JP2017069799A - 測定装置、測定システム及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図を参照して本実施形態による測定装置2について説明する。まず、図1を参照して測定装置2の計測対象について説明する。
図1は、本実施形態の測定装置2の計測対象の一例を示す模式図である。測定装置2は、無線基地局BSが送信する電波の強度を測定する。この無線基地局BSは、例えば、電波を送受信するアンテナを備え、サービスエリアAR内の携帯端末と通信することにより、携帯電話サービスを提供する。なお、以下の説明においては、無線基地局BSを単に基地局BSとも記載する。この基地局BSは、ある地域において複数設置されることがある。例えば、図1に示す地域には、基地局BS1と、基地局BS2と、基地局BS3とが設置される。このうち、基地局BS1は、サービスエリアAR1内の携帯端末と通信する。
図2は、本実施形態の飛行体1の外観構成の一例を示す図である。測定装置2は、一例として、図2に示す飛行体1に搭載される。この飛行体1は、測定装置2と、GPS受信部30と、カメラ40と、電波受信部50と、モータ60とを備えている。
測定装置2は、制御部10と、記憶部20とを備える。この測定装置2の機能構成について、図3を参照して説明する。
図3は、本実施形態の測定装置2の機能構成の一例を示すブロック図である。測定装置2は、上述したGPS受信部30と、カメラ40と、電波受信部50と、モータ60とに接続される。
記憶部20は、不揮発性の半導体メモリを備えており、測定位置情報201と、測定結果情報202とが記憶される。この半導体メモリは、飛行体1から取り外せる可搬型のICメモリであってもよく、飛行体1から取り外せないフラッシュROM等であってもよい。測定位置情報201とは、飛行体1の目的地TGTを示す情報である。この目的地TGTとは、測定装置2が電波の強度を測定する測定位置である。測定位置情報201は、飛行体1の飛行開始前に予め記憶部20に記憶される。測定結果情報202とは、測定装置2による測定結果を示す情報である。
また、測定装置2は、飛行体1が飛行する時間帯に応じた電波の受信状態を測定することもできる。例えば、特定の時間帯に生じるノイズなどの影響により、電波の受信状態が特定の時間帯に悪化するような場合がある。このような場合に、飛行体1が周期的に飛行しつつ測定装置2が電波の受信状態を測定することにより、電波の受信状態が悪化する時間帯を把握することができる。
図4は、本実施形態の制御部10の動作の一例を示す流れ図である。
自機位置算出部102は、飛行体1の位置、すなわち自機位置を算出する。具体的には、自機位置算出部102は、GPS受信部30が出力するGPS信号SGを取得する(図4のステップS10)。次に、自機位置算出部102は、ステップS10において取得したGPS信号SGに基づいて、既知の演算を行うことにより、自機位置情報IPを算出する(図4のステップS20)。この自機位置情報IPには、自機である飛行体1の緯度、経度、高度が含まれている。自機位置算出部102は、算出した自機位置情報IPを、移動制御部101と、記憶制御部104とに出力する。
また、自機位置算出部102は、不図示の気圧計や高度計などにより、飛行体1の高度を算出してもよい。
また、移動制御部101は、算出した飛行ルートに沿って飛行体1が飛行するように、既知の演算によりモータ60の駆動電流DCを制御する。モータ60は、移動制御部101の制御に基づいて回転する。これにより、飛行体1は、目的地TGTに向けて飛行ルートに沿って飛行する。すなわち、移動制御部101は、電波の強度の測定位置を示す測定位置情報201に基づいて、自機を測定位置に移動させる。
また、移動制御部101は、飛行体1が目的地TGTに到着したか否かを判定する(図4のステップS30)。移動制御部101は、飛行体1が目的地TGTに到着していないと判定した場合(ステップS30;NO)には、処理を図4のステップS10に戻す。また、移動制御部101は、飛行体1が目的地TGTに到着したと判定した場合(ステップS30;YES)には、処理を図4のステップS40に進める。
