JP5961137B2 - 無線通信システム、無線端末装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、無線端末装置及び無線通信方法に関する。

従来から、道路側に配置された路側装置が要求信号を送信し、要求信号を受信した端末装置が要求に応じてデータを無線送信する無線通信システムがある。このような無線通信システムの応用例として、子供を監視する地域防犯システムがある（例えば、特許文献１参照）。この地域防犯システムは、無線タグ付名札、防犯灯、アクセスポイント、防犯掲示板、監視端末、受付装置、ゲートセンサおよびネットワークを含んで構成される。無線タグ付名札は、登下校する児童が身に付けている名札であり、その名札の中に無線タグが組み込まれていることによって、受付装置から児童の所在を監視することができる。防犯灯は、無線タグ付名札やアクセスポイント、他の防犯灯との通信を行う無線ＬＡＮ装置を備える。無線タグ付名札や防犯灯は、アドホック通信により他と通信する。また、受付装置は、監視端末が設定した条件に従って、タグＩＤを監視する。これにより設備の設置や維持に係るコストを低減するとともに、相応の自由度を持ちつつ監視することができる。

特開２００７−０４２００９号公報

しかしながら、従来の無線通信システムでは、端末装置からのデータ送信が要求信号を受信したときに限られるため、端末装置からデータ送信を行ったときに受信側の装置との位置関係や電波状態によっては、受信側の装置において端末装置からのデータが正常に受信できないという問題がある。このような問題を解決するためには、端末装置がデータ送信を継続的に行うようにすればよいが、端末装置の電力使用量に制限がある場合にはこの構成は採用することができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、無線端末装置からのデータを受信できる確実性を向上させるとともに、無線端末装置において電力消費量を節約することができる無線通信システム、無線端末装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、トリガ信号を受信した際に、自己の識別情報を含む応答を返す無線通信装置と、前記トリガ信号を送信し、前記無線通信装置から前記識別情報を受信した際に、該識別情報に基づき、自己の存在を示す報知情報を送信する無線端末装置とを備える無線通信システムであって、前記無線端末装置は、自己の移動速度を計測する速度計測手段と、前記無線通信装置の通信可能距離と、前記速度計測手段によって計測した前記移動速度とから前記トリガ信号の送信周期を所定の値となるように設定する周期設定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、前記無線通信装置は、自己の通信可能距離を前記無線端末装置に対して送信し、前記周期設定手段は、前記無線通信装置から送信された前記通信可能距離を用いて、前記トリガ信号の送信周期を設定することを特徴とする。

