電波計測システム
【課題】屋内エリアの地図データを作成し、作成した地図データに基づいて管理者により指定された経路を自律的に移動しながら電波環境データを測定する。
【解決手段】周囲の壁面までの距離を方位毎に測距する測距センサ207と、屋内エリア内に設置されたアクセスポイントからの電波の受信電力を予め定めた一定の時間間隔で測定する受信電力測定部203と、受信電力測定部203で測定された受信電力データの大きさを判定する受信電力判定部215と、測距センサ207により測距された測距データから屋内エリアの地図データを作成する地図データ作成部217と、サーバから与えられる走行データにより指定される走行経路に沿って自律的に自ロボットを走行させる走行手段208、209と、受信電力判定部215の判定結果に基づいて走行手段を構成するモータ209の回転速度を制御して自ロボットの移動速度を制御するモータ回転制御部216とを備える。
【解決手段】周囲の壁面までの距離を方位毎に測距する測距センサ207と、屋内エリア内に設置されたアクセスポイントからの電波の受信電力を予め定めた一定の時間間隔で測定する受信電力測定部203と、受信電力測定部203で測定された受信電力データの大きさを判定する受信電力判定部215と、測距センサ207により測距された測距データから屋内エリアの地図データを作成する地図データ作成部217と、サーバから与えられる走行データにより指定される走行経路に沿って自律的に自ロボットを走行させる走行手段208、209と、受信電力判定部215の判定結果に基づいて走行手段を構成するモータ209の回転速度を制御して自ロボットの移動速度を制御するモータ回転制御部216とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波計測システムに係り、特に、屋内エリアの地図データを作成し、作成した地図データによる屋内エリアの範囲内を移動しながら電波環境データを計測する電波計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の移動体無線通信の技術は、ユーザの利用場所や移動する速度の制約をなくし、自由にネットワークへの接続を可能としたユビキタスネットワークへの展開が期待されている。一般に、移動体無線通信は、鉄塔や高層ビルの上から電波を放射することによって通信を確立させているが、電波の特性上、鉄塔や高層ビルの上からの電波の放射だけでは屋内空間や地下空間までカバーすることができない。この問題を解決するため、従来の移動体無線通信システムは、電波の届きにくい場所に、小型の無線基地局を設置し、無線通信の品質安定を確保すると同時に、通信エリアの拡大を図っている。しかし、それでも屋内エリアには、電波の不感地帯が存在することが避けられない。屋内エリアで良好な電波環境を構築するためには、エリア内の電波環境データを計測し、最適な場所に小型基地局を設置する必要がある。
【０００３】
エリア内の電波環境データの計測方法に関する従来技術として、人手による方法、あるいは、特許文献１等に記載された技術を用いる方法が知られている。この従来技術は、予め地図データが与えられていて、無線通信によって操作可能な範囲内において自律移動しながら電波環境データを計測するロボットを用いるというものである。また、自己位置を検知しながら自律的に移動可能なロボットに関する技術が、例えば、特許文献２等に記載されて知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９０５７５号公報
【特許文献２】特開２００８−２５０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の人手作業による計測方法は、限られた作業時間内で作業者が測定器を持ち回りながら計測を行うことになるため、得られた測定データが瞬時的な値であるのか、屋内構造に起因した不感地帯のものであるのかが明確にならず、また、サンプル数も少ないため、得られたデータも信頼性の低いものである。また、人手による方法は、計測のために多くの人件費を要するものである。
【０００６】
一方、特許文献１に記載の従来技術は、無線通信によって自律移動が可能なロボットを使用して電波環境の計測を行っているため、人手による計測に比べると同一の測定条件での計測を複数回にわたって行うことができ、信頼性の高いデータを得ることができる。
【０００７】
しかし、この従来技術は、無線電波の届かない領域でのロボットの操作が不可能となり、計測範囲が限られてしまうという問題点を有し、また、ノイズ等の何らかの影響により無線通信が不可能になると計測が不可能になってしまうという問題点を生じる。また、この従来技術は、計測エリアの地図データを事前に作成し、ロボットにダウンロードしておかなければ動作することができないという問題点を有しており、さらに、電波測定を行う測定ポイントに赤外線センサに反応するマーキングを設置する必要があり、エリア全体の細かな箇所にロボットを行かせることが困難であり、細かな個所の計測を行うことができないという問題点を有している。
【０００８】
また、前述の従来技術は、前述したようなマーキングを使用しない場合、地図データを格子状に区切り、格子点毎に電波測定を行うようにすることもできるが、この場合、計測ポイントを細かい間隔で設定することができないという問題点を生じてしまう。また、前述の従来技術は、重点的に測定したいエリアがある場合、そのエリアを保守端末から指定することができるが、測定ポイントを数ポイントしか指定することができないため、エリア内を細かく電波測定したい場合、人手によってロボットを誘導してその穴を埋めていかなければならないという問題点をも有している。そして、前述の従来技術は、同一の測定ポイントでの測定回数も一律に１０回程度の少ない回数に決められているので、無線電波環境が悪いポイントにおける測定精度のばらつきを吸収することができないため、効率よく屋内の電波環境を知ることができないという問題点を有している。
【０００９】
本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解決し、屋内エリアの地図データを作成し、作成した地図データに基づいて管理者により指定された経路を自律的に移動しながら電波環境データを測定する電波計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば前記目的は、屋内エリアを移動しながら電波環境データを計測するロボットと、該ロボットとの間で通信可能に設けられたサーバとを備える電波計測システムにおいて、前記ロボットは、周囲の壁面までの距離を方位毎に測距する測距手段と、前記屋内エリア内に設置されたアクセスポイントからの電波の受信電力を予め定めた一定の時間間隔で測定する受信電力測定手段と、該受信電力測定手段で測定された受信電力データの大きさを判定する受信電力判定手段と、前記測距手段により測距された測距データから前記屋内エリアの地図データを作成する地図データ作成手段と、前記サーバから与えられる走行データにより指定される走行経路に沿って自律的に自ロボットを走行させる走行手段と、前記受信電力判定手段の判定結果に基づいて前記走行手段を構成するモータの回転速度を制御して自ロボットの移動速度を制御するモータ回転制御手段とを備えたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、屋内エリアの地図データを作成して、屋内の電波環境を自律的に、かつ、効率的に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による電波計測システムの構成を示すブロック図である。
【図２】自律移動型電波計測ロボットの構成を示すブロック図である。
【図３】サーバの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による電波計測システムでの処理動作の概要を説明するフローチャートである。
【図５】自律移動型電波測定ロボットが自身の走行速度を制御する処理動作を説明する速度制御シーケンスチャートである。
【図６】受信電力判定部での処理動作である図５に示すフローのステップ５０４、５０５での処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図７】Pilot 信号の受信電力に応じたモータ回転制御部からのモータ回転制御の速度変化を説明する図である。
【図８】自律移動型電波測定ロボットが地図データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図９】自律移動型電波測定ロボットが自身の居る現在位置データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１０】測距データの取得イメージと測距データの格納イメージと示す図である。
【図１１】自律移動型電波測定ロボットから地図データをサーバに格納する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１２】保守端末から入力された走行データを自律移動型電波測定ロボットに通知する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１３】現在位置データと受信電力（ＲＳＳＩ）データとを日時の情報と共にメモリに格納したデータ格納イメージを示す図である。
