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発明の名称 無線通信システム及び無線通信の方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−78487(P2003−78487A)
公開日 平成15年3月14日(2003.3.14)
出願番号 特願2001−260707(P2001−260707)
出願日 平成13年8月30日(2001.8.30)
代理人 【識別番号】100097250
【弁理士】
【氏名又は名称】石戸 久子 (外3名)
【テーマコード(参考)】
5K002
【Fターム(参考)】
5K002 AA01 AA03 BA13 FA03 
発明者 田野倉 孝一 / 石川 哲章 / 遠藤 直樹
要約 課題
送信器がデータに位置情報を付加して送信することにより、レーザ光線の特性に依存されず、遠距離の受信器が不要なデータを受信しないようにする。

解決手段
送信装置4の制御部A3及び受信装置7の制御部B6は、衛星1によるGPSによって位置情報を取り込む。そして、送信器2はデータに位置情報を付加したレーザ光線を送信し、受信器5が、受信したレーザ光線内に含まれる位置情報を取り出す。さらに制御器B6が、受信器5から取り出した位置情報と制御器B6が取得した位置情報とに基づいて、送信装置4と受信装置7との間のレーザ光線到達距離を算出し、予め設定されている距離情報と比較する。算出されたレーザ光線到達距離が所定範囲内の距離であれば、送信器2から送られてきたレーザ光線からデータを受信器5に取込む。すなわち、受信装置7が位置情報に基づいて受信データを取捨選択することにより、レーザ光線到達距離を規制することができる。
特許請求の範囲
【請求項1】 光信号によりデータ伝送を行う無線通信システムにおいて、送信位置を特定する送信位置情報をデータに付加して光信号の送信を行う送信手段と、前記送信手段から受信した光信号より抽出した送信位置情報と受信位置を特定する受信位置情報とに基づいて、前記送信手段の位置と自己の位置との間の光信号到達距離を演算する受信手段とを備え、前記受信手段が、演算された前記光信号到達距離の大きさに応じて、前記送信手段より受信した光信号に含まれるデータの取捨選択を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項2】 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、前記送信位置情報及び前記受信位置情報は、GPSによって取得することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
【請求項3】 光通信によりデータ伝送を行う無線通信の方法において、データに対して送信位置を特定する送信位置情報を付加して光信号を送信する手順と、受信した光信号より抽出した送信位置情報と受信位置を特定する受信位置情報とに基づいて、前記送信位置と前記受信位置との間の光信号到達距離を演算する手順と、演算された光信号到達距離の大きさに応じて、受信した光信号に含まれるデータの取捨選択を行う手順とを経て光通信を行うことを特徴とする無線通信の方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を利用してデータ伝送を行う無線通信システムに関し、特に、レーザ光線を用いて出力効率の高いデータ伝送を行う無線通信システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、レーザ光線や可視光線や近赤外光線などの光信号を利用してデータ伝送を行う無線通信システムが広く知られている。特に、レーザ光線を用いた無線通信システムは、近距離から遠距離まで高い伝送効率でデータ伝送ができるという特徴を有し盛んに用いられている。すなわち、レーザ光線は、広がりが少なく指向性の鋭いビームとなって伝搬するので、集束すれば、焦点において全出力を集中させることができ、効率よくデータ伝送を行うことができる。図5は、送信器と近距離から遠距離まで配置した受信器とによって構成される無線通信システムの一般的な概念図である。同図において、送信器21から近距離にある受信器A22まではかなり鋭いビームでデータが伝送されるので、受信器A22のデータ受信効率は極めて高い。また、適当な遠距離にある受信器B23においても比較的高い受信効率でデータを受信することができる。