JP2018165099A

JP2018165099A - 無線通信システム、制御装置、中継装置および無線通信制御方法

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Publication number: JP2018165099A
Application number: JP2017063196A
Authority: JP
Inventors: 紀之志水; Noriyuki Shimizu
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP6854457B2

Abstract

【課題】データ収集機１が地上または空中を移動することで、遮蔽が発生したり通信距離が長くなったりした場合でも、通信品質の劣化を回避できるようにする。【解決手段】データ収集機１の位置情報、中継機３の位置情報、データ収集機１と中継機３との間の通信状況に関する情報、および中継機３と地上機２との間の通信状況に関する情報を取得して、これらの情報に基づいて、データ収集機１と中継機３との間の見通し状態を判定して、データ収集機１と中継機３との間の見通しが確保されるように、中継機３の位置を制御する。【選択図】図７

Description

本発明は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置と、データ受信装置と、データ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置と、を備える無線通信システム、制御装置、中継装置および無線通信制御方法に関するものである。

近年検討が進められている５Ｇ（第五世代移動体通信システム）やＷｉＧｉｇ（登録商標）では、６ＧＨｚ以上の高周波数帯を利用した無線通信が行われ、８Ｋなどの高精細で大容量の映像の伝送に適している。一方、６ＧＨｚ以上の高周波数帯では、電波の直進性が強く、電波が回り込み難い特性を有しており、通信経路上に遮蔽物が存在すると、通信品質が著しく劣化するという問題がある。また、６ＧＨｚ以上の高周波数帯では、伝搬減衰が大きいため、通信距離が長くなると、通信品質が著しく劣化するという問題がある。

一方、近年、ドローンなどの飛翔体にカメラを搭載して、空中から映像を撮影する技術が普及しつつある。このような飛翔体に搭載したカメラで高精細な映像を撮影するようにすると、遠方に存在する不審者を人物認識で特定することが可能になり、また、橋梁や高速道路などの土木建築物の点検を、足場を組み立てることなく、効率よく実施することが可能になる。

このように飛翔体にカメラを搭載して空中から高精細な映像を撮影するようにすると、従来は困難であった有意義なデータを収集することができる。ところが、前記のような高精細で大容量の映像の伝送に適している高周波数帯を利用した無線通信を採用すると、飛翔体が建物などの遮蔽物の陰に隠れたり、飛翔体が遠くに移動したりすると、通信品質が著しく劣化して、映像の伝送が困難になるという問題がある。

このような問題に関して、従来、据え置き型の中継装置を適切な位置に設置して、データ送信装置から送信されるユーザデータを中継装置で中継して地上装置に送信する技術が知られている（特許文献１参照）。また、飛翔体（ヘリコプター）に搭載した中継装置で中継を行う技術が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１６−０５９０８２号公報特開２００９−２３９７５８号公報

さて、特許文献１に開示された技術では、中継装置が据え置き型であるため、データ送信装置が移動することで、建物などの遮蔽物の陰に隠れると、中継装置を別の位置に設置し直す手間が必要になる。また、特許文献２に開示された技術は、状態に応じてアンテナの指向特性を制御するものであり、遮蔽が発生したり通信距離が長くなったりした場合に通信品質が著しく劣化する問題をなんら解決することができない。

そこで、本発明は、データ送信装置が地上または空中を移動することで、遮蔽が発生したり通信距離が長くなったりした場合でも、通信品質の劣化を回避することができる無線通信システム、制御装置、中継装置および無線通信制御方法を提供することを主な目的とする。

本発明の無線通信システムは、地上または空中を移動可能なデータ送信装置と、データ受信装置と、前記データ送信装置から前記データ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置と、を備える無線通信システムであって、前記データ送信装置は、自装置の位置情報を取得する測位部と、前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記中継装置は、自装置の位置情報を取得する測位部と、前記データ送信装置および前記データ受信装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記データ受信装置は、前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記データ送信装置の位置情報、前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

また、本発明の制御装置は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置を制御する制御装置であって、前記データ受信装置と通信を行う通信部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記データ送信装置の位置情報、移動可能な前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

また、本発明の中継装置は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置であって、自装置の位置情報を取得する測位部と、前記データ送信装置および前記データ受信装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記データ送信装置の位置情報、自装置の位置情報、前記データ送信装置と自装置との間の通信状況に関する情報、および自装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、自装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

また、本発明の無線通信制御方法は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継装置で中継する無線通信を、前記中継装置および前記データ受信装置のいずれかで制御する無線通信制御方法であって、前記データ送信装置の位置情報、移動可能な前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

本発明によれば、データ送信装置や中継装置の位置、およびデータ送信装置と中継装置との間の通信状況や中継装置とデータ受信装置との間の通信状況に応じて、中継装置の位置を制御して、中継装置を最適な位置に移動させることができる。これにより、データ送信装置が地上または空中を移動することで、遮蔽が発生したり通信距離が長くなったりした場合でも、通信品質の劣化を回避することができる。

第１実施形態に係る無線通信システムの全体構成図第１実施形態に係る制御状況を示す説明図第１実施形態に係る見通し判定の概要を示す説明図第１実施形態に係るデータ収集機１の概略構成を示すブロック図第１実施形態に係る中継機３の概略構成を示すブロック図第１実施形態に係る地上機２の概略構成を示すブロック図第１実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１実施形態に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１実施形態に係るデータ収集機１の動作手順を示すフロー図第１実施形態の変形例に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１実施形態の変形例に係るデータ収集機１の動作手順を示すフロー図第２実施形態に係る制御状況を示す説明図第２実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第２実施形態に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第２実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第３実施形態に係る制御状況を示す説明図第３実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第３実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第４実施形態に係る制御状況を示す説明図第４実施形態に係るシステム性能判定の手順を示す説明図第５実施形態に係るシステム性能判定の手順を示すフロー図距離−ＭＣＳテーブルの一例を示す説明図第６実施形態に係るシステム性能判定の手順を示すフロー図第７実施形態に係る反射伝送方式を示す説明図第７実施形態に係る中継機３および反射板４１の制御状況を示す説明図第７実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第７実施形態に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第７実施形態に係るデータ収集機１の動作手順を示すフロー図第８実施形態に係る制御状況を示す説明図第１０実施形態に係る制御状況を示す説明図第１０実施形態に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１０実施形態に係るデータ収集機１の動作手順を示すフロー図第１０実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１０実施形態の変形例に係るデータ収集機１の動作手順を示すフロー図第１１実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１１実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１２実施形態に係る制御状況を示す説明図第１２実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１２実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１３実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１３実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１４実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１４実施形態に係るデータ収集機１の動作手順を示すフロー図第１４実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１５実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１５実施形態の変形例に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１６実施形態に係る制御状況を示す説明図第１６実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１６実施形態に係るハンドオーバ判定の手順を示すフロー図第１６実施形態に係るデータ収集機１の動作手順を示すフロー図第１７実施形態に係る中継機３に関する通信履歴情報の一例を示す説明図第１７実施形態に係るデータ収集機１に関する通信履歴情報の一例を示す説明図第１８実施形態に係る位置データベースの登録内容を示す説明図第１８実施形態に係る地上機２の動作手順を示すフロー図第１８実施形態に係る中継機３の動作手順を示すフロー図第１８実施形態に係るデータ収集機１の動作手順を示すフロー図

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置と、データ受信装置と、前記データ送信装置から前記データ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置と、を備える無線通信システムであって、前記データ送信装置は、自装置の位置情報を取得する測位部と、前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記中継装置は、自装置の位置情報を取得する測位部と、前記データ送信装置および前記データ受信装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記データ受信装置は、前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記データ送信装置の位置情報、前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

これによると、データ送信装置や中継装置の位置、およびデータ送信装置と中継装置との間の通信状況や中継装置とデータ受信装置との間の通信状況に応じて、中継装置の位置を制御して、中継装置を最適な位置に移動させることができる。これにより、データ送信装置が地上または空中を移動することで、遮蔽が発生したり通信距離が長くなったりした場合でも、通信品質の劣化を回避することができる。

また、第２の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記データ送信装置と前記中継装置との間の見通しが確保されるように、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

これによると、データ送信装置と中継装置との間の見通しが確保されるため、データ送信装置と中継装置との間の通信品質の劣化を回避することができる。

また、第３の発明は、前記データ送信装置および前記中継装置の少なくとも一方は、周辺を撮影するカメラを備え、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記カメラの撮影画像から前記データ送信装置または前記中継装置を検出した場合に、見通し状態と判定する構成とする。

これによると、データ送信装置と中継装置との間の見通し状態を適切に判定することができる。

また、第４の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記カメラの撮影画像から前記データ送信装置または前記中継装置を検出し、かつ、前記データ送信装置と前記中継装置との間の無線品質が良好である場合に、見通し状態と判定する構成とする。

これによると、データ送信装置と中継装置との間の見通し状態をより一層適切に判定することができる。

また、第５の発明は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置と、データ受信装置と、前記データ送信装置から前記データ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置と、を備える無線通信システムであって、前記データ送信装置は、自装置の位置情報を取得する測位部と、前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記中継装置は、自装置の位置情報を取得する測位部と、前記データ送信装置および前記データ受信装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記データ受信装置は、前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記中継装置と前記データ受信装置との間の見通しが確保されるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

これによると、中継装置とデータ受信装置との間の見通しが確保されるため、中継装置とデータ受信装置との間の通信品質の劣化を回避することができる。

また、第６の発明は、前記中継装置は、周辺を撮影するカメラを備え、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記カメラの撮影画像から前記データ受信装置を検出した場合に、見通し状態と判定する構成とする。

これによると、中継装置とデータ受信装置との間の見通し状態を適切に判定することができる。

また、第７の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記カメラの撮影画像から前記データ受信装置を検出し、かつ、前記中継装置と前記データ受信装置との間の無線品質が良好である場合に、見通し状態と判定する構成とする。

これによると、中継装置とデータ受信装置との間の見通し状態をより一層適切に判定することができる。

また、第８の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、複数の前記データ送信装置の各々と前記中継装置との通信距離が全体的に短くなるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

これによると、システム全体の通信性能を向上させることができる。

また、第９の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、中継可能な前記データ送信装置が最も多くなるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

また、第１０の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、複数の前記データ送信装置の各々と前記中継装置との通信のスループットが全体的に大きくなるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

また、第１１の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、複数の前記データ送信装置の各々と前記中継装置との通信の無線品質が全体的に良好となるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

また、第１２の発明は、前記中継装置は、前記データ送信装置から送信される無線通信の電波を反射する反射部を備え、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記反射部で反射した電波が前記データ受信装置に到達するように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

これによると、データ送信装置からデータ受信装置へのユーザデータの送信を適切に中継することができる。

また、第１３の発明は、前記反射部は、角度を変更可能に設けられ、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記反射部で反射した電波が前記データ受信装置に到達するように、前記反射部の角度を制御する構成とする。

これによると、中継装置の位置を制御することで対応できない場合でも、反射部の角度を制御することで、データ送信装置からデータ受信装置へのユーザデータの送信を適切に中継することができる。

また、第１４の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記反射部による反射後の前記中継装置から前記データ受信装置との間の通信距離が、反射前の前記データ送信装置から前記中継装置との間の通信距離より短くなるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

これによると、反射後の電波が大きく減衰する場合でも、データ送信装置からデータ受信装置へのユーザデータの送信を適切に中継することができる。

また、第１５の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記反射部による反射後の前記中継装置から前記データ受信装置との間の無線品質が、反射前の前記データ送信装置から前記中継装置との間の無線品質より良好となるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

また、第１６の発明は、前記データ受信装置は、無線通信ネットワークの基地局であり、前記中継装置の前記制御部は、前記反射部で反射した電波が前記基地局に到達するように、前記反射部の方向および高度を制御する構成とする。

