JP2013172377A - 無線通信装置、無線通信方法、及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】保守の容易な無線通信装置を提供する。
【解決手段】無線通信装置１０は、マスター装置又はスレーブ装置として対向して配置されるＰ−Ｐ通信用の無線通信装置である。無線送受信部１２０は、指向性アンテナを備えている。記憶部１１０は、撮像部１５０で撮像された基準画像データ１１１及び撮像画像データ１１２を記憶する。撮像部１５０は、光軸が指向性アンテナの電波方向と同じ方向に向けられ、対向する他の無線通信装置への見通しに係る画像を撮像する。画像処理部１６０は、基準画像データ１１１と撮像画像データ１１２とを比較する。制御部１００は、比較の結果から、障害物が前記電波方向に向かっていることを検知して通知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法、及び無線通信システムに係り、特に指向性アンテナを用いたＰ−Ｐデジタル無線通信装置、無線通信方法、及び無線通信システムに関する。

現代において、デジタル無線システムは、電波帯域を効率的に使える点とその信頼性から基幹的な技術の一つとなっている。
近年、インターネットの普及に伴い無線媒体で高速で大容量の通信を行う要求が高まりつつある。このため、離れた建物等の拠点のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を、Ｐ−Ｐ（Ｐｏｉｎｔ−Ｐｏｉｎｔ）で接続する無線リピータ等の無線通信装置を用いた無線通信システムが開発され、実用化されている。
Ｐ−Ｐ通信用の無線通信システムでは、波長が短く指向性が高い、ミリ波帯、準ミリ波帯の搬送波を用いることがある。このような場合、一方の無線通信装置から他の装置までの間に障害物が存在しない「見通し」の確保が必要である。
しかしながら、無線通信システムの設置時には適切であった場合でも、長期間運用を続けると、様々な要因により無線通信に障害が起きることがある。
たとえば、このようなＰ−Ｐ通信用の無線通信システムは、認可固定局とは異なり、自由に移動させて設置して使用する。このため、法律による伝搬路の保護はなく、伝搬路に障害物ができ、通信ができなくなることがある。つまり、無線伝搬路に新しく建物が建設されたり、樹木が成長して遮ったりすると、無線が切断されることがある。
また、ミリ波帯、準ミリ波帯では、搬送波の指向性があるため、まれに激風や、衝撃などにより方向がずれて、無線通信の障害が起こる場合がある。

ここで、例えば、特許文献１を参照すると、アンテナを有する固定通信用無線機にカメラを内蔵し、該カメラのモニタ画面の特定範囲に相手無線局を映すように前記固定通信用無線機の向きを変えることを特徴とする無線通信機が記載されている（以下、従来技術１とする。）。

また、例えば、特許文献２を参照すると、少なくとも２つのアンテナと、上記少なくとも２つのアンテナを介して対向する無線装置と無線通信を行う無線部と、上記少なくとも２つのアンテナの送受信の切替を制御する制御部とを有し、上記制御部は、所定のタイミング信号を受信することで上記少なくとも２つのアンテナの送受信を切替えることを特徴とした無線通信システムが記載されている（以下、従来技術２とする。）。

特開２００５−０７２７８０号公報 特開２０１１−１７６５６１号公報

ここで、従来の無線通信システムでは、無線通信に障害があった場合、重要な無線回線では、迅速に原因を特定して復旧を行う必要があった。
しかしながら、従来の無線通信システムでは、受信レベルやＳ／Ｎ比の測定のみでモニタリングを行っていた。このため、建物の建設等、障害の真の原因を把握するためには、作業者が無線通信装置の設置場所に行って確認しなければならないという問題があった。そのため、遠方や作業者が容易に立ち入れない場所に無線装置が設置されている等の場合には、障害の確認と復旧に時間がかかっていた。
ところが、従来技術１は、アンテナの方向調整のために映像を観ることができるだけの装置であった。このため、従来技術１は、運用中に無線通信の障害の原因を推定し、又は後で電波状態が悪くなりそうであることを知ることはできなかった。また、従来技術２に関しては、無線通信の障害の原因の推定技術については、開示されていなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消することを課題とする。

