JP2010148085A

JP2010148085A - 位置別受信感度のデータの収集及び処理装置及び方法

Info

Publication number: JP2010148085A
Application number: JP2009146590A
Authority: JP
Inventors: Bomu-Su So; ボム−スソ; Kyeoung Ho Lee; キョンホイ; Sunghoon Kim; スンホンキム
Original assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Current assignee: Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: JP4824790B2; KR20100073194A; KR101163011B1

Abstract

【課題】夜間走行などに活用される無人ロボットの経路計画時に通信可能性或いは自己位置追跡可能性に基づいて無人ロボットの位置別受信感度のデータを収集して処理する装置及び方法を提供する。
【解決手段】位置別受信感度のデータの収集／処理装置は、位置別受信感度のデータの収集及び処理装置であって、無人ロボットと、前記無人ロボットの位置別にＧＰＳデータを無線通信より受信し、前記ＧＰＳデータの受信感度のデータを計算する無線基地局と、前記位置別ＧＰＳデータ及び無線通信受信の感度のデータを用いて前記無人ロボットの経路計画又はチャネルコーディングを行う遠隔制御部とを含む。本発明によれば、ＧＰＳ受信座標に該当する無人ロボットの位置別に無線通信の受信感度のデータを格納し、これを用いて夜間走行などに活用される無人ロボットの経路計画を行うことができるので、無人ロボットの自律走行又はロボットの監視モニタリングが可能なようにすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は位置別受信感度のデータの収集／処理装置に関し、更に詳しくは、ＧＰＳ受信座標に該当する位置別に無線通信の受信感度を格納し、格納された位置別受信感度のデータを用いて無人ロボットの経路計画又は通信チャネルコーディングを行う装置及び方法に関する。

一般に、ＷｉＢｒｏ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＢｒｏａｄｂａｎｄ）又はＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ)のような技術を用いた遠距離通信装置を搭載した無人ロボットは主に軍事用として開発されており、これを用いて施設の監視、偵察、軽戦闘などの多様な分野に活用可能である。このような無人ロボットの運用において最も大きな問題はロボットが活動する地形の環境に応じて無人ロボットとの通信が頻繁に断絶したり、或いはネットワークの帯域幅が減少する現象により、円滑に無人ロボットを遠隔制御したり、モニタリングできないという点である。ＷｉＢｒｏ又はＷｉＭＡＸ技術を用いて無人ロボットを制御する技術は、国防関連分野において新たに試みられており、通信断絶とネットワーク帯域幅の減少に関する研究が十分に行われていない。ＷｉＢｒｏ通信システムの基地局は端末から発生した信号の受信感度を示すＣＩＮＲ（ｃａｒｒｉｅｒ-ｔｏ-ｎｏｉｓｅ-ｒａｔｉｏ）又はＲＳＳＩ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｉｏｎ）値を計算できる。ＣＩＮＲ又はＲＳＳＩ値は通信帯域幅を増大したり、縮小するのに活用でき、また、無人ロボットに装着されている複数台のカメラから優先順位に従ってカメラにより撮影された特定の映像を定められた解像度で持続的に受信できる。

国防分野で活用されている無人ロボットの経路計画のために開始点と終了点との間で無人ロボットが移動する経路を、最短距離、敵からの危険度を反映させた距離、最高速度を反映させた距離のような方式で求めている。しかしながら、基本的に通信状況が良好でない場合、無人ロボットを特定地点に移動させることは多くの危険を甘受しなければならない。

特開２００３−１９９１５８号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、無人ロボットの経路計画時に無線通信可能性或いは自己位置追跡可能性に基づいて無人ロボットの位置別に受信感度のデータを収集して処理する装置及び方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の一側面によれば、位置別受信感度のデータの収集及び処理装置は、ＧＰＳ受信座標値に該当する位置別ＧＰＳデータを無線通信より受信し、前記ＧＰＳデータの受信感度のデータを計算する無線基地局と、前記位置別ＧＰＳデータ及び無線通信受信の感度のデータを用いて経路計画又はチャネルコーディングを行う遠隔制御部とを含む。

前記目的を達成するために、本発明の他の側面によれば、位置別受信感度のデータの収集及び処理方法は、ＧＰＳ受信座標値に該当する位置別ＧＰＳデータを無線通信より受信し、前記無線通信の受信感度を計算する受信段階と、前記位置別ＧＰＳデータ及び受信感度のデータを用いて経路計画又はチャネルコーディングを行う実行段階ととを含む。

