JP2010239186A

JP2010239186A - 移動通信装置、移動通信バイク、移動通信自転車および移動通信システム

Info

Publication number: JP2010239186A
Application number: JP2009081965A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Matsuura; 良彦松浦
Original assignee: Matsuura Kikai Seisakusho KK
Current assignee: Matsuura Kikai Seisakusho KK
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-21

Abstract

【課題】指向性アンテナを備える無線機器と組み合わせて使用し、移動しながらの通信を容易にする移動通信装置を提供する。
【解決手段】指向性アンテナを取付けるマウント部と、上記マウント部を水平方向に回転可能に制御する回転制御部と、上記回転制御部の回転位置を決定する回転位置決定部と、電源となるバッテリーと、を含み、前記回転位置決定部は、地理情報システムにより現在位置を取得し、該現在位置と対象アンテナ位置との成す角度を計算して回転位置を決定し、定期的に回転位置を更新する移動通信装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、指向性アンテナを備える無線機器と組み合わせて使用し、移動しながらの通信を容易にする移動通信装置、該装置を積載する自転車および該装置を用いた通信システムに関する。

指向性アンテナを備える無線機器は、使用に適したビーム幅をもち、伝播距離が長い場合に双方のアンテナを適した方向に向けないと通信ができない特性がある。

たとえば、親機の水平方向のビーム幅１００度、子機の水平方向のビーム幅が５度である無線機器であれば、親機の位置を固定して子機を伝送距離５ｋｍにて移動させる場合、親機のアンテナ角度を固定しても、子機のアンテナ角度を親機の方向に誤差５度以内に調整すると約８ｋｍの区間にて通信できる計算となる。
従来、上記の例えに示すようなゆとりのビーム幅をもつ無線機器の設置は、親機の設置角度および伝播可能距離から選び出した位置に子機を移動し、子機を目視にて親機の方向に合わせた後、受信強度が最大となる角度に子機を微調整して行っていた。このため、自動にて移動側のアンテナ角度を調整する手段の提供が望まれていた。

また、近年、指向性アンテナを備える無線機器において、放送業者が使用するＦＰＵ（ＦｉｅｌｄＰｉｃｋｕｐＵｎｉｔ）に比べて格段に安価であり、免許取得が比較的容易な第３級陸上特殊無線技士免許にて扱うことができ、かつ１ｋｍを超える広域にて無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）を形成できる無線機器（以後、広域無線ＬＡＮと示す。）が普及しつつある。また、広域無線ＬＡＮのうち、スループットの高い機器および条件であれば、動画データを転送することも可能である。すなわち、広域無線ＬＡＮの普及により、放送免許を有しない個人、自治体および企業においても、無線による映像配信が身近なものになりつつある（非特許文献１参照。）。このため、これまで指向性アンテナの方向調整に精通していなかった個人や企業であっても容易に方向調整を行える手段の提供が望まれていた。

また、無線による映像配信が身近なものになると仮定した場合、たとえば、市民マラソンや地域のスポーツ大会などのイベント中継に、イベント主催者が広域無線ＬＡＮを活用して中継を行うことが考えられる。このため、指向性アンテナの方向調整に精通していなかった個人や団体であっても容易にアンテナの方向調整や映像の送信を行える手段の提供が望まれていた。また、マラソン中継にあっては、ランナーと並走しながら映像の送信を容易に行える手段の提供が望まれていた。

株式会社コアテックＨＰ掲載資料「５ＧＨｚ帯ＦＷＡ広域無線ＬＡＮシステム」Ｈｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｃｏｒｅ−ｔｅｃ.ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｉｍｇ／ｗｉｒｅｌｅｓｓｌａｎ.ｐｄｆ２００９年

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、指向性アンテナを備える無線機器の使用において、自動にて子機または親機のアンテナ方向を調整でき、移動しながらであっっても通信を容易に行う手段、および指向性アンテナを備える無線機器を移動しながら用いるときに通信ネットワークの実現に有効な機器構成を提供することを目的とする。

