(57)【要約】【課題】簡単な構成で、管理者の負担が増加することなく無線通信装置の位置情報を取得できるようにする。【解決手段】マルチポップ無線通信システム１０を、自らの位置情報をあらかじめ記憶した少なくとも２つの基地局１１，１２と、その下位の階層に複数の中継局１３〜１６，端末局１７〜２０をツリー状に接続して構成する。中継局１３は、自らの周囲に存在する基地局１１，１２または中継局１３〜１６に対し、位置情報の送信を求める座標情報要求フレームを送信し、その応答として座標情報応答フレームを受信するとともに、その座標情報応答フレームの受信強度を測定する。中継局１３は、自らより上位階層レベルの基地局１１，１２から送信された座標情報応答フレームに含まれた送信元の座標情報と、前記測定された座標情報応答フレームの受信強度の比に基づき、自らの位置情報を算出する。【選択図】図１
2008211632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自らの位置情報をあらかじめ記憶し、上位階層レベルに属する少なくとも２つの第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置よりも下位の階層レベルに属する複数の第２の無線通信装置と、を含んで複数の階層レベルにより構成されたマルチホップ無線通信システムであって、
前記第２の無線通信装置が、
自らの周囲に存在する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し、位置情報の送信を求める座標情報要求フレームを送信し、その応答として座標情報応答フレームを受信する通信部と、
前記受信した座標情報応答フレームの受信強度を測定する受信強度測定部と、
自らより上位階層レベルに属する２つの前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置から送信され、前記通信部によって受信された前記座標情報応答フレームにそれぞれ含まれた送信元の座標情報と、前記受信強度測定部によって測定された前記２つの座標情報応答フレームの受信強度の比に基づき、自らの位置情報を算出する情報処理部と、
を備えたこと
を特徴とするマルチホップ無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の無線通信装置は、
自らが最下位階層レベルに属する前記第２の無線通信装置であった場合には、前記情報処理部により、自らの位置情報を算出した後、自らの直上の階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し、自らの識別情報と前記算出した位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを、前記通信部により送信し、
自らが最下位階層レベルでない階層レベルに属する前記第２の無線通信装置であった場合には、前記通信部により、自らの直下の階層レベルに属する前記他の第２の無線通信装置が送信する前記位置情報伝達フレームを受信したときに、前記情報処理部により、前記受信した位置情報伝達フレームに自らの識別情報と位置情報とを付加し、前記通信部により、その識別情報と位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを自らの直上の階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し送信すること
を特徴とする請求項１に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項３】
同じ階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または第２の無線通信装置は、それぞれ、直線を形成するように配置され、
互いに異なる階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または第２の無線通信装置がそれぞれ配置されることにより形成される直線は、互いに平行であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項４】
自らの位置情報をあらかじめ記憶し、上位階層レベルに属する少なくとも２つの第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置よりも下位の階層レベルに属する複数の第２の無線通信装置と、を含んで複数の階層レベルにより構成されたマルチホップ無線通信システムにおける無線通信装置の位置情報取得方法であって、
前記第２の無線通信装置が、
自らの周囲に存在する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し、位置情報の送信を求める座標情報要求フレームを送信し、その応答として座標情報応答フレームを受信するステップと、
前記受信した座標情報応答フレームの受信強度を測定するステップと、
自らより上位階層レベルに属する２つの前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置から送信された前記座標情報応答フレームにそれぞれ含まれた送信元の座標情報と、前記測定された前記２つの座標情報応答フレームの受信強度の比に基づき、自らの位置情報を算出するステップと、
を実行すること
を特徴とする無線通信装置の位置情報取得方法。
【請求項５】
前記第２の無線通信装置は、さらに、
自らが最下位階層レベルに属する前記第２の無線通信装置であった場合には、自らの位置情報を算出した後、自らの直上の階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し、自らの識別情報と前記算出した位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを送信するステップを実行し、
自らが最下位階層レベルでない階層レベルに属する前記第２の無線通信装置であった場合には、自らの直下の階層レベルに属する前記他の第２の無線通信装置が送信する前記位置情報伝達フレームを受信したときに、前記受信した位置情報伝達フレームに自らの識別情報と位置情報とを付加し、その識別情報と位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを自らの直上の階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し送信するステップを実行すること
を特徴とする請求項４に記載の無線通信装置の位置情報取得方法。
【請求項６】
自らの位置情報をあらかじめ記憶し、上位階層レベルに属する少なくとも２つの第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置よりも下位の階層レベルに属する複数の第２の無線通信装置と、を含んで複数の階層レベルにより構成されたマルチホップ無線通信システムにおいて前記第２の無線通信装置として用いられる無線通信装置であって、
自らの周囲に存在する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し、位置情報の送信を求める座標情報要求フレームを送信し、その応答として座標情報応答フレームを受信する通信部と、
