JP2020155998A - 移動通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】瞬断を無くすとともに、より安定した通信となるように通信手段のハンドオーバの順番を決定する。【解決手段】複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置であって、移動経路上にハンドオーバ開始位置から通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定し、第一切替区間における通信中基地局との間の通信品質が他の通信手段と比較して低い通信手段を少なくとも一つ優先通信手段として選択し、優先通信手段とは異なる通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする。【選択図】図７

Description

本発明は、 移動通信装置に関し、特にハンドオーバ時に通信の瞬断を抑えつつ基地局を切り替える技術に関する。

無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、移動通信装置が移動することによって、接続中の基地局（アクセスポイント）から物理的に離れると、基地局との間の無線通信の状態が劣化する。

そのため、移動通信装置は、現在通信中の基地局から他の基地局への通信チャネルの切替え（ハンドオーバ）を行うが、この際、通信中の基地局との無線通信が一旦切断されるために、通信の瞬断や遅延が発生することが知られている。

そのため、特許文献１では、移動空間の各位置（３次元位置）における各基地局ごとの無線通信品質を予め記憶し、現在位置からの移動先（移動経路）における総合的な無線通信品質を考慮して、切り替える基地局を決定することにより、スキャンを必要とせずに素早いハンドオーバを実現する技術が開示されている。

特開２０１６−１９２６９３号公報

しかしながら、スキャンを省略できたとしても、ハンドオーバ時には切替先の基地局との間で通信チャネルを確立するための各種通信（例えば、暗号通信のための鍵交換のための通信等）が必要とされるため、短時間の瞬断が発生する可能性がある。

また、瞬断が発生しないよう複数の通信手段によるマルチパス伝送を用いても、それぞれの通信手段において他の通信手段がハンドオーバ中であるか否かを考慮せずに各々が独立してハンドオーバすれば、各通信手段が同時にハンドオーバし、瞬断が発生する恐れがあった。

そこで本発明は、複数の通信手段によるマルチパス伝送を用いて、少なくとも一つの通信手段の通信を維持したままで、他の通信手段の通信をハンドオーバさせることで瞬断を無くすとともに、より安定した通信となるようにハンドオーバする通信手段を決定することを目的とする。

かかる課題を解決するために、複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置であって、前記移動空間を分割した分割空間のそれぞれにおける前記各基地局と前記各通信手段との間でなされる通信の品質を示した通信品質と、前記移動経路と、を記憶する記憶手段と、任意のハンドオーバ開始位置にて前記通信手段と通信している通信中基地局から切替先基地局にハンドオーバする際、前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置から前記通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定する区間設定手段と、前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低い通信手段を少なくとも一つ優先通信手段として選択する選択手段と、前記優先通信手段とは異なる前記通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする切替手段と、を備えることを特徴とする移動通信装置を提供する。

かかる構成により、本発明の移動通信装置は、少なくとも一つの通信手段の通信を維持したままで、他の通信手段の通信をハンドオーバさせ、ハンドオーバさせる通信手段を適切に決定するため、ハンドオーバによって通信の瞬断や遅延が生じることを抑制することができる。

また、本発明の好ましい態様として、前記記憶手段は、前記移動経路上での移動速度と、前記各通信手段の前記切替時間とを更に記憶し、区間設定手段は、前記移動速度と前記切替時間とを用いて、前記第一切替区間を設定することを特徴とする。

かかる構成により、各通信手段の切替時間を考慮して通信手段毎に正確な第一切替区間を設定することが可能となり、より適切にハンドオーバさせる通信手段を決定することができる。

また、本発明の好ましい態様として、前記区間設定手段は、さらに前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置よりも先を開始位置とする所定の長さの第二切替区間を設定し、前記選択手段は、前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低く、前記第二切替区間における前記切替先基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して高い前記通信手段を前記優先通信手段として選択することを特徴とする。

かかる構成により、第一切替区間および第二切替区間の両方の通信品質に応じて優先通信手段を設定することが可能となり、より適切にハンドオーバさせる通信手段を決定することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様として、前記移動通信装置の移動を制御する移動制御手段を備え、前記各通信手段について、前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が第一閾値以下の場合、前記移動制御手段が、前記移動通信装置の前記移動速度を大きくすることを特徴とする。

各通信手段の第一区間通信速度、又は、第一区間ＲＳＳＩが小さい場合、どの通信手段からハンドオーバしたとしても通信品質が悪く瞬断や遅延等が生じる恐れがある。そのため、上記構成により、瞬断や遅延等の被害を最小限に抑制することができる。

また、本発明の別の態様によれば、複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置であって、前記移動空間を分割した分割空間のそれぞれにおける前記各基地局と前記各通信手段との間でなされる通信の品質を示した通信品質と、前記移動経路と、を記憶する記憶手段と、任意のハンドオーバ開始位置にて前記通信手段と通信している通信中基地局から切替先基地局にハンドオーバする際、前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置から前記通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定し、前記ハンドオーバ開始位置よりも先を開始位置とする所定の長さの第二切替区間を設定する区間設定手段と、前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低い通信手段、及び前記第二切替区間における前記切替先基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して高い前記通信手段のうち少なくとも一つを優先通信手段として選択する選択手段と、前記優先通信手段とは異なる前記通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする切替手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の別の態様によれば、複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置による通信方法であって、前記移動空間を分割した分割空間のそれぞれにおける前記各基地局と前記各通信手段との間でなされる通信の品質を示した通信品質と、前記移動経路と、を記憶し、任意のハンドオーバ開始位置にて前記通信手段と通信している通信中基地局から切替先基地局にハンドオーバする際、前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置から前記通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定し、前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低い通信手段を少なくとも一つ優先通信手段として選択し、前記優先通信手段とは異なる前記通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする通信方法を提供する。

