器ユニット２３に先端が接続された通信ケーブル２３ａ（請求項中の通信線に相当）を繰り出し、巻き取るためのリールユニット９ｇと、本体９ａを走行移動させるための走行装置９ｈと、雲台９ｂや監視カメラ９ｃ、通信機９ｄ、設置ユニット９ｆ、リールユニット９ｇ、走行装置９ｈの動作を制御するための制御装置９ｉと、制御装置９ｉの制御に必要なデータ等が格納される外部記憶装置９ｊと、通信機９ｄによる信号の送受信用のアンテナ９ｋと、電源としてのバッテリ９ｌと、無人走行車９，１１の現在位置を検出するＧＰＳ装置９ｍ及びＧＰＳアンテナ９ｎとを有している。尚、バッテリ９ｌは発電機に置き換えてもよい。

前記監視カメラ９ｃは、本実施形態では、外部からの制御信号によりワイド／テレの各方向に駆動されるズームレンズ機構や、内部のモータにより作動するオートフォーカス機構を有するＣＣＤカメラで構成されている。なお、赤外光領域に感度を有するＣＣＤカメラを監視カメラ９ｃに用いれば、夜間等の暗所における監視も可能となる。また、前記雲台９ｂは、監視カメラ９ｃを支持しており、外部からの制御信号により監視カメラ９ｃの向きをチルト、パンの各方向に移動させると共に、外部からの制御信号により監視カメラ９ｃを昇降させるように構成されている。

前記通信機９ｄは、操作ユニット３の通信機３ａと同様に、制御信号を始めとする比較的データ量の少ない信号用の、超短波（ＶＨＦ）の周波数帯において無線による信号送受信を行う送受信機と、監視画像信号を始めとする比較的データ量の多い信号用の、比較的高周波で伝送信号量に勝る極超短波（ＵＨＦ）の周波数帯において無線による信号送受信を行う送受信機とを内蔵している。

また、本実施形態では、通信機９ｄのどちらの周波数帯の送受信機にも、操作ユニット３の通信機３ａと同様の多重アクセス方式が採用されている。これにより、監視地点５の無人走行車９の通信機９ｄと監視地点７の無人走行車１１の通信機９ｄとは、キャリアが他の無線通信で使用されていないことを確認した上で、共通のキャリアを用いて操作ユニット３との通信を行う。なお、通信機９ｄの各送受信機は、制御装置９ｉとの間で信号の授受を行うために、Ａ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータをそれぞれ有している。

前記通信機９ｄに内蔵された前記受信強度検出ユニット９ｅは、内蔵先の通信機９ｄの超短波周波数帯用の送受信機で受信された信号の受信強度を、送信先（送信元）の無人走行車９，１１別に検出する回路と、極超短波周波数帯用の送受信機で受信された信号の受信強度を、送信先（送信元）の無人走行車９，１１別に検出する回路とを有している。各受信強度検出回路で検出される、超短波周波数帯用の送受信機で受信された信号の受信強度や、極超短波周波数帯用の送受信機で受信された信号の受信強度は、通信機９ｄから制御装置９ｉに出力される。

前記設置ユニット９ｆは、本体９ａ上に搭載された中継器ユニット１９，２１，２３を把持するチャックと、そのチャックを昇降方向、水平方向に移動させるアームとを有している。この設置ユニット９ｆは、外部からの制御信号により制御装置９ｉの制御の元に駆動される。したがって、制御装置９ｉの制御により設置ユニット９ｆは、本体９ａ上に搭載された中継器ユニット１９，２１，２３のうち任意の一つを選択して、路面に設置することができる。

前記リールユニット９ｇは、通信ケーブル２３ａが巻回されたリールとこのリールを正逆両方向に回転させるモータとを有している。このモータは、外部からの制御信号により正逆各方向に回転される。尚、通信ケーブル２３ａの基端は、リールユニット９ｇから引き出されて、インターフェース９ｐを介して制御装置９ｉに接続されている。

前記走行装置９ｈは、ホイール又はクローラ等の左右の走行回転部と、各走行回転部を個別に独立してそれぞれ回転させる左右のモータとを有している。これら左右のモータはそれぞれ、外部からの制御信号により個別に正逆各方向に回転される。

前記制御装置９ｉは、操作ユニット３の制御装置３ｂと同様に、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（マイコン）を有している。

そして、制御装置９ｉは、監視カメラ９ｃから入力される監視画像信号を、通信機９ｄの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機に出力する。この監視画像信号は、キャリアが他の無線通信で使用されていないことを確認した上で、通信機９ｄの極超短波周波数帯用の送受信機から送信される。また、制御装置９ｉには、操作ユニット３から送信されて通信機９ｄの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機により受信された制御信号が入力される。この制御信号は、キャリアが他の無線通信で使用されていないことを確認した上で、送信元の操作ユニット３又は後述する中継器ユニット１９，２１，２３から無線で送信され、通信機９ｄの超短波周波数帯用の送受信機により受信される。尚、操作ユニット３からの制御信号は、通信ケーブル２３ａを介してその先端に接続された中継器ユニット２３から制御装置９ｉに入力される場合もある。

前記外部記憶装置９ｊには、制御装置９ｉから出力されるデータが格納される。無人走行車９の外部記憶装置９ｊに格納されるデータには、通信機９ｄにより受信されて制御装置９ｉに入力された制御信号中の、有人操作地点１と監視地点５との間に設けられる中継地点１３，１５の位置データを含む無人走行車９の移動経路のデータが含まれる。外部記憶装置９ｊに格納されたデータは、制御装置９ｉからの要求により読み出されて制御装置９ｉに出力される。

前記ＧＰＳ装置９ｍは、上空の好ましくは４つ以上のＧＰＳ衛星（図示せず）からの信号をＧＰＳアンテナ９ｎを介して受信し、このＧＰＳ装置９ｍが搭載された無人走行車９，１１の本体９ａの現在位置（緯度、経度、標高）の座標値を取得するものである。ＧＰＳ装置９ｍが取得した無人走行車９，１１の本体９ａの現在位置の座標値は、制御装置９ｉに出力される。

中継器ユニット１９，２１，２３は、図４にブロック図で示すように、本体１９ａと、操作ユニット３の通信機３ａと各無人走行車９，１１の通信機９ｄとの間で伝送される監視画像信号や制御信号の中継を行うための中継器１９ｂ（請求項中の無線信号中継手段に相当）と、中継器ユニット１９，２１，２３の路面上での姿勢を検出する姿勢センサ１９ｃ（請求項中の姿勢検出手段に相当）と、中継器ユニット１９，２１，２３の路面上での姿勢を調整する起立水平機構１９ｄ（請求項中の姿勢調整手段に相当）とを有している。