なお、自機位置算出部102は、アンテナの方位に代えて、又は加えて、この電波強度測定部103の測定対象の電波の自機に対する受信方位を判定してもよい。また、自機位置算出部102は、単に飛行体1の方位、例えば、機首方位HDGを判定するものであってもよい。
また、この一例では、自機位置算出部102は、GPS信号SGに基づいて方位を判定するが、これに限られない。自機位置算出部102は、ジャイロなどを備える慣性航法装置や、方位センサ、磁気コンパスなどからの情報に基づいて、方位を判定してもよい。
また、電波受信部50が、受信方位が相違する複数のアンテナを備えている場合がある。例えば、電波受信部50は、飛行体1の機首方位HDGを0°にした場合に、受信方位0°、受信方位120°、受信方位240°の3つのアンテナを備える場合がある。この場合には、方位判定部1021は、これら3つのアンテナが受信した電波のそれぞれの強度に基づいて、電波の受信方位を判定してもよい。すなわち、方位判定部1021は、電波受信部50が受信した電波の強度が最も強い方位を判定することができる。この場合、記憶制御部104は、方位判定部1021が判定した電波の強度が最も強い方位を、電波の受信方位として電波強度情報IRに対応付けて、記憶部20に記憶させる。
なお、記憶制御部104は、方位判定部1021が判定した電波の強度順に、電波の受信方位を電波強度情報IRに各々対応付けて、記憶部20に記憶させてもよい。具体的には、記憶制御部104は、電波の強度が最も強い第1位の受信方位と、電波の強度が次に強い第2位の受信方位と、電波の強度が次に強い第3位の受信方位とを、電波強度情報IRに各々対応付けて、記憶部20に記憶させてもよい。
図5は、本実施形態の測定装置2による測定対象範囲MOAの一例を示す模式図である。測定装置2は、レピータ局RSの設置候補位置における基地局BSからの電波の強度を測定する。レピータ局の設置候補位置が、飛行体1の目的地TGTとして定められる。この目的地TGTは、測定装置2の記憶部20に測定位置情報201として予め記憶される。この一例では、目的地TGTは、基地局BSから所定の距離dstだけ離れた位置に定められている。
飛行体1は、車両などに積載されて目的地TGTの付近の発着位置PDまで運搬される。飛行体1は、GPS衛星から受信した電波が示す位置情報に基づいて、発着位置PDから目的地TGTに向けて飛行ルートFRを飛行する。
なお、飛行体1は、目的地TGTまで運搬される場合もありうる。この場合には、飛行体1は、当該目的地TGTにおいて飛行を開始し、電波強度の測定を行う。
飛行体1は、目的地TGTに到着すると、測定装置2によって電波の強度の測定を開始する。ここで、飛行体1は、目的地TGTの周囲の所定の範囲である測定対象範囲MOAにおいて、電波の強度を測定する。例えば、飛行体1は、測定対象範囲MOA内の各測定ポイントにおいて、電波の強度を測定する。この一例では、測定対象範囲MOAは、目的地TGTの位置を中心軸CLにした半径r、高さhの円筒状の領域として定められている。また、一例として、測定対象範囲MOAの測定ポイントとして、測定ポイントP010と、測定ポイントP011とが定められている。
飛行体1は、測定対象範囲MOA内を移動し、各測定ポイントにおいて電波の強度を測定し、結果ID、基地局ID、電波の強度、位置情報、撮像画像などを互いに対応づけて、測定結果情報202として記憶部20に記憶させていく。この測定結果情報202の具体例について、図6を参照して説明する。
図6は、本実施形態の測定結果情報202の一例を示す表である。測定結果情報202には、結果ID、基地局ID、電波強度、位置情報、及び撮像画像が含まれる。
結果IDとは、測定結果の識別子である。測定装置2の記憶制御部104は、測定ポイントにおいて電波の強度を測定する毎に、測定結果に結果IDを付与する。例えば、記憶制御部104は、測定ポイントP010における測定結果に”P010”を結果IDとして付与する。
