電波傳播環境測量裝置、無線網絡構築系統以及電波傳播環境測量方法

2023-07-06 13:01:01 3

電波傳播環境測量裝置、無線網絡構築系統以及電波傳播環境測量方法
【專利摘要】為了構築可靠性高的無線網絡，希望容易得到無線站間的電波傳播估計所需要的三維形狀數據還有材料特性數據。本發明中，在預定構築無線網絡系統的站點具備無線信號收發設備來得到其間的無線信號的電磁波測量值，使用包含構成站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息來估計無線信號收發設備間的無線信號的電磁波的傳播狀態從而得到電磁波估計值，按每個時刻比較表徵為在各時刻的信號強度的電磁波測量值和電磁波估計值來求取該誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶接收的無線信號的收發設備間的路徑作為電磁波路徑進行求取，對位於電磁波路徑上的部位的三維結構物信息進行修正後再度求取電磁波估計值，比較電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值來得到成為更小的所述誤差值的三維結構物信息的修正信息。
【專利說明】電波傳播環境測量裝置、無線網絡構築系統以及電波傳播環境測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及支援無線網絡系統中的電波傳播環境設計的電波傳播環境測量裝置、無線網絡構築系統以及電波傳播環境測量方法。
【背景技術】
[0002]有多跳(multi hop)無線網絡通信技術，在所期望的無線站間進行通信的情況下，在該無線站間設置多個無線站作為中繼站，多跳地進行數據的授受。
[0003]特別是近年來，伴隨無線LAN (Local Area Network,區域網)等無線通信設備的低成本化、主要為數字設備用的近距離無線通信標準的Bluetooth、主要面向家電的短距離無線通信標準的ZigBee等傳感網技術的標準化，產業領域中的無線技術應用的期待也在高漲，應用事例不斷增加。
[0004]多跳無線網絡應用於產業領域,例如電力、交通等社會基礎設施事業、FA (FactoryAutomation,工廠自動化)、PA (Process Automation,過程自動化)等製造業的監視/控制網絡，期待由此對監視/控制用纜線的削減作出貢獻。另外，通過使有線纜線無線化，能謀求纜線的鋪設成本、定期點檢時的維護成本的降低。進而，通過活用無線技術，業者能更靈活地應對設備的追加、設備的構成的變更這樣的運用的變化。
[0005]但是，在產業領域應用基於無線的實時通信的情況下，要求高的可靠性，在無線網絡發生故障的情況下也要求迅速的應對。例如，在用多跳通信確保多個系統的路徑來構築滿足要求的網絡的情況下，在單方路徑出現故障時間點，一條路徑的可靠性下降。為此，需要儘可能在路徑構築時設計出難以受到其它影響的良好的路徑。另外，還認為即使在設置時為良好的狀態，在時間的經過中狀態也會較大地改變。
[0006]作為該應對，期望在構築無線網絡的站點內，在能設置無線站的各處測定電波的傳播狀態，基於其結果來配置設計無線站。但是，難以實測到寬廣的工業現場各個角落。為此，需要取代上述那樣拉網式的測定，在計算機上構築假想模型，需要通過實施電波傳播模擬來估計站點的傳播環境，需要特定隨著時間的經過而狀態改變時的變化要因。
[0007]但是，為了實施電波傳播模擬，需要構築無線網絡的站點中的結構物的三維形狀、和結構物的介電常數、磁導率、電導率等材料特性信息。另外，在環境發生變化的情況下還需要能特定與其相應的使三維形狀和材料特性信息容易地變動的要因。
[0008]在電波傳播估計也有使用基於在各種場所的實驗值的統計模型的手法，但為了構築上述那樣的需要高可靠性的無線網絡系統，期望進行考慮了站點特有的傳播環境的網絡設計。
[0009]關於這些點，在專利文獻I中，使用雷射掃描器、圖像傳感器等來作成電波傳播模擬用的多邊形數據。在此基礎上公開了由設置在移動體的雷射掃描器取得三維的點坐標群數據，作成沿移動體的行進方向的空間中的多邊形模型數據的方法。
[0010]先行技術文獻[0011]專利文獻
[0012]專利文獻I JP特開2005 - 70840號公報
[0013]發明的公開
[0014]發明要解決的課題
[0015]在上述專利文獻I中能得到三維形狀，但不能得到材料特性。為了實施電波傳播模擬，需要對得到的多邊形模型數據另外單獨設定材料特性。另外，由於作為多邊形模型而得到的只有表面的形狀，因此關於電磁波穿透形狀而傳播的透過特性也是不明。在車間、工廠、建築物等中，由於關於透過牆壁或地板、窗戶等的傳播路徑也成為重要的傳輸路徑，因此也期望得到透過特性。

【發明內容】

[0016]鑑於上述狀況，本發明的目的在於，為了構築可靠性高的無線網絡，提供能容易地得到無線網絡系統的構築中的無線站間的電波傳播估計所需要的三維形狀數據還有材料特性數據的電波傳播環境測量裝置、無線網絡構築系統以及電波傳播環境測量方法。
[0017]用於解決課題的手段
[0018]為了達成上述目的，在本發明中，由如下要素構成:電磁波發送單元，其設置在預定構築無線網絡系統的站點，發送無線信號；電磁波測量單元，其設置在所述站點，接收該無線信號來得到電磁波測量值；三維結構物輸入單元，其輸入包含構成站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息；傳播狀態估計部，其使用三維結構物信息來估計電磁波發送單元與電磁波測量單元間的電磁波的傳播狀態，得到電磁波估計值；估計誤差映射部，其按每個時刻對表徵為各時刻的信號強度的電磁波測量值和電磁波估計值進行比較，求取其誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶無線信號從電磁波發送單元起直到被電磁波測量單元接收為止的路徑作為電磁波路徑求取；和詢問生成部，其對位於電磁波路徑上的部位的三維結構物信息進行修正後再度求取電磁波估計值，比較電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值，得到成為更小的誤差值的三維結構物信息的修正信息。