【図１４】地図データと走行データとのイメージを示す図である。
【図１５】自律移動型電波測定ロボットから受信電力データをサーバに送信し、サーバが統計データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１６】サーバの制御部が受信電力データを加工して得た統計受信電力データのグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による電波計測システムの実施形態を図面により詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態による電波計測システムの構成を示すブロック図である。
【００１５】
本発明の一実施形態による電波計測システムは、電波の状況を測定しようとしている屋内エリアに、屋内型小型基地局装置としてのアクセスポイント（以下、ＡＰという）１０１と、このアクセスポイント１０１から送信される電波状況を調査する自律的に移動することが可能な電波計測装置としての自律移動型電波測定ロボット１００と、この自律移動型電波測定ロボット１００が自身の持つバッテリーを充電するするためのホームベース１０２とを配置し、屋内エリアの外部にネットワークを介してホームベース１０２に接続されるサーバ１０３と、このサーバ１０３に接続されて、管理者が使用する保守端末１０４とを備えて構成されている。なお、ＡＰ１０１は、ネットワークを介して情報サービス等を行う外部装置に接続される。
【００１６】
前述において、自律移動型電波測定ロボット１００は、自身の持つバッテリーの残量が低下すると、ホームベース１０２に移動してバッテリーへの充電を開始する。ホームベース１０２は、バッテリーに対する充電機能と、充電時に自律移動型電波測定ロボット１００が採取した電波の計測値、ここでは、ＡＰ１０１が送信するパイロット信号の受信電力の強度データを受け取り、ネットワークを経由してサーバ１０３へ転送する機能とを有している。また、自律移動型電波測定ロボット１００とホームベース１０２とは、無線インターフェイスを具備しており、自律移動型電波測定ロボット１００が移動中にも、無線通信によって相互に情報の授受をする機能をも有している。サーバ１０３は、自律移動型電波測定ロボット１００から受け取った受信電力の強度データを日々蓄積する機能と、そのデータを統計計算する機能とを有している。その結果は、保守端末１０４から保守者が閲覧することができる。
【００１７】
なお、前述の自律移動型電波測定ロボット１００は、車輪により床面上を自律的に移動可能とされているので、その背面に床を掃除する手段を具備させることもできる。
【００１８】
図２は自律移動型電波計測ロボット１００の構成を示すブロック図である。
【００１９】
自律移動型電波測定ロボット１００は、アクセスポイント１０１からのPilot 信号を受信する機能を持つ電波測定ＩＦ２０２と、受信したPilot 信号の受信電力の強度を予め定めた一定時間毎に測定する機能を持つ受信電力測定部２０３と、各種データを格納するメモリ２０１と、移動用の車輪の駆動部２０８と、駆動用のモータ２０９と、後述するような制御機能を有する制御部２００と、屋内の壁面までの距離を測定するレーダー測距センサ２０７と、ホームベースのＩＦと接続するためのホームベース無線ＩＦ２０４及びホームベース有線ＩＦ２０６と、これらのＩＦを切り替えるスイッチ２０５とを備えて構成される。
【００２０】
そして、メモリ２０１には、測定されたPilot 信号の受信電力データ２１０、レーダー測距センサ２０７による測距データ２１３、保守端末１０４から与えられる走行経路である走行データ２１１、制御部２００が生成した地図データ２１２及び現在位置データ２１４が格納される。また、制御部２００は、レーダー測距センサ２０７が測定した測距データ２１４に基づいて地図を作成する地図データ作成部２１７と、地図データ２１３及び測距データ２１４を用いて自ロボットの現在位置を算出する現在位置計算部２１８と、受信電力データ２１０の大きさを判定する受信電力判定部２１５と、受信電力の大きさに基づいてモータ２０９の回転数を制御するモータ回転制御部２１６とを備えて構成されている。
【００２１】
さらに、自律移動型電波計測ロボット１００は、自律的な移動のため、モータ２０９と車輪駆動部２０８とによる走行部を有しており、モータ回転制御部２１６から制御され、また、その指示により指定される速度に従って、走行データ２１１により指定される走行経路上を指定された速度で移動しながら受信電力の測定を行う。
【００２２】
図３はサーバ１０３の構成を示すブロック図である。
【００２３】
サーバ１０３は、ホームベース１０２とネットワークとを介して自律移動型電波測定ロボット１００との間で情報の授受を行うホームベースＩＦ３００と、自律移動型電波測定ロボット１００が採取した受信電力データ３０４、地図データ３０５、保守端末３０３より指示される走行データ３０６を格納すると共に、制御部３０２によって計算された統計受信電力データ３０７を保持しておく機能をもつメモリ３０１と、受信電力データ３０４と統計受信電力データ３０７とを加工し、統計受信電力データ３０７を作成、更新する受信電力データ加工部３０８を有する制御部３０２と、保守端末１０４から指示を受ける機能を持つ保守端末ＩＦ３０３とにより構成されている。
【００２４】
図４は本発明の実施形態による電波計測システムでの処理動作の概要を説明するフローチャートであり、次に、これについて説明する。ここで説明する処理は、自律移動型電波測定ロボット１００が、起動された後に距離データ２１３を収集して、その距離データ２１３に基づいて地図データ２１２を作成し、作成した地図データ２１２をもとに電波計測を行い、計測結果をサーバ１０３に送信して記録させる処理である。なお、ここで説明するフローにおける各処理の詳細については、図５〜図１６を参照して後述する。
【００２５】
（１）自律移動型電波計測ロボット１００は、電波環境を計測する屋内に設置されて、電波計測の処理の処理を開始すると、電波計測に先立って周囲の壁面までの距離を測定して測距データを取得し、取得した測距データを用いて地図データを作成、記録し、その地図データをサーバ１０３に送信する（ステップ４０１、４０２）。
【００２６】
（２）次に、自律移動型電波計測ロボット１００は、自ロボットが走行するルートである走行データがメモリ２０１内に格納されておらず、走行データの設定が必要か否かを判定し、走行データの設定が必要であった場合、サーバ１０３に送信した地図データに基づいて操作者に走行データ２１１を作成してもらい、その走行データ２１１をサーバから受け取って自ロボットのメモリ２０１内に格納する（ステップ４０３、４０４）。
【００２７】
（３）ステップ４０３の判定で、走行データ２１１がすでにメモリ２０１内に格納されていて、走行データの設定が不必要であった場合、あるいは、ステップ４０４の処理で走行データをサーバから受け取ってメモリ内に格納した後、自律移動型電波計測ロボット１００は、走行データに従って屋内を移動しながら電波の測定を開始し、予め定めた一定時間毎に、自ロボット１００の現在位値と受信電力とを測定し、測定した現在位値し受信電力とのデータを自ロボット内のメモリ２０１に格納していく（ステップ４０５）。
【００２８】
（４）自律移動型電波計測ロボット１００は、電波計測の途中で、あるいは、ホームベース１０２に帰還したとき、メモリ２０１に格納していた現在位置データ２１４及び受信電力データ２１０をサーバ１０３に送信する。サーバ１０３は、受け取った受信電力データから日々の統計受信電力データを作成する（ステップ４０６、４０７）。
【００２９】
図５は自律移動型電波測定ロボット１００が自身の走行速度を制御する処理動作を説明する速度制御シーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。自律移動型電波測定ロボット１００は、自律的に移動することができるものであり、その速度は、アクセスポイント１０１から送信されるPilot 信号の受信強度により制御される。
【００３０】
（１）ＡＰ１０１は、屋内エリアに対してPilot 信号を放射しており、自律移動型電波測定ロボット１００の受信電力測定部２０３は、そのPilot 信号を受信するとPilot 信号の受信電力の測定を行う（ステップ５０１、５０２）。
【００３１】
（２）受信電力測定部２０３は、測定された受信電力データを、メモリ２０１に受信電力データ２１１として格納すると同時に、制御部２００に受信電力をメモリ２０１に格納したことを通知する（ステップ５０３）。
【００３２】
（３）受信電力格納通知信号を受け取った制御部２００の受信電力判定部２１５は、受信電力を判定すると共に、その電力に従ったロボットの走行速度を判定し、その判定結果に従って、モータ回転制御部２１６にモータ２０９に対して回転速度を制御する制御情報（速度指定情報）を送信する（ステップ５０４、５０５）。
【００３３】
