JP6655909B2 - 通信装置、通信制御方法および通信制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、通信制御方法および通信制御プログラムに関する。

作業員の立ち入れない作業区域では、遠隔操作による無人化施工が採用される場合がある。無人化施工では、例えば、作業現場から送られてくる映像を複数のモニタ画面に表示し、オペレータがこのモニタ画面を確認しながら無線通信を用いた遠隔操作により建設機械を制御する（例えば、特許文献１参照）。

従来、無人化施工における通信制御方式として、以下に示す二つのものが知られている。
第１の通信制御方式は、建設機械と通信を行う中継器（アクセスポイント：ＡＰ）として、一つの指向性アンテナを使用するものである。この第１の通信制御方式は、遠距離での制御信号の送受信に有効である。
第２の通信制御方式は、建設機械と通信を行う中継器として、複数の無指向性アンテナを使用するものである。この第２の通信制御方式は、建設機械が移動する度に接続先を別の中継器に切り替えて無線通信を行う。

特開平１０−１０２４７４号公報

第１の通信制御方式では、中継器と建設機械との間に障害物があると、障害物によって無線電波（通信電波）が遮断されて制御信号が建設機械に到達しないので、遠隔操作ができなくなる場合があった。
また、第２の通信制御方式では、建設機械と中継器との無線通信を常に１対１で行うので、中継器の切り替えを行う際に無線通信が一時的に切断されてしまう場合があった。なお、無線通信が切断される時間が短い場合でも、無線通信が切断される直前は通信電波の受信強度が低下するので制御が不安定になる問題がある。

このような観点から、本発明は、無線通信を用いた移動装置の制御を安定して行うことができる通信装置、通信制御方法および通信制御プログラムを提供する。

前記課題を解決するため、本発明に係る通信装置は、移動装置に搭載され、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントとの間で当該移動装置の制御信号の通信を行う通信装置である。この通信装置は、複数の通信アンテナと、前記複数のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度を測定する受信強度測定部と、各々の前記通信アンテナと各々の前記アクセスポイントとを１対１で接続する接続ＡＰ制御部とを備える。前記接続ＡＰ制御部は、何れか一つの通信アンテナと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナと他のアクセスポイントとを接続する処理を、移動距離に基づき、かつ、前記受信強度の測定結果に関わらずに繰り返し実行する、ことを特徴とする。

本発明に係る通信装置は、複数の通信アンテナを用いて制御信号の受信を冗長化するものである。本発明によれば、仮に一方の通信アンテナで受信する通信電波の受信強度が低下したり、通信が切断しても、他方の通信アンテナで受信する通信電波を用いて移動装置の制御を行うことができる。つまり、本発明によれば、すべての無線通信が途切れる可能性が低くなるので、移動装置の制御を安定して行うことができる。

また、本発明に係る通信装置は、前記複数の通信アンテナに通信における優先順位が設定されており、前記接続ＡＰ制御部が、第１の通信アンテナが接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度と比較する。そして、第１の通信アンテナよりも優先順位の低い第２の通信アンテナが接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度が強くなった場合に、第１の通信アンテナの接続先と第２の通信アンテナの接続先とを互いに切り替えることを特徴とする。

本発明に係る通信装置は、移動装置と接続中のアクセスポイントとの距離が離れることにより徐々に受信強度が低下した場合に、この接続中のアクセスポイントとの通信が切断される前に通信環境が良い他のアクセスポイントに接続先を切り替えることができる。つまり、本発明によれば、移動装置がどのように走行しても、最も受信強度が強い通信電波を用いて遠隔操作ができるので、移動装置の制御をより安定して行うことができる。

また、本発明に係る通信装置は、通信アンテナの数が、アクセスポイントの数よりも少ない数であり、前記接続ＡＰ制御部が、前記複数の通信アンテナに接続していない未接続のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度と比較する。そして、各々の前記通信アンテナに接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度が弱くなった場合に、当該受信強度が弱くなった通信アンテナの接続先を前記未接続のアクセスポイントに切り替えることを特徴とする。

本発明に係る通信装置は、例えば、障害物などの影響により接続しているアクセスポイントの通信環境が急激に悪化した場合にでも、通信環境が良い未接続のアクセスポイントに接続先を切り替えることができる。つまり、本発明によれば、障害物が存在する領域を移動装置が走行しても、すべての無線通信が途切れる可能性が低くなるので、移動装置の制御をより安定して行うことができる。