[0019]另外，具備:顯示裝置，其在構成預定構築無線網絡系統的站點的結構物的配置圖上顯示與位於電磁波路徑上的部位的三維結構物信息關聯的信息。
[0020]另外，顯示於顯示裝置的與三維結構物信息關聯的信息，是表示該部位的結構物的電氣特性的值是不合適的內容。
[0021]另外，顯示於顯示裝置的與三維結構物信息關聯的信息，是指出該部位的結構物的電氣特性的值的修正的內容。
[0022]另外，具備:三維結構物信息修正單元，其用於修正三維結構物信息的值。
[0023]另外，三維結構物信息修正單元選擇並輸入確定或未確定作為材料特性的屬性值。
[0024]另外，具有:材料特性估計部，其將預定構築無線網絡系統的站點的對象空間分割為塊，對每塊估計三維形狀的材料特性。
[0025]為了達成上述目的，在本發明中，具備:電磁波發送單元，其設置在預定構築無線網絡系統的站點，發送無線信號；電磁波測量單元，其設置在所述站點，接收該無線信號來得到電磁波測量值；三維結構物輸入單元，其輸入包含構成站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息；傳播狀態估計部，其使用三維結構物信息來估計電磁波發送單元與電磁波測量單元間的電磁波的傳播狀態，得到電磁波估計值；估計誤差映射部，其按每個時刻對表徵為各時刻的信號強度的電磁波測量值和電磁波估計值進行比較，求取其誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶無線信號從電磁波發送單元起直到被電磁波測量單元接收為止的路徑作為電磁波路徑求取；詢問生成部，其對位於電磁波路徑上的部位的三維結構物信息進行修正後再度求取電磁波估計值，比較電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值，得到成為更小的誤差值三維結構物信息的修正信息；顯示裝置，其在構成預定構築無線網絡系統的站點的結構物的配置圖上顯示與位於電磁波路徑上的部位的三維結構物信息關聯的信息；和三維結構物信息修正單元，其用於修正三維結構物信息的值。
[0026]為了達成上述目的，在本發明中具備:無線通信裝置，其配置在預定構築無線網絡系統的站點的各處，收發無線信號；無線控制裝置，其與無線通信裝置進行通信；電磁波測量單元，其從無線控制裝置接收各無線通信裝置發送的無線信號來得到電磁波測量值和各無線通信裝置中的天線位置、方向；三維結構物輸入單元，其輸入包含構成站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息；傳播狀態估計部，其使用三維結構物信息來估計電磁波發送單元與電磁波測量單元間的電磁波的傳播狀態，從而得到電磁波估計值；估計誤差映射部，其按每個時刻對表徵為各時刻的信號強度的電磁波測量值和電磁波估計值進行比較，求取其誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶無線信號從電磁波發送單元起直到在電磁波測量單元被接收為止的路徑作為電磁波路徑來求取；詢問生成部，其對位於電磁波路徑上的部位的三維結構物信息進行修正後再度求取電磁波估計值，比較電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值，從而得到成為更小的誤差值的三維結構物信息的修正信息；和天線位置指示單元，其基於修正過的三維結構物信息，在傳播狀態估計部中變更天線位置來進行傳播估計，從多個傳播狀態中提示成為接近於所期望傳播狀態的傳播狀態的天線位置。
[0027]為了達成上述目的，在本發明中，在預定構築無線網絡系統的站點具備無線信號收發設備來得到無線信號收發設備間的無線信號的電磁波測量值，使用包含構成站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息來估計無線信號收發設備間的無線信號的電磁波的傳播狀態從而得到電磁波估計值，按每個時刻對表徵為各時刻的信號強度的電磁波測量值和電磁波估計值進行比較，求取其誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶接收到的無線信號收發設備間的路徑作為電磁波路徑來求取，對位於電磁波路徑上的部位的三維結構物信息進行修正後再度求取電磁波估計值，比較電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值，從而得到成為更小的誤差值的三維結構物信息的修正信息。
[0028]發明的效果
[0029]根據本發明，能容易地得到無線網絡系統的構築中的無線站間的電波傳播估計所需要的三維形狀數據還有材料特性數據。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是表徵第I實施方式中的電波環境測量裝置的構成例的圖。
[0031]圖2是表徵第2實施方式中的電波環境測量裝置的構成例的圖。
[0032]圖3是表示估計誤差映射部106的處理流程的示例的圖。[0033]圖4是表示三維結構物的一例的圖。
[0034]圖5是表示延遲分布(profile)的測量值以及估計值還有估計誤差的示例的圖。