また、中継器ユニット１９，２１，２３は、中継器１９ｂによる信号の送受信用のアンテナ１９ｅと、このアンテナ１９ｅの伸縮ロッド機構１９ｆと、中継器１９ｂや起立水平機構１９ｄ、伸縮ロッド機構１９ｆの動作を制御するための制御装置１９ｇと、電源としてのバッテリ１９ｈと、インターフェース１９ｉとを有している。このインターフェース１９ｉは、無人走行車９，１１のリールユニット９ｇから繰り出された通信ケーブル２３ａの先端と制御装置１９ｇとの間に介設されている。尚、バッテリ１９ｈは発電機と置き換えてもよい。

前記中継器１９ｂは、受信機、増幅器、送信機を有している。このうち受信機及び送信機は、操作ユニット３や無人走行車９，１１の通信機３ａ，９ｄと同様に、制御信号を始めとする比較的データ量の少ない信号用の、超短波（ＶＨＦ）の周波数帯において無線による信号送受信を行う送信機及び受信機と、監視画像信号を始めとする比較的データ量の多い信号用の、比較的高周波で伝送信号量に勝る極超短波（ＵＨＦ）の周波数帯において無線による信号送受信を行う送信機及び受信機とを有している。また、増幅器は、超短波周波数帯用の受信機で受信された信号を所定の信号強度に増幅する増幅器と、極超短波周波数帯用の受信機で受信された信号を所定の信号強度に増幅する増幅器とを有している。なお、中継器１９ｂの各送信機は、制御装置１９ｇからの信号を受け取るためにＤ／Ａコンバータをそれぞれ有している。また、中継器１９ｂの各受信機は、制御装置１９ｇに信号を受け渡すためにＡ／Ｄコンバータをそれぞれ有している。

尚、ここで言う所定の信号強度とは、或る中継器ユニット１９，２１，２３の中継器１９ｂの送信機から送信される信号を、隣り合う他の中継器ユニット１９，２１，２３の中継器１９ｂの受信機や、隣り合う操作ユニット３又は無人走行車９，１１の通信機３ａ，９ａの送受信機において、基準受信強度以上の受信強度で受信できる状態に保つために必要な、或る中継器ユニット１９，２１，２３の中継器１９ｂの送信機から信号を送信するときの信号強度のことである。したがって、所定の信号強度は当然、基準受信強度を上回る値に設定される。

ちなみに、上述した基準受信強度とは、監視地点５の無人走行車９や監視地点７の無人走行車１１と有人操作地点１の操作ユニット３との間で無線を用いて行う信号伝送を、後述する中継器ユニット１９，２１，２３により中継して行うのに必要な目安となる基準的な受信強度である。したがって、或る中継器ユニット１９，２１，２３を設置する中継地点１３，１５，１７の位置は、隣り合う他の中継地点１３，１５，１７の中継器ユニット１９，２１，２３や、隣り合う有人操作地点１の操作ユニット３又は監視地点５，７の無人走行車９，１１との間で、上述した基準受信強度以上の受信強度で無線による信号が常に受信できるような位置に設定する必要がある。

また、先に説明したように、操作ユニット３及び無人走行車９，１１の通信機３ａ，９ｄのどちらの周波数帯の送受信機にも、多重アクセス方式が採用されている。したがって、本実施形態では、中継器１９ｂの超短波周波数帯用の受信機及び送信機や、極超短波周波数帯用の受信機及び送信機も、多重アクセス方式に対応したものを用いている。

前記姿勢センサ１９ｃは、無人走行車９，１１の設置ユニット９ｆによって路面に設置された中継器ユニット１９，２１，２３の重力方向に対する姿勢を検出するものである。この姿勢センサ１９ｃは、例えばジャイロスコープや加速度センサ、歪ゲージ、あるいは、それらの組み合わせによって構成することができる。姿勢センサ１９ｃで検出される中継器ユニット１９，２１，２３の姿勢を示す信号は、制御装置１９ｇに出力される。

前記起立水平機構１９ｄは、無人走行車９，１１の設置ユニット９ｆによって路面に設置された中継器ユニット１９，２１，２３の重力方向に対する姿勢を調整するためのものである。この水平起立機構１９ｄは、例えば、本体１９ａの下部から四方に３６０度揺動可能に延出された支持脚を有している。各支持脚を個別に制御して揺動させることで、路面に設置された時点の姿勢が転倒状態であっても起立した姿勢に復帰し、かつ、その姿勢に保持されるように本体１９ａを路面に対して固定することができる。

前記伸縮ロッド機構１９ｆは、前記アンテナ１９ｅを本体１９ａに対して昇降可能に支持する伸縮ロッドと、この伸縮ロッドを伸縮させるためのモータとを有している。このモータは、外部からの制御信号により正逆各方向に回転されて、伸縮ロッドを伸縮させる。

前記制御装置１９ｇは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（マイコン）を有している。

そして、制御装置１９ｇは、中継器１９ｂの超短波周波数帯用の受信機で受信された信号が、超短波周波数帯用の増幅器で所定の信号強度に増幅されて、超短波周波数帯用の送信機から送信されるように、中継器１９ｂを制御する。また、制御装置１９ｇは、中継器１９ｂの極超短波周波数帯用の受信機で受信された信号が、極超短波周波数帯用の増幅器で所定の信号強度に増幅されて、極超短波周波数帯用の送信機から送信されるように、中継器１９ｂを制御する。

ちなみに、中継器１９ｂの超短波周波数帯用の受信機で受信される信号や、中継器１９ｂの極超短波周波数帯用の受信機で受信される信号は、いずれも、監視地点５の無人走行車９の通信機９ｄを送信先又は送信元とする信号と、監視地点７の無人走行車１１の通信機９ｄを送信先又は送信元とする信号とが共通のキャリアを使用して無線伝送される、多重アクセス信号である。そのため、中継器１９ｂの超短波周波数帯用の増幅器で所定の信号強度に増幅されて、超短波周波数帯用の送信機から送信される信号や、中継器１９ｂの極超短波周波数帯用の増幅器で所定の信号強度に増幅されて、極超短波周波数帯用の送信機から送信される信号も、共に、監視地点５の無人走行車９の通信機９ｄを送信先又は送信元とする信号と、監視地点７の無人走行車１１の通信機９ｄを送信先又は送信元とする信号とが、共通のキャリアを使用して無線伝送される、多重アクセス信号となる。