本発明によれば、ＧＰＳ受信座標に該当する無人ロボットの位置別に無線通信の受信感度のデータを格納し、これを用いて夜間走行などに活用される無人ロボットの経路計画を行うことができるので、無人ロボットの自律走行が可能であるという効果を奏する。

また、新しい地域に対しては持続的にデータを蓄積し、予め調査した地域に対しては既に保有している情報を用いて該当地域に入る前に通信帯域幅を予め特定チャネルに割り当てるか、優先順位が低いチャネルの通信帯域幅を収集してモニタリングが必要な映像チャネルなどに割り当てることができる。

本発明による無人ロボットを用いた位置別受信感度のデータの収集／処理装置を示す図である。図１の遠隔制御車両１０４の詳細ブロック図である。本発明による位置別受信感度のデータの格納方法を説明するフローチャートである。本発明による位置別受信感度のデータの処理方法を説明するフローチャートである。本発明によるＧＰＳデータの検索領域の設定を説明する図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明による無人ロボットを用いた位置別受信感度のデータの収集／処理装置を示す図である。本発明の位置別受信感度のデータ収集／処理装置は、無人ロボット１０１と遠隔制御車両１０４とを含む。

無人ロボット１０１は、複数のカメラ（図示せず）を装着した無人車両形態の室外ロボットであって、無線通信端末１０２及びＧＰＳアンテナ１０３を搭載し、遠距離に位置する遠隔制御車両１０４と通信する。ここで、無線通信端末１０２はＷｉＢｒｏ及びＷｉＭＡＸ端末を含む。

遠隔制御車両１０４は、無人ロボット１０１から送られた無線通信信号を受信して処理する無線基地局１０５及び遠隔制御装置１０６を搭載している。無線基地局１０５と遠隔制御装置１０６は、有線又は無線で連結されてもよい。ここで、無線基地局１０５はＷｉＢｒｏ信号またはＷｉＭＡＸ信号を受信して処理するＷｉＢｒｏ基地局またはＷｉＭＡＸ基地局で実現することができる。

遠隔制御装置１０６は、無人ロボット１０１から受信した各種無線通信信号をディスプレイしたり、無人ロボット１０１のカメラにより撮影された映像を受信して遠隔でユーザが無人ロボット１０１を操作するようにする。また、遠隔制御装置１０６は無人ロボット１０１が進むべき進行経路又は行うべき任務を与えて無人ロボット１０１に伝送する。遠隔制御装置１０６が無人ロボット１０１を遠隔で制御するとき、通信状況が悪化すれば、遠隔制御が不可能であり、自律で任務を転換させなければならないか、通信帯域幅を下げて映像圧縮率などを調節しなければならない。

図２は、図１の遠隔制御車両１０４の詳細ブロック図である。図２に示すように、遠隔制御車両１０４は、無線基地局１０５と遠隔制御装置１０６を含み、遠隔制御装置１０６はデータ受信部２０２、データ格納部２０３、データベース２０４、データ処理部２０５及びアプリケーション２０６を含む。

無線基地局１０５は無人ロボット１０１から無線通信より受信した現在のＧＰＳデータと無線通信信号の受信感度を現在の時間と共に、データ受信部２０２に伝達する。上記ＧＰＳデータは無人ロボット１０１の位置を示し、前記受信感度は無線基地局１０５で計算される。データ受信部２０２は受信されたデータをデータ格納部２０３に送信してデータベース２０４に情報を格納する。

アプリケーション２０６は、無人ロボット１０１のＧＰＳデータに対する受信感度をデータ処理部２０５に要請し、この要請に応じてデータ処理部２０５は無人ロボットの位置別受信感度をデータベース２０４から検索してアプリケーション２０６に伝送する。このとき、アプリケーション２０６は無人ロボット１０１の経路計画又は通信チャネルのコーディング自動変更を行う。

このように、図２の遠隔制御車両１０４を通じて、現在の通信状況を無人ロボット１０１が位置する地点のＧＰＳデータと共にデータベース２０４に格納し、その後、無人ロボットが再び同じ経路を通過する場合、既に格納されたＧＰＳデータを用いて同一経路上の各地点の受信感度又は受信感度の平均を求めることで、経路計画に用いたり、通信環境を予め予測して適切な通信帯域幅を事前に割り当てることができる。

