(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業現場の地形情報の入力手段と、
利用するアクセスポイントの設置コスト情報、移設コスト情報を含むＡＰ情報入力手段と、
アクセスポイントの時系列配置計画を生成するＡＰ配置計画手段と、
を備えた無線ネットワークシステムにおいて、
計画に基づく時系列の掘削予定情報の入力手段と、
時系列の通信エリア情報の入力手段とを備え、
時系列で、一つ以上のアクセスポイントに対し、設置情報もしくは、移設情報もしくは、撤去情報の内の少なくとも一つを表示することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記地形情報と、掘削予定情報に基づき、時系列地形情報を生成する時系列地形生成手段を備えたことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項３】
請求項２において、
前記掘削予定情報に基づいた、作業現場内の作業機械の時系列における推定滞在範囲を算出する滞在範囲推定手段と、
前記時系列地形情報と、時系列の要求通信エリア情報と、
前記推定滞在範囲に基づき、時系列の要求通信エリアを生成する時系列通信エリア生成手段を有し、
推定滞在範囲が、所定の面積以内に、第一の所定時間以上継続する作業機械に対して、少なくとも一つのアクセスポイントが、第二の所定時間以上継続してカバーするアクセスポイントを配置することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項４】
請求項２から請求項３に記載のいずれかの無線ネットワークシステムにおいて、
移動機械に搭載される地形センサより得られる地形の測定データと、
移動機械に搭載される位置センサによる位置情報とを通信手段を介して取得し、
前記地形の測定データと、前記時系列地形情報のうち現在の地形情報とを比較し、所定の誤差以上の差分があった場合に地形補正データを出力する地形データ比較部と、を有することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項５】
請求項４に記載の無線ネットワークシステムにおいて、
移動機械に搭載される無線通信装置により取得される、少なくとも通信先のアクセスポイントの識別情報と、通信品質指標を一つ以上とを組み合わせた通信品質データと、
移動機械に搭載される位置センサによる位置情報とを通信手段を介して取得し、
ＡＰ配置計画手段により出力される設計通信品質とを比較し伝搬特性の補正データを出力する通信品質評価手段を備えたことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項６】
請求項４、又は５に記載の無線ネットワークシステムにおいて、
前記地形補正データと、伝搬特性補正データに基づき、地形補正データに所定よりも大きな補正量が無く、伝搬特性補正データに所定の値よりも大きな補正量が発生した場合には警告を発する補正量診断手段を備えたことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項７】
作業現場の地形情報の入力すること、
利用するアクセスポイントの設置コスト情報、移設コスト情報を含むＡＰ情報を入力すること、
アクセスポイントの時系列配置計画を生成することを備えた無線ネットワークシステムの構築方法において、
計画に基づく時系列の掘削予定情報を入力すること、
時系列の通信エリア情報を入力すること、
時系列で、一つ以上のアクセスポイントに対し、設置情報もしくは、移設情報もしくは、撤去情報の内の少なくとも一つを表示することを特徴とする無線ネットワークシステムの構築方法。
【請求項８】
請求項7において、
前記地形情報と、掘削予定情報に基づき、時系列地形情報を生成することを特徴とする無線ネットワークシステムの構築方法。
【請求項９】
請求項8において、
前記掘削予定情報に基づいた、作業現場内の作業機械の時系列における推定滞在範囲を算出すること、
前記時系列地形情報と、時系列の要求通信エリア情報と、前記推定滞在範囲に基づき、時系列の要求通信エリアを生成すること、
推定滞在範囲が、所定の面積以内に、第一の所定時間以上継続する作業機械に対して、少なくとも一つのアクセスポイントが、第二の所定時間以上継続してカバーするアクセスポイントを配置することを特徴とする無線ネットワークシステムの構築方法。
【請求項１０】
請求項８から請求項９に記載のいずれかの無線ネットワークシステムの構築方法において、
移動機械に搭載される地形センサより得られる地形の測定データと、
移動機械に搭載される位置センサによる位置情報とを通信手段を介して取得すること、