これによると、無線通信ネットワークの基地局の位置が不明である場合でも、データ送信装置から基地局へのユーザデータの送信を適切に中継することができる。

また、第１７の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、複数の前記データ送信装置の各々に求められる通信レートが確保されるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

これによると、データ送信装置の各々に求められる通信レートを確保することができる。

また、第１８の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、複数の前記データ送信装置の中から、優先度が高い前記データ送信装置を選定して、そのデータ送信装置に求められる通信レートが確保されるように、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

これによると、優先度が高いデータ送信装置の通信レートを確実に確保することができる。

また、第１９の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、他の無線通信との間の干渉が低減するように、前記データ送信装置および前記中継装置の少なくともいずれか一方の位置を制御する構成とする。

これによると、周辺に存在する無線ネットワークなどの他の無線通信との干渉を低減することができる。

また、第２０の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、他の無線通信との間の干渉量を測定し、前記干渉量が所定値以上になった場合、前記データ送信装置からデータを送信するときの送信電力を低減する構成とする。

これによると、他の無線通信との干渉を確実に低減することができる。

また、第２１の発明は、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、他の無線通信との間の干渉量を測定し、前記干渉量が所定値以上になった場合、前記データ送信装置からのデータの送信を停止する構成とする。

また、第２２の発明は、前記データ受信装置の前記制御部は、前記データ送信装置の接続先を、現在接続中の前記中継装置から別の前記中継装置に切り替える際に、切り替え先の前記中継装置の位置を制御する構成とする。

これによると、接続先の切替え時に発生する通信の切断を回避するとともに、システム全体の通信エリアを広く確保することができる。

また、第２３の発明は、前記中継装置の記憶部および前記データ受信装置の記憶部のいずれかは、各位置での過去の通信状況に関する通信履歴情報を蓄積し、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記通信履歴情報と、前記データ送信装置および前記データ受信装置の現在の位置情報と、に基づいて、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

これによると、中継装置の位置を適切にかつ効率よく制御することができる。

また、第２４の発明は、前記中継装置の記憶部および前記データ受信装置の記憶部のいずれかは、前記データ送信装置および前記データ受信装置の各位置に対応する前記中継装置の位置に関する位置関係情報を記憶し、前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、前記位置関係情報と、前記データ送信装置および前記データ受信装置の現在の位置情報と、に基づいて、前記中継装置の位置を制御する構成とする。

また、第２５の発明は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置を制御する制御装置であって、前記データ受信装置と通信を行う通信部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記データ送信装置の位置情報、移動可能な前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

これによると、第１の発明と同様に、データ送信装置が地上または空中を移動することで、遮蔽が発生したり通信距離が長くなったりした場合でも、通信品質の劣化を回避することができる。

また、第２６の発明は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置であって、自装置の位置情報を取得する測位部と、前記データ送信装置および前記データ受信装置と無線通信を行う無線通信部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記データ送信装置の位置情報、自装置の位置情報、前記データ送信装置と自装置との間の通信状況に関する情報、および自装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、自装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

また、第２７の発明は、地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継装置で中継する無線通信を、前記中継装置および前記データ受信装置のいずれかで制御する無線通信制御方法であって、前記データ送信装置の位置情報、移動可能な前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御する構成とする。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。

この無線通信システムは、データ収集機１（データ送信装置）と、地上機２（データ受信装置）と、中継機３（中継装置）と、を備えている。この無線通信システムでは、データ収集機１で収集されたユーザデータが中継機３を経由して地上機２に送信される。このユーザデータの送信は、６ＧＨｚ以上の高周波数帯を利用した無線通信を利用して行われる。また、データ収集機１と地上機２との間、および中継機３と地上機２との間では、制御データの送受信が行われる。

データ収集機１は、対象エリアの上空を飛翔しながら、ユーザデータを収集する。このデータ収集機１は、ドローン型、すなわち、ドローン（マルチコプター）に、データ収集用の機器やデータ送信用の通信機器などを搭載したものである。本実施形態では、データ収集用の機器として、カメラが搭載され、ユーザデータとして映像データを送信する。また、本実施形態では、予め設定されたデータ収集スケジュールにしたがって、データ収集機１が移動する。

地上機２は、地上に設置され、データ収集機１から中継機３を経由して送信されるユーザデータを受信する。この地上機２には、制御装置や、映像解析装置や、表示装置などが接続される。また、地上機２は、移動可能な車両に搭載されて、移動体通信ネットワークを介して監視センターにユーザデータを送信するようにしてもよい。

中継機３は、飛翔しながら、データ収集機１と地上機２との間でのユーザデータの通信を中継する。この中継機３は、ドローン型、すなわち、ドローン（マルチコプター）に中継用の通信機器などを搭載したものである。

なお、本実施形態では、データ収集機１が、飛翔体を利用して空中を移動するものとしたが、地上を移動するものであってもよい。例えば、通信機能を備えたカメラを人物が所持して歩き回る場合や、カメラを車両に搭載して、車両が走行する場合でもよい。

また、本実施形態では、データ収集機１においてデータ収集用の機器としてカメラが搭載されたものとしたが、データ収集用の機器として、地上に設置されたセンサーから送信される検出データを受信するものであってもよい。このようなセンサーとしては、例えば、農耕地に設置されて土壌や空気の状態を検出するもの、人物に装着されて人物の健康状態を検出するもの、工場に設置されて機器の状態を検出するものなどがある。

また、本実施形態では、ドローン型のデータ収集機１や中継機３を用いるようにしたが、ドローンの他に、飛行船およびバルーンなどの飛翔体を利用したものであってもよい。ここで、監視用途で人物や車両などを追跡する場合、頻繁に移動が発生するため、移動性能の高いドローン型が適している。また、空中撮影の用途では、低速で移動しながら長時間継続して飛翔するため、ある程度の移動性能と滞空時間とを有する飛行船型が適している。また、農業用のセンシングの用途では、移動がなく、広い通信エリアで低レートのデータ通信を長時間継続するため、滞空時間が非常に長いバルーン型が適している。

次に、第１実施形態に係る制御状況について説明する。図２は、第１実施形態に係る制御状況を示す説明図である。

建物などの遮蔽物が存在するエリアをデータ収集機１が移動する場合、図２（Ａ）に示す状態から、図２（Ｂ）に示すように、データ収集機１が移動すると、データ収集機１が建物などの遮蔽物の陰に隠れて、中継機３とデータ収集機１との間の見通しがきかない状態となり、中継機３とデータ収集機１との間の無線品質が劣化する。

そこで、本実施形態では、図２（Ｃ）に示すように、データ収集機１が移動するのに応じて、中継機３とデータ収集機１との間の見通しが確保されるように、中継機３の位置を制御する。さらに、本実施形態では、データ収集機１の位置を制御する。

次に、第１実施形態に係る見通し判定について説明する。図３は、見通し判定の概要を示す説明図である。

中継機３にカメラを設けて、中継機３の周囲を撮影すると、見通しがきく範囲にデータ収集機１が存在する場合には、撮影画像にデータ収集機１が写る。また、データ収集機１にカメラを設けて、データ収集機１の周囲を撮影すると、見通しがきく範囲に中継機３が存在する場合には、撮影画像に中継機３が写る。このため、中継機３とデータ収集機１との間の見通しが確保されている見通し状態か否かの判定を、撮影画像に基づいて行うことができる。

一方、撮影画像のみでは、通信距離が長い場合の無線品質の劣化を評価することができない。また、建物などの陰に隠れていても無線品質があまり劣化しない場合があるが、この場合、わずかな移動で無線品質が急激に劣化し、このような急激な劣化に対して、無線品質のみでは対応できない。

そこで、本実施形態では、中継機３とデータ収集機１との間の見通しが確保されている見通し状態か否かの判定を、撮影画像および無線品質の双方に基づいて行う。すなわち、撮影画像では見通し状態と判定される場合でも、無線品質が良好でない場合には、見通し状態でないと判定する。また、撮影画像から対象物（データ収集機１および中継機３）が検出されない場合には、見通し状態でないと判定する。

なお、データ収集機１および中継機３のいずれか一方で撮影された撮影画像のみを利用するようにしてもよい。また、撮影画像から対象物（データ収集機１および中継機３）で検出されても、その対象物が撮影画像の端に位置する、すなわち、対象物が遠くに位置する場合には、見通し状態でないと判定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、見通し判定に基づくデータ収集機１および中継機３の位置制御を地上機２が行うものとする。すなわち、中継機３またはデータ収集機１が撮影した撮影画像および無線品質情報を中継機３から地上機２に送信し、地上機２において、撮影画像および無線品質情報に基づいて、中継機３とデータ収集機１との間の見通しが確保されている見通し状態か否かの判定を行い、見通し状態でない場合には、見通し状態となる位置への移動を中継機３に対して指示する。さらに必要であれば、見通し状態となる位置への移動をデータ収集機１に対して指示する。

次に、第１実施形態に係るデータ収集機１の概略構成について説明する。図４は、データ収集機１の概略構成を示すブロック図である。

データ収集機１は、測位部１１と、無線通信部１２と、制御部１３（プロセッサ）と、記憶部１４と、カメラ１５と、ロータ駆動部１６と、電源部１７と、を備えている。

測位部１１は、ＧＰＳなどの衛星測位システムにより自装置の位置情報を取得する。無線通信部１２は、中継機３との間で無線通信を行う。制御部１３は、データ収集機１の各部を制御する。記憶部１４は、プロセッサで実行するプログラムなどを記憶する。カメラ１５は、全方位カメラであり、データ収集機１の周囲を撮影する。ロータ駆動部１６は、飛翔のためのロータを駆動する。電源部１７は、データ収集機１の各部に電力を供給する。

また、データ収集機１では、事前に設定されたデータ収集スケジュールに関する情報が記憶部１４に記憶される。このデータ収集スケジュールは、各時刻におけるデータ収集地点を規定したタイムスケジュールであり、データ収集スケジュールにしたがってデータ収集機１が移動してデータを収集する。

なお、最初のデータ収集スケジュールは、地上機２から中継機３経由で送信される中継開始指示に付加してデータ収集機１に通知されるようにするとよい。また、データ収集機１に移動指示が送信される際に、更新されたデータ収集スケジュールが移動指示に付加して通知されるようにするとよい。

次に、第１実施形態に係る中継機３の概略構成について説明する。図５は、中継機３の概略構成を示すブロック図である。

中継機３は、測位部２１と、無線通信部２２と、制御部２３（プロセッサ）と、記憶部２４と、カメラ２５と、ロータ駆動部２６と、電源部２７と、を備えている。

測位部２１は、ＧＰＳなどの衛星測位システムにより自装置の位置情報を取得する。無線通信部２２は、地上機２およびデータ収集機１との間で無線通信を行う。制御部２３は、中継機３の各部を制御する。記憶部２４は、プロセッサで実行するプログラムなどを記憶する。カメラ２５は、全方位カメラであり、中継機３の周囲を撮影する。ロータ駆動部２６は、飛翔のためのロータを駆動する。電源部２７は、中継機３の各部に電力を供給する。

なお、本実施形態では、中継機３のカメラ１５およびデータ収集機１のカメラ２５を、魚眼レンズにより３６０度の範囲を撮影する全方位カメラとしたが、所定の視野角（例えば９０度）を有するボックスカメラを複数（例えば４台）設けて、中継機３およびデータ収集機１の周囲を撮影するようにしてもよい。また、中継機３のカメラ１５は、データ収集機１の移動に追従して撮影角度を変化させる構成のものとしてもよい。

次に、第１実施形態に係る地上機２の概略構成について説明する。図６は、地上機２の概略構成を示すブロック図である。

地上機２は、測位部３１と、無線通信部３２と、制御部３３（プロセッサ）と、記憶部３４と、表示部３５と、入力部３６と、を備えている。

測位部３１は、ＧＰＳなどの衛星測位システムにより自装置の位置情報を取得する。無線通信部３２は、中継機３との間で無線通信を行う。制御部３３は、地上機２の各部を制御する。記憶部３４は、プロセッサで実行するプログラムなどを記憶する。表示部３５は、中継機３およびデータ収集機１の制御状況などに関する情報を表示する。入力部３６は、ユーザが中継開始などの入力操作を行う。