さらに遠方にある受信器C24においても、レーザ光線の有効範囲内にあればデータを受信することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在のレーザ光線を利用したデータ通信はレーザ光線の特性に依存した通信であるため近距離にある受信器においては有効範囲が狭くなって受信器にレーザ光線が当たりにくくなると共に、遠距離においては本来ならば届いてはいけない距離にある受信器にまでデータが届いてしまうことがある。例えば、図5において、近距離にある受信器A22はレーザ光線の有効範囲が狭いのでレーザ光線が当たりにくい。しかし、受信器A22の設置場所をレーザ光線の指向性を考慮して精度よく設定すれば、受信器A22は高い効率でデータを受信することができる。一方、程よい距離にある受信器B23は、レーザ光線のビームは広がるものの、有効範囲にあれば充分に高い効率でデータを受信することができる。しかし、本来は受信してはならない遠距離にある受信器C24にまでレーザ光線が届いてしまい、受信器C24が本来受信すべき別のデータに悪影響を与えて誤動作を起こすおそれがある。つまり、従来の無線通信システムにおいては、レーザ光線の直線性並びに有効範囲及び到達距離の特性から、レーザ光線の届く距離を任意の位置に特定することは難かしい。したがって、送受信器間の通信において、送信器と受信器の位置関係を最適な状態でフレキシブルに設定することは困難である。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信器の位置を把握することのできる位置情報を伝送データに付加することによって、レーザ光線などの光信号の特性に依存されることなく、所定の距離を越えた遠距離にある受信器が不必要な伝送データを受信しないようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、本発明の無線通信システムは、光信号によりデータ伝送を行う無線通信システムにおいて、送信位置を特定する送信位置情報をデータに付加して光信号の送信を行う送信手段と、この送信手段から受信した光信号より抽出した送信位置情報と受信位置を特定する受信位置情報とに基づいて、送信手段の位置と自己の位置との間の光信号到達距離を演算する受信手段とを備え、受信手段が、演算された光信号到達距離の大きさに応じて、送信手段より受信した光信号に含まれるデータの取捨選択を行うことを特徴とする。
【0006】本発明の無線通信システムによれば、送信手段が、データに送信位置情報を付加して光信号を送信し、受信手段が、受信した光信号から抽出した送信位置情報と受信位置情報とに基づいて、送信手段と受信手段との距離、すなわち光信号到達距離を演算する。そして、受信手段は、演算した光信号到達距離が所定の距離より短いときは光信号に含まれるデータを抽出し、その光信号到達距離が所定の距離より長いときは光信号に含まれるデータを廃棄する。これによって、本来は受信してはならない遠距離にある受信手段に光信号が届いても、その光信号に含まれるデータを廃棄してしまうので、遠距離にある受信手段が本来受信すべき別のデータに悪影響を与えて誤動作を起こすおそれはなくなる。
【0007】また、本発明の無線通信システムは、前記送信位置情報及び前記受信位置情報は、GPS(Global Positioning System)、つまり衛星利用測位システムによって取得することを特徴とする。
【0008】GPSを利用すれば、極めて高い精度で送信手段や受信手段の位置情報を取得することができるので、高精度に光信号到達距離を演算することができる。また、このようなGPSによる位置情報の取得は、一般的に利用されているGPS技術を用いれば容易に実現することができる。
【0009】なお、本発明の無線通信システムは、前記送信手段を射撃発射装置とし、前記受信手段は標的として、射撃訓練システムに適用され得る。
【0010】つまり、本発明の無線通信システムを射撃訓練システムのシミュレーションに応用すれば、所定の標的より遠方にある物体を誤射するおそれがなくなるので、精度の高い射撃訓練を行うことができる。
【0011】また、本発明の無線通信の方法は、光通信によりデータ伝送を行う無線通信の方法において、データに対して送信位置を特定する送信位置情報を付加して光信号を送信する手順と、受信した光信号より抽出した送信位置情報と受信位置を特定する受信位置情報とに基づいて、送信位置と受信位置との間の光信号到達距離を演算する手順と、演算された光信号到達距離の大きさに応じて、受信した光信号に含まれるデータの取捨選択を行う手順とを経て光通信を行うことを特徴とする。