また、制御装置１９ｇには、中継器１９ｂの超短波周波数帯用の受信機で受信された信号や、中継器１９ｂの極超短波周波数帯用の受信機で受信された信号が入力される。入力されたそれらの信号は、必要に応じて、インターフェース１９ｉ、通信ケーブル２３ａ、及び、インターフェース９ｐを介して、無人走行車９，１１の制御装置９ｉに出力される。さらに、制御装置１９ｇには、無人走行車９，１１の制御装置９ｉから出力された信号が、インターフェース９ｐ、通信ケーブル２３ａ、及び、インターフェース１９ｉを介して入力されることがある。入力された信号は、その内容に応じて、中継器１９ｂの超短波周波数帯用の増幅器又は極超短波周波数帯用の増幅器に出力される。出力された信号は、増幅器において所定の信号強度に増幅されて、中継器１９ｂの超短波周波数帯用の送信機又は極超短波周波数帯用の送信機から送信される。

尚、制御装置１９ｇは、バッテリ１９ｈからの暗電流によりスリープモードで動作しており、外部からの起動指令信号が入力されるとアクティブモードに移行する。制御装置１９ｇがアクティブモードになると、バッテリ１９ｈからの電源が、制御装置１９ｇ以外の姿勢センサ１９ｃ、起立水平機構１９ｄ、伸縮ロッド機構１９ｆ、インターフェース１９ｉにも供給されるようになる。

ここで、制御装置１９ｇのＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムにしたがって実行する処理の概略を、図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。

バッテリ１９ｈからの電源の供給が開始されてスリープモードで起動されると、制御装置１９ｇのＣＰＵは、図５のフローチャートに示すように、所定のウェークアップ周期が到来したか否かを確認する（ステップＳ１）。ウェークアップ周期が到来していない場合は（ステップＳ１でＮ）、ウェークアップ周期が到来するまでステップＳ１をリピートする。

一方、ウェークアップ周期が到来した場合は（ステップＳ１でＹ）、制御装置１９ｇのＣＰＵは、中継器１９ｂの超短波の周波数帯用の受信機から、無人走行車９，１１の制御装置９ｉからの起動を指令する起動指令信号が制御信号として入力されたか否かを確認する（ステップＳ３）。入力された場合は（ステップＳ３でＹ）、後述するステップＳ１３に進む。

また、中継器１９ｂの超短波の周波数帯用の受信機から起動指令信号が入力されていない場合は（ステップＳ３でＮ）、制御装置１９ｇのＣＰＵは、通信ケーブル２３ａ及びインターフェース１９ｉを介して、無人走行車９，１１の制御装置９ｉからの起動指令信号が制御信号として超短波の周波数帯用の受信機に入力されたか否かを確認する（ステップＳ５）。入力された場合は（ステップＳ５でＹ）、制御装置１９ｇのＣＰＵは、有線通信フラグＦを「０」から「１」に変更した後（ステップＳ７）、ステップＳ１３に進む。

一方、通信ケーブル２３ａ及びインターフェース１９ｉを介して起動指令信号が入力されていない場合は（ステップＳ５でＮ）、バッテリ１９ｈからの電源の供給が終了されたか否かを確認する（ステップＳ９）。電源の供給が終了されていない場合は（ステップＳ９でＮ）、ステップＳ１にリターンし、電源の供給が終了された場合は（ステップＳ９でＹ）、所定の終了処理を実行した後（ステップＳ１１）、一連の処理を終了する。

ステップＳ５において、中継器１９ｂの超短波の周波数帯用の受信機から起動指令信号が入力された場合（Ｙ）や、ステップＳ７において有線通信フラグＦを「０」から「１」に変更した後に進むステップＳ１３では、制御装置１９ｇのＣＰＵはアクティブモードに移行して、姿勢センサ１９ｃによって検出された自ら（中継器ユニット１９，２１，２３）の重力方向に対する姿勢が、起立した正常な状態にあるか否かを確認する。

正常な状態にない場合は（ステップＳ１３でＮ）、制御装置１９ｇのＣＰＵは、姿勢センサ１９ｃによって検出される姿勢が正常な状態にあると確認されるように、起立水平機構１９ｄによって自ら（中継器ユニット１９，２１，２３）の重力方向に対する姿勢を調整した後（ステップＳ１５）、後述するステップＳ１７に進む。自らの姿勢が正常な状態である場合は（ステップＳ１３でＹ）、ステップＳ１５をスキップしてステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、制御装置１９ｇのＣＰＵは、アンテナ１９ｅが最も感度のよい状態となるように、収縮した状態の伸縮ロッド機構１９ｆの伸縮ロッドを伸長させ、次に、制御装置１９ｇのＣＰＵは、図６のフローチャートに示すように、有線通信フラグＦが「１」であるか否かを確認する（ステップＳ１９）。有線通信フラグＦが「１」でない場合は（ステップＳ１９でＮ）、後述するステップＳ２９に進む。

また、有線通信フラグＦが「１」である場合は（ステップＳ１９でＹ）、中継器１９ｂの超短波の周波数帯用の受信機から制御信号が入力されたか否かを確認する（ステップＳ２１）。制御信号が入力された場合は（ステップＳ２１でＹ）、入力された制御信号を、インターフェース１９ｉ及び通信ケーブル２３ａを介して無人走行車９，１１の制御装置９ｉに出力した後（ステップＳ２３）、ステップＳ２１にリターンする。

一方、中継器１９ｂの超短波の周波数帯用の受信機から制御信号が入力されていない場合は（ステップＳ２１でＮ）、制御装置１９ｇのＣＰＵは、通信ケーブル２３ａ及びインターフェース１９ｉを介して、無人走行車９，１１の制御装置９ｉからの監視画像信号が入力されたか否かを確認する（ステップＳ２５）。監視画像信号が入力されていない場合は（ステップＳ２５でＮ）、ステップＳ２９に進む。

また、監視画像信号が入力された場合は（ステップＳ２５でＹ）、入力された監視画像信号を中継器１９ｂの極超短波の周波数帯用の増幅器に出力し、この増幅器で所定の信号強度に増幅させ、中継器１９ｂの極超短波の周波数帯用の送信機から送信させた後（ステップＳ２７）、ステップＳ２１にリターンする。

ステップＳ１９において、有線通信フラグＦが「１」でない場合（Ｎ）と、ステップＳ２５において、通信ケーブル２３ａ及びインターフェース１９ｉを介して無人走行車９，１１からの監視画像信号が入力されていない場合（Ｎ）とに進むステップＳ２９では、バッテリ１９ｈからの電源の供給が終了されたか否かを確認する。電源の供給が終了されていない場合は（ステップＳ２９でＮ）、ステップＳ１９にリターンし、電源の供給が終了された場合は（ステップＳ２９でＹ）、所定の終了処理を実行した後（ステップＳ３１）、一連の処理を終了する。