（４）モータ回転制御部２１６は、受け取ったロボットの走行速度によりモータ２０９の回転速度を設定してモータ２０９を制御し、モータ２０９は、指示された速度に設定されてロボット本体を走行させる（ステップ５０６）。
【００３４】
図６は受信電力判定部２１５での処理動作である図５に示すフローのステップ５０４、５０５での処理の詳細を説明するフローチャートであり、次に、これについて説明する。
【００３５】
（１）自律移動型電波測定ロボット１００は、電源がＯＮとされると、自ロボットの走行速度を変更する制御に使用するPilot 信号の受信電力ＲＳＳＩの大きさの閾値Ｔｈ、ロボットの速度Ｖ１、Ｖ２の初期設定を行うことを操作者に求める。この初期設定は、ロボットの外側に設定ボタンを設けて操作させる方法や保守端末１０４からホームベース１０２を経由して設定させるようにすることもできる（ステップ６０１）。
【００３６】
（２）自律移動型電波測定ロボット１００は、初期設定が完了すると待ち状態になる。そして、受信電力判定部２１５は、受信電力格納通知を受信すると、メモリ２０１に格納されている受信電力データ２１０を読み出し、その受信電力がステップ６０１の処理で予め設定された閾値Ｔｈより大きいか否かを比較判定する（ステップ６０２〜６０４）。
【００３７】
（３）受信電力判定部２１５は、ステップ６０４での比較判定の結果、受信電力が閾値より大きかった場合、ロボットの走行速度をＶ１とするように指定し、モータ回転制御部２１６にモータ２０９の制御を行うように速度指定通知を行う。この通知の後、自律移動型電波測定ロボット１００は、ステップ６０２からの処理に戻って待ち状態となる（ステップ６０５、６０６）。
【００３８】
（４）受信電力判定部２１５は、ステップ６０４での比較判定の結果、受信電力が閾値より小さかった場合、ロボットの走行速度をＶ２とするように指定し、モータ回転制御部２１６にモータ２０９の制御を行うように速度指定通知を行う。この通知の後、自律移動型電波測定ロボット１００は、ステップ６０２からの処理に戻って待ち状態となる（ステップ６０７、６０８）。
【００３９】
前述の処理で指定した自律移動型電波測定ロボット１００に対する走行速度のＶ１、Ｖ２は、Ｖ１がＶ２より大きく設定される。これにより、Pilot 信号の受信電力が小さく電波の不感地帯に入ったようなとき、ロボット自身の推進速度を落とすことができ、一定時間間隔で行っている電力測定の移動する経路上の距離に対する回数を増加させることができる。
【００４０】
図７はPilot 信号の受信電力に応じたモータ回転制御部２１６からのモータ回転制御の速度変化を説明する図である。図７（ａ）には、Pilot 信号の受信電力ＲＳＳＩの大きさに対する走行しているロボットの時間経過による変化を示しており、また、図７（ｂ）には、受信電力判定部２１５がモータ回転制御部２１６に送信するモータ２０９に対する速度指定通知の時間経過による変化を示している。
【００４１】
図７（ａ）に示すように、自律移動型電波測定ロボット１００は、走行しながらPilot 信号の受信電力ＲＳＳＩの大きさを計測しており、受信電力ＲＳＳＩの大きさが、ある時刻７００で閾値Ｔｈを下まわると、図７（ｂ）に示すように、モータ回転制御部２１６に送信するモータ２０９に対する速度指定通知の速度をＶ１からＶ２に変化させる。また、しばらくして、ある時刻７０２で受信電力ＲＳＳＩの大きさが閾値Ｔｈより大きくなると、モータ回転制御部２１６に送信するモータ２０９に対する速度指定通知の速度をＶ２からＶ１に変化させる。
【００４２】
本発明の実施形態は、前述のような動作を行うことにより、受信電力の低いエリアに自律移動型電波測定ロボット１００が進んだ場合、自身の速度を設定された小さな速度Ｖ２として、測定を続けていくことになる。なお、電波測定タイミングは、すでに説明したように、一定時間間隔に予め設定されていて不変であり、自律移動型電波測定ロボット１００の推進速度が低ければ低いほど測定回数は増えていく。この機能によって、受信電力の小さい電波の不感地帯の受信電力データ２１０の取得回数を増やし、サンプル数を増やすことができる。
【００４３】
自律移動型電波測定ロボット１００は、屋内エリアの地図データ２１２を自動的に作成し自身の現在地を認識した上で、Pilot 信号の受信電力の大きさを測定しており、次に、地図データの作成と現在位置の認識との方法を説明する。
【００４４】
図８は自律移動型電波測定ロボット１００が地図データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００４５】
（１）自律移動型電波測定ロボット１００は、周囲の環境を認識するための測距センサ２０７を具備している。測距センサ２０７は、周囲の壁までの距離を計測し、メモリ２０１に測距データ２１３として格納すると同時に、制御部２００に測距データをメモリ２０１に格納したことを通知する（ステップ８０１、８０２）。
【００４６】
（２）測距データ格納の通知を受けた制御部２００の地図データ作成部２１７は、メモリ２０１から測距データ２１３を読み出し、地図データの作成を開始する。測距データ２１３は、一定時間毎に測定されて取得されれているので、地図データ作成部２１７は、その複数の測距データ２１３から地図データ２１２を作成し、地図データ２１２が完成するとメモリ２０１へ地図データ２１２として格納する（ステップ８０３、８０４）。
【００４７】
図９は自律移動型電波測定ロボット１００が自身の居る現在位置データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００４８】
（１）自律移動型電波測定ロボット１００は、周囲の環境を認識するための測距センサ２０７を具備している。測距センサ２０７は、周囲の壁までの距離を計測し、メモリ２０１に測距データ２１３として格納すると同時に、制御部２００に測距データをメモリ２０１に格納したことを通知する（ステップ９０１、９０２）。
【００４９】
（２）測距データ格納の通知を受けた制御部２００の現在位置計算部２１８は、メモリ２０１から地図データ２１２と測距データ２１３とを読み出し、最新の測距データを元に自身の現在位置を計算し、現在位置データを作成後、メモリ２００に現在位置データ２１４として格納する（ステップ９０３〜９０５）。
【００５０】
図１０は測距データの取得イメージと測距データの格納イメージとを示す図であり、次に、図１０を参照して、自律移動型電波測定ロボット１００が周囲の壁までの距離を計測する方法を説明する。
【００５１】
図１０（ａ）に示すように、ロボットが居る地点の座標を（ｘ、ｙ）と仮定し、その地点で３６０度ロボットが回転し、測距センサ２０７は、ある一定角度毎に瞬時パルスを発射し、反射波を受けるまでの時間から距離ｄ１〜ｄｎを計算する。このような測距データは、図１０（ｂ）に示すように、ロボットが居る地点の座標（ｘ、ｙ）と、図示していないが方位の情報と、座標を（ｘ、ｙ）からの距離ｄ１〜ｄｎの組としてメモリ２０１に格納される。
【００５２】
周囲からのパルスの反射により計算された距離により決まるポイントは、前述の座標（ｘ、ｙ）を基準とした点座標として記録されていくため、この点座標は、ロボットが測定を行うたびに多くなっていく。このような距離データの点座標のデータは、ＩＣＰアルゴリズム用いて平均化され、これを用いて地図データを作成することができる。
【００５３】
前述したような点座標データの計算方法の詳細については、特許文献２等により詳述されているので、ここでの説明は省略する。また、前述の測距データを取得するための測距センサ２０７は、赤外線、可視光を利用したものであってよい。
【００５４】
図１１は自律移動型電波測定ロボット１００から地図データをサーバ１０３に格納する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００５５】
（１）自律移動型電波測定ロボット１００は、地図データ作成部２１７が前述した方法により地図データ２１２を作成してメモリ２０１に格納すると、ホームベース１０２に対して、無線通信によって、または、充電を行うときに有線通信によって地図データを転送する（ステップ１１０１）。
【００５６】
（２）ホームベース１０２は、自律移動型電波測定ロボット１００から地図データ２１２を受信すると、その地図データ２１２をサーバ１０３へ転送する（ステップ１１０２）。
【００５７】
（３）サーバ１０３は、地図データ２１２を受信すると、受信した地図データを一旦自身が持つメモリ３０１に地図データ３０５として保存してから保守端末１０４へ送信して表示させる（ステップ１１０３〜１１０５）。
【００５８】
図１２は保守端末１０４から入力された走行データを自律移動型電波測定ロボット１００に通知する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００５９】
（１）操作者は、図１１に示すフローにより説明した処理により、保守端末１０４に表示された地図データを見て、自律移動型電波測定ロボット１００に電波状態を計測させる走行経路を決定し、その走行経路を走行データとして作成し、作成した走行データを保守端末１０４に入力してサーバ１０３に送信させる（ステップ１２０１、１２０２）。
【００６０】