次に、第１実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図７は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

図７（Ａ）に示すように、地上機２では、まず、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、中継機３から送信されるデータ収集機１および中継機３の位置情報、データ収集機１および中継機３の撮影画像およびデータ収集機1と中継機３との間の無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、位置情報および無線品質情報に基づいて、中継機３とデータ収集機１との間の見通しの有無に関する見通し判定を行う（ＳＴ１０４）。

そして、見通し状態でない場合には（ＳＴ１０５でＮｏ）、無線通信部３２から中継機３またはデータ収集機１に移動指示を送信する（ＳＴ１０６）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、見通し判定の結果が見通し状態である場合には（ＳＴ１０５でＹｅｓ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

中継機３とデータ収集機１との間が見通し状態でない場合には、中継機３と地上機２との間の無線品質や通信距離などに応じて、中継機３またはデータ収集機１のいずれを移動させるかを決定する。まず、データ収集機１と中継機３との間の見通しが確保されるように中継機３を移動させる。データ収集機１と中継機３との間の見通しが確保されるように中継機３を移動させることで、地上機２と中継機３との間の見通しが確保できなくなる場合には、中継機３を元の位置に戻し、データ収集機１を移動させるようにするとよい。

図７（Ｂ）に示すように、見通し判定では、まず、中継機３とデータ収集機１との間の無線品質が所定のしきい値以上であるか否かを判定する（ＳＴ３０１）。

ここで、無線品質がしきい値未満である場合には（ＳＴ３０１でＮｏ）、見通し状態でないと判定する（ＳＴ３０４）。

一方、無線品質がしきい値以上である場合には（ＳＴ３０１でＹｅｓ）、次に、撮影画像に対して対象物の検出処理を行い、撮影画像内に対象物が検出されたか否か、すなわち、データ収集機１で撮影された撮影画像から中継機３が検出されたか否か、または、中継機３で撮影された撮影画像からデータ収集機１が検出されたか否かを判定する（ＳＴ３０２）。

ここで、撮影画像から対象物（中継機３またはデータ収集機１）が検出された場合には（ＳＴ３０２でＹｅｓ）、見通し状態と判定する（ＳＴ３０３）。一方、撮影画像から対象物が検出されない場合には（ＳＴ３０２でＮｏ）、見通し状態でないと判定する（ＳＴ３０４）。

なお、図７においては、地上機２の見通し判定に基づく、中継機３またはデータ収集機１の移動制御の動作についてのみ説明したが、地上機２からの中継開始指示が中継機３およびデータ収集機１に受信された時点から、データ収集機１により撮影された撮影画像は中継機３を介して地上機２に送信され、地上機２において記憶される。

次に、第１実施形態に係る中継機３の動作について説明する。図８は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

中継機３では、まず、地上機２から送信される中継開始指示を無線通信部２２で受信すると（ＳＴ５０１でＹｅｓ）、制御部２３においてユーザデータの中継を開始する（ＳＴ５０２）。そして、無線通信部２２からデータ収集機１に中継開始指示を送信する（ＳＴ５０３）。

次に、制御部２３において、測位部２１から中継機３の位置情報を取得する（ＳＴ５０４）。また、カメラ２５から撮影画像を取得する（ＳＴ５０５）。また、無線通信部２２からデータ収集機１との間の無線品質を取得する（ＳＴ５０６）。そして、中継機３の位置情報、中継機３の撮影画像およびデータ収集機１との間の無線品質情報を無線通信部２２から地上機２に送信する（ＳＴ５０７）。

次に、地上機２から送信される移動指示を無線通信部２２で受信すると（ＳＴ５０８でＹｅｓ）、制御部２３において、移動指示に従ってロータ駆動部２６を制御して自装置を移動する（ＳＴ５０９）。そして、位置情報の取得（ＳＴ５０４）以降の動作を繰り返す。一方、地上機２からの移動指示がない場合には（ＳＴ５０８でＮｏ）、撮影画像の取得（ＳＴ５０５）以降の動作を繰り返す。

なお、図８においては、地上機２の見通し判定に基づく、中継機３の移動制御の動作についてのみ説明したが、地上機２からの中継開始指示を受信して中継を開始した時点から、データ収集機１により撮影された撮影画像の地上機２への送信は開始される。

次に、第１実施形態に係るデータ収集機１の動作について説明する。図９は、データ収集機１の動作手順を示すフロー図である。

データ収集機１では、まず、地上機２から中継機３経由で送信される中継開始指示を無線通信部１２で受信すると（ＳＴ７０１でＹｅｓ）、制御部１３において、中継開始指示に付加されたデータ収集スケジュールを取得して記憶部１４に記憶する（ＳＴ７０２）。

次に、測位部１１からデータ収集機１の位置情報を取得する（ＳＴ７０３）。また、カメラ１５から撮影画像を取得する（ＳＴ７０４）。また、無線通信部１２から中継機３との間の無線品質情報を取得する（ＳＴ７０５）。そして、データ収集機１の位置情報、データ収集機１の撮影画像および中継機３との間の無線品質情報を、無線通信部１２から中継機３経由で地上機２に送信する（ＳＴ７０６）。

そして、地上機２から中継機３経由で送信される移動指示を無線通信部１２で受信すると（ＳＴ７０７でＹｅｓ）、その移動指示に付加されたデータ収集スケジュールで、記憶部１４のデータ収集スケジュールを更新する（ＳＴ７０８）。一方、中継機３からの移動指示がない場合には（ＳＴ７０７でＮｏ）、収集スケジュールの更新（ＳＴ７０８）はない。なお、移動指示にデータ収集スケジュールが付加されていない場合には、データ収集スケジュールを更新しなくてもよい。

次に、測位部１１からデータ収集機１の位置情報を取得する（ＳＴ７０９）。そして、データ収集機１が移動した場合には（ＳＴ７１０でＹｅｓ）、撮影画像の取得（ＳＴ７０４）以降の動作を繰り返す。一方、データ収集機１が移動しない場合には（ＳＴ７１０でＮｏ）、地上機２からの移動指示の受信判定（ＳＴ７０７）以降の動作を繰り返す。

ところで、本実施形態では、中継機３とデータ収集機１との間の見通しが確保された見通し状態でないと判定されると、中継機３を移動させる制御が行われるが、この制御では、次のように中継機３を移動させればよい。

まず、地上機２との通信が可能な範囲内で、可能な限りデータ収集機１に近づくように、中継機３を移動させる。また、地上機２との通信が可能な範囲内で、データ収集機１の上空で可能な限りデータ収集機１の真上となるように、中継機３を移動させる。また、地上機２との通信が可能な範囲内で、可能な限りデータ収集機１に追随するように、中継機３を移動させる。また、データ収集機１を移動させる場合には、見通し状態である直前の位置に戻すように、データ収集機１を移動させる。また、データ収集機１を移動させる場合には、可能な限り高度が高くなるように、データ収集機１を移動させる。

なお、図９においては、地上機２の見通し判定に基づく、データ収集機１の移動制御の動作についてのみ説明したが、中継機３からの中継開始指示を受信した時点から、撮影した撮影画像の中継機３への送信は開始される。

（第１実施形態の変形例）
次に、第１実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第１実施形態では、見通し判定に基づく中継機３の位置制御を地上機２が行うようにしたが、本変形例では、見通し判定に基づく中継機３の位置制御を中継機３が行う。

次に、第１実施形態の変形例に係る地上機２の動作について説明する。図１０は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

地上機２では、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、第１実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図１１は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

次に、測位部２１において中継機３の位置情報を取得する（ＳＴ５０４）。そして、データ収集機１から送信されるデータ収集機１の位置情報、データ収集機１の撮影画像および中継機３との間の無線品質情報を受信すると（ＳＴ５１１でＹｅｓ）、制御部２３において、撮影画像および無線品質情報に基づいて、見通しの有無に関する見通し判定を行う（ＳＴ５１２）。

一方、データ収集機１からの情報を受信しない場合には（ＳＴ５１１でＮｏ）、次に、カメラ２５から撮影画像を取得する（ＳＴ５０５）。また、無線通信部２２からデータ収集機１との間の無線品質を取得する（ＳＴ５０６）。そして、見通し判定を行う（ＳＴ５１２）。

そして、見通し判定で見通し状態であると判定された場合には（ＳＴ５１３でＹｅｓ）、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。一方、見通し状態でないと判定された場合には（ＳＴ５１３でＮｏ）、自装置を移動するか、またはデータ収集機１に移動指示を送信する（ＳＴ５１４）。そして、位置情報の取得（ＳＴ５０４）以降の動作を繰り返す。

次に、第１実施形態の変形例に係るデータ収集機１の動作について説明する。図１２は、データ収集機１の動作手順を示すフロー図である。

次に、測位部１１からデータ収集機１の位置情報を取得する（ＳＴ７０３）。また、カメラ１５から撮影画像を取得する（ＳＴ７０４）。また、無線通信部１２から中継機３との間の無線品質情報を取得する（ＳＴ７０５）。そして、位置情報、撮影画像および無線品質情報を、無線通信部１２から中継機３に送信する（ＳＴ７１１）。

そして、中継機３から送信される移動指示を無線通信部１２で受信すると（ＳＴ７１２でＹｅｓ）、その移動指示に付加されたデータ収集スケジュールで、記憶部１４のデータ収集スケジュールを更新する（ＳＴ７０８）。一方、中継機３からの移動指示がない場合には（ＳＴ７１２でＮｏ）、収集スケジュールの更新（ＳＴ７０８）はない。

次に、測位部１１からデータ収集機１の位置情報を取得する（ＳＴ７０９）。そして、データ収集機１が移動した場合には（ＳＴ７１０でＹｅｓ）、撮影画像の取得（ＳＴ７０４）以降の動作を繰り返す。一方、データ収集機１が移動しない場合には（ＳＴ７１０でＮｏ）、地上機２からの移動指示の受信（ＳＴ７０７）以降の動作を繰り返す。

なお、第１実施形態では、見通し判定に基づく位置制御を地上機２が行い、第１実施形態の変形例では、見通し判定に基づく位置制御を中継機３が行うようにしたが、位置制御を中継機３が行う場合には、中継機３の制御負荷や消費電力が大きくなり、中継機３の積載可能重量や継続飛行時間などの性能による制限を受けるため、このような事情を勘案して、いずれかの構成を採用すればよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図１３は、第２実施形態に係る制御状況を示す説明図である。

第１実施形態では、データ収集機１と中継機３との間の見通しが確保されるように中継機３またはデータ収集機１の位置を制御するようにしたが、本実施形態では、地上機２と中継機３との間の見通しが確保されるように中継機３の位置を制御する。

例えば、図１３（Ａ）に示す状態から、図１３（Ｂ）に示すように、データ収集機１に近づくように中継機３を移動させると、地上機２と中継機３との間の見通しがきかなくなり、地上機２と中継機３との間の無線品質が劣化する。そこで、図１３（Ｃ）に示すように、地上機２と中継機３との間の見通しが確保できる位置に中継機３を戻す。これにより、データ収集機１と中継機３との間の無線品質が多少劣化するが、地上機２と中継機３との間の無線品質を良好に維持することができる。

特に、本実施形態では、見通し判定に基づく中継機３の位置制御を地上機２が行うものとする。すなわち、中継機３またはデータ収集機１が撮影した撮影画像および無線品質情報を中継機３から地上機２に送信し、地上機２が、撮影画像および無線品質情報に基づいて、地上機２と中継機３との間の見通しが確保されている見通し状態か否かの判定を行い、見通し状態でない場合には、見通し状態となる位置への移動を中継機３に対して指示する。