前記受信した座標情報応答フレームの受信強度を測定する受信強度測定部と、
自らより上位階層レベルに属する２つの前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置から送信され、前記通信部によって受信された前記座標情報応答フレームにそれぞれ含まれた送信元の座標情報と、前記受信強度測定部によって測定された前記２つの座標情報応答フレームの受信強度の比に基づき、自らの位置情報を算出する情報処理部と、
を備えたこと
を特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記無線通信装置は、
自らが最下位階層レベルに属する前記第２の無線通信装置であった場合には、前記情報処理部により、自らの位置情報を算出した後、自らの直上の階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し、自らの識別情報と前記算出した位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを、前記通信部により送信し、
自らが最下位階層レベルでない階層レベルに属する前記第２の無線通信装置であった場合には、前記通信部により、自らの直下の階層レベルに属する前記他の第２の無線通信装置が送信する前記位置情報伝達フレームを受信したときに、前記情報処理部により、前記受信した位置情報伝達フレームに自らの識別情報と位置情報とを付加し、前記通信部により、その識別情報と位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを自らの直上の階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し送信すること
を特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
自らの位置情報をあらかじめ記憶し、上位階層レベルに属する少なくとも２つの第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置よりも下位の階層レベルに属する複数の第２の無線通信装置と、を含んで複数の階層レベルにより構成されたマルチホップ無線通信システムにおいて、前記第２の無線通信装置として用いられる無線通信装置のプログラムであって、
前記無線通信装置は、少なくとも、通信部と、受信強度測定部と、情報処理部と、を含んで構成され、
前記情報処理部に、
前記通信部を介して、自らを内蔵する無線通信装置の周囲に存在する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し、位置情報の送信を求める座標情報要求フレームを送信し、その応答として座標情報応答フレームを受信するステップと、
前記受信強度測定部により、前記受信した座標情報応答フレームの受信強度を取得するステップと、
自らを内蔵する無線通信装置より上位階層レベルに属する２つの前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置から送信された前記座標情報応答フレームにそれぞれ含まれた送信元の座標情報と、前記測定された前記２つの座標情報応答フレームの受信強度の比に基づき、自らの位置情報を算出するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【請求項９】
前記情報処理部に、さらに、
自らを内蔵する無線通信装置が最下位階層レベルに属する前記第２の無線通信装置であった場合には、自らを内蔵する無線通信装置の位置情報を算出した後、自らを内蔵する無線通信装置の識別情報と前記算出した位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを、前記通信部を介して、自らを内蔵する無線通信装置の直上の階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し送信するステップ
を実行させ、
自らを内蔵する無線通信装置が最下位階層レベルでない階層レベルに属する前記第２の無線通信装置であった場合には、自らを内蔵する無線通信装置の直下の階層レベルに属する前記他の第２の無線通信装置が送信する前記位置情報伝達フレームを前記通信装置を介して受信したときに、前記受信した位置情報伝達フレームに自らを内蔵する無線通信装置の識別情報と位置情報とを付加し、その識別情報と位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを、前記通信部を介して、自らを内蔵する無線通信装置の直上の階層レベルに属する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し送信するステップ
を実行させるための請求項８に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントや設備の監視目的に好適なマルチホップ無線通信システム、無線通信装置の位置情報取得方法、無線通信装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、計装監視分野において、マルチホップ無線通信システムを利用し、プラントや設備を管理するプラント監視システムが注目されるようになった。マルチホップ無線通信システムは、複数の無線局（無線通信装置）が分散配置されるような通信システムで用いられ、その通信システムにおいて直接に無線通信ができない２つの無線局間の通信については、互いに無線通信可能な１つ以上の他の無線局の中継を介在させることによって、その通信を可能にするようにした無線通信システムのことをいう。
【０００３】
プラント監視システムでは、各種センサが接続された無線局がプラント内の各所に配置され、その各種センサにより工程のデータや環境のデータなどが計測される。そして、その計測データは、監視センタのコンピュータ（以下、管理サーバという）に集められ、しばしば、大型の表示装置などに表示される。
【０００４】
無線局の位置情報は、計測データとセンサの配置位置との対応付けのためにも、また、センサや無線局の維持管理のためにも、必須の情報である。そのため、システムの管理者は、無線局を設置するに当たっては、その位置を測位し、測位した位置情報を管理サーバに登録して管理する。一方で、センサや無線局は、いったん設置された後であっても移設されることが多い。そのような場合には、その無線局の位置情報を更新する必要がある。このような無線局の位置情報の更新管理は、システムの管理者にとって大きな負担となっている。
【０００５】
そこで、特許文献１には、マルチホップ無線通信システムにおける各無線局の位置を推定する方法が示されている。その方法によれば、管理サーバは、位置情報が既知である複数の位置検出基地局と位置情報が未知である無線局との間で送受信される信号の受信タイミング差に基づいて、位置情報が未知である無線局の位置情報を推定し、さらに、他の無線局との間で送受信される信号の受信強度に関する情報に基づき、三角測量の原理で位置情報が未知である他の無線局の位置情報を推定する。