前記地形の測定データと、前記時系列地形情報のうち現在の地形情報とを比較し、所定の誤差以上の差分があった場合に地形補正データを出力することを特徴とする無線ネットワークシステムの構築方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の無線ネットワークシステムの構築方法において、
移動機械に搭載される無線通信装置により取得される、少なくとも通信先のアクセスポイントの識別情報と、通信品質指標を一つ以上とを組み合わせた通信品質データと、移動機械に搭載される位置センサによる位置情報とを通信手段を介して取得すること、
設計通信品質とを比較して伝搬特性の補正データを出力することを特徴とする無線ネットワークシステムの構築方法。
【請求項１２】
請求項１０、又は１１に記載の無線ネットワークシステムの構築方法において、
前記地形補正データと、伝搬特性補正データに基づき、
地形補正データに所定よりも大きな補正量が無く、伝搬特性補正データに所定の値よりも大きな補正量が発生した場合には警告を発することを特徴とする無線ネットワークシステムの構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業現場における移動体通信を用いた無線ネットワークシステム、およびその構築方法。
【背景技術】
【０００２】
採石現場、鉱山などの広域の作業現場では、土砂運搬作業を行うための車両が用いられる。土砂運搬作業に際し、車両運転者の疲労などによる事故の回避、省人化、稼働時間の長時間化による生産性向上のために、無人のダンプトラックや、ホイルローダ、油圧ショベル等の重機を可動させるための自律走行車両システムの導入が望まれる。【０００３】
作業現場には、積込場、放土場、給油や整備を行う駐機場などの拠点がある。積込場は、ダンプトラックへ土砂を積み込む作業を実施する箇所であり、ホイルローダや、油圧ショベル等の重機による掘削作業および積込作業が行われる。ダンプトラックは、積込場で搭載した土砂を、放土場で排出し、分別機械により、鉱石や表土に分別する。【０００４】
自律走行車両システムでは、これらの無人車両の遠隔操作、運行管理を行う。すなわち、採掘計画に従い、ホイルローダや、油圧ショベルの指定した積込場への移動、指定場所の採掘制御による掘削作業を行う。また、ダンプトラックに対しては、作業現場内の運行制御や、排土等の遠隔操作を行う。これらの車両は、全て無人とは限らず、システム側で認識できていれば、有人車両が混在してもよい。このような遠隔制御を行うためには、作業現場内における無線ネットワークの構築が必要となる。【０００５】
ここで必要な無線ネットワークは、数キロ四方の範囲で、深さ数百メートルに及ぶ採鉱現場の中を、各機械と常時通信可能である必要がある。また、採鉱現場は、何もない状態から開始し、鉱石の埋蔵場所の事前調査結果に基づき、掘削計画を立て、徐々に掘削場所を変えて進めていくため、時期により地形が大きく変化していく。このような場所に対して、無線中継局（以下アクセスポイント：ＡＰと称す）を効率よく配備し、採掘現場全体を包む無線ネットワークを構築する必要がある。【０００６】
公知技術としては、例えば、特許文献１には、作業現場の地形を変更する土木作業を受けている区域における通信信号の伝搬モデルを動的に更新する方法が開示されている。また特許文献２には、地図上のエリアの履歴情報を可視化し、計算機シミュレータを用いた無線通信設計の支援を行う情報表示装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５１３５８
【特許文献２】特開２０１０−１１２２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、鉱山の場合は、日々変化する採鉱場所のためにカバーすべき範囲が変化し、さらに鉱山の形状自体も採鉱により変化する。このため、特許文献1、特許文献２に示される方法を組み合わせ、地形の変化を調べながら、過去のアクセスポイントの配置変更履歴を参照して、アクセスポイントの配置の変更を行うことにより、無線ネットワークを構築しても、すぐに配置変更しなければならない箇所が発生し、継続的に安定した無線ネットワークを構築することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では作業現場の地形情報の入力手段と、
利用するアクセスポイントの設置コスト情報、移設コスト情報を含むＡＰ情報入力手段と、
アクセスポイントの時系列配置計画を生成するＡＰ配置計画手段と、を備えた無線ネットワークシステムにおいて、
計画に基づく時系列の掘削予定情報の入力手段と、
時系列の通信エリア情報の入力手段とを備え、