次に、第２実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図１４は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

地上機２では、まず、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、中継機３から送信される位置情報、撮影画像および無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、位置情報および無線品質情報に基づいて、地上機２と中継機３との間の見通しの有無に関する見通し判定を行う（ＳＴ１０４）。

そして、見通し状態でない場合には（ＳＴ１０５でＮｏ）、無線通信部３２から中継機３に移動指示を送信する（ＳＴ１０７）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、見通し判定の結果が見通し状態である場合には（ＳＴ１０５でＹｅｓ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

見通し判定（ＳＴ１０４）は、第１実施形態（図７（Ｂ）参照）と同様の手順で行えばよいが、この場合、地上機２と中継機３との間の無線品質がしきい値以上であるか否かを判定し、また、中継機３で撮影された撮影画像から地上機２が検出されたか否かを判定する。

次に、第２実施形態に係る中継機３の動作について説明する。図１５は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

次に、制御部２３において、測位部２１から中継機３の位置情報を取得する（ＳＴ５０４）。また、カメラ２５から撮影画像を取得する（ＳＴ５０５）。また、無線通信部２２から地上機２との間の無線品質を取得する（ＳＴ５２１）。そして、位置情報、撮影画像および無線品質情報を無線通信部２２から地上機２に送信する（ＳＴ５０７）。

次に、地上機２から送信される移動指示を無線通信部２２で受信すると（ＳＴ５０８でＹｅｓ）、移動指示に従って自装置を移動する（ＳＴ５０９）。そして、位置情報の取得（ＳＴ５０４）以降の動作を繰り返す。一方、地上機２からの移動指示がない場合には（ＳＴ５０８でＮｏ）、撮影画像の取得（ＳＴ５０５）以降の動作を繰り返す。

ところで、本実施形態では、中継機３と地上機２との間の見通しが確保された見通し状態でないと判定されると、中継機３を移動させる制御が行われるが、この制御では、次のように中継機３を移動させればよい。

まず、データ収集機１との通信が可能な範囲内で、可能な限り地上機２に近づくように、中継機３を移動させる。また、データ収集機１との通信が可能な範囲内で、地上機２の上空で可能な限り地上機２の真上となるように、中継機３を移動させる。また、見通し状態である直前の位置に戻すように、中継機３を移動させる。

（第２実施形態の変形例）
次に、第２実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第２実施形態では、見通し判定に基づく中継機３の位置制御を地上機２が行うようにしたが、本変形例では、見通し判定に基づく中継機３の位置制御を中継機３が行う。

次に、第２実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図１６は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

次に、制御部２３において、測位部２１から中継機３の位置情報を取得する（ＳＴ５０４）。また、カメラ２５から撮影画像を取得する（ＳＴ５０５）。また、無線通信部２２から地上機２との間の無線品質情報を取得する（ＳＴ５２１）。そして、撮影画像および無線品質情報に基づいて、地上機２との間の見通しの有無に関する見通し判定を行う（ＳＴ５３１）。

そして、見通し判定で見通し状態であると判定された場合には（ＳＴ５３２でＹｅｓ）、撮影画像の取得（ＳＴ５０５）以降の動作を繰り返す。一方、見通し状態でないと判定された場合には（ＳＴ５３２でＮｏ）、自装置を移動する（ＳＴ５３３）。そして、位置情報の取得（ＳＴ５０４）以降の動作を繰り返す。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図１７は、第３実施形態に係る制御状況を示す説明図である。

複数のデータ収集機１が存在する場合、各データ収集機１と中継機３との通信距離を短くすることが、システム全体の性能を向上させる上で望ましい。そこで、本実施形態では、各データ収集機１と中継機３との通信距離が全体的に短くなるように、中継機３の位置を制御する。特に本実施形態では、各データ収集機１と中継機３との通信距離の平均値（合計値）が最小になる位置に中継機３を移動させる制御を行う。例えば、図１７（Ａ）に示す状態から、図１７（Ｂ）に示すように、地上機２の真上に中継機３を移動させると、各データ収集機１と中継機３との通信距離の平均値を最小とすることができる。

また、本実施形態では、通信距離に基づく中継機３の位置制御を地上機２が行うものとする。

次に、第３施形態に係る地上機２の動作について説明する。図１８は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

図１８（Ａ）に示すように、地上機２では、まず、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、中継機３から送信されるデータ収集機１および中継機３の位置情報、データ収集機１および中継機３の撮影画像およびデータ収集機１と中継機３との間の無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、位置情報に基づいて、通信距離に関するシステム性能判定を行い、中継機３の目標位置を算出する（ＳＴ１１１）。

そして、目標位置と現在位置とが異なる場合には（ＳＴ１１２でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に移動指示を送信する（ＳＴ１０７）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、目標位置と現在位置とが同じ場合には（ＳＴ１１２でＮｏ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

図１８（Ｂ）に示すように、システム性能判定（ＳＴ１１１）では、各データ収集機１の位置情報に基づいて、各データ収集機１と中継機３との通信距離の平均（合計）が最小になる中継機３の目標位置を算出する（ＳＴ３１１）。

（第３実施形態の変形例）
次に、第３実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第３実施形態では、通信距離に基づく中継機３の位置制御を地上機２が行うようにしたが、本変形例では、通信距離に基づく中継機３の位置制御を中継機３が行う。

次に、第３実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図１９は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

次に、測位部２１において中継機３の位置情報を取得する（ＳＴ５０４）。そして、データ収集機１から送信されるデータ収集機１の位置情報、データ収集機１の撮影画像およびデータ収集機１と中継機３との間の無線品質情報を受信すると（ＳＴ５１１でＹｅｓ）、制御部２３において、通信距離に関するシステム性能判定を行い、中継機３の目標位置を算出する（ＳＴ５４１）。

一方、データ収集機１からの情報を受信しない場合には（ＳＴ５１１でＮｏ）、次に、カメラ２５から撮影画像を取得する（ＳＴ５０５）。また、無線通信部２２からデータ収集機１との間の無線品質を取得する（ＳＴ５０６）。そして、システム性能判定を行う（ＳＴ５４１）。

そして、中継機３の目標位置と現在位置とが異なる場合には（ＳＴ５４２でＹｅｓ）、自装置を移動する（ＳＴ５３３）。そして、位置情報の取得（ＳＴ５０４）以降の動作を繰り返す。一方、中継機３の目標位置と現在位置とが同じ場合には（ＳＴ５４２でＮｏ）、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図２０は、第４実施形態に係る制御状況を示す説明図である。

複数のデータ収集機１が存在する場合、１つの中継機３でできるだけ多くのデータ収集機１の中継を行うことができるようにすることが、システム全体の性能を向上させる上で望ましい。図２０（Ａ）に示す状態では、中継機３が１つのデータ収集機１の通信エリア（ユーザデータの通信エリア）のみに位置するため、１つのデータ収集機１のみの中継しかできないが、図２０（Ｂ）に示すように、３つのデータ収集機１の通信エリアが重なり合う位置に中継機３を移動させると、３つのデータ収集機１の中継が可能になる。そこで、本実施形態では、中継可能なデータ収集機１が最も多くなるように、中継機３の位置を制御する。

次に、第４実施形態に係るシステム性能判定について説明する。図２１は、システム性能判定の手順を示す説明図である。

システム性能判定では、まず、各データ収集機１の位置情報および送信パワーに基づいて、各データ収集機１の通信エリアの範囲（位置）を算出する（ＳＴ３２１）。そして、各データ収集機１の通信エリアの重複数が最大となる位置を算出して、その位置を中継機３の目標位置に決定する（ＳＴ３２２）。

なお、システム性能判定以外の動作は、中継機３の位置制御を地上機２で行う場合は図１８に示した例と同様であり、中継機３の位置制御を中継機３で行う場合は図１９に示した例と同様である。

また、本実施形態では、各データ収集機１の位置情報をデータ収集機１が収集するようにしたが、位置情報と時刻が予め設定された移動スケジュールから、時刻に応じた各データ収集機１の位置情報を取得するようにしてもよい。

また、制御データの通信に、ユーザデータの通信とは別に、広域で狭帯域な無線通信方式を採用することで、各データ収集機１のユーザデータの通信エリア外に中継機３が位置する場合でも、データ収集機１の位置情報を受信することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

複数のデータ収集機１が存在する場合、各データ収集機１と中継機３との間の通信のスループットが高くなるようにすることが、システム全体の性能を向上させる上で望ましい。そこで、本実施形態では、各データ収集機１と中継機３との間の通信のスループットが全体的に高くなるように、中継機３の位置を制御する。特に本実施形態では、各データ収集機１と中継機３との間の通信のスループットが合計で最大となる位置に中継機３を移動させる制御を行う。

次に、第５実施形態に係るシステム性能判定について説明する。図２２は、システム性能判定の手順を示すフロー図である。図２３は、距離−ＭＣＳテーブルの一例を示す説明図である。

図２２に示すように、システム性能判定では、まず、各データ収集機１の位置情報に基づいて、中継機３の各候補位置における各データ収集機１と中継機３との通信距離を算出する（ＳＴ３３１）。次に、距離−ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）テーブル（図２３参照）を参照して、中継機３の各候補位置での通信距離に対応するスループットを取得する（ＳＴ３３２）。そして、中継機３の各候補位置でのスループットの合計値を算出して、その合計値が最大となる候補位置を取得して、その候補位置を中継機３の目標位置に決定する（ＳＴ３３３）。

図２３に示すように、距離−ＭＣＳテーブルには、ＭＣＳ−距離Ｉｎｄｅｘごとに、通信距離、無線品質（Ｓ／Ｎ比）、符号化率、変調方式およびＴＢＳサイズが規定されている。ここで、ＴＢＳサイズがスループットを表す。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

複数のデータ収集機１が存在する場合、各データ収集機１と中継機３との間の無線品質が全体的に良好になるようにすることが、システム全体の性能を向上させる上で望ましい。そこで、本実施形態では、各データ収集機１と中継機３との間の無線品質が全体的に良好になるように、中継機３の位置を制御する。特に本実施形態では、各データ収集機１と中継機３との間の無線品質の評価値（Ｓ／Ｎ比）の平均値が最大になる位置に中継機３を移動させる制御を行う。

次に、第６実施形態に係るシステム性能判定について説明する。図２４は、システム性能判定の手順を示すフロー図である。

システム性能判定では、まず、各データ収集機１の位置情報に基づいて、中継機３の各候補位置における各データ収集機１と中継機３との通信距離を算出する（ＳＴ３４１）。次に、距離−ＭＣＳテーブル（図２３参照）を参照して、中継機３の各候補位置での通信距離に対応する無線品質を取得する（ＳＴ３４２）。そして、中継機３の各候補位置での無線品質の平均値を算出して、その平均値が最大となる候補位置を目標位置に決定する（ＳＴ３４３）。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図２５は、第７実施形態に係る反射伝送方式を示す説明図である。

本実施形態では、中継機３に、金属板などで形成された反射板４１（反射部）を設けて、データ収集機１から送信される電波（例えばミリ波）を反射板４１で反射することで、データ収集機１から地上機２へのユーザデータの送信を中継する。

なお、中継機３では、ユーザデータの中継が、反射板４１を利用した反射伝送方式により行われるが、制御データの送受信は無線通信部２２で行われる。

次に、第７実施形態に係る中継機３および反射板４１の制御について説明する。図２６は、中継機３および反射板４１の制御状況を示す説明図である。

本実施形態では、データ収集機１の位置の制御と反射板４１の角度の制御とを組み合わせる。特に本実施形態では、まず、データ収集機１が移動するのに応じて、反射板４１を備えた中継機３を移動させることで、ユーザデータの中継を行う。また、中継機３の移動で対応ができない場合があり、この場合には、反射板４１の角度を制御することで、ユーザデータの中継を行う。