（２）保守端末１０４から走行データを受け取ったサーバ１０３は、その走行データをホームベース１０２に転送し、ホームベース１０２も、同様に、受け取った走行データを無線ＩＦ２０４を介して、または、充電時に有線ＩＦ２０６を介して自律移動型電波測定ロボット１００に転送する（ステップ１２０３、１２０４）。
【００６１】
（３）自律移動型電波測定ロボット１００は、走行データを受信すると、メモリ２０１に走行データ２１１として記憶し、この走行データに指定されたルートを経由するように走行動作する。
【００６２】
図１３は現在位置データ２１５と受信電力（ＲＳＳＩ）データ２１１とを日時の情報と共にメモリ２０１に格納したデータ格納イメージを示す図である。
【００６３】
自律移動型電波測定ロボット１００のメモリ２０１には、図１３に示すように、Pilot 信号の受信電力を測定した日付・日時の情報と、Ｘ軸及びＹ軸の座標によるPilot 信号の受信電力を測定した位置の情報である現在位置データ２１５と、Pilot 信号の受信電力の大きさを示すＲＳＳＩ値の情報とを組とした複数のレコードが格納されている。このデータは、複数の日にわたって取得され、自律移動型電波測定ロボット１００からホームベース１０２を介してサーバ１０３に日々記録される。
【００６４】
図１４は地図データと走行データのイメージを示す図である。図１４において、「○」で表現しているのが測距データ２１３から算出されたポイントであり、それらの点が複数集まった結果が地図データ２１２として記録されている。保守端末１０４から転送されてくる走行データ２１１は、「×」で表現されている。このような走行データ２１１を利用することによって、自律移動型電波測定ロボット１００は、毎日同じルートを通過しながら電波計測を行うことが可能となる。
【００６５】
走行データ２１１は、進行方向を地図データ２１２に基づいて指定するものであり、自律移動型電波測定ロボット１００の進行速度及び電波の測定頻度は、すでに説明したように予め決定されて実行される。測定されたデータは、測定を開始した座標（ｘ、ｙ）を基準点とし、その基準点を中心としてある一定の大きさの格子により地図データを区切り、１つの格子内で計測されたデータを同一ポイントで計測されたデータであるとされる。このように、同一のポイントで計測したこととした多数のデータを使用することにより、測定誤差を軽減し、より信頼できるデータを採取することが可能になる。
【００６６】
図１５は自律移動型電波測定ロボット１００から受信電力データをサーバ１０３に送信し、サーバ１０３が統計データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００６７】
（１）ＡＰ１０１からのPilot 信号を受信した自律移動型電波計測ロボット１００は、Pilot 信号の受信電力測定を行い、その測定結果を前述で説明した方法によって自身のメモリ２０１に受信電力データ２１０として格納する（ステップ１５０１、１５０２）。
【００６８】
（２）その後、自律移動型電波計測ロボット１００は、メモリ２０１に格納した受信電力データ２１０をホームベース１０２を介してサーバ１０３に転送する（ステップ１５０３）。
【００６９】
（３）サーバ１０３は、受信電力データ２１０が自律移動型電波計測ロボット１００から転送されてくると、まず、本日分の受信電力データ３０４として自身のメモリ３０１に格納し、格納の後、本日の受信電力データ３０４と昨日までの統計受信電力データ３０７とをメモリ３０１から制御部３０２に送信する（ステップ１５０４、１５０５）。
【００７０】
（４）サーバ１０３の制御部３０２は、データを受信すると受信電力データ３０４を、昨日までの統計受信電力データ３０７に加え、正規化する加工を行うことにより、本日までの統計受信電力データを算出する（ステップ１５０６）。
【００７１】
（５）サーバ１０３の制御部３０２は、本日までの統計受信電力データの計算を終了すると、算出した本日までの統計受信電力データを再びメモリ３０２に転送し、統計受信電力データ３０７を更新する（ステップ１５０７）。
【００７２】
（６）前述の更新した統計受信電力データ３０７は、保守端末１０４の画面に表示することが可能であり、これにより、管理者等の操作者は、日々の統計データを閲覧することができる（ステップ１５０８）。
【００７３】
図１６はサーバの制御部３０２が受信電力データを加工して得た統計受信電力データのグラフを示す図である。
【００７４】
図１６（ａ）に示す本日のデータのグラフは、サーバ１０３のメモリ３０１に格納された当日の受信電力データ３０４をグラフ化したもので、例えば、図１４に示した走行データ２１１のある１点の「×」ポイントにおいて複数回測定したるPilot 信号の受信電力の大きさを示すＲＳＳＩ値を横軸とし、測定されたＲＳＳＩ値毎の測定回数を縦軸にプロットした測定結果のグラフである。このグラフは、ＲＳＳＩ値毎の回数の最大値を“１”として正規化されている。
【００７５】
図１６（ｂ）に示す昨日までの統計データのグラフは、日々同一のポイントで計測したデータを加工して統計化したものであり、サーバ１０３のメモリ３０１に統計受信電力データ３０７として格納されているデータの統計値をグラフ化したものである。このグラフも、ＲＳＳＩ値毎の回数の最大値を“１”として正規化されている。
【００７６】
図１６（ｃ）に示す本日加工したデータのグラフは、図１６（ａ）のグラフのデータと図１６（ｂ）グラフのデータを足し合わせて、前述したと同様に正規化を行ってグラフ化したものであり、このグラフにおけるデータは、サーバ１０３のメモリ３０１に統計受信電力データ３０７として格納される。これにより、統計受信電力データ３０７は、日々更新されていくことになり、次第に信頼性の高いデータとなる。
【００７７】
前述した本発明の実施形態によれば、レーダーを用いて自身の現在位置データと地図データとを自律的に作成し、保守端末から保守者に走行ルートを指定させることができるため、自律的に走行しながら屋内の電波環境を計測することができ、その際、電波の不感地帯に入ったとき、自身の推進速度を落とすことによって、移動する経路上の距離に対する測定回数を増加させることができるので、電波の不感が一次的なものか定常的なものかを識別することができる。
【００７８】
また、本発明の実施形態によれば、複数の日にわたって測定を実施する際に、同一時刻、同一地点での測定値を得ることが可能になり、日々採取する測定データ値の統計化を行うことにより、より信頼性の高い電波環境データを採取することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１００ 自律移動型電波測定ロボット
１０１ ＡＰ(アクセスポイント)
１０２ ホームベース
１０３ サーバ
１０４ 保守端末
２００、３０２ 制御部
２０１、３０１ メモリ
２０２ 電波測定ＩＦ
２０３ 受信電力測定部
２０４ ホームベース無線ＩＦ
２０５ ＳＷ
２０６ ホームベース有線ＩＦ
２０７ レーダー測距センサ
２０８ 車輪駆動部
２０９ モータ
２１０、３０４ 受信電力データ
２１１、３０６ 走行データ
２１２、３０５ 地図データ
２１３ 測距データ
２１４ 現在位置データ
２１５ 受信電力判定部
２１６ モータ回転制御部
２１７ 地図データ作成部
２１８ 現在位置計算部
３００ ホームベースＩＦ
３０３ 保守端末ＩＦ
３０７ 統計受信電力データ
３０８ 受信電力データ加工部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波計測システムに係り、特に、屋内エリアの地図データを作成し、作成した地図データによる屋内エリアの範囲内を移動しながら電波環境データを計測する電波計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の移動体無線通信の技術は、ユーザの利用場所や移動する速度の制約をなくし、自由にネットワークへの接続を可能としたユビキタスネットワークへの展開が期待されている。一般に、移動体無線通信は、鉄塔や高層ビルの上から電波を放射することによって通信を確立させているが、電波の特性上、鉄塔や高層ビルの上からの電波の放射だけでは屋内空間や地下空間までカバーすることができない。この問題を解決するため、従来の移動体無線通信システムは、電波の届きにくい場所に、小型の無線基地局を設置し、無線通信の品質安定を確保すると同時に、通信エリアの拡大を図っている。しかし、それでも屋内エリアには、電波の不感地帯が存在することが避けられない。屋内エリアで良好な電波環境を構築するためには、エリア内の電波環境データを計測し、最適な場所に小型基地局を設置する必要がある。
【０００３】
エリア内の電波環境データの計測方法に関する従来技術として、人手による方法、あるいは、特許文献１等に記載された技術を用いる方法が知られている。この従来技術は、予め地図データが与えられていて、無線通信によって操作可能な範囲内において自律移動しながら電波環境データを計測するロボットを用いるというものである。また、自己位置を検知しながら自律的に移動可能なロボットに関する技術が、例えば、特許文献２等に記載されて知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９０５７５号公報