時系列で、一つ以上のアクセスポイントに対し、設置情報もしくは、移設情報もしくは、撤去情報の内の少なくとも一つを表示することを特徴とするものである。【００１０】
更に、本発明の無線ネットワークシステムは、
前記地形情報と、掘削予定情報に基づき、時系列地形情報を生成する時系列地形生成手段を備えたこと
を特徴とするものである。【００１１】
更に、本発明の無線ネットワークシステムは、
前記掘削予定情報に基づいた、作業現場内の作業機械の時系列における推定滞在範囲を算出する滞在範囲推定手段と、
前記時系列地形情報と、時系列の要求通信エリア情報と、
前記推定滞在範囲に基づき、時系列の要求通信エリアを生成する時系列通信エリア生成手段を有し、
推定滞在範囲が、所定の面積以内に、第一の所定時間以上継続する作業機械に対して、少なくとも一つのアクセスポイントが、第二の所定時間以上継続してカバーするアクセスポイントを配置すること
を特徴とするものである。【００１２】
更に、本発明の無線ネットワークシステムは、
移動機械に搭載される地形センサより得られる地形の測定データと、
移動機械に搭載される位置センサによる位置情報とを通信手段を介して取得し、
前記地形の測定データと、前記時系列地形情報のうち現在の地形情報とを比較する地形データ比較部と、
を有することを特徴とするものである。【００１３】
更に、本発明の無線ネットワークシステムは、
移動機械に搭載される無線通信装置により取得される、少なくとも通信先のアクセスポイントの識別情報と、通信品質指標を一つ以上とを組み合わせた通信品質データと、
移動機械に搭載される位置センサによる位置情報とを通信手段を介して取得し、
ＡＰ配置計画手段により出力される設計通信品質とを比較し
伝搬特性の補正データを出力する通信品質評価手段を備えたことを特徴とするものである。【００１４】
更に、本発明の無線ネットワークシステムは、
前記地形補正データと、伝搬特性補正データに基づき、
地形補正データに所定よりも大きな補正量が無く、伝搬特性補正データに所定の値よりも大きな補正量が発生した場合には警告を発する補正量診断手段を備えたことを特徴とするものである。【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明では作業現場の地形情報の入力すること、
利用するアクセスポイントの設置コスト情報、移設コスト情報を含むＡＰ情報を入力すること、
アクセスポイントの時系列配置計画を生成することを備えた無線ネットワークシステムの構築方法において、
計画に基づく時系列の掘削予定情報を入力すること、
時系列の通信エリア情報を入力すること、
時系列で、一つ以上のアクセスポイントに対し、設置情報もしくは、移設情報もしくは、撤去情報の内の少なくとも一つを表示することを特徴とするものである。【００１６】
更に、本発明の無線ネットワークシステムの構築方法は、
前記地形情報と、掘削予定情報に基づき、時系列地形情報を生成することを特徴とするものである。【００１７】
更に、本発明の無線ネットワークシステムの構築方法は、
前記掘削予定情報に基づいた、作業現場内の作業機械の時系列における推定滞在範囲を算出すること、
前記時系列地形情報と、時系列の要求通信エリア情報と、前記推定滞在範囲に基づき、時系列の要求通信エリアを生成すること、
推定滞在範囲が、所定の面積以内に、第一の所定時間以上継続する作業機械に対して、少なくとも一つのアクセスポイントが、第二の所定時間以上継続してカバーするアクセスポイントを配置すること
を特徴とするものである。【００１８】
更に、本発明の無線ネットワークシステムの構築方法は、
移動機械に搭載される地形センサより得られる地形の測定データと、移動機械に搭載される位置センサによる位置情報とを通信手段を介して取得すること、
前記地形の測定データと、前記時系列地形情報のうち現在の地形情報とを比較することを特徴とするものである。【００１９】
更に、本発明の無線ネットワークシステムの構築方法は、
移動機械に搭載される無線通信装置により取得される、少なくとも通信先のアクセスポイントの識別情報と、通信品質指標を一つ以上とを組み合わせた通信品質データと、移動機械に搭載される位置センサによる位置情報とを通信手段を介して取得すること、
設計通信品質とを比較して伝搬特性の補正データを出力することを特徴とするものである。【００２０】
更に、本発明の無線ネットワークシステムの構築方法は、
前記地形補正データと、伝搬特性補正データに基づき、
地形補正データに所定よりも大きな補正量が無く、伝搬特性補正データに所定の値よりも大きな補正量が発生した場合には警告を発することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、掘削予定に対して、作業機械の行動に合わせ、設置個数、移設回数、撤去回数を低減した無線ネットワークシステムが構築可能となる。【００２２】