以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、制御装置１９ｇと中継器１９ｂとで請求項中のハイブリッド信号中継手段が構成されており、また、制御装置１９ｇが、請求項中の設置検出手段、請求項５中の起動手段、請求項７中の起動手段、請求項９中の選択起動手段、及び、請求項中の姿勢制御手段として機能している。

次に、上述のように構成された本実施形態の周辺状況捕捉システムにおいて、中継地点１３，１５，１７に中継器ユニット１９，２１，２３を設置する場合の動作について説明する。

まず、中継地点１３，１５に中継器ユニット１９，２１を設置する場合の動作について説明する。有人操作地点１の不図示のオペレータが、操作ユニット３の入力装置３ｄを操作して、外部記憶装置３ｃに予め格納されている無人走行車９の移動経路のデータを無人走行車９に送信させる指令を入力する。すると、この指令の入力を検出した操作ユニット３の制御装置３ｂが、外部記憶装置３ｃから無人走行車９の移動経路のデータを読み出して、制御信号（請求項中の遠隔操作信号に相当）として通信機３ａの超短波周波数帯用の送受信機から送信させる。

操作ユニット３から送信された上述の移動経路のデータが、中継器ユニット１９，２１，２３を本体９ａに搭載して有人操作地点１に待機している無人走行車９の通信機９ｄの、超短波周波数帯用の送受信機によって制御信号として受信されると、受信された移動経路のデータが無人走行車９の制御装置９ｉに入力される。そして、制御装置９ｉは、ＧＰＳ装置９ｍによって取得された本体９ａの現在位置の座標値と照合しながら、受信した移動経路のデータにしたがって走行装置９ｈを駆動させる。これにより、無人走行車９が、操作ユニット３から受信したデータにより指定された移動経路と、移動中の実際の位置とにずれがあるか否かを確認し、また、ずれがある場合はそれを補正しながら、受信した移動経路のデータ通りに有人操作地点１から移動することになる。

そして、有人操作地点１を出発した無人走行車９が移動経路中に存在する中継地点１３に到着すると、そのことが、移動経路のデータ中に存在する中継地点１３の位置データと、ＧＰＳ装置９ｍによって取得された本体９ａの現在位置の座標値との一致により、制御装置９ｉによって確認される。そこで、制御装置９ｉは、走行装置９ｈによる無人走行車９の移動を一旦停止させて、設置ユニット９ｆにより中継器ユニット１９を中継地点１３の路面に設置させる。

中継器ユニット１９を中継地点１３の路面に設置させると、無人走行車９の制御装置９ｉは、通信機９ｄの超短波周波数帯用の送受信機から起動指令信号を送信させる。この起動指令信号は、中継器ユニット１９の中継器１９ｂの超短波周波数帯用の受信機によって受信されて、中継器ユニット１９の制御装置１９ｇに入力される。すると、制御装置１９ｇは、ＣＰＵをスリープモードからアクティブモードに移行させ、バッテリ１９ｈからの電源が供給されるようになった姿勢センサ１９ｃを用いて、中継器ユニット１９の姿勢が正常な起立状態であるか否かを確認する。起立状態にない場合は、制御装置１９ｇの制御により、起立水平機構１９ｄによって中継器ユニット１９が起立状態に姿勢調整される。中継器ユニット１９が起立状態に姿勢調整されると、伸縮ロッド機構１９ｆの伸縮ロッドが制御装置１９ｇの制御により伸長されて、アンテナ１９ｅが最も感度のよい状態とされる。これにより、中継器ユニット１９の中継地点１３への設置が完了し、以後、操作ユニット３と無人走行車９との間の無線による通信は、中継地点１３の中継器ユニット１９により中継される。

中継地点１３への中継器ユニット１９の設置が完了すると、制御装置９ｉは再び、先に受信した移動経路のデータにしたがって走行装置９ｈを駆動させる。これにより、無人走行車９が、操作ユニット３から受信したデータにより指定された移動経路と、移動中の実際の位置とにずれがあるか否かを確認し、また、ずれがある場合はそれを補正しながら、受信した移動経路のデータ通りに中継地点１３から移動することになる。

そして、中継地点１３を出発した無人走行車９が移動経路中に存在する次の中継地点１５に到着すると、そのことが、移動経路のデータ中に存在する中継地点１５の位置データと、ＧＰＳ装置９ｍによって取得された本体９ａの現在位置の座標値との一致により、制御装置９ｉによって確認される。そこで、制御装置９ｉは、走行装置９ｈによる無人走行車９の移動を一旦停止させて、設置ユニット９ｆにより中継器ユニット２１を中継地点１５の路面に設置させる。

中継器ユニット２１を中継地点１５の路面に設置させると、無人走行車９の制御装置９ｉは、通信機９ｄの超短波周波数帯用の送受信機から起動指令信号を送信させる。この起動指令信号は、中継器ユニット２１の中継器１９ｂの超短波周波数帯用の受信機によって受信されて、中継器ユニット１９の制御装置１９ｇに入力される。すると、制御装置１９ｇは、ＣＰＵをスリープモードからアクティブモードに移行させ、バッテリ１９ｈからの電源が供給されるようになった姿勢センサ１９ｃを用いて、中継器ユニット２１の姿勢が正常な起立状態であるか否かを確認する。起立状態にない場合は、制御装置１９ｇの制御により、起立水平機構１９ｄによって中継器ユニット２１が起立状態に姿勢調整される。中継器ユニット２１が起立状態に姿勢調整されると、伸縮ロッド機構１９ｆの伸縮ロッドが制御装置１９ｇの制御により伸長されて、アンテナ１９ｅが最も感度のよい状態とされる。これにより、中継器ユニット２１の中継地点１５への設置が完了し、以後、操作ユニット３と無人走行車９との間の無線による通信は、中継地点１３，１５の中継器ユニット１９，２１により中継される。

尚、中継地点１５への中継器ユニット２１の設置が完了すると、制御装置９ｉは再び、先に受信した移動経路のデータにしたがって走行装置９ｈを駆動させる。これにより、無人走行車９が、操作ユニット３から受信したデータにより指定された移動経路と、移動中の実際の位置とにずれがあるか否かを確認し、また、ずれがある場合はそれを補正しながら、受信した移動経路のデータ通りに中継地点１５から移動することになる。