また、本発明の別の態様によれば、複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置において実行されるプログラムであって、前記移動空間を分割した分割空間のそれぞれにおける前記各基地局と前記各通信手段との間でなされる通信の品質を示した通信品質と、前記移動経路と、を記憶する処理と、任意のハンドオーバ開始位置にて前記通信手段と通信している通信中基地局から切替先基地局にハンドオーバする際、前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置から前記通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定する処理と、前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低い通信手段を少なくとも一つ優先通信手段として選択する処理と、前記優先通信手段とは異なる前記通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする処理と、を実行させるプログラムを提供する。

上記のように、本発明の移動通信装置は、複数の通信手段によるマルチパス伝送を用いて、少なくとも一つの通信手段の通信を維持したままで、他の通信手段の通信をハンドオーバさせることで瞬断を無くすとともに、より安定した通信となるようにハンドオーバする通信手段を決定することが可能となる。

移動通信装置のシステム構成図。 移動通信装置の構成を示すブロック図。 無線通信品質情報を表すテーブル。 移動制御モジュールの機能構成を示すブロック図。 通信制御モジュールの機能構成を示すブロック図。 評価ボクセル群の設定を示す図。 評価ボクセル群の設定を示す図。 評価ボクセル群の設定を示す図。

［実施形態１］
図１は、本発明の移動通信装置１におけるシステム全体を示したシステム構成図である。図１に示すように、本実施形態１における移動通信装置１は、クアッドロータ型の小型無人ドローンである。なお、本発明の適用範囲は、クアッドロータ型の小型無人ドローンに限定されるものではなく、シングルロータ型の無人ドローンや、飛行船型のロボットについても同様に適用することができる。移動通信装置１は、図１のシステム構成図に示すように、外部の警備センタ１００や管理装置１０２と通信し、移動空間内に設定された移動経路に沿って飛行するように構成されている。

警備センタ１００と管理装置１０２とはインターネット等の情報通信網１１０を介して情報伝達可能に接続される。管理装置１０２は、複数の無線ＬＡＮアクセスポイントなどの無線基地局（以下、「基地局１０５」という）と接続され、当該基地局１０５（１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ・・・）を介して、移動通信装置１と無線通信によって情報伝達可能に接続される。警備センタ１００は、管理装置１０２を介して移動通信装置１と通信を行い、移動通信装置１によって撮像された撮像画像を受信する。警備センタ１００は、撮像画像に対して画像処理を行い、警備センタ１００にて異常監視している管理者等（図示しない）に警告を発するような機能を備えていてもよい。

管理装置１０２は、地面や壁面等に設置された固定型の物体検出センサ１０４（１０４ａ，１０４ｂ・・・）を備え、移動空間内に出現した車両や人物等の他物体の位置を検知する。物体検出センサ１０４は、例えば、レーザセンサとすることができる。レーザセンサは、一定の角度サンプル間隔の角度毎にレーザを二次元的にスキャンすることによって、地面（又は床面）から一定の高さの水平面における検知範囲内に存在する他物体（障害物）との距離情報を極座標値として取得する。レーザセンサは、放射状にレーザ光である探査信号を走査し、物体に反射して戻ってきた探査信号を受信して、送信と受信の時間差から物体までの距離を算出し、レーザセンサの設置位置の座標及び探査信号を送信した方向と算出した距離から当該物体の位置の極座標値を求め、当該極座標値をスキャンデータとして移動通信装置１へ送信する。

以下、図２，図４，図５の機能ブロック図及び図３のテーブルを参照して、移動通信装置１の構成及び機能について説明する。

撮像部３は、例えばレンズなどの光学系および所定画素（例えば６４０×４８０画素）のＣＣＤやＣＭＯＳなどの２次元アレイ素子を有する二次元イメージセンサで構成され、飛行空間の撮像画像を所定の時間間隔で取得するいわゆるカラーカメラである。取得した撮像画像は後述する制御部７に出力され、制御部７により記憶部８に記憶されたり、後述する通信手段９を介して管理装置１０２に送信されたりする。

位置検出センサ６は、移動通信装置１の現在位置を取得するためのセンサである。位置検出センサ６は、例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の航法衛星（人工衛星）から送信される電波（航法信号）を受信する。位置検出センサ６は、複数の航法衛星（人工衛星）から送信される航法信号を受信して制御部７へ入力する。なお、位置検出センサ６は、レーザスキャナ、ジャイロセンサ、電子コンパス、気圧センサ等の他のセンサを用いて既知の従来技術により自己位置を得るための情報を取得するものとしてもよい。

通信手段９は基地局１０５との間で、無線ＬＡＮにより無線通信するための通信モジュールである。本実施形態１では、撮像部３によって取得した撮像画像を通信手段９により管理装置１０２に送信し、当該撮像画像を管理装置１０２から警備センタ１００に送信することにより、警備員等が遠隔から侵入者を監視することを可能にする。また、通信手段９は、管理装置１０２から物体検出センサ１０４にて取得したスキャンデータを受信することにより、移動空間に出現した他物体の位置と大きさを推定することを可能にする。

本実施形態１では、２つの通信手段９（以下、「無線機９ａ，９ｂ」という）を用いる。無線機９ａは２．４ＧＨｚの周波数帯域を利用する無線ＬＡＮ通信モジュールとし、無線機９ｂは５ＧＨｚの周波数帯域を利用する無線ＬＡＮ通信モジュールとする。しかし、これに限らず、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＬＴＥなどを利用する通信手段を用いてもよい。また、３つ以上の通信手段を用いてもよい。