また、本発明によれば、掘削による地形の変化によって、通信範囲が変わっても、地形を変化させる作業機械を無線中継局として用いることにより、無線ネットワークシステムが構築可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】無線ネットワークシステムの第一の実施例を表す図である。
【図２】無線ネットワークシステムの第二の実施例を表す図である。
【図３】地形データの一例を示す図である。
【図４】地形データの掘削予定データに基づく加工例を表す図である。
【図５】時系列のアクセスポイントの設置可能範囲を表す図である。
【図６】時系列のアクセスポイントの設置、移設、撤去情報を表す図である。
【図７】時系列の通信エリア情報を表す図である。
【図８】ＡＰ配置計画手段の処理フローを表す図である。
【図９】ＡＰ配置候補の一例を表す図である。
【図１０】個体の一例を表す図である。
【図１１】移動機械にアクセスポイントを設置した場合の時系列ＡＰ配置を表す図である。
【図１２】本発明の第二の実施例による無線ネットワークシステムの例を表す図である。
【図１３】本発明の第三の実施例を表す図である。
【図１４】掘削機械の推定滞在範囲と、カバー範囲の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２５】
本実施例では、鉱山等の作業現場における作業機械を、無線通信によって接続する無線ネットワークのアクセスポイントの配置、移設、撤去の指示を行う無線ネットワーク計画装置を説明する。【００２６】
図１は、本実施例の無線ネットワーク計画装置１００の構成図の例である。
地形データ入力手段１０１は、地形データ１０８を入力し、本装置の記憶部１１１（図示していない）に保持するための入力手段である。例えば、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）図面の入力装置などが利用可能である。【００２７】
地形データ１０８は、３次元の地形情報を表す。たとえば、基準点に対して定義したｘ、ｙ座標もしくは緯度、経度の地点情報と、当該地点の高さデータのリストとして入力することが可能である。【００２８】
あるいは、図３に示すように、地形データ１０８は、基準点に対して定義したｘ、ｙ、ｚ軸における座標点の集合と、座標点同士の連結情報として表したデータでも使用可能である。【００２９】
掘削予定情報入力手段１０２は、掘削予定データ１０９の入力を受け付け、記憶部１１１に保持するための入力手段を示す。【００３０】
掘削予定データ１０９は、前記地形データ１０８上で、少なくとも、掘削の開始時間情報と、終了時間情報と、掘削範囲情報および掘削深さ情報を含む。時間情報は、例えば、少なくとも年月日を含み、更に、時刻を含んでもよい。掘削範囲情報は、掘削の開始位置と進行方向、終了位置、使用する作業機械情報を含んでもよい。【００３１】
ＡＰ情報入力手段１０３は、無線ネットワークに使用するAPに関する情報であるＡＰ情報データ１１０を入力し、記憶部１１１に保持するための入力手段を示す。【００３２】
ＡＰ情報データ１１０は、設置コスト情報、移設コスト情報、撤去コスト情報のうち少なくとも一つ以上含むコスト情報と、少なくとも送信出力情報、出力チャンネル情報、アンテナパターン情報の情報を含む無線局パラメータ情報を含む。【００３３】
各入力手段は、例えば、ＣＡＤ図面の入力装置等が利用可能である。【００３４】
時系列地形データ生成手段１０４は、地形データ１０８および、掘削予定データ１０９とから、時系列地形データ１１２を生成する機能を有する。【００３５】
時系列地形データ１１２は、前記地形データ１０８を、前記掘削予定データ１０９に基づき、加工し、前記時間情報に対する地形データである。【００３６】
図４に、時系列地形データ１１２の一例を示す。実際には、３次元のデータを取り扱う必要があるが、ここでは、説明の簡単のために、２次元データを用いて説明する。図４には、上から下に向かって、時間軸に沿った、ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３で図示する４つの時刻における地形データを表している。地形データ１０８は掘削前の時刻ｔ0における地形データを示す。横軸をｘ軸として地表における水平位置を示し、縦軸をｚ軸として高さを示す。図では、地表レベルをｚ＝０とする。地形データ４０１は、時刻ｔ１における地形データを示す。掘削により第1レベル４０２（ｚ＝ｚ１,ｚ１＜０）まで掘り進められた状態を表す。範囲４０３は、時刻ｔ１において、第1レベルまで掘削される範囲を示す。【００３７】