【特許文献２】特開２００８−２５０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の人手作業による計測方法は、限られた作業時間内で作業者が測定器を持ち回りながら計測を行うことになるため、得られた測定データが瞬時的な値であるのか、屋内構造に起因した不感地帯のものであるのかが明確にならず、また、サンプル数も少ないため、得られたデータも信頼性の低いものである。また、人手による方法は、計測のために多くの人件費を要するものである。
【０００６】
一方、特許文献１に記載の従来技術は、無線通信によって自律移動が可能なロボットを使用して電波環境の計測を行っているため、人手による計測に比べると同一の測定条件での計測を複数回にわたって行うことができ、信頼性の高いデータを得ることができる。
【０００７】
しかし、この従来技術は、無線電波の届かない領域でのロボットの操作が不可能となり、計測範囲が限られてしまうという問題点を有し、また、ノイズ等の何らかの影響により無線通信が不可能になると計測が不可能になってしまうという問題点を生じる。また、この従来技術は、計測エリアの地図データを事前に作成し、ロボットにダウンロードしておかなければ動作することができないという問題点を有しており、さらに、電波測定を行う測定ポイントに赤外線センサに反応するマーキングを設置する必要があり、エリア全体の細かな箇所にロボットを行かせることが困難であり、細かな個所の計測を行うことができないという問題点を有している。
【０００８】
また、前述の従来技術は、前述したようなマーキングを使用しない場合、地図データを格子状に区切り、格子点毎に電波測定を行うようにすることもできるが、この場合、計測ポイントを細かい間隔で設定することができないという問題点を生じてしまう。また、前述の従来技術は、重点的に測定したいエリアがある場合、そのエリアを保守端末から指定することができるが、測定ポイントを数ポイントしか指定することができないため、エリア内を細かく電波測定したい場合、人手によってロボットを誘導してその穴を埋めていかなければならないという問題点をも有している。そして、前述の従来技術は、同一の測定ポイントでの測定回数も一律に１０回程度の少ない回数に決められているので、無線電波環境が悪いポイントにおける測定精度のばらつきを吸収することができないため、効率よく屋内の電波環境を知ることができないという問題点を有している。
【０００９】
本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解決し、屋内エリアの地図データを作成し、作成した地図データに基づいて管理者により指定された経路を自律的に移動しながら電波環境データを測定する電波計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば前記目的は、屋内エリアを移動しながら電波環境データを計測するロボットと、該ロボットとの間で通信可能に設けられたサーバとを備える電波計測システムにおいて、前記ロボットは、周囲の壁面までの距離を方位毎に測距する測距手段と、前記屋内エリア内に設置されたアクセスポイントからの電波の受信電力を予め定めた一定の時間間隔で測定する受信電力測定手段と、該受信電力測定手段で測定された受信電力データの大きさを判定する受信電力判定手段と、前記測距手段により測距された測距データから前記屋内エリアの地図データを作成する地図データ作成手段と、前記サーバから与えられる走行データにより指定される走行経路に沿って自律的に自ロボットを走行させる走行手段と、前記受信電力判定手段の判定結果に基づいて前記走行手段を構成するモータの回転速度を制御して自ロボットの移動速度を制御するモータ回転制御手段とを備えたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、屋内エリアの地図データを作成して、屋内の電波環境を自律的に、かつ、効率的に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による電波計測システムの構成を示すブロック図である。
【図２】自律移動型電波計測ロボットの構成を示すブロック図である。
【図３】サーバの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による電波計測システムでの処理動作の概要を説明するフローチャートである。
【図５】自律移動型電波測定ロボットが自身の走行速度を制御する処理動作を説明する速度制御シーケンスチャートである。
【図６】受信電力判定部での処理動作である図５に示すフローのステップ５０４、５０５での処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図７】Pilot 信号の受信電力に応じたモータ回転制御部からのモータ回転制御の速度変化を説明する図である。
【図８】自律移動型電波測定ロボットが地図データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図９】自律移動型電波測定ロボットが自身の居る現在位置データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１０】測距データの取得イメージと測距データの格納イメージと示す図である。
【図１１】自律移動型電波測定ロボットから地図データをサーバに格納する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１２】保守端末から入力された走行データを自律移動型電波測定ロボットに通知する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１３】現在位置データと受信電力（ＲＳＳＩ）データとを日時の情報と共にメモリに格納したデータ格納イメージを示す図である。
【図１４】地図データと走行データとのイメージを示す図である。
【図１５】自律移動型電波測定ロボットから受信電力データをサーバに送信し、サーバが統計データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートである。
【図１６】サーバの制御部が受信電力データを加工して得た統計受信電力データのグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による電波計測システムの実施形態を図面により詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態による電波計測システムの構成を示すブロック図である。
【００１５】
本発明の一実施形態による電波計測システムは、電波の状況を測定しようとしている屋内エリアに、屋内型小型基地局装置としてのアクセスポイント（以下、ＡＰという）１０１と、このアクセスポイント１０１から送信される電波状況を調査する自律的に移動することが可能な電波計測装置としての自律移動型電波測定ロボット１００と、この自律移動型電波測定ロボット１００が自身の持つバッテリーを充電するするためのホームベース１０２とを配置し、屋内エリアの外部にネットワークを介してホームベース１０２に接続されるサーバ１０３と、このサーバ１０３に接続されて、管理者が使用する保守端末１０４とを備えて構成されている。なお、ＡＰ１０１は、ネットワークを介して情報サービス等を行う外部装置に接続される。
【００１６】
前述において、自律移動型電波測定ロボット１００は、自身の持つバッテリーの残量が低下すると、ホームベース１０２に移動してバッテリーへの充電を開始する。ホームベース１０２は、バッテリーに対する充電機能と、充電時に自律移動型電波測定ロボット１００が採取した電波の計測値、ここでは、ＡＰ１０１が送信するパイロット信号の受信電力の強度データを受け取り、ネットワークを経由してサーバ１０３へ転送する機能とを有している。また、自律移動型電波測定ロボット１００とホームベース１０２とは、無線インターフェイスを具備しており、自律移動型電波測定ロボット１００が移動中にも、無線通信によって相互に情報の授受をする機能をも有している。サーバ１０３は、自律移動型電波測定ロボット１００から受け取った受信電力の強度データを日々蓄積する機能と、そのデータを統計計算する機能とを有している。その結果は、保守端末１０４から保守者が閲覧することができる。
【００１７】
なお、前述の自律移動型電波測定ロボット１００は、車輪により床面上を自律的に移動可能とされているので、その背面に床を掃除する手段を具備させることもできる。
【００１８】
図２は自律移動型電波計測ロボット１００の構成を示すブロック図である。
【００１９】
自律移動型電波測定ロボット１００は、アクセスポイント１０１からのPilot 信号を受信する機能を持つ電波測定ＩＦ２０２と、受信したPilot 信号の受信電力の強度を予め定めた一定時間毎に測定する機能を持つ受信電力測定部２０３と、各種データを格納するメモリ２０１と、移動用の車輪の駆動部２０８と、駆動用のモータ２０９と、後述するような制御機能を有する制御部２００と、屋内の壁面までの距離を測定するレーダー測距センサ２０７と、ホームベースのＩＦと接続するためのホームベース無線ＩＦ２０４及びホームベース有線ＩＦ２０６と、これらのＩＦを切り替えるスイッチ２０５とを備えて構成される。
