(57)【要約】【課題】アンテナ方向調整の容易化を実現するアンテナ調整補助装置を得ること。【解決手段】本発明は、指向性アンテナを備えた通信装置に接続され、通信装置の通信相手装置の方向と指向性アンテナの向きの関係を検出するアンテナ調整補助装置であって、自分の現在位置の情報を取得する位置情報取得部１１と、通信相手装置の位置情報を取得する相手位置情報取得部１２と、指向性アンテナの傾きを検知する傾き検知部１４と、位置情報取得部１１が取得した位置情報、相手位置情報取得部１２が取得した位置情報および傾き検知部１４が取得した傾きに基づいて、指向性アンテナの向きと通信相手装置が存在している方向の一致度を示す差分を算出する傾き補正部１５と、差分を直接的または間接的に示す情報を表示する表示部１６と、を備える。【選択図】図１
2014230021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性アンテナを備えた通信装置に接続され、当該通信装置の通信相手装置の方向と当該指向性アンテナの向きの関係を検出するアンテナ調整補助装置であって、
自分の現在位置の情報を取得する位置情報取得手段と、
前記通信相手装置の位置情報を取得する相手位置情報取得手段と、
前記指向性アンテナの傾きを検知する傾き検知手段と、
前記位置情報取得手段が取得した位置情報、前記相手位置情報取得手段が取得した位置情報および前記傾き検知手段が取得した傾きに基づいて、前記指向性アンテナの向きと前記通信相手装置が存在している方向の一致度を示す差分を算出する差分算出手段と、
前記差分を直接的または間接的に示す情報を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするアンテナ調整補助装置。
【請求項２】
前記表示手段は、前記指向性アンテナの向きおよび前記通信相手装置が存在している方向の一方を表示画面の中心点として表示し、他方を照準点として表示し、中心点と照準点の距離を前記差分に応じた長さとすることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ調整補助装置。
【請求項３】
前記差分算出手段が差分を算出するタイミングにおける受信電力を前記通信装置から取得し、
前記表示手段は、前記指向性アンテナの向きおよび前記通信相手装置が存在している方向の一方を表示画面の中心点として表示し、他方を照準点として表示し、中心点と照準点の距離を前記差分に応じた長さとするとともに、前記受信電力を表示することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ調整補助装置。
【請求項４】
指向性アンテナと、
請求項１、２または３に記載のアンテナ調整補助装置を接続するためのインタフェースと、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項５】
指向性アンテナを備え、自装置と同一構成の他の通信装置と直接通信する機能を有する通信装置であって、
自装置の現在位置の情報を取得する位置情報取得手段と、
前記他の通信装置の位置情報を取得する相手位置情報取得手段と、
自装置の傾きを検知する傾き検知手段と、
前記位置情報取得手段が取得した位置情報、前記相手位置情報取得手段が取得した位置情報および前記傾き検知手段が取得した傾きに基づいて、前記指向性アンテナの向きと前記他の通信装置が存在している方向の一致度を示す差分を算出する差分算出手段と、
前記差分を直接的または間接的に示す情報を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目視不可能な長距離で無線通信を行う通信装置が備えている指向性アンテナの方向を調整する際に使用するアンテナ調整補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
指向性アンテナを備えた通信装置は、アンテナの方向を調整して通信相手に向ける必要がある。しかし、通信相手の装置が目視できない場合には調整が難しいという問題がある。この問題に対し、特許文献１に記載の通信装置においては、地理情報システムを利用して自身の現在位置情報を取得し、現在位置と対象指向性アンテナ位置との成す角度を計算して回転位置を決定し、定期的に回転位置を更新することでアンテナの方向を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の通信装置は、移動しながらのアンテナ調整を想定し、回転制御部のような機構を備えて定期的に方向調整を行っている。一方、通信中は移動を行わない、据え置き型の無線通信機器も存在し、このような機器においてはアンテナを調整する頻度が低い。例えば、従来は有線（通信ケーブル）で接続していた区間を無線接続に置き換える場合や新たに施設するアクセス回線を無線回線で実現する場合、無線区間の両端の通信装置におけるアンテナ調整が一旦完了すると長期間にわたって再調整が不要となる。