[0035]圖6是表示將表徵特定樓層的三維結構的三維結構信息分割為分割片的示例的圖。
[0036]圖7是表示傳播狀態估計部105中的傳播狀態的估計例的圖。
[0037]圖8是表示對電磁波路徑702d、702e作出貢獻的修正分割片的示例的圖。
[0038]圖9是表徵圖1的詢問生成部107的處理流程的一例的圖。
[0039]圖10是表徵圖9的處理流程中的步驟S910的處理的詳細一例的圖。
[0040]圖11是估計誤差顯示部108進行的顯示的一例。
[0041]圖12是估計誤差顯示部108進行的顯示的一例。
[0042]圖13是表示第2實施方式中的無線通信裝置配置的一例的圖。
[0043]圖14是表不以坐標表現的三維結構信息401的一例的圖。
【具體實施方式】
[0044]下面使用附圖來詳細說明本發明的實施例。
[0045]實施例1
[0046]圖1是表示本發明的第I實施例所涉及的電波傳播環境測量裝置100的構成例的圖。電波傳播環境測量裝置100由具備發送天線IOla的電磁波發送單元102、具備接收天線IOlb的電磁波測量單元103、三維結構信息輸入單元104、傳播狀態估計部105、估計誤差映射部106、詢問生成部107、估計誤差顯示部108、三維結構信息修正單元109構成。
[0047]按照以下順序來詳細說明圖1的構成，但在這之前先說明該電波傳播環境測量裝置100的概略功能。在此，賦予估計誤差映射部106的一方的輸入501是來自電磁波測量單元103的實測的數據(測量值)，另一方的輸入502是來自傳播狀態估計部105的估計數據(估計值)。在本發明中，以測量值501和估計值502間的誤差為基礎來得到更正確的電波傳播環境數據。
[0048]下面，從得到測量值501 —側的裝置構成起，按照順序來說明圖1的各單元。
[0049]電磁波發送單元102由發送天線101a、和進行測量的無線頻率的信號的(未圖示)電磁波發送源構成。電磁波測量單元103由接收從電磁波發送單元102發送的信號的天線101b、和處理接收到的信號並輸出延遲分布信息的(未圖示的)接收處理部構成。
[0050]這些電磁波發送單元102和電磁波測量單元103在構築無線網絡的預定的例如圖4的站點(site)內設置在無線收發預定部位，為了測量其間的電波傳播環境而使用。
[0051]電磁波發送單元102以及電磁波測量單元103能通過利用使用了超寬帶無線UffB (Ultra Wide Band)、正交頻分復用方式 OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)、碼分多址連接 CDMA (Code Division Multiple Access)的無線收發機來得到延遲分布。或者，只要是網絡分析器等測定裝置就能作為電磁波發送單元102以及電磁波測量單元103利用。另外，關於延遲分布的詳細使用圖5在後面敘述，該延遲分布是作為賦予估計誤差映射部106的一方的輸入的測量值501。
[0052]接下來，詳細說明圖1的得到估計值502 —側的裝置構成。首先，三維結構信息輸入單元104接受測量的周邊結構物的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)、包含三維形狀信息的三維結構信息、天線IOla以及IOlb的位置、方向以及指向特性的輸入，將它們保持在未圖示的存儲部(存儲器或硬碟等存儲介質)中。
[0053]這當中，三維結構信息能具有多個入口，能表現牆壁面、地板、天花板、窗戶、隔牆等建造物、和裝置、什物等。各入口通過I個以上的三角形或平面的坐標值等的數據來表徵物體的三維形狀。
[0054]三維結構信息輸入單元104既可以通過鍵盤等由作業人員手輸入，也可以與其它裝置連接而自動獲得這些信息。例如，可以與CAD(Computer Aided Design,計算機輔助設計)連接並將CAD圖面作為三維結構信息來利用。另外，還能與雷射測距掃描儀、三維識別攝像機等連接來將它們作為空間信息的輸入裝置利用。
[0055]在圖4示出典型的三維結構物的一例。三維結構物例如是建築物等特定樓層的結構，要在該特定樓層構築無線網絡。該建築物由牆壁面W、地板F、天花板、窗戶、柱P等構成，進而在該特定樓層，還存在設置於以它們劃分的室內的裝置M、什物等結構物。
[0056]關於要構築無線網絡的特定樓層的三維結構，可通過預先定義的三維坐標系(X，Y，Z)來定義其配置的位置等。例如以左下角為三維坐標系(X，Y，Z)的基點，預先定義牆壁面W、地板F、天花板、窗戶、柱P、設置於室內的裝置Μ、什物等結構物的位置。
[0057]圖14是以坐標表現的三維結構信息401的一例，存儲為結構物的種類、名稱、三維坐標系(X，Y，Ζ)、形狀的信息。另外，在此，關於牆壁、柱等形狀為立方體的結構物，以特定對角的2點的坐標位置的形式來表現三維結構信息。例如，圖4下側的牆壁Wl是起點的坐標為(0，0，0)、終點為(16，0.5，3)的長度16 (m)、厚度0.5 (m)、高度3 (m)的立方體結構。另外，基點部分的柱Pl是起點的坐標位於(0，0，0)、終點為(1，1，3)的長度I (m)、厚度I(m)、高度3 (m)的立方體結構。另外，與柱Pl相鄰的柱P2是起點的坐標位於(3，0，O)、終點為(4，1，3)的長度I (m)、厚度I (m)、高度3 (m)的立方體結構。
[0058]另外，圖14示出三維結構信息的示例，按這些周邊結構物的每個來存儲其電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)。即，在周邊結構物為牆壁Wl的情況下，存儲其材料的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)。這在其它的周邊結構物為柱的情況下也同樣地存儲。