【００２０】
そして、メモリ２０１には、測定されたPilot 信号の受信電力データ２１０、レーダー測距センサ２０７による測距データ２１３、保守端末１０４から与えられる走行経路である走行データ２１１、制御部２００が生成した地図データ２１２及び現在位置データ２１４が格納される。また、制御部２００は、レーダー測距センサ２０７が測定した測距データ２１４に基づいて地図を作成する地図データ作成部２１７と、地図データ２１３及び測距データ２１４を用いて自ロボットの現在位置を算出する現在位置計算部２１８と、受信電力データ２１０の大きさを判定する受信電力判定部２１５と、受信電力の大きさに基づいてモータ２０９の回転数を制御するモータ回転制御部２１６とを備えて構成されている。
【００２１】
さらに、自律移動型電波計測ロボット１００は、自律的な移動のため、モータ２０９と車輪駆動部２０８とによる走行部を有しており、モータ回転制御部２１６から制御され、また、その指示により指定される速度に従って、走行データ２１１により指定される走行経路上を指定された速度で移動しながら受信電力の測定を行う。
【００２２】
図３はサーバ１０３の構成を示すブロック図である。
【００２３】
サーバ１０３は、ホームベース１０２とネットワークとを介して自律移動型電波測定ロボット１００との間で情報の授受を行うホームベースＩＦ３００と、自律移動型電波測定ロボット１００が採取した受信電力データ３０４、地図データ３０５、保守端末３０３より指示される走行データ３０６を格納すると共に、制御部３０２によって計算された統計受信電力データ３０７を保持しておく機能をもつメモリ３０１と、受信電力データ３０４と統計受信電力データ３０７とを加工し、統計受信電力データ３０７を作成、更新する受信電力データ加工部３０８を有する制御部３０２と、保守端末１０４から指示を受ける機能を持つ保守端末ＩＦ３０３とにより構成されている。
【００２４】
図４は本発明の実施形態による電波計測システムでの処理動作の概要を説明するフローチャートであり、次に、これについて説明する。ここで説明する処理は、自律移動型電波測定ロボット１００が、起動された後に距離データ２１３を収集して、その距離データ２１３に基づいて地図データ２１２を作成し、作成した地図データ２１２をもとに電波計測を行い、計測結果をサーバ１０３に送信して記録させる処理である。なお、ここで説明するフローにおける各処理の詳細については、図５〜図１６を参照して後述する。
【００２５】
（１）自律移動型電波計測ロボット１００は、電波環境を計測する屋内に設置されて、電波計測の処理の処理を開始すると、電波計測に先立って周囲の壁面までの距離を測定して測距データを取得し、取得した測距データを用いて地図データを作成、記録し、その地図データをサーバ１０３に送信する（ステップ４０１、４０２）。
【００２６】
（２）次に、自律移動型電波計測ロボット１００は、自ロボットが走行するルートである走行データがメモリ２０１内に格納されておらず、走行データの設定が必要か否かを判定し、走行データの設定が必要であった場合、サーバ１０３に送信した地図データに基づいて操作者に走行データ２１１を作成してもらい、その走行データ２１１をサーバから受け取って自ロボットのメモリ２０１内に格納する（ステップ４０３、４０４）。
【００２７】
（３）ステップ４０３の判定で、走行データ２１１がすでにメモリ２０１内に格納されていて、走行データの設定が不必要であった場合、あるいは、ステップ４０４の処理で走行データをサーバから受け取ってメモリ内に格納した後、自律移動型電波計測ロボット１００は、走行データに従って屋内を移動しながら電波の測定を開始し、予め定めた一定時間毎に、自ロボット１００の現在位値と受信電力とを測定し、測定した現在位値し受信電力とのデータを自ロボット内のメモリ２０１に格納していく（ステップ４０５）。
【００２８】
（４）自律移動型電波計測ロボット１００は、電波計測の途中で、あるいは、ホームベース１０２に帰還したとき、メモリ２０１に格納していた現在位置データ２１４及び受信電力データ２１０をサーバ１０３に送信する。サーバ１０３は、受け取った受信電力データから日々の統計受信電力データを作成する（ステップ４０６、４０７）。
【００２９】
図５は自律移動型電波測定ロボット１００が自身の走行速度を制御する処理動作を説明する速度制御シーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。自律移動型電波測定ロボット１００は、自律的に移動することができるものであり、その速度は、アクセスポイント１０１から送信されるPilot 信号の受信強度により制御される。
【００３０】
（１）ＡＰ１０１は、屋内エリアに対してPilot 信号を放射しており、自律移動型電波測定ロボット１００の受信電力測定部２０３は、そのPilot 信号を受信するとPilot 信号の受信電力の測定を行う（ステップ５０１、５０２）。
【００３１】
（２）受信電力測定部２０３は、測定された受信電力データを、メモリ２０１に受信電力データ２１１として格納すると同時に、制御部２００に受信電力をメモリ２０１に格納したことを通知する（ステップ５０３）。
【００３２】
（３）受信電力格納通知信号を受け取った制御部２００の受信電力判定部２１５は、受信電力を判定すると共に、その電力に従ったロボットの走行速度を判定し、その判定結果に従って、モータ回転制御部２１６にモータ２０９に対して回転速度を制御する制御情報（速度指定情報）を送信する（ステップ５０４、５０５）。
【００３３】
（４）モータ回転制御部２１６は、受け取ったロボットの走行速度によりモータ２０９の回転速度を設定してモータ２０９を制御し、モータ２０９は、指示された速度に設定されてロボット本体を走行させる（ステップ５０６）。
【００３４】
図６は受信電力判定部２１５での処理動作である図５に示すフローのステップ５０４、５０５での処理の詳細を説明するフローチャートであり、次に、これについて説明する。
【００３５】
（１）自律移動型電波測定ロボット１００は、電源がＯＮとされると、自ロボットの走行速度を変更する制御に使用するPilot 信号の受信電力ＲＳＳＩの大きさの閾値Ｔｈ、ロボットの速度Ｖ１、Ｖ２の初期設定を行うことを操作者に求める。この初期設定は、ロボットの外側に設定ボタンを設けて操作させる方法や保守端末１０４からホームベース１０２を経由して設定させるようにすることもできる（ステップ６０１）。
【００３６】
（２）自律移動型電波測定ロボット１００は、初期設定が完了すると待ち状態になる。そして、受信電力判定部２１５は、受信電力格納通知を受信すると、メモリ２０１に格納されている受信電力データ２１０を読み出し、その受信電力がステップ６０１の処理で予め設定された閾値Ｔｈより大きいか否かを比較判定する（ステップ６０２〜６０４）。
【００３７】
（３）受信電力判定部２１５は、ステップ６０４での比較判定の結果、受信電力が閾値より大きかった場合、ロボットの走行速度をＶ１とするように指定し、モータ回転制御部２１６にモータ２０９の制御を行うように速度指定通知を行う。この通知の後、自律移動型電波測定ロボット１００は、ステップ６０２からの処理に戻って待ち状態となる（ステップ６０５、６０６）。
【００３８】
（４）受信電力判定部２１５は、ステップ６０４での比較判定の結果、受信電力が閾値より小さかった場合、ロボットの走行速度をＶ２とするように指定し、モータ回転制御部２１６にモータ２０９の制御を行うように速度指定通知を行う。この通知の後、自律移動型電波測定ロボット１００は、ステップ６０２からの処理に戻って待ち状態となる（ステップ６０７、６０８）。
【００３９】
前述の処理で指定した自律移動型電波測定ロボット１００に対する走行速度のＶ１、Ｖ２は、Ｖ１がＶ２より大きく設定される。これにより、Pilot 信号の受信電力が小さく電波の不感地帯に入ったようなとき、ロボット自身の推進速度を落とすことができ、一定時間間隔で行っている電力測定の移動する経路上の距離に対する回数を増加させることができる。
【００４０】
図７はPilot 信号の受信電力に応じたモータ回転制御部２１６からのモータ回転制御の速度変化を説明する図である。図７（ａ）には、Pilot 信号の受信電力ＲＳＳＩの大きさに対する走行しているロボットの時間経過による変化を示しており、また、図７（ｂ）には、受信電力判定部２１５がモータ回転制御部２１６に送信するモータ２０９に対する速度指定通知の時間経過による変化を示している。
【００４１】
図７（ａ）に示すように、自律移動型電波測定ロボット１００は、走行しながらPilot 信号の受信電力ＲＳＳＩの大きさを計測しており、受信電力ＲＳＳＩの大きさが、ある時刻７００で閾値Ｔｈを下まわると、図７（ｂ）に示すように、モータ回転制御部２１６に送信するモータ２０９に対する速度指定通知の速度をＶ１からＶ２に変化させる。また、しばらくして、ある時刻７０２で受信電力ＲＳＳＩの大きさが閾値Ｔｈより大きくなると、モータ回転制御部２１６に送信するモータ２０９に対する速度指定通知の速度をＶ２からＶ１に変化させる。
【００４２】