範囲４１３は、時刻ｔ１からｔ２の間において、第1レベル４０２まで掘削される範囲を表す。【００３８】
同様に、地形データ４２１についても、時刻ｔ３における地形を表し、範囲４２３において、第２地表レベル４２２（ｚ＝ｚ２、ｚ２＜ｚ１＜０）まで掘り進められた状態を示す。【００３９】
時系列地形データ生成手段104は、地形データを、時系列間で比較することにより、範囲４３１〜４３６に示す範囲に分類する。範囲４３１および範囲４３５は、時刻ｔ0〜ｔ3の間で地形の変化の無い範囲である。また、範囲４３２は、時刻ｔ1〜ｔ３の間、範囲４３３は、ｔ０〜ｔ３の間にわたり、変化し続ける箇所となる。範囲４３４は、ｔ０〜ｔ１の間は変化がないが、ｔ１〜ｔ２で変化を受け、ｔ２〜ｔ３では以降変化が無い範囲である。【００４０】
時系列地形データ生成手段104は、時系列地形データ１１２の、各地点に対して、このような変化の無い継続時間をパラメータとして追加する。【００４１】
図５は、横軸を時間軸、縦軸をx軸とした平面上に、ハッチングによって高さ情報を表した時系列地形データの一例を示す。時刻は、t０〜ｔ５までを示している。ハッチング５０２、５０３、５０４は、それぞれ地表レベル、第１レベル、第２レベルの深さを表す。これらハッチング５０２〜５０４は、時間軸に沿って継続している部分に対して、ＡＰが設置可能である範囲となる。また、枠線で囲まれたハッチング無の部分５０５は、掘削機械により、地形の変更を受けている箇所を示している。このような場所には、ＡＰを配置することができないため、設置不可範囲とする。なお、当然ながら、設置不可の範囲は、掘削機械により地形変更を受けている箇所のほか、運搬機械などが走行する搬送用道路なども設置不可となる範囲である。【００４２】
時系列地形データ生成手段104は、時系列地形データ１１２の、各地点に対して、このようなＡＰ設置可能範囲・不可範囲を、パラメータとして追加する。【００４３】
図１の通信エリア入力手段１０５は、時系列通信エリア１１３の入力を受け付け、記憶部１１１に保持する。時系列通信エリア１１３は、時系列地形データ１１２上で、通信が必要となるエリアを表す。範囲を表す座標値と、例えば、ＲＳＳＩ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｒｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｇｉｃａｔｏｒ）や、ＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）、ＣＩＮＲ（Ｃｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）、ＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）などの通信品質指標とから表される。これらの指標は、使用する無線機の仕様により選択可能である。【００４４】
図７は、通信エリアの設定例を示す図である。図４に示した時系列地形データの例のうち、時刻ｔ１および時刻ｔ３の場合のみを図示する。時刻ｔ１における通信エリアは、通信エリア７０１および７０２である。また時刻ｔ３における通信エリアは、通信エリア７０３、７０４，７０５，７０６である。これらは、主に掘削機械や、搬送機械などの作業機械が移動する範囲から構成され、各通信エリアにおいて必要な通信容量、台数などにより必要な通信品質と合わせて入力データとして設定する。【００４５】
ＡＰ配置計画手段１０６は、時系列地形データ１１２、時系列通信エリア１１３、ＡＰ情報データ１１０を用いて、時系列ＡＰ配置データ１１４を出力する。【００４６】
ＡＰ配置計画手段１０６は、以上のデータに基づき、各時刻における地形条件、通信エリア条件を満たすＡＰ配置であって、ＡＰ設置可能位置が、出来るだけ長時間継続的に設置できる位置となる最適なＡＰの配置条件を求める機能を持つ。例えば、最適化アルゴリズムである遺伝的アルゴリズム（Ｇｅｎｅｔｉｃ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：以下、ＧＡと称す）や、線形計画法などが利用可能である。あるいは、ユーザーが配置を決定し、試行錯誤により決定したり、機械的に全数探索を行ってもよい。【００４７】
図８に、ＧＡを用いたＡＰ配置計画手段における処理フローの例を示す。【００４８】
ステップＳ８１は、処理の開始を示す。【００４９】
ステップＳ８２では、アクセスポイント設置の候補位置（ＡＰ候補位置と呼ぶ）を生成する処理を示す。例えば図９のように、図５に示した時系列地形データ内に、均等に候補位置Ｂｘを設定していく方法や、ランダムに生成する方法などが利用可能である。【００５０】