そして、中継地点１５を出発した無人走行車９が移動経路の最終目的地である監視地点５に到着すると、そのことが、移動経路のデータ中に存在する監視地点５の位置データと、ＧＰＳ装置９ｍによって取得された本体９ａの現在位置の座標値との一致により、制御装置９ｉによって確認される。そこで、制御装置９ｉは、走行装置９ｈによる無人走行車９の移動を停止させる。

以上のようにして無人走行車９が有人操作地点１から監視地点５に移動するまでの間、及び、監視地点５に到着した以降を通じて、無人走行車９の監視カメラ９ｃから入力される監視画像信号は、通信機９ｄの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機から常時送信される。送信された監視画像信号は、無人走行車９が有人操作地点１と中継地点１３との間を移動している間は、有人操作地点１の操作ユニット３の通信機３ａの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機によって直接受信される。

また、無人走行車９が中継地点１３を過ぎて次の中継地点１５までの間を移動している間、無人走行車９の監視カメラ９ｃから入力されて、通信機９ｄの極超短波周波数帯用の送受信機から送信される監視画像信号は、中継地点１３に設置した中継器ユニット１９の中継器１９ｂによって中継されて、有人操作地点１の操作ユニット３の通信機３ａの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機で受信される。

さらに、無人走行車９が次の中継地点１５を過ぎて監視地点５までの間を移動している間、及び、監視地点５に到着した以後、無人走行車９の監視カメラ９ｃから入力されて、通信機９ｄの極超短波周波数帯用の送受信機から送信される監視画像信号は、中継地点１３，１５に設置した中継器ユニット１９，２１の各中継器１９ｂによって中継されて、有人操作地点１の操作ユニット３の通信機３ａの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機で受信される。

操作ユニット３の通信機３ａで受信された監視画像信号は操作ユニット３の制御装置３ｂに入力され、この制御装置３ｂから表示器３ｅに出力される。したがって、表示器３ｅには、無人走行車９の監視カメラ９ｃで撮影された画像が表示される。この画像は、無人走行車９が有人操作地点１から監視地点５に移動する間は、無人走行車９の移動に支障がないかどうかを確認するために利用され、監視地点５に到着した以後は、監視地点５を有人操作地点１から遠隔監視するために利用される。

次に、上述したように中継地点１３，１５に中継器ユニット１９，２１が設置された後に、中継地点１３から見て中継地点１５とは異なる方向の中継地点１７に中継器ユニット２３を設置する場合の動作について説明する。有人操作地点１の不図示のオペレータが、操作ユニット３の入力装置３ｄを操作して、無人走行車１１の移動方向を入力する。すると、この入力を検出した操作ユニット３の制御装置３ｂが、制御信号（請求項中の遠隔操作信号に相当）として通信機３ａの超短波周波数帯用の送受信機から送信させる。

操作ユニット３から送信された上述の移動経路の制御信号が、中継器ユニット１９，２１，２３を本体９ａに搭載して有人操作地点１に待機している無人走行車１１の通信機９ｄの超短波周波数帯用の送受信機によって受信されると、受信された制御信号が無人走行車１１の制御装置９ｉに入力される。そして、制御装置９ｉは、受信強度検出ユニット９ｅによって検出された超短波周波数帯用の送受信機による制御信号の受信強度が基準受信強度まで低下していないかどうか監視しながら、受信した制御信号によって示される移動方向に走行装置９ｈを駆動させる。これにより、無人走行車１１が、操作ユニット３の入力装置３ｄの操作により指定された方向に有人操作地点１から移動することになる。

上述のようにして無人走行車１１が遠隔操作により有人操作地点１から移動されている間、無人走行車１１の監視カメラ９ｃから入力される監視画像信号は、通信機９ｄの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機から常時送信される。

無人走行車１１の通信機９ｄから送信された監視画像信号は、無人走行車１１の最寄りに有人操作地点１が存在する場合は、有人操作地点１の操作ユニット３の通信機３ａの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機によって直接受信される。また、無人走行車１１の最寄りに中継地点１３が存在する場合は、中継地点１３に設置した中継器ユニット１９の中継器１９ｂの極超短波周波数帯で送受信を行う送信機及び受信機によって中継されて、有人操作地点１の操作ユニット３の通信機３ａの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機によって受信される。

操作ユニット３の通信機３ａの極超短波周波数帯で送受信を行う送受信機で受信された監視画像信号は操作ユニット３の制御装置３ｂに入力され、この制御装置３ｂから表示器３ｅに出力される。したがって、表示器３ｅには、無人走行車１１の監視カメラ９ｃで撮影された画像が表示される。そこで、有人操作地点１のオペレータは、表示器３ｅの画像を見て無人走行車１１の付近に移動の支障となる障害物がないかどうかを確認しながら、入力装置３ｄを操作して無人走行車１１の移動方向を入力し、その方向に無人走行車１１を移動させることになる。

また、移動中の無人走行車１１の制御装置９ｉは、受信強度検出ユニット９ｅによって検出された監視画像信号や制御信号の受信強度が基準受信強度まで低下すると、その旨を示す制御信号を、通信機９ｄの超短波周波数帯用の送受信機から送信させる。この制御信号は、直接、又は、中継地点１３の中継器ユニット１９の中継器１９ｂの超短波周波数帯で送受信を行う送信機及び受信機により中継されて、操作ユニット３の通信機３ａの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機により受信される。

受信した制御信号は操作ユニット３の制御装置３ｂに入力され、制御装置３ｂは、移動中の無人走行車１１における監視画像信号や制御信号の受信強度が基準受信強度まで低下している旨のメッセージを、表示器３ｅに表示させる。したがって、オペレータは、この表示器３ｅの表示により無人走行車１１が無線通信を正常に確立できない場所に移動しないように遠隔操作することができる。とはいえ、操作ユニット３と無人走行車１１との通信状態を正常に確立し続けるために、無人走行車１１は、中継地点１３を経由して目標とする監視地点７に移動させることが望ましい。

そして、中継地点１３を通過した無人走行車１１がさらに移動を続けると、やがて、中継地点１３からの距離が遠くなって、無人走行車１１における監視画像信号や制御信号の受信強度が基準受信強度まで低下するようになる。すると、その旨を示す制御信号が無人走行車１１の通信機９ｄの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機から送信されて操作ユニット３の通信機３ａの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機により受信され、操作ユニット３の表示器３ｅにメッセージが表示されるようになる。

そこで、オペレータは、操作ユニット３の入力装置３ｄを操作して、無人走行車１１の走行を停止させ、停止した地点を中継地点１７として、設置ユニット９ｆに中継器ユニット１９，２１，２３のいずれかを路面に設置させるための指令を入力する。尚、ここでは、操作ユニット３の表示器３ｅに表示された無人走行車１１の付近の画像に、通信の支障となる障害物が存在するものとして、有線により無人走行車１１との通信を確立できる中継器ユニット２３を中継地点１７に設置させるための指令を入力するものとする。