本発明の実施形態は、前述のような動作を行うことにより、受信電力の低いエリアに自律移動型電波測定ロボット１００が進んだ場合、自身の速度を設定された小さな速度Ｖ２として、測定を続けていくことになる。なお、電波測定タイミングは、すでに説明したように、一定時間間隔に予め設定されていて不変であり、自律移動型電波測定ロボット１００の推進速度が低ければ低いほど測定回数は増えていく。この機能によって、受信電力の小さい電波の不感地帯の受信電力データ２１０の取得回数を増やし、サンプル数を増やすことができる。
【００４３】
自律移動型電波測定ロボット１００は、屋内エリアの地図データ２１２を自動的に作成し自身の現在地を認識した上で、Pilot 信号の受信電力の大きさを測定しており、次に、地図データの作成と現在位置の認識との方法を説明する。
【００４４】
図８は自律移動型電波測定ロボット１００が地図データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００４５】
（１）自律移動型電波測定ロボット１００は、周囲の環境を認識するための測距センサ２０７を具備している。測距センサ２０７は、周囲の壁までの距離を計測し、メモリ２０１に測距データ２１３として格納すると同時に、制御部２００に測距データをメモリ２０１に格納したことを通知する（ステップ８０１、８０２）。
【００４６】
（２）測距データ格納の通知を受けた制御部２００の地図データ作成部２１７は、メモリ２０１から測距データ２１３を読み出し、地図データの作成を開始する。測距データ２１３は、一定時間毎に測定されて取得されれているので、地図データ作成部２１７は、その複数の測距データ２１３から地図データ２１２を作成し、地図データ２１２が完成するとメモリ２０１へ地図データ２１２として格納する（ステップ８０３、８０４）。
【００４７】
図９は自律移動型電波測定ロボット１００が自身の居る現在位置データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００４８】
（１）自律移動型電波測定ロボット１００は、周囲の環境を認識するための測距センサ２０７を具備している。測距センサ２０７は、周囲の壁までの距離を計測し、メモリ２０１に測距データ２１３として格納すると同時に、制御部２００に測距データをメモリ２０１に格納したことを通知する（ステップ９０１、９０２）。
【００４９】
（２）測距データ格納の通知を受けた制御部２００の現在位置計算部２１８は、メモリ２０１から地図データ２１２と測距データ２１３とを読み出し、最新の測距データを元に自身の現在位置を計算し、現在位置データを作成後、メモリ２００に現在位置データ２１４として格納する（ステップ９０３〜９０５）。
【００５０】
図１０は測距データの取得イメージと測距データの格納イメージとを示す図であり、次に、図１０を参照して、自律移動型電波測定ロボット１００が周囲の壁までの距離を計測する方法を説明する。
【００５１】
図１０（ａ）に示すように、ロボットが居る地点の座標を（ｘ、ｙ）と仮定し、その地点で３６０度ロボットが回転し、測距センサ２０７は、ある一定角度毎に瞬時パルスを発射し、反射波を受けるまでの時間から距離ｄ１〜ｄｎを計算する。このような測距データは、図１０（ｂ）に示すように、ロボットが居る地点の座標（ｘ、ｙ）と、図示していないが方位の情報と、座標を（ｘ、ｙ）からの距離ｄ１〜ｄｎの組としてメモリ２０１に格納される。
【００５２】
周囲からのパルスの反射により計算された距離により決まるポイントは、前述の座標（ｘ、ｙ）を基準とした点座標として記録されていくため、この点座標は、ロボットが測定を行うたびに多くなっていく。このような距離データの点座標のデータは、ＩＣＰアルゴリズム用いて平均化され、これを用いて地図データを作成することができる。
【００５３】
前述したような点座標データの計算方法の詳細については、特許文献２等により詳述されているので、ここでの説明は省略する。また、前述の測距データを取得するための測距センサ２０７は、赤外線、可視光を利用したものであってよい。
【００５４】
図１１は自律移動型電波測定ロボット１００から地図データをサーバ１０３に格納する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００５５】
（１）自律移動型電波測定ロボット１００は、地図データ作成部２１７が前述した方法により地図データ２１２を作成してメモリ２０１に格納すると、ホームベース１０２に対して、無線通信によって、または、充電を行うときに有線通信によって地図データを転送する（ステップ１１０１）。
【００５６】
（２）ホームベース１０２は、自律移動型電波測定ロボット１００から地図データ２１２を受信すると、その地図データ２１２をサーバ１０３へ転送する（ステップ１１０２）。
【００５７】
（３）サーバ１０３は、地図データ２１２を受信すると、受信した地図データを一旦自身が持つメモリ３０１に地図データ３０５として保存してから保守端末１０４へ送信して表示させる（ステップ１１０３〜１１０５）。
【００５８】
図１２は保守端末１０４から入力された走行データを自律移動型電波測定ロボット１００に通知する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００５９】
（１）操作者は、図１１に示すフローにより説明した処理により、保守端末１０４に表示された地図データを見て、自律移動型電波測定ロボット１００に電波状態を計測させる走行経路を決定し、その走行経路を走行データとして作成し、作成した走行データを保守端末１０４に入力してサーバ１０３に送信させる（ステップ１２０１、１２０２）。
【００６０】
（２）保守端末１０４から走行データを受け取ったサーバ１０３は、その走行データをホームベース１０２に転送し、ホームベース１０２も、同様に、受け取った走行データを無線ＩＦ２０４を介して、または、充電時に有線ＩＦ２０６を介して自律移動型電波測定ロボット１００に転送する（ステップ１２０３、１２０４）。
【００６１】
（３）自律移動型電波測定ロボット１００は、走行データを受信すると、メモリ２０１に走行データ２１１として記憶し、この走行データに指定されたルートを経由するように走行動作する。
【００６２】
図１３は現在位置データ２１５と受信電力（ＲＳＳＩ）データ２１１とを日時の情報と共にメモリ２０１に格納したデータ格納イメージを示す図である。
【００６３】
自律移動型電波測定ロボット１００のメモリ２０１には、図１３に示すように、Pilot 信号の受信電力を測定した日付・日時の情報と、Ｘ軸及びＹ軸の座標によるPilot 信号の受信電力を測定した位置の情報である現在位置データ２１５と、Pilot 信号の受信電力の大きさを示すＲＳＳＩ値の情報とを組とした複数のレコードが格納されている。このデータは、複数の日にわたって取得され、自律移動型電波測定ロボット１００からホームベース１０２を介してサーバ１０３に日々記録される。
【００６４】
図１４は地図データと走行データのイメージを示す図である。図１４において、「○」で表現しているのが測距データ２１３から算出されたポイントであり、それらの点が複数集まった結果が地図データ２１２として記録されている。保守端末１０４から転送されてくる走行データ２１１は、「×」で表現されている。このような走行データ２１１を利用することによって、自律移動型電波測定ロボット１００は、毎日同じルートを通過しながら電波計測を行うことが可能となる。
【００６５】
走行データ２１１は、進行方向を地図データ２１２に基づいて指定するものであり、自律移動型電波測定ロボット１００の進行速度及び電波の測定頻度は、すでに説明したように予め決定されて実行される。測定されたデータは、測定を開始した座標（ｘ、ｙ）を基準点とし、その基準点を中心としてある一定の大きさの格子により地図データを区切り、１つの格子内で計測されたデータを同一ポイントで計測されたデータであるとされる。このように、同一のポイントで計測したこととした多数のデータを使用することにより、測定誤差を軽減し、より信頼できるデータを採取することが可能になる。
【００６６】
図１５は自律移動型電波測定ロボット１００から受信電力データをサーバ１０３に送信し、サーバ１０３が統計データを作成する処理動作を説明するシーケンスチャートであり、次に、これについて説明する。
【００６７】
（１）ＡＰ１０１からのPilot 信号を受信した自律移動型電波計測ロボット１００は、Pilot 信号の受信電力測定を行い、その測定結果を前述で説明した方法によって自身のメモリ２０１に受信電力データ２１０として格納する（ステップ１５０１、１５０２）。
【００６８】
（２）その後、自律移動型電波計測ロボット１００は、メモリ２０１に格納した受信電力データ２１０をホームベース１０２を介してサーバ１０３に転送する（ステップ１５０３）。
【００６９】
（３）サーバ１０３は、受信電力データ２１０が自律移動型電波計測ロボット１００から転送されてくると、まず、本日分の受信電力データ３０４として自身のメモリ３０１に格納し、格納の後、本日の受信電力データ３０４と昨日までの統計受信電力データ３０７とをメモリ３０１から制御部３０２に送信する（ステップ１５０４、１５０５）。
【００７０】
（４）サーバ１０３の制御部３０２は、データを受信すると受信電力データ３０４を、昨日までの統計受信電力データ３０７に加え、正規化する加工を行うことにより、本日までの統計受信電力データを算出する（ステップ１５０６）。