また、本実施形態１における無線機９ａ，９ｂ（例えば、無線ＬＡＮモジュールなどのハードウェア）は、ハードウェア的に分離した複数の無線機で構成されているが、一つの無線機（ハードウェア）で複数チャネルの通信を行う構成であってもよい。

各基地局１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，…は、２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚの周波数帯域を利用する無線ＬＡＮアクセスポイントである。しかし、これに限らず、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＬＴＥなどの通信方式を利用する基地局であってもよい。また、各基地局１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，…がそれぞれ複数の通信方式を備えるもののみならず、無線機９ａ，９ｂが利用する通信方式のうち少なくとも一つの通信方式を備える基地局であってもよい。例えば、基地局１０５ａは２．４ＧＨｚ、基地局１０５ｂは５ＧＨｚ、基地局１０５ｃは２．４ＧＨｚの周波数帯域に設定し、移動空間内に設けられた複数の基地局１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，…で複数の通信方式を備えていればよい。

なお、本実施形態１における無線機９ａ，９ｂ及び基地局１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，…は、各通信チャネルを異なる複数の周波数帯域を利用することによって通信しているが、これに限らず、一つの周波数帯域をタイムスロットなどにより複数の通信チャネルとして通信してもよい。

記憶部８は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の情報記憶装置である。記憶部８は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部７との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、基地局設置位置８１、ボクセル情報８２、移動経路８３、無線通信品質情報８４、切替時間８５等の制御部７の各処理に用いられる各種パラメータ、各センサ等の出力値及び撮像画像等が含まれる。

基地局設置位置８１は、移動空間における基地局１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，…が設置された位置を表す位置情報（座標情報）であり、各基地局１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，…の識別情報に対応付けて記憶されている。本実施形態１では、基地局設置位置８１は、予め管理者等によって設定され、記憶部８に記憶されるものとする。

ボクセル情報８２は、移動空間をボクセル空間として複数のボクセルに分割して移動空間の障害物の構造等を表した情報であり、予め管理者等によって設定され記憶部８に記憶される情報である。本実施形態１では、移動空間を所定の大きさ（例えば１５ｃｍ×１５ｃｍ×１５ｃｍ）の単位空間であるボクセルに等分割し、各ボクセルの識別子であるボクセルＩＤと、移動空間におけるボクセル位置（座標）と、ボクセル属性とを対応付けてボクセル情報８２として記憶する。なお、本実施形態１では、ボクセル位置をボクセルの中心（重心）位置の座標値とするが、これに限らず、ボクセルの８つの頂点において対角線をなす２つの頂点の座標値としてもよい。ボクセル属性には、建造物等の障害物に位置するボクセルを「占有ボクセル」と定義して、移動通信装置１が移動できない空間とする。そして、それ以外の自由に飛行可能なエリアに位置するボクセルを「自由ボクセル」として定義する。

移動経路８３は、移動空間内に設定された移動通信装置１が飛行する際の飛行経路となる経路情報である。本実施形態１において、移動経路８３は、ボクセル位置（座標データ）の集合データであり、管理者等によって予め設定され記憶部８に記憶される情報とする。移動経路８３は、前述したように座標データの集合データであるが、当該集合データの中でも、最後の座標データが移動目標位置であり、当該移動目標位置に向かうように移動通信装置１は飛行する。

無線通信品質情報８４は、図３に表すように、各無線機９ａ，９ｂ毎に、各ボクセルのＩＤと、各ボクセルにおいて予め測定した各基地局１０５との間の無線通信品質とを対応付けたテーブル情報である。図３（ａ）は２．４ＧＨｚの無線機９ａの無線通信品質情報８４、図３（ｂ）は５ＧＨｚの無線機９ｂの無線通信品質情報８４を示している。本実施形態１では、同図に表すように、無線通信品質情報８４における無線通信品質を各基地局１０５からの受信信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）とする。しかし、これに限らず、パケットエラーレートや伝送遅延量などといった、他の無線通信品質の評価指標を用いてもよい。また、記憶部８の無線通信品質情報８４の無線通信品質として通信速度（スループット）を記憶してもよい。なお、無線通信品質情報８４における無線通信品質は、自由ボクセルについてのみ設定することとし、占有ボクセルについては設定しないこととする。

切替時間８５は、ハンドオーバ時に、ハンドオーバを開始する位置にて無線機９ａ，９ｂと通信している基地局（以下、「通信中基地局」という）との通信を切断してから切替先の基地局との間で通信チャネルを確立するまでに要する時間であり、無線機９ａ，９ｂごとに予め管理者等によって設定され、記憶部８に記憶される情報とする。

制御部７は、ＣＰＵ等を備えたコンピュータで構成され、記憶部８には図示していないソフトウェアモジュールを読み出して、ＣＰＵ等にて各処理を行うものであり、移動制御モジュール７Ａと、通信制御モジュール７Ｂと、を備える。

移動制御モジュール７Ａは、移動通信装置１が移動経路８３に沿って移動するようモータ４を制御する、飛行のための一連の処理を行うソフトウェアである。移動制御モジュール７Ａは、位置推定処理、速度推定処理、経路追従制御処理を行う一連の処理として、図４に表すように、位置推定手段７１、速度推定手段７２、移動制御手段７３を含んでいる。