図２６に示す例では、まず、反射板４１を水平方向として中継を行う。この場合、地上機２とデータ収集機１との中心位置に中継機３を配置することで、電波の入射角と反射角とが等しくなり、中継を行うことができる。また、図２６に示す例では、中継機３の移動許容エリアが設定されており、この移動許容エリア外に中継機３を移動させることができない。このため、移動許容エリア内で、中継を行うことができない場合には、反射板４１の角度を変化させて中継を行う。

具体的には、図２６（Ａ）に示す状態から、図２６（Ｂ）に示すように、データ収集機１が移動すると、中継機３を移動させて反射板４１の位置をずらすことで、中継を行うことができる。図２６（Ｃ）に示すように、さらにデータ収集機１が移動すると、移動許容エリア内では中継を行うことができなくなるが、電波の入射角と反射角とが等しくなるように反射板４１の角度を変化させることで、中継を行うことができる。

本実施形態は、例えばデータ収集機１のカメラで撮影した映像を配信する場合のように、地上機２とデータ収集機１とが１対１で通信を行う場合に好適である。また、スタジアムにおいて、グランド上のデータ収集機１（例えば審判に装着したカメラ）で撮影した競技の映像を配信する場合、中継機３がグランドの上空に進入しないようにすることが望ましく、このような場合に、中継機３の移動許容エリアが設定される。

次に、第７実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図２７は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

図２７（Ａ）に示すように、地上機２では、まず、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、中継機３から送信される位置情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、反射板角度算出処理を行う（ＳＴ１２１）。次に、無線通信部３２から中継機３に反射板角度通知を送信する（ＳＴ１０１）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

図２７（Ｂ）に示すように、反射板角度算出処理（ＳＴ１２１）では、地上機２、データ収集機１および中継機３の位置情報に基づいて、反射板４１に対する入射角および反射角を算出して、その入射角および反射角が等しくなる反射板４１の角度を算出する（ＳＴ３５１）。

なお、本実施形態では、位置情報に基づいて反射板４１の角度を算出する処理を地上機２で行うようにしたが、この処理を中継機３で行うようにしてもよい。この場合、地上機２およびデータ収集機１の位置情報を中継機３に通知するようにする。

次に、第７実施形態に係る中継機３の動作について説明する。図２８は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

次に、測位部２１において中継機３の位置情報を取得する（ＳＴ５０４）。次に、無線通信部２２から中継機３の位置情報を地上機２に送信する（ＳＴ５５１）。

そして、地上機２から送信される反射板角度通知を受信すると（ＳＴ５５２でＹｅｓ）、その反射板角度通知で指示された目標角度となるように反射板４１の角度を変更する（ＳＴ５５３）。そして、位置情報の取得（ＳＴ５０４）以降の動作を繰り返す。一方、地上機２からの反射板角度通知を受信しない場合には（ＳＴ５５２でＮｏ）、位置情報の送信（ＳＴ５５１）の動作を繰り返す。

次に、第７実施形態に係るデータ収集機１の動作について説明する。図２９は、データ収集機１の動作手順を示すフロー図である。

データ収集機１では、まず、地上機２から中継機３経由で送信される中継開始指示を無線通信部１２で受信すると（ＳＴ７０１でＹｅｓ）、中継機３の中継によるユーザデータの送信を開始する（ＳＴ７２１）。

次に、測位部１１においてデータ収集機１の位置情報を取得する（ＳＴ７０３）。次に、データ収集機１の位置情報を中継機３経由で地上機２に送信する（ＳＴ７２２）。そして、データ収集機１が移動した場合には（ＳＴ７１０でＹｅｓ）、位置情報の取得（ＳＴ７０４）以降の動作を繰り返す。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図３０は、第８実施形態に係る制御状況を示す説明図である。

反射板４１を利用した反射伝送方式の場合、反射後の電波が大きく減衰する特徴がある。そこで、本実施形態では、データ収集機１から中継機３を介して地上機２にユーザデータを通信する場合に、反射後の通信距離、すなわち、中継機３と地上機２との間の通信距離が、反射前の通信距離、すなわち、データ収集機１と中継機３との間の通信距離より短くなるような位置に、中継機３を移動させる。

この場合、反射後の通信距離が可能な限り短くなるように中継機３の位置を制御すればよい。また、反射前と反射後との通信距離の比率（例えば１０対１）を予め設定しておき、この通信距離の比率となるように中継機３の位置を制御すればよい。また、反射後の通信距離の許容範囲を予め設定しておき、反射後の通信距離が許容範囲に入るように中継機３の位置を制御すればよい。

（第９実施形態）
次に、第９実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。また、本実施形態に係る制御状況は、図３０に示す例と同様である。

反射板４１を利用した反射伝送方式の場合、反射後の電波が大きく減衰する特徴がある。そこで、本実施形態では、データ収集機１から中継機３を介して地上機２にユーザデータを通信する場合に、反射後の無線品質、すなわち、中継機３と地上機２との間の無線品質が、反射前の無線品質、すなわち、データ収集機１と中継機３との間の無線品質より良好となるような位置に、中継機３を移動させる。

この場合、反射後の通信距離が可能な限り短くなるように中継機３の位置を制御すればよい。また、反射前と反射後との無線品質の比率（例えば１対３）を予め設定しておき、この無線品質の比率となるように中継機３の位置を制御すればよい。

（第１０実施形態）
次に、第１０実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図３１は、第１０実施形態に係る制御状況を示す説明図である。

第７実施形態などでは、反射板４１を利用した反射伝送方式で中継を行う。この場合、地上機２、データ収集機１および中継機３の位置情報に基づいて、反射板４１の位置および角度を適切に設定することで、中継が可能になる。ところが、中継機３が、移動体ネットワークの基地局５（データ受信装置）を介して監視センター６と通信を行う場合、中継機３の位置制御のために、基地局５の位置情報が必要となるが、基地局５の位置情報を取得できない場合がある。

そこで、本実施形態では、反射板４１を一定の角度（例えば４５度）に固定する。そして、データ収集機１の真上に中継機３を配置して、反射板４１の角度および高度を変化させながら無線品質を測定して、その測定結果に基づいて、中継可能な反射板４１の角度および高度を特定する中継準備を行い、この中継準備で取得した反射板４１の角度および高度で中継を行う。中継機３は、データ収集機１が移動すると、そのデータ収集機１に追従して移動する。

また、本実施形態では、無線品質の良否の判定をデータ収集機１が行うものとする。

なお、本実施形態では、中継機３が回転することで反射板４１の方向を変化させ、中継機３が昇降することで反射板４１の高度を変化させるようにするが、中継機３に反射板４１を回転可能に設けて、反射板４１自体を回転させることで反射板４１の方向を変化させるようにしてもよい。

次に、第１０実施形態に係る中継機３の動作について説明する。図３２は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

中継機３では、まず、地上機２から送信される中継開始指示を無線通信部２２で受信すると（ＳＴ５０１でＹｅｓ）、中継準備を開始する（ＳＴ５６１）。

この中継準備（ＳＴ５６２〜ＳＴ５７１）では、反射板４１の高度を所定の範囲（５ｍ〜１５ｍ）で段階的に変更しながら（ＳＴ５６３）、反射板４１の方向を段階的に変更する動作（ＳＴ５６５）を繰り返す。

このとき、反射板４１の方向を変更すると（ＳＴ５６５）、現在の方向および高度をデータ収集機１に通知する（ＳＴ５６６）。そして、データ収集機１での無線品質測定に要する所定の時間（待ち時間）だけ待機した後（ＳＴ５６７）、データ収集機１から送信される制御指示を受信しない場合には（ＳＴ５６８でＮｏ）、反射板４１を次の方向に変更する（ＳＴ５６５）。そして、反射板４１が３６０度回転しても、データ収集機１からの制御指示を受信しない場合には（ＳＴ５６８でＮｏ）、反射板４１を次の高度に変更する（ＳＴ５６３）。

このようにして、反射板４１の高度を所定の範囲（５ｍ〜１５ｍ）で段階的に変更しながら（ＳＴ５６３）、反射板４１の方向を段階的に変更する動作（ＳＴ５６５）を繰り返して、データ収集機１から送信される制御指示を受信すると（ＳＴ５６８でＹｅｓ）、制御指示で指示された方向および高度となるように、自装置を制御する（ＳＴ５７１）。

このようにして中継準備が完了すると、中継を開始する（ＳＴ５０２）。

次に、第１０実施形態に係るデータ収集機１の動作について説明する。図３３は、データ収集機１の動作手順を示すフロー図である。

データ収集機１では、まず、地上機２から中継機３経由で送信される中継開始指示を無線通信部１２で受信すると（ＳＴ７０１でＹｅｓ）、中継準備を開始する（ＳＴ７３１）。

この中継準備では、中継機３から送信される方向および高度の情報を受信すると（ＳＴ７３２でＹｅｓ）、無線通信部１２で中継機３との間の無線品質を測定する（ＳＴ７３３）。そして、無線品質が所定のしきい値以上である場合には（ＳＴ７３４でＹｅｓ）、無線通信部１２から中継機３に制御指示（方向および高度を含む）を送信する（ＳＴ７３５）。そして、中継機３の中継によるユーザデータの送信を開始する（ＳＴ７２１）。一方、無線品質がしきい値未満である場合には（ＳＴ７３４でＮｏ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ７３２）以降の動作を繰り返す。

このように本実施形態では、反射板４１の方向および高度を変化させながら、その都度、反射板４１の方向および高度をデータ収集機１に通知し、データ収集機１で無線品質を測定して、基準を満たす無線品質が得られる反射板４１の方向および高度が特定されると、そのときの反射板４１の方向および高度で中継を開始するようにデータ収集機１から中継機３に指示する。

なお、本実施形態では、基準を満たす無線品質が得られる反射板４１の方向および高度が特定されたタイミングで中継準備を終了するようにしたが、反射板４１の方向および高度を段階的に変更しながら、データ収集機１で無線品質を測定する処理を、所定の範囲での全ての方向および高度について実施して、全ての方向および高度での無線品質情報を収集した上で、無線品質が最も良好となる方向および高度を取得して、その方向および高度で中継を行うようにしてもよい。

（第１０実施形態の変形例）
次に、第１０実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第１０実施形態では、無線品質の良否の判定をデータ収集機１が行うようにしたが、本変形例では、無線品質の良否の判定を中継機３が行う。

次に、第１０実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図３４は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

この中継準備（ＳＴ５６２〜ＳＴ５８３）では、反射板４１の高度を所定の範囲（５ｍ〜１５ｍ）で段階的に変更しながら（ＳＴ５６３）、反射板４１の方向を段階的に変更する動作（ＳＴ５６５）を繰り返す。

このとき、反射板４１の方向を変更したところで（ＳＴ５６５）、データ収集機１から送信される無線品質情報を受信すると（ＳＴ５８１でＹｅｓ）、無線品質が所定のしきい値以上か否かを判定する（ＳＴ５８２）。ここで、無線品質がしきい値未満となる場合には（ＳＴ５８２でＮｏ）、反射板４１を次の方向に変更する（ＳＴ５６５）。そして、反射板４１が３６０度回転しても、無線品質がしきい値未満となる場合には（ＳＴ５８２でＮｏ）、反射板４１を次の高度に変更する（ＳＴ５６３）。

このようにして、反射板４１の高度を所定の範囲（５ｍ〜１５ｍ）で段階的に変更しながら（ＳＴ５６３）、反射板４１の方向を段階的に変更する動作（ＳＴ５６５）を繰り返して、無線品質がしきい値以上となると（ＳＴ５８２でＹｅｓ）、データ収集機１に中継開始通知を送信する（ＳＴ５８３）。