また、測定ポイントにおける電波受信部50による電波の受信方位、電波受信部50のアンテナの方位、又は飛行体1の機首方位HDGに基づいて、既知の手段により電波の到来方向を算出することができる場合がある。この場合には、測定結果情報202に含まれる方位を示す情報に基づいて、波の到来方向を算出する。例えば、測定ポイントにおける電波の到来方向が、北の方位DNを基準にした角度θによって示される。また、例えば、基地局BS1から電波が到来している場合、測定ポイントにおける電波の到来方向は、角度θ1によって示される。
なお、この一例では電波の到来方向を水平方向の角度によって示しているが、垂直方向の角度によって示されてもよい。つまり、測定結果情報202における位置情報が、測定ポイントにおける電波受信部50のアンテナの水平方向の角度及び垂直方向の角度を示す情報であってもよい。
例えば、図6に示す測定結果情報202のうち、結果ID”P010”は、図5に示す測定ポイントP010において、基地局BS1からの電波が最も強かったことを示す。つまり、結果ID”P010”の測定結果とは、測定ポイントP010において複数の基地局BSから受信した電波のうち、最大強度を示す電波についてのみの測定結果である。
また、図6に示す測定結果情報202のうち、結果ID”P020”、”P021”及び”P022”は、図5に示す測定ポイントP02において、3つの基地局BSから電波をそれぞれ受信したことを示す。つまり、結果ID”P020”、”P021”及び”P022”の測定結果とは、測定ポイントP02における、複数の基地局BSそれぞれから受信した電波について、個別に測定された測定結果である。
なお、カメラ40の撮像方向と、電波受信部50のアンテナの方位とが一致している場合には、この撮像画像は、電波の到来方向の風景を示す。この場合、この撮像画像によれば、電波の到来方向に例えば樹木や建物などの障害物があるか否かの確認に利用することができる。
また、カメラ40の撮像方向と、電波受信部50のアンテナの方位とが一致していない場合であっても、測定装置2が、撮像画像と、カメラ40の撮像方向とを対応付けて測定結果情報202として記憶させることにより、撮像画像が飛行体1の周辺のいずれの方向を撮像した画像であるかを判定することができる。また、測定装置2は、ある測定ポイントにおける測定結果を測定結果情報202として記憶させる場合に、当該測定ポイントにおける電波の到来方向にカメラ40の撮像方向を向けて撮像してもよい。このように構成しても、測定装置2は、電波の到来方向の風景を示す撮像画像を、測定結果情報202として記憶させることができる。
測定装置2は、目的地TGTにおける測定対象範囲MOA内の各測定ポイントにおいて電波の強度の測定が終了した場合には、その目的地TGTにおける測定を終了する。測定が終了すると、測定装置2の移動制御部101は、図5に示す目的地TGTから発着位置PDに飛行体1を移動させる。このように構成することにより、測定装置2によれば、飛行体1を発着位置PDから目的地TGTに移動させて電波強度を測定し、測定が終了すれば飛行体1を元の発着位置PDに帰還させることができる。つまり、測定装置2によれば、飛行体1による電波強度の測定を自動化することができる。
この解析装置は、測定結果情報202に含まれる自機位置情報と、方位情報と、電波強度情報とに基づいて、既知の手段により目的地TGT、すなわち測定位置における電波の強度分布を算出する。より具体的には、解析装置は、測定装置2の記憶部20から、複数の位置における測定結果情報202を読み出す。また、解析装置は、読み出した測定結果情報202に含まれる複数の位置のそれぞれの自機位置情報と、方位情報と、電波強度情報とに基づいて、電波の強度分布を算出する。