[0059]圖1的傳播狀態估計部105使用由三維結構信息輸入單元104輸入的三維結構信息401來估計發送天線IOla與接收天線IOlb間的電波傳播狀態。在估計中，能利用射線追蹤法(Ray tracing method)、FDTD法(Finite Differnece Time Domain method,有限差分時域)、向量法(Moment method)等電磁場解析手法。
[0060]傳播狀態估計部105將三維結構信息401分割為規定大小的分割片601。圖6表示將表徵圖4的特定樓層的三維結構的、圖14的三維結構信息分割為分割片601的示例。在此，示出將三維結構信息的各物體中的三維形狀分割為分割片大小的示例。另外，分割片定義為還包含高度方向的立方體，在此舉出的結構物(特定樓層)由於高度一律為3 (m)，因此也有使說明簡便的意義，只要在以下的說明不需要，就以X，Y的二維區域來進行說明。
[0061]分割片例如是在X方向上以I (m)為單位、在Y方向上以0.5 (m)為單位的大小。由此，圖4下側的長度16 (m)、厚度0.5 Cm)的牆壁Wl能表現為從基點位置起X方向上的16個分割片。另外，基點部分的柱Pl能表現為從基點位置起Y方向上的2個分割片。其它全部的結構物也基於相同的思路設為分割片。分割片的信息與結構物的位置信息一起存儲。在這樣的分割手法中，能利用體素分割手法、八叉樹分割、kD — tree分割等空間分割手法。
[0062]另外，在存儲各分割片601時，將個別的分割片的信息與由三維結構信息輸入單元104輸入的周邊結構物的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)建立關聯地存儲。例如，若結構物為牆壁，則還與牆壁材料的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)一起進行存儲。
[0063]在圖7示出傳播狀態估計部105 (圖1)中的傳播狀態的估計例。首先，對傳播狀態估計部105，與周邊結構物的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)一起地輸入由分割片601表現的三維結構信息401。在此基礎上，估計出將發送天線IOla和接收天線IOlb設置於圖7圖示的位置時的傳播。在此，發送天線IOla向四方發送(發送方向上沒有指向性)，且電磁波在牆壁等結構物受到反射、衍射、透過等而以電磁波路徑702a?702f (用虛線表示)到達接收天線101b。在此，為了說明的單純化。限定電磁波路徑的數量來進行表示。
[0064]另外，電磁波路徑存在有在天線間直接到來的路徑、被周圍的結構物反射、衍射或透過而衰減的同時到來的路徑。反射、衍射、透過時的反射損耗、衍射損耗、透過損耗通過利用各反射位置、衍射位置、透過位置的所述分割片的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)來進行計算。
[0065]在這些計算中，能利用菲涅耳的反射係數、透過係數、刀口衍射係數、GTD(Geometrical Theory of Diffraction,集合繞射理論)、UTD (Uniform Theory ofDiffaraction, 一致性繞射理論)等的算出法。另外，作為記述電磁波與電氣特性(反射、衍射、透過等)的關係的文獻，有細矢良雄等著的「電波傳播手冊」realize社，1999出版等。
[0066]在圖7的結構物的配置、和該天線設置位置的情況下，可知接收天線IOlb大致接受來自與發送天線IOla面對面方向的接收。但是，在接收波中有直接接收到的和通過反射路徑而接收到的，由於電磁波路徑的長度不同而到達時刻上出現差。該電磁波路徑的長度能用電磁波的速度而換算為收發天線間的飛來時間，能估計各到來時刻的電磁波的強弱或衰減量。
[0067]在傳播狀態估計部105估計的發送天線IOla與接收天線IOlb間的電波傳播狀態的估計值502表現為時間序列的接收信號強度信號。
[0068]估計誤差映射部106如此地從電磁波測量單元103得到延遲分布(測量值501 )，從傳播狀態估計部105得到電波傳播狀態的估計值502。不管怎樣，都是表徵發送天線IOla與接收天線IOlb間的電波傳播狀態的時間序列的接收強度的信號。
[0069]在圖5示出由圖1的電磁波測量單元103測量的延遲分布的測定值的一例的測量值501、和由圖1的傳播狀態估計部105估計的延遲分布的估計值的一例的估計值502。另夕卜，延遲分布是對電磁波的到來時刻t每隔測量時間間隔At而採樣的表示電磁波的強度或衰減量的分布。
[0070]在該說明事例中，測量值501隨著時間經過測量到較大的3個峰值。與此相對，在傳播狀態估計部105估計出的估計值502中，來自電磁波路徑702a?702f (用虛線表示)的接收信號示出了:直接接收的702a以最短的到來時間、大的強度(少的衰減量)抵達；以後伴隨反射的電磁波路徑702e、702d以比702a滯後且以小的強度抵達。2次反射的702b更加滯後，強度也小。
[0071]在圖3示出圖1的估計誤差映射部105中的處理流程。如圖1所示，估計誤差映射部105與電磁波測量單元103、和傳播狀態估計部105連接，被輸入延遲分布的測量值和估計值。
[0072]該處理流程的最初的步驟S300表示處理的開始。
[0073]在步驟S301，取得由電磁波測量單元103測量出的測量值501。該取得處理既可以與電磁波測量單元103直接連接而與測量同時取得數據，也可以在測量後僅取得數據。另夕卜，該測量在要構築無線網絡的圖4的特定樓層中，在預定設置發送機和接收機的部位進行直接收發來取得數據。