【特許文献１】特開２００５−１８４７２７号公報（段落００６２〜段落００７０、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術によれば、無線局の位置情報の取得が自動化されるため、管理者の負担は軽減されるが、位置情報検出のために専用の基地局を必要とし、また、位置情報の推定は管理サーバが行なうため、システムが大掛かりなものとなり、コストアップの要因になる。さらに、無線局自身が自局の位置情報を知りたい場合には、管理サーバに再度アクセスする必要があり、通信トラフィックを増加させる要因となっていた。
【０００７】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、位置情報検出のために専用に設けられる基地局や位置情報の推定を行なう管理サーバが不要で、また、管理者の負担が増加することなく、当該通信システムを構成するすべての無線通信装置の位置情報を取得することが可能なマルチホップ無線通信システム、無線通信装置位置情報取得方法、無線通信装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、本発明のマルチホップ無線通信システムにおいては、自らの位置情報をあらかじめ記憶し、最上位階層レベルに属する少なくとも２つの第１の無線通信装置（基地局）と、前記第１の無線通信装置よりも下位の階層レベルに属する複数の第２の無線通信装置（中継局または端末局）と、を階層的なツリー状に接続して構成する。そして、第２の無線通信装置（中継局または端末局）は、自らの周囲に存在する前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置に対し、位置情報の送信を求める座標情報要求フレームを送信し、その応答として座標情報応答フレームを受信する通信部と、前記受信した座標情報応答フレームの受信強度を測定する受信強度測定部と、自らより上位階層レベルに属する２つの前記第１の無線通信装置または他の第２の無線通信装置から送信され、前記通信部によって受信された前記座標情報応答フレームにそれぞれ含まれた送信元の座標情報と、前記受信強度測定部によって測定された前記２つの座標情報応答フレームの受信強度の比に基づき、自らの位置情報を算出する情報処理部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のマルチホップ無線通信システムにおいては、最上位階層レベルに属する少なくとも２つの無線通信装置の位置情報が既知であれば、その直下の下位階層レベルに属する無線通信装置は、その既知の位置情報と、位置情報が既知の２つの無線通信装置から送信される無線信号（座標情報応答フレーム）の受信強度の比に基づき、自らの位置情報を算出することができる。同様の手順をさらに下位の階層レベルに属する無線通信装置に適用することによって、すべての無線通信装置が自らの位置情報を算出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、無線通信装置自身が自らの位置情報を取得するので、位置情報検出のために専用の基地局や位置情報の推定を行なう管理サーバは不要となり、また、管理者の負担が増加することなく、マルチホップ無線通信システムを構成するすべての無線通信装置の位置情報を取得することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係るマルチホップ無線通信システムのシステム構成の例を示した図である。図１に示すように、マルチホップ無線通信システム１０は、少なくとも２つの基地局１１，１２、複数の中継局１３〜１６、複数の端末局１７〜２０によって構成される。ここで、基地局１１，１２は、ＰＣ（Personal Computer）などにより構成された監視コンピュータ３０に接続されている。また、端末局１７〜２０は、図示しないセンサなどに接続され、そのセンサによって計測されたデータは、センシングデータとして中継局１３〜１６を介して基地局１１，１２へ送信される。なお、マルチホップ無線通信システム１０における物理層およびデータリンク層の通信仕様は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠したものとする。
【００１２】
次に、本実施形態に係るマルチホップ無線通信システム１０においては、それぞれの無線局（以下、基地局、中継局および端末局を総称して無線局という）に対し、階層レベルＬを割当てる。このとき、基地局１１，１２には、階層レベルＬ＝０を割当て、中継局１３，１４には、階層レベルＬ＝１を割当て、中継局１５，１６には、階層レベルＬ＝２を割当て、さらに、端末局１７〜２０には、階層レベルＬ＝３を割当てる。
【００１３】
なお、マルチホップ無線通信システム１０において、基地局１２は、基地局１１と同様の構成であり、例えば、予備の基地局として動作する。あるいは、基地局１２は、隣接システムの基地局、または、中継局１３〜１６のいずれかであってもよい。また、図１において、それぞれの無線局の階層レベルＬは、その無線局の基地局１１からの無線通信のホップ数と同じになっているが、階層レベルＬとホップ数とが必ずしも同じである必要はない。
【００１４】
図２は、マルチホップ無線通信システム１０の無線局の構成を、監視コンピュータ３０の表示装置に表示した表示画面の例を示した図である。図２に示すように、その表示画面３１には、それぞれの無線局について、その階層レベルＬと、名称（識別情報Ａ０１〜Ａ１０）と、配置位置の座標（ｘｉ，ｙｊ）と、通信局間の接続関係とが表示されている。
【００１５】
なお、ここで表示されたそれぞれの無線局の配置位置の座標（ｘｉ，ｙｊ）は、詳しくは後記するように、それぞれの無線局が、階層レベルが１つ上位の２つの無線局の位置情報に基づき、推定し、算出したものである。また、図２では図示を省略しているが、端末局Ａ０７〜Ａ１０に接続されたセンサの種別やそのセンサにより計測されたセンシングデータを併せて表示してもよい。
【００１６】
図３は、マルチホップ無線通信システム１０における無線局のブロック構成の例を示した図である。ここでは、無線局として、基地局１１と端末局２０との構成の例を示す。図３において、基地局１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、通信部１１１と、記憶部１１２と、受信強度測定部１１３と、空中線（アンテナ）１１４と、入出力部１１５と、を含んで構成される。
【００１７】
ＣＰＵ１１０と記憶部１１２とは情報処理部を形成し、情報処理部は、基地局１１の制御中枢として機能する。例えば、情報処理部は、通信部１１１を介して他局と通信し、他局の位置情報を収集したり、その収集した他局の位置情報などを、入出力部１１５を介して監視コンピュータ３０へ送信したりする。記憶部１１２には、所定のプログラムが格納されており、ＣＰＵ１１０がそのプログラム実行することによって、基地局１１の所定の制御機能が実現される。また、記憶部１１２には、自局および他局の位置情報などが記憶される。
【００１８】
