JP7111956B2 - 伝搬環境認識方法及び伝搬環境認識装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝搬環境認識方法及び伝搬環境認識装置に関する。

通信トラフィックの増大によって、周波数資源が逼迫している。このような状況においては、周波数利用効率を高める通信や、ＱｏＳ（Quality of Service）を確保した高信頼な通信が求められている。しかしながら実際の通信環境では、フェージングや干渉など様々な要因によって信号品質が大きく変動し、スループットの減少や遅延時間の増大などが生じてしまう。そこで、高信頼・低遅延に通信を行うために、複数バンドを同時使用する無線方式などが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

このように周波数を最大限使う状況が今後も続いていくと想定される。周波数を効率的に利用するには、利用される周波数バンドの切替や通信方式の変更などの通信リソースの制御が重要となる。この通信リソース制御においては、電波利用状況の認識を適切に行う必要があり、統計モデルを用いた電波環境認識技術などが提案されている（例えば、非特許文献２参照）。

宗 秀哉 外４名、「複数無線方式冗長送信を用いた高信頼・低遅延無線アクセスの他システム干渉下における遅延特性評価」、一般社団法人 電子情報通信学会、信学技報、RCC2017-42、p.155-160、2017年7月 橋本 貴博 外３名、「幾何光学的な空間分類を用いた屋内電波伝搬損失の統計モデル」、一般社団法人 電子情報通信学会、電子情報通信学会論文誌Ｂ，Vol.J99-B，No.9，p.684-692、2016年

通信リソース制御等に用いられる通信環境を適切に統計モデル化する事は重要である。しかし、前述のように無線通信環境はマルチパスフェージング、シャドウィング、距離による自由空間損失、他端末による干渉など、実環境においては不確定的な要素が多い。そのため、各環境毎に適切なモデル化を行う事は困難である。

決定論的な伝搬環境の取得においてはレイトレース法などのシミュレーションベースの方法もあるが、計算処理が膨大であり、詳細な空間モデルを必要とする。さらには、計算結果も非常に大きなベクトルデータとなるため各端末での計算処理が難しい。

上記事情に鑑み、本発明は、計算量を抑えて電磁波の伝搬環境を認識することができる伝搬環境認識方法及び伝搬環境認識装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、電磁波を測定する伝搬環境認識装置が実行する伝搬環境認識方法であって、測定点において電磁波の測定を行う測定ステップと、前記測定ステップにおける測定結果と、センサが検出した障害物の情報とのうち一以上に基づいて、前記測定点において電磁波を用いた通信の信頼性が低いと判断された場合には、電磁波を用いた通信の信頼性が高いと判断された場合よりも電磁波の測定を詳細に行うよう制御する制御ステップと、を有する。

本発明の一態様は、上述した伝搬環境認識方法であって、前記制御ステップにおいては、前記測定点において信頼性が低いと判断された場合は、信頼性が高いと判断された場合よりも周辺のエリアの測定点を多くする、信頼性が高いと判断された場合の電磁波の測定項目に加えて他の測定項目の測定を行う、又は、信頼性が高いと判断された場合とは異なる測定項目の測定を行うよう制御する。

本発明の一態様は、上述した伝搬環境認識方法であって、前記制御ステップにおいては、電磁波の受信レベルと、複数周波数それぞれの受信レベルと、前記測定点において電磁波の発信元からの見通しがあるか否かと、電磁波の遅延プロファイルと、電磁波の到来方向と、前記センサが検出した障害物の位置、形状、材質及び移動とのうち一以上を用いて前記測定点における通信の信頼性を判断する。

本発明の一態様は、上述した伝搬環境認識方法であって、前記測定ステップにおいては、前記測定点における受信レベルを測定し、前記制御ステップにおいては、測定された前記受信レベルに基づいて前記測定点における通信の信頼性を判断し、通信の信頼性が低いと判断された場合には前記受信レベルに加えて誤り率を測定するよう制御する。

本発明の一態様は、上述した伝搬環境認識方法であって、前記制御ステップにおいては、前記測定ステップにおける測定結果を用いて前記測定点における遅延プロファイルを算出し、算出した前記遅延プロファイルが示す遅延時間広がりに基づいて通信の信頼性を判断する。

本発明の一態様は、上述した伝搬環境認識方法であって、前記測定ステップにおいては、伝搬環境認識装置が移動するルート上の複数の測定点において電磁波の測定を行う。

本発明の一態様は、測定点において電磁波の測定を行う測定部と、前記測定部による測定結果と、センサが検出した障害物の情報とのうち一以上に基づいて、前記測定点において電磁波を用いた通信の信頼性が低いと判断された場合には、電磁波を用いた通信の信頼性が高いと判断された場合よりも前記測定部による測定を詳細に行うよう制御する制御部と、を備える伝搬環境認識装置である。

本発明により、計算量を抑えて通信環境を認識することが可能となる。

本発明の一実施形態による測定ロボットの構成を示す図である。 第１の実施形態による測定ロボットが伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。 同実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。 第２の実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。 第３の実施形態による測定ロボットが受信する信号の振幅の例を示す図である。 同実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。 第４の実施形態による測定ロボットが伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。 同実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。 第５の実施形態による測定ロボットが伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。 同実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。 第６の実施形態による測定ロボットが伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。 同実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。 第７の実施形態による測定ロボットが伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。 同実施形態によるアクセスポイントの送信信号の振幅と測定点における受信信号の振幅とを示す図である。 同実施形態による測定ロボットの信頼性の判断を説明するための図である。 同実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。 第８の実施形態による測定点における受信信号の到来方向を示す図である。 同実施形態による測定点における受信信号の到来方向と振幅との関係を示す図である。 同実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。 第９の実施形態による測定ロボットの動作概要を説明するための図である。 同実施形態による事前実験の結果を示す図である。 同実施形態による処理手順をまとめた図である。 同実施形態による自走ルート制御部の処理を示すフロー図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による測定ロボット１の構成を示す図である。測定ロボット１は、伝搬環境認識装置の一例である。測定ロボット１は、アンテナ１０と、電波測定部１１と、地形・障害物・位置検出センサ部１２と、測定データ・座標記録部１３と、自走ルート制御部１４と、駆動部１５と、測定結果表示・出力部１６とを備える。

アンテナ１０は、電波を送受信する。アンテナ１０は、オムニアンテナでもよく、指向性アンテナでもよい。電波測定部１１は、アンテナ１０が電波により受信した無線信号の受信品質を測定する機能と、無線信号から送受信機の識別情報を取得する機能とを有する。受信品質は、例えば、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）、ビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）、パケット誤り率（ＰＥＲ：Packet Error Rate）、スループット、変調パラメータ（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme）、搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ：Carrier to Noise Rati）、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ：Signal-to-Noise ratio）、信号対干渉波比（Ｓ／Ｉ：Signal to Interference Ratio）などである。送受信機の識別情報は、ＭＡＣ（Medium Access Control）アドレス、ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）などである。また、電波測定部１１は、複数のアンテナ１０を使用して、複数点同時取得や指向性、偏波制御、遅延プロファイルの取得、チャネル推定結果（周波数軸）遅延分散、ドップラー周波数の取得を行う。また、電波測定部１１は、電波測定にあたり、アンテナ１０の位置（横、高さ、奥行き、角度）を自由に変えられる機構を持ってもよい。

地形・障害物・位置検出センサ部１２は、画像取得装置と、地図作成及び自己位置推定装置と、距離把握装置と、障害物及び位置検出装置とのうち一以上により構成される。地形・障害物・位置検出センサ部１２は、これらの装置が取得、検出又は作成したデータを設定した地形・障害物・位置検出データを測定データ・座標記録部１３に出力する。画像取得装置は、画像データを取得する。画像取得装置は、例えば、静止画又は動画のカメラ、深度カメラ、サーモグラフィなどである。地図作成及び自己位置推定装置は、２次元又は３次元のレーザレンジファインダ、カメラ、レーザレンジファインダ等を利用してＳＬＡＭ（Simultaneously Localization and Mapping）アルゴリズムにより、地図作成及び自己位置の推定を行う。距離検出装置は、対象物と測定ロボット１との距離を検出する。距離検出装置は、例えば、超音波センサである。障害物及び位置検出装置は、測定ロボット１の周囲の障害物及び測定ロボット１の位置や地形を検出する。障害物及び位置検出装置は、例えば、全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）、赤外線センサなどである。