位置推定手段７１は、位置検出センサ６の出力に基づいて、飛行空間における移動通信装置１の現在位置（自己位置）を推定する位置推定処理を行う。具体的には、位置検出センサ６から得られた複数の航法衛星からの航法信号に基づいて周知技術に基づいて推定した緯度・経度・高度から自己位置の座標（Ｘ_s，Ｙ_s，Ｚ_s）を計算する。さらに、電子コンパスやジャイロセンサなどの位置検出センサ６からの出力を受けて自己位置として姿勢ＹＡＷを求める。なお、自己位置の推定方法はこれに限定されるものではなく、他の方法を用いて移動通信装置１の現在位置を推定してもよい。位置推定手段７１は、推定された自己位置（座標：Ｘ_s，Ｙ_s，Ｚ_s及び姿勢ＹＡＷ）を速度推定手段７２及び移動制御手段７３に出力する。

速度推定手段７２は、後述する移動制御手段７３における移動制御で利用するため、移動通信装置１の現在の移動速度（ｖ_x，ｖ_y，ｖ_z，ｖ_yaw）を推定する速度推定処理を行う。本実施形態１では、位置推定手段７１にて推定した自己位置（座標：Ｘ_s，Ｙ_s，Ｚ_s及び姿勢ＹＡＷ）の時間変化から飛行速度を求める。この際、測定誤差等の影響を考慮して拡張カルマンフィルタを利用して飛行速度を推定することが好適である。この他にも、ＧＮＳＳにおけるドップラー効果を利用した速度推定方法を用いてもよい。

移動制御手段７３は、記憶部８の移動経路８３と位置推定手段７１にて推定された自己位置と速度推定手段７２で推定された移動速度とを用いて、移動通信装置１が移動経路８３に沿って飛行するよう経路追従制御処理を行う。具体的には、移動経路８３、自己位置及び移動速度を用いて各時刻での飛行制御値である速度指令値を求め、当該速度指令値に基づいてモータ４を制御し、ロータ２の回転数を制御する。このような、設定された移動経路８３に沿って飛行するようモータ４を制御する方法としては、例えば特開２０１４−１４９６２２号公報に記載された方法を用いることができる。

通信制御モジュール７Ｂは、移動通信装置１と基地局１０５との間の無線通信を制御する一連の処理を行うソフトウェアである。通信制御モジュール７Ｂは、現在通信している基地局１０５との間の無線通信品質が予め定めた閾値以下となったとき、他の基地局１０５との間で通信が確立するよう通信チャネルを切り替えるハンドオーバ処理を行う。図５に示すように、通信制御モジュール７Ｂは、切替判定手段７４と、区間設定手段７５と、選択手段７６と、切替手段７７と、を備える。

切替判定手段７４は、ハンドオーバを開始する位置（以下、「ハンドオーバ開始位置Ａ」という）と、ハンドオーバする先の基地局（以下、「切替先基地局」という）と、を判定する。

本実施形態１において、ハンドオーバ開始位置Ａは、現在の自己位置から所定距離だけ移動したときの移動経路８３上の区間（例えば、５ｍ）についての無線機９ａ及び無線機９ｂの無線通信品質の平均値（平均ＲＳＳＩ）を求め、無線機９ａ及び無線機９ｂ（あるいは、無線機９ａ及び無線機９ｂのうち少なくとも一方）の無線通信品質の平均値が閾値以下であると判定されたとき、当該自己位置をハンドオーバ開始位置Ａとして決定する。また、これに限らず所定区間継続して無線機９ａ及び無線機９ｂの無線通信品質が閾値以下であると判定されたときの自己位置をハンドオーバ開始位置Ａとして決定してもよい。また、各ボクセルの無線通信品質情報８４の無線通信品質が記憶部８に記憶されているため、自己位置に関係なく無線通信品質情報８４の無線通信品質に基づいて予めハンドオーバ開始位置Ａを決定しておいても良い。

図６は、評価ボクセル群の設定について説明する図であり、３次元のボクセル空間で表示した移動空間の一部を真上の位置から見下ろしたときの図である。同図において、黒塗りされたボクセルは建物等の障害物に相当する占有ボクセル９２であり、白色のボクセルは自由に移動可能な自由ボクセル９１である。移動通信装置１は、移動経路８３に沿って移動している。

図６に示す位置において、移動通信装置１は基地局１０５ａと通信しているとする。移動通信装置１が図６に示す位置から移動経路８３に沿って移動して基地局１０５ａから遠ざかると、移動通信装置１と基地局１０５ａとの無線通信品質が低下していく。そして、図７に示す位置において、自己位置から所定の距離だけ移動した時の移動経路８３上の区間における無線機９ａ，９ｂと基地局１０５ａとの間の無線通信品質の平均値（平均ＲＳＳＩ）が閾値以下であると判定されると、ハンドオーバ開始位置Ａが設定される。

切替先基地局は、ハンドオーバ開始位置Ａから移動経路８３上の所定区間における無線通信品質の平均値を２．４ＧＨｚの無線機９ａ，５ＧＨｚの無線機９ｂそれぞれについて求め、当該平均値が総合的に高い基地局を切替先基地局として決定する。切替先基地局を決定する方法については、例えば特許文献１に記載された方法を用いることができる。しかし、これに限らず、ハンドオーバ開始位置Ａから移動経路８３上の所定区間の各位置から各基地局１０５までの距離の平均値が最も短い基地局１０５を切替先基地局として決定してもよい。本実施形態１では、図７に示す基地局１０５ｂが切替先基地局として決定される。

切替判定手段７４は、求めたハンドオーバ開始位置Ａを区間設定手段７５に出力するとともに、通信中基地局及び切替先基地局を選択手段７６及び切替手段７７に出力する。

区間設定手段７５は、通信中基地局１０５ａから切替先基地局１０５ｂにハンドオーバする際、ハンドオーバ開始位置Ａから切替時間８５のうちに移動する移動経路８３上の区間（以下、「第一切替区間８６」という）を無線機９ａ，９ｂごとに求める。