受信強度測定部１１３は、他局から送出される無線信号を空中線１１４により受信し、受信信号の電波強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を測定してＣＰＵ１１０へ転送する。また、入出力部１１５は、接続されるＰＣなど監視コンピュータ３０との入出力インタフェースを司る。なお、ここでは、基地局１１の構成を示したが、基地局１２も同様の構成を持つ。
【００１９】
一方、端末局２０は、ＣＰＵ２００と、通信部２０１と、記憶部２０２と、受信強度測定部２０３と、空中線（アンテナ）２０４と、を含んで構成される。
【００２０】
ＣＰＵ２００と記憶部２０２とは情報処理部を形成し、情報処理部は、端末局２０の制御中枢として機能する。例えば、情報処理部は、通信部２０１を介して他局と通信し、他局の位置情報を取得したり、その他局の位置情報に基づき、自局の位置情報を推定したりする。記憶部２０２には、所定のプログラムが格納されており、ＣＰＵ２００がそのプログラム実行することによって、端末局２０の所定の制御機能が実現される。また、記憶部２０２には、後記する位置推定処理において用いられる自局および他局の位置情報などが記憶される。
【００２１】
受信強度測定部２０３は、他局から送出される無線信号を空中線２０４により受信し、受信信号の電波強度（ＲＳＳＩ）を測定し、ＣＰＵ２００へ転送する。なお、ここでは、端末局２０の構成を示したが、中継局１３〜１６および端末局１７〜１９も同様の構成を持つ。
【００２２】
なお、図３に示したように、本実施形態においては、無線局（基地局１１，１２、中継局１３〜１６、端末局１７〜２０）は、実質的には、無線通信装置である。
【００２３】
図４は、マルチホップ無線通信システム１０における各無線局の記憶部１１２，２０２に記憶される自局情報および他局情報の構成の例を示した図、図５は、同じく各無線局の記憶部１１２，２０２に記憶される階層レベル情報の構成の例を示した図である。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、基地局１１，１２は、自局の階層レベルおよび自局の座標情報を、自局情報４０１としてあらかじめ記憶している。ここでは、基地局１１，１２は、自局の階層レベルとして“０”を記憶し、自局の座標情報として（ｘ１，ｙ１）を記憶している。また、基地局１１、１２は、図５に示すように、マルチホップ無線通信システム１０を構成するすべての無線局の階層レベルの情報を、階層レベル情報４０５としてあらかじめ記憶している。さらに、基地局１１、１２は、後記する位置推定処理によって設定される情報として、各無線局の識別情報に対応付けた配置位置の座標情報（ｘｉ，ｙｊ）を、他局情報４０２として記憶する。
【００２５】
また、中継局１３〜１６および端末局１７〜２０は、後記する位置推定処理において、図４（ｂ）に他局情報４０４として示されるように、他局の識別情報に対応付けて、階層レベル、受信強度、座標情報を記憶する。また、自局より上位階層レベルに属する無線局から受け取った階層レベル情報４０５（図５）を記憶する。さらに、中継局１３〜１６、および端末局１７〜２０は、後記する位置推定処理が終了した時点で、自局の階層レベルおよび自局の座標情報を自局情報４０３として記憶する。一例として、図４（ｂ）の自局情報４０３には、自局の階層レベル“１”、および、自局の座標情報（ｘ３，ｙ２）が記憶されている。
【００２６】
以下、本実施形態に係るマルチホップ無線通信システム１０における無線局の位置推定の方法について詳しく説明する。
【００２７】
図６は、本実施形態に係る無線局の位置推定の原理を模式的に示した図である。ここでは、２つの基地局１１，１２の位置を基準として、中継局１３の位置を求める。図６に示すように、基地局１１と基地局１２との間の距離をｒとする。また、基地局１１と基地局１２とを結ぶ直線をａとし、中継局１３が移動する直線をｂとする。このとき、直線ａと直線ｂとは、略平行であるとし、その離間距離をｈとする。そして、中継局１３は、この２つの距離ｒおよびｈを既知とする。
【００２８】
ここで、基地局１１と中継局１３との距離をｒ１、基地局１２と中継局１３との距離をｒ２とする。そして、このｒ１とｒ２との比（ｒ１／ｒ２）の２乗をＲ（つまり、Ｒ＝（ｒ１／ｒ２）２）とする。また、基地局１１と中継局１３とを結ぶ線分を直線ｂ上に射影したときの線分の長さをｒ１’、基地局１２と中継局１３とを結ぶ線分を直線ｂ上に射影したときの線分の長さをｒ２’とする。このとき、次に示す式（１）が成立する。
（ｒ１’）２＋ｈ２＝Ｒ（（ｒ２’）２＋ｈ２）        （１）
ただし、ｒ＝ｒ１’＋ｒ２’ 
【００２９】
式（１）は、Ｒからｒ１’またはｒ２’を算出することができることを意味する。すなわち、何らかの方法によりＲ、つまり、ｒ１とｒ２との比を求めることができたときには、中継局１３の基地局１１または基地局１２に対する相対距離（直線ｂ上に射影したときの距離）の算出が可能であることを意味している。さらに、基地局１１または基地局１２が自らの位置情報を保持しているときには、中継局１３は、その基地局１１または基地局１２の位置情報を取得することにより、自らの位置情報を推定することが可能となる。
【００３０】
次に、中継局１３が基地局１１，１２までの距離比（ｒ１とｒ２の比）から自局の位置推定を行う方法について、具体的に説明する。ここで、図７は、距離比（ｒ１とｒ２の比）から自局の位置推定を行う方法を模式的に示した図、図８は、その位置推定で用いられる位置推定基準表の例を示した図である。
について説明する。
【００３１】
中継局１３は、図８に示す位置推定基準表８０１をあらかじめ記憶部２０２に記憶しているものとする。そのために、中継局１３は、次のようにして位置推定基準表８０１を生成する。まず、中継局１３は、自局の位置推定を行うに当たって、基準となる少なくとも２つの上位階層レベルに属する無線局をあらかじめ決めておく。本実施形態の例（図１のマルチホップ無線通信システム１０）の場合、中継局１３にとって基準となる無線局は、基地局１１および基地局１２である。
【００３２】
図７において、基地局１１を直下の直線ｂ上に射影したときの位置Ａと、基地局１２を直下の直線ｂ上に射影したときの位置Ｂとの中点を位置Ｃとする。次に、直線ｂ上において、位置Ａと位置Ｃとの間、および、位置Ｃと位置Ｂとの間を、次のようにして複数の区間に分割する。
【００３３】
ここで、説明を簡単にするために、中継局１３が位置Ａに位置するとき、中継局１３と基地局１２との距離を２×ｈであるとする。この場合、中継局１３が位置Ｂに位置するとき、中継局１３と基地局１１との距離は、２×ｈとなる。すなわち、中継局１３が位置Ａにあるときには、ｒ１＝ｈ，ｒ２＝２×ｈであり、中継局１３が位置Ｂにあるときには、ｒ１＝２×ｈ，ｒ２＝ｈである。
【００３４】
この場合、中継局１３が位置Ａから直線ｂに沿って位置Ｃまで移動したときには、ｒ１とｒ２の比（ｒ１／ｒ２）は、０．５から徐々に増加して１に達する。また、中継局１３が位置Ｃから直線ｂに沿って位置Ｂまで移動したときには、ｒ１とｒ２の比（ｒ１／ｒ２）は、１から徐々に増加して２に達する。すなわち、ｒ２／ｒ１またはｒ１／ｒ２は、中継局１３が位置Ａまたは位置Ｂへ移動するにつれて、１から２に変化する。
【００３５】