本発明によれば、無線通信を用いた移動装置の制御を安定して行うことができる。

本発明の実施形態に係る通信装置を用いた無人化施工システムの構成図である。 本発明の実施形態に係る通信装置の機能構成図である。 本発明の実施形態に係る通信制御方法を示すフローチャートの例示である。 本発明の実施形態に係る通信装置を搭載した建設機械を用いた走行実験を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る通信装置を搭載した建設機械を用いた走行実験の結果を示す図である。 本発明の実施形態に係る通信装置の効果を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る通信装置の効果を説明するための図である。

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、参照する図面において、本発明を構成する部材の寸法は、説明を明確にするために誇張して表現されている場合がある。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

≪実施形態に係る通信装置を用いた無人化施工システムの構成について≫
図１を参照して、実施形態に係る通信装置１０（図２参照）を用いた無人化施工システムＳについて説明する。無人化施工システムＳは、無線通信を用いた遠隔操作によって移動装置（例えば、建設機械）を駆動させるためのものである。
無人化施工システムＳは、ＰＣ（Personal Computer）１と、ＨＵＢ２と、第１のＡＰ３₁，第２のＡＰ３₂，第３のＡＰ３₃，第４のＡＰ３₄（以下では、まとめてＡＰ３と称する場合がある）と、移動装置４とを備えて構成されている。

ＰＣ１は、移動装置４を遠隔操作するために用いられるものである。ＰＣ１は、作業現場Ｕから離れた遠隔操作室Ｔに設置されている。ＰＣ１は、例えば、オペレータにより操作されるコントローラと、移動装置４が有する撮影装置２２（図２参照）で撮影した撮影画像を表示するモニタ画面とを備えている。ＰＣ１は、コントローラの操作に応じた制御信号をＨＵＢ２に出力する。

ＨＵＢ２は、有線によるネットワークにおいてケーブルを集線する装置である。ＨＵＢ２は、ＰＣ１およびＡＰ３に接続されており、ＰＣ１から入力した制御信号を分岐して各ＡＰ３₁〜ＡＰ３₄に出力する。なお、ＰＣ１、ＨＵＢ２およびＡＰ３は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルにより接続されている。

ＡＰ（アクセスポイント）３は、ＰＣ１で生成した制御信号を移動装置４に伝えるための中継器である。ＡＰ３は、例えば、IEEE802.11の標準規格に準拠した機器であってよい。各ＡＰ３₁〜ＡＰ３₄は、移動装置４が作業現場Ｕのどの位置にいても何れかの機器の制御信号が到達するように配置されることが望ましく、例えば、互いの距離が近くなりすぎないように所定の間隔をもって設置されている。なお、ここでは、作業現場Ｕに四つのＡＰ３₁〜ＡＰ３₄を設置した場合を想定しているが、ＡＰ３の数はこれに限定されるものではなく、複数であればよい。

各ＡＰ３₁〜ＡＰ３₄は、図示しない通信アンテナを備えており、互いに干渉しない異なるチャネル（以下、ＣＨと称する場合がある）を用いて移動装置４との間で無線通信を行う。チャネルは、通信用に割り当てられる周波数帯域を意味する。ここでは、各ＡＰ３₁〜ＡＰ３₄には予め異なるチャネルが設定されており、第１のＡＰ３₁にＣＨ₁が設定され、第２のＡＰ３₂にＣＨ₂が設定され、第３のＡＰ３₃にＣＨ₃が設定され、第４のＡＰ３₄にＣＨ₄が設定されていることにする。これにより、作業現場Ｕの空間には、各ＡＰ３₁〜ＡＰ３₄から発射（発信）されたＣＨ₁〜ＣＨ₄の制御信号が混在している。

移動装置４は、ＡＰ３との間で行う無線通信により作業現場Ｕ内を走行する。移動装置４は、ＡＰ３との間で無線通信を行うことが可能であると共に作業現場Ｕを走行できるものであればよく、その種類を特に限定されない。移動装置４は、例えば、ブルドーザ、バックホウ、ダンプトラックなどの建設機械であってよい。移動装置４は、例えば、ある時点においてＣＨ₁およびＣＨ₂を用いて制御が行われており、また、他の時点においてＣＨ₁およびＣＨ₄を用いて制御が行われており、また、さらに他の時点においてＣＨ₂およびＣＨ₄を用いて制御が行われる（図１参照）。