本発明は、前記無線通信装置は、前記通信可能距離と前記トリガ信号の送信周期とから、前記無線端末装置の移動速度を推定することを特徴とする。

本発明は、前記無線通信装置は、受信電力値と受信電力値の傾斜を推定し、該傾斜の推定値から前記無線端末装置のゾーン端における角度関係を推定することを特徴とする。

本発明は、トリガ信号を受信した際に、自己の識別情報を含む応答を返す無線通信装置と、前記トリガ信号を送信し、前記無線通信装置から前記識別情報を受信した際に、該識別情報に基づき、自己の存在を示す報知情報を送信する無線端末装置とを備える無線通信システムにおいて用いる無線端末装置であって、自己の移動速度を計測する速度計測手段と、前記無線通信装置の通信可能距離と、前記速度計測手段によって計測した前記移動速度とから前記トリガ信号の送信周期を所定の値となるように設定する周期設定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、トリガ信号を受信した際に、自己の識別情報を含む応答を返す無線通信装置と、前記トリガ信号を送信し、前記無線通信装置から前記識別情報を受信した際に、該識別情報に基づき、自己の存在を示す報知情報を送信する無線端末装置とを備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記無線端末装置が、自己の移動速度を計測する速度計測ステップと、前記無線端末装置が、前記無線通信装置の通信可能距離と、前記速度計測ステップによって計測した前記移動速度とから前記トリガ信号の送信周期を所定の値となるように設定する周期設定ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、無線端末装置からのデータを受信できる確実性を向上させるとともに、無線端末装置において電力消費量を節約することができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示す無線通信装置２０−１〜３の動作を示すフローチャートである。 図１に示す無線端末装置３０の動作を示すフローチャートである。 図１に示す無線端末装置４０の動作を示すフローチャートである。 本発明の効果を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による無線通信装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。図１に示す装置構成は、無線通信装置を移動体の存在を周囲に報知するためのシステムとして利用した例を示している。図１において、符号１０−１〜３は、道路の交差点付近に並べて設置される路側装置である。符号２０−１〜３は、路側装置１０−１〜３それぞれに備えられて各々の無線通信装置で無線ゾーンが形成されている。符号３０は、人が携帯したり、自転車などの移動体（以下、人や自転車等を移動体と称する）に取り付けられた無線端末装置である。無線端末３０は周波数が異なる２種類の無線タグから構成される。符号４０は、自動車などに搭載される無線端末装置であり、１種類の無線タグから構成される。

図１では、無線端末装置３０を携帯した歩行者や自転車がＴ字路に侵入する様子を示している。歩行者など移動体の速度が遅い場合には、遅い周期でＨＦ帯のトリガ信号を送信する。無線通信装置２０−１〜３からの最初の応答でゾーン径が判別するので、これに応じて最適なトリガ信号の周期が設定する。トリガ信号を受信した無線通信装置２０−１〜３はその周期から移動速度を推定し、通信装置２０−１や通信装置２０−２付近に位置する場合には通信端末に対してはＵＨＦ帯の報知信号の送信要求は通知せず、通信装置２０−３に位置したときに初めて送信要求を通知する。ＵＨＦ帯の無線端末装置４０を搭載している自動車がＴ字路付近にいる場合には、報知信号を受信して歩行者の存在を事前に知らせる。

一方、移動速度が速い自転車などの場合にも同様に、最初は早い周期でトリガ信号を送信するが、通信装置からの最初の応答でゾーン径を判別し、これに応じて最適なトリガ信号の周期が設定する。また、通信装置は早い周期のトリガ信号を受信することで移動体の速度が速いと推定し、Ｔ字路直近ではなくある程度余裕を持った位置（例えば無線通信装置２０−２の位置）で報知信号の送信要求を通知する。これにより、Ｔ字路付近にいる自動車は侵入速度が速い移動体を遅い移動体よりも事前に知ることができる。

次に、図１に示す無線通信装置２０−１の構成を説明する。無線通信装置２０−２、２０−３の構成は、無線通信装置２０−１の構成と同じであるため、詳細な説明を省略する。図１において、符号２１は、無線通信装置２０−１に備えられるアンテナである。符号２２は、アンテナ２１を受信用と送信用のいずれかに切り替えるスイッチである。符号２３は、アンテナ２１を介して信号を受信する受信部である。符号２４は、アンテナ２１を介して信号を送信する送信部である。符号２５は、無線通信装置２０−１の動作を統括して制御する制御部である。符号２６は、情報を記憶する記憶部である。無線通信装置２０−１は、極短距離の通信に利用されるＨＦ帯の電波を送信可能な通信モジュールとして構成されている。記憶部２６には各々の通信装置を区別したり、報知信号送信を要求するための識別情報、無線ゾーンの通信可能距離情報などが記憶され、無線端末装置からのトリガ信号の応答として送信する。

次に、図１に示す無線端末装置３０の構成を説明する。図１において、符号３１は、無線端末装置３０に備えられるアンテナである。符号３２は、アンテナ３１を受信用と送信用のいずれかに切り替えるスイッチである。符号３３は、アンテナ３１を介して信号を受信する受信部である。符号３４は、アンテナ３１を介して信号を送信する送信部である。符号３５は、無線端末装置３０自身の速度を計測する速度計である。符号３６は、無線端末装置３０の動作を統括して制御する制御部である。符号３７は、情報を記憶する記憶部である。符号３８は、移動体の存在を周囲に報知するための情報を送信する送信部である。無線端末装置３０は、極短距離の通信に利用されるＨＦ帯の送受信部（受信部３３、送信部３４）、数十ｍの通信距離を有するＵＨＦ帯の送信部３８を備え、制御部３６は、送信トリガ信号の周期を設定する。