次に、第１０実施形態の変形例に係るデータ収集機１の動作について説明する。図３５は、データ収集機１の動作手順を示すフロー図である。

この中継準備では、まず、無線通信部１２で中継機３との間の無線品質を測定する（ＳＴ７４１）。次に、無線通信部１２から無線品質情報を中継機３に送信する（ＳＴ７４２）。そして、中継機３から送信される中継開始指示を受信すると（ＳＴ７４３でＹｅｓ）、中継機３の中継によるユーザデータの送信を開始する（ＳＴ７２１）。一方、中継機３からの中継開始指示がない場合には（ＳＴ７４３でＮｏ）、無線品質の測定（ＳＴ７４１）以降の動作を繰り返す。

このように本変形例では、反射板４１の方向および高度を変化させながら、データ収集機１で無線品質を測定して、測定結果を中継機３に通知し、基準を満たす無線品質が得られる反射板４１の方向および高度が特定されると、そのときの反射板４１の方向および高度で中継を開始する。

（第１１実施形態）
次に、第１１実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

複数のデータ収集機１が存在する場合に、全てのデータ収集機１で所要のＱｏＳ（Quality of Service）が確保される位置に中継機３が存在するとは限らない。例えば、データ収集機１に求められるＱｏＳとして、平均的な最低保証通信レートが１０Ｍｂｐｓである場合に、そのデータ収集機１が中継機３から離れる方向に移動して、中継機３との距離が長くなることで、平均通信レートが１０Ｍｂｐｓ未満になり、データ収集機１に求められるＱｏＳを確保できなくなることがある。

そこで、本実施形態では、データ収集機１に求められるＱｏＳを満足する適切な位置に中継機３を移動させるように中継機３の位置制御を行う。具体的には、データ収集機１の最低保証レートが確保される位置に中継機３を移動させる。

また、本実施形態では、ＱｏＳに基づく中継機３の位置制御を地上機２が行うものとする。

次に、第１１実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図３６は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

図３６（Ａ）に示すように、地上機２では、まず、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、中継機３から送信されるデータ収集機１および中継機３の位置情報、データ収集機１および中継機３の撮影画像およびデータ収集機１と中継機３との間の無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、無線品質情報に基づいて、各データ収集機１のＱｏＳに関するＱｏＳ判定を行い、各データ収集機１のＱｏＳを満足する中継機３の目標位置を算出する（ＳＴ１３１）。

そして、目標位置と現在位置とが異なる場合には（ＳＴ１３２でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に移動指示を送信する（ＳＴ１０７）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、目標位置と現在位置とが同じ場合には（ＳＴ１３２でＮｏ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

図３６（Ｂ）に示すように、ＱｏＳ判定（ＳＴ１３１）では、まず、各データ収集機１の平均通信レートを算出する（ＳＴ３６１）。また、予め設定された各データ収集機１の最低保証レートを取得する（ＳＴ３６２）。そして、各データ収集機１について平均レートと最低保証レートとを比較して、平均レートと最低保証レートとの差分が所定のしきい値より大きいデータ収集機１がある場合には（ＳＴ３６３でＮｏ）、そのデータ収集機１の平均レートが改善するような中継機３の目標位置を算出する（ＳＴ３６４）。一方、平均レートと最低保証レートとの差分がしきい値以下である場合には（ＳＴ３６３でＹｅｓ）、終了する。

ここで、中継機３の目標位置は、例えば、平均レートの改善が望まれるデータ収集機１と地上機２とを結ぶ直線上の中心位置とすればよい。また、データ収集機１と中継機３との通信距離が、所定の基準値以内に収まるように、中継機３の目標位置を設定するようにしてもよい。

（第１１実施形態の変形例）
次に、第１１実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第１１実施形態では、ＱｏＳ判定に基づく中継機３の位置制御を地上機２が行うようにしたが、本変形例では、ＱｏＳ判定に基づく中継機３の位置制御を中継機３が行う。

次に、第１１実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図３７は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

次に、測位部２１において中継機３の位置情報を取得する（ＳＴ５０４）。そして、データ収集機１から送信される位置情報、撮影画像および無線品質情報を受信すると（ＳＴ５１１でＹｅｓ）、制御部２３において、各データ収集機１に関するＱｏＳ判定を行い、中継機３の目標位置を算出する（ＳＴ５９１）。

一方、データ収集機１からの情報を受信しない場合には（ＳＴ５１１でＮｏ）、次に、カメラ２５から撮影画像を取得する（ＳＴ５０５）。また、無線通信部２２からデータ収集機１との間の無線品質を取得する（ＳＴ５０６）。そして、ＱｏＳ判定を行う（ＳＴ５９１）。

そして、中継機３の目標位置と現在位置とが異なる場合には（ＳＴ５９２でＹｅｓ）、自装置を移動する（ＳＴ５３３）。そして、位置情報の取得（ＳＴ５０４）以降の動作を繰り返す。一方、中継機３の目標位置と現在位置とが同じ場合には（ＳＴ５９２でＮｏ）、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。

（第１２実施形態）
次に、第１２実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図３８は、第１２実施形態に係る制御状況を示す説明図である。

複数のデータ収集機１が存在する場合、データ収集機１から送信されるユーザデータは、その内容に応じて重要度が異なり、重要度が高いユーザデータを送信するデータ収集機１を優先して、ＱｏＳを確保することが望まれる。そこで、本実施形態では、データ収集機１に優先度を設定して、優先度が高いデータ収集機１で所要のＱｏＳが確保される位置に中継機３を移動させる。すなわち、データ収集機１の優先度に基づいて、ＱｏＳ判定の対象となるデータ収集機１を選定して、そのデータ収集機１に関するＱｏＳ判定に基づいて、中継機３の目標位置を決定する。

具体的には、図３８（Ａ）に示すように、一方のデータ収集機１の優先度が高く、他方のデータ収集機１の優先度が低い場合、図３８（Ｂ）に示すように、優先度が高いデータ収集機１で所要のＱｏＳが確保されるように、そのデータ収集機１に近づくように中継機３を移動させる。

また、図３８（Ｃ）に示すように、データ収集機１の優先度が変化すると、図３８（Ｄ）に示すように、優先度が高くなったデータ収集機１で所要のＱｏＳが確保されるように、そのデータ収集機１に近づくように中継機３を移動させる。

データ収集機１の優先度は、データ収集機１ごとに予め設定されたものでもよいが、データ収集スケジュールやその他の情報に基づいて、適宜に変更するようにしてもよい。また、データ収集機１から送信されるユーザデータの内容に応じて、優先度を変更するようにしてもよい。例えば、放送用途では、重要な内容の放送映像を送信するデータ収集機１の優先度を高くして、そのデータ収集機１のＱｏＳを確保するようにするとよい。また、監視用途では、犯人を追跡中の映像を送信するデータ収集機１の優先度を高くして、そのデータ収集機１のＱｏＳを確保するようにするとよい。また、優先度が上位の複数のデータ収集機１において所要のＱｏＳが確保されるように、中継機３を移動させるようにしてもよい。

次に、第１２実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図３９は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

図３９（Ａ）に示すように、地上機２では、まず、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、中継機３から送信されるデータ収集機１および中継機３の位置情報、データ収集機１および中継機３の撮影画像およびデータ収集機１と中継機３との間の無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、位置情報および無線品質情報に基づいて、データ収集機１に関する優先度判定を行う（ＳＴ１４１）。次に、優先度が高いと判定されたデータ収集機１を対象として、無線品質情報に基づいて、各データ収集機１のＱｏＳに関するＱｏＳ判定を行い、各データ収集機１のＱｏＳを満足する中継機３の目標位置を算出する（ＳＴ１３１）。

そして、目標位置と現在位置とが異なる場合には（ＳＴ１３２でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に移動指示を送信する（ＳＴ１０７）。そして、中継機３からの情報の取得（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、目標位置と現在位置とが同じ場合には（ＳＴ１３２でＮｏ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

図３９（Ｂ）に示すように、優先度判定（ＳＴ１４１）では、優先度が高いデータ収集機１の位置情報および無線品質情報のみを取得する（ＳＴ３７１）。

なお、本実施形態では、優先度判定により、データ収集機１の優先度に基づいてＱｏＳ判定の対象となるデータ収集機１を絞り込むようにしたが、優先度に基づいて第３〜第６実施形態のシステム性能判定の対象を絞り込むようにしてもよい。

（第１２実施形態の変形例）
次に、第１２実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第１２実施形態では、ＱｏＳ判定に基づく中継機３の位置制御を地上機２が行うようにしたが、本変形例では、ＱｏＳ判定に基づく中継機３の位置制御を中継機３が行う。

次に、第１２実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図４０は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

次に、測位部２１において中継機３の位置情報を取得する（ＳＴ５０４）。そして、データ収集機１から送信される位置情報、撮影画像および無線品質情報を受信すると（ＳＴ５１１でＹｅｓ）、制御部２３において、各データ収集機１に関する優先度判定を行う（ＳＴ６０１）。次に、選定したデータ収集機１に関するＱｏＳ判定を行い、中継機３の目標位置を算出する（ＳＴ５９１）。

一方、データ収集機１からの情報を受信しない場合には（ＳＴ５１１でＮｏ）、次に、カメラ２５から撮影画像を取得する（ＳＴ５０５）。また、無線通信部２２からデータ収集機１との間の無線品質を取得する（ＳＴ５０６）。そして、優先度判定（ＳＴ６０１）およびＱｏＳ判定（ＳＴ５９１）を行う。

（第１３実施形態）
次に、第１３実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

中継機３の周辺に無線ネットワークが存在し、また、中継機３の周辺に他の中継機３が存在すると、無線ネットワークや他の中継機３の無線通信との間で干渉が発生する。そこで、本実施形態では、無線ネットワークや他の中継機３の無線通信との間の干渉量を測定して、干渉量が所定値以上になる場合には、干渉量が低減する方向にデータ収集機１を移動させる。

また、本実施形態では、干渉に基づくデータ収集機１の位置制御を地上機２が行うものとする。

なお、本実施形態では、干渉量が低減する方向にデータ収集機１を移動させる制御を行うが、干渉量が低減する方向に中継機３を移動させる制御を行うようにしてもよい。

次に、第１３実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図４１は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

図４１（Ａ）に示すように、地上機２では、まず、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、中継機３から送信されるデータ収集機１および中継機３の位置情報、データ収集機１および中継機３の撮影画像およびデータ収集機１と中継機３との間の無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、位置情報および無線品質情報に基づいて、他の無線通信との間の干渉の有無に関する干渉判定を行う（ＳＴ１５１）。

そして、干渉判定で干渉があると判定された場合には（ＳＴ１５２でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３経由でデータ収集機１に移動指示を送信する（ＳＴ１０８）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、干渉がないと判定された場合には（ＳＴ１５２でＮｏ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

移動指示では、データ収集機１の移動方向を指示する。データ収集機１の移動方向は、干渉がないと判定された直前の位置に戻る方向とすればよい。また、高度を上げる方向としてもよい。

図４１（Ｂ）に示すように、干渉判定（ＳＴ１５１）では、干渉量を取得して、干渉量が所定のしきい値以上か否かを判定する（ＳＴ３８１）。ここで、干渉量がしきい値以上であれば（ＳＴ３８１でＹｅｓ）、干渉が発生していると判定する（ＳＴ３８２）。

（第１３実施形態の変形例）
次に、第１３実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第１３実施形態では、干渉判定に基づく中継機３およびデータ収集機１の位置制御を地上機２が行うようにしたが、本変形例では、干渉判定に基づく中継機３およびデータ収集機１の位置制御を中継機３が行う。

次に、第１３実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図４２は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

中継機３では、まず、地上機２から送信される中継開始指示を無線通信部２２で受信すると（ＳＴ５０１でＹｅｓ）、制御部２３においてユーザデータの中継を開始する（ＳＴ５０２）。

そして、データ収集機１から送信される位置情報、撮影画像および無線品質情報を受信すると（ＳＴ５１１でＹｅｓ）、位置情報および無線品質情報に基づいて、干渉判定を行う（ＳＴ６１１）。