図２（適宜図１参照）を参照して、移動装置４の構成について説明する。なお、図２では、本発明に関連する構成のみを記載しており、本発明に関連していない機能については図示および説明を省略する。
移動装置４は、ＡＰ３との無線通信を行う通信装置１０と、移動装置４の走行を制御する走行制御部２０と、走行制御部２０の制御により駆動する駆動機構２１と、ＰＣ１のモニタ画面に表示する画像を撮影する撮影装置２２とを備えて構成されている。

通信装置１０は、二つの通信アンテナ１１ａ，１１ｂと、通信アンテナ１１ａ，１１ｂの何れか一方に１対１の関係で接続される二つの送受信機１２ａ，１２ｂと、通信制御部１３とからなる。送受信機１２ａ，１２ｂおよび通信制御部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によるプログラム実行処理や、専用回路等により実現される。これらの機能がプログラム実行処理により実現する場合、図示しない記憶手段には、これらの機能を実現するためのプログラムが格納されている。

通信アンテナ１１ａ，１１ｂは、通信電波を用いた通信を行うためのものである。通信アンテナ１１ａ，１１ｂは、同じ構成であってよく、例えば、送受信機１２ａ，１２ｂで発生された高周波電気エネルギーを通信電波として空間に発射し、また空間から通信電波を受け取り、高周波電気エネルギーを生成する。なお、ここでは、二つの通信アンテナ１１ａ，１１ｂを備える構成であるが、この数に限定されるものではなく複数であればよい。

送受信機１２ａ，１２ｂは、無線通信における送信のための通信電波に用いる高周波電気エネルギーを発生する送信機としての機能と、受信した通信電波に基づく高周波電気エネルギーを復調して情報を復元する受信機としての機能とを備える装置である。なお、送受信機１２ａ，１２ｂは、送信機と受信機とが別々の装置として構成されていてもよい。

通信制御部１３は、通信アンテナ１１ａ，１１ｂおよび送受信機１２ａ，１２ｂを用いてＡＰ３との無線通信を多重化する（ここでは、二重化）。つまり、通信制御部１３は、通信アンテナ１１ａ，１１ｂをそれぞれ別のＡＰ３に接続する。なお、ここでは、通信アンテナ１１ｂを用いた無線通信に対して通信アンテナ１１ａを用いた無線通信が優先されるものとする。その為、通信アンテナ１１ａを「主側」と呼び、通信アンテナ１１ｂを「副側」と呼ぶことにする。通信制御部１３は、受信強度測定部１４ａ，１４ｂと、接続ＡＰ制御部１５とからなる。ここでは、通信制御部１３の処理の概要のみを説明し、その詳細は後記する通信制御方法で説明する。

受信強度測定部１４ａは、通信アンテナ１１ａにおける通信環境を測定し、一方、受信強度測定部１４ｂは、通信アンテナ１１ｂにおける通信環境を測定する。例えば、移動装置４が移動することにより各ＡＰ３との距離が変化したり、障害物の影響を受けるようになったりと通信環境が変化する。受信強度測定部１４ａ，１４ｂは、移動装置４の位置の変化や時間の経過などに伴い、常に各ＡＰ３から発信された通信電波を測定する。受信強度測定部１４ａ，１４ｂは、例えば、通信アンテナ１１ａ，１１ｂで受信した通信電波のチャネル毎の受信強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）を測定すればよい。

接続ＡＰ制御部１５は、受信強度測定部１４ａ，１４ｂで測定した各通信アンテナ１１ａ，１１ｂの通信環境（例えば、受信強度）の変化に基づいて、各通信アンテナ１１ａ，１１ｂの接続先のＡＰ３の切り替えを行う。ここで、接続ＡＰ制御部１５は、二つの通信アンテナ１１ａ，１１ｂの接続先の切り替えを同時に行わず、切り替えを行わない側の接続を継続しておくように制御する。これにより、移動装置４は、ＡＰ３との常時接続が可能となる。そして、接続ＡＰ制御部１５は、主側の通信アンテナ１１ａに接続されるＡＰ３から受信した制御信号（主側の制御信号）と、副側の通信アンテナ１１ｂに接続されるＡＰ３から受信した制御信号（副側の制御信号）とを走行制御部２０に出力する。なお、主側の制御信号と副側の制御信号とは同じ内容である。

走行制御部２０は、移動装置４の走行に関する制御を担当する。走行制御部２０は、通信装置１０の通信制御部１３から主側の制御信号および副側の制御信号を受け取り、これらの制御信号を用いて駆動機構２１を制御する。