すると、この入力を検出した操作ユニット３の制御装置３ｂが、通信機３ａの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機から制御信号を送信させ、送信された制御信号が、中継地点１３の中継器ユニット１９の中継器１９ｂの超短波周波数帯で送受信を行う送信機及び受信機により中継されて、無人走行車１１の通信機９ｄの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機によって受信される。受信された制御信号は無人走行車１１の制御装置９ｉに入力され、制御装置９ｉは、設置ユニット９ｆにより中継器ユニット２３を中継地点１７の路面に設置させる。

中継器ユニット２３を中継地点１７の路面に設置させると、無人走行車１１の制御装置９ｉは、インターフェース９ｐ及び通信ケーブル２３ａを介して起動指令信号を出力させる。この起動指令信号は、インターフェース１９ｉを介して中継器ユニット２３の制御装置１９ｇに入力される。すると、制御装置１９ｇは、ＣＰＵをスリープモードからアクティブモードに移行させ、バッテリ１９ｈからの電源が供給されるようになった姿勢センサ１９ｃを用いて、中継器ユニット２３の姿勢が正常な起立状態であるか否かを確認する。起立状態にない場合は、制御装置１９ｇの制御により、起立水平機構１９ｄによって中継器ユニット２３が起立状態に姿勢調整される。中継器ユニット２３が起立状態に姿勢調整されると、伸縮ロッド機構１９ｆの伸縮ロッドが制御装置１９ｇの制御により伸長されて、アンテナ１９ｅが最も感度のよい状態とされる。これにより、中継器ユニット２３の中継地点１７への設置が完了し、以後、操作ユニット３と無人走行車９との間の通信は、中継地点１３，１７の中継器ユニット１９，２３により、一部無線を用いて中継される。

尚、中継地点１７への中継器ユニット２３の設置が完了すると、オペレータは、操作ユニット３の入力装置３ｄを操作して、無人走行車１１の移動方向を再び入力する。すると、この入力を検出した操作ユニット３の制御装置３ｂが、通信機３ａの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機から制御信号を送信させる。この制御信号は、中継地点１３の中継器ユニット１９の中継器１９ｂの超短波周波数帯で送受信を行う送信機及び受信機により中継されて、中継地点１７の中継器ユニット２３の中継器１９ｂの超短波周波数帯で受信を行う受信機により受信される。受信された制御信号は中継器ユニット２３の制御装置１９ｇに入力される。そして、制御装置１９ｇは、インターフェース１９ｉ及び通信ケーブル２３ａを介して制御信号を出力させる。この制御信号は、インターフェース９ｐを介して無人走行車１１の制御装置９ｉに入力される。すると、制御装置９ｉは、入力された制御信号によって示される移動方向に走行装置９ｈを駆動させる。これと共に、制御装置９ｉは、巻回された通信ケーブル２３ａがリールから繰り出される方向にリールユニット９ｇのモータを回転させる。これにより、中継器ユニット２３の制御装置１９ｇと無人走行車１１の制御装置９ｉとが通信ケーブル２３ａにより有線接続された状態で、無人走行車１１が、操作ユニット３の入力装置３ｄの操作により指定された方向に中継地点１７から移動することになる。

そして、中継地点１７を出発した無人走行車１１が移動経路の最終目的地である監視地点７に到着したことを、操作ユニット３の表示器３ｅに表示された監視カメラ９ｃの撮影画像によってオペレータが認識すると、オペレータは、操作ユニット３の入力装置３ｄを操作して、無人走行車１１の走行を停止させるための指令を入力する。

すると、この入力を検出した操作ユニット３の制御装置３ｂが、通信機３ａの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機から制御信号を送信させ、送信された制御信号が、中継地点１３の中継器ユニット１９の中継器１９ｂの超短波周波数帯で送受信を行う送信機及び受信機により中継されて、中継地点１５の中継器ユニット２３の中継器１９ｂの超短波周波数帯で受信を行う受信機により受信され、さらに、中継器ユニット２３の制御装置１９ｇから通信ケーブル２３ａを介して無人走行車１１の制御装置９ｉに入力される。そして、制御装置９ｉは、走行装置９ｈによる無人走行車１１の移動を停止させる。

以後、無人走行車１１の監視カメラ９ｃで撮影した監視地点７の付近の画像は、監視画像信号として無人走行車１１の制御装置９ｉから通信ケーブル２３ａを介して中継器ユニット２３の制御装置１９ｇに出力され、さらに、中継器ユニット２３の中継器１９ｂの超短波周波数帯で送信を行う送信機から無線で送信されて中継器ユニット１９の中継器１９ｂの超短波周波数帯で送受信を行う送信機及び受信機で中継され、操作ユニット３の通信機３ａの超短波周波数帯で送受信を行う送受信機で受信される。受信された監視画像信号は操作ユニット３の制御装置３ｂに入力され、この制御装置３ｂから表示器３ｅに出力される。したがって、表示器３ｅには、無人走行車９の監視カメラ９ｃで撮影された画像が表示される。この画像は、監視地点７を有人操作地点１から遠隔監視するために利用される。

このように、本実施形態の周辺状況捕捉システムによれば、有人操作地点１から監視地点５，７に向けて移動させる遠隔監視用の無人走行車９，１１に、有人操作地点１の操作ユニット３と無人走行車９，１１とが無線を用いて行う通信を中継する中継器ユニット１９，２１，２３を搭載し、移動中の無人走行車９，１１が有人操作地点１から遠ざかって無線を用いた操作ユニット３との通信を確立できなくなる前に、有人操作地点１と監視地点５，７との間の中継地点１３，１５，１７において、無人走行車９，１１から中継器ユニット１９，２１，２３を降ろして設置するようにした。

そして、中継地点１３，１５，１７に設置された中継器ユニット１９，２１，２３の制御装置１９ｇに、無人走行車９，１１の制御装置９ｉからの起動指令信号が、中継器１９ｂ又は通信ケーブル２３ａを介して入力されると、中継器ユニット１９，２１，２３の中継機能が実質的に起動されて、操作ユニット３と無人走行車９，１１との通信が中継器ユニット１９，２１，２３によって中継されるようにした。

そのため、移動中の無人走行車９，１１が、操作ユニット３との無線による通信の可能な範囲を、移動経路上の中継地点１３，１５，１７に設置する中継器ユニット１９，２１，２３により有人操作地点１の遠方に実質的に順次拡大しながら、有人操作地点１から監視地点５，７に移動することになる。