本発明の無線通信装置は、指向性アンテナを用いた無線送受信手段と、前記指向性アンテナの電波方向と光軸が一致し、前記電波方向に係る画像を撮像する撮像手段とを備え、前記撮像手段は、少なくとも、所定間隔の定期的なタイミング、所望のタイミング、及び電波の状態が変化したタイミングのいずれかで画像を撮像することを特徴とする。
本発明の無線通信装置は、前記撮像手段で撮像された基準画像データ及び撮像画像データを記憶する記憶手段と、前記基準画像データと前記撮像画像データとを比較する画像処理手段と、前記比較の結果から、物体が電波を遮る方向へ向かっていることを検知して通知する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明の無線通信方法は、無線送受信手段により、指向性が高い電波を送信し、撮像手段により、前記電波の方向と光軸が一致する方向に係る画像を撮像し、前記撮像手段は、少なくとも、所定間隔の定期的なタイミング、所望のタイミング、及び電波の状態が変化したタイミングのいずれかで画像を撮像することを特徴とする。
本発明の無線通信方法は、記憶手段に、前記撮像手段で撮像された基準画像データ及び撮像画像データを記憶し、画像処理手段により、前記基準画像データと前記撮像画像データとを比較し、制御手段により、前記比較の結果から、物体が電波を遮る方向へ向かっていることを検知して通知することを特徴とする。
本発明の無線通信システムは、対向して配置される無線通信装置と、前記無線通信装置の保守装置とを備える無線通信システムにおいて、前記無線通信装置は、指向性アンテナを用いた無線送受信手段と、前記指向性アンテナの電波方向と光軸が一致し、前記電波方向に係る画像を撮像する撮像手段とを備え、前記撮像手段は、少なくとも、所定間隔の定期的なタイミング、所望のタイミング、及び電波の状態が変化したタイミングのいずれかで画像を撮像することを特徴とする。
本発明の無線通信システムは、前記無線通信装置は、前記撮像手段で撮像された基準画像データ及び撮像画像データを記憶する記憶手段と、前記基準画像データと前記撮像画像データとを比較する画像処理手段と、前記比較の結果から、物体が電波を遮る方向へ向かっていることを検知して前記保守装置へ通知する制御手段とを備え、前記保守装置は、前記無線通信装置で撮像された撮像画像を表示する表示部と、前記撮像画像の電波方向にマークを描画する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、基準画像データ及び撮像画像データを閲覧することで、運用中に無線通信の障害の原因を推定し、又は後で電波状態が悪くなりそうであることを知ることが可能な無線通信装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムＸのシステム構成を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る無線通信装置１０の外観の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る無線通信装置１０の制御構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る保守装置２０の制御構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る無線通信装置１０による撮像処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る保守装置２０に表示されたアラート情報１１５の画面例である。

＜第１の実施の形態＞
〔無線通信システムＸの制御構成〕
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係るに無線通信システムＸの構成例について説明する。
無線通信システムＸは、Ｐ−Ｐ通信用のマスター装置／スレーブ装置である無線通信装置１０、１１（拠点間通信手段）が対向通信を行い、外部のネットワークであるネットワーク５、６を無線で接続する。
また、無線通信システムＸは、ネットワーク５又はネットワーク６に、保守装置２０（データ解析手段）も接続されている。

ネットワーク５、６は、例えば、光ファイバや１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のＬＡＮ網や専用線等のＩＰネットワークである。ネットワーク５、６は、ハブ、ルータ、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、サーバ、スマートフォン、タブレット等の接続先機器と接続することができる。
また、ネットワーク５、６は、ルータ等を用いてインターネットや携帯電話網やＰＨＳ網等の他のネットワークと接続することもできる。

無線通信装置１０、１１は、同様の構成をもつ、Ｐ−Ｐ通信用の対向型の無線装置である。無線通信装置１０、１１は、例えば指向性の高い２５ＧＨｚのミリ波帯、準ミリ波帯等を用いており、拠点間のデータ通信用の無線リピータとして機能する。無線通信装置１０、１１は、例えば、上述したように、いずれかがマスター装置又はスレーブ装置として設定され、全二重の対向通信を行う。
無線通信装置１０、１１は、障害物３０（物体）が建築された等で、無線通信の障害を検知した場合、画像を含むアラート情報１１５（警告情報）を、保守装置２０に送信する。また、無線通信装置１０、１１は、所定間隔で定期的に画像を撮像し、画像に異常があれば、アラート情報１１５を保守装置２０に送信する。
以下の説明においては、無線通信装置１０を代表例として説明する。

保守装置２０は、無線通信システムＸの管理者が用いる保守や管理用のＰＣ、汎用機、サーバ等である。
保守装置２０は、無線通信装置１０、１１に対して、撮像された画像データや各種センサのデータや受信信号強度のデータ等の取得をするよう指示することもできる。

〔無線通信装置１０の構成〕
次に、図２を参照して、無線通信装置１０の外観について説明する。
無線通信装置１０は、アンテナや各機能部位を内蔵する筐体１９０と、ポール等への取り付け金具である取り付け部１９１から主に構成されている。
また、筐体１９０には、アンテナの指向性方向を確認するためのスコープ部１９５を備えている。さらに、筐体１９０には、アンテナの指向性方向と同一方向にカメラの光軸が向くように設定されたカメラ等である撮像部１５０を備えている。
つまり、撮像部１５０は、アンテナの指向性のある方向に、例えば数度程度の視野角の画像のみ撮像する。撮像部１５０は、カメラの光軸を雲台等で変更できないように構成することが好適である。これにより、無線通信装置１０に係るプライバシー上の問題を少なくすることができる。