そのため、アンテナ調整時にのみ使用するような、使用頻度が低い機構（回転制御部）を備えるのは装置構成上好ましくないと考えられる。すなわち、通信装置の小型化やコスト削減などの妨げになるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、指向性アンテナを備えた通信装置のアンテナ方向調整の容易化と通信装置の小型化を実現するアンテナ調整補助装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、指向性アンテナを備えた通信装置に接続され、当該通信装置の通信相手装置の方向と当該指向性アンテナの向きの関係を検出するアンテナ調整補助装置であって、自分の現在位置の情報を取得する位置情報取得手段と、前記通信相手装置の位置情報を取得する相手位置情報取得手段と、前記指向性アンテナの傾きを検知する傾き検知手段と、前記位置情報取得手段が取得した位置情報、前記相手位置情報取得手段が取得した位置情報および前記傾き検知手段が取得した傾きに基づいて、前記指向性アンテナの向きと前記通信相手装置が存在している方向の一致度を示す差分を算出する差分算出手段と、前記差分を直接的または間接的に示す情報を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、指向性アンテナの方向調整の容易化を実現できる。また、自分および相手ともに、指向性アンテナから電波を出すことなく、アンテナ方向調整をすることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明にかかるアンテナ調整補助装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、アンテナ調整補助装置を利用してアンテナ調整を行う無線通信システムの一例を示す図である。
【図３】図３は、表示部の表示例を示す図である。
【図４】図４は、表示部に表示させる受信電力分布図の例を示す図である。
【図５】図５は、表示部に表示させる受信電力分布図の他の例を示す図である。
【図６】図６は、表示部に表示させる受信電力分布図の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかるアンテナ調整補助装置および通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるアンテナ調整補助装置の構成例を示す図である。図１に示したアンテナ調整補助装置１０は、位置情報取得部１１、相手位置情報取得部１２、方向計算部１３、傾き検知部１４、傾き補正部１５、表示部１６、ログ管理部１７およびインタフェース部１８を備える。
【００１１】
アンテナ調整補助装置１０において、位置情報取得部１１は、自分（アンテナ調整補助装置１０）の位置情報として、緯度、経度および高度の情報を取得する。相手位置情報取得部１２は、相手装置（指向性アンテナを向ける方向に位置している、他のアンテナ調整補助装置１０）の位置情報を取得する。方向計算部１３は、自分から見た相手装置の上下・左右（東西南北）、すなわち、自装置と相手装置の位置関係を計算する。傾き検知部１４は、地磁気センサ等により構成され、自分の傾きを検出する。傾き補正部１５は、方向計算部１３での計算結果と傾き検知部１４で検出された傾きとに基づいて、相手方向と自分が向いている方向のずれを差分として計算する。表示部１６は、傾き補正部１５で計算された差分と、後述するログ管理部１７で保持されている受信電力に基づき生成される受信電力分布図とを表示する。ログ管理部１７は、現在の差分位置（アンテナ位置）とこの位置における受信電力を対応付けて保持する。インタフェース部１８は、指向性アンテナを使用する通信装置を接続するためのインタフェースである。
【００１２】
図２は、本発明にかかるアンテナ調整補助装置１０を利用してアンテナ調整を行う無線通信システムの一例を示す図である。アンテナ調整補助装置１０は、ＵＳＢケーブル等の通信ケーブル１０１を介して無線ＬＡＮ等の通信装置１００を接続する。通信装置１００は、外部ネットワークに接続して相手通信装置（アンテナ調整後に直接通信する通信装置）と通信する機能（第１の通信機能）を有するとともに、指向性アンテナ１０２から放射した電波が到達する範囲内に存在する他の通信装置１００と直接通信する機能（第２の通信機能）を有する。第１の通信機能は無線ＬＡＮ通信以外でも構わない。例えば、移動体通信機能であっても構わない。有線通信を利用する構成であっても構わない。アンテナ調整補助装置１０は、自分に接続された通信装置１００を介して、この通信装置１００の直接通信の相手となる他の通信装置１００に接続されたアンテナ調整補助装置１０から位置情報（相手側のアンテナ調整補助装置１０の位置を示す緯度、経度および高度）通知してもらい、自分の位置情報および相手の位置情報に基づき自分と相手の位置関係を示す情報を生成して表示する。この表示を参照しながら通信装置１００の利用者が指向性アンテナ１０２の方向調整を行い、調整が終了すると、通信装置１００は、互いに方向調整された指向性アンテナ１０２を通して相手の通信装置１００と直接通信する（第２の通信機能を使用した通信を行う）。