[0074]步驟S302是取得由傳播狀態估計部105算出的估計值502的處理。
[0075]步驟S303是算出估計誤差的處理。在圖1的估計誤差映射部105中，根據圖5的測定值501的各時刻的值、和由傳播狀態估計部105得到的圖5的估計值502的各時刻的值的差分來算出估計誤差值503。在估計誤差值503中能利用差分的絕對值、均方根等。圖5示出在時系列上求得的估計誤差值503的一例。
[0076]在步驟S304，在每個時刻判斷算出的估計誤差值503是否為規定的值的估計誤差閾值505以下。若為估計誤差閾值505以下，則轉移到表示處理結束的步驟SS310。若為估計誤差閾值505以上，則轉移到步驟S305。
[0077]在步驟S305，檢測估計誤差值503中的大於規定的值的時間區域。提取該時間區域作為修正時間區域504。
[0078]在步驟S306，提取到達修正時間區域504的時刻的電磁波路徑。在圖5的示例中，提取電磁波路徑702d、702e作為該期間的電磁波路徑。若參照圖7，則可知該電磁波路徑702d、702e的電磁波是被右側和上側的牆壁反射的電磁波。
[0079]在步驟S307中，檢索對步驟S306中提取出的電磁波路徑作出貢獻的分割片601，提取為修正分割片801。在圖8示出對電磁波路徑702d、702e作出貢獻的修正分割片的示例。在該圖中，修正分割片801a、801b、801c、801d、801e對屬於修正時間區域504的電磁波路徑702d、702e作出貢獻。在此，所謂「作出貢獻」是指該分割片包含電磁波路徑的反射位置、衍射位置、透過位置。
[0080]在圖8的情況下，對於電磁波路徑702d，分別提取包含反射位置的修正分割片801b、包含衍射位置的修正分割片801a、包含透過位置的修正分割片801e。另外，對於電磁波路徑702e，分別提取包含反射位置的修正分割片801d、包含透過位置的修正分割片801c、修正分割片801e。在此，修正分割片801e作為對電磁波路徑702d以及702e兩者作出貢獻的分割片而被提取。
[0081]步驟S310表示處理結束。
[0082]詢問生成部107使用由誤差映射部106得到的圖5的修正時間區域504中的估計誤差值503、電磁波路徑702、修正分割片801來生成用於修正已有的最初設定的三維結構信息的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)的詢問。
[0083]S卩，在圖5中，在時間區域504中估計值502與測量值501較大地遠離，因此認為，在其間的電磁波路徑702d、702e中，在三維結構信息的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)與實際的值遠離而引起的估計誤差值503中出現較大的大的差。為此生成詢問，用於估計該認為正確的值且確認是否要執行該修正。
[0084]在圖9示出詢問生成部107中的處理流程。[0085]該處理流程的最初的步驟S900表示處理的開始。
[0086]步驟S901表示在反覆進行步驟S903起到909為止的處理時，為了對反覆次數進行計數而設定O作為初始值的處理。
[0087]在步驟S902中，是反覆處理中，為了得到在修正圖5的估計誤差的情況下變得最小的估計誤差M，而將當前的估計誤差值設置為初始值的處理。
[0088]步驟S903判定反覆次數是否為規定的上限值以下，在超過上限值的情況下，轉移到步驟S910。在反覆次數為規定的上限值以下的情況下，轉移到步驟S904。
[0089]在規定的上限值以下的情況下的最初的步驟S904，使反覆次數增加I。
[0090]步驟S905進行變更與屬於修正時間區域504 (圖5)的電磁波路徑702以及修正分割片801相關的參數的處理。變更的參數在例如電磁波路徑702的情況下為其到來時刻，在修正分割片801的情況下為該修正分割片801中的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)。對這些值進行變更的量能利用遺傳算法、實驗計劃法、單形法(simplex method)等最優解搜索算法。
[0091]步驟S906使用修正過的參數來進行電磁波路徑702中的到來時刻、反射量、衍射量、透過量的再計算，修正延遲分布的估計值。
[0092]步驟S907通過比較修正過的延遲分布的估計值和測量值501來新求取估計誤差值。
[0093]步驟S908判斷修正得到的估計誤差值是否小於最小估計誤差。若不小於最小估計誤差，則返回步驟S903。這種情況下再度反覆進行步驟S903到步驟S908的處理，但由於前次設定的參數是放大了估計誤差得到的結果，因此在步驟S905的參數變更中設為考慮了這一點的新的參數。
[0094]在步驟S909中，將在步驟S902設定的最小估計誤差值M變更為修正過的估計誤差值。在本次的一系列的處理中，能將參數改善為較初期設定而更合適的值，為了進一步的改善而再度反覆進行步驟S903起到步驟S908的處理。這種情況下，由於前次設定的參數是縮小估計誤差的結果，因此在步驟S905的參數變更中設為考慮了這一點的新的參數。
[0095]步驟S903到步驟S908的處理直到完成了步驟S901中設定的反覆次數為止都繼續，能得到在這其中依次更新的最新的估計誤差值(因此最小值)時的參數作為最終值。
[0096]在此得到的參數在電磁波路徑的情況下為其到來時刻，在修正分割片的情況下為該修正分割片中的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)。