【0012】本発明の無線通信の方法によれば、レーザ光線などの光信号の特性に左右されずに予め設定した任意の位置ヘの光信号の到達規定が可能である。これによって、光信号の誤到達による通信装置の誤動作がなくなる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明における無線通信システムの実施の形態を詳細に説明する。本発明の無線通信システムは、衛星利用測位システム(GPS)を利用し、GPSによる位置把握データ信号(以下、位置情報という)をレーザ光線の伝送データに取り込んで送受信器間の通信を確立し、所定の距離以内の受信器が受信したレーザ光線のみを有効活用しようとするものである。したがって、所定の距離を越えた遠距離の受信器がレーザ光線を受信しても、そこに含まれるデータを廃棄することにより、遠距離にある受信器が本来受信すべきデータに悪影響を与えないようにしている。
【0014】図1は、本発明における無線通信システムの概念図である。同図において、無線通信システムは、GPSを構成する衛星1と送信装置4と受信装置7とによって構成されている。送信装置4は、送信器2と、衛星1によって送信位置情報を取得して送信データに付加する制御を行う制御器A3とによって構成されている。また、受信装置7は、受信器5と、送信器2から受信した送信位置情報と受信装置7が衛星1により取得した受信位置情報とに基づいて、送信器2と受信器5との間の光信号到達距離を演算する制御器B6とによって構成されている。尚、GPSは、通常、3個またはそれ以上の衛星によって位置の測定を行っているが、GPSによる位置の測定方法は公知の技術であるので、ここではその説明を省略し、代表して1個の衛星1が表示されている。
【0015】図1に示すように、この無線通信システムでは、送信装置4と受信装置7の間の距離情報(つまり、受信装置7の位置情報)を把握するためにGPSが採用されており、このGPSを利用することによって、送信装置4と受信装置7との間の高精度な測位を行うことが可能である。また、通信シーケンスとしては、送信装置4及び受信装置7の各装置は停滞もしくは移動をする際に、おのおのの場所において衛星1からの位置情報を常に取り込んでいる。
【0016】つまり、送信装置4側においては、制御器A3が送信位置情報を取り込んで電気信号に変換し、送信器2から送信されるレーザ光線の伝送データにこの送信位置情報を付加して送出する。一方、受信装置7側では受信した伝送データに付加されている送信位置情報と、受信装置7の制御器B6が測定した受信位置情報とに基づいて、送信装置4と受信装置7の間の距離を演算して予め設定した所定の距離と比較し受信した伝送データの有効性を判断している。すなわち、演算された送受信器間の距離が、制御器B6に予め設定されている基準距離より短ければ、受信器5が受信した伝送データは有効なデータであるとみなして、制御部Bは受信した伝送データを取得する。また、演算された送受信器間の距離が、制御器B6に予め設定されている基準距離より長ければ、受信器5が受信した伝送データは無効なデータであるとみなして、制御部Bは受信した伝送データを廃棄する。
【0017】図1における無線通信システムの動作についてさらに詳しく説明する。送信装置4では、制御器A3が衛星1から送信位置情報を取り込み、受信装置7では、制御器B6が衛星1から受信位置情報を取り込む。そして、送信器2が、伝送データに送信位置情報を付加したレーザ光線を送信し、受信器5が受信したレーザ光線内に含まれる送信位置情報を取り出す。さらに受信装置7の制御器B6は、受信器5から取り出した送信位置情報と、制御部B6が衛星1から取得して受信位置情報とに基づいて送信装置4側と受信装置7側の距離を演算する。
【0018】そして、演算された送信装置4と受信装置7との間の距離(つまり、光信号到達距離)と、送信装置4や受信装置7の器材種別毎に光信号の標準到達距離が定められている器材別距離とを比較する。ここで、算出された距離(光信号到達距離)が器材別距離より短い距離であれば、送信器2から送られてきたレーザ光線に含まれる伝送データを受信器5に取込む。一方、光信号到達距離が器材別距離より長い距離であれば、送信器2から送られてきたレーザ光線に含まれる伝送データを廃棄する。すなわち、受信装置7側において、送信装置4や受信装置7の位置情報に基づいて受信データを取捨選択することにより、受信装置7のレーザ光線到達距離を規制することができる。例えば、受信装置7が演算した位置情報により射撃訓練などの有効射程距離を規定することもできる。