駆動機構２１は、前輪、後輪およびこれらを支持する支持機構などからなる。駆動機構２１の前輪または後輪には、移動装置４が前進および後進する速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）を検出する速度検出センサが設置されている。

撮影装置２２は、ＰＣ１のモニタ画面に表示する画像を撮影するものである。撮影装置２２は、例えば、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）カメラであり、移動装置４の遠隔操作に適した画像を撮影できる場所（例えば、運転席に対応する場所）に設置される。これにより、撮影装置２２は、走行中の移動装置４の正面の画像を撮影する。撮影された映像は、通信装置１０を介して無線通信によりＰＣ１に送信される。

≪実施形態に係る通信装置を用いた通信制御方法について≫
次に、図３を参照して、本発明の実施形態に係る通信装置１０を用いた通信制御方法について説明する。図３は、実施形態に係る通信制御方法を示すフローチャートの例示である。最初に、受信強度測定部１４ａ，１４ｂは、周囲に存在するＡＰ３が発射（発信）する通信電波の受信強度の測定を主側の通信アンテナ１１ａ（主側ＡＴと表記）および副側の通信アンテナ１１ｂ（副側ＡＴと表記）で行う（ステップＳ１）。

続いて、接続ＡＰ制御部１５は、各通信アンテナ１１ａ，１１ｂがそれぞれ受信した通信電波の受信強度の測定結果を用いて、ＡＰ３に対して強度順に順位付けを行う（ステップＳ２）。例えば、二つの通信アンテナ１１ａ，１１ｂで受信した通信電波の受信強度が共に「ＣＨ₁→ＣＨ₂→ＣＨ₃→ＣＨ₄」の順に強いとすると、接続ＡＰ制御部１５は、各通信アンテナ１１ａ，１１ｂにおけて「第１のＡＰ３₁→第２のＡＰ３₂→第３のＡＰ３₃→第４のＡＰ３₄」の順にアクセスポイントに順位付けを行う。

なお、通信アンテナ１１ａ，１１ｂの設置場所が近接している場合、通信電波の受信強度の測定結果が通信アンテナ１１ａ，１１ｂで常に同様になることも想定される。その場合、接続ＡＰ制御部１５は、どちらか一方の通信アンテナ１１ａ，１１ｂで受信した通信電波の受信強度のみを用いて各ＡＰ３に対して強度順に順位付けを行うようにしてもよい。また、接続ＡＰ制御部１５は、二つの通信アンテナ１１ａ，１１ｂで受信した通信電波の受信強度の平均値などを用いて各ＡＰ３に対して強度順に順位付けを行うようにしてもよい。

続いて、接続ＡＰ制御部１５は、各通信アンテナ１１ａ，１１ｂに通信環境が良いＡＰ３の割り当てを行う（ステップＳ３）。接続ＡＰ制御部１５は、例えば、主側の通信アンテナ１１ａに最大の受信強度の第１のＡＰ３₁を割り当て、副側の通信アンテナ１１ｂに二番目の受信強度の第２のＡＰ３₂を割り当てる。これにより、接続ＡＰ制御部１５は、走行制御部２０に対して、第１のＡＰ３₁から受信した第１の制御信号を主側の制御信号として出力し、また、第２のＡＰ３₂から受信した第２の制御信号を副側の制御信号として出力する。なお、仮に二つの通信アンテナ１１ａ，１１ｂで異なる受信強度の強度順になった場合でも、接続ＡＰ制御部１５は、主側の通信アンテナ１１ａと副側の通信アンテナ１１ｂとで同じＡＰ３を割り当てないようにする。

続いて、走行制御部２０は、接続ＡＰ制御部１５から受け取った主側の制御信号および副側の制御信号を用いて駆動機構２１を駆動させる。なお、走行制御部２０により駆動機構２１の制御方法は特に限定されず、例えば、主側の制御信号のみを用いて走行制御を行ってもよく、また、主側の制御信号と副側の制御信号とを常に比較することで誤りを検出するようにしてもよい。これにより、駆動機構２１が制御され、移動装置（建設機械）４が移動する（ステップＳ４）。これにより、各ＡＰ３の通信環境が変化するため、各通信アンテナ１１ａ，１１ｂで受信する通信電波の受信強度が変化することになる。