【００１３】
なお、図２ではアンテナ調整補助装置１０と通信装置１００を別構成としたが、一体構成（通信装置１００がアンテナ調整補助装置１０を備えた構成）としても構わない。
【００１４】
つづいて、アンテナ調整補助装置１０の動作、具体的には、自分および相手の位置情報を取得する動作と、取得した位置情報に基づき、指向性アンテナ１０２を調整する際に利用する情報（自分と相手の位置関係の情報）を生成する動作とを説明する。
【００１５】
（自分および相手の位置情報を取得する動作）
本実施の形態のアンテナ調整補助装置１０においては、自分の位置情報を位置情報取得部１１が取得し、相手の位置情報を相手位置情報取得部１２が取得する。
【００１６】
位置情報取得部１１は、自分の現在位置を示す緯度、経度および高度のうち、緯度および経度については、例えばＧＰＳ（Global  Positioning  System）を利用して取得する。また、高度については、緯度および経度と高度を対応させた情報を保持しているデータベースへアクセスすることによって取得する。例えば、Ｇｏｏｇｌｅが提供している「Ｇｏｏｇｌｅ  Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ＡＰＩ」を利用して高度を取得することができる。位置情報の取得方法は一例であり、他の方法にて取得しても構わない。なお、自分の位置情報（緯度、経度および高度）が前記機能を用いずとも取得可能な場合は、アンテナ調整補助装置１０の入力部（図示せず）より利用者から取得してもよい。例えば、表示部１６がスマートフォンのようなタッチパネルの場合、表示部１６から位置情報を入力させる。
【００１７】
相手位置情報取得部１２は、インタフェース部１８に接続された通信装置１００の通信機能（上記第１の通信機能）を利用し、外部ネットワーク経由で相手のアンテナ調整補助装置１０（相手装置）から位置情報（相手装置の位置情報取得部１１で取得された緯度、経度および高度）を取得する。相手装置の位置情報は、例えば、移動体通信機能のショートメッセージサービスや電子メールなどを用いて取得する。その他の方法を用いて取得してももちろん構わない。なお、相手装置の位置情報が通信装置１００の通信機能を用いずとも取得可能な場合は、上述した自分の位置情報と同様に、アンテナ調整補助装置１０の入力部より利用者から取得してもよい。
【００１８】
（自分と相手の位置関係の情報を生成する動作）
本実施の形態のアンテナ調整補助装置１０においては、方向計算部１３が、自分および相手の位置情報に基づいて、自分と相手の位置関係の情報として、自分から見た相手装置の上下・左右（東西南北）を計算する。また、傾き計算部１３が、相手の方向と自分（指向性アンテナ１０２）が実際に向いている方向との誤差（理想的な方向からのずれ）を算出する。
【００１９】
すなわち、方向計算部１３は、位置情報取得部１１で取得された第１の位置情報（自分の位置情報）および相手位置情報取得部１２で取得された第２の位置情報（相手の位置情報）に基づいて、自分から見た相手方向を算出する。例えば、相手方向は、国土地理院から提供されている計算式を利用し、高度を加味して算出する。具体的には、まず、上記計算式を利用して２地点（自分と相手）の間の距離と緯度経度（東西南北）方向の方位角を計算し、次に、２地点間の距離と高度差から三平方の定理を利用して上下方向の角度を算出する。なお、相手方向が正しく算出できるのであればどのような計算式を用いても構わない。左右方向は、例えば、北を０度として、東を＋９０度、西を−９０度、南を１８０度とし、上下方向は、水平を０度、真上を＋９０度、真下を−９０度として表現する。このようにして、自分から見た相手の上下左右方向を算出する。
【００２０】
地磁気センサ等により構成される傾き検知部１４は、自分（アンテナ調整補助装置１０）の現在の３次元方向の情報を取得する。この情報は、上記方向計算部１３での算出結果である「自分から見た相手の上下左右方向」と同様に、左右方向については、北を０度として、東を＋９０度、西を−９０度、南を１８０度とし、上下方向は、水平を０度、真上を＋９０度、真下を−９０度として表現する。
【００２１】
傾き補正部１５は、傾き検知部１４で検出された「自分の３次元方向の情報」と方向計算部１３で算出された「自分から見た相手方向の情報」との差分を算出する。算出結果は、現在の自分の向きが相手方向からどの程度ずれているのかを示す情報である。
【００２２】
アンテナ調整補助装置１０は、自分と相手の位置情報を取得し、自分と相手の位置関係を示す情報を算出する上記動作を所定のタイミングで繰り返し実行する。
【００２３】
傾き補正部１５が算出した情報を表示部１６が表示して利用者に通知することにより、利用者は指向性アンテナ１０２の向きが正しいかどうかを把握できる。その結果、指向性アンテナ１０２を相手装置の方向に調整する作業を短時間で完了でき、作業を効率的に行うことができる。