次に、図３を参照して、無線通信装置１０の制御構成について詳しく説明する。
無線通信装置１０は、筐体１９０（図１）の内に、機能部位として、主に制御部１００（制御手段）、記憶部１１０（基準画像記憶手段、撮像画像記憶手段）、無線送受信部１２０（無線送受信手段）、信号強度測定部１３０（信号強度測定手段）、同期検出部１３５（同期検出手段）、ネットワーク送受信部１４０（ネットワーク送受信手段）、撮像部１５０（撮像手段）、画像処理部１６０（画像処理手段）、レーザー出力部１７０（レーザー出力手段）、タイマー部１８０（タイマー手段）を備えている。それぞれの部位は、例えば共通のバス等で接続される。

制御部１００は、ＧＰＰ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の制御演算部位である。
制御部１００は、各部を制御し、信号強度測定部１３０、同期検出部１３５、タイマー部１８０からの信号に従って、撮像部１５０による画像の撮像等を指示する。
また、制御部１００は、ネットワーク５を介してインターネット等から情報を取得することもできる。

記憶部１１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等の記憶手段である。記憶部１１０は、制御部１００が実行するプログラムやデータを記憶している。
これに加え、記憶部１１０は、各種の設定値や撮像部１５０で撮像され、画像処理部１６０で処理された画像データを記憶する。この画像データの詳細については後述する。
また、記憶部１１０は、例えば、ＵＳＢメモリやＳＤカード等の脱着可能な記録媒体を含んでいても良い。この記録媒体にも、画像データを記憶可能である。

無線送受信部１２０は、アンテナ、ＲＦ（無線通信）手段、デジタル変調手段、Ａ／Ｄ変換手段、Ｄ／Ａ変換手段、イーサネット（登録商標）パケット符号化手段、暗号化手段等を含む無線送受信部位である。
無線送受信部１２０のアンテナは、搬送波が広がりにくいペンシルビームアンテナ等の指向性アンテナを用いることが好適である。また、無線送受信部１２０は、電波の送受信を、時分割双方向通信（ＴＤＤ）や周波数分割双方向通信（ＦＤＤ）等の方式で行うことができる。

信号強度測定部１３０は、無線送受信部１２０からの電波の受信信号強度や受信信号のＳ／Ｎ比等の受信品質に係る受信信号強度の測定を行う部位である。
同期検出部１３５は、同期検出部では無線信号に含まれる同期信号やプリアンブル等を検出し、無線伝送されて同期信号を復元すると共に、同期信号の復元の有無を検出する部位である。

ネットワーク送受信部１４０は、ネットワーク５又は６に接続するための、例えば、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ／１００ＢＡＳＥ−ＴＸ規格のＬＡＮインターフェイス等の部位である。
また、ネットワーク送受信部１４０は、例えば、イーサネット（登録商標）ケーブル給電方式による電源供給を行うための電源部やバッテリ等を備えていてもよい。
なお、ネットワーク入出力部１４０は、外部のハブ、ルータ、ロードバランサ等に別途接続されていてもよい。

撮像部１５０は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、撮像管等の光撮像素子（カメラ）とＡ／Ｄコンバータ等を備えた部位である。撮像部１５０は、赤外線や可視光用のカラー／モノクロの光信号を、電気信号に変換して画像を撮像することができる。
また、撮像部１５０は、無線送受信部１２０の指向性アンテナとカメラの光軸が一致する視野角０．５〜５度程度の所定角度の範囲のみ撮像可能な光学レンズ、ズームレンズ、及び雨水や埃等の侵入を防ぐカバーを備えることもできる。
このように撮像部１５０は、主に対向する無線通信装置１１への電波通信を「見通し」する程度の狭い範囲のみ撮像する。このため、あまり大きな撮像素子を使用する必要がなく、コストを削減することができる。また、プライバシーに配慮することができる。
なお、撮像部１５０は、無線通信装置１０と一体であってもよいし、分離していても良い。また、撮像部１５０は、静止画像だけでなく動画像を撮像することもできる。

画像処理部１６０は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の画像処理用の回路部位である。
画像処理部１６０は、撮像部１５０からの電気信号を画像処理して、所定のフォーマット、例えばＪＰＥＧ／ＪＰＥＧ２０００／ＰＮＧ／ＢＭＰ等の主に静止画像に変換する。この際、画像処理部１６０は、画像の容量の圧縮、ベクトルデータ化等を行うこともできる。
さらに、画像処理部１６０は、平均画像を作成し、画像同士の差分（ＡＮＤ、ＸＯＲ）計算を行うこともできる。また、画像処理部１６０は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）やウェーブレット分析等を用いて画像のノイズ成分や特徴量の分析をすることもできる。これにより、建物の建築や雨といった無線通信の障害の真の原因を推測することが可能となる。
加えて、画像処理部１６０は、時系列の撮像画像データ１１２の画像を、動画ＧＩＦ、ＡＶＩ、ＭＯＶ、ＭＰＥＧ等の動画データに変換することも可能である。これにより、建物の建設の進捗等を保守装置２０から閲覧可能である。