【００７１】
（５）サーバ１０３の制御部３０２は、本日までの統計受信電力データの計算を終了すると、算出した本日までの統計受信電力データを再びメモリ３０２に転送し、統計受信電力データ３０７を更新する（ステップ１５０７）。
【００７２】
（６）前述の更新した統計受信電力データ３０７は、保守端末１０４の画面に表示することが可能であり、これにより、管理者等の操作者は、日々の統計データを閲覧することができる（ステップ１５０８）。
【００７３】
図１６はサーバの制御部３０２が受信電力データを加工して得た統計受信電力データのグラフを示す図である。
【００７４】
図１６（ａ）に示す本日のデータのグラフは、サーバ１０３のメモリ３０１に格納された当日の受信電力データ３０４をグラフ化したもので、例えば、図１４に示した走行データ２１１のある１点の「×」ポイントにおいて複数回測定したるPilot 信号の受信電力の大きさを示すＲＳＳＩ値を横軸とし、測定されたＲＳＳＩ値毎の測定回数を縦軸にプロットした測定結果のグラフである。このグラフは、ＲＳＳＩ値毎の回数の最大値を“１”として正規化されている。
【００７５】
図１６（ｂ）に示す昨日までの統計データのグラフは、日々同一のポイントで計測したデータを加工して統計化したものであり、サーバ１０３のメモリ３０１に統計受信電力データ３０７として格納されているデータの統計値をグラフ化したものである。このグラフも、ＲＳＳＩ値毎の回数の最大値を“１”として正規化されている。
【００７６】
図１６（ｃ）に示す本日加工したデータのグラフは、図１６（ａ）のグラフのデータと図１６（ｂ）グラフのデータを足し合わせて、前述したと同様に正規化を行ってグラフ化したものであり、このグラフにおけるデータは、サーバ１０３のメモリ３０１に統計受信電力データ３０７として格納される。これにより、統計受信電力データ３０７は、日々更新されていくことになり、次第に信頼性の高いデータとなる。
【００７７】
前述した本発明の実施形態によれば、レーダーを用いて自身の現在位置データと地図データとを自律的に作成し、保守端末から保守者に走行ルートを指定させることができるため、自律的に走行しながら屋内の電波環境を計測することができ、その際、電波の不感地帯に入ったとき、自身の推進速度を落とすことによって、移動する経路上の距離に対する測定回数を増加させることができるので、電波の不感が一次的なものか定常的なものかを識別することができる。
【００７８】
また、本発明の実施形態によれば、複数の日にわたって測定を実施する際に、同一時刻、同一地点での測定値を得ることが可能になり、日々採取する測定データ値の統計化を行うことにより、より信頼性の高い電波環境データを採取することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１００ 自律移動型電波測定ロボット
１０１ ＡＰ(アクセスポイント)
１０２ ホームベース
１０３ サーバ
１０４ 保守端末
２００、３０２ 制御部
２０１、３０１ メモリ
２０２ 電波測定ＩＦ
２０３ 受信電力測定部
２０４ ホームベース無線ＩＦ
２０５ ＳＷ
２０６ ホームベース有線ＩＦ
２０７ レーダー測距センサ
２０８ 車輪駆動部
２０９ モータ
２１０、３０４ 受信電力データ
２１１、３０６ 走行データ
２１２、３０５ 地図データ
２１３ 測距データ
２１４ 現在位置データ
２１５ 受信電力判定部
２１６ モータ回転制御部
２１７ 地図データ作成部
２１８ 現在位置計算部
３００ ホームベースＩＦ
３０３ 保守端末ＩＦ
３０７ 統計受信電力データ
３０８ 受信電力データ加工部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内エリアを移動しながら電波環境データを計測するロボットと、該ロボットとの間で通信可能に設けられたサーバとを備える電波計測システムにおいて、
前記ロボットは、周囲の壁面までの距離を方位毎に測距する測距手段と、前記屋内エリア内に設置されたアクセスポイントからの電波の受信電力を予め定めた一定の時間間隔で測定する受信電力測定手段と、該受信電力測定手段で測定された受信電力データの大きさを判定する受信電力判定手段と、前記測距手段により測距された測距データから前記屋内エリアの地図データを作成する地図データ作成手段と、前記サーバから与えられる走行データにより指定される走行経路に沿って自律的に自ロボットを走行させる走行手段と、前記受信電力判定手段の判定結果に基づいて前記走行手段を構成するモータの回転速度を制御して自ロボットの移動速度を制御するモータ回転制御手段とを備えたことを特徴とする電波計測システム。
【請求項２】
前記モータ回転制御手段は、前記受信電力判定手段が判定した受信電力の大きさが予め定めた閾値より大きい場合に、ロボットの走行速度が予め定めた走行速度Ｖ１となるようにモータの速度を制御し、受信電力の大きさが予め定めた閾値より小さい場合に、ロボットの走行速度が予め定めた前記走行速度Ｖ１より小さい予め定めたＶ２となるようにモータの速度を制御することを特徴とする請求項１記載の電波計測システム。
【請求項３】
前記ロボットは、前記受信電力測定手段が測定した受信電力データ及び前記地図データ作成手段が作成した地図データを前記サーバに送信する通信手段を有し、
前記サーバは、受信した前記地図データを操作者の端末に表示して操作者に走行データを作成させ、作成された走行データを前記ロボットに送信することを特徴とする請求項１または２記載の電波計測システム。
【請求項４】
前記サーバは、受信した受信電力データを統計処理して統計受信電力データとする受信電力データ加工手段を有することを特徴とする請求項３記載の電波計測システム。
【請求項５】
前記屋内エリア内に前記ロボットのホームベースが配置されており、該ホームベースは、前記ロボットと前記サーバとの間の通信を中継する手段と、ロボットが有するバッテリーへの充電手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の電波計測システム。
【請求項１】
屋内エリアを移動しながら電波環境データを計測するロボットと、該ロボットとの間で通信可能に設けられたサーバとを備える電波計測システムにおいて、
前記ロボットは、周囲の壁面までの距離を方位毎に測距する測距手段と、前記屋内エリア内に設置されたアクセスポイントからの電波の受信電力を予め定めた一定の時間間隔で測定する受信電力測定手段と、該受信電力測定手段で測定された受信電力データの大きさを判定する受信電力判定手段と、前記測距手段により測距された測距データから前記屋内エリアの地図データを作成する地図データ作成手段と、前記サーバから与えられる走行データにより指定される走行経路に沿って自律的に自ロボットを走行させる走行手段と、前記受信電力判定手段の判定結果に基づいて前記走行手段を構成するモータの回転速度を制御して自ロボットの移動速度を制御するモータ回転制御手段とを備えたことを特徴とする電波計測システム。
【請求項２】
前記モータ回転制御手段は、前記受信電力判定手段が判定した受信電力の大きさが予め定めた閾値より大きい場合に、ロボットの走行速度が予め定めた走行速度Ｖ１となるようにモータの速度を制御し、受信電力の大きさが予め定めた閾値より小さい場合に、ロボットの走行速度が予め定めた前記走行速度Ｖ１より小さい予め定めたＶ２となるようにモータの速度を制御することを特徴とする請求項１記載の電波計測システム。
【請求項３】
前記ロボットは、前記受信電力測定手段が測定した受信電力データ及び前記地図データ作成手段が作成した地図データを前記サーバに送信する通信手段を有し、
前記サーバは、受信した前記地図データを操作者の端末に表示して操作者に走行データを作成させ、作成された走行データを前記ロボットに送信することを特徴とする請求項１または２記載の電波計測システム。
【請求項４】
前記サーバは、受信した受信電力データを統計処理して統計受信電力データとする受信電力データ加工手段を有することを特徴とする請求項３記載の電波計測システム。
【請求項５】
前記屋内エリア内に前記ロボットのホームベースが配置されており、該ホームベースは、前記ロボットと前記サーバとの間の通信を中継する手段と、ロボットが有するバッテリーへの充電手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の電波計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１０】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１０】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１７３０５１（Ｐ２０１２−１７３０５１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３３５９６（Ｐ２０１１−３３５９６）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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