そこで、図７に示すように、ｒ２／ｒ１またはｒ１／ｒ２が等間隔の刻み幅αになるように、線分ＡＣおよび線分ＢＣをそれぞれ複数の点で区分し、その区分点を検出基準点とする。図７の例の場合、刻み幅α＝０．２ごとに、検出基準点Ｐ０，Ｐ１，…，Ｐ５を設けている。なお、この刻み幅αは、所望の位置推定精度に合わせて、適宜、変更することが可能である。また、検出基準点Ｐ０，Ｐ１，…，Ｐ５は、中点の位置Ｃに対して左右対称に設けられている。
【００３６】
次に、中継局１３は、ｒ２／ｒ１またはr１／ｒ２がとり得る値の範囲を刻み幅αで変化させ、それぞれに対応する直線ｂ上の検出基準点を求めることにより、図８に示すような位置推定基準表８０１を作成する。図８では、r１／ｒ２およびｒ２／ｒ１のとり得る値である２から１までを刻み幅α＝０．２で変化させ、それぞれに直線ｂ上の検出基準点Ｐ０〜Ｐ５を対応付けている。なお、r１／ｒ２およびｒ２／ｒ１のとり得る値の最大値および最小値は、それぞれ、２および１に限定されることはない。
【００３７】
次に、中継局１３は、後記する図９に示す処理フローに従い、基地局１１および基地局１２に対する直線距離の比ｒ１／ｒ２を算出する。そして、その結果に基づき、後記する図１２の処理フローに従い、あらかじめ記憶部２０２に格納された位置推定基準表８０１を参照して、基地局１１，１２に対する自局の相対距離を算出する。
【００３８】
図９は、本発明の実施の形態に係る中継局１３における位置推定処理の処理フローの例を示した図である。また、図１０は、中継局１３が位置推定処理を行うに際し、（ａ）周辺の無線局に対し送信する座標情報要求フレームの構成の例、（ｂ）周辺の無線局から応答される座標情報応答フレームの構成の例を示した図である。以下、図９の処理フローの説明に先立ち、まず、図１０を用いて、中継局１３とその周辺の無線局との間で送受信される座標情報要求フレームおよび座標情報応答フレームの構成について説明する。
【００３９】
位置推定処理を行う無線局、例えば、中継局１３は、まず、周辺に存在するすべての無線局に対し、図１０（ａ）に示す座標情報要求フレーム１０１を送信する。このとき、座標情報要求フレーム１０１は、座標情報要求フレームであることを表すパケット種別、および、当該フレームの送信元無線局を示す送信元識別情報を含む。
【００４０】
座標情報要求フレーム１０１を受信した無線局は、図１０（ｂ）に示す座標情報応答フレーム１０２を送信する。座標情報応答フレーム１０２は、座標情報応答フレームであることを表すパケット種別、送信先識別情報、送信元識別情報、座標情報および階層レベル情報を含む。このとき、座標情報階層およびレベル情報をもたない無線局は、座標情報および階層レベル情報なしとして座標情報応答フレーム１０２を送信する。また、ここでいう階層レベル情報１０３は、マルチホップ無線通信システム１０を構成するすべての無線局における階層レベル情報４０５（図５参照）を含む。
【００４１】
なお、階層レベル情報１０３を受信し、または、あらかじめ階層レベル情報４０５を持っている無線局は、他の無線局の座標情報要求フレーム１０１を受信したときには、座標情報応答フレーム１０２に階層レベル情報を付加して送信する。
【００４２】
続いて、図９の位置推定処理の処理フローについて説明する。図９に示すように、中継局１３は、まず、自局の周辺に存在する無線局に対し、図１０（ａ）に示した座標情報要求フレーム１０１を送出する（ステップＳ１）。なお、本処理フローの動作主体は、中継局１３に含まれるＣＰＵ２００であるが、本明細書では、以下、その動作の主語を中継局１３で表す。
【００４３】
座標情報要求フレーム１０１は、ブロードキャストフレームとして、すべての無線局に対し同報送信される。これに対し、座標情報要求フレーム１０１を受信した無線局のうち、自局の座標情報および階層レベル情報４０５を持つ無線局、例えば、基地局１１、１２は、図１０（ｂ）に示した座標情報応答フレーム１０２に自局の識別情報（送信元識別情報）、座標情報、階層レベル情報４０５などを設定して、中継局１３に向けて送信する。また、自局の位置座標情報および階層レベル情報４０５を持たない無線局は、座標情報および階層レベル情報なしとして座標情報応答フレーム１０２を送信する。
【００４４】
そこで、中継局１３は、各無線局から送出される座標情報応答フレーム１０２を受信するのを待ち（ステップＳ２“Ｎｏ”）、座標情報応答フレーム１０２を受信したときには（ステップＳ２“Ｙｅｓ”）、受信強度測定部２０３によりその座標情報応答フレーム７０２の受信強度を測定する。そして、座標情報応答フレーム１０２を送信した無線局ごとの識別情報（送信元識別情報）に対応付けて、前記測定した受信強度を記憶部２０２の他局情報４０４に記憶する（ステップＳ３）。
【００４５】
次に、中継局１３は、複数の無線局から受信した座標情報応答フレーム１０２に、座標情報および階層レベル情報が含まれているか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、座標情報および階層レベルの情報が全く含まれていないときには（ステップＳ９４“Ｎｏ”）、中継局１３は、ステップＳ９１の処理へ戻り、再び座標情報要求フレーム１０１を送出する。また、座標情報および階層レベル情報が含まれているときには（ステップＳ９４“Ｙｅｓ”）、中継局１３は、無線局ごとの識別情報（送信元識別情報）に対応付けた座標情報を他局情報４０４に記憶し、さらに、階層レベル情報４０５を記憶する。そして、中継局は、その記憶した階層レベル情報４０５を参照し、自局の階層レベルＬを認識する（ステップＳ５）。さらに、中継局１３は、階層レベル情報４０５を参照して、他局情報４０４に記憶されている無線局に対する階層レベルを記憶する。
【００４６】
続いて、中継局１３は、記憶部２０２の他局情報４０４を参照し、座標情報が既知の無線局のうち、自局より１つ上位の階層レベルに属する無線局が複数存在するか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、自局より１つ上位の階層レベルに属する無線局が複数存在しないときには（ステップＳ６“Ｎｏ”）、ステップＳ１の処理へ戻り、再び座標情報要求フレーム１０１を送出する。また、自局より１つ上位の階層レベルに属する無線局が複数存在するときには（ステップＳ６“Ｙｅｓ”）、中継局１３は、記憶部２０２の他局情報４０４を参照し、その受信強度が高い順に上位階層レベルの２局が選択可能か否かを判定する（ステップＳ７）。
【００４７】
次に、ステップＳ７の判定において、２局以上の無線局が選択できないと判定されたときには（ステップＳ７“Ｎｏ”）、ステップＳ１の処理へ戻り、再び座標情報要求フレーム１０１を送出する。また、ステップＳ７の判定において、２局以上の無線局が選択可能と判定されたときには（Ｓ７“Ｙｅｓ”）、中継局１３は、２つの無線局を選択し、その選択した２つの無線局からの無線信号の受信強度の比を算出する（ステップＳ８）。図１の例の場合、中継局１３において選択される２つの無線局は、基地局１１および基地局１２であり、基地局１１の受信強度をｒｓ１、基地局１２の受信強度をｒｓ２とする。これらの値は測定値であるとする。
【００４８】