レーザー出力部１７０は、例えば、撮像部１５０で検知可能な赤外線等のレーザー信号を、無線送受信部１２０のアンテナの電波の方向と同方向に出力する部位である。
レーザー出力部１７０のレーザー信号を画像処理部１６０が検知し、「見通し」があるか否かを制御部１００が判定することもできる。

タイマー部１８０は、クオーツを備えたバッテリバックアップ・リアルタイムタイマーやインターバルタイマー等の部位である。タイマー部１８０は、年／日／時／分／秒等の時刻を計測する。
なお、制御部１００は、インターネット等のタイムサーバ等から時刻を取得して、タイマー部１８０に設定することもできる。

なお、この他にも、無線通信装置１０は、降雨、日照、天候、風力、風向、温度、湿度等の周囲環境に係るデータを取得するセンサ類を備えていてもよい。このセンサ類で取得した値も、記憶部１１０に記憶することができる。
また、無線通信装置１０は、保守装置２０と直接接続する受信電力モニタ端子、シリアル／ＵＳＢ端子、無線ＬＡＮインターフェイス等を備えていてもよい。

また、記憶部１１０は、撮像部１５０で撮像された画像データとして、基準画像データ１１１、撮像画像データ１１２、信号強度撮像閾値１１３、撮像間隔設定値１１４、アラート情報１１５を備えている。
基準画像データ１１１は、無線通信装置１０の設置時に撮像部１５０で撮像され、画像処理部１６０で所定のフォーマットに変換された画像に係るデータである。
撮像画像データ１１２は、所定間隔や無線通信の障害の発生時に撮像され、画像処理部１６０で平均や差分により画像処理され、所定のフォーマットに変換された画像に係るデータである。画像処理部１６０は、撮像画像データ１１２と、基準画像データ１１１とを比較することができる。
信号強度撮像閾値１１３は、信号強度やＳ／Ｎ比の低下により撮像を行うための閾値等に係るデータである。信号強度撮像閾値１１３は、受信信号強度や、同期等の通信異常に係る各種の電波通信の障害原因に対応したデータの相関値も記憶している。信号強度撮像閾値１１３は、個々の無線通信システムＸの特性に応じて設定することができる。また、信号強度撮像閾値１１３は、無線通信の障害の原因究明のために、所定の条件や値を、保守装置２０から設定することもできる。
撮像間隔設定値１１４は、所定間隔で撮像を行うための時間や、保守装置２０への送信のタイミング等に係るデータある。この撮像間隔設定値１１４も、無線通信システムＸの特性や所定値を設定可能である。
アラート情報１１５は、少なくとも、撮像画像データ１１２と、無線通信の障害の原因を推定するための原因情報とを含み、保守装置２０へ送信するための警告用のデータである。アラート情報１１５は、その他、場合によって基準画像データ１１１や、合成画像等を含めてもよい。アラート情報１１５の詳細については後述する。

〔保守装置２０の構成〕
次に、図４を参照して、保守装置２０の構成について説明する。
保守装置２０は、制御部２００（制御手段）、記憶部２１０（記憶手段）、表示部２２０（表示手段）、入力部２３０（入力手段）、ネットワーク送受信部２４０（ネットワーク送受信手段）を含んで構成されている。
制御部２００は、ＣＰＵ、ＧＰＵ等の制御演算部位であり、記憶部２１０の保守用プログラム２１１を実行する。
記憶部２１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、フラッシュメモリ等の記憶部位である。記憶部２１０は、保守用プログラム２１１がインストールされ記憶されている。また、記憶部２１０は、無線通信装置１０、１１から取得したアラート情報１１５を記憶することができる。
表示部２２０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬティスプレイ等の表示部位である。表示部２２０は、無線通信装置１０、１１で撮像された画像やメッセージを表示し、管理者がこれを閲覧することができる。
入力部２３０は、マウスやタッチパネル等のポンティングデバイス、キーボード等の入力部位である。制御部２００は、保守用プログラム２１１のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いて、この入力部２３０に対する管理者の指示を検知する。
ネットワーク送受信部２４０は、例えばＬＡＮ、無線ＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、携帯電話網やＰＨＳ網等へ接続するネットワーク接続部位である。ネットワーク送受信部２４０は、無線通信装置１０、１１に撮像の指示を行い、アラート情報１１５をネットワーク５を介して受信する。
なお、保守装置２０は、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）経由でインターネット網に接続することができる。つまり、保守装置２０は、ネットワーク５に接続されていても、ＷＡＮ経由でネットワーク６にアクセスすることができる。これにより、無線通信装置１０、１１の間の無線通信に障害が発生しても、無線通信装置１０、１１の両方からアラート情報１１５を受信することができる。