第一切替区間８６は、予め記憶した無線機９ａ，９ｂごとの切替時間８５と、速度推定手段７２にて推定して記憶部８に保存したハンドオーバ開始位置Ａにおける移動速度とを用いて、各無線機９ａ，９ｂの切替時間８５において移動する距離値を求め、当該距離値と移動経路８３とを用いて無線機９ａ，９ｂごとに求める。なお、移動速度は、ハンドオーバ開始位置Ａにおける移動速度ではなく、平均移動速度を用いてもよい。また、移動経路８３上の各位置における移動速度が予め計算できている場合は、当該各位置における移動速度を用いてもよい。また、各無線機９ａ，９ｂの切替時間８５の平均値と平均移動速度とを用いて、ハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する距離値を予め算出して記憶部８に記憶しておき、区間設定手段７５は、当該距離値と移動経路８３とを用いて第一切替区間８６を設定してもよい。

区間設定手段７５は、第一切替区間８６を算出した後、ボクセル情報を用いて第一切替区間８６に相当する（第一切替区間８６に干渉している）ボクセル９５のボクセルＩＤを選択手段７６に出力する。

選択手段７６は、ハンドオーバ開始位置Ａにおいて先にハンドオーバさせる無線機（優先通信手段）を選択し、優先通信手段を切替手段７７に出力する。

選択手段７６は、区間設定手段７５から入力された第一切替区間８６に相当するボクセル９５のボクセルＩＤと、無線通信品質情報８４とを用いて、第一切替区間８６における通信中基地局の無線通信品質（以下、「第一区間ＲＳＳＩ」いう）を無線機９ａ，９ｂごとに算出する。本実施形態１では、平均ＲＳＳＩを第一区間ＲＳＳＩとして算出する。しかし、これに限らず、最大ＲＳＳＩを第一区間ＲＳＳＩとして算出してもよい。また、各ボクセルのＲＳＳＩをリスト化したものを第一区間ＲＳＳＩとしても良い。

第一区間ＲＳＳＩ（例えば、平均ＲＳＳＩ）に基づいて、第一切替区間８６における通信中基地局の通信速度（以下、「第一区間通信速度」という）を無線機９ａ，９ｂごとに推定する。この際、無線通信品質（平均ＲＳＳＩ）と通信速度の対応関係（通信速度情報）を予め記憶しておき、当該記憶している情報と第一区間ＲＳＳＩとを用いて第一区間通信速度を推定する。具体的には、平均ＲＳＳＩと通信速度との関係について、実際の測定値に基づいた数値解析によって推定式を導出し、当該推定式を使用して、第一区間ＲＳＳＩに応じた通信速度を求める。しかし、これに限らず、平均ＲＳＳＩと通信速度に関する実際の測定値に基づいて、平均ＲＳＳＩの値域毎の推定通信速度の表を作成し記憶しておき、当該表を参照することで、第一区間ＲＳＳＩに応じた通信速度を求めてもよい。これにより、容易に第一区間通信速度を推定することが可能となり、演算負荷を低減することができる。

また、平均ＲＳＳＩから第一切替区間８６の通信速度を算出するのではなく、各ボクセルのＲＳＳＩからボクセル単位で通信速度を算出し、第一切替区間８６にわたる通信速度の平均値を求めても良い。

記憶部８に無線通信品質情報８４の無線通信品質として、通信速度を記憶した場合、選択手段７６において、無線通信品質情報８４の無線通信品質（通信速度）から第一区間通信速度が導出される。この場合、第一区間ＲＳＳＩから第一区間通信速度を推定する必要はない。

そして、選択手段７６は、第一切替区間８６における通信中基地局の第一区間通信速度が他の無線機と比較して低い無線機を少なくとも一つ優先通信手段として選択し、切替手段７７に出力する。しかしこれに限らず、選択手段７６において、第一区間ＲＳＳＩが他の無線機と比較して低い無線機を少なくとも一つ優先通信手段として選択しても良い。この場合、選択手段７６において、第一区間ＲＳＳＩから第一区間通信速度を推定する必要はない。ここで、通信手段９として２つの無線機９ａ，９ｂを備えている場合は、１つの無線機が優先通信手段となる。また、通信手段９として３つ以上の無線機を備えている場合は、優先通信手段として設定される無線機は一つに限られるものではなく、２つ以上の無線機を優先通信手段としてもよい。ただし、少なくとも一つの無線機は優先通信手段に選択しないものとする。なお、本発明における「第一切替区間における通信品質」は、本実施形態１における、第一区間ＲＳＳＩ及び第一区間通信速度の少なくとも一方に相当する。

切替手段７７は、ハンドオーバ開始位置Ａにて選択手段７６から入力された優先通信手段をハンドオーバさせるよう、無線機９ａ，９ｂにチャネル切替指示を出力する。なお、優先通信手段のハンドオーバ中において、他の無線機の通信チャネルはハンドオーバさせない。

このように、移動通信装置１は、複数の無線機によるマルチパス伝送を用いて、少なくとも一つの無線機の通信を維持したままで、他の無線機の通信をハンドオーバさせることで瞬断を無くすとともに、より安定した通信となるように無線機のハンドオーバの順番（切替順番）を決定することが可能となる。