なお、ＳＬＡＭについては、"http://dse.ssi.ist.hokudai.ac.jp/~onosato/SSI-IS2006/Report/term14/index.html"、"https://www.youtube.com/watch?v=NMFsEpVppZM"に掲載されている。

測定データ・座標記録部１３は、地形・障害物・位置検出センサ部１２から出力された地形・障害物・位置検出データが示す測定ロボット１の位置（以下、自己位置とも記載）、障害物の位置等の情報を座標に変換する。測定データ・座標記録部１３は、電波測定部１１が観測した測定データと、その測定データが観測されたときの位置の座標位置と、時刻情報とを紐づけて記録する。さらに測定データ・座標記録部１３は、地形・障害物・位置検出データと、時刻情報とを紐づけて記憶する。

自走ルート制御部１４は、測定データ・座標記録部１３に記録された情報に基づいて障害物を避ける自走ルートを算定し、算定した自走ルートを走行させるための制御情報を駆動部１５に出力する。自走ルート制御部１４は、バッファ１４１を備える。バッファ１４１は、遅延素子である。バッファ１４１は、測定データ・座標記録部１３から読み出したデータを一時的に保持した後、出力する。

自走ルート制御部１４は、測定データ・座標記録部１３から読みだしたデータに基づいて、現在の測定点における通信品質の信頼度を判断する。自走ルート制御部１４は、信頼度が低い場合に、信頼度が高い場合よりも詳細に（重点的に）測定を行うよう電波測定部１１又は自走ルート制御部１４を制御する。これにより、測定対象の全エリアを詳細に測定する場合と比較して、測定を早く終了させることができる。

詳細な測定は、例えば、測定項目を多くする、測定項目を詳細な測定を行う他の測定項目に変更する、測定点を増加させて測定を行う空間的な密度を増加させることなどにより行うことができる。測定項目を多くする、又は、測定項目を変更する場合、自走ルート制御部１４は、電波測定部１１に指示を行う。また、電波測定部１１が詳細な測定を行うためには、簡易な又は通常の測定を行うときよりも時間を要するため、自走ルート制御部１４は、詳細な測定が必要であるときには、移動速度を低減するか、停止するための制御信号を生成し、駆動部１５に出力する。

測定を行う空間的な密度の増減は、走行する速度を変更することにより制御することができる。例えば、電波測定部１１がほぼ一定時間間隔で測定を行う場合、自走ルート制御部１４は、移動速度を低減することにより、移動速度が速いときよりも、同じ面積当たりの測定点の数を増加させ、細かい空間分解能で測定を行うことができる。
自走ルート制御部１４の詳細な動作については、後述する各実施形態において説明する。

駆動部１５は、自走ルート制御部１４からの制御情報に基づく指令に従って駆動機構を動作させる。駆動機構は、車輪、キャタピラ、２足歩行、４足歩行、飛行などの移動手段である。また、駆動部１５は、電波測定にあたり、地形・障害物・位置検出センサ部１２と連動して位置補正を行ったり、振動・ブレなどを補正したりする手段なども備える。

測定結果表示・出力部１６は、最終的に得られた座標情報と電波測定情報、時刻情報をディスプレイに表示したり、他の装置等へ出力したりする。電波測定情報は、測定データから生成される。例えば、電波測定情報は、ＲＳＳＩのヒートマップ、各地点におけるＢＥＲ、ＰＥＲの測定結果、アクセスポイント（ＡＰ）や干渉源の位置及び方向、それらからの電波の伝搬経路である。測定結果表示・出力部１６は、電波測定情報を、地形・障害物・位置検出センサ部１２が観測した周辺環境、レイアウト情報と合わせて表示・出力する。

以下に示す各実施形態では、図１に示す測定ロボット１の自走ルート制御部１４が自走ルートに従って電波環境測定を行う処理の詳細を説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態において、測定ロボット１は、ＲＳＳＩなどの受信レベルに基づいて電波の測定項目を変更し、ＢＥＲ、ＰＥＲなども測定する。

測定ロボット１の自走ルート制御部１４は、各種の測定データに基づいて、測定ロボット１の次の移動位置、進行方向を決定し、駆動部１５を制御する。この時の自走ルートの決定は、地形・障害物・位置情報以外にも、電波測定情報を用いて決定する場合がある。以下に、電波測定情報を規範とする処理について説明する。

各測定点において１０^－３点程度までのＢＥＲやＰＥＲなどを取得する場合、信頼性のあるデータを取るためには一か所の測定点あたり、ＢＥＲで１０^５ビット、ＰＥＲでは１０^５パケット（パケット長の例：１００ビット×１０^５パケット＝１０^７ビット）のデータを取得する必要がある。通信速度が１００ｋｂｐｓ（キロビット毎秒）の場合では、１ヵ所あたりＢＥＲで１秒、ＰＥＲで１００秒の時間を必要とするとともに、その間、移動を止める必要があるため、測定時間が膨大となる。

無線通信においては、搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）が悪化した場合にビット誤りが発生する。受信端末の雑音は環境温度によって多少変わるものの概ね決まっており、搬送波電力はＲＳＳＩ値を参照することでおおよそ推定することができる。そこで、自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値が下限の閾値α１を下回っている場合、又は、上限の閾値α２を上回っている場合は、ＢＥＲ、ＰＥＲを測定せずに、駆動部１５に走り続けるように指令を出す。下限の閾値α１は、明らかに通信が不可能なＲＳＳＩを判定するための値であり、上限の閾値α２は、明らかに通信が可能なＲＳＳＩ判定するための値である。一方で、ＲＳＳＩ値が閾値α１を上回りかつ閾値α２を下回る場合、自走ルート制御部１４は、ＢＥＲ、ＰＥＲを測定するために、駆動部１５に停止命令を出力し、電波測定部１１にＢＥＲ、ＰＥＲを取得するように指令を出す。これにより測定点を削減することができるので、測定時間短縮が可能となる。

また電波測定部１１が、直接搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）や変調信号パラメータ（ＭＣＳ）、スループット情報などを測定し、自走ルート制御部１４がその測定結果を取得できる場合は、ＲＳＳＩに代えてそれらを基準としてもよい。なお、スループット情報は流すパケット量が多いほど平均化される。そこで、電波測定部１１は、少ないパケット量を使用するなどして簡易なスループット測定をしつづけ、自走ルート制御部１４は、スループットが閾値を下回った場合にだけ、正確なスループット値を求めるために駆動部１５へ停止命令を出すように設定しても良い。これはＲＳＳＩ値、Ｃ／Ｎ、ＭＣＳ等についても同様である。なお、自走ルート制御部１４は、電波発信元に対して測定のためにビット又はパケットの送信を要求するが、ＲＳＳＩなどの復調する必要のないパラメータ測定の場合、電波発信元に対して電波送信を要求する必要は必ずしもない。

図２は、本実施形態の測定ロボット１が伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。エリアＡ１は、アクセスポイント（ＡＰ）に近く、アクセスポイントからの電波の受信レベルが高いエリアである。測定ロボット１は、エリアＡ１内の測定点Ｐ１に位置するときには、ある程度の通信品質が確保されていると判断し、ＲＳＳＩなどの受信レベルだけを測定する。一方、エリアＡ２は、エリアＡ１よりもアクセスポイントから遠く、アクセスポイントからの電波の受信レベルが低いエリアである。測定ロボット１は、エリアＡ２内の測定点Ｐ２に位置するときには、通信品質が低い可能性を考慮し、ＢＥＲやＰＥＲなどを取得する。

図３は、本実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。自走ルート制御部１４は、測定データ・座標記録部１３から現在の自己位置におけるＲＳＳＩ値を入力する（ステップＳ１０１）。自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値が閾値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値が上限の閾値を超えていると判断した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、駆動部１５に駆動続行命令を生成し（ステップＳ１０３）、駆動部１５に出力する（ステップＳ１０４）。駆動部１５は、駆動続行命令に従って、走行を継続する。