図３は、本発明による無人ロボットの位置別受信感度の格納方法を説明するフローチャートである。まず、データ受信部２０２は、無線基地局１０５を介して無人ロボット１０１から受信したＧＰＳデータとその受信感度を現在の時間と共に受信する（３０１段階）。その後、データ受信部２０２は受信したＧＰＳデータと受信感度のデータが正常か否かを検査する（３０２段階）。検査の結果、ＧＰＳデータと受信感度のデータがいずれも正常で、有効である場合、データベース２０４に現在の時間、ＧＰＳデータ及び受信感度のデータを格納する（３０３段階）。また、格納した現在の時間、ＧＰＳデータ及び受信感度をデータ格納部２０３に一時的に格納して通信異常やＧＰＳ受信不可地域の検索に活用する。もし、データの格納作業が頻繁に行われてシステム全体の性能に影響を与える場合、既に設定された時間だけ待機した後に３０１段階から３０３段階を繰り返す。

検査の結果、無線通信は正常であるが、ＧＰＳデータは受信されない陰影地域が存在し得る。又は、ＧＰＳデータは受信したが、無線通信が不可能であり、遠隔制御装置１０６にこのＧＰＳデータを伝達できない場合が発生し得る。このような場合、アプリケーション２０６では該当データを分析して陰影地域を迂回したり、又は通信可能な地域に無人ロボット１０１を移動させることができる。

一方、３０２段階の検査の結果、無線通信の受信感度又はＧＰＳデータが異常である場合、まず無線通信の異常有無を判断する（３０４段階）。３０４段階で検査した結果、無線通信の異常に基づいて受信感度のデータが受信されない場合であれば、データ格納部２０３に格納されている直前のＧＰＳデータを抽出して、抽出した上記ＧＰＳデータの受信時間、抽出したＧＰＳデータ及び通信異常を示す情報をデータベース２０４に格納する（３０６段階）。既に設定されたデータ処理期間の間、持続的に無線通信が異常である場合、データベース２０４には時間のみ異なり、ＧＰＳデータと通信異常を示す情報を含む多数のデータが格納されることだろう。しかしながら、３０４段階で検査した結果、無線通信には異常がないが、ＧＰＳデータが異常であると判断されれば、該時間、直前のＧＰＳデータ及びＧＰＳ受信不可を示す情報をデータベース２０４に格納する（３０５段階）。ＧＰＳ受信可否の判断において、無人ロボット１０１が一定範囲の地域から既に設定された時間内に急に逸脱することはできないので、３０２段階で既に設定された時間内に一定変動幅以上の変動されたＧＰＳデータが受信される場合、該当ＧＰＳデータは誤情報であり、ＧＰＳ受信不可と判断する。

図４は、本発明による位置別受信感度のデータの処理方法を示す図である。まず、アプリケーション２０６は、データ処理部２０５にＧＰＳデータの値に該当する受信感度を要請する（４００段階）。例えば、図５に示すように、無人ロボット１０１の移動領域の範囲が東側（Ｅ）と北側（Ｎ）を基準にＸ及びＹとしたとき、ユーザにより設定される領域変数Ｘ及びＹの値に応じてＧＰＳデータ検索領域が設定され、このように設定されたＧＰＳデータ検索領域に含まれたデータの情報が要請される。これにより、データ処理部２０５はユーザが入力したＧＰＳ検索領域変数Ｘ及びＹ値に応じて設定されたＧＰＳデータ検索領域に含まれるＧＰＳデータの情報がデータベース２０４から抽出する（４１０段階）。このように抽出された情報のうち、無線通信不可能又はＧＰＳデータ受信不可能地域を示す情報が含まれているかを判断する（４２０段階）。判断の結果、無線通信不可能又はＧＰＳデータ受信不可能地域を示す情報が含まれていれば、図３の３０５段落で説明したようにデータ格納部２０３に格納されていたＧＰＳ値を連続的に有しているデータが抽出される。従って、このような情報がリスト形態で伝達され得る（４３０段階）。また、該当検索領域内に正常な値が存在しない場合、検索領域を更に拡大させて検査する。また、この場合は既に無人ロボット１０１が移動していなかった地域であるので、該当地域に移動しながら、図３に示すデータ収集及び格納段階を繰り返すことができる。

もし、４２０段階の検査の結果、正常なデータが出力される場合、収集されたデータの受信感度平均値を計算して受信感度を算出する（４４０段階）。

本実施形態のモジュール、機能ブロック又は手段は、電子回路、集積回路、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）など公知となった多様な素子で実現されることができ、それぞれ別個に実現されてもよく、２つ以上が１つに統合されて実現され得る。