【0019】このように、送信データ到達距離(例えば、有効射程距離)を任意に設定して受信データを取捨選択することより、受信装置7は、レーザ光線の直線性や指向性などの特性に影響されることなく、本当に受信すべき受信データのみを受信することができる。つまり、送信データにはGPSによって取込んだ送信位置情報を付加し、受信データの処理において、送受信装置間の位置情報によってデータ到達距離を算定し、そのデータ到達距離に応じて受信データの取捨選択を行う。これによって、データ到達距離が所定の距離より長い場合は、本当に受信すべき受信データではないと判断してその受信データを廃棄する。このような無線通信システムは、射撃訓練装置などに応用することができる。
【0020】図2は、本発明における送信装置と受信装置の構成を示すブロック図である。同図において、送信装置4は、図示しない衛星から位置情報を取得するGPSアンテナ8と、GPSアンテナ8から位置情報を取り込んでGPSデータを生成するGPS受信部11と、GPSデータを制御情報としてレーザ光線のデータ信号に付加する制御部12と、制御情報(つまり位置情報)の付加されたレーザ光線のデータ信号を送信する送信部13と、データ信号に含まれる位置情報や時刻情報や動作情報や器材情報などの必要な情報を表示する表示部14と、送信装置4の各種の操作を行う操作部15とによって構成されている。
【0021】また、受信装置7は、図示しない衛星から位置情報を取得するGPSアンテナ9と、GPSアンテナ9から位置情報を取り込んでGPSデータを生成するGPS受信部16と、送信部13から送られてきたレーザ光線のデータ信号を受信する受信部17と、受信部17が受信したデータ信号に含まれる制御情報(つまり、位置情報)を抽出して、GPS受信部16で生成されたGPSデータによる制御情報と比較して受信装置7の位置を演算する制御部18と、データ信号に含まれる位置情報や時刻情報や動作情報や器材情報などの必要な情報を表示する表示部19と、受信装置7の各種の操作を行う操作部20とによって構成されている。
【0022】次に、図2における送信装置4と受信装置7の通信シーケンスについて説明する。先ず、送信装置4において、GPS受信部11がGPSアンテナ8を介して図示しない衛星より送信位置情報を取り込む。同様にして、受信装置7においても、GPS受信部16がGPSアンテナ9を介して図示しない衛星より受信位置情報を取り込む。次に、送信装置4において、制御部12はGPS受信部11が取り込んだ送信位置情報を、決められたレーザコード体系の電気信号データに変換する。
【0023】図3は、送信データのコード体系の構成図であり、(a)は本発明におけるデータのコード体系、(b)は従来技術におけるデータのコード体系である。つまり、従来の送信データは、同図(b)に示すように、1フレーム内の伝送パケットに複数の情報コード(情報コード1、情報コード2、情報コード3…)が含まれているが位置情報は含まれていない。一方、本発明の送信データは、同図(a)に示すように、1フレーム内の伝送パケットの構成は、位置情報と時刻情報と動作情報と器材情報とによって構成されている。
【0024】図3(a)に示す本発明の送信データにおいて、位置情報は、前述したようにGPSより取り込んだ送信装置4の位置情報である。また、時刻情報は、送信装置4の通信開始時刻情報である。さらに、器材情報は、送信装置4側で使用する通信装置の種別情報であり、それぞれの通信装置には有効な到達距離が指定してある。また、動作情報は、受信装置7側の器材(つまり、目標物)を動作させるための制御情報である。
【0025】再び図2に戻って、送信装置4の送信部13は、図3(a)に示すような位置情報を含む送信データをレーザ光線として受信装置7の受信部17に送出する。すると、受信部17が図3(a)のようなデータ構成のレーザ光線を受信し、さらに、制御部18が、受信したレーザ光線を電気信号に変換すると共に受信信号のデータ構成が図3(a)に示すような決められた信号体系となっているか否かを判断する。もし、受信信号が図3(a)のような信号体系になっていれば、受信装置7の制御部18は、受信データから位置情報を抽出し、自己のGPS受信部16が受信したGPSデータの位置情報と比較する。