[0097]步驟S910表示生成與各修正分割片相關的詢問的處理。即，通過比較進行反覆處理前的參數設置、和在反覆處理中得到最小的估計誤差M的參數設置，來生成詢問。在圖10中示出其內容。另外，步驟S911表示結束處理。
[0098]圖10是表示詢問生成中的處理(步驟S910)的詳細的流程。
[0099]步驟S1000表示處理的開始。
[0100]步驟S1001對各修正分割片反覆進行步驟S1002。
[0101]步驟S1002表示對全部修正分割片801中的誤差量進行初始化的處理。在此，作為誤差量，定義形狀誤差量、反射誤差量、衍射誤差量、透過誤差量。另外，已知形狀關係到電磁波路徑的延遲時間，反射、衍射、透過以分割片中的電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)確定。另外，作為誤差量，例如所謂反射誤差量，意味著通過進行反覆處理前的參數設置所確定的反射量、與通過得到反覆處理後的估計誤差M的參數設置所確定的反射量之差。其它的誤差量也是相同的概念。進而，所謂誤差量的初始化，只要設定為合適的值即可。
[0102]步驟S1010表示對各修正電磁波路徑702反覆進行步驟SlOll?1015的處理。在此，所修正電磁波路徑702是指要修正的電磁波路徑，是通過得到反覆處理後的估計誤差M的參數設置所確定的電磁波路徑。
[0103]步驟SlOll表示針對對修正電磁波路徑702作出貢獻的修正分割片反覆進行步驟S1012?1015的處理。
[0104]在步驟S1012，表示在修正電磁波路徑702中，以修正前的延遲時間和修正後的延遲時間的差分作為形狀誤差量，在該修正分割片中的形狀誤差量的初始值上進行增加的處理。差分量為了區別正負的值，根據正負號不同來分開統計。
[0105]步驟S1013到1015表示分別以該修正分割片中的根據對該修正電磁波路徑作出貢獻的類別而對應的修正前和修正後的差分作為誤差量，在初始值上進行增加的處理。由此，求得在參數設置的修正前後將電氣特性(介電常數、磁導率、電導率等)分別變更為相異的值而引起的反射、衍射、透過的量的差分，作為反射誤差量、衍射誤差量、透過誤差量。
[0106]步驟S1010在確認了執行完成一系列的下位處理流程的時間點，對全部修正電磁波路徑，準備與其相關的修正分割片處的新的誤差量的設置(形狀誤差量、反射誤差量、衍射誤差量、透過誤差量)。
[0107]步驟S1020表示對各修正分割片反覆進行步驟S1021的處理。
[0108]步驟S1021表示基於該修正分割片中的形狀誤差量、反射誤差量、衍射誤差量、透過誤差量來生成詢問的處理。在此，在參數設置的修正前後，對誤差量大到基準以上的參數，詢問能否修正。
[0109]具體地，在形狀誤差量為規定量以上的情況下，生成謀求修正該分割片中的形狀信息的詢問。另外，在反射誤差量、衍射誤差量、透過誤差量大於規定值的情況下，生成謀求修正該分割片中的材料特性的詢問。
[0110]另外，如下面所示那樣，也可以根據各誤差量的正負號來改變詢問的生成法。例如，若判定為將反射衰減量評價得過小，則生成謀求修正為反射衰減量大於修正前的設定值的材料特性的詢問。
[0111]圖1的估計誤差顯示部108將修正分割片801的狀態與三維結構信息重合來進行顯示。在圖11示出估計誤差顯示部108的顯示例。
[0112]在估計誤差顯示部108的畫面1080，通過分割片來顯示三維結構信息401。特別是使修正分割片801與其它分割片在顯示上可區別開地進行表示。在此，關於修正分割片，提取801a?SOle這5個部位，且對各修正分割片附記該分割片的狀態來進行顯示。狀態可以用任何形式進行顯示，在此顯示誤差量大於(小於)基準這樣的結果信息。
[0113]在估計誤差顯示部108的畫面1080，在構成預定構築無線網絡系統的站點的結構物的配置圖上顯示與位於電磁波路徑上的部位的三維結構物信息關聯的信息。作為與三維結構物信息關聯的信息，包含表示該部位的結構物的電氣特性的值不合適的內容、指出要修正該部位的結構物的電氣特性的值的內容。
[0114]1101?1105分別是作為針對修正分割片801a?801e的狀態顯示而示出了誤差量的狀態的示例。示出各誤差量中的最大的誤差量的類別和誤差的方向。[0115]例如，針對修正分割片801a和801b的狀態顯示部1101以及1102表示各種誤差量中延遲誤差量最大。因此，表示需要對分割片801a、801b附近的三維形狀信息進行修正。
[0116]針對修正分割片801c的狀態顯示部1103是表示透過誤差量過小、即透過衰減量設定得過小的示例。因此，表示在包含於分割片801c的三維結構信息中，需要向透過衰減量更大的方向修正。
[0117]針對修正分割片SOld的狀態顯示部1104表示反射誤差量過小、即反射衰減量設定得過小。因此，表示分割片801d中的反射衰減量需要向變得更大的方向進行修正。
[0118]針對修正分割片SOle的狀態顯示部1105表示透過誤差量評價為過大、即透過衰減量與測量值相比設定得過大。因此，表示在包含於分割片SOle的三維結構信息中，需要將透過衰減量變少地修正設定。
[0119]在進行估計誤差顯示部108的畫面顯示時，通過在各分割片的顯示中根據各誤差量的種類和大小來變更顯示的顏色，能更易於理解地顯示給用戶。另外，能用接受來自用戶的交互式輸入的輸入部，從顯不的修正分割片801中選擇修正分割片801。
[0120]圖11顯示各修正分割片的狀態，在圖12的顯示例中，表示由詢問生成部107對選擇的各修正分割片所生成的詢問的示例。
[0121]例如，在針對修正分割片801a和801b的詢問顯示部1201以及1202中，向用戶詢問是否需要修正801a以及801b的附近的形狀，是否進行變更。
[0122]針對修正分割片801d的詢問顯示部1203問詢是否將該部分的反射衰減量變更為更小的電氣特性。