第１の観点では、本発明は、指向性アンテナを取付けるマウント部と、上記マウント部を水平方向に回転可能に制御する回転制御部と、上記回転制御部の回転位置を決定する回転位置決定部と、電源となるバッテリーと、を含み、前記回転位置決定部は、地理情報システムにより現在位置を取得し、該現在位置と対象アンテナ位置との成す角度を計算して回転位置を決定し、定期的に回転位置を更新することを特徴とする移動通信装置を提供する。
上記第１の観点による移動通信装置では、例えば、図１に示す移動通信装置（１００）の構成にて実現できる。図１において指向性アンテナ（９０）はポールに取付けることができるフラットアンテナであり、水平方向のビーム幅が１０度である広域無線ＬＡＮの子機である。マウント部（１）はポール形状をしており、マウント部（１）の下端が回転制御部（２）に連結されており、回転制御部（２）に備わるモータ（１０）にて水平方向に回転可能である。回転制御部（２）は、回転位置決定部（３）の指令に基づき回転制御部（２）のモータ（１０）を駆動する。回転位置決定部（３）は、回転制御部（２）から回転位置信号を受け取り、目標とする回転位置に一致するように回転制御部（２）に回転位置の指令を出力する。回転制御部（３）は、目標とする回転位置を、人工衛星の発する電波によって、地球上の現在位置を正確に測定するシステム、すなわち地理情報システムの受信端末より得た移動通信装置（１００）の現在位置の緯度経度と、対象アンテナ位置との成す角度を計算して決定する。また、地理情報システムの受信端末は、例えば、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）の受信機（４）を用いることができる。このとき、移動通信装置（１００）の現在位置の緯度経度とともに、アンテナの現在の方位を知ることが必要となるが、アンテナの現在方位は、例えば、ＧＰＳの受信機が取得した移動通信装置（１００）の緯度経度の移動履歴から推測することができる。また、より正確なアンテナの現在方位は、例えば、地磁気検出や加速度検出を用いる方位センサを移動通信装置（１００）に備えることで取得することができる。
また、回転位置決定部（３）は、例えば０．３秒ごとや、ＧＰＳにより取得した移動通信装置（１００）の現在位置情報または方位が更新されるごとに目標とする回転位置を更新することで、指向性アンテナ（９０）の方向を、地理上の同一地点に向くように常に制御することができる。すなわち、移動通信装置（１００）は、装置（１００）自身が移動しても、常に自動にて指向性アンテナ（９０）の方向を目標地点の位置する方向に追従させることができる。これら回転位置決定部（３）の回転位置決定は、例えば、ノートＰＣ（ＰｅｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）（５）による演算にて高速に実現できる。
このため、移動通信装置（１００）は、車や船、鉄道などの移動体に搭載して、指向性アンテナを対象のアンテナが設置される任意の地点に向けて方向調整することができ、通信に好ましい条件を整えることができる。
また、例えば、自動二輪車、原動機付自転車、自転車、３輪車等、運転者一名のみが乗車する車両に移動通信装置（１００）を積載した場合、自動にてアンテナの方向調整を常に行えることから、例えば撮影した画像データを即座に出力できるカメラを撮影状態のまま本装置（１００）とともに搭載しておけば、本装置は、車両の運転者が操作することなく自動的に移動中の撮影画像を送信できる。
また、本装置は、バッテリー（８９）を電源として備えているとともに、自動車のＧＰＳ受信機のように車速センサを必要としないことから、他の機器と有線にて接続することが不要であり、可搬性に優れ、ビルの屋上や見晴らしの良い高台のように電波の伝播上有利な地点にて通信を行う際に適している。すなわち、本装置は、移動しながらの使用に限らず、設置場所を選ばない通信手段として、災害時や緊急時に有効である。なお、バッテリー（８９）からの電力は必要に応じてインバータ（８８）などの電力変換機器に通すと、構成要素が必要とする電力にて供給することができる。