よって、無人走行車９，１１が監視地点５，７まで移動するまでの間、及び、監視地点５，７に移動した後を通じて、操作ユニット３と無人走行車９，１１との通信が継続して確保される。しかも、中継器ユニット１９，２１，２３を有人操作地点１からの遠隔操作で個々に設置先の中継地点１３，１５，１７に移動させたり、それを可能とするための装備を各中継器ユニット１９，２１，２３に搭載したりする必要がない。また、操作ユニット３や無人走行車９，１１の通信機３ａ，９ｄの送信周波数を、送信する情報量とは無関係に、遠距離通信に適した周波数帯に限定する必要が無く、かつ、送信出力を必要以上に高める必要もない。勿論、広範囲の無線通信を可能とする固定通信装置を既設する必要もない。

このため、本実施形態の周辺状況捕捉システムによれば、有人操作地点１の操作ユニット３と監視地点５，７の無人走行車９，１１との間の無線を用いた信号伝送を、手間とコストをできるだけ抑制し、かつ、実情や法規制に即した柔軟な運用で実現することができる。

尚、本実施形態では、中継地点１３，１５，１７に設置された中継器ユニット１９，２１，２３の制御装置１９ｇに、無人走行車９，１１の制御装置９ｉからの起動指令信号が中継器１９ｂ又は通信ケーブル２３ａを介して入力された際に、中継器ユニット１９，２１，２３の姿勢が正常な起立状態であるか否かを姿勢センサ１９ｃを用いて確認し、起立状態にない場合は起立水平機構１９ｄによって、中継器ユニット１９，２１，２３を起立状態に姿勢調整する構成を採用した。

この構成は省略してもよいが、本実施形態のようにこの構成を設けた方が、無人走行車９，１１から中継地点１３，１５，１７の路面に中継器ユニット１９，２１，２３を起立した姿勢で降ろさなくても、中継機能を損なわないように中継器ユニット１９，２１，２３に自らの姿勢を起立した状態に修正させることができるので、有利である。

また、本実施形態では、中継地点１３，１５の位置データを含む移動経路のデータを受信して、ＧＰＳ装置９ｍにより取得される現在位置と照合しながら、中継地点１３，１５を経由して目的の監視地点５に自律的に移動する無人走行車９と、有人操作地点１のオペレータによる操作ユニット３の操作で遠隔操作されて、中継地点１７を経由して目的の監視地点７に移動する無人走行車１１とを、同時に運用する場合について説明した。しかし、どちらか一方の無人走行車９，１１だけを運用する場合にも、本発明は適用可能である。

さらに、本実施形態では、無人走行車１１が、無人走行車９の設置した中継地点１３の中継器ユニット１９を共用して中継地点１７乃至監視地点７に移動するものとした。しかし、有人操作地点１からの出発直後に、中継地点１３から中継地点１７に移動し中継器ユニット２３を設置するまでの動作と同様の動作を行うことで、有人操作地点１のオペレータによって遠隔操作される無人走行車１１が中継地点１３，１７の両方に中継器ユニット１９，２３を設置するものとしてもよい。

また、監視地点５，７の無人走行車９，１１が最寄りの中継地点１５，１７の中継器ユニット２１，２３との通信を、無人走行車９のように無線によって行うか、それとも、無人走行車１１のように通信ケーブル２３ａを用いて有線で行うかは、いずれも任意である。但し、無人走行車９，１１と最寄りの中継器ユニット１９，２１，２３とを結ぶ直線上に、中継器ユニット１９，２１，２３に対する見通しが無線通信上利かなくなるような障害物が存在する場合は、有線により通信を行う方が好ましい。

さらに、本実施形態では、無人走行車９と無人走行車１１とが、ＣＳＭＡ／ＣＡ（搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）やＴＤＭＡ（時分割多重方式）のような多重アクセス方式により、同じ周波数の信号を使用して無線通信を行う場合について説明したが、それぞれが別の周波数の信号を使用して無線通信するようにしてもよい。同様に、本実施形態では、監視画像信号と制御信号とで無線通信に用いる信号の周波数を異ならせる（極超短波と超短波）場合について説明したが、同一周波数の信号で監視画像信号と制御信号との無線通信を行うように構成してもよい。

また、本実施形態では、周辺状況捕捉手段を監視カメラ９ｃで構成し、監視カメラ９ｃで撮影される画像や監視画像信号が、監視地点の周辺状況の情報や周辺状況信号である場合を例に取って説明した。しかし、周辺状況捕捉手段は監視カメラ９ｃ以外のものであってもよく、例えば、立体物の表面位置を検出するレーザスキャナを周辺状況捕捉手段として用いるように構成することもできる。さらに、無人走行車９，１１の走行装置９ｈは、本実施形態で示した回転式のものに限らず、脚式等の他の形式によるものであってもよい。

さらに、本実施形態では、請求項中の設置検出手段として機能する中継器ユニット１９，２１，２３の制御装置１９ｇに、無人走行車９，１１から無線で送信されて中継器１９ｂの超短波周波数帯用の受信機で受信された起動指令信号、又は、無人走行車９，１１から通信ケーブル２３ａを介して出力された起動指令信号が入力されることにより、中継器ユニット１９，２１，２３の本体１９ａが無人走行車９，１１から降ろされて中継地点１３，１５，１７に設置されたことを検出する構成とした。しかし、無人走行車９，１１から降ろした際に本体１９ａに生じる衝撃を避けるために、センサ等を用いて中継器ユニット１９，２１，２３の制御装置１９ｇで検出することで、中継器ユニット１９，２１，２３の中継地点１３，１５，１７への設置を検出する構成とする等、中継器ユニット１９，２１，２３の中継地点１３，１５，１７への設置を検出する設置検出手段の構成は、本実施形態で示した構成に限らず任意である。

本発明による信号中継伝送方法を適用した周辺状況捕捉システムの一実施形態を示す概略構成図である。図１に示す操作ユニットの電気的な概略構成を示すブロック図である。図１に示す無人走行車の電気的な概略構成を示すブロック図である。図１に示す中継器ユニットの電気的な概略構成を示すブロック図である。図４の中継器ユニットの制御装置のＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって実行する処理の概略を示すフローチャートである。図４の中継器ユニットの制御装置のＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって実行する処理の概略を示すフローチャートである。

符号の説明

１有人操作地点
３操作ユニット
５，７監視地点
９，１１無人走行車
１３，１５，１７中継地点
１９，２１，２３中継器ユニット
１９ａ本体
１９ｂ中継器（無線信号中継手段、ハイブリッド信号中継手段）
１９ｃ姿勢センサ（姿勢検出手段）
１９ｄ起立水平機構（姿勢調整手段）
１９ｇ制御装置（ハイブリッド信号中継手段、設置検出手段、起動手段、選択起動手段、姿勢制御手段）