次に、図１に示す無線端末装置４０の構成を説明する。図１において、符号４１は、無線端末装置４０に備えられるアンテナである。符号４２は、アンテナ４１を介して、数十ｍの通信距離を有するＵＨＦ帯の信号を受信する受信部である。符号４３は、無線端末装置４０の動作を統括して制御する制御部である。符号４４は、警報等を出力する出力部である。無線端末装置４０は、移動体が携帯する無線端末装置３０から送信されるＵＨＦ帯の報知信号を受信して、移動体が周囲に存在していることを示す情報を出力することで運転手などに注意を促す。

次に、図２を参照して、図１に示す無線通信装置２０−１の動作を説明する。図１に示す無線通信装置２０−２、２０−３の処理動作は、無線通信装置２０−１の処理動作と同様であるため、詳細な説明を省略する。図２は、図１に示す無線通信装置２０−１の動作を示すフローチャートである。まず、無線通信装置２０−１の制御部２５は、移動体が携帯している無線端末装置３０からのトリガ信号を受信するまで受信待機して（ステップＳ１）、トリガ信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定の結果、トリガ信号を受信しなければ受信待機を続行する。一方、無線端末装置３０からトリガ信号を受信した場合、制御部２５は、スイッチ２２を送信用に切り替えて、送信部２４を介して、自身の識別情報と通信可能距離ｒを送信する（ステップＳ３）。

次に、通信可能距離ｒを受信した無線端末装置３０は、速度Ｖで無線ゾーンを走行している間に予め設定された送信する回数（例えば、Ｍ回）を満足するために、送信周期ＮをＭ×Ｖ／（２ｒ×ｓｉｎ（θ））と設定してトリガ信号を送信する（但し、２ｒ×ｓｉｎ（θ）は移動体の進行方向に沿った通信可能な距離）。ここで、θの値は受信電力の傾きから推定した値や移動体が道路の中心付近の通過を仮定した値を用いる。

一方、無線通信装置２０−１の制御部２５は、移動体が速度Ｖａｖｇで移動した場合にＭ回となる周期Ｎａｖｇ＝Ｍ×Ｖａｖｇ／（２ｒ×ｓｉｎ（θ））を想定している。従って、送信周期の比Ｎ／Ｎａｖｇ＝Ｖ／Ｖａｖｇから移動体の速度を推定する（ステップＳ４）。そして、交差点の近くに設置された無線通信装置（図１に示す例では、無線通信装置２０−２、２０−３）ほど移動速度のしきい値を低く設定した各無線通信装置２０−２、２０−３の記憶部２６で保持する危険度情報に基づき、無線端末装置３０が周囲の無線端末装置４０（自動車など）に移動体の存在を知らせるために報知情報を送信すべきか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定の結果、送信する必要がなければステップＳ１に戻り処理を続行する。一方、送信すべきと判定した場合、制御部２５は、送信部２４を介して、報知信号送信要求を送信し（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻り処理を続行する。

次に、図３を参照して、図１に示す無線端末装置３０の動作を説明する。図３は、図１に示す無線端末装置３０の動作を示すフローチャートである。制御部３６は速度計３５から出力する移動体の速度Ｖを基に、標準的な無線ゾーンの通信可能距離ｒ_Ｓを用い、無線ゾーンを走行している間に予め送信する回数（例えば、Ｍ回）を満足するために、トリガ信号の送信周期の初期値をＭ×Ｖ／（２ｒ_Ｓ×ｓｉｎ（θ））と決定して送信する（ステップＳ１１）。そして、制御部３６は、路側に設置される無線通信装置２０−１〜３からの応答を受信したか否かを判定し（ステップＳ１２）、応答がない場合にはステップＳ１１に戻り、初期値の周期でトリガ信号を送信する。