〔無線通信装置１０による撮像処理〕
次に、図５と図６を参照して、無線通信装置１０による撮像処理について説明する。
本発明の実施の形態に係る撮像処理では、無線通信装置１０は、まず設置時に初期画像を撮像して記憶する。
そして、無線通信装置１０は、送受信時に同期信号検出や受信信号強度の測定を行う。この上で、無線通信装置１０は、受信信号強度が異常であれば、撮影を行い、画像情報等を含むアラート情報１１５（図３）を送信する。
また、無線通信装置１０は、タイマーを用いて所定間隔で定期的な撮像も行い、差分画像に異常があれば、アラート情報１１５を送信する。
また、後述するように、管理者が保守装置２０から撮像指示を入力することによって、所望のタイミングで撮像することもできる。
これにより、無線通信の障害時及び所定期間で撮像を行うので、障害の真の原因調査を容易に行うことができるようになる。
以下で、図５のフローチャートを参照して、本実施形態の撮像処理についてステップ毎に詳しく説明する。以下の処理は、無線通信装置１０の制御部１００が、各部と協同し、ハードウェア資源を用いて実行する。

まず、ステップＳ１０１において、制御部１００は、初期撮像処理を行う。
この処理において、制御部１００は、拠点への設置で初期設定等を行った後、撮像部１５０により画像を撮像し、基準画像データ１１１として記憶する。
この際、制御部１００は、タイマー部１８０に、例えば、数時間単位で数日間撮像するようタイマー設定することができる。また、制御部１００は、日照や天候が異なる昼間の画像と、夜の画像とを何パターンか取得することもできる。また、制御部１００は、撮像された画像を、画像処理部１６０で平均化して、当該平均画像を、基準画像データ１１１として記憶することが可能である。
なお、例えば、数ヶ月程度の所定期間が経過した後、制御部１００は、また初期撮像処理を行って、基準画像データ１１１を更新してもよい。

次に、ステップＳ１０２において、制御部１００は、通信状態チェック処理を行う。
具体的に、制御部１００は、信号強度測定部１３０と同期検出部１３５とを用いて、無線通信の状態の確認を行う。ここでは、制御部１００は、無線通信の障害に係る、通信異常を検出する。
具体的に、信号強度測定部１３０は、無線送受信部１２０で受信した電波信号の強さやＳ／Ｎ比等である無線の受信信号強度の測定を行い、制御部１００に報知する。
また、同期検出部１３５は、無線送受信部１２０で受信した無線信号に含まれる同期信号やプリアンブルを検出し、同期信号を復元すると共に、同期信号の復元の有無を検知する。同期検出部１３５は、同期信号が復元できなかったときに無線通信の障害が起こっており、通信異常を検出した旨、制御部１００に報知する。また、同期検出部１３５は、連続して所定回、同期信号の復元できなかったときに通信異常を検出した旨、制御部１００に報知することもできる。また、同期検出部１３５は、データ通信の所定時間あたりの伝送データ量についても算出し、制御部１００に報知する。
なお、同期検出部１３５は、同期信号を復元できたときに制御部１００に報知することもできる。これらの構成は、個々の無線システムの特性や、無線切断原因究明に必要な情報に応じて実装することができる。

次に、ステップＳ１０３にて、制御部１００は、受信異常があるか否かを判定する。
具体的には、制御部１００は、同期検出部１３５により通信異常が検出された場合、Ｙｅｓと判定する。また、制御部１００は、信号強度測定部１３０が測定した受信信号強度が、予め設定された信号強度撮像閾値１１３を下回ったとき又は上回ったときに、Ｙｅｓと判定する。それ以外の場合、制御部１００は、通常の無線送受信部１２０による無線の送受信状態であるとして、Ｎｏと判定する。
Ｙｅｓの場合、制御部１００は、処理をステップＳ１０４に進める。
Ｎｏの場合、制御部１００は、処理をステップＳ１０５に進める。

受信異常があった場合、ステップＳ１０４において、制御部１００は、現状撮像処理を行う。
具体的には、制御部１００は、撮像部１５０へ撮像を指示する。これにより、撮像部１５０は、静止画像を撮像し、画像処理部１６０に送信する。
画像処理部１６０は、当該静止画像を所定フォーマットに変換し、記憶部１１０の撮像画像データ１１２として一時的に記憶する。なお、画像処理部１６０は、撮像画像データ１１２を、記憶部１１０の取り外し可能な記録媒体、ＤＲＡＭ、内蔵フラッシュメモリのいずれにも記憶可能である。
その後、制御部１００は、処理をステップＳ１０６に進める。

受信異常がなかった場合、ステップＳ１０５において、制御部１００は、タイマー撮像処理を行う。
ここでは、制御部１００は、タイマー部１８０の割り込み等により、撮像部１５０へ撮像を指示する。これにより、撮像部１５０は、所定間隔で画像を撮像し、画像処理部１６０に送信する。画像処理部１６０は、上述の現状撮像処理と同様の処理により、撮像された画像をフォーマット変換して、撮像画像データ１１２として記憶する。
また、制御部１００は、撮像間隔設定値１１４に記憶された所定間隔をタイマー部１８０に設定する。この所定間隔としては、例えば、定期的な撮像（定時観測）のため、１ヶ月〜数ヶ月に１度程度の所定期間を設定できる。