続いて、中継局１３は、受信強度の比ｒｓを次に示す式（２）を用いて算出した後、送信電力とある地点での空中線の受信電力の関係が導出されるフリスの伝達公式から導かれる式（３）を用いて、中継局１３と選択した２つの無線局との距離の比を算出する（ステップＳ９）。ここで、式（３）の導出にあたっては、マルチホップ無線通信システム１０を構成するすべての無線局の空中線および送信電力が同じであるとしている。
ｒｓ＝ｌｏｇ１０（ｒｓ２−ｒｓ１）        （２）
ｒ１／ｒ２＝１０（ｒｓ／２）                 （３）
【００４９】
次に、中継局１３は、式（３）により算出した距離比ｒ１／ｒ２に基づき、基地局１１または基地局１２に対する相対距離ｒ１’，ｒ２’を推定し（ステップＳ１０）、さらに、基地局１１または基地局１２の座標情報および相対距離ｒ１’，ｒ２’に基づき、自局の位置座標を推定する（ステップＳ１１）。なお、相対距離の推定の処理の詳細については、図１１および図１２を参照して、また、自局の位置座標の推定処理については、図１４を参照して、詳しく説明する。
【００５０】
続いて、距離比ｒ１／ｒ２に基づき、基地局１１または基地局１２に対する相対距離を推定する処理（図９のステップＳ１０）の詳細について説明する。ここで、図１１は、相対距離推定処理の詳細な処理フローの例を示した図である。なお、この処理フローの例では、図８の位置推定基準表８０１を利用しない。
【００５１】
図１１に示すように、中継局１３は、まず、ｒ１／ｒ２＞１であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。ここで、ｒ１／ｒ２＞１であるときには（ステップＳ１１１“Ｙｅｓ”）、式（１）から導出され、式（４）で表されるｒ２’に関する２次方程式の係数を算出する（ステップＳ１１２）。すなわち、式（４）において、Ｒ＝（ｒ１／ｒ２）２，ｒおよびｈは、既知であるので、ｒ２’の２次、１次および０次の係数をそれぞれ計算することができる。
（１−Ｒ）（ｒ２’）２−２ｒ（ｒ２’）＋（ｒ２＋ｈ２＋Ｒｈ２）＝０    （４）
【００５２】
次に、中継局１３は、式（４）で表されるｒ２’に関する２次方程式を解いて、基地局１２に対する自局の相対距離ｒ２’を算出する（ステップＳ１１３）。なお、このとき、ｒ２’は、０≦ｒ２’≦２／ｒを満たすものとする。
【００５３】
一方、ｒ１／ｒ２＞１でないときには（ステップＳ１１１“Ｎｏ”）、同様に式（１）から導出され、式（５）で表されるｒ１’に関する２次方程式の係数を算出する（ステップＳ１１４）。
（１−１／Ｒ）（ｒ１’）２−２ｒ（ｒ１’）
＋（ｒ２＋ｈ２＋（１／Ｒ）ｈ２）＝０    （５）
【００５４】
次に、中継局１３は、式（５）で表されるｒ１’に関する２次方程式を解いて、基地局１１に対する自局の相対距離ｒ１’を算出する（ステップＳ１１５）。なお、このとき、ｒ２’は、０≦ｒ１’≦２／ｒを満たすものとする。
【００５５】
以上、説明したように、図９のステップＳ１０においては、ステップＳ９で算出された距離比ｒ１／ｒ２に基づき、中継局１３の基地局１１または基地局１２に対する相対距離ｒ１’またはｒ２’が算出されたので、中継局１３の相対位置が推定されたことになる。
【００５６】
次に、距離比ｒ１／ｒ２に基づき、図８の位置推定基準表８０１を利用して、中継局１３の相対距離を推定する処理フローについて説明する。図１２は、図８の位置推定基準表８０１を用いて相対位置推定を行う処理フローの例を示した図である。
【００５７】
中継局１３は、図１２の処理を開始するとき、基地局１１および基地局１２に対する距離比ｒ１／ｒ２は、図９のステップＳ９の処理により算出済みとなっている。そこで、中継局１３は、まず、ｒ１／ｒ２＞１であるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。ここで、ｒ１／ｒ２＞１であったときには（ステップＳ１２１“Ｙｅｓ”）、中継局１３は、位置推定基準表８０１（図８）を参照し、算出済みのｒ１／ｒ２の値と位置推定基準表８０１に格納されている刻み幅αごとのｒ１／r２の値との差Ｄを算出する（ステップＳ１２２）。そして、その差Ｄがα／２以下となる基準点にあらかじめ対応付けられた相対距離情報を取得する（ステップＳ１２５）。なお、図８の位置推定基準表８０１において、その基準点の欄には、それぞれ基準点Ｐ０，Ｐ１，…，Ｐ５における相対距離ｒ２’またはｒ１’に対応する値が格納されているものとする。
【００５８】
一方、ステップＳ１２１の判定で、ｒ１／ｒ２＜１であるときには（ステップＳ１２１“Ｎｏ”）、中継局１３は、r１／r２の逆数を算出（ステップＳ１２３）、つまり、ｒ２／ｒ１の値を求める。次に、中継局１３は、位置推定基準表８０１（図８）を参照し、算出したｒ２／ｒ１の値と位置推定基準表８０１に格納されている刻み幅αごとのｒ２／r１の値との差Ｄを算出する（ステップＳ１２４）。そして、その差Ｄがα／２以下となる基準点にあらかじめ対応付けられた相対距離を取得する（ステップＳ１２５）。
【００５９】
こうして取得した相対距離は、基地局１２に対する自局の相対距離ｒ２’、または、基地局１１に対する自局の相対距離ｒ１’に相当するので、中継局１３の相対位置が推定されたことになる。
【００６０】
次に、マルチホップ無線通信システム１０における、階層レベルごとの位置座標の推定処理について、図１３以降を用いて説明する。ここで、図１３は、図１のマルチホップ無線通信システム１０における階層レベルが“１”の無線局である中継局１３および中継局１４の位置推定の概念を説明するための図である。
【００６１】
マルチホップ無線通信システム１０において、中継局１３および中継局１４は、自局の位置座標取得のため、基地局１１および基地局１２に対し、図９を用いて説明した位置推定処理を行う。この位置推定処理を行うことにより、中継局１３および中継局１４は、自局の位置情報を中継局１３または中継局１４に対する相対距離として取得することができる。
【００６２】
本実施形態に係るマルチホップ無線通信システム１０において、位置推定を行う際の無線局相互の位置拘束条件について簡単に説明する。まず、マルチホップ無線通信システム１０を構成する各無線局１１〜２０は、同じ平面上に存在するものとする。また、同じ階層レベルに属する無線局は、同じの直線上に存在する。例えば、図１３における基地局１１および基地局１２は、図１３における直線ａ上に存在し、中継局１３および中継局１４は、図１３における直線ｂ上に存在する。すなわち、中継局１３および中継局１４は、直線ｂ上で移動する。また直線ａおよび直線ｂは、距離ｈで一定距離を保ち平行であるとする。この距離は、すべての階層レベルにおいて等しいとしてもよいし、また、階層レベルごとに異なるとしてもよい。要は、階層レベルごとにその階層レベルに属する無線局にとって距離ｈがあらかじめ既知であればよい。なお、このような無線局の位置拘束条件は、例えば、工場内などにおいて所定の間隔でレイアウトされた製造ラインにセンサや無線局を配置する場合には、必ずしも不都合な拘束条件とはならない。
【００６３】
図１４は、中継局１３のおける自局の位置座標推定処理の詳細な処理フローの例を示した図である。この処理フローは、図９のステップＳ１１の処理を詳しく説明するものである。なお、中継局１３は、この処理を開始するとき、基地局１１に対する自局の相対距離ｒ１’、または、基地局１２に対する自局の相対距離ｒ２’を取得済みの状態にある。ただし、以下の説明では、基地局１２に対する自局の相対距離ｒ２’のほうを取得済みであるとする。