［実施形態２］
選択手段７６で算出した各無線機９ａ，９ｂについての第一切替区間８６の通信速度が低い場合、どの無線機９ａ，９ｂからハンドオーバさせたとしても、通信品質が悪く、ハンドオーバ時に瞬断や遅延等が生じる恐れがある。そこで本実施形態２では、上記のような場合、瞬断や遅延等の被害を最小限に抑制する方法を説明する。

本実施形態２では、各無線機９ａ，９ｂについての第一切替区間８６の第一区間通信速度が予め記憶した第一閾値Ｔ１以下の場合、選択手段７６において、切替時間８５の最も短い無線機を新たな優先通信手段として選択し直す。

また、選択手段７６は、各無線機９ａ，９ｂにおいて、第一切替区間８６の第一区間通信速度が予め記憶した第一閾値Ｔ１以下である場合、移動制御手段７３は、移動通信装置１の移動速度が大きくなるよう制御してもよい。なお、切替時間８５の最も短い無線機を新たな優先通信手段として選択し直すための比較に用いる第一閾値Ｔ１と、移動通信装置１の移動速度が大きくなるよう制御するための比較に用いる第一閾値Ｔ１は同じ値としても良く、異なる値としても良い。また、第一閾値Ｔ１と比較するのは第一区間通信速度に限定されるものではなく、第一区間ＲＳＳＩでも良い。

各無線機９ａ，９ｂにおいて、第一切替区間８６の通信速度やＲＳＳＩが低い場合、どちらの無線機を先にハンドオーバさせても通信品質が悪くなり瞬断や遅延等の被害が生じる恐れがある。そこで、本実施形態３では、ハンドオーバ時の通信品質の悪化、瞬断の恐れを最小限にすることが可能となる。

［実施形態３］
選択手段７６にて算出した第一切替区間８６における各無線機９ａ，９ｂについての通信速度の差が小さい場合、どちらの無線機９ａ，９ｂを先にハンドオーバしても第一切替区間８６における通信品質の差が小さい。そこで、本実施形態３では、第一切替区間８６における各無線機９ａ，９ｂについての第一区間通信速度の差が予め記憶した第二閾値Ｔ２以下の場合、第一切替区間８６とは異なる区間で評価を行い、新たな優先通信手段として選択し直す。しかし、これに限らず、第一切替区間８６における各無線機９ａ，９ｂについての第一区間ＲＳＳＩと予め記憶した第二閾値Ｔ２とを比較しても良い。以下、本実施形態３の移動通信装置１について、実施形態１と異なる点を説明する。

本実施形態３において、区間設定手段７５は、図８に示すように、各無線機９ａ，９ｂごとに、移動経路８３上の第二切替区間８７を設定する。第二切替区間８７は、ハンドオーバ開始位置Ａよりも移動経路８３上の先（すなわち、移動目標位置に向かう順路方向）の位置を開始位置とし所定の区間設定されたものとする。第二切替区間８７の開始位置は、第一切替区間８６の終了位置とすることが好適であるが、第一切替区間８６の終了位置よりも移動経路８３上の手前の位置（すなわち、第一切替区間８６と第二切替区間８７がオーバーラップするように）に設定しても良いし、第一切替区間８６の終了位置よりも移動経路８３上の先の位置に設定しても良い。

ここで、第二切替区間８７は、第一切替区間８６の無線機９とは異なる無線機９の切替時間８５と移動速度とを用いて算出するのが好適である。例えば、第一無線機と第二無線機とを備えた移動通信装置１の場合、第一無線機の第二切替区間８７は、第二無線機の切替時間８５と移動速度とを用いて移動距離を求め、当該移動距離と移動経路８３とを用いて求めるのが好適である。

また、例えば、第一無線機と第二無線機と第三無線機とを備え、無線機を一つずつハンドオーバさせる移動通信装置１の場合、第一無線機の第二切替区間８７は、第二無線機の切替時間８５と移動速度とを用いて求めた移動距離と、第三無線機の切替時間８５と移動速度とを用いて求めた移動距離とを求め、これらの移動距離の和と移動経路８３とを用いて求めるのが好適である。第二切替区間８７でハンドオーバする無線機９は、第一切替区間８６でハンドオーバする無線機９とは異なる無線機である。上記のように、第一切替区間８６とは異なる無線機の切替時間８５を用いて第二切替区間８７を設定することにより、第二切替区間８７を適切に設定でき、より安定した通信となるように無線機９のハンドオーバの順番を決定することができる。

また、第二切替区間８７は、ハンドオーバ開始位置Ａにてハンドオーバを開始した場合においてすべての無線機のハンドオーバが終了するハンドオーバ終了位置Ｂを、各無線機９ａ，９ｂの切替時間８５の総和と移動速度と移動経路８３とを用いて求め、第二切替区間８７をハンドオーバ終了位置Ｂまでとしても良い。

なお、第二切替区間８７の終了位置は、切替時間８５と移動速度と移動経路８３を用いて上記の種々の方法により算出された位置とするのが好適であるが、当該位置よりも移動経路８３上の手前の位置としても良く、当該位置よりも移動経路８３上の先の位置までとしても良い。また、移動経路８３と所定の距離値（５ｍなどの固定値や、各無線機の切替区間の平均距離など）から概算してもよい。

区間設定手段７５は、第二切替区間８７を算出した後、ボクセル情報を用いて第二切替区間８７に相当する（第二切替区間に干渉している）ボクセル９６のボクセルＩＤを選択手段７６に出力する。