なお、制御部１００は、定時観測においても、数時間単位で昼夜に所定回数撮像した画像を画像処理部１６０にて平均化することができる。
また、制御部１００は、この平均化された画像を、撮像画像データ１１２に記憶することもできる。
また、制御部１００は、保守装置２０からの撮像の指示を検知して、撮像部１５０へ撮像の指示を行うこともできる。

ステップＳ１０６において、制御部１００は、撮像画像分析処理を行う。
この処理では、制御部１００は、画像処理部１６０に、基準画像１１１と撮像画像データ１１２の差分を計算して画像を比較し、画像特徴量の分析を行うよう指示する。画像処理部１６０は、画像の比較や画像特徴量の分析結果を制御部１００に送信する。
制御部１００は、画像処理部１６０の分析結果を基にして、電波通信の障害の原因を推定し、原因情報として記憶部１１０に記憶する。制御部１００は、この推定を、受信信号強度の変化等、電波状況が変動した際にも行うことができる。また、制御部１００は、この推定を、まだ顕著に受信異常がない場合でも、例えば、建物が高くなっている等で受信障害が起こることが予測される場合にも行うことができる。

具体的には、制御部１００は、画像の比較の分析結果により、装置の方向が外力等の何かの影響で動いた場合、これを認識することができる。
また、制御部１００は、画像の比較の分析結果から、障害物となる物体が電波の送受信方向である撮像画像の中心に向かっていることを検知した場合に、これを認識することができる。つまり、制御部１００は、建物が建築されて高くなってきたことを検知することができる。また、このように建物等が建設される場合、少しずつ受信信号強度が低下したり、クレーンによる建設資材の通過等で、突発的に通信異常が起こったりする。このために、制御部１００は、画像の比較に加えて、通信異常に係るデータと、信号強度撮像閾値１１３の相関値との比較を行い、所定の条件から、電波通信の障害の原因を推定することもできる。
また、制御部１００は、画像の比較の分析結果から、季節の変化により木々の葉が生い茂る等の原因で、無線通信の障害が起こってきたことを認識することもできる。
また、制御部１００は、画像特徴量の分析の結果を用いて、電波通信の障害の原因を推定することもできる。つまり、例えば、制御部１００は、木々の葉に特徴的な色や画像特徴量を検知すると、これを電波通信の障害の原因と推定することができる。
また、制御部１００は、画像特徴量の分析の結果を用いて、降雨による受信信号強度の低下についても推定することができる。制御部１００は、例えば、撮像部１５０のカバーやレンズに付着した雨により、画像のエッジ成分（ＸＯＲ成分）が少なくなると、画像がぼけているという分析結果を得て、降雨の推定を行うことができる。これに加えて、制御部１００は、センサ類により降雨を検知したり、インターネット等から気象情報を得たりすることで、降雨の推定を行うこともできる。
また、制御部１００は、撮像画像データ１１２において、対向する無線通信装置１１のレーザー出力部１７０からの赤外線レーザーの信号を検知できない場合、「見通し」がなくなって障害物（物体）があることを推定することもできる。
制御部１００は、これらの推定の結果を、原因情報として記憶部１１０に記憶する。

次に、ステップＳ１０７において、制御部１００は、電波信号の受信や分析された画像から電波通信の障害が推定されるか否かを判定する。
ここでは、制御部１００は、上述のステップＳ１０３で受信異常があったと判定されている場合は、Ｙｅｓと判定する。また、制御部１００は、受信異常はないものの受信障害が予測されると推定される場合にも、Ｙｅｓと判定する。制御部１００は、それ以外の場合には、Ｎｏと判定する。
Ｙｅｓの場合、制御部１００は、処理をステップＳ１０８に進める。
Ｎｏの場合、制御部１００は、本実施形態の撮像処理を終了し、また電波の送受信や通信状態チェック処理を続ける。

受信異常があった又は電波通信の障害が推定される場合、ステップＳ１０８において、制御部１００は、アラート処理を行う。
ここでは、制御部１００は、受信異常や推定の結果に係る原因情報と、撮像画像データ１１２とをまとめ、アラート情報１１５としてネットワーク送受信部１４０から、保守装置２０へ送信する。
この際、撮像画像データ１１２のように容量が大きなファイルは、無線送受信部１２０による無線通信にできるだけ影響を与えないように送信する。この送信について、制御部１００は、ＦＴＰ等の所定のプロトコルで、イーサネット（登録商標）のパケットへ変換して行う。この際、制御部１００は、無線送受信部１２０での時間あたりの伝送データ量が少ない場合に送信したり、画像データを圧縮して送信したりすることもできる。
なお、基準画像データ１１１と撮像画像データ１１２とが、記憶部１１０の脱着可能な記録媒体に記憶されている場合、これを取り外して保守装置２０のカードリーダー等を用いて閲覧することもできる。また、無線通信装置１０を、ＮＡＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）のように用いて、直接アラート情報１１５をＦＴＰ等で取得することもできる。また、無線通信装置１０に、液晶ディスプレイ等の表示部を備えて、アラート情報１１５の文字や画像を表示することもできる。
また、制御部１００は、定期的に又は管理者の指示により、基準画像データ１１１、撮像画像データ１１２、画像の比較や画像特徴量の分析結果、受信信号強度の値等を、保守装置２０へ送信することもできる。