続いて、受信強度測定部１４ａは、主側の通信アンテナ１１ａで周囲のＡＰ３から発信された通信電波の受信強度を測定する（ステップＳ５）。ステップＳ５で受信強度を測定するタイミングは、移動装置４の移動距離に基づくものであってもよいし、経過時間に基づくものであってもよい。移動距離に基づく場合、移動装置４には、位置情報を取得できるセンサ類を備えるようにする。この位置情報を取得するためのセンサ類は、例えば、速度検出センサやＧＰＳ（Global Positioning System）であってよい。また、走行する移動装置４を自動追尾して、移動装置４の位置情報を周期的にＰＣ１に送信するトータルステーションを用いることもできる。一方、経過時間に基づく場合、移動装置４には、経過時間や時刻を計ることができるタイマ装置を備えるようにするのがよい。そして、接続ＡＰ制御部１５は、主側の通信アンテナ１１ａに接続中のＡＰ３と未接続のＡＰ３との受信強度を比較する（ステップＳ６）。

また、受信強度測定部１４ｂは、主側の処理と同様にして、副側の通信アンテナ１１ｂで周囲のＡＰ３から発信された通信電波の受信強度を測定する（ステップＳ７）。そして、接続ＡＰ制御部１５は、副側の通信アンテナ１１ｂに接続中のＡＰ３と未接続のＡＰ３の受信強度を比較する（ステップＳ８）。なお、ステップＳ５〜ステップＳ８に示す受信強度の強度比較の処理の順番は、図３に示したものに限定されず、例えば、先に副側の通信アンテナ１１ｂの強度比較を行ってから主側の通信アンテナ１１ａの強度比較を行ってもよい。

続いて、接続ＡＰ制御部１５は、各通信アンテナ１１ａ，１１ｂについて、接続中のＡＰ３よりも受信強度が強い未接続のＡＰ３があるか否かを判定する（ステップＳ９）。接続ＡＰ制御部１５は、接続中のＡＰ３よりも受信強度が強い未接続のＡＰ３がある場合（ステップＳ９で“Ｙｅｓ”）にステップＳ１０に処理を進める。一方、接続ＡＰ制御部１５は、接続中のＡＰ３よりも受信強度が強い未接続のＡＰ３がない場合（ステップＳ９で“Ｎｏ”）にステップＳ１２に処理を進める。

接続中のＡＰ３よりも受信強度が強い未接続のＡＰ３がある場合（ステップＳ９で“Ｙｅｓ”）に、接続ＡＰ制御部１５は、この未接続のＡＰ３に再接続（接続の切り替え）させる通信アンテナ１１ａ，１１ｂを決定する（ステップＳ１０）。そして、接続ＡＰ制御部１５は、受信強度が強い未接続のＡＰ３をステップＳ１０で決定した通信アンテナ１１ａ，１１ｂに再接続する（ステップＳ１１）。なお、接続ＡＰ制御部１５は、この際に、切り替えを行わない側の別の通信アンテナ１１ａ，１１ｂの接続を維持させる。

続いて、接続ＡＰ制御部１５は、主側の通信アンテナ１１ａに接続中のＡＰ３の受信強度が、副側の通信アンテナ１１ｂに接続中のＡＰ３の受信強度よりも強いか否かを判定する（ステップＳ１２）。接続ＡＰ制御部１５は、主側の受信強度よりも副側の受信強度が強い場合（ステップＳ１２で“Ｙｅｓ”）にステップＳ１３に処理を進める。一方、接続ＡＰ制御部１５は、主側の受信強度よりも副側の受信強度が弱い場合（ステップＳ１２で“Ｎｏ”）にステップＳ４に処理を戻す。

主側よりも副側の受信強度が強い場合（ステップＳ１２で“Ｙｅｓ”）に、接続ＡＰ制御部１５は、ステップＳ１３およびステップＳ１４で、主側の通信アンテナ１１ａに接続中のＡＰ３と、副側の通信アンテナ１１ｂに接続中のＡＰ３とを入れ替えて再接続する。具体的には、接続ＡＰ制御部１５は、主側の通信アンテナ１１ａのＡＰ３の接続を維持したまま、主側の通信アンテナ１１ａに接続中のＡＰ３を副側の通信アンテナ１１ｂに再接続する（ステップＳ１３）。また、接続ＡＰ制御部１５は、ステップＳ１３で再接続した副側の通信アンテナ１１ｂのＡＰ３の接続を維持したまま、副側の通信アンテナ１１ａに元々接続していたＡＰ３を主側の通信アンテナ１１ａに再接続する（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ４に処理を戻す。