一方、自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値が上限の閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、駆動部１５への駆動停止命令の制御信号を生成する（ステップＳ１０５）。さらに、自走ルート制御部１４は、電波の送信元（アクセスポイントや基地局等）に対して、ＢＥＲ、ＰＥＲ等を測定するためのビット又はパケット等の送信を要求する電波送信要求、あるいは、電波測定部１１に測定のためのビット又はパケットの受信を要求する電波受信要求を生成し（ステップＳ１０６）、電波測定部１１に出力する（ステップＳ１０７）。自走ルート制御部１４は、ステップＳ１０５において生成した駆動停止命令を駆動部１５に出力する（ステップＳ１０４）。駆動部１５は、駆動停止命令に従って、走行を停止する。電波測定部１１は、電波送信要求を電波送信元に電波により送信し、電波送信要求に対応して電波送信元から受信した電波のＢＥＲ、ＰＥＲ等を測定する。あるいは、電波測定部１１は、電波受信要求に従って、電波送信元から電波を受信し、ＢＥＲ、ＰＥＲ等を測定する。測定完了後、自走ルート制御部１４は、走行再開を指示する制御信号を駆動部１５に出力する。

なお、自走ルート制御部１４は、ステップＳ１０２において、ＲＳＳＩ値が上限の閾値を超えている又は下限の閾値未満であると判断した場合にステップＳ１０３の処理を行い、上限の閾値以下かつ下限の閾値以上であると判断した場合にステップＳ１０５の処理を行ってもよい。あるいは、自走ルート制御部１４は、ステップＳ１０２において、ＲＳＳＩ値が下限の閾値未満であると判断した場合にステップＳ１０３の処理を行い、下限の閾値以上であると判断した場合にステップＳ１０５の処理を行ってもよい。

本実施形態により、測定ロボット１は、信号の受信レベルが低いエリアに絞って、ＢＥＲ、ＰＥＲを測定するため、全測定対象エリアについてＢＥＲ、ＰＥＲを測定する場合と比較して、測定時間の短縮が可能となる。

[第２の実施形態］
第２の実施形態において、測定ロボット１は、受信レベル変動、例えば、ＲＳＳＩ値の変動量などを元に、測定間隔などを変更する。そこで、自走ルート制御部１４は、電波測定部１１が測定したＲＳＳＩ値を入力し、ＲＳＳＩ値の変動（微分量）の観測を行う。自走ルート制御部１４は、現在時刻ｔ１における測定値Ｓ（ｔ１）と、現在時刻よりもΔｔだけ遡った時刻（ｔ１－Δｔ）における前回測定値Ｓ（ｔ１－Δｔ）との差又は微分値が小さい場合、測定間隔を広く（移動速度を速く）していく。一方で、自走ルート制御部１４は、現在時刻ｔ１の測定値Ｓ（ｔ１）と、前回測定値Ｓ（ｔ１－Δｔ）との差又は微分値が大きい場合は、測定間隔を狭く（移動速度を遅く）していく。これにより受信レベルの変動が小さい場合の測定量を減らすことが可能となり、測定時間を短縮することができる。なお、自走ルート制御部１４は、微分値変動が大きい場合、進行方向を変えて周辺の測定を詳細に行っても良い。

図４は、第２の実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。自走ルート制御部１４は、測定データ・座標記録部１３から現在時刻ｔ１におけるＲＳＳＩの測定データＳ（ｔ１）を読み出し、バッファ１４１に記憶する（ステップＳ２０１）。自走ルート制御部１４は、バッファ１４１からＲＳＳＩの前回の測定データＳ（ｔ１－Δｔ）を読み出す（ステップＳ２０２）。自走ルート制御部１４は、変動量を測定データＳ（ｔ１）－測定データＳ（ｔ１－Δｔ）により算出し、算出した変動量が閾値より小さいか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

自走ルート制御部１４は、変動量が閾値より小さいと判断した場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、変動が少ないために、測定間隔を減少させる。そこで、自走ルート制御部１４は、移動速度を増加させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ２０４）、駆動部１５に出力する（ステップＳ２０５）。駆動部１５は、移動速度変更命令に従って、移動速度を増加させる。なお、現在の移動速度が上限に達しているときには、自走ルート制御部１４は、現在の速度を維持するよう指示する駆動続行命令を生成し、駆動部１５に出力してもよい。移動速度が上限に達している場合の制御については、以下の実施形態においても同様である。

一方、自走ルート制御部１４は、変動量が閾値以上であると判断した場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、変動が大きいために、測定間隔を増加させる。そこで、自走ルート制御部１４は、移動速度を減少又は停止させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ２０６）、駆動部１５に出力する（ステップＳ２０５）。駆動部１５は、移動速度変更命令に従って、移動速度を減少させるか、ＢＥＲ、ＰＥＲ等の測定の間停止する。なお、移動速度を減少させる場合、現在の移動速度が下限に達しているときには、自走ルート制御部１４は、現在の速度を維持するよう指示する駆動続行命令を生成し、駆動部１５に出力してもよい。移動速度が下限に達している場合の制御については、以下の実施形態においても同様である。

本実施形態によれば、測定ロボット１は、受信レベルの変動により信頼性を判断し、信頼性が低いときには、電波の測定ポイントの増加や、測定項目の追加・変更を行う。

［第３の実施形態］
第３の実施形態において、測定ロボット１は、マルチキャリア伝送される複数の周波数それぞれの信号品質の違いに基づいて環境を推定する。具体的には、測定ロボット１は、キャリア間のレベル差に基づいて見通し環境又は非見通し環境であるか、マルチパス環境又は非マルチパス環境であるかを推定する。測定ロボット１は、推定された環境と、推定対象のシステムや通信方式に合う測定を実施する。例えば、測定ロボット１は、複数キャリアを使う通信方式の場合はマルチパスリッチでも測定を減らし、シングルキャリアの場合は測定を増やす。

図５を用いて、２つの異なる周波数のキャリアの信号品質に基づいて判断される環境を説明する。図５における左側の図は、本実施形態の測定ロボット１が受信する信号の振幅の例を示す図である。振幅は、信号のレベルを表す。時刻ｔ_０における２つのキャリアの周波数ｆ_１、ｆ_２の振幅（Amplitude）は両方とも閾値に達しており、周波数ｆ_１の振幅と周波数ｆ_２の振幅との差は小さい。

図５（ａ）に示すように、時刻ｔ_０の後の時刻ｔ_１において、周波数ｆ_１、ｆ_２とも振幅が閾値を超えており、それらの振幅の差は小さい。この場合、フラットフェーシングであると判断できる。図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ_１において、周波数ｆ_１、ｆ_２とも振幅の差が小さく、それらの振幅は閾値以下である。この場合、非見通し環境と判断できる。図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ_１において、周波数ｆ_１、ｆ_２とも振幅が閾値を超えているが、それらの振幅の差は大きい。この場合、マルチパスリッチ環境と判断できる。図５（ｄ）に示すように、時刻ｔ_１において、周波数ｆ_１、ｆ_２とも振幅が閾値以下であり、振幅の差は大きい。この場合、非見通し環境かつマルチパスリッチ環境と判断できる。

図６は、本実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。本実施形態の電波測定部１１は、アンテナ１０が受信した複数周波数の電波を同時に取得し、測定する。ここでは、測定対象の周波数がｆ_１、ｆ_２である場合を例に説明する。時刻ｔ_０における周波数ｆ_１，ｆ_２それぞれの信号電力をＳ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）、時刻ｔ_１における周波数ｆ_１，ｆ_２それぞれの信号電力をＳ_ｆ１（ｔ_１）、Ｓ_ｆ２（ｔ_１）とする。また、ｔ_１＝ｔ_０＋Δｔとし、Δｔは微小時間を表す。測定ロボット１は移動しているため、ｔ_０とｔ_１では僅かに測定座標が異なる。