一方、無線通信装置２０−１〜３からの応答を受信した場合、制御部３６は、受信部３３を介して受信した受信信号から識別情報や通信可能距離ｒを取得する（ステップＳ１３）。制御部３６は識別情報に基づく通信可能距離情報や直接取得した通信可能距離情報と速度計から入力された速度に基づいて送信トリガ周期を再設定してトリガ信号を送信する（ステップＳ１４）。さらに、無線通信装置２０−１〜３から報知情報送信要求を受信したか否かを判定し（ステップＳ１５）、無線通信装置２０−１〜３から報知情報送信要求を受信しなければ、ステップＳ１２に戻り、処理を続行する。

一方、無線通信装置２０−１〜３から報知情報送信要求を受信した場合、制御部３６は、移動体が交差点付近に位置していることを周囲の自動車に知らせるため、送信部３８を介してＵＨＦ帯で報知情報を送信し（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻り、処理を続行する。なお、報知情報送信要求は、例えばある設定された速度情報で、これを受信した無線端末装置３０がしきい値以上の速度か否かを判定して報知信号の送信有無を判断してもよい。

次に、図４を参照して、図１に示す無線端末装置４０の動作を説明する。図４は、図１に示す無線端末装置４０の動作を示すフローチャートである。まず、制御部４３は、移動体が携帯している無線端末装置３０からの報知情報を受信するまで受信待機して（ステップＳ２１）、報知情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ２２）。この判定の結果、報知情報を受信しなければ受信待機を続行する。一方、受信部４２を介して無線端末装置３０から報知を受信した場合、制御部４３は、報知情報を出力部４４へ出力する（ステップＳ２３）。このとき、出力部４４は、自動車内に備えている警報装置等に対して報知情報を出力することにより、自動車の車内で警報を出力する。

複数の無線通信装置が移動体の移動方向に沿って所定の間隔で設置され、各無線通信装置が移動体に設置した無線端末装置から送信されるトリガ信号の受信することにより自装置の識別信号を送信し、無線端末装置が受信した識別信号に応じて移動体の存在を周囲に報知するシステムにおいて、無線端末装置が、測定された自装置の移動速度と、自装置と各無線通信装置とが通信可能な距離に基づいて、各無線通信装置に対して所定の回数だけトリガ信号を送信するようにトリガ信号の送信周期を設定する。

これにより、無線通信装置が、無線端末装置の移動速度を推定できるとともに、無線端末装置に対して報知信号の適切な送信タイミングを通知することができ、無線端末装置からの過剰な報知信号の送信を抑制し、無線端末装置の低消費電力化が可能となる。

なお、前述した説明では、「極短距離の通信」にＨＦ帯の信号を利用し、「数十ｍの通信」にＵＨＦ帯の信号を利用した例を説明したが、これらは一例であって、それぞれの通信で利用可能な信号の周波数帯はこの例に限らない。

図５は、本発明の効果を示す説明図である。前述したように、従来技術では、通信可能領域内に無線端末装置が有る無しに関わらず、電波を一定の周期で送信するため、低消費電力化が困難であるとともに、送信周期が無線端末装置の移動速度に対して適切に設定されていない場合には、無線端末装置のトリガ信号を受信することなく、通信可能領域を通過してしまうという問題がある。

これに対して、本発明による無線通信システムでは、通常受信の状態で待機しているので低消費電力化が可能となる。また、無線端末装置は、自己の移動速度に応じてトリガの周期を制御するため、無線端末装置が応答しないうちに通信可能領域内を通過してしまうことを防止することができる。さらに、無線通信装置の送信周期から無線端末装置の移動速度がＶ１＞Ｖ２であることを推定することができる。