そして、干渉判定で干渉があると判定された場合には（ＳＴ６１２でＹｅｓ）、データ収集機１に移動指示を送信する（ＳＴ５１４）。そして、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。一方、干渉がないと判定された場合には（ＳＴ６１２でＮｏ）、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。

（第１４実施形態）
次に、第１４実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

本実施形態では、無線ネットワークや他の中継機３の無線通信との間の干渉量を測定して、干渉量が所定値以上になった場合、データ収集機１からユーザデータを送信するときの送信電力を低減する。

また、本実施形態では、干渉に基づくデータ収集機１の通信制御を地上機２が行う。

次に、第１４実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図４３は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

次に、中継機３から送信される位置情報、撮影画像および無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、位置情報および無線品質情報に基づいて、他の無線通信との間の干渉の有無に関する干渉判定を行う（ＳＴ１５１）。

そして、干渉判定で干渉があると判定された場合には（ＳＴ１５２でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３経由でデータ収集機１に送信電力指示を送信する（ＳＴ１６１）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、干渉がないと判定された場合には（ＳＴ１５２でＮｏ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

送信電力指示では、干渉量に応じて送信電力を下げるよう指示する。指示する送信電力の値は、例えばしきい値に対する超過分が小さくなるように設定する。これにより、ネットワークへの影響を低減することができる。この場合、通信品質が劣化することが想定されるため、通信品質の劣化に耐性がある誤り訂正や変調方式に変更して、劣化した利得分を補完するようにしてもよい。

次に、第１４実施形態に係るデータ収集機１の動作について説明する。図４４は、データ収集機１の動作手順を示すフロー図である。

次に、測位部１１からデータ収集機１の位置情報を取得する（ＳＴ７０３）。また、カメラ１５から撮影画像を取得する（ＳＴ７０４）。また、無線通信部１２から中継機３との間の無線品質情報を取得する（ＳＴ７０５）。そして、位置情報、撮影画像および無線品質情報を、無線通信部１２から中継機３経由で地上機２に送信する（ＳＴ７０６）。

そして、地上機２から中継機３経由で送信される送信電力制限指示を無線通信部１２で受信すると（ＳＴ７５１でＹｅｓ）、その送信電力制限指示で指定された送信電力に変更する（ＳＴ７５２）。そして、撮影画像の取得（ＳＴ７０４）以降の動作を繰り返す。一方、地上機２からの送信電力制限指示がない場合には（ＳＴ７５１でＮｏ）、撮影画像の取得（ＳＴ７０４）以降の動作を繰り返す。

（第１４実施形態の変形例）
次に、第１４実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第１２実施形態では、干渉判定に基づくデータ収集機１の通信制御を地上機２が行うようにしたが、本変形例では、干渉判定に基づくデータ収集機１の通信制御を中継機３が行う。

次に、第１４実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図４５は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

そして、干渉判定で干渉があると判定された場合には（ＳＴ６１２でＹｅｓ）、データ収集機１に送信電力指示を送信する（ＳＴ６２１）。そして、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。一方、干渉がないと判定された場合には（ＳＴ６１２でＮｏ）、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。

（第１５実施形態）
次に、第１５実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

本実施形態では、無線ネットワークや他の中継機３の無線通信との間の干渉量を測定して、干渉量が所定値以上になる場合には、データ収集機１からのユーザデータの送信を停止する。そして、干渉測定は継続して、データ収集機１の移動などにより干渉量が所定値未満になると、データ収集機１と中継機３との間でのユーザデータの通信を再開する。

次に、第１５実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図４６は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

そして、干渉判定で干渉があると判定された場合には（ＳＴ１５２でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３経由でデータ収集機１にデータ通信停止指示を送信する（ＳＴ１７１）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、干渉がないと判定された場合には（ＳＴ１５２でＮｏ）、無線通信部３２から中継機３経由でデータ収集機１にデータ通信許可指示を送信する（ＳＴ１７２）。これにより、データ通信停止後に干渉がなくなった場合にデータ通信を開始させることができる。以後、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

データ収集機１では、地上機２からのデータ通信停止指示を受信すると、ユーザデータの送信を停止し、データ通信許可指示を受信すると、ユーザデータの送信を開始する。

（第１５実施形態の変形例）
次に、第１５実施形態の変形例について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

第１５実施形態では、干渉判定に基づくデータ収集機１の通信制御を地上機２が行うようにしたが、本変形例では、干渉判定に基づくデータ収集機１の通信制御を中継機３が行う。

次に、第１５実施形態の変形例に係る中継機３の動作について説明する。図４７は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

そして、干渉判定で干渉があると判定された場合には（ＳＴ６１２でＹｅｓ）、データ収集機１にデータ通信停止指示を送信する（ＳＴ６３１）。そして、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。一方、干渉がないと判定された場合には（ＳＴ６１２でＮｏ）、データ収集機１にデータ通信許可指示を送信する（ＳＴ６３２）。そして、データ収集機１からの情報の受信（ＳＴ５１１）以降の動作を繰り返す。

（第１６実施形態）
次に、第１６実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図４８は、第１６実施形態に係る制御状況を示す説明図である。

データ収集機１の周辺に複数の中継機３が存在する場合、データ収集機１が移動するのに応じて、適切な別の中継機３に切り替えてユーザデータを送信するようにするとよい。このとき、データ収集機１と中継機３との通信距離が長く、無線品質があまり良好でない場合には、切り替え時に通信が切断される可能性がある。

そこで、本実施形態では、データ収集機１が移動するのに応じて、中継機３を切り替える際に、中継機３の切替えが円滑に行われるように、切り替え先（ハンドオーバ先）の中継機３を適切な位置に移動させる。このとき、中継機３同士の間隔を適切に制御して、中継機３同士の間隔が必要以上に狭くならないようにすれば、システム全体での通信可能エリアを広く確保することができる。

具体的には、図４８（Ａ）に示す状態から、図４８（Ｂ）に示すように、データ収集機１が移動することで、それまで中継を行っていた中継機３から離れて、別の中継機３に近づいた状態となると、図４８（Ｃ）に示すように、接続先を移動先の中継機３に切り替える。このとき、データ収集機１と切り替え先の中継機３との通信距離が長い場合には、データ収集機１と切り替え先の中継機３との通信距離が適切な距離となるように、切り替え先の中継機３をデータ収集機１側に移動させる。

なお、切り替え先の中継機３を移動させる場合、切り替え前の中継機３と現在接続中のデータ収集機１の中継を途切れさせることなく継続することができる最低限の移動距離だけ、中継機３を移動させればよい。

特に本実施形態では、中継機３の位置制御を地上機２が行うものとする。

次に、第１６実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図４９は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。図５０は、ハンドオーバ判定の手順を示すフロー図である。

図４９に示すように、地上機２では、まず、ユーザによる中継開始の入力操作が入力部３６で行われると（ＳＴ１０１でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に中継開始指示を送信する（ＳＴ１０２）。これにより中継機３でユーザデータの中継が開始される。

次に、中継機３から送信されるデータ収集機１および中継機３の位置情報、データ収集機１および中継機３の撮影画像およびデータ収集機１と中継機３との間の無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、位置情報および無線品質情報に基づいて、ハンドオーバの要否に関するハンドオーバ判定を行う（ＳＴ１８１）。

そして、ハンドオーバ判定の結果が通常のハンドオーバである場合には（ＳＴ１８２でＹｅｓ）、データ収集機１に、無線通信部３２から隣の中継機３をハンドオーバ先としたハンドオーバ指示を送信する（ＳＴ１８３）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

一方、ハンドオーバ判定の結果が、通常のハンドオーバでなく（ＳＴ１８２でＮｏ）、条件付きのハンドオーバである場合には（ＳＴ１８４でＹｅｓ）、隣の中継機３に、無線通信部３２から移動指示を送信する（ＳＴ１８５）。そして、データ収集機１に、無線通信部３２から隣の中継機３をハンドオーバ先としたハンドオーバ指示を送信し（ＳＴ１８３）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

また、ハンドオーバ判定の結果が通常のハンドオーバとなると（ＳＴ１８２でＹｅｓ）、データ収集機１に、隣の中継機３をハンドオーバ先としたハンドオーバ指示を送信する（ＳＴ１８３）。

一方、ハンドオーバ判定の結果が、通常のハンドオーバでも条件付きのハンドオーバでもない場合には（ＳＴ１８４でＮｏ）、すなわち、ハンドオーバを実施しない場合には、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

図５０に示すように、ハンドオーバ判定では、まず、各中継機３とデータ収集機１との距離を算出する（ＳＴ３９１）。そして、現在接続中の中継機３との距離が、隣の中継機３との距離より大きい場合で（ＳＴ３９２でＹｅｓ）、かつ、隣の中継機３の無線品質が所定のしきい値以上となる場合には（ＳＴ３９３でＹｅｓ）、通常のハンドオーバと決定する（ＳＴ３９４）。

一方、現在接続中の中継機３との距離が、隣の中継機３との距離より大きくない場合や（ＳＴ３９２でＮｏ）、隣の中継機３の無線品質がしきい値未満である場合には（ＳＴ３９３でＮｏ）、隣の中継機３を対象としたＱｏＳ判定を行う（ＳＴ３９５）。このＱｏＳ判定では、隣の中継機３の無線品質がしきい値以上となる中継機３の目標位置を算出する。

そして、中継機３の目標位置において、現在接続中の中継機３との距離が、隣の中継機３との距離より大きい場合には（ＳＴ３９６でＹｅｓ）、条件付きハンドオーバと決定する（ＳＴ３９７）。一方、現在接続中の中継機３との距離が、目標位置での隣の中継機３との距離より大きくない場合には（ＳＴ３９６でＮｏ）、ハンドオーバを実施しないものと決定する（ＳＴ３９８）。

ＱｏＳ判定は、第１１実施形態（図３６（Ｂ）参照）と同様であるが、この場合の隣の中継機３を対象としたＱｏＳ判定では、隣の中継機３と現在接続中のデータ収集機１に、移動により新たに接続対象となるデータ収集機１を含めて、判定を行う。

次に、第１６実施形態に係るデータ収集機１の動作について説明する。図５１は、データ収集機１の動作手順を示すフロー図である。

そして、地上機２から中継機３経由で送信されるハンドオーバ指示を無線通信部１２で受信すると（ＳＴ７６１でＹｅｓ）、そのハンドオーバ指示で指定された中継機３に接続する（ＳＴ７６２）。

次に、測位部１１からデータ収集機１の位置情報を取得する（ＳＴ７０９）。そして、データ収集機１が移動した場合には（ＳＴ７１０でＹｅｓ）、撮影画像の取得（ＳＴ７０４）以降の動作を繰り返す。一方、データ収集機１が移動しない場合には（ＳＴ７１０でＮｏ）、地上機２からのハンドオーバ指示の受信（ＳＴ７６１）以降の動作を繰り返す。

（第１７実施形態）
次に、第１７実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

中継機３の適切な位置は、建物などの遮蔽物の状況に左右され、建物などの遮蔽物の状況が大きく変化しなければ、中継機３の適切な位置も大きく変化しない。そこで、本実施形態では、過去の中継時における位置情報、無線品質情報、および各種の判定結果を通信履歴情報として蓄積し、この通信履歴情報に基づいて、中継機３の位置制御を行う。この通信履歴情報に基づく中継機３の位置制御は、地上機２または中継機３で行えばよい。また、通信履歴情報は、地上機２または中継機３に蓄積すればよい。

なお、通信履歴情報に基づいて、データ収集機１の移動スケジュールを作成して、この移動スケジュールに基づいて中継機３が移動するものとしてもよい。

次に、第１７実施形態に係る通信履歴情報について説明する。図５２は、中継機３に関する通信履歴情報の一例を示す説明図である。図５３は、データ収集機１に関する通信履歴情報の一例を示す説明図である。