自走ルート制御部１４は、時刻ｔ_１における周波数ｆ_１，ｆ_２の２周波数分の信号電力として、ＲＳＳＩの測定データであるＳ_ｆ１（ｔ_１）、Ｓ_ｆ２（ｔ_１）を電波測定部１１から読み出す。自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_１）、Ｓ_ｆ２（ｔ_１）をバッファ１４１に書き込む（ステップＳ３０１）。自走ルート制御部１４は、バッファ１４１から時刻ｔ_０における周波数ｆ_１，ｆ_２の２周波数分の信号電力であるＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）を読み出す（ステップＳ３０２）。

自走ルート制御部１４は、同一周波数における測定値の時間変動量を、着目する周波数がｆ_１の場合はＤ_ｆ１（ｔ_１）＝Ｓ_ｆ１（ｔ_１）－Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、着目する周波数がｆ_２の場合はＤ_ｆ２（ｔ_１）＝Ｓ_ｆ２（ｔ_１）－Ｓ_ｆ２（ｔ_０）とする。自走ルート制御部１４は、Ｄ_ｆ１（ｔ_１）及びＤ_ｆ２（ｔ_１）を計算する（ステップＳ３０３）。さらに、自走ルート制御部１４は、周波数間の時間変動量の差分Ｄ_{ｆ１－ｆ２}（ｔ_１）＝Ｄ_ｆ１（ｔ_１）－Ｄ_ｆ２（ｔ_１）を計算する（ステップＳ３０４）。

自走ルート制御部１４は、Ｄ_{ｆ１－ｆ２}（ｔ_１）、Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）とあらかじめ設定した閾値とを比較することで電波環境を推定する。閾値として、マルチパス判定に関する閾値γ_ｍｐ、見通し／非見通し判定に関する閾値α_ＬＯＳ、距離減衰に関する閾値β_Ｄを用いる。基本的には、距離減衰よりも非見通しによる電波強度の落込みの方が大きいので、α_ＬＯＳ＜β_Ｄと設定する。

電波環境の推定のため、自走ルート制御部１４は、マルチパスリッチ環境か否かの判定と、見通し／非見通しの判定とを行う。マルチパスリッチ環境であれば周波数選択性フェージングが発生するため、Ｄ_{ｆ１－ｆ２}（ｔ_１）とγ_ｍｐの大小関係を比較することで、マルチパスリッチ環境か否かを判定できる。そこで、まず、自走ルート制御部１４は、Ｄ_{ｆ１－ｆ２}（ｔ_１）がγ_ｍｐより大きいか否かを判断する（ステップＳ３０５）。自走ルート制御部１４は、Ｄ_{ｆ１－ｆ２}（ｔ_１）がγ_ｍｐより大きく、マルチパスリッチと判断した場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、ステップＳ３０６の見通し／非見通しの判定を行う。自走ルート制御部１４は、Ｄ_{ｆ１－ｆ２}（ｔ_１）がγ_ｍｐ以下であり、非マルチパスリッチと判断した場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、ステップＳ３１０の見通し／非見通しの判定を行う。

非見通し環境では、見通し環境と比較して減衰が大きくなると考えられる。そこで、自走ルート制御部１４は、各周波数の減衰変動値Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）と、α_ＬＯＳおよびβ_Ｄとを比較して見通し／非見通しの判定を行う。なお、見通し／非見通しの判定には、差分（相対値）であるＤ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）を用いる方法以外に絶対値である受信信号Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）を使う方法も考えられる。

自走ルート制御部１４は、マルチパスリッチと判定した場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、ＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）及び減衰変動値Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）が閾値α_ＬＯＳ及び閾値β_Ｄよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３０６）。自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）及び減衰変動値Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）が閾値α_ＬＯＳ及び閾値β_Ｄよりも小さい場合、見通し環境であると判断する（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）。自走ルート制御部１４は、図５（ｃ）に示すような環境を測定するために、移動速度を減少又は停止させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ３０７）、駆動部１５に出力する（ステップＳ３０８）。

一方、自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）及び減衰変動値Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）の少なくとも一つが閾値α_ＬＯＳ又は閾値β_Ｄよりも大きい場合に、非見通し環境であると判断する（ステップＳ３０６：ＮＯ）。自走ルート制御部１４は、図５（ｄ）に示すような環境を測定するために、移動速度を減少又は停止させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ３０９）、駆動部１５に出力する（ステップＳ３０８）。

自走ルート制御部１４は、非マルチパスリッチと判定した場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、ＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）及び減衰変動値Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）が閾値α_ＬＯＳ及び閾値β_Ｄよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３１０）。自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）及び減衰変動値Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）が閾値α_ＬＯＳ及び閾値β_Ｄよりも小さい場合、見通し環境であると判断する（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）。自走ルート制御部１４は、図５（ａ）に示すような環境を測定するために、移動速度を増加させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ３１１）、駆動部１５に出力する（ステップＳ３０８）。

一方、自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）及び減衰変動値Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）の少なくとも一つが閾値α_ＬＯＳ又は閾値β_Ｄよりも大きい場合に、非見通し環境であると判断する（ステップＳ３１０：ＮＯ）。自走ルート制御部１４は、図５（ｂ）に示すような環境を測定するために、移動速度を減少又は停止させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ３１２）、駆動部１５に出力する（ステップＳ３０８）。

なお、自走ルート制御部１４は、ステップＳ３０６及びステップＳ３１０の判断に、ＲＳＳＩ値Ｓ_ｆ１（ｔ_０）、Ｓ_ｆ２（ｔ_０）と、減衰変動値Ｄ_ｆ１（ｔ_１）、Ｄ_ｆ２（ｔ_１）とのいずれかを用いてもよい。

以上の判定により、見通し環境や非マルチパスリッチ環境においては、電波環境の変動が少ないため測定距離や測定時間の間隔を大きくする。反対に、非見通し環境やマルチパスリッチ環境においては、距離に対する電波環境の変動が大きいので、狭い間隔で測定するなどの処理を加えることによって、環境に合わせて最適な測定時間で完了することができる。また、測定エリアがどの周波数帯、どの通信方式で通信するのが最適なのかのマップを作成することができる。また、同時に複数周波数におけるマップを同時に取得することで、測定時間の短縮も可能である。

［第４の実施形態］
第４の実施形態において、測定ロボット１は、障害物の位置関係に基づいて電波測定間隔を判断する。

図７は、本実施形態の測定ロボット１が伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。同図では、測定対象エリアにアクセスポイント（ＡＰ）と、障害物である棚、椅子とが設置されている。エリアＡ３は、アクセスポイントとの間に障害物がない見通し環境のエリア（見通しエリア）であり、エリアＡ４は、アクセスポイントとの間に障害物がある非見通し環境のエリア（非見通しエリア）である。

測定ロボット１に、アクセスポイントや干渉源の位置の情報を入力しておく。測定ロボット１は、地形・障害物・位置検出センサ部１２が取得した地形・障害物・位置検出データに基づいて、測定点における電波の見通し（ＬＯＳ：Line Of Sight）関係又は非見通し（ＮＬＯＳ：NOn Line Of Sight）関係を算出する。地形・障害物・位置検出データは、地形・障害物・位置検出センサ部１２がＳＬＡＭ技術により作成された地図及び自己位置の情報、障害物及び位置検出装置により測定された障害物位置及び自己位置の位置を含んでいる。ＬＯＳとは、送受信機を結んだ直線上もしくは第１フレネルゾーン内に障害物がない状態であり、ＮＬＯＳとは、送受信機を結んだ直線上もしくは第１フレネルゾーン内に障害物がある状態である。測定ロボット１は、検出した障害物情報に基づいて判断した見通し環境又は非見通し環境に応じて最適な測定間隔で信号を取得する。例えば、測定ロボット１の自走ルート制御部１４は、見通しと判定した場所は電波測定間隔を大きくし、非見通しと判定された場所は電波測定間隔を小さくすることで測定時間の短縮を行う。

そこで、自走ルート制御部１４は、入力されたアクセスポイントの位置と、地形・障害物・位置検出センサ部１２が測定した障害物の位置とを結んだ直線を算出し、算出した直線と自己位置とを用いて見通し、非見通しを判定する。信頼性を重視するシステムの場合、非見通し範囲内においては電波到達の確率が下がっているため、重点的に測定を実施する。一方で、ミリ波通信のように、非見通しでは通信が難しいシステムの場合、測定時間短縮のため、測定自体をスキップする。