ステップＳ８３では、配置不可位置に設定されたＡＰ候補を除去する処理を示す。例えば、図９の位置９０１のように、設置不可位置に設定されたＡＰ候補を、探索前に予め取り除くものである。【００５１】
ステップＳ８４では、遺伝的アルゴリズムＧＡにおける個体定義を初期化する処理を示す。個体とは、ＡＰ候補位置の組み合わせを示し、さらに、各ＡＰ候補位置におけるＡＰの送信電力や、使用するアンテナの種別、アンテナの向き等が探索パラメータとして定義される。また、探索パラメータには、隣接する時刻間で、同じパラメータを持つＡＰの組み合わせを求め、その関係により継続、移設、撤去、新設等のＡＰ操作をコストパラメータとして持つ。これらのパラメータセットを一つの個体として定義する。【００５２】
図１０に示す個体は、ＡＰ候補位置の中から、Ｂｘ０〜Ｂｘ７の候補を選択したものである。ここでは、簡単な説明のために、各ＡＰの無線パラメータは同じとして説明する。時刻ｔ０では、Ｂｘ０とＢｘ１が選択されている。ｔ１時刻では、Ｂｘ０と同じ地表レベルの候補位置はないため、ｔ０からｔ１までの間にＢｘ０は撤去が必要となる。一方、Ｂｘ１の候補位置は、継続して存在するため、そのまま継続して存在するものとする。一方、Ｂｘ４は、Ｂｘ１と同じ位置が選択されているが、既にＢｘ１が存在するので、ＡＰを置き換えるものとしてもよいし、無線パラメータが同じであれば、移設コストゼロとしてＢｘ１と同一として扱ってもよい。Ｂｘ２およびＢｘ３についても同様である。個体は複数生成し、個体定義リストに保存する。【００５３】
図１０に個体の一例を示す。【００５４】
ステップＳ８５は、設定した世代数だけ繰り返し処理を行うことを示す。【００５５】
ステップＳ８７は、個体定義リストに保存された個体を一つずつ取り出し、個体に含まれるＡＰ位置、送信電力、アンテナ設定に基づき、電波伝搬シミュレーションを実施することにより通信エリアに届く受信電力を推定する処理を示す。電波伝搬シミュレーションとしては、レイトレース法や、奥村・秦モデル等、各種の手法が利用可能である。【００５６】
ステップＳ８８では、個体評価処理を行う。これは、個体定義リストに含まれる各個体が、エリアに対する要求条件を満たすか否かを評価する処理を示す。各通信エリア内に届く受信電力に基づき、通信品質評価指標がえら得るか否かを評価する。さらに、ＡＰ操作のコストを評価し、同じ通信品質であれば、コストの小さい個体の総合評価を高めるものとする。これを繰り返し、通信エリアのカバー率に応じて個体の評価値を上げる、また、基地局の数が多いほど評価値を下げる、送信電力が高いほど評価値を下げることにより、個体の評価値を決定することができる。【００５７】
ステップＳ８９では、個体評価結果に従い、個体評価値の高い個体に対して、交叉、突然変異といった遺伝的操作を加える。その結果生成された新しい個体のセットを個体定義リストとする。【００５８】
さらにステップＳ８５において、最終世代となるまで、新たな個体定義リストに含まれる個体に対して、ステップＳ８７〜ステップＳ８９の処理を繰り返し実行する。【００５９】
ステップＳ８１０は、処理の終了を示す。【００６０】
このような処理を行うことにより、多数の個体に対して評価を行い、最も評価の高い個体を出力する。最も評価の高い個体は、当該エリアに設置するＡＰ配置の候補としてもっとも適した位置であることを示している。【００６１】
以上のようにして、ＡＰ配置計画手段１０６は、時系列ＡＰ配置１１４を出力する。【００６２】
表示手段１０７は、時系列ＡＰ配置１１４を表示する機能を持つ。【００６３】
図６に生成された時系列のＡＰ配置６０１の例を示す。【００６４】
大型ＡＰ６０２は送信出力、通信範囲は大きいが、設置コスト等は大きいＡＰを示す。【００６５】
小型ＡＰ６０３は送信出力、通信範囲は小さいが、設置コスト等は小さいＡＰを示す。【００６６】
時間軸上で、各ＡＰが最初に現れる時刻に、ＡＰが設置されることを示している。【００６７】
各ＡＰから時間軸に沿って記載される矢印は、ＡＰの時間的継続を示す。【００６８】
以上のような構成により、掘削予定に対して、作業機械の行動に合わせ、設置個数、移設回数、撤去回数を低減した無線ネットワークシステムが構築可能となる。
【実施例２】
【００６９】
本実施例では、さらに設置・移設コストを低減可能な無線ネットワークシステムの一例を説明する。
図２は、鉱山等の作業現場における作業機械を無線アクセスポイントとして利用可能な、無線ネットワーク計画装置２００の例を説明する。【００７０】