≪実施形態に係る通信装置の効果について≫
実施形態に係る通信装置１０を用いた移動装置４の走行実験ついて説明する。図４は走行実験を行った作業現場Ｕおよび移動装置４の走行ルートを説明するための図である。走行実験に使用した作業現場Ｕは、横方向が約７０メートル、縦方向が約６０メートルの矩形状をなしている。作業現場Ｕの左上隅には第１のＡＰ３₁が設置されると共に、右上隅には第２のＡＰ３₂が設置されている。また、作業現場Ｕの中央付近には複数の障害物Ｖ，Ｖが存在する。走行実験では、移動装置４として模型の車両を使用した。

走行実験では、まず、第１のＡＰ３₁を設置した付近の地点Ｘから第２のＡＰ３₂を設置した付近の地点Ｙまで移動装置４を直進させた。そして、地点Ｙに到着したら、移動装置４を９０°右折させて地点Ｚまで直進させた。ここで、地点Ｘから地点Ｙまでの走行ルートＬは、第１のＡＰ３₁や第２のＡＰ３₂から発射される通信電波を障害物Ｖの影響なく受信することができる「見通し領域」である。一方、地点Ｙから地点Ｚまでの走行ルートＭは、第２のＡＰ３₂から発射される通信電波を障害物Ｖの影響なく受信することができるが第１のＡＰ３₁から発射される通信電波を障害物Ｖの影響により受信しづらい「見通し外領域」である。

走行実験の結果を図５に示す。図５に示すグラフの横軸は、移動装置４の位置であり、地点Ｘから地点Ｙまでの距離および地点Ｙから地点Ｚまでの距離で表されている。一方、図５に示すグラフの縦軸は、受信強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）である。太線のグラフは、主側の通信アンテナ１１ａの受信強度の値を示す。一方、細線のグラフは、副側の通信アンテナ１１ｂの受信強度の値を示す。ここでは、副側の通信アンテナ１１ｂを用いた無線通信に対して主側の通信アンテナ１１ａを用いた無線通信が優先される。

移動装置４がスタート地点Ｘにある状態において、主側の通信アンテナ１１ａは第１のＡＰ３₁からの通信電波を受信し、副側の通信アンテナ１１ｂは第２のＡＰ３₂からの通信電波を受信している。移動装置４がスタート地点Ｘにある状態において、主側の通信アンテナ１１ａが受信する第１のＡＰ３₁からの通信電波の受信強度は「約４５ｄＢ」であり、副側の通信アンテナ１１ｂが受信する第２のＡＰ３₂からの通信電波の受信強度は「約１５ｄＢ」であった。

続いて、移動装置４がスタート地点Ｘから地点Ｙに向かって直進するにつれて、移動装置４と第１のＡＰ３₁との距離が遠くなるので、第１のＡＰ３₁から発信され主側の通信アンテナ１１ａが受信する通信電波の受信強度は徐々に弱くなる。一方、移動装置４と第２のＡＰ３₂との距離が近くなるので、第２のＡＰ３₂から発信され副側の通信アンテナ１１ｂが受信する通信電波の受信強度は徐々に強くなる。そして、スタート地点Ｘから約５５ｍ進んだ地点で、第１のＡＰ３₁から受信する通信電波の受信強度よりも第２のＡＰ３₂から受信する通信電波の受信強度が強くなった。

通信電波の受信強度が逆転した後に、接続ＡＰ制御部１５（図２参照）は、主側の通信アンテナ１１ａの接続先を第２のＡＰ３₂に切り替え、また、副側の通信アンテナ１１ｂの接続先を第１のＡＰ３₁に切り替えた（図３のステップＳ１２〜Ｓ１４参照）。これにより、走行制御部２０は、第２のＡＰ３₂から発信された通信電波を用いて走行制御を行うことになる。通信電波の切り替え後に、移動装置４が地点Ｙに向かってさらに直進するにつれて、移動装置４と第２のＡＰ３₂との距離が近くなるので、第２のＡＰ３₂から発信され主側の通信アンテナ１１ａが受信する通信電波の受信強度は徐々に強くなる。一方、移動装置４と第１のＡＰ３₁との距離が遠くなるので、第１のＡＰ３₁から発信され副側の通信アンテナ１１ｂが受信する通信電波の受信強度は徐々に弱くなる。