選択手段７６は、無線通信品質情報８４を用いて、第二切替区間８７における切替先基地局１０５ｂの通信品質（第二区間ＲＳＳＩ；平均ＲＳＳＩ）を無線機９ａ，９ｂごとに求め、第二区間ＲＳＳＩから通信速度（第二区間通信速度）を推定する。そして、第二区間通信速度又は第二区間ＲＳＳＩが他の無線機と比較して高い無線機を少なくとも一つ新たな優先通信手段として選択し直す。選択手段７６における第二区間ＲＳＳＩ及び第二区間通信速度の導出方法については、実施形態１の第一区間ＲＳＳＩ及び第一区間通信速度と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、本発明における「第二切替区間における通信品質」は、本実施形態３における第二区間ＲＳＳＩ及び第二区間通信速度の少なくとも一方に相当する。

切替手段７７は、ハンドオーバ開始位置Ａにて選択手段７６から入力された（第二区間通信速度または第二区間ＲＳＳＩに基づいて選択された）優先通信手段をハンドオーバさせるよう、無線機９ａ，９ｂにチャネル切替指示を出力する。なお、優先通信手段のハンドオーバ中において、他の無線機の通信チャネルはハンドオーバさせない。

このように、移動通信装置１は、第一切替区間８６における各無線機９ａ，９ｂについての第一区間通信速度や第一区間ＲＳＳＩの差が小さい場合、第一切替区間８６の第一区間通信速度や第一区間ＲＳＳＩに応じて先にハンドオーバする無線機を決定しても通信品質に大差がない。本実施形態３は、第二切替区間８７の第二区間通信速度や第二区間ＲＳＳＩに応じて先にハンドオーバさせる無線機を決定することで、ハンドオーバする際に安定した通信品質を保つことが可能となる。

［実施形態４］
実施形態１では第一切替区間８６における通信品質に基づいて優先通信手段を選択する方法、実施形態３では第二切替区間８７における通信品質に基づいて優先通信手段を選択する方法について説明したが、本実施形態４では、第一切替区間８６における通信品質と第二切替区間８７における通信品質の両方に基づいて優先通信手段を選択する方法を説明する。

まず、実施形態１と同様に、選択手段７６において、第一切替区間８６における通信中基地局との間の第一区間通信速度が他の通信手段と比較して低い無線機を少なくとも一つ優先通信手段として選択する。本実施形態４では、当該優先通信手段を第一優先通信手段とする。

次に、決定した第一優先通信手段の中から第二切替区間８７における切替先基地局との間の第二区間通信速度が他の無線機と比較して高い無線機を最終的に優先通信手段として選択し、切替手段７７に出力する。なお、実施形態１，３と同様に、第一区間通信速度および第二区間通信速度の代わりに、第一区間ＲＳＳＩおよび第二区間ＲＳＳＩを用いて優先通信手段の選択を行っても良い。

上記のように、本実施形態４によれば、第一切替区間８６および第二切替区間８７の両方の通信品質に応じて優先通信手段を設定することが可能となり、より適切にハンドオーバさせる無線機の順番を決定することが可能となる。

［実施形態５］
本実施形態５では、第一切替区間８６における通信品質と第二切替区間８７における通信品質の両方に基づいて優先通信手段を選択する方法の他例について説明する。

まず、選択手段７６において、第一区間通信速度が低いほど高く、第二区間通信速度が高いほど低い評価値を求める。そして、当該評価値が他の無線機と比較して高い無線機を少なくとも一つ優先通信手段として選択し、切替手段７７に出力する。なお、実施形態１，３と同様に、第一区間通信速度および第二区間通信速度の代わりに、第一区間ＲＳＳＩおよび第二区間ＲＳＳＩを用いて優先通信手段を選択しても良い。

上記のように、本実施形態５によれば、第一切替区間８６および第二切替区間８７の両方の通信品質に応じて優先通信手段を設定することが可能となり、より適切にハンドオーバさせる無線機９ａ，９ｂの順番を決定することが可能となる。

［実施形態６］
本実施形態６では、優先通信手段を選択する方法の他例を説明する。まず、実施形態１と同様に、選択手段７６において、第一切替区間８６における通信中基地局との間の第一区間通信速度が他の無線機と比較して低い無線機を少なくとも一つ優先通信手段として選択する。本実施形態６では、当該優先通信手段を第一優先通信手段とする。次に、実施形態３と同様に、選択手段７６において、第二切替区間８７における切替先基地局との間の第二区間通信速度が他の無線機と比較して高い無線機を少なくとも一つ優先通信手段として選択する。本実施形態６では、当該優先通信手段を第二優先通信手段とする。

次に、第一優先通信手段と他の無線機のとの間の第一区間通信速度の差（以下、第一偏差と称する）を算出する。また、第二優先通信手段と他の無線機との間の第二区間通信速度の差（以下、第二偏差と称する）を算出する。そして、第一偏差と第二偏差を比較する。第一偏差の方が大きい場合は第一優先通信手段を最終的に優先通信手段として選択し、第二偏差の方が大きい場合は第二優先通信手段を最終的に優先通信手段として選択して、切替手段７７に出力する。なお、他の実施形態と同様に、第一区間通信速度および第二区間通信速度の代わりに、第一区間ＲＳＳＩおよび第二区間ＲＳＳＩを用いて優先通信手段を選択しても良い。

第一切替区間８６における各無線機９ａ，９ｂの第一区間通信速度の偏差が小さい場合、どちらの無線機を先にハンドオーバしても第一切替区間８６における通信品質の差が小さい。同様に、第二切替区間８７における各無線機９ａ，９ｂの第二区間通信速度の偏差が小さい場合、どちらの無線機を先にハンドオーバしても第二切替区間８７における通信品質の差が小さい。そこで、第一偏差と第二偏差を比較し、偏差が大きい方を最終的に優先通信手段として選択することによって、より適切にハンドオーバさせる無線機９ａ，９ｂの順番を決定することが可能となる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で、更に種々の異なる実施形態で実施されてもよいものである。また、実施形態に記載した効果は、これに限定されるものではない。