図８は、本実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。自走ルート制御部１４は、アクセスポイント位置、地形・障害物・位置検出センサ部１２がＳＬＡＭにより生成した地形・障害物・位置検出データ、及び、測定位置（測定ロボット１の自己位置）の情報を読み出す。自走ルート制御部１４は、読み出した情報に基づいて、アクセスポイントと測定地点間に見通しがある見通し関係か否かを判断する（ステップＳ４０１）。自走ルート制御部１４は、見通し関係があると判断した場合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、移動速度を増加させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ４０２）、駆動部１５に出力する（ステップＳ４０３）。自走ルート制御部１４は、見通し関係がないと判断した場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）、移動速度を減少、又は、ＰＥＲ測定のため停止させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ４０４）、駆動部１５に出力する（ステップＳ４０３）。

本実施形態によれば、測定ロボット１は、アクセスポイントと障害物の位置関係を用いて見通しエリア及び非見通しエリアを算出し、見通しエリアでは非見通しエリアよりも測定頻度を低減することで測定時間を短縮する。

［第５の実施形態］
第５の実施形態において、測定ロボット１は、障害物位置関係及び障害物の材質や形状に基づいて電波測定間隔を判断する。

図９は、本実施形態の測定ロボット１が伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。同図では、測定対象エリアにアクセスポイント（ＡＰ）と、障害物である棚、椅子とが設置されている。エリアＡ５、Ａ６は、アクセスポイントとの間に障害物がない見通しエリアであり、エリアＡ７は、アクセスポイントとの間に棚がある非見通しエリアであり、エリアＡ８は、アクセスポイントとの間に椅子がある非見通しエリアである。

測定ロボット１に、アクセスポイントや干渉源の位置の情報を入力しておく。測定ロボット１は、第４の実施形態と同様に、測定点における電波の見通し（ＬＯＳ）関係又は非見通し（ＮＬＯＳ）関係を算出する。測定ロボット１は、検出した障害物情報に基づいて判断される見通し環境又は非見通し環境に応じて最適な測定間隔で信号を取得する。例えば、測定ロボット１の自走ルート制御部１４は、見通し環境と判定した場所は電波測定間隔を大きくし、非見通し環境と判定された場所は電波測定間隔を小さくすることで測定時間の短縮を行う。ただし、障害物の形状及び材質、到達信号レベル（ＲＳＳＩ）などによって、非見通し環境においても到達可能性は変化する。測定ロボット１は、非見通しエリアＡ７については信号レベルが低いため、測定をスキップする。また、測定ロボット１は、非見通しエリアＡ８については障害物の影響は軽微と判断し、測定時間を短縮し、測定を重点的に行う。

図１０は、本実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。自走ルート制御部１４は、図８に示す第４の実施形態のステップＳ４０１と同様の処理により、アクセスポイント（ＡＰ）と測定地点間に見通しがある見通し関係か否かを判断する（ステップＳ５０１）。ただし、地形・障害物・位置検出センサ部１２が生成する地形・障害物・位置検出データは、障害物の材質や形状の情報をさらに含む。

自走ルート制御部１４は、見通し関係があると判断した場合（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、移動速度を増加させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ５０２）、駆動部１５に出力する（ステップＳ５０３）。一方、自走ルート制御部１４は、見通し関係がないと判断した場合（ステップＳ５０１：ＮＯ）、移動速度を減少、又は、ＰＥＲ測定のため停止させる移動速度変更命令を生成する（ステップＳ５０４）。このとき、自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩや、障害物の材質や形状に基づいて速度の変更量を決定する。自走ルート制御部１４は、ステップＳ５０４において生成した移動速度変更命令を駆動部１５に出力する（ステップＳ５０３）。

本実施形態によれば、測定ロボット１は、アクセスポイントと障害物の位置関係を用いて見通しエリア及び非見通しエリアを算出し、見通しエリアでは非見通しエリアよりも測定頻度を低減する。また、測定ロボット１は、非見通しエリアでは見通しエリアよりも測定頻度を高くするが、障害物の材質や形状、又は、信号レベルによっては測定頻度を低減する。これにより、測定ロボット１は、測定時間を短縮する。

［第６の実施形態］
第６の実施形態において、測定ロボット１は、人、動物、自動車などの測定点周辺に動体の存在を検知した場合に、測定点における信頼性が低いと判断し、重点的な測定を実施する。測定ロボット１は、測定点の周辺について検出した動きの量などに応じて信頼度を設定し、信頼度が低い測定データについては、測定結果の取得回数を増やして測定結果を平均化するなど、重点的な測定を実施する。

図１１は、本実施形態の測定ロボット１が伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。測定対象エリアには、アクセスポイント（ＡＰ）と、棚や椅子などの動きがない障害物とが設置されており、さらに、測定点の周辺には、人や動物などの動体が存在している。測定ロボット１は、動体が自己位置の周囲に存在していることを検出した場合に、測定結果の取得回数を増加させる。

図１２は、本実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。電波測定部１１は、ＲＳＳＩの測定データを測定データ・座標記録部１３に出力し、地形・障害物・位置検出センサ部１２は、地形・障害物・位置検出データを測定データ・座標記録部１３に出力する。自走ルート制御部１４は、現在の自己位置（測定点）から所定時間遡った期間の地形・障害物・位置検出データを読み出す。自走ルート制御部１４は、読み出した地形・障害物・位置検出データに基づいて、障害物の移動や変形等の時変動があるか否かを判断する（ステップＳ６０１）。

自走ルート制御部１４は、障害物の移動や変形等の時変動があると判断した場合（ステップＳ６０１：ＹＥＳ）、移動速度を減少、又は、ＰＥＲ等の測定のため停止させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ６０２）、駆動部１５に出力する（ステップＳ６０３）。自走ルート制御部１４は、障害物の移動や変形等の時変動がないと判断した場合（ステップＳ６０１：ＮＯ）、移動速度を増加させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ６０４）、駆動部１５に出力する（ステップＳ６０３）。

本実施形態によれば、測定ロボット１は、センサ等により検出された動体周辺において重点的な測定を実施することができる。

［第７の実施形態］
第７の実施形態において、測定ロボット１は、障害物が多い環境では重点的な測定を実施する。

図１３は、本実施形態の測定ロボット１が伝搬環境を測定するエリアの例を示す図である。測定対象エリアには、物置エリアがあり、アクセスポイント（ＡＰ）の他に、木製本棚、金属製本棚、パーティション、複数の机などの障害物も設置されている。同図に示す矢印は、アクセスポイントが無線送信した信号が測定点に通るまでのルートを示す。測定点において受信される信号は、アクセスポイントから送信され、様々なルートを通って測定点に到達した多数の信号の合成信号である。

図１４は、アクセスポイント（ＡＰ）の送信信号の振幅と測定点における受信信号の振幅とを示す図である。図１４（ａ）は、アクセスポイントの送信信号の振幅を示す。図１４（ａ）に示すように、アクセスポイントは時刻ｔ０において無線信号を送信する。図１４（ｂ）は、測定点における遅延プロファイルを示す図である。遅延プロファイルが示すように、測定点では、アクセスポイントから送信された無線信号の振幅を、時刻ｔ０から遅延時間Δｔが経過した後に最初に検出する。障害物が多いときには、反射、吸収、回折が多数発生するために遅延到来波が増加し、受信信号は時間軸上で広がる。そこで、本実施形態の測定ロボット１は、受信信号の遅延の広がりに基づいて信頼性を判断し、信頼性が低い場合は、重点的な測定を実施する。

図１５は、本実施形態の測定ロボット１による信頼性の判断を説明するための図である。図１５は、測定点における受信信号の振幅を示している。遅延広がりが大きい時は、マルチパス環境において位相の異なる信号が複数合成された電波を受信している状態である。そのため、位相関係が少しでも変わると、通信品質（ＰＥＲ等）が低下する可能性が高い。そこで、測定ロボット１は、振幅が閾値α１以上であり、かつ、信号の遅延広がりが閾値α２以上である場合は信頼性が低いと判断し、重点的な測定（ＰＥＲ等の測定）を行う。遅延広がりは、振幅が閾値α１以上の第一波の到来時間から最終波の到来時間までである。なお、閾値α１を固定的な値としても良く、第一波の振幅Ａ１を基準として、α１＝Ａ１×１／ｃにより決めてもよい（ｃは定数）。