また、飛行体1の飛行中において、測定装置2は、解析装置に対して測定結果情報202を送信してもよい。この場合、測定装置2は、例えば、不図示の赤外線通信部を備えていてもよい。測定装置2は、赤外線通信部により解析装置に対して測定結果情報202を送信する。これにより、測定装置2は、飛行体1が発着位置PDに帰還する前においても、測定結果情報202を解析装置に出力することができる。また、この場合において、測定装置2は、電波によって測定結果情報202を解析装置に出力する場合に比べ、電波の強度の測定への影響を低減することができる。なお、測定装置2が飛行体1の外部に測定結果情報202を送信する通信の種類は、赤外線通信に限られない。例えば、測定装置2は、可視光による通信や、電波による通信によって解析装置に対して測定結果情報202を送信してもよい。また、測定装置2は、有線通信によって解析装置に対して測定結果情報202を送信してもよい。
図7は、本実施形態におけるレピータ局RSのアンテナの配置の一例を示す模式図である。測定装置2による測定結果情報202に基づいて、目的地TGTにレピータ局RSを設置した場合のアンテナ配置を検討することができる。例えば、基地局BSとの間において電波を送受信するアンテナANT1は、目的地TGTにおける測定対象範囲MOA内の、電波の強度が最も強い方位及び高さに配置される。この一例では、アンテナANT1は、目的地TGT位置において、角度θ1、高さh1に配置される。また、サービスエリアAR3内の携帯端末との間において電波を送受信するアンテナANT2は、アンテナANT1との干渉が十分に小さい位置に配置される。この一例では、アンテナANT2は、目的地TGT位置において、角度θ2、高さh2に配置される。この場合、アンテナANT1と、アンテナANT2との離角は、角度θ2と角度θ1との差、すなわち角度θ3である。
なお、アンテナ間の干渉には、回り込み干渉も含まれる。ここで、回り込み干渉とは、同一の基地局BSにおける送信用アンテナと受信用アンテナとの間の干渉である。具体的には、回り込み干渉とは、ある基地局BSに設置されている送信用アンテナから送信された電波が、この基地局BSに設置されている受信用アンテナに受信されてしまうことにより生じる干渉である。アンテナANT1と、アンテナANT2とは、この回り込み干渉が十分に小さい位置に配置される。
図8を参照して、本実施形態の測定装置2の変形例について説明する。
図8は、本実施形態の測定装置2の動作の変形例を示す流れ図である。なお、この図8において、図4に示した動作と同一の動作については、同一の符号を付して、その説明を省略する。この変形例においては、測定装置2は、電波の強度のしきい値に基づいて測定結果情報202を記憶させるか否かを判定する点において、図4に示した動作と異なる。
つまり、記憶制御部104は、電波強度測定部103が所定範囲内において測定する電波の強度について、しきい値を超える強度が測定されない場合には、電波強度測定部103が測定する電波の強度が、このしきい値よりも強度が低い第2のしきい値を超える場合に、測定結果を測定結果情報202として記憶させる。
測定装置2は、基地局BS又はレピータ局RSの設置予定位置において、カメラ40によって既存の基地局BSの方向を撮像した撮像画像を、測定結果情報202として記憶する。このようにして撮像された撮像画像と、予め撮像されている既存の基地局BSのアンテナの画像とを比較することにより、接地予定位置から、既存の基地局BSが見通せているか否かを判定することができる。
また、基地局BS又はレピータ局RSの設置位置に複数の候補位置がある場合には、測定装置2は、それぞれの設置候補位置においてカメラ40によって既存の基地局BSの方向を撮像することもできる。このように構成すれば、複数の設置候補位置の中から、既存の基地局BSの見通しが良い位置を選択することができる。
また、複数の既存の基地局BSのアンテナの画像を予め撮像しておくことにより、複数の既存の基地局BSの中から、設置予定位置からの見通しが良い基地局BSを選択することもできる。
なお、測定装置2は、既存の基地局BSのアンテナの画像を予め記憶しておくこともできる。この場合には、測定装置2が、既存の基地局BSが見通せているか否かを判定することができる。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Claims (9)