図５２に示すように、中継機３に関する通信履歴情報では、地上機２の位置情報と、中継機３ごとの位置情報、無線品質および見通し判定結果とが蓄積される。図５３に示すように、データ収集機１に関する通信履歴情報では、地上機２の位置情報と、データ収集機１ごとの位置情報、無線品質、見通し判定結果および干渉判定結果とが蓄積される。

このような通信履歴情報を利用することで、中継機３の位置制御を適切にかつ効率よく行うことができる。例えば、見通し判定で見通し状態でないと判定された位置や、干渉判定結果で干渉があると判定された位置に移動させないように制御することで、通信不良を避けることができる。

（第１８実施形態）
次に、第１８実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。

中継機３の最適な位置は、地上機２とデータ収集機１との位置関係に応じて異なり、地上機２およびデータ収集機１の位置から、中継機３の最適な位置を決定することができる。そこで、本実施形態では、地上機２およびデータ収集機１の位置と、中継機３の最適な位置との対応関係が登録された位置データベース（位置関係情報）を予め作成しておき、この位置データベースに基づいて、現在の地上機２およびデータ収集機１の位置に対応する中継機３の最適な位置を取得する。このデータベースに基づく中継機３の位置制御は、地上機２で行えばよいが、中継機３で行うこともできる。

位置データベースを作成するにあたっては、まず、地上機２の設置位置およびデータ収集機１の移動範囲を含む対象エリアに関して、建物などの遮蔽物の設置状況に関する３次元の地図情報を取得する。そして、この地図情報に基づいて、地上機２およびデータ収集機１の各位置に対応する中継機３の最適な位置を算出して、地上機２およびデータ収集機１の各位置に応じた中継機３の最適な位置を登録した位置データベースを作成する。

次に、第１８実施形態に係る位置データベースについて説明する。図５４は、位置データベースの登録内容を示す説明図である。

位置データベースには、地上機２、データ収集機１および中継機３の位置情報が登録されている。この位置データベースを参照することで、現在の地上機２およびデータ収集機１の位置に対応する中継機３の位置を取得することができる。

なお、第７実施形態などのように、中継機３に反射板４１を設けて反射伝送方式で中継を行う場合には、位置データベースに、中継機３の位置と共に反射板４１の角度を登録するようにするとよい。

次に、第１８実施形態に係る地上機２の動作について説明する。図５５は、地上機２の動作手順を示すフロー図である。

次に、中継機３から送信されるデータ収集機１および中継機３の位置情報、データ収集機１および中継機３の撮影画像およびデータ収集機１と中継機３との間の無線品質情報を無線通信部３２で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、制御部３３において、データベースを参照して、現在の地上機２およびデータ収集機１の位置に対応する中継機３の目標位置を取得する（ＳＴ１９１）。なお、地上機２の位置情報は、固定型の地上機の場合は予め記憶部に登録しておけばよいし、移動可能な地上機の場合はＧＰＳなどにより自装置の位置情報を取得するようにすればよい。

そして、目標位置と現在位置とが異なる場合には（ＳＴ１９２でＹｅｓ）、無線通信部３２から中継機３に移動指示を送信する（ＳＴ１０７）。そして、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。一方、目標位置と現在位置とが同じ場合には（ＳＴ１９２でＮｏ）、中継機３からの情報の受信（ＳＴ１０３）以降の動作を繰り返す。

次に、第１８実施形態に係る中継機３の動作について説明する。図５６は、中継機３の動作手順を示すフロー図である。

そして、地上機２から送信される移動指示を受信すると（ＳＴ５０８でＹｅｓ）、その移動指示に従って自装置を移動する（ＳＴ５０９）。そして、位置情報の取得（ＳＴ５０４）以降の動作を繰り返す。一方、地上機２からの移動指示を受信しない場合には（ＳＴ５０８でＮｏ）、位置情報の送信（ＳＴ５５１）の動作を繰り返す。

次に、第１８実施形態に係るデータ収集機１の動作について説明する。図５７は、データ収集機１の動作手順を示すフロー図である。

データ収集機１では、まず、地上機２から中継機３経由で送信される中継開始指示を受信すると（ＳＴ７０１でＹｅｓ）、中継機３の中継によるユーザデータの送信を開始する（ＳＴ７２１）。

次に、測位部１１にてデータ収集機１の位置情報を取得して（ＳＴ７０３）、その位置情報を無線通信部１２から中継機３経由で地上機２に送信する（ＳＴ７２２）。そして、データ収集機１が移動した場合には（ＳＴ７１０でＹｅｓ）、位置情報の取得（ＳＴ７０３）および送信（ＳＴ７２２）を繰り返す。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。また、上記の実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。

例えば、前記の実施形態では、中継機３の位置の制御を中継機３または地上機２で行うようにしたが、中継機３や地上機２とは別の制御装置を設けて、この制御装置で中継機３の位置を制御するようにしてもよい。

この場合、制御装置は、インターネットなどの適宜な通信経路を介して地上機２と接続され、必要な情報、すなわち、中継機３やデータ収集機１の位置情報、データ収集機１と中継機３との間の通信状況に関する情報、中継機３と地上機２との間の通信状況に関する情報などを、地上機２を介して取得すればよい。

また、データ収集機１や中継機３の位置情報、データ収集機１や中継機３の撮影画像は、セルラーネットワークやロボット用の専用無線インタフェースを利用して送受信するようにしてもよい。

本発明に係る無線通信システム、制御装置、中継装置および無線通信制御方法は、データ送信装置が地上または空中を移動することで、遮蔽が発生したり通信距離が長くなったりした場合でも、通信品質の劣化を回避することができる効果を有し、地上または空中を移動可能なデータ送信装置と、データ受信装置と、データ送信装置からデータ受信装置へのユーザデータの送信を中継する中継装置と、を備える無線通信システム、制御装置、中継装置および無線通信制御方法などとして有用である。

１データ収集機（データ送信装置）
２地上機（データ受信装置）
３中継機（中継装置）
５基地局
１１測位部
１２無線通信部
１３制御部
１４記憶部
１５カメラ
２１測位部
２２無線通信部
２３制御部
２４記憶部
２５カメラ
３１測位部
３２無線通信部
３３制御部
３４記憶部
４１反射板（反射部）

Claims

地上または空中を移動可能なデータ送信装置と、データ受信装置と、前記データ送信装置から前記データ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置と、を備える無線通信システムであって、
前記データ送信装置は、
自装置の位置情報を取得する測位部と、
前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、
制御部と、
を備え、
前記中継装置は、
自装置の位置情報を取得する測位部と、
前記データ送信装置および前記データ受信装置と無線通信を行う無線通信部と、
制御部と、
を備え、
前記データ受信装置は、
前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、
制御部と、
を備え、
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記データ送信装置の位置情報、前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御することを特徴とする無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記データ送信装置と前記中継装置との間の見通しが確保されるように、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記データ送信装置および前記中継装置の少なくとも一方は、
周辺を撮影するカメラを備え、
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記カメラの撮影画像から前記データ送信装置または前記中継装置を検出した場合に、見通し状態と判定することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記カメラの撮影画像から前記データ送信装置または前記中継装置を検出し、かつ、前記データ送信装置と前記中継装置との間の無線品質が良好である場合に、見通し状態と判定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
地上または空中を移動可能なデータ送信装置と、データ受信装置と、前記データ送信装置から前記データ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置と、を備える無線通信システムであって、
前記データ送信装置は、
自装置の位置情報を取得する測位部と、
前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、
制御部と、
を備え、
前記中継装置は、
自装置の位置情報を取得する測位部と、
前記データ送信装置および前記データ受信装置と無線通信を行う無線通信部と、
制御部と、
を備え、
前記データ受信装置は、
前記中継装置と無線通信を行う無線通信部と、
制御部と、
を備え、
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記中継装置と前記データ受信装置との間の見通しが確保されるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする無線通信システム。
前記中継装置は、
周辺を撮影するカメラを備え、
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記カメラの撮影画像から前記データ受信装置を検出した場合に、見通し状態と判定す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。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記カメラの撮影画像から前記データ受信装置を検出し、かつ、前記中継装置と前記データ受信装置との間の無線品質が良好である場合に、見通し状態と判定することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
複数の前記データ送信装置の各々と前記中継装置との通信距離が全体的に短くなるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
中継可能な前記データ送信装置が最も多くなるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
複数の前記データ送信装置の各々と前記中継装置との通信のスループットが全体的に大きくなるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
複数の前記データ送信装置の各々と前記中継装置との通信の無線品質が全体的に良好となるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置は、
前記データ送信装置から送信される無線通信の電波を反射する反射部を備え、
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記反射部で反射した電波が前記データ受信装置に到達するように、前記中継装置の位置を制御す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。
前記反射部は、角度を変更可能に設けられ、
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記反射部で反射した電波が前記データ受信装置に到達するように、前記反射部の角度を制御することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記反射部による反射後の前記中継装置から前記データ受信装置との間の通信距離が、反射前の前記データ送信装置から前記中継装置との間の通信距離より短くなるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記反射部による反射後の前記中継装置から前記データ受信装置との間の無線品質が、反射前の前記データ送信装置から前記中継装置との間の無線品質より良好となるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
前記データ受信装置は、無線通信ネットワークの基地局であり、
前記中継装置の前記制御部は、
前記反射部で反射した電波が前記基地局に到達するように、前記反射部の方向および高度を制御することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
複数の前記データ送信装置の各々に求められる通信レートが確保されるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
複数の前記データ送信装置の中から、優先度が高い前記データ送信装置を選定して、そのデータ送信装置に求められる通信レートが確保されるように、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１７に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
他の無線通信との間の干渉が低減するように、前記データ送信装置および前記中継装置の少なくともいずれか一方の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
他の無線通信との間の干渉量を測定し、前記干渉量が所定値以上になった場合、前記データ送信装置からデータを送信するときの送信電力を低減することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
他の無線通信との間の干渉量を測定し、前記干渉量が所定値以上になった場合、前記データ送信装置からのデータの送信を停止することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記データ受信装置の前記制御部は、
前記データ送信装置の接続先を、現在接続中の前記中継装置から別の前記中継装置に切り替える際に、切り替え先の前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置の記憶部および前記データ受信装置の記憶部のいずれかは、
各位置での過去の通信状況に関する通信履歴情報を蓄積し、
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記通信履歴情報と、前記データ送信装置および前記データ受信装置の現在の位置情報と、に基づいて、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記中継装置の記憶部および前記データ受信装置の記憶部のいずれかは、
前記データ送信装置および前記データ受信装置の各位置に対応する前記中継装置の位置に関する位置関係情報を記憶し、
前記中継装置の前記制御部および前記データ受信装置の前記制御部のいずれかは、
前記位置関係情報と、前記データ送信装置および前記データ受信装置の現在の位置情報と、に基づいて、前記中継装置の位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置を制御する制御装置であって、
前記データ受信装置と通信を行う通信部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記データ送信装置の位置情報、移動可能な前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御することを特徴とする制御装置。
地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継する中継装置であって、
自装置の位置情報を取得する測位部と、
前記データ送信装置および前記データ受信装置と無線通信を行う無線通信部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記データ送信装置の位置情報、自装置の位置情報、前記データ送信装置と自装置との間の通信状況に関する情報、および自装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、自装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御することを特徴とする中継装置。
地上または空中を移動可能なデータ送信装置からデータ受信装置へのデータの送信を中継装置で中継する無線通信を、前記中継装置および前記データ受信装置のいずれかで制御する無線通信制御方法であって、
前記データ送信装置の位置情報、移動可能な前記中継装置の位置情報、前記データ送信装置と前記中継装置との間の通信状況に関する情報、および前記中継装置と前記データ受信装置との間の通信状況に関する情報の少なくともいずれかに基づいて、前記中継装置および前記データ送信装置の少なくとも一方の位置を制御することを特徴とする無線通信制御方法。