[0123]針對修正分割片801e的詢問顯示部1204問詢是否將該部分的透過衰減量變更為更小的電氣特性。
[0124]圖1的三維結構信息修正單元109接受針對各詢問的用戶回答，基於其回答來修正三維結構信息。
[0125]另一方面，在不需要修正該分割片的情況下，用戶能對各詢問選擇「確定」或「未確定」。
[0126]在選擇「確定」的情況下，詢問生成部107在再度算出誤差量的情況下，算出該分割片的誤差量作為其它分割片的誤差量。
[0127]在選擇「未確定」的情況下，詢問生成部107在再度算出誤差量的情況下，對該分割片的誤差量試算更寬範圍的參數。通過反覆上述處理直到估計誤差成為規定的值以下，從而得到基於測量值而修正過的三維結構信息。
[0128]如以上那樣，根據本發明的第I實施例，通過基於測量值來提示三維結構信息的修正部位，用戶能明確地識別修正部位，通過基於詢問來修正三維結構信息，能以簡單的操作構築更正確的三維結構信息。
[0129]另外，如在以上圖11、圖12的顯示例看到那樣，與在此的詢問問詢相關的顯示中能使用各種形式。圖11是僅顯示誤差量的大小的形式下的詢問問詢，圖12是直接對能否修正進行詢問的問詢。
[0130]在這些事例中，電波環境測量裝置100僅顯示測量結果，修正的判斷徹底委託給作為用戶的操作員的判斷，採取不使操作員判斷失誤地進行信息提示來進行支援的形式。
[0131]如此進行的理由在於，由於不能充分掌握與要構築無線網絡系統的站點的結構物等相關的信息的情況較多，因此作為詢問形式，採用尊重操作員的最終判斷的形式。因此，在能充分地得到要構築無線網絡系統的站點的結構物等的信息的情況下，也可以設為將最終求得的參數設置作為新的電波傳播環境數據來提供的利用的方式。
[0132]這種情況下，能不尊重操作員的判斷地獲得新的電波傳播環境數據。
[0133]實施例2
[0134]圖2示出本發明的第2實施例。實施例1的主打是測量電波傳播環境，修正站點的結構物等的信息。在第2實施例中，提供在通信環境不良的天線設定位置的情況下也能示教更合適的設置位置的無線網絡構築系統。
[0135]圖2的電波傳播環境測量裝置100相對於圖1所示的電波傳播環境測量裝置100，其不同之處在於，電磁波發送單元102由多個無線通信裝置201構成、具有無線控制裝置202、和具有配置指示部203。
[0136]另外，圖13所示那樣，無線通信裝置201 — I?201 — 3配置於要構築無線網絡系統的站點的各處，在各無線通信裝置間相互進行通信。在圖中示出了 3臺無線通信裝置，但可以是2臺，也可以是4臺以上。
[0137]無線控制裝置202與無線通信裝置201進行通信，能控制無線通信裝置201的動作。另外，通過無線控制裝置202與電磁波測量單元同步動作，電磁波測量單元103能測量各無線通信裝置201發送的無線信號。另外，在三維結構信息輸入單元104中，作為其輸入而得到各無線通信裝置中的天線101 — I?101 - 3的位置、方向。
[0138]通過上述構成，通過對各無線通信裝置201實施實施例1所示的處理，能得到修正過的三維結構信息。
[0139]配置指示部203具有修正各無線通信裝置201的天線101 — I?101 — 3的配置的功能。即，使用修正過的三維結構信息，由傳播狀態估計部105估計各無線裝置間的傳播狀態，由此求取通信狀態更良好的天線101 — I?101 - 3的位置。在配置指示部203中，將各天線的新的位置與三維結構信息重疊進行顯示。
[0140]如以上那樣，根據本發明的第2實施例，能以更簡單的操作將無線網絡的天線位置變更為通信狀態良好的場所。
[0141]實施例3
[0142]本發明的第3實施例所涉及的電波傳播環境測量裝置具備材料特性資料庫。
[0143]在圖12中的針對材料變更的詢問1203、1204中，對各特性的變更的方向和誤差量，從登錄於材料特性資料庫的材料特性中相關從高到低地列表顯示預先指定的數量，由用戶從中選擇。
[0144]S卩，針對電氣材料特性所引起的各誤差量、和過小、過大的方向，能求取基於修正前的電氣材料特性、和材料特性資料庫中的各特性值的反射衰減量、透過衰減量、衍射衰減量的差分，從相關性最高的起作為列表而取出。
[0145]如以上那樣，根據本發明的第3實施例，能以更簡單的操作，遵循誤差量和修正的方向來修正三維結構信息。
[0146]符號的說明
[0147]1:電波環境測量裝置
[0148]101:天線[0149]102:電磁波發送單元
[0150]103:電磁波測量單元
[0151]104:傳播狀態估計部
[0152]105:三維結構信息輸入單元
[0153]106:估計誤差映射部
[0154]107:詢問生成部
[0155]108:估計誤差顯示部
[0156]109:三維結構信息修正單元
【權利要求】
1.一種電波傳播環境測量裝置，構成為包括: 電磁波發送單元，其設置在預定構築無線網絡系統的站點，發送無線信號； 電磁波測量單元，其設置在所述站點，接收該無線信號來獲得電磁波測量值； 三維結構物輸入單元，其輸入包含構成所述站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息； 傳播狀態估計部，其使用所述三維結構物信息來估計所述電磁波發送單元與電磁波測量單元間的電磁波的傳播狀態，得到電磁波估計值； 估計誤差映射部，其按每個時刻對表徵為各時刻的信號強度的所述電磁波測量值和電磁波估計值進行比較，求取其誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶中來自電磁波發送單元的無線信號被電磁波測量單元接收為止的路徑作為電磁波路徑來求取；和 詢問生成部，其對位於該電磁波路徑上的部位的所述三維結構物信息進行修正後再度求取所述電磁波估計值，比較所述電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值，從而得到成為更小的所述誤差值的所述三維結構物信息的修正信息。