図１６は、第７の実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。自走ルート制御部１４は、測定データ・座標記録部１３から測定点における測定データを読み出し、読み出した測定データから図１４（ｂ）に示す遅延プロファイルを算出する（ステップＳ７０１）。自走ルート制御部１４は、閾値α１を取得する（ステップＳ７０２）。例えば、自走ルート制御部１４は、α１＝Ａ１×１／ｃを算出する。自走ルート制御部１４は、遅延プロファイルから、第一波以降に到来した閾値α１以下の振幅の信号をフィルタリングし、切り捨てる（ステップＳ７０３）。自走ルート制御部１４は、フィルタリングされた遅延プロファイルから第一波の到来時間及び最終波の到来時間を取得する。自走ルート制御部１４は、最終波の到来時間から第一波の到来時間を減算して算出される到来時間遅延広がりが、予め決められた閾値α２より小さいか否かを判断する（ステップＳ７０４）。

自走ルート制御部１４は、到来時間遅延広がりが閾値α２より小さいと判断した場合（ステップＳ７０４：ＹＥＳ）、移動速度を増加させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ７０５）、駆動部１５に出力する（ステップＳ７０６）。一方、自走ルート制御部１４は、到来時間遅延広がりが閾値α２以上であると判断した場合（ステップＳ７０４：ＮＯ）、移動速度を減少、又は、ＰＥＲ測定のため停止させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ７０７）、駆動部１５に出力する（ステップＳ７０６）。

本実施形態によれば、測定ロボット１は、遅延プロファイルによって障害物が多いと判断した測定点において重点的な測定を実施することができる。

［第８の実施形態］
第８の実施形態において、測定ロボット１は、受信信号の到来角度の広がりに基づいて信頼性が低いと判断した場合に、重点的な測定を実施する。

図１７は、測定点における受信信号の到来方向を示す図である。測定点では、様々な到来方向からマルチパス波を受信する。到来方向の広がりが大きい時は、マルチパス環境で位相の異なる信号が複数合成されたものを受信している状態であり、位相関係が少しでも変わると通信品質（ＰＥＲ等）が低下する可能性が高い。そこで、測定ロボット１は、到来方向の角度を複数のビンに量子化し、最も振幅が高いビンと、それ以外のビンの割合を計算する。

図１８は、測定点における受信信号の到来方向と振幅との関係を示す図である。同図では、－πからπまでの到来方向θ［ｄｅｇ］を５つのビンに量子化（分割）している。最も振幅が高いビンをＡ、それ以外のビンをＢとする。ビンＢは、反射波等が原因の受信信号である。測定ロボット１は、ビンＡとビンＢそれぞれの面積を計算する。測定ロボット１は、ビンＡの面積に対するビンＢの総面積の割合が一定以上であれば、マルチパス環境であると判断し、重点的な測定を実施する。ここでは、測定ロボット１は、ビンＡの面積が、閾値α×ビンＢの総面積よりも小さい場合に、重点的な測定を行う。閾値αは定数である。なお、到来方向推定の方法としては、一般的な信号処理による方法や、指向性の高いアンテナを機械的に回転させる方法などある。

図１９は、本実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。自走ルート制御部１４は、測定データ・座標記録部１３から測定点における測定データを読み出す（ステップ８０１）。自走ルート制御部１４は、測定データから、到来方向別の受信信号強度データを取得する。自走ルート制御部１４は、到来方向別の受信信号強度データに基づいて、各ビンの面積、すなわち、電波強度を算出する。自走ルート制御部１４は、最大強度となる到来方向のビンＡの電波強度が、閾値α×他の到来方向のビンＢそれぞれの電波強度の和よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ８０１）。

自走ルート制御部１４は、ビンＡの電波強度が、閾値α×各ビンＢの電波強度の和よりも小さいと判断した場合（ステップＳ８０１：ＹＥＳ）、移動速度を減少、又は、ＰＥＲ測定のため停止させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ８０２）、駆動部１５に出力する（ステップＳ８０３）。一方、自走ルート制御部１４は、ビンＡの電波強度が、閾値α×各ビンＢの電波強度の和以上であると判断した場合（ステップＳ８０１：ＮＯ）、移動速度を増加させる移動速度変更命令を生成し（ステップＳ８０４）、駆動部１５に出力する（ステップＳ８０３）。

本実施形態によれば、測定ロボット１は、受信信号の到来角度の広がりが大きく、マルチパス環境であると判断した場合に、重点的な測定を実施することができる。

［第９の実施形態］
通信エリアを正確に把握するためには、信号強度（ＲＳＳＩ）よりも、通信品質の指標であるパケット誤り率（ＰＥＲ）の測定が求められる。しかし、ＰＥＲは反復測定により求めるため、一度の測定で求められるＲＳＳＩと比較して時間を要する。そこで、第１の実施形態の測定ロボット１は、測定したＲＳＳＩ値と閾値との比較に基づいて、そのＲＳＳＩ値が得られた測定点におけるＰＥＲ等の詳細な測定項目の測定要否を判断している。閾値との比較に用いるＲＳＳＩ値は、１回の測定によって求めたものを使用することができるが、複数回の測定によって求めたＲＳＳＩ値の統計を用いてもよい。本実施形態は、各測定点においてＲＳＳＩを複数回測定する場合の第１の実施形態の変形例である。具体的には、本実施形態の測定ロボット１は、測定点毎に、ＲＳＳＩを少数回測定し、測定されたＲＳＳＩ値の平均値と標準偏差とで定義されるＲＳＳＩ範囲を用いて通信の安定性を推定する。測定ロボット１は、推定結果に基づいて重点的な測定が必要であると判断した場合にその測定点でＰＥＲを測定し、重点的な測定が必要ないと判断した場合は次の測定点に移動する。これにより、エリア内の全測定ポイントにおいて詳細な測定項目により測定する場合と比較して測定回数を削減し、測定を短時間化する。

図２０は、本実施形態の測定ロボット１の動作概要を説明するための図である。図２０（ａ）に示すように、測定ロボット１の電波測定部１１は、現在座標（現在の測定点）においてＲＳＳＩ測定を少数回のＮ回だけ実施する。自走ルート制御部１４は、各測定により得られたＲＳＳＩ値Ｘ_１，Ｘ_２，…，Ｘ_Ｎの平均値である平均ＲＳＳＩと標準偏差σとを用いて、ＲＳＳＩ範囲＝［平均ＲＳＳＩ－ｃ１×標準偏差σ，平均ＲＳＳＩ＋ｃ２×標準偏差σ］を算出する。ｃ１及びｃ２は、０以上の実数である。例えば、ｃ１＝ｃ２＝１である。

図２０（ｂ）は、ＰＥＲ－ＲＳＳＩ期待値曲線を示す図である。ＰＥＲ－ＲＳＳＩ期待値曲線は、ＰＥＲとＲＳＳＩとの対応関係を表す。ＰＥＲがｘ％を超え、１に近い値の場合、通信不可である。そこで、ＰＥＲ－ＲＳＳＩ期待値曲線においてＰＥＲｘ％に対応するＲＳＳＩ値を下側閾値Ｔ_ｘとする。自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ範囲全体が下側閾値Ｔ_ｘ以下の場合、現在の測定点が通信不可範囲Ａにあり、通信不可と判断する。この場合、図２０（ｃ）に示すように、自走ルート制御部１４は、測定点の座標位置及び時刻情報に、ＲＳＳＩ範囲及び通信不可（通信不可範囲Ａ）である旨を示す情報を対応付けて測定データ・座標記録部１３に記録し、ＰＥＲ測定を行わず次の測定点へ移動するよう制御する。