第２の観点では、本発明は、第１の観点による移動通信装置において、映像または音声を取得する情報取得手段を備えることを特徴とする移動通信装置を提供する。
上記第２の観点による移動通信装置では、図１において、例えば、映像を取得するネットワークカメラ（６）、音声を取得するマイクロフォン（７）をノートＰＣ（５）に接続して実現する。ノートＰＣ（５）は、ネットワークカメラ（６）またはマイクロフォン（７）から取得した画像データまたは音声データを無線機（９１）に送信し、無線機（９１）の指向性アンテナ（９０）より、対象とする無線機に画像データまたは音声データを送信することができる。また、映像データまたは音声データは、常に指向性アンテナ（９０）から送信するとは限らず、ノートＰＣ（５）内に一時的に蓄積させて任意のタイミングにて送信しても良く、また、ノートＰＣ（５）内へのデータ保存に徹して送信をしなくても良い。また、ネットワークカメラ（６）およびマイクロフォン（７）は、方向やズームの調整または音質設定を、指向性アンテナ（９０）が対象とする無線機を介して通信にて遠隔操作できる機種を選定すれば、無人での操作が可能となる。なお、ネットワークカメラ（６）は無人の監視カメラに用いられ、電源があれば単体でもカメラとして使用できるものであるが、ネットワークカメラ（６）の代わりにＰＣに接続して使用することが前提で、単体ではカメラとして動作しないＷｅｂカメラを用いても良いし、エンコーダと併用してビデオカメラを用いても良い。また、ネットワークカメラの中には、音声入力端子を備えるものもあり、その際は、マイクロフォン（７）はノートＰＣ（５）ではなくネットワークカメラ（６）に接続することもできる。

第３の観点では、本発明は、第１の観点または第２の観点による移動通信装置において、前記指向性アンテナが受信した情報を出力する情報出力手段を備えることを特徴とする移動通信装置を提供する。
上記第３の観点による移動通信装置では、例えば、図１において、スピーカー（８）または電光掲示板（９）をノートＰＣ（５）に接続することで実現できる。指向性アンテナ（９０）が受信した音声データはノートＰＣ（５）を介してスピーカー（８）にて音声として出力し、移動通信装置（１００）の周囲に注意喚起のメッセージや指示の声を伝達することができる。また、指向性アンテナ（９０）が受信した標示データはノートＰＣ（５）を介して電光掲示板（９）に送られ、文字や記号を出力することができる。また、電光掲示板やスピーカーのほかに、映像を映し出すモニターや、表示灯など情報伝達手段は限定しない。また、音声出力端子を備えるネットワークカメラを併用する場合は、スピーカー（８）はノートＰＣ（５）ではなくネットワークカメラ（６）に接続することもできる。

第４の観点では、本発明は、第１〜３のいずれかの観点による移動通信装置において、前記指向性アンテナが飛距離１ｋｍ以上の広域に伝送を可能とする無線ＬＡＮ機器の指向性アンテナであることを特徴とする移動通信装置を提供する。
上記第４の観点による移動通信装置では、図１において指向性アンテナ（９０）が広域無線ＬＡＮのアンテナ、すなわち無線機（９１）がＬＡＮに対応した機器であることから、ネットワーク設計や移動通信装置（１００）においてＰＣを主たる演算装置として用いた場合の周辺機器の選定および設定が容易である。

第５の観点では、本発明は、第１〜４のいずれかの観点による移動通信装置を積載し、移動しながら通信できることを特徴とする移動通信バイクを提供する。
上記第５の観点による移動通信バイクは、例えば、図２にて示す構成にて実現することができる。図２は、自動二輪車（２１０）の荷台に移動通信装置（１００）を積載した図である。自動二輪車（２１０）のかわりに、原動機付自転車、トライクまたはバギーを用いることもできる。ここで、バイクという単語は、人力以外の動力を走行に費やし、ナンバープレートの取得が必要な小型の乗り物の総称として用いた。移動通信装置（１００）を、車幅が狭く旋回能力の高い動力付の乗り物に積載することにより、機敏に移動ができ、通信場所を柔軟に選ぶことができる。