以上のように、本発明の理解のためにその実施形態を記述したが、当業者であれば分かるように、本発明は本明細書で記述された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範疇から逸脱しない範囲内で多様に変形、変更及び代替され得る。従って、本発明の真の思想及び範疇に属するあらゆる変形及び変更を特許請求の範囲によって全て包括したい。

Claims

位置別受信感度のデータの収集及び処理装置であって、
ＧＰＳ受信座標値に該当する位置別ＧＰＳデータを無線通信より受信し、前記ＧＰＳデータの受信感度のデータを計算する無線基地局と、
前記位置別ＧＰＳデータ及び無線通信受信の感度のデータを用いて経路計画又はチャネルコーディングを行う遠隔制御部と
を含むことを特徴とする位置別受信感度のデータの収集及び処理装置。
前記位置別ＧＰＳデータ及び受信感度のデータを格納するデータベースをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の受信感度のデータの収集及び処理装置。
前記無線基地局は、遠隔の無人ロボットから前記ＧＰＳデータを受信することを特徴とする請求項１に記載の受信感度データの収集及び処理装置。
前記無線通信は、ＷｉＢｒｏ通信であることを特徴とする請求項１に記載の受信感度のデータの収集及び処理装置。
前記受信感度のデータは、前記無線通信のＣＩＮＲ又はＲＳＳＩの値であることを特徴とする請求項４に記載の受信感度のデータの収集及び処理装置。
前記無人ロボットは、ＷｉＢｒｏ端末とＧＰＳアンテナを搭載したことを特徴とする請求項４に記載の受信感度のデータの収集及び処理装置。
前記遠隔制御部は、前記無線基地局を介して前記無人ロボットに進行経路又は行うべき任務を伝送することを特徴とする請求項３に記載の受信感度のデータの収集及び処理装置。
前記無人ロボットから受信した前記受信感度のデータが異常である場合、直前のＧＰＳデータを抽出して前記抽出されたＧＰＳデータの受信した時間、前記抽出されたＧＰＳデータ及び前記受信感度の異常を表す通信異常情報を前記データベースに格納することを特徴とする請求項４に記載の受信感度のデータの収集及び処理装置。
前記無人ロボットから受信した前記ＧＰＳデータが異常である場合、直前のＧＰＳデータを抽出して前記抽出されたＧＰＳデータの受信した時間、前記抽出したＧＰＳデータ及びＧＰＳデータの異常を表す受信不可情報を前記データベースに格納することを特徴とする請求項４に記載の受信感度のデータの収集及び処理装置。
位置別受信感度のデータの収集及び処理方法であって、
ＧＰＳ受信座標値に該当する位置別ＧＰＳデータを無線通信より受信し、前記無線通信の受信感度を計算する受信段階と、
前記位置別ＧＰＳデータ及び受信感度のデータを用いて経路計画又はチャネルコーディングを行う実行段階と
を含むことを特徴とする位置別受信感度のデータの収集及び処理方法。
前記受信段階の後、前記位置別ＧＰＳデータ及び前記無線通信の受信感度データをデータベースに格納する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の受信感度データの収集及び処理方法。
前記受信段階は、遠隔の無人ロボットから前記ＧＰＳデータを受信することを特徴とする請求項１０に記載の受信感度データの収集及び処理方法。
前記無線通信は、ＷｉＢｒｏ通信であることを特徴とする請求項１２に記載の受信感度のデータの収集及び処理方法。
前記受信感度のデータは、前記無線通信のＣＩＮＲ又はＲＳＳＩ値であることを特徴とする請求項１０に記載の受信感度のデータの収集及び処理方法。
前記無人ロボットは、ＷｉＢｒｏ端末とＧＰＳアンテナを搭載したことを特徴とする請求項１２に記載の受信感度データの収集及び処理方法。
前記実行段階の後、前記無線基地局を介して前記無人ロボットに進行経路又は行うべき任務を伝送する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の受信感度のデータの収集及び処理方法。
前記無人ロボットから受信した前記受信感度のデータが異常である場合、直前のＧＰＳデータを抽出して前記抽出されたＧＰＳデータの受信した時間、前記抽出されたＧＰＳデータ及び前記受信感度の異常を表す通信異常情報を前記データベースに格納することを特徴とする請求項１１に記載の受信感度のデータの収集及び処理方法。
前記無人ロボットから受信した前記ＧＰＳデータが異常である場合、直前のＧＰＳデータを抽出して前記抽出されたＧＰＳデータの受信した時間、前記抽出したＧＰＳデータ及びＧＰＳデータの異常を表す受信不可情報を前記データベースに格納することを特徴とする請求項１１に記載の受信感度のデータの収集及び処理方法。