また、ＰＥＲがｙ％未満であり、０に近い値の場合、通信可能である。そこで、図２０（ｂ）に示すＰＥＲ－ＲＳＳＩ期待値曲線において、ＰＥＲｙ％に対応するＲＳＳＩ値を上側閾値Ｔ_ｙとする。自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ範囲全体が上側閾値Ｔ_ｙ以上の場合、現在の測定点が通信可範囲Ｃにあり、通信安定と判断する。この場合、図２０（ｃ）に示すように、自走ルート制御部１４は、測定点の座標位置及び時刻情報に、ＲＳＳＩ範囲及び通信安定（通信可範囲Ｃ）である旨を示す情報を対応付けて測定データ・座標記録部１３に記録し、ＰＥＲ測定を行わず次の測定点へ移動するよう制御する。

一方、自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ範囲の一部でも、下側閾値Ｔ_ｘ以上かつ上側閾値Ｔ_ｙ以下の通信安定性確認範囲Ｂに含まれる場合、通信安定性をＰＥＲで判定する必要があると判断する。自走ルート制御部１４は、図２０（ｄ）に示すように、現在座標において、ＲＳＳＩをＮ回よりも多数のＭ回（Ｎ＜Ｍ）測定し、ＰＥＲを算出するよう電波測定部１１及び駆動部１５を制御する。

ＰＥＲは以下の式により求められる。

ＰＥＲ＝１－（受信機が受信できたパケット数Ｍ／送信機が送信したパケット数）

本実施形態では、受信機は、測定ロボット１であり、送信機は、例えばＡＰである。送信機が１００パケットを送信し、受信機がそのうち１０パケットを受信した場合、ＰＥＲ＝０．１である。送信されるパケット数が多い、すなわち、多数回パケット送信を行うと、上記の式の分母が大きくなるため、より精度が高いＰＥＲを求めることができる。そこで、測定ロボット１の電波測定部１１は、長い時間を掛けてＡＰから送信されるパケットのＲＳＳＩを多数回（Ｍ回）測定し、ＡＰから送信されたパケット数と、測定された受信パケット数Ｍとから高精度にＰＥＲを算出する。

ＰＥＲの測定が終了すると、自走ルート制御部１４は、図２０（ｃ）に示すように測定結果を保存し、次の測定点へ移動する。例えば、電波測定部１１は、測定されたＲＳＳＩ値Ｘ_１，Ｘ_２，…，Ｘ_Ｍ、及びＰＥＲ値を含む測定データを測定データ・座標記録部１３に記録する。さらに、自走ルート制御部１４は、測定点の座標位置及び時刻情報に、通信安定性確認要（通信安定性確認範囲Ｂ）である旨を示す情報を対応付けて測定データ・座標記録部１３に記録する。
測定ロボット１は、図２０（ｃ）による移動後、再び、次の測定点において、図２０（ａ）に示す処理を行う。

図２０（ｂ）において用いるＰＥＲ－ＲＳＳＩ期待値曲線は、例えば、測定開始前に、送受信機をケーブル直結で接続し、受信機における平均ＲＳＳＩ値毎のＰＥＲの値を事前に求める等の事前実験による測定結果に基づき得ることができる。

図２１は、事前実験の結果を示す図である。例えば、１％≦ＰＥＲ≦５０％を通信安定性確認範囲Ｂとする。事前実験の結果、平均ＲＳＳＩ＝－９６以下で必ずＰＥＲ＞５０％、平均ＲＳＳＩ＝－９１．５以上で必ずＰＥＲ＜１％となる結果が得られた場合、－９６＜ＲＳＳＩ＜－９１．５を通信安定性確認範囲Ｂに決定する。つまり、閾値Ｔ_ｘ＝－９６、閾値Ｔ_ｙ＝－９１．５とする。ＲＳＳＩ＜－９６のときには通信不可範囲Ａ、ＲＳＳＩ＞－９１．５のときには通信可範囲Ｃである。

図２２は、図２０に示す処理手順をまとめた図である。手順１において、自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩの実測値に基づいて算出したＲＳＳＩ範囲を、全てが通信不可範囲Ａに含まれる分類Ａ、一部又は全てが通信安定性確認範囲Ｂに含まれる分類Ｂ、全てが通信可範囲に含まれる分類Ｃ、のいずれかに分類する。手順２において、自走ルート制御部１４は、手順１の分類結果に基づいて通信の安定性を判定する。すなわち、自走ルート制御部１４は、分類Ａの場合は通信不可と判定し、分類Ｂの場合は通信安定性をＰＥＲで判定する必要あり（通信安定性確認要）と判定し、分類Ｃの場合は通信安定と判定する。手順３において、自走ルート制御部１４は、判定結果を測定データ・座標記録部１３に保存する。手順４において、自走ルート制御部１４は、手順２の判定結果に基づいて次の処理を行う。すなわち、自走ルート制御部１４は、分類Ａ又は分類Ｃの場合、ＰＥＲ測定を行わずに次の測定点へ移動するよう制御する。自走ルート制御部１４は、分類Ｂの場合、追加でＰＥＲ測定を実施するよう制御する。手順４の後、移動後の測定点において手順１からの処理を行う。なお、自走ルート制御部１４は、手順４の途中又は手順４の後に手順３を行ってもよい。

図２３は、本実施形態の自走ルート制御部１４による処理の例を示すフロー図である。自走ルート制御部１４は、目標座標へ移動するよう駆動部１５を制御する（ステップＳ９０１）。目標座標への移動後、自走ルート制御部１４は、電波測定部１１に少数回のＲＳＳＩ測定を指示する。電波測定部１１は、自走ルート制御部１４からの指示に従ってＲＳＳＩを少数回測定し、測定結果を示す測定データを測定データ・座標記録部１３に記録する（ステップＳ９０２）。自走ルート制御部１４は、現在座標において測定されたＲＳＳＩ値を測定データ・座標記録部１３から読み出し、それらＲＳＳＩ値の平均ＲＳＳＩと標準偏差σを算出する（ステップＳ９０３）。自走ルート制御部１４は、ステップＳ９０３において算出した平均ＲＳＳＩ及び標準偏差σを用いてＲＳＳＩ範囲を算出し、ＲＳＳＩ範囲の少なくとも一部が通信安定性確認範囲Ｂに含まれているか否かを判定する（ステップＳ９０４）。

自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ範囲の一部又は全てが通信安定性確認範囲Ｂに含まると判定した場合（ステップＳ９０４：ＹＥＳ）、重点的にＲＳＳＩ測定を行うよう電波測定部１１に指示する（ステップＳ９０５）。重点的とは、例えば、ステップＳ９０２よりも多数回のＲＳＳＩ測定を行うことである。電波測定部１１は、ステップＳ９０５におけるＲＳＳＩ測定のためのパケットを用いてＰＥＲを算出する（ステップＳ９０６）。電波測定部１１は、ステップＳ９０５において測定したＲＳＳＩ値及びステップＳ９０６において測定したＰＥＲを設定した測定データを測定データ・座標記録部１３に記録する（ステップＳ９０６）。

自走ルート制御部１４は、ＲＳＳＩ範囲全てが通信安定性確認範囲Ｂに含まれないと判定した場合（ステップＳ９０４：ＮＯ）、又は、ステップＳ９０６の処理の後、ＲＳＳＩ範囲を用いた通信安定性の判定結果（通信不可／通信安定／安定性要確認）を測定データ・座標記録部１３に記録する（ステップＳ９０７）。自走ルート制御部１４は、現在座標が測定ルートの最終座標であるか否かを判定する（ステップＳ９０８）。自走ルート制御部１４は、現在座標が測定ルートの最終座標ではないと判定した場合（ステップＳ９０８：ＮＯ）、目標座標を更新し、更新された目標座標への移動を指示するための制御信号を駆動部１５に出力する（ステップＳ９０９）。移動後、自走ルート制御部１４は、ステップＳ９０１からの処理を行う。そして、自走ルート制御部１４は、現在座標が測定ルートの最終座標であると判定した場合（ステップＳ９０８：ＹＥＳ）、測定処理を終了する。
なお、上記では、ＰＥＲを測定する場合を例に説明したが、ＢＡＲを測定してもよい。