【００６４】
中継局１３は、記憶部２０２に記憶している他局情報４０４を参照することにより、基準とする無線局（例えば、基地局１２）の座標情報を取得する（ステップＳ１４１）。そして、その取得した座標情報と、先に取得済みの相対距離ｒ２’とに基づき、自局の位置座標を推定する（ステップＳ１４２）。さらに、中継局１３は、推定した自局の位置座標を自局情報４０３として記憶部２０２に記憶する（ステップＳ１４３）。
【００６５】
なお、自局の位置情報の推定（ステップＳ１４２）において、中継局１３は、他局情報４０４として記憶していた基地局１１および基地局１２の座標情報のｘ軸（直線ｂと同じ方向）の座標情報を参照し、ｘ軸座標が大きい方の基地局（例えば、基地局１２）に対する相対距離ｒ２’を取得済みであった場合には、その基地局（基地局１２）のｘ座標に対し、相対距離ｒ２’を減算し、ｘ軸座標が小さい方の基地局（例えば、基地局１１）に対する相対距離ｒ１’を取済みであった場合には、その基地局（基地局１１）のｘ座標に対し、相対距離ｒ１’を加算する。
【００６６】
また、中継局１３は、ｙ軸座標については、自局が属する階層レベルと基地局１１あるいは基地局１２のｙ軸情報から算出する。例えば、図１３に示すように、無線局相互が階層レベルごとに等しい距離ｈで配置されていた場合には、中継局１３は、基地局１１または基地局１２のｙ軸座標にｈを加算することにより、算出することができる。また、階層レベルごとに距離が異なる場合においては、あらかじめ自局が属する階層レベルと直上の階層レベルとの距離を取得しておくことにより、ｙ軸座標を算出することができる。
【００６７】
図１５は、図１のマルチホップ無線通信システム１０における階層レベルが“２”の無線局である中継局１５および中継局１６の位置推定処理の概念を説明するための図である。階層レベルが“２”の無線局である中継局１５および中継局１６が自局の位置推定処理を行うときには、階層レベルが１つ上位の無線局である中継局１３および中継局１４は、図９に示した位置推定処理により自局の位置座標を取得済みである。従って、中継局１５および中継局１６は、自局の位置座標を取得するために中継局１３および中継局１４に対し、中継局１３が基地局１１および基地局１２に対し行った処理と同様の位置推定処理（図９）を行う。この位置推定処理を行うことにより、中継局１５および中継局１６は、自局の位置座標を取得することができる。
【００６８】
図１６は、図１のマルチホップ無線通信システム１０における階層レベルが“３”の無線局である端末局１７〜２０の位置推定処理の概念を説明するための図である。階層レベルが“３”の無線局である端末局１７〜２０が自局の位置推定処理を行うときには、階層レベルが１つ上位の無線局である中継局１５および中継局１６は、図９に示した位置推定処理により自局の位置座標を取得済みである。従って、端末局１７〜２０は、自局の位置座標を取得するために中継局１５および中継局１６に対し、中継局１３が基地局１１および基地局１２に対し行った処理と同様の位置推定処理（図９）を行う。この位置推定処理を行うことにより、端末局１７〜２０は、自局の位置座標を取得することができる。このように、マルチホップ無線通信システム１０を構成する無線局がそれぞれの階層レベルごとに位置推定処理を行うことによって、最終的にすべての無線局が位置推定を行うことができる。
【００６９】
続いて、図１７、図１８を用いて、本発明の実施形態に係るマルチホップ無線通信システム１０において、基地局１１、１２を除くすべての無線局での位置推定処理が終了したとき、下位の階層レベルに属する無線局の位置情報を、最上位の階層レベルに属する無線局（基地局１１、１２）まで伝達する処理について説明する。ここで、図１７は、下位階層レベルに属する無線局が、上位階層レベルに属する無線局へ位置情報を送信するための位置情報伝達フレームの構成の例を示した図、図１８は、マルチホップ無線通信システム１０における各無線局において、位置推定が行われ、推定された位置情報が上位階層の無線局へ伝達される処理のステップを示した図である。
【００７０】
図１７において、位置情報伝達フレーム１７１は、位置情報伝達フレームであることを示すパケット種別、経由した無線局ごとに追加される無線局ごとの識別情報および座標情報などを含んで構成される。自局の位置情報を取得した最下位階層レベルに属する無線局は、前記の位置情報伝達フレーム１７１を自局の直上の階層レベルに属する無線局に送信する。例えば、端末局１７は、位置情報伝達フレーム１７１内の識別情報領域に自局の識別情報を付加し、座標情報領域に自局の座標情報を付加した位置伝達情報フレーム１７２を作成し、自局の直上の階層レベルに属する中継局１５に送信する。また、位置情報伝達フレーム１７２を受信した中継局１５は、自局の識別情報と、自局の座標情報を位置情報伝達フレーム１７２に付加し、位置情報伝達フレーム１７３を作成し、自局の直上の階層レベルに属する中継局１３に送信する。さらに、位置情報伝達フレーム１７３を受信した中継局１３は、これまでの端末局１７および中継局１５の処理と同様に、自局の識別情報および座標情報を付加した位置情報伝達フレーム１７４を作成し、基地局１１に送信する。
【００７１】
位置情報伝達フレーム１７４を受信した基地局１１は、位置情報伝達フレーム１７４に含まれる無線局ごとの識別情報および座標情報を参照し、他局情報４０２として記憶部１１２に記憶する。同様にして、端末局１８〜端末局２０から最上位の階層レベルに属する基地局１１および基地局１２まで位置情報伝達フレームを伝達させることにより、マルチホップ無線通信システム１０を構成する無線局すべての座標情報を基地局１１、１２に伝達することが可能になる。
【００７２】
以下、図１８の処理のステップを参照しながらマルチホップ無線通信システム１０における位置推定処理および位置情報伝達処理の流れについて説明する。図１８に示すように、マルチホップ無線通信システム１０を構成する各無線局は、図１３、図１５および図１６に示したようにして、各階層レベルの無線局ごとに図９の位置推定処理を実行する（ステップＳ１８１）。そして、最下位階層レベルのすべての端末局１７〜２０がこの位置推定処理を実行すると（ステップＳ１８２）、端末局１７〜２０は、それぞれ、図１７に示す位置情報伝達フレーム１７１に自局の識別情報および座標情報を付加して位置情報伝達フレーム１７２を生成し、直上の階層レベルに属する中継局１５、１６に送信する（ステップＳ１８３）。
【００７３】
また、この位置情報伝達フレーム１７２を受信した中継局１５、１６は、自局の識別情報および座標情報を付加した位置情報伝達フレーム１７３を生成し、直上の階層レベルに属する中継局１３、１４に送信する（ステップＳ１８４）。さらに、この位置情報伝達フレーム１７３を受信した中継局１３、１４は、自局の識別情報および座標情報を付加した位置情報伝達フレーム１７４を生成し、最上位の階層レベルに属する基地局１１、１２に送信する（ステップＳ１８５）。
【００７４】
最終的に位置情報伝達フレーム１７４を受信した最上位階層レベルに属する基地局１１，１２は、その位置情報伝達フレーム１７４に含まれる無線局毎の識別情報および座標情報を参照し、他局情報４０２として記憶部１１２に記憶する。さらに、基地局１１，１２は、他局情報４０２として記憶部１１２に記憶した他局の無線局の情報を監視コンピュータ３０に出力し（ステップＳ１８６）、監視コンピュータ３０は、必要に応じて表示画面上に無線局位置情報を表示する（ステップＳ１８７）。