【００２４】
ここで、アンテナの調整方法について説明する。例えば、アンテナ調整補助装置１０の表示部１６と指向性アンテナ１０２の電波を出す向きとを垂直に据え付けて固定する。すなわち、電波を出す向きと自分が現在向いている方向が一致するように固定する。ここで言う電波を出す向きとは、指向性アンテナ１０２が最も強い電波を出す方向を指す。そして、傾き補正部１５が算出し、表示部１６が表示している「自分から見た相手の上下左右方向（３次元方向）と自分が現在向いている方向との差分」が上下左右とも０度になるよう指向性アンテナ１０２の方向（電波を出す向き（３次元方向））を調整する。
【００２５】
このように、本実施の形態のアンテナ調整補助装置１０は、自分と相手（直接通信する相手装置）の位置情報を収集し、位置情報に基づいて、自分から見た相手の方向を算出し、さらに、相手の方向と自分が向いている方向との差分を算出し、算出結果を利用者へ通知することとした。これにより、利用者（作業者）は、通知された差分が０度となるように指向性アンテナの向きを調整することが可能となる。すなわち、指向性アンテナの方向調整の容易化を実現でき、調整作業の所要時間を短縮化できる。また、自分および相手ともに、通信装置に付けられた指向性アンテナから電波を出すことなく、アンテナ方向調整をすることができる。さらに、通信装置１００は、アンテナ調整補助装置１０を接続するためのインタフェースを備え、指向性アンテナ１０２の調整が必要なときにアンテナ調整補助装置１０を接続すればよいので、通信装置１００の小型化を実現できる。
【００２６】
実施の形態２．
以上の実施の形態１では、自分から見た相手の３次元方向と自分の方向との差分が０度になるよう傾きを調整していたが、実施の形態２では、これを視覚化してアンテナ方向調整を容易に実現する方法を、図３を用いて説明する。なお、無線通信システムおよび各装置（アンテナ調整補助装置および通信装置）の構成は実施の形態１と同様である（図１および図２参照）。
【００２７】
図３は、表示部１６の表示例を示す図である。図３において、照準点２０は自分から見た相手の３次元方向との差分位置、中心点２１は前記差分が０度になる位置、水平軸２２は左右方向を−９０度から＋９０度まで示す座標軸、垂直軸２３は上下方向を−９０度から＋９０度まで示す座標軸である。
【００２８】
本実施の形態では、表示部１６に表示された照準点２０が相手の位置を示すため、中心点２１からずれていれば、アンテナ調整補助装置１０を上下左右に傾け、中心点２１に一致するよう調整することによって、方向の調整が容易に実現できる。すわなち、アンテナ調整補助装置１０に据え付けられた指向性アンテナ１０２の方向の調整が容易に実現できる。相手が自分の後ろ側に位置している場合、照準点２０は水平軸２２の−９０度または＋９０度の位置に固定されており、相手が自分の前側に位置している場合は、照準点２０は水平軸２２の−９０度から＋９０度の範囲内に位置するようになる。
【００２９】
また、表示部１６には、自分および相手双方の緯度、経度および高度，自分と相手との距離，自分の３次元方向の傾き，自分が向いている方向（３次元）と自分から見た相手の３次元方向との差分（自分が実際に向いている方向と相手が位置している方向との差分），などを表示するようにしてもよい。
【００３０】
なお、表示部１６への表示方法以外（アンテナ調整捕縄装置１０の各構成要素の動作）は実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００３１】
このように、本実施の形態のアンテナ調整補助装置１０においては、自分から見た相手方向および自分が向いている方向を２つの点（照準点２０，中心点２１）を視覚的に表現して表示するようにしたので、これらの２つの点が一致するように調整すればよく、実施の形態１と比較して、指向性アンテナの向きをさらに容易に調整できる。
【００３２】
実施の形態３．
実施の形態１および２では指向性アンテナから電波を放射することなく方向調整を行うアンテナ調整補助装置について説明したが、自分と相手が相互に指向性アンテナから電波を放射させ、かつその受信電力を表示し、表示内容を参照しながら方向調整を行うようにしても良い。そのような形態について以下に説明する。なお、無線通信システムおよび各装置（アンテナ調整補助装置および通信装置）の構成は実施の形態１，２と同様である（図１および図２参照）。
【００３３】
まず、受信電力の表示方法について説明する。
【００３４】
図４は、表示部１６に表示させる受信電力分布図の例を示す図である。図４に示した表示例において、受信電力３１は、自分から見た相手の３次元方向との差分位置にいる時に受信した受信電力を大きさで示したものである。方向が正しい場合（相手の方を向いている場合）は受信電力が大きくなるため、円が大きくなるように指向性アンテナ１０２の方向を調整すれば良い。受信電力凡例３０は、受信電力の大きさの意味を示す凡例である。