第６の観点では、本発明は、第１〜４のいずれかの観点による移動通信装置を積載し、移動しながら通信できることを特徴とする移動通信自転車を提供する。
上記第６の観点による移動通信自転車は、例えば、３輪自転車の荷台に移動通信装置を積載することで実現できる。自転車は、移動に燃料や電力が不要なため、災害時など燃料や電源の確保が容易でないときに移動通信装置のバッテリーさえ充電することができれば使用できるメリットがある。また、走行距離が短い箇所の移動や、換えのバッテリーや充電する時間や場所の問題が解決できるのであれば、電動アシスト付の自転車を用いれば運転者の負担を軽減できる。
また、移動通信自転車にて市民マラソンの中継を行う際は、自転車の走行スピードは、走者と並走するのに適している。このため、移動通信装置（１００）マイクロフォン（７）に向かって走者がコメントをすることや、移動通信装置（１００）のスピーカー（８）にて声援を流すことができ、興味深い映像の実況をできる利点がある。

第７の観点では、本発明は、第１〜４のいずれかの観点による移動通信装置、第５の観点による移動通信バイクまたは第６の観点による移動通信自転車を用いて通信ネットワークを形成することを特徴とする移動通信システムを提供する。
上記第７の観点による移動通信システムは、例えば図３に示す構成にて実現することができる。図３は、マルチキャスト配信か可能な広域無線ＬＡＮを用いて徳島市で市民マラソンを中継する際に考え得る機器構成である。カメラ（６）またはマイクロフォン（７）は、車の屋根に移動通信装置（１００）を車載した移動通信車（２５０）、移動通信自転車（２４０）および本部局（７００）である陸上競技場にて映像または音声を取得し、移動通信自転車（２４０）および移動通信車（２５０）は近くの山の山頂である中継局（６００）に設置した親機のアンテナ（９９）を中継として基地局（５００）にデータを送信する。また、本部局（７００）にて収集した映像または音声データは、インターネット回線（３００）を介して本部局（７００）に送られる。なお、図中１１は、複数のイーサーネットケーブルを接続するためのスイッチングハブである。また、図中、１〜１００は図１と同様である。本図では、親機（９９）が１台に複数の子機（９０）が接続される形であるが、回線のデータ送信容量を確保するために、親機（９９）の台数を増しても良い。また、本図では移動通信装置（１００）において広域無線ＬＡＮの子機が指向性アンテナ（９０）として用いられているが、代わりに親機の指向性アンテナ（９９）を用いても良い。ただし、このときは、中継局（６００）に、１対１にて使用するユニキャスト用途の子機指向性アンテナ（９０）を追加設置し、中継局に既存の親機（９９）と有線にて接続することで、基地局（５００）とのアクセスが可能となる。この、移動通信装置（１００）側に親機（９９）を設置する利点は、親機のビーム幅が子機に比べてはるかに大きい場合、例えば、親機が１２０度であるのに対して子機が１０度である場合に、移動通信装置（１００）にて親機と子機のアンテナの向かい合う角度誤差が大きく生じた場合においても、高いスループットを保つことができることにある。
基地局（５００）に集められた映像や音声のデータは、基地局（５００）に設けたサーバーＰＣ（１２）にてインターネット配信する処理をされ、例えば、動画と音声をストリーミング配信することができる。また、インターネット環境であるため、固定回線につながれたパソコンのみならず、携帯にて画像を確認できるよう、データをアップすることも可能である。これにより、参加者の友人や家族、大会関係者などが、マラソンの模様を容易に知ることができるようになる。
また、本部局（７００）には、親機（９９）から受信できる子機（９０）を設置することで、放送会社向けに映像および音声の編集前のデータをＬＡＮポートに出力することができる。これにより、移動通信装置（１００）を用いて取得した映像や音声を、放送局にニュース素材として提供することができる。また、移動通信自転車（２４０）、移動通信車（２５０）、本部局（７００）のＰＣ（５）において、レコーダを付属させ、常に映像をレコーダに記録することで、後に編集するための素材や大会の記録映像として活用することが可能となる。