【００７５】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るマルチホップ無線通信システム１０は、自局の位置情報が既知の少なくとも２個の、例えば、監視コンピュータ３０に接続された最上位階層レベルに属する無線通信装置（基地局１１、１２）と、それぞれに階層レベルが割当てられ、位置情報が未知の複数の無線通信装置（中継局１３〜１６、端末局１７〜２０）とにより構成される。そして、位置情報が未知の無線通信装置は、位置情報が既知の無線通信装置の位置情報と、位置情報が既知の無線通信装置からの無線信号の受信強度とに基づき、自局の位置情報を推定する。
【００７６】
また、すべての無線通信装置が、階層レベルが直上の無線通信装置の位置情報に基づき自局の位置情報の推定した後、最下位階層レベルに属する無線通信装置は、自局の識別情報と推定した位置情報とを含んだ位置情報伝達フレームを、直上の階層レベルの無線通信装置に伝送する。また、自局より下位階層レベルの無線通信装置から位置情報伝達フレームを取得した無線局は、先に受信した位置情報伝達フレームに自局の識別情報と前記自局の位置情報とを付加した位置情報伝達フレームを、階層レベルが直上の無線通信装置に伝送する。そして、最上位階層レベルの無線通信装置は、階層レベルが直下の無線通信装置から位置情報伝達フレームを受信すると、この位置情報伝達フレームに含まれる自局の下位階層レベルに属するすべての無線通信装置の位置情報を記憶し、監視コンピュータ３０の画面などに表示する。このことにより、監視コンピュータ３０は、マルチホップ無線通信システム１０を構成するすべての無線通信装置１１〜２０の位置情報を収集し、表示することが可能になる。
【００７７】
また、各無線局が図９に示した位置推定処理を定期的に実行し、最下位階層レベルに属する端末局１７〜２０から取得されるセンシングデータなどと関連付けて位置情報伝達フレーム１７１を送信することにより、監視コンピュータ３０は、基地局１１、１２を介してマルチホップ無線通信システム１０を構成する各無線局の位置情報と、各無線局に接続されたセンサによって取得される計測データとを関連付けて集中監視することが可能になる。
【００７８】
さらに、マルチホップ無線通信システム１０においては、最上位階層レベルに属する無線局を除き、無線局の位置情報の初期設定が不要となり、また、設置後に位置変更が行われても、無線局が自律的に位置情報を取得するため、位置情報取得のための管理者の負担が軽減される。また、無線局が自局の位置情報を持つことにより、例えば、無線局が所定の領域外の持ち出されたとき、アラームを発するなど、位置情報に係る独自の情報制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチホップ無線通信システムのシステム構成の例を示した図である。
【図２】マルチホップ無線通信システムの無線局の構成を、監視コンピュータの表示装置に表示した表示画面の例を示した図である。
【図３】マルチホップ無線通信システムにおける無線局のブロック構成の例を示した図である。
【図４】マルチホップ無線通信システムにおける各無線局の記憶部に記憶される自局情報および他局情報の構成の例を示した図である。
【図５】マルチホップ無線通信システムにおける各無線局の記憶部に記憶される階層レベル情報の構成の例を示した図である。
【図６】本実施形態に係る無線局の位置推定の原理を模式的に示した図である。
【図７】距離比（ｒ１とｒ２の比）から自局の位置推定を行う方法を模式的に示した図である。
【図８】中継局（または端末局）における位置推定で用いられる位置推定基準表の例を示した図である。
【図９】中継局における位置推定処理の処理フローの例を示した図である。
【図１０】中継局が位置推定処理を行うに際し、（ａ）周辺の無線局に対し送信する座標情報要求フレームの構成の例、（ｂ）周辺の無線局から応答される座標情報応答フレームの構成の例を示した図である。
【図１１】相対距離推定処理の詳細な処理フローの例を示した図である。
【図１２】位置推定基準表を用いて相対位置推定を行う処理フローの例を示した図である。
【図１３】マルチホップ無線通信システムにおける階層レベルが“１”の中継局の位置推定の概念を説明するための図である。
【図１４】中継局のおける自局の位置座標推定処理の詳細な処理フローの例を示した図である。
【図１５】マルチホップ無線通信システムにおける階層レベルが“２”の中継局の位置推定処理の概念を説明するための図である。
【図１６】マルチホップ無線通信システムにおける階層レベルが“３”の端末局の位置推定処理の概念を説明するための図である。
【図１７】下位階層レベルに属する無線局が、上位階層レベルに属する無線局へ位置情報を送信するための位置情報伝達フレームの構成の例を示した図である。
【図１８】マルチホップ無線通信システムにおける各無線局において、位置推定が行われ、推定された位置情報が上位階層の無線局へ伝達される処理のステップを示した図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０    マルチホップ無線通信システム
１１，１２  基地局
１３〜１６  中継局
１７〜２０  端末局
３０    監視コンピュータ
３１    表示画面
１０１  座標情報要求フレーム
１０２  座標情報応答フレーム
１０３  階層レベル情報
１１０，２００  ＣＰＵ
１１１，２０１  通信部
１１２，２０２  記憶部
１１３，２０３  受信強度測定部
１１４，２０４  空中線（アンテナ）
１１５  入出力部
１７１  位置情報伝達フレーム
１７２  位置情報伝達フレーム
１７３  位置情報伝達フレーム
１７４  位置情報伝達フレーム
４０１  自局情報
４０２  他局情報
４０３  自局情報
４０４  他局情報
４０５  階層レベル情報
７０２  座標情報応答フレーム
【図１】
2008211632.tif 000003
【図２】
2008211632.tif 000004
【図３】
2008211632.tif 000005
【図４】
2008211632.tif 000006
【図５】
2008211632.tif 000007
【図６】
2008211632.tif 000008
【図７】
2008211632.tif 000009
【図８】
2008211632.tif 000010
【図９】
2008211632.tif 000011
【図１０】
2008211632.tif 000012
【図１１】
2008211632.tif 000013
【図１２】
2008211632.tif 000014
【図１３】
2008211632.tif 000015
【図１４】
2008211632.tif 000016
【図１５】
2008211632.tif 000017
【図１６】
2008211632.tif 000018
【図１７】
2008211632.tif 000019
【図１８】
2008211632.tif 000020