ここで、保守装置２０の制御部２００は、受信したアラート情報１１５をネットワーク送受信部２４０で受信して、記憶部２１０に記憶する。この上で、制御部２１０は、保守用プログラム２２１を用いて、アラート情報１１５に含まれる情報を表示部２２０に表示する。
図６は、保守装置２０の表示部２２０に表示される画面例５００を示す。制御部２００は、撮像画像データ１１２の複数の画像と、基準画像データ１１１と、これらの差分画像と、動画像等を切り換えて表示できる。また、制御部２００は、平均化された画像と、平均化する前の画像とを表示部２２０に表示することもできる。
また、制御部２００は表示部２２０に対して、画面例５００のように、十字マーク５５０と、メッセージ５６０、５７０等を表示する。
十字マーク５５０は、画面例５００の中心に描画され、アンテナの指向性の方向及びアンテナの利得が高い範囲を示す。つまり、管理者は、無線通信装置１０の設置時に、十字マーク５５０を対向する無線通信装置１１の方向に合わせて設置している。そして、このように、建物や障害物等の物体が電波通信を妨げそうな場合には、十字マーク５５０を閲覧して、いち早く認識することができる。
また、メッセージ５６０、５７０は、画像の撮像時刻、受信異常、電波通信の障害の推定等に関する情報である。これにより、管理者は、電波通信の障害に係る真の原因をいち早く同定することが可能となる。
なお、十字マーク５５０やメッセージ５６０、５７０は、無線通信装置１０の制御部１００がアラート情報１１５に含まれる画像データに描画してもよい。これにより、保守装置２０のウェブブラウザ等（図示せず）のみで、障害の把握が可能になる。
また、保守装置２０の制御部２００は、管理者による指示を検知して、無線通信装置１０、１１へ撮像の指示を行うことができる。また、保守装置２０の制御部２００は、基準画像データ１１１及び撮像画像データ１１２を、ネットワーク送受信部１４０経由、直接接続、脱着可能な記録媒体の閲覧等により取得して、表示部２２０へ表示することも可能である。
以上により、本発明の実施の形態に係る撮像処理を終了する。

以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
まず、従来技術２に記載されているような、従来のＰ−Ｐ無線通信装置は、鉄塔や屋上等の高所に設置されることが多く、保守要員がいちいち現場に行って原因を把握するのが大変であった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る無線通信システムＸは、無線通信装置１０、１１の設置場所に行くことなく、「見通し」内の障害物や障害物になりつつある建物等の物体の確認をすることができる。また、風等のなんらかの影響で装置の方向がずれた場合にも、現地に行く事無く確認することができる。このため、無線通信システムＸの保守がしやすくなり、メンテナンス・コストを削減できる。
また、無線通信システムＸは、無線通信装置１０、１１間の見通しを、一年中必要な時に保守装置２０から確認することができ、設置後の建設物が障害になる可能性も判断できる。このため、確実に無線通信の回線を確保することができる。

また、従来技術１は、アンテナの方向調整のために映像を閲覧するだけであった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る無線通信装置１０、１１は、基準画像データ１１１と撮像画像データ１１２とを比較することで、運用中に電波通信の障害の原因を推定し、又は後に電波状態が悪くなりそうなことを推定することができる。これにより、管理者が、設置場所に行かずに、電波通信の障害の真の原因を事前に把握することができ、保守の負荷を軽減することができる。
さらに、無線通信装置１０、１１の撮像部１５０は、画角が狭くカメラの光軸を雲台等で変更できないため、プライバシー上の問題が少なく設置対応可能である。