上述した実施形態によれば、移動しながら電波環境を観測する測定ロボット１は、通信の信頼性が低い場所では重点的な測定を行い、信頼性の高い場所では通常のあるいは簡易な測定を行うように、限られた時間で高精度な電波測定を行うための効率的な自走ルートを決定することができる。通信の信頼性が低い場所の捜索には、例えば、ＲＳＳＩ、複数チャネル信号の信号電力、ＬＯＳ／ＮＬＯＳ判定結果、遅延プロファイル、電波到来方向、近接センサ（例えば、超音波センサなどの距離検出装置や、ＧＰＳ、赤外線センサなどの障害物及び位置検出装置など）のうち一以上を使用することができる。

例えば、信頼性が低い場所の捜索にＲＳＳＩを用いる場合、測定ロボット１は、ＲＳＳＩ値が閾値以上、又は、ＲＳＳＩ値の変動が閾値以下の測定点では受信レベルを測定し、ＲＳＳＩ値が閾値未満、又は、ＲＳＳＩ値の変動が閾値より大きい測定点では、通信品質が低い可能性があるとみなし、ＲＳＳＩに加えてＢＥＲやＰＥＲなどを測定する。また、測定ロボット１は、複数チャネル信号それぞれの受信レベルの測定結果に基づいてマルチパスリッチ環境、あるいは、非マルチパスリッチ環境かつ非見通しと判断した測定点においては、信頼性が低い可能性があるために重点的な測定を行う。また、測定ロボット１は、受信レベルの測定結果に基づいて遅延プロファイルを取得し、遅延プロファイルにおける第１閾値以上の振幅の遅延時間広がりが第２閾値以上である場合は障害物が多く、信頼性が低いと判断し重点的な測定を行う。これにより、従来、人の判断によって行われていた測定収集方法を、測定ロボットが取得情報を元に規範化し、自動で判断できるようにする。

従来技術のシミュレーションベースの方法や統計モデルでは、材料特性や不可視エリア等の現実を十分正確に模擬できないためＢＥＲ、ＰＥＲの推定に誤差が生じる。一方で、実測値は、伝搬経路にある物質の材料特性や、天井裏等の不可視部の影響も加味されている。上述した第１、第２、第３、第７、第８及び第９の実施形態では、実測値をベースとして、ＢＥＲ、ＰＥＲが通信可能な程度に高いか又は通信不可な程度に低いかについての信頼性を判断し、信頼性が高い測定点についてはＢＥＲ、ＰＥＲを測定せず、信頼性が低い測定点についてはＢＥＲ、ＰＥＲを測定するなど重点的な測定を行う。よって、シミュレーションベースの方法や統計モデルと比べて測定対象エリア全体で精度のよい電波の伝搬環境の情報を得ることが可能である。

なお、測定ロボット１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって測定データ・座標記録部１３、自走ルート制御部１４及び測定結果表示・出力部１６を備える装置として機能する。なお、測定データ・座標記録部１３、自走ルート制御部１４及び測定結果表示・出力部１６の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されても良い。

なお、測定ロボット１の自走ルート制御部１４は、重点的な測定を行うか否かの判断処理に用いる情報をディスプレイなどに表示し、測定者がその表示された情報を確認して重点的な測定を行うか否かを判断した結果の情報の入力を受けてもよい。重点的な測定を行うか否かの判断処理に用いる情報は、例えば、図３のステップＳ１０２、図４のステップＳ２０３、図６のステップＳ３０５、ステップＳ３０６及びステップＳ３１０、図８のステップＳ４０１、図１０のステップＳ５０１、図１２のステップＳ６０２、図１６のステップＳ７０４、図１９のステップＳ８０１、及び、図２３のステップＳ９０４における判断処理に用いられる情報である。

また、伝搬環境認識装置は、測定ロボット１から移動に関する機能を除いた機能を有する装置であってもよい。この場合、伝搬環境認識装置は、定点観測によって、上述した各実施形態に記載の処理・動作を行う。測定者が、測定対象エリア内で伝搬環境認識装置を移動させてもよい。

以上説明した実施形態によれば、電磁波を測定する伝搬環境認識装置は、測定部と制御部とを備える。例えば、伝搬環境認識装置は測定ロボット１であり、測定部は電波測定部１１であり、制御部は自走ルート制御部１４である。測定部は、測定点において電磁波の測定を行う。例えば、測定部は、伝搬環境認識装置が移動するルート上の複数の測定点において電磁波の測定を行ってもよい。制御部は、測定部による測定結果と、センサが検出した障害物の情報とのうち一以上に基づいて、測定点において電磁波を用いた通信の信頼性が低いと判断された場合には、電磁波を用いた通信の信頼性が高いと判断された場合よりも電磁波の測定を詳細に行うよう制御する。センサは、例えば、地形・障害物・位置検出センサ部１２である。

制御部は、測定点における信頼性が低いと判断された場合は、信頼性が高いと判断された場合よりも周辺のエリアの測定点を多くする、信頼性が高いと判断された場合の電磁波の測定項目に加えて他の測定項目の測定を行う、又は、信頼性が高いと判断された場合とは異なる測定項目の測定を行うよう制御することにより、電磁波の測定を詳細に行う。

制御部は、電磁波の受信レベル（例えば、ＲＳＳＩ）と、複数周波数それぞれの受信レベルと、測定点において電磁波の発信元からの見通しがあるか否かと、電磁波の遅延プロファイルと、電磁波の到来方向と、前記センサが検出した障害物の位置、形状、材質及び移動とのうち一以上を用いて測定点における通信の信頼性を判断してもよい。また、制御部は、測定部が測定点において測定した受信レベル（例えば、ＲＳＳＩ）に基づいて通信の信頼性を判断し、通信の信頼性が高いと判断された測定点においては受信レベルのみを測定し、通信の信頼性が低いと判断された場合には受信レベルに加えてＢＥＲやＰＥＲなどの誤り率を測定するよう制御してもよい。また、制御部は、測定部による測定結果を用いて測定点における遅延プロファイルを算出し、算出した遅延プロファイルが示す遅延時間広がりに基づいて通信の信頼性を判断してもよい。
これにより、伝搬環境認識装置は、電磁波測定の測定項目や測定時間を最適化することができ、高精度な測定を効率的に行うことが可能となる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

電波環境を測定する装置に利用可能である。

１…測定ロボット， １０…アンテナ， １１…電波測定部， １２…地形・障害物・位置検出センサ部， １３…測定データ・座標記録部， １４…自走ルート制御部， １５…駆動部， １６…測定結果表示・出力部

Claims (4)

1. 電磁波を測定する伝搬環境認識装置が実行する伝搬環境認識方法であって、
   測定点において電磁波の測定を行う測定ステップと、
   前記測定ステップにおける測定結果と、センサが検出した障害物の情報とのうち一以上に基づいて、前記測定点において電磁波を用いた通信の信頼性が低いと判断された場合には、電磁波を用いた通信の信頼性が高いと判断された場合よりも電磁波の測定を詳細に行うよう制御する制御ステップと、
   を有し、
   前記制御ステップにおいては、前記測定ステップにおける測定結果を用いて前記測定点における遅延プロファイルを算出し、算出した前記遅延プロファイルが示す遅延時間広がりに基づいて通信の信頼性を判断する、
   伝搬環境認識方法。
2. 前記制御ステップにおいては、前記測定点において信頼性が低いと判断された場合は、信頼性が高いと判断された場合よりも周辺のエリアの測定点を多くする、信頼性が高いと判断された場合の電磁波の測定項目に加えて他の測定項目の測定を行う、又は、信頼性が高いと判断された場合とは異なる測定項目の測定を行うよう制御する、
   請求項１に記載の伝搬環境認識方法。
3. 前記測定ステップにおいては、伝搬環境認識装置が移動するルート上の複数の測定点において電磁波の測定を行う、
   請求項１又は請求項２に記載の伝搬環境認識方法。
4. 測定点において電磁波の測定を行う測定部と、
   前記測定部による測定結果と、センサが検出した障害物の情報とのうち一以上に基づいて、前記測定点において電磁波を用いた通信の信頼性が低いと判断された場合には、電磁波を用いた通信の信頼性が高いと判断された場合よりも前記測定部による測定を詳細に行うよう制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記測定部における測定結果を用いて前記測定点における遅延プロファイルを算出し、算出した前記遅延プロファイルが示す遅延時間広がりに基づいて通信の信頼性を判断する、
   伝搬環境認識装置。

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