Claims

有人操作地点から監視地点の無人走行車を遠隔操作するための遠隔操作信号と、前記無人走行車上の周辺状況捕捉手段により捕捉される前記監視地点の周辺状況の情報を前記有人操作地点に通知するための周辺状況信号とを、前記有人操作地点から前記監視地点に至る信号伝送経路中に少なくとも１箇所設定される中継地点において中継して、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間で無線を用いて伝送する周辺状況捕捉システムにおいて、
前記有人操作地点から前記監視地点に向けて、前記中継地点をもれなく経由して前記無人走行車を移動させ、
経由した前記中継地点において、前記無人走行車から中継器を降ろして設置し、
少なくとも前記無人走行車の前記監視地点への到着以後、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間における信号の無線を用いた伝送を、前記中継地点に設置した前記中継器により中継するようにした、
ことを特徴とする周辺状況捕捉システムの信号中継伝送方法。
移動中の前記無人走行車の現在位置が予め決定された前記中継地点の位置と一致するように該無人走行車を誘導することで、前記有人操作地点から前記監視地点に向けて移動する前記無人走行車に、前記中継地点をもれなく経由させるようにした請求項１記載の周辺状況捕捉システムの信号中継伝送方法。
前記有人操作地点から前記監視地点に向けて移動中の前記無人走行車において受信された無線による前記遠隔操作信号の受信強度を計測し、計測した前記受信強度が、無線による前記遠隔操作信号及び前記周辺状況信号の伝送に必要な基準受信強度まで低下した地点を検出し、検出した前記地点を前記中継地点として決定し、決定した前記中継地点において前記中継器を前記無人走行車から降ろして設置し、該中継器の設置後は、この中継器の設置前に既に設置された前記無人走行車の最寄りの前記中継器、又は、前記有人操作地点と、前記無人走行車との間で直接行われていた信号の無線による伝送を、今回設置した前記中継器により中継して行うようにした請求項１又は２記載の周辺状況捕捉システムの信号中継伝送方法。
前記監視地点の前記無人走行車と前記監視地点の最寄りの前記中継地点に設置した前記中継器との間の信号の伝送を、有線によって行うようにした請求項１、２又は３記載の周辺状況捕捉システムの信号中継伝送方法。
無人走行車に搭載され、該無人走行車が有人操作地点から監視地点に向けて移動する際にもれなく経由する少なくとも１箇所の中継地点において、前記無人走行車から降ろされ前記中継地点に設置されて、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間で無線を用いて伝送される信号を中継する中継器ユニットであって、
本体と、
前記本体に設けられ、受信した信号を、無線による信号の伝送に必要な基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により送信する無線信号中継手段と、
前記本体が前記無人走行車から降ろされて前記中継地点に設置される際にこれを検出する設置検出手段と、
前記設置検出手段による前記検出が行われた際に前記無線信号中継手段を起動する起動手段と、
を備えることを特徴とする中継器ユニット。
前記本体に設けられ該本体の重力方向に対する姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記本体に設けられ該本体の重力方向に対する姿勢を調整する姿勢調整手段と、前記設置検出手段による前記検出が行われた際に、前記姿勢検出手段により検出される前記本体の重力方向に対する姿勢に基づいて、前記本体の重力方向に対する姿勢を前記姿勢調整手段により、前記無線信号中継手段による信号の送受信に有利な所定の姿勢に調整させる姿勢制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項５記載の中継器ユニット。
無人走行車に搭載され、該無人走行車が有人操作地点から監視地点に向けて移動する際にもれなく経由する少なくとも１箇所の中継地点において、前記無人走行車から降ろされ前記中継地点に設置されて、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間で無線を用いて伝送される信号を中継する中継器ユニットであって、
本体と、
前記本体に設けられ、受信した信号を、前記無人走行車に接続された有線の通信線を介して該無人走行車に出力すると共に、該無人走行車から前記通信線を介して入力される信号を、無線による信号の伝送に必要な基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により送信するハイブリッド信号中継手段と、
前記本体が前記無人走行車から降ろされて前記中継地点に設置される際にこれを検出する設置検出手段と、
前記設置検出手段による前記検出が行われた際に前記ハイブリッド信号中継手段を起動する起動手段と、
を備えることを特徴とする中継器ユニット。
前記本体に設けられ該本体の重力方向に対する姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記本体に設けられ該本体の重力方向に対する姿勢を調整する姿勢調整手段と、前記設置検出手段による前記検出が行われた際に、前記姿勢検出手段により検出される前記本体の重力方向に対する姿勢に基づいて、前記本体の重力方向に対する姿勢を前記姿勢調整手段により、前記ハイブリッド信号中継手段による信号の無線による送受信に有利な所定の姿勢に調整させる姿勢制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項７記載の中継器ユニット。
無人走行車に搭載され、該無人走行車が有人操作地点から監視地点に向けて移動する際にもれなく経由する少なくとも１箇所の中継地点において、前記無人走行車から降ろされ前記中継地点に設置されて、前記有人操作地点と前記監視地点の前記無人走行車との間で無線を用いて伝送される信号を中継する中継器ユニットであって、
本体と、
前記本体に設けられ、受信した信号を、無線による信号の伝送に必要な基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により送信する無線信号中継手段と、
前記本体に設けられ、受信した信号を、前記無人走行車に接続された有線の通信線を介して該無人走行車に出力すると共に、該無人走行車から前記通信線を介して入力される信号を、前記基準受信強度を上回る所定の信号強度に増幅して無線により送信するハイブリッド信号中継手段と、
前記本体が前記無人走行車から降ろされて前記中継地点に設置される際にこれを検出する設置検出手段と、
前記設置検出手段による前記検出が行われた際に、前記無線信号中継手段及び前記ハイブリッド信号中継手段のうち指定された一方の中継手段を選択的に起動する選択起動手段と、
を備えることを特徴とする中継器ユニット。
前記本体に設けられ該本体の重力方向に対する姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記本体に設けられ該本体の重力方向に対する姿勢を調整する姿勢調整手段と、前記設置検出手段による前記検出が行われた際に、前記姿勢検出手段により検出される前記本体の重力方向に対する姿勢に基づいて、前記本体の重力方向に対する姿勢を前記姿勢調整手段により、前記選択起動手段により選択的に起動された中継手段による信号の送受信に有利な所定の姿勢に調整させる姿勢制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項９記載の中継器ユニット。