以上説明したように、本発明をまとめると、以下のような特徴を備えている。
本発明の実施の形態に係る無線通信装置１０は、指向性アンテナを用いた無線送受信部１２０と、電波方向と同一方向にカメラの光軸を向けた撮像部１５０とを備え、制御部１００は、定期的に発する撮像の指示、無線送受信部１２０からの受信信号強度の変化、又は保守装置２０からの撮像の指示により撮像部１５０で画像を撮像させ、撮像画像データ１１２として記憶することを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る無線通信装置１０は、基準画像データ１１１と撮像画像データ１１２とを比較、又は撮像画像データ１１２から画像特徴量を算出して分析する画像処理部１６０を備え、制御部１００は、画像の比較や画像特徴量の分析結果から、無線通信の伝搬環境の変化につながる、障害物（物体）の有無を検知、又は後の障害になりそうな建設中のビル等の有無を検知し、保守装置２０へ原因の推定を含めてアラート情報１１５として通知することを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る保守装置２０は、撮像した画像を表示する際には、対向する無線装置１０又は１１の所在位置、自装置である無線通信装置１０又は１１の電波方向、又は画角の中心等にマークを表示することを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る無線通信システムＸは、マスター装置／スレーブ装置である無線装置１０、１１から構成され、前記無線通信装置１０又は１１は、無線送信装置からの無線伝達信号を受信する無線送受信部１２０と、無線の同期信号を検出する同期検出部１３５と、撮影したデータを一時保管する記憶部１１０と、撮像を行う撮像部１５０と、同期信号から撮像のタイミングを判定する制御部１００と、を有し、撮像部１５０は、同期信号の未検出時に撮像を行うことを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る無線通信システムＸは、マスター装置とスレーブ装置間で上り（スレーブ装置からマスター装置）／下り（マスター装置からスレーブ装置）の無線フレームを送受信し、マスター装置とスレーブ装置に静止画又は動画撮像用の撮像部１５０を備え、時分割双方向通信（ＴＤＤ）でデータ送受信することを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る無線通信システムＸは、マスター装置とスレーブ装置間で上り／下りの無線フレームを送受信し、マスター装置とスレーブ装置に静止画又は動画撮像用の撮像部１５０を備え、周波数分割双方向通信（ＦＤＤ）でデータ送受信することを特徴とする。

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

５、６ ネットワーク
１０、１１ 無線通信装置
２０ 保守装置
３０ 障害物
１００、２００ 制御部
１１０、２１０ 記憶部
１１１ 基準画像データ
１１２ 撮像画像データ
１１３ 信号強度撮像閾値
１１４ 撮像間隔設定値
１１５ アラート情報
１２０ 無線送受信部
１３０ 信号強度測定部
１３５ 同期検出部
１４０、２４０ ネットワーク送受信部
１５０ 撮像部
１６０ 画像処理部
１７０ レーザー出力部
１８０ タイマー部
１９０ 筐体
１９１ 取り付け部
１９５ スコープ部
２１１ 保守用プログラム
２２０ 表示部
２３０ 入力部
５００ 画面例
５５０ 十字マーク
５６０、５７０ メッセージ
Ｘ 無線通信システム

Claims (6)

1. 指向性アンテナを用いた無線送受信手段と、
   前記指向性アンテナの電波方向と光軸が一致し、前記電波方向に係る画像を撮像する撮像手段とを備え、
   前記撮像手段は、少なくとも、所定間隔の定期的なタイミング、所望のタイミング、及び電波の状態が変化したタイミングのいずれかで画像を撮像する
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記撮像手段で撮像された基準画像データ及び撮像画像データを記憶する記憶手段と、
   前記基準画像データと前記撮像画像データとを比較する画像処理手段と、
   前記比較の結果から、物体が電波を遮る方向へ向かっていることを検知して通知する制御手段とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 無線送受信手段により、指向性が高い電波を送信し、
   撮像手段により、前記電波の方向と光軸が一致する方向に係る画像を撮像し、
   前記撮像手段は、少なくとも、所定間隔の定期的なタイミング、所望のタイミング、及び電波の状態が変化したタイミングのいずれかで画像を撮像する
   ことを特徴とする無線通信方法。
4. 記憶手段に、前記撮像手段で撮像された基準画像データ及び撮像画像データを記憶し、
   画像処理手段により、前記基準画像データと前記撮像画像データとを比較し、
   制御手段により、前記比較の結果から、物体が電波を遮る方向へ向かっていることを検知して通知する
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
5. 対向して配置される無線通信装置と、前記無線通信装置の保守装置とを備える無線通信システムにおいて、
   前記無線通信装置は、
   指向性アンテナを用いた無線送受信手段と、
   前記指向性アンテナの電波方向と光軸が一致し、前記電波方向に係る画像を撮像する撮像手段とを備え、
   前記撮像手段は、少なくとも、所定間隔の定期的なタイミング、所望のタイミング、及び電波の状態が変化したタイミングのいずれかで画像を撮像する
   ことを特徴とする無線通信システム。
6. 前記無線通信装置は、
   前記撮像手段で撮像された基準画像データ及び撮像画像データを記憶する記憶手段と、
   前記基準画像データと前記撮像画像データとを比較する画像処理手段と、
   前記比較の結果から、物体が電波を遮る方向へ向かっていることを検知して前記保守装置へ通知する制御手段とを備え、
   前記保守装置は、
   前記無線通信装置で撮像された撮像画像を表示する表示部と、
   前記撮像画像の電波方向にマークを描画する制御部とを備える
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。

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