本発明の移動通信装置は、指向性アンテナの方向調整を自動にて行えることから、不慣れな人であっても通信にとって好ましい状態にアンテナのセッティングが容易に行える利点がある。また、自動でのアンテナの方向調整機能に加え、可搬性に優れた機器構成であるため、移動体に積載しての使用や頻繁な設置場所の変更における使用に適する利点がある。また、移動体に積載した場合は、電波の障害となる遮蔽物がない限り、伝播距離内では移動中も通信を継続できる利点がある。これらの利点は、本発明の移動通信装置を積載した移動通信バイクまたは移動通信自転車においても言え、加え、移動通信バイクや移動通信自転車には移動において地理的な機動性が高い利点がある。また、移動通信自転車においては、市民マラソンの中継車として用いる場合、移動通信自転車に搭載したカメラを遠隔で操作しながら、走者と並走するのに適したスピードで走行できるため、興味深い映像にて実況を行うことができる利点がある。

図１は移動通信装置の実現形態例を示した説明図である。図２は移動通信バイクの実現形態例を示した説明図である。図３は移動通信システムの実現構成例を示した説明図である。図４は移動通信自転車の実施例を示した説明図である。（実施例１）

指向性アンテナおよび無線機器は、アルバリオン社製５ＧＨｚ帯広域無線ＬＡＮを用いた。この広域無線ＬＡＮは、親機のビーム幅が水平１２０度、子機のビーム幅が水平１０度で、良好な通信条件であれば１０ｋｍの伝播が可能な無線ＬＡＮであり、機器との接続も広く普及しているイーサーネットのケーブルにてハブを介して接続でき、接続制限は、無線機器にソフト的に設定できる無線ＬＡＮである。

図４は、本発明の移動通信自転車（２４０）の１実施例の写真である。後ろ２輪、前１輪の３輪自転車の後部荷台に、移動通信装置を積載している。１〜１００は、図１と同様である。

１マウント部
２回転制御部
３回転位置決定部
４ＧＰＳの受信機
５ノートＰＣ
６ネットワークカメラ
７マイクロフォン
８スピーカー
９電光掲示板
１０モータ
１１ハブ
１２サーバーＰＣ
８８インバータ
８９バッテリー
９０指向性アンテナ
９１無線機
９９親機の指向性アンテナ
１００移動通信装置
２１０自動二輪車
２４０３輪自転車
２５０移動通信車
３００インターネット回線
４００ＬＡＮポート
５００基地局
６００中継局
７００本部局

Claims

指向性アンテナを取付けるマウント部と、
上記マウント部を水平方向に回転可能に制御する回転制御部と、
上記回転制御部の回転位置を決定する回転位置決定部と、
電源となるバッテリーと、
を含み、
前記回転位置決定部は、地理情報システムにより現在位置を取得し、該現在位置と対象アンテナ位置との成す角度を計算して回転位置を決定し、定期的に回転位置を更新することを特徴とする移動通信装置。
映像または音声を取得する情報取得手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
前記指向性アンテナが受信した情報を出力する情報出力手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動通信装置。
前記指向性アンテナが飛距離１ｋｍ以上の広域に伝送を可能とする無線ＬＡＮ機器の指向性アンテナであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の移動通信装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の移動通信装置を積載し、移動しながら通信できることを特徴とする移動通信バイク。
請求項１〜４のいずれかに記載の移動通信装置を積載し、移動しながら通信できることを特徴とする移動通信自転車。
請求項１〜４のいずれかに記載の移動通信装置、請求項５に記載の移動通信バイクまたは請求項６に記載の移動通信自転車を用いて通信ネットワークを形成することを特徴とする移動通信システム。