- 電波の強度の測定位置を示す測定位置情報に基づいて、自機を前記測定位置に移動させる移動制御部と、
前記測定位置における、無線通信局から送信される電波の強度を測定する電波強度測定部と、
前記電波強度測定部が測定した前記電波の強度を示す電波強度情報と、自機の位置を示す自機位置情報とを対応付けて記憶部に記憶させる記憶制御部と
を備え、飛行体に搭載される測定装置。 - 前記電波強度測定部による電波の受信の方位を示す受信方位、前記電波を受信するアンテナの方位、及び前記飛行体の飛行方位のうち少なくとも一つの方位を判定する方位判定部
を更に備え、
前記記憶制御部は、
前記方位判定部が判定した前記方位と、前記電波強度情報と、前記自機位置情報とを対応付けて前記記憶部に記憶させる
請求項1に記載の測定装置。 - 前記移動制御部は、
自機が前記測定位置に到達した場合に、前記測定位置付近の所定範囲内において自機を移動させ、
前記電波強度測定部は、
自機の移動に伴って変化する前記電波の強度を測定し、
前記記憶制御部は、
前記電波強度測定部が測定する前記電波の強度が、所定のしきい値を超える場合に、当該電波の強度を示す前記電波強度情報と、前記自機位置情報とを対応付けて前記記憶部に記憶させる
請求項1又は請求項2に記載の測定装置。 - 前記記憶制御部は、
前記電波強度測定部が前記所定範囲内において測定する前記電波の強度について、前記しきい値を超える強度が測定されない場合には、前記電波強度測定部が測定する前記電波の強度が、前記しきい値よりも強度が低い第2のしきい値を超える場合に、当該電波の強度を示す前記電波強度情報と、前記自機位置情報とを対応付けて前記記憶部に記憶させる
請求項3に記載の測定装置。 - 自機の周囲の風景の画像を撮像する撮像部
を備え、
前記記憶制御部は、
前記電波強度測定部が測定する前記電波の強度が所定の強度である場合に、当該電波の強度を示す前記電波強度情報と、前記自機位置情報と、前記撮像部が撮像する前記画像とを対応付けて前記記憶部に記憶させる
を備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の測定装置。 - 前記電波強度測定部は、
自機が前記測定位置に到達した場合に、複数の無線通信局からそれぞれ送信される前記電波の強度を、無線通信局ごとに測定し、
前記記憶制御部は、
前記電波強度測定部が無線通信局ごとに測定する前記電波の強度を示す前記電波強度情報に基づいて、複数の無線通信局についての前記電波強度情報の中から選択された前記電波強度情報を前記記憶部に記憶させる
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の測定装置。 - 前記電波強度測定部は、
前記電波強度情報の取得の終了を示す所定の終了条件が成立した場合には、前記電波の強度の測定を終了し、
前記移動制御部は、
前記終了条件が成立した場合には、自機を所定の帰還位置に移動させる
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の測定装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の測定装置と、
前記測定装置の前記記憶部に記憶される前記電波強度情報と、前記自機位置情報とに基づいて、前記測定位置における前記電波の強度の分布を算出する強度分布算出部を備える解析装置と、
を備える測定システム。 - 飛行体に搭載される測定装置による測定方法であって、
電波の強度の測定位置を示す測定位置情報に基づいて、自機を前記測定位置に移動させる移動制御ステップと、
前記測定位置における、無線通信局から送信される電波の強度を測定する電波強度測定ステップと、
前記電波強度測定ステップにおいて測定された前記電波の強度を示す電波強度情報と、自機の位置を示す自機位置情報とを対応付けて記憶部に記憶させる記憶制御ステップと
を有する測定方法。
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