ダンプ等の運搬機械は、鉱山等の作業現場内の広い範囲を移動する。しかし、油圧ショベル等の掘削機械は、ダンプ等の運搬機械と異なり、作業時間のほとんどを、掘削場所で作業を行う。掘削の移動速度は、大きくないため、掘削機械に搭載したAPは、掘削場所付近をカバーする良好な配置となる。しかも、日々地形の変化する箇所は、掘削場所が多く含まれることは明らかである。【００７１】
従って、本実施例における無線ネットワークシステムは、ショベル等の掘削機械にアクセスポイントを搭載し、掘削場所の付近をカバーすることを特徴とする。【００７２】
このようなアクセスポイント配置を行う場合、掘削機械が移動する範囲のいずれの場所においても、カバー可能な範囲を推定し、この範囲を、固定アクセスポイントのカバーすべき通信エリアから除外することにより、固定アクセスポイント設置数、移設数を低減することが可能となる。【００７３】
図2の無線ネットワーク計画装置２００のうち、既に説明した図１に示された無線ネットワーク計画装置1００と同一の符号を付された構成については、同一の機能、構造を有するので説明を省略する。【００７４】
作業機械特性データ入力手段２０１は、作業機械特性データ２１０の入力を受け付け、記憶部１１１に保持する。【００７５】
作業機械特性データ２１０は、当該の作業現場で使用する作業機械のリストであり、各作業機械の、採掘における特性データと、搭載する無線機特性を表すものである。例えば、油圧ショベルであれば、単位時間当たりの掘削量、連続稼働時間、移動速度、無線機搭載可能高さ等から構成される。【００７６】
また、本発明における掘削予定データには、掘削場所と、作業機械特性データ２１０に含まれる作業機械のうち、掘削用作業機械との関連性を持つ。すなわち、どの掘削場所をどの作業機械によって掘削するかを結び付けて持つ。【００７７】
滞在範囲推定手段２０２は、鉱山等の作業現場で利用される作業機械が、地形データおよび掘削予定データ１０９および、作業機械特性データ２１０に基づいて、各作業機械の滞在範囲と、滞在時間を求める。すなわち、ショベルなどの掘削機械であれば、掘削能力と移動速度、掘削体積等から、掘削に要する時間と移動量を推定する。【００７８】
滞在範囲推定手段２０２は、各掘削機械の掘削時間と移動範囲とからなる時系列滞在範囲１１６を、時系列地形データ１１２上に付加する。【００７９】
図１４に、時系列移動範囲を付加した時系列地形データ１４０１を示す。太線の実線で示した時系列滞在範囲１４０２および、時系列滞在範囲１４０４が、一つの掘削機械の時系列滞在範囲を図示したものである。時刻ｔ０〜ｔ３までについて示している。【００８０】
通信エリア生成手段２０３は、時系列滞在範囲に基づき、時系列通信エリアに対する加工を加える。すなわち、各掘削機械に対する時系列滞在範囲に対し、掘削機械に搭載したAPが、掘削機械の位置によらずカバー可能な範囲を推定し、この範囲を時系列通信エリアから除外するものである。一方で、掘削機械の時系列滞在範囲の除外は実施しない。そして、図１４に除外する通信エリアを示す。太線の点線で示した範囲１４０３および範囲１４０５は、掘削機械が、時系列滞在範囲のどの位置にいても、掘削機械に設置したアクセスポイントがカバー可能な範囲を示す。この範囲を時系列通信エリアから除外する。【００８１】
ただし、先に説明した、時系列滞在範囲１４０２，１４０４は、固定アクセスポイントとの通信が必要となるため、除外しないものとする。【００８２】
この操作により生成した時系列通信エリアデータを用いて、実施例１と同じように時系列ＡＰ配置を生成する。【００８３】
図１１に生成された時系列のＡＰ配置６０１の例を示す。【００８４】
大型ＡＰ６０２は送信出力、通信範囲は大きいが、設置コスト等は大きいＡＰを示す。【００８５】
小型ＡＰ６０３は送信出力、通信範囲は小さいが、設置コスト等は小さいＡＰを示す。
ショベルに搭載したAP１１０１は掘削場所付近をカバーする配置のAPを示す。【００８６】
時間軸上で、各ＡＰが最初に現れる時刻に、ＡＰが設置されることを示している。【００８７】
各ＡＰから時間軸に沿って記載される矢印は、ＡＰの時間的継続、及び位置を示している。【００８８】
図１２は、ある時刻における、ＡＰ配置例を示す。横軸をｘ軸とした一次元の図で示している。図１２の説明では、ダンプ１２２２，１２２３の移動範囲１２３２が横軸のｘ軸の全ての位置を占め、この範囲が、カバーを要する通信エリアとなる。また、ショベル１２２１の滞在範囲１２３１を示す。この範囲は、固定AP１２０２でカバーされる。一方、ショベルに設置したAP１２０３によりカバーされる通信エリア１２１３が存在する。ただし、ショベルの位置により、カバー範囲は変わるため、ショベルが、滞在範囲内のどの位置にいても、カバー可能な範囲に限定したものである。【００８９】
以上のように、固定アクセスポイントの設置数、移設数を低減することが可能となる。