続いて、移動装置４が地点Ｙに接近したら、オペレータはＰＣ１を用いて右折の遠隔操作を行った。これにより、移動装置４は、主側の通信アンテナ１１ａが第２のＡＰ３₂から受信した右折の制御信号に基づいて地点Ｙで９０°右折し、地点Ｚに向かって直進を始める。そして、移動装置４が右折地点Ｙから地点Ｚに向かって直進するにつれて、移動装置４と第２のＡＰ３₂との距離が遠くなるので、第２のＡＰ３₂から発信され主側の通信アンテナ１１ａが受信する通信電波の受信強度は徐々に弱くなる。一方、移動装置４と第１のＡＰ３₁との距離が遠くなると共に障害物Ｖの影響を受ける。その為、第１のＡＰ３₁から発信され副側の通信アンテナ１１ｂが受信する通信電波の受信強度は、第２のＡＰ３₂から発信され主側の通信アンテナ１１ａが受信する通信電波に比べてさらに弱くなる。しかしながら、第１のＡＰ３₁から発信され副側の通信アンテナ１１ｂが受信する通信電波は補助的なものなのであり、例え通信が切断されても主側の制御信号により制御が可能である。したがって、移動装置４の走行に影響はない。

なお、走行実験では、通信アンテナ１１ａ，１１ｂとＡＰ３との数が同数であったので、未接続のＡＰ３への切り替えを行っていないが、図６に示すように地点Ｚに未接続の第３のＡＰ３₃がある場合を想定する。つまり、通信アンテナ１１ａ，１１ｂの数に比べて、ＡＰ３の数が多い場合である。この場合において、移動装置４が見通し外領域である走行ルートＭを走行したときに、接続ＡＰ制御部１５は、副側の通信アンテナ１１ｂの接続先を障害物Ｖの影響により受信電波が弱まった第１のＡＰ３₁から第３のＡＰ３₃に切り替える。このことについて図７を参照して説明する。

地点Ｘから地点Ｙまでの走行は、先に説明した走行実験と同じである。地点Ｙにおいて、移動装置４は、主側の通信アンテナ１１ａが第２のＡＰ３₂から受信した右折の制御信号に基づいて地点Ｙで９０°右折し、地点Ｚに向かって直進を始める。移動装置４が右折地点Ｙから地点Ｚに向かって直進するにつれて、移動装置４と第２のＡＰ３₂との距離が遠くなるので、第２のＡＰ３₂から発信され主側の通信アンテナ１１ａが受信する通信電波の受信強度は徐々に弱くなる。一方、移動装置４と第１のＡＰ３₁との距離が遠くなると共に障害物Ｖの影響を受ける。その為、第１のＡＰ３₁から発信され副側の通信アンテナ１１ｂが受信する通信電波の受信強度は、第２のＡＰ３₂から発信され主側の通信アンテナ１１ａが受信する通信電波に比べてさらに弱くなる。そして、地点Ｙから約１０ｍ進んだ地点で、第１のＡＰ３₁から発信された通信電波の受信強度よりも第３のＡＰ３₃から発信された通信電波の受信強度が強くなる。

通信電波の受信強度が逆転した後に、接続ＡＰ制御部１５は、副側の通信アンテナ１１ｂの接続先を第３のＡＰ３₃に切り替え、一方、主側の通信アンテナ１１ａの接続先を第２のＡＰ３₂のままで維持する（図３のステップＳ９〜Ｓ１０参照）。さらに、直進して地点Ｙから約４０ｍ進んだ地点で、第２のＡＰ３₂から発信された通信電波の受信強度よりも第３のＡＰ３₃から発信された通信電波の受信強度が強くなる。通信電波の受信強度が逆転した後に、接続ＡＰ制御部１５は、主側の通信アンテナ１１ａの接続先を第３のＡＰ３₃に切り替え、また、副側の通信アンテナ１１ｂの接続先を第２のＡＰ３₂に切り替える（図３のステップＳ１２〜Ｓ１４参照）。これにより、走行制御部２０は、第３のＡＰ３₃から発信された受信強度が最も強い通信電波を用いて走行制御を行うことになる。

以上のように、本発明に係る通信装置１０は、複数の通信アンテナ１１ａ，１１ｂを用いて制御信号の受信を冗長化して行う。その為、通信装置１０は、仮に一方の通信アンテナで受信する通信電波の受信強度が低下したり通信が切断しても、他方の通信アンテナで受信する通信電波を用いて移動装置４の制御を行うことができる。つまり、すべての無線通信が途切れる可能性が低くなるので、移動装置４の制御を安定して行うことができる。