以上説明したように、無線通信装置は通常受信待機の状態にあり、無線端末装置のトリガ信号を受信したときのみ送信することで低消費電力化が可能となる。また、無線通信装置は無線端末装置の移動速度を推定するとともに設置場所を考慮して端末装置に報知信号の適切な送信タイミングを通知することで、過剰な報知信号の送信が抑制できる。これにより、無線端末装置の低消費電力化が可能となる。さらに、無線端末装置は自身の移動速度と路側の無線通信装置から通知される通信可能距離からトリガ信号の適切な送信周期を設定できるため、装置間の位置関係や電波状態によってデータが正常に受信できないという問題点を解消することができる。

前述した実施形態における無線通信装置２０−１〜３、無線端末装置３０及び無線端末装置４０をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、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であってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。

道路に配置された路側装置から送信される要求信号を受信すると、この要求信号に応じたデータを無線送信する端末装置を備えた構成において、端末装置からのデータを受信できる確実性を向上させるとともに、端末装置において電力消費量を節約することが不可欠な用途に適用できる。

２０−１〜３・・・無線通信装置、２１・・・アンテナ、２２・・・スイッチ、２３・・・受信部、２４・・・送信部、２５・・・制御部、２６・・・記憶部、３０・・・無線端末装置、３１・・・アンテナ、３２・・・スイッチ、３３・・・受信部、３４・・・送信部、３５・・・速度計、３６・・・制御部、３７・・・記憶部、３８・・・送信部、３９・・・アンテナ、４０・・・無線端末装置、４１・・・アンテナ、４２・・・受信部、４３・・・制御部、４４・・・出力部

Claims (6)

1. トリガ信号を受信した際に、自己の識別情報を含む応答を返す無線通信装置と、前記トリガ信号を送信し、前記無線通信装置から前記識別情報を受信した際に、該識別情報に基づき、自己の存在を示す報知情報を送信する無線端末装置とを備える無線通信システムであって、
   前記無線端末装置は、
   自己の移動速度を計測する速度計測手段と、
   前記無線通信装置の通信可能距離と、前記速度計測手段によって計測した前記移動速度とから前記トリガ信号の送信周期を所定の値となるように設定する周期設定手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記無線通信装置は、自己の通信可能距離を前記無線端末装置に対して送信し、
   前記周期設定手段は、前記無線通信装置から送信された前記通信可能距離を用いて、前記トリガ信号の送信周期を設定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。
3. 前記無線通信装置は、前記通信可能距離と前記トリガ信号の送信周期とから、前記無線端末装置の移動速度を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記無線通信装置は、受信電力値と受信電力値の傾斜を推定し、該傾斜の推定値から前記無線端末装置のゾーン端における角度関係を推定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. トリガ信号を受信した際に、自己の識別情報を含む応答を返す無線通信装置と、前記トリガ信号を送信し、前記無線通信装置から前記識別情報を受信した際に、該識別情報に基づき、自己の存在を示す報知情報を送信する無線端末装置とを備える無線通信システムにおいて用いる無線端末装置であって、
   自己の移動速度を計測する速度計測手段と、
   前記無線通信装置の通信可能距離と、前記速度計測手段によって計測した前記移動速度とから前記トリガ信号の送信周期を所定の値となるように設定する周期設定手段と
   を備えたことを特徴とする無線端末装置。
6. トリガ信号を受信した際に、自己の識別情報を含む応答を返す無線通信装置と、前記トリガ信号を送信し、前記無線通信装置から前記識別情報を受信した際に、該識別情報に基づき、自己の存在を示す報知情報を送信する無線端末装置とを備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、
   前記無線端末装置が、自己の移動速度を計測する速度計測ステップと、
   前記無線端末装置が、前記無線通信装置の通信可能距離と、前記速度計測ステップによって計測した前記移動速度とから前記トリガ信号の送信周期を所定の値となるように設定する周期設定ステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。

Images