また、上記実施の形態では、制御部７において移動制御モジュール７Ａ及び通信制御モジュール７Ｂにおける一連の処理を行っている。しかし、これに限らず、図示しない制御用のＰＣを用意し、当該ＰＣにこれらの一連の処理を実施させてもよい。すなわち、移動通信装置１は、ＰＣによって行われた移動制御モジュール７Ａに相当する処理によって得られた速度指令値を無線通信又は有線通信によりＰＣから受信し、当該速度指令値に基づいてモータ４の回転数を制御することにより、移動経路８３に追従するよう飛行するようにしてもよい。また、移動通信装置１は、ＰＣによって行われた通信制御モジュール７Ｂに相当するハンドオーバ処理によって、通信のハンドオーバを制御してもよい。このように、外部ＰＣを用いて上記の一連の処理を分担することにより、移動通信装置１のＣＰＵ処理負荷を低減することができ、ひいてはバッテリの消耗も抑えることができる。

１…移動通信装置、２…ロータ、３…撮像部、４…モータ、６…位置検出センサ、７…制御部、７Ａ…移動制御モジュール、７Ｂ…通信制御モジュール、８…記憶部、９…通信手段、７１…位置推定手段、７２…速度推定手段、７３…移動制御手段、７４…切替判定手段、７５…区間設定手段、７６…選択手段、７７…切替手段、８１…基地局設置位置、８２…ボクセル情報、８３…移動経路、８４…無線通信品質情報、８５…切替時間、９１…占有ボクセル、９２…自由ボクセル、１００…警備センタ、１０２…管理装置、１０４…物体検出センサ、１０５…基地局、１１０…情報通信網

Claims (7)

1. 複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置であって、
   前記移動空間を分割した分割空間のそれぞれにおける前記各基地局と前記各通信手段との間でなされる通信の品質を示した通信品質と、前記移動経路と、を記憶する記憶手段と、
   任意のハンドオーバ開始位置にて前記通信手段と通信している通信中基地局から切替先基地局にハンドオーバする際、前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置から前記通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定する区間設定手段と、
   前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低い通信手段を少なくとも一つ優先通信手段として選択する選択手段と、
   前記優先通信手段とは異なる前記通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする切替手段と、
   を備えることを特徴とする移動通信装置。
2. 前記記憶手段は、前記移動経路上での移動速度と、前記各通信手段の前記切替時間とを更に記憶し、
   前記区間設定手段は、前記移動速度と前記切替時間とを用いて、前記第一切替区間を設定することを特徴とする請求項１に記載の移動通信装置。
3. 前記移動通信装置の移動を制御する移動制御手段を備え、
   前記各通信手段について、前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が第一閾値以下の場合、前記移動制御手段が、前記移動通信装置の前記移動速度を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の移動通信装置。
4. 前記区間設定手段は、さらに前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置よりも先を開始位置とする所定の長さの第二切替区間を設定し、
   前記選択手段は、前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低く、前記第二切替区間における前記切替先基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して高い前記通信手段を前記優先通信手段として選択することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の移動通信装置。
5. 複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置であって、
   前記移動空間を分割した分割空間のそれぞれにおける前記各基地局と前記各通信手段との間でなされる通信の品質を示した通信品質と、前記移動経路と、を記憶する記憶手段と、
   任意のハンドオーバ開始位置にて前記通信手段と通信している通信中基地局から切替先基地局にハンドオーバする際、前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置から前記通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定し、前記ハンドオーバ開始位置よりも先を開始位置とする所定の長さの第二切替区間を設定する区間設定手段と、
   前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低い通信手段、及び前記第二切替区間における前記切替先基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して高い前記通信手段のうち少なくとも一つを優先通信手段として選択する選択手段と、
   前記優先通信手段とは異なる前記通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする切替手段と、
   を備えることを特徴とする移動通信装置。
6. 複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置による通信方法であって、
   前記移動空間を分割した分割空間のそれぞれにおける前記各基地局と前記各通信手段との間でなされる通信の品質を示した通信品質と、前記移動経路と、を記憶し、
   任意のハンドオーバ開始位置にて前記通信手段と通信している通信中基地局から切替先基地局にハンドオーバする際、前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置から前記通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定し、
   前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低い通信手段を少なくとも一つ優先通信手段として選択し、
   前記優先通信手段とは異なる前記通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする通信方法。
7. 複数の基地局のいずれかと通信する通信手段を複数備え、通信をハンドオーバしつつ所定の移動空間を移動経路に沿って移動する移動通信装置において実行されるプログラムであって、
   前記移動空間を分割した分割空間のそれぞれにおける前記各基地局と前記各通信手段との間でなされる通信の品質を示した通信品質と、前記移動経路と、を記憶する処理と、
   任意のハンドオーバ開始位置にて前記通信手段と通信している通信中基地局から切替先基地局にハンドオーバする際、前記移動経路上に前記ハンドオーバ開始位置から前記通信手段がハンドオーバに要する切替時間のうちに移動する位置までの第一切替区間を設定する処理と、
   前記第一切替区間における前記通信中基地局との間の前記通信品質が他の前記通信手段と比較して低い通信手段を少なくとも一つ優先通信手段として選択する処理と、
   前記優先通信手段とは異なる前記通信手段の通信を維持したまま、該優先通信手段を前記ハンドオーバ開始位置にてハンドオーバする処理と、
   を実行させるプログラム。

Images