【0026】つまり、制御部18は、受信データから抽出した送信位置情報と自己のGPS受信部16が受信した受信位置情報とに基づいて、送信装置4と受信装置7との間の距離を算出し、算出された距離が器材情報に記録されている距離以内であるか否かを判断する。もし、算出された距離が器材情報に記録されている距離以内であれば、受信したレーザ光線から所望のデータを取得する。また、算出された距離が器材情報に記録されている距離を越えているときは受信したレーザ光線に含まれるデータを廃棄する。このようにして、受信装置7は、受信した位置でのレーザ光線の有効性を自己の持つ位置情報と比較した上で判断して処理を行う。受信したデータを取得するか廃棄するかは、受信装置7側で任意に距離を設定しておけば、自在にデータの取得/廃棄を行う距離を変えることができる。
【0027】図4は、受信装置が行う受信データの取捨選択の動作の流れを示すフローチャートである。したがって、図2と図4を用いて動作の流れを説明する。先ず、受信装置7の受信部17がレーザ光線などの光信号を入力すると(ステップS1)、制御部18が、受信した光信号のデータフォーマットに誤りがないか否かを確認し、受信データの妥当性を判定する(ステップS2)。ここで、受信データが妥当なものであれば(ステップS2,Yes)、送信部13の送信開始時刻の確認を行い受信データの妥当性を判定する(ステップS3)。さらに、送信時刻に基づいて判定されたデータが妥当なものであれば(ステップS3,Yes)、送信側で使用する器材の種別情報、つまり送信装置の種別が何であるかを判断して、受信装置7が受信した光信号の到達距離が妥当なものであるか否かを判定する。つまり、それぞれの送信装置4には光信号の有効な到達距離が指定されているので、器材情報によってその送信装置4の有効到達距離を判断することができる(ステップS4)。
【0028】ここで、光信号の到達距離がその送信装置4にとって妥当なものであれば(ステップS4,Yes)、送信装置4から送られてきた送信位置情報と受信装置7のGPS受信部16が受信した受信位置情報とを比較して、送信装置4から受信装置7までの距離を演算し、送信装置4から受信装置7までの距離(つまり、光信号到達距離)が妥当なものであるか否かを判定する(ステップS5)。さらに、送信装置4から受信装置7までの距離が妥当なものであれば(ステップS5,Yes)、受信装置7の各器材が正常に動作しているか否かの確認を行い(ステップS6)、もし、各器材の動作状態が正常であれば(ステップS6,Yes)、受信したレーザ光線から所望のデータを取り出して通常の動作処理を行い(ステップS7)、処理を終了する(ステップS8)。
【0029】以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態では、レーザ光線を用いた場合のデータ伝送において、位置情報を用いてデータ伝送距離を規制する場合について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、可視光線や近赤外光線などの光信号を用いても、上記のレーザ光線の場合と同様な作用効果が得られることはいうまでもない。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の無線通信システムによれば、送信装置がデータに送信位置情報を付加してレーザ光線を送信し、受信装置が、受信したレーザ光線から抽出した送信位置情報と自己の取得した受信位置情報とに基づいて、送信装置と受信装置との距離、すなわちレーザ光線の到達距離を演算する。そして、受信装置は、演算したレーザ光線の到達距離が所定の距離より短いときはレーザ光線に含まれるデータを抽出し、レーザ光線の到達距離が所定の距離より長いときはレーザ光線に含まれるデータを廃棄する。これによって、本来は受信してはならない遠距離にある受信装置にレーザ光線が届いても、そのレーザ光線に含まれるデータを廃棄してしまうので、遠距離にある受信装置が本来受信すべき別のデータに悪影響を与えて誤動作を起こすおそれはなくなる。もちろん、レーザ光線以外の可視光線や近赤外光線などの光信号であっても、遠方の受信装置が不要な光信号を廃棄して必要な光信号のみを有効利用することができるのはいうまでもない。
【0031】また、本発明の無線通信システムは、送信装置の送信位置情報や受信装置の受信位置情報をGPS、つまり衛星利用測位システムによって取得している。このようなGPSを利用すれば、極めて高い精度で送信装置や受信装置の位置情報を取得することができるので、高精度に光信号到達距離を演算することができる。つまり、レーザ光線の特性に左右されずに任意の位置ヘのレーザ光線の到達規定が可能であり、レーザ光線の誤到達による無線通信システムの誤動作を防ぐことができる。




 

 


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