また、本発明に係る通信装置１０は、移動装置４と接続中のＡＰ３との距離が離れることにより徐々に受信強度が低下した場合に、この接続中のＡＰ３との通信が切断される前に通信環境が良い他のＡＰ３に接続先を切り替える。つまり、移動装置４がどのように走行しても、最も受信強度が強い通信電波を用いて遠隔操作ができるので、移動装置４の制御をより安定して行うことができる。

また、本発明に係る通信装置１０は、障害物などの影響により、特定のＡＰ３の通信環境が急激に悪化した場合にでも、通信環境が良い未接続のＡＰ３に接続先を切り替えることができる。つまり、障害物が存在する領域を移動装置４が走行しても、すべての無線通信が途切れる可能性が低くなるので、移動装置４の制御をより安定して行うことができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。実施形態の変形例を以下に示す。

実施形態では、移動装置４として遠隔操作を行う建設機械を想定していたが、移動装置４はこれに限定されるものではない。移動装置４は、例えば、自律走行による無人化施工に使用される車両であってもよい。

また、実施形態では、通信アンテナ１１ａ，１１ｂに対して、通信における優先順位（主側、副側）を予め設定していた。しかしながら、通信制御部１３（特に、接続ＡＰ制御部１５）が通信アンテナ１１ａ，１１ｂに対して優先順位を適宜設定するようにしてもよい。その場合、通信制御部１３は、通信アンテナ１１ａ，１１ｂの接続先のＡＰ３を切り替えるのではなく、通信アンテナ１１ａ，１１ｂの優先順位を変更するようにしてもよい。

１ ＰＣ
２ ＨＵＢ
３ ＡＰ（アクセスポイント）
４ 移動装置
１０ 通信装置
１１ａ，１１ｂ 通信アンテナ
１２ａ，１２ｂ 送受信機
１３ 通信制御部（コンピュータ）
１４ａ，１４ｂ 受信強度測定部
１５ 接続ＡＰ制御部
Ｓ 無人化施工システム
Ｔ 遠隔操作室
Ｕ 作業現場
Ｖ 障害物

Claims (5)

1. 移動装置に搭載され、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントとの間で当該移動装置の制御信号の通信を行う通信装置であって、
   複数の通信アンテナと、
   前記複数のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度を測定する受信強度測定部と、
   各々の前記通信アンテナと各々の前記アクセスポイントとを１対１で接続する接続ＡＰ制御部と、を備え、
   前記接続ＡＰ制御部は、何れか一つの通信アンテナと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナと他のアクセスポイントとを接続する処理を、移動距離に基づき、かつ、前記受信強度の測定結果に関わらずに繰り返し実行する、
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記複数の通信アンテナには、通信における優先順位が設定されており、
   前記接続ＡＰ制御部は、第１の通信アンテナが接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度と比較して、前記第１の通信アンテナよりも優先順位の低い第２の通信アンテナが接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度が強くなった場合に、当該第１の通信アンテナの接続先と当該第２の通信アンテナの接続先とを互いに切り替える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記通信アンテナの数は、前記アクセスポイントの数よりも少ない数であり、
   前記接続ＡＰ制御部は、前記複数の通信アンテナに接続していない未接続のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度と比較して、各々の前記通信アンテナに接続中のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度が弱くなった場合に、当該受信強度が弱くなった通信アンテナの接続先を前記未接続のアクセスポイントに切り替える、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信装置。
4. 移動装置を制御する信号であり、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントから送信される制御信号の通信制御方法であって、
   前記移動装置は、複数の通信アンテナを備えており、
   何れか一つの通信アンテナと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナと他のアクセスポイントとを１対１で接続する処理を、移動距離に基づき、かつ、前記受信強度の測定結果に関わらずに繰り返し実行する、
   ことを特徴とする通信制御方法。
5. 移動装置を制御する信号であり、異なる周波数帯が設定されている複数のアクセスポイントから送信される制御信号の通信制御プログラムであって、
   前記移動装置は、複数の通信アンテナを備えており、
   コンピュータを、
   前記複数のアクセスポイントから発信された通信電波の受信強度を測定する受信強度測定部と、
   各々の前記通信アンテナと各々の前記アクセスポイントとを１対１で接続する接続ＡＰ制御部として機能させ、
   前記接続ＡＰ制御部は、何れか一つの通信アンテナと受信強度が最も強いアクセスポイントとを接続すると共に、残りの通信アンテナと他のアクセスポイントとを接続する処理を、移動距離に基づき、かつ、前記受信強度の測定結果に関わらずに繰り返し実行する、
   ことを特徴とする通信制御プログラム。

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