【００３５】
図５は、表示部１６に表示させる受信電力分布図の他の例を示す図である。図５において、受信電力４１は、自分から見た相手の３次元方向との差分位置にいる時に受信した受信電力を色または模様で示したものである。図４において電力の違いを大きさで表現していたものを色または模様で表現するようにしたものである。受信電力凡例４０は、受信電力の大きさの意味を示す凡例である。
【００３６】
図６は、表示部１６に表示させる受信電力分布図の他の例を示す図である。受信電力５１は、自分から見た相手の３次元方向との差分位置にいる時に受信した受信電力を点で示したものである。そして受信電力等高線５２は、同じ受信電力５１の点を結んで等高線のようにより受信電力の強い位置が分かりやすいように示したものである。受信電力凡例５０は、受信電力の大きさの意味を示す凡例である。
【００３７】
通信装置１００が指向性アンテナ１０２を通して互いに電力を出しているとき、通信装置１００は相手からの受信電力を測定することが可能である。アンテナ調整補助装置１０は、通信装置１００が測定した受信電力の値を、通信ケーブル１０１を介してインタフェース部１８から取得する。例えば、ログ管理部１７は、所定のタイミングで、通信装置１００で測定された受信電力値を取得し、傾き補正部１５が算出した上記の差分（指向性アンテナ１０２の方向のずれ）と対応付けて保持しておく。受信電力値を取得するタイミングは、傾き補正部１５が上記差分を算出するタイミングと同期させることが望ましい。例えば、受信電力値の取得動作と差分の算出動作を同一周期で実行する。または、傾き補正部１５は差分を算出するとそれをログ管理部１７へ通知し、ログ管理部１７は、通信ケーブル１０１を介して接続されている通信装置１００から受信電力値を取得し、差分と受信電力値を対応付けて保持する。なお、差分が算出されるごとに受信電力値を取得するように構成すると、保持する情報量および取得動作にかかる電力消費量が増加するため、一定周期毎に（差分がＮ回算出されるごとに）取得するようにしても構わない。アンテナ調整補助装置１０は、ログ管理部１７が保持している差分と受信電力の対応を、図４〜図６に示したいずれかの受信電力分布図として表示部１６に表示する。差分と受信電力に基づく受信電力分布図の表示はリアルタイムで更新（差分と受信電力値を取得するごとに更新）してもよいし、また、ある時間保持した後、一括して更新するようにしてもよい。
【００３８】
指向性アンテナ１０２の方向を調整する利用者は、表示部１６に表示された受信電力分布図（図４〜図６）を確認しながら最も受信電力の強い位置に照準点２０を合わせることによって、アンテナの微調整を行うことができる。
【００３９】
図４〜図６における受信電力凡例３０、４０および５０の値は、変更が可能である。例えば、図４では、３種類の受信電力の大きさしか記載していないが、何種類表示しても良い。また、図４が、一番目に大きい丸印を−６０ｄＢｍ、二番目に大きい丸印を−７０ｄＢｍ、一番小さい丸印を−８０ｄＢｍを示しているものとすれば、これをそれぞれ、−４０ｄＢｍ、−５０ｄＢｍ、−６０ｄＢｍと変更することによって、アンテナの受信電力強度にあわせて柔軟に表示することが可能となる。
【００４０】
受信電力分布図として図４〜図６を例示したが、他の表示内容としてももちろん構わない。例えば、受信電力の強弱を棒グラフの高低で示す方法としてもよい。
【００４１】
このように、本実施の形態のアンテナ調整補助装置１０においては、自分から見た相手方向および自分が向いている方向を２つの点（照準点２０，中心点２１）を視覚的に表現して表示するとともに、その状態における受信電力を併せて表示するようにしたので、受信電力が大きくなるように調整すればよく、実施の形態１，２と比較して、指向性アンテナの向きをより正確に、かつ効率的に調整できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかるアンテナ調整補助装置は、無線通信システムに有用であり、特に、指向性アンテナを備えた通信装置同士が直接通信する場合の指向性アンテナの方向調整で使用するアンテナ調整補助装置に適している。
【符号の説明】
【００４３】
１０  アンテナ調整補助装置、１１  位置情報取得部、１２  相手位置情報取得部、１３  方向計算部、１４  傾き検知部、１５  傾き補正部、１６  表示部、１７  ログ管理部、１８  インタフェース部、２０  照準点、２１  中心点、２２  水平軸、２３  垂直軸、３０  受信電力凡例、３１  受信電力、４０  受信電力凡例、４１  受信電力、５０  受信電力凡例、５１  受信電力、５２  受信電力等高線、１００  通信装置、１０１  通信ケーブル、１０２  指向性アンテナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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