2.根據權利要求1所述的電波傳播環境測量裝置，其特徵在於， 所述電波傳播環境測量裝置具備: 顯示裝置，其在構成預定構築所述無線網絡系統的站點的結構物的配置圖上，顯示與位於所述電磁波路徑上的部位的所述三維結構物信息關聯的信息。
3.根據權利要求2所述的電波傳播環境測量裝置，其特徵在於， 顯示於所述顯示裝置的與所述`三維結構物信息關聯的信息，是表示所述該部位的結構物的電氣特性的值不合適的內容。
4.根據權利要求2所述的電波傳播環境測量裝置，其特徵在於， 顯示於所述顯示裝置的與所述三維結構物信息關聯的信息，是指出修正所述該部位的結構物的電氣特性的值的內容。
5.根據權利要求1~4中任一項所述的電波傳播環境測量裝置，其特徵在於， 所述電波傳播環境測量裝置具備: 三維結構物信息修正單元，其用於修正所述三維結構物信息的值。
6.根據權利要求5所述的電波傳播環境測量裝置，其特徵在於， 三維結構物信息修正單元選擇並輸入確定或未確定作為材料特性的屬性值。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的電波傳播環境測量裝置，其特徵在於， 所述電波傳播環境測量裝置具有: 材料特性估計部，其將預定構築無線網絡系統的站點的對象空間分割為塊，按每個塊估計三維形狀的材料特性。
8.一種電波傳播環境測量裝置，其特徵在於，具備: 電磁波發送單元，其被設置在預定構築無線網絡系統的站點，並發送無線信號； 電磁波測量單元，其設置在所述站點，接收該無線信號來得到電磁波測量值； 三維結構物輸入單元，其輸入包含構成所述站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息； 傳播狀態估計部，其使用所述三維結構物信息來估計所述電磁波發送單元與電磁波測量單元間的電磁波的傳播狀態，得到電磁波估計值；估計誤差映射部，其按每個時刻對表徵為各時刻的信號強度的所述電磁波測量值和電磁波估計值進行比較，求取其誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶中來自電磁波發送單元的無線信號被電磁波測量單元接收為止的路徑作為電磁波路徑來求取； 詢問生成部，其對位於該電磁波路徑上的部位的所述三維結構物信息進行修正後再度求取所述電磁波估計值，比較所述電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值，從而得到成為更小的所述誤差值的所述三維結構物信息的修正信息； 顯示裝置，其在構成預定構築所述無線網絡系統的站點的結構物的配置圖上，顯示與位於所述電磁波路徑上的部位的所述三維結構物信息關聯的信息；和三維結構物信息修正單元，其用於修正所述三維結構物信息的值。
9.一種無線網絡構築系統，其特徵在於，具備: 無線通信裝置，其配置在預定構築無線網絡系統的站點的各處，收發無線信號； 無線控制裝置，其與該無線通信裝置進行通信； 電磁波測量單元，其從該無線控制裝置接收各無線通信裝置發送的無線信號，得到電磁波測量值和各無線通信裝置中的天線位置、方向； 三維結構物輸入單元，其輸入包含構成所述站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息； 傳播狀態估計部，其使用所述三維結構物信息來估計所述電磁波發送單元與電磁波測量單元間的電磁波的傳播狀態，得到電磁波估計值； 估計誤差映射部，其按每個時刻對表徵為各時刻的信號強度的所述電磁波測量值和電磁波估計值進行比較，求取其誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶中來自電磁波發送單元的無線信號被電磁波測量單元接收為止的路徑作為電磁波路徑來求取； 詢問生成部，其對位於該電磁波路徑上的部位的所述三維結構物信息進行修正後再度求取所述電磁波估計值，比較所述電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值，從而得到成為更小的所述誤差值的所述三維結構物信息的修正信息；和 天線位置指示單元，其基於修正過的所述三維結構物信息，在所述傳播狀態估計部中變更所述天線位置來進行傳播估計，從多個傳播狀態中提示成為接近於所期望傳播狀態的傳播狀態的天線位置。
10.一種電波傳播環境測量方法，其特徵在於， 在預定構築無線網絡系統的站點具備無線信號收發設備，得到無線信號收發設備間的無線信號的電磁波測量值， 使用包含構成所述站點的結構物的電氣特性和三維形狀信息的三維結構物信息來估計所述無線信號收發設備間的無線信號的電磁波的傳播狀態，得到電磁波估計值， 按每個時刻對表徵為各時刻的信號強度的所述電磁波測量值和電磁波估計值進行比較，求取其誤差值大於基準值的時間帶，將在該時間帶接收到的無線信號收發設備間的路徑作為電磁波路徑來求取， 對位於該電磁波路徑上的部位的所述三維結構物信息進行修正後再度求取所述電磁波估計值，比較所述電磁波測量值和再度求得的電磁波估計值，從而得到成為更小的所述誤差值的所述三維結構物信息的修正信息。
【文檔編號】H04B17/00GK103609044SQ201180071566
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2011年6月16日 優先權日:2011年6月16日
【發明者】佐藤義人, 山田勉, 遠藤浩通 申請人:株式會社日立製作所