なお、以上においては、掘削機械に特化して説明を行ったが、作業機械の内、推定滞在範囲が指定の時間よりも長く、狭い範囲となる作業機械とすることで、掘削機械以外の作業機械についても、適用可能である。
【実施例３】
【００９０】
本実施例では、アクセスポイントの設置精度を向上させる無線ネットワークシステムの一例を説明する。【００９１】
図１３は、無線ネットワーク計画装置１３００の一例である。前述の実施例に対して異なる部分についてのみ説明する。【００９２】
作業機械１３２３は、図に示すように、ダンプ等の、作業現場内を広く移動する運搬機械などであり、この作業機械１３２３には無線通信装置１３１１が搭載される。【００９３】
無線通信装置１３１１は無線通信手段１３１２を備え、本発明における無線ネットワークに接続し、無線通信を行うことが可能であり、無線ネットワーク内で通信を行った各APの識別符号ならびに、通信品質指標（ＲＳＳIやＢＥＲなど）を取得する機能を持つ。【００９４】
また、作業機械の絶対位置もしくは鉱山内の相対位置を取得する位置センサ１３１４を備え、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等が利用可能である。【００９５】
また、作業機械周辺の地形データを取得する３Ｄセンサ１３１５を備え、レーザスキャナや、３Ｄカメラ等が利用可能である。【００９６】
また制御部１３１３は、前記の通信品質指標、作業機械の位置、作業機械周辺の地形データを、それぞれ時間によって結びづけ、記憶部１３１６に保存する。【００９７】
実測地形１３２１は、作業機械１３２３の位置と作業機械周辺の地形データを結び付けたデータとする。【００９８】
実測通信品質１３２２は、作業機械１３２３の位置、通信品質指標を結び付けたデータとする。【００９９】
無線通信装置１３０１は本発明における無線ネットワークと無線通信を行うことが可能である。もしくは、無線ネットワークと接続するバックボーンネットワークに優先接続することも可能である。【０１００】
無線通信装置１３０１は、作業機械１３２３k無線通信装置１３１１と通信を行い、記憶部１３１６に保持された実測地形１３２１、実測通信品質１３２２のいずれか、もしくは両方を取得する。【０１０１】
地形データ比較手段１３０２は、実測地形１３２１が得られた場合、時系列地形データから現在の地形データを取得し、実測地形と、現在の地形データを比較する。【０１０２】
所定の誤差以上の差分があった場合、地形補正データ１３２３として出力する。【０１０３】
時系列地形データ生成手段１０４は、地形補正データ１３２３が得られた場合、現在の地形データを修正し、以降の時間における時系列地形データ１１２に対しても修正を施す。【０１０４】
このような修正した時系列地形データ１１２を用いることにより、以降の時系列ＡＰ配置を修正し、さらに精度を高めることが可能である。【０１０５】
また、作業機械は、一つ以上存在し、同じ場所を一回以上走行するため、これらを統計的に判断することにより、さらに精度を高めることが可能である。【０１０６】
通信品質評価手段１３０３は、実測通信品質１３２２と、時系列ＡＰ配置から得られる現在のＡＰ配置における設計通信品質データ１３２４とを比較し、所定の値よりも大きな違いを抽出した場合、異常の発生したアクセスポイントの識別符号と、位置から構成される伝搬特性補正データ１３２５を出力する。【０１０７】
補正量診断手段１３０４は、地形補正データ１３２３および伝搬特性補正データ１３２５を受け取り、地形補正データ１３２３の補正量と伝搬特性補正データ１３２５の異常量とが所定の値よりも偏差が大きい場合には、ＡＰ配置が設計と異なると判断し、警告を発し、作業員に修正が必要なＡＰを表示手段１０７に表示する。【０１０８】
以上のような構成とすることにより、信頼性の高い無線ネットワークを提供することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０９】
１００  無線ネットワーク計画装置
１０１  地形データ入力手段
１０２  掘削予定情報入力手段
１０３  ＡＰ情報入力手段
１０４  時系列地形データ生成手段
１０５  通信エリア入力手段
１０６  ＡＰ配置計画手段
１０７  表示手段
２０１  作業機械特性データ入力手段
２０２  滞在範囲推定手段
２０３  通信エリア生成手段
１３０２  地形データ比較手段
１３０３  通信品質評価手段
１３０４  補正量診断手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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