电波传播环境测量装置、无线网络构筑系统以及电波传播环境测量方法
【专利摘要】为了构筑可靠性高的无线网络，希望容易得到无线站间的电波传播估计所需要的三维形状数据还有材料特性数据。本发明中，在预定构筑无线网络系统的站点具备无线信号收发设备来得到其间的无线信号的电磁波测量值，使用包含构成站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息来估计无线信号收发设备间的无线信号的电磁波的传播状态从而得到电磁波估计值，按每个时刻比较表征为在各时刻的信号强度的电磁波测量值和电磁波估计值来求取该误差值大于基准值的时间带，将在该时间带接收的无线信号的收发设备间的路径作为电磁波路径进行求取，对位于电磁波路径上的部位的三维结构物信息进行修正后再度求取电磁波估计值，比较电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值来得到成为更小的所述误差值的三维结构物信息的修正信息。
【专利说明】电波传播环境测量装置、无线网络构筑系统以及电波传播环境测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及支援无线网络系统中的电波传播环境设计的电波传播环境测量装置、无线网络构筑系统以及电波传播环境测量方法。
【背景技术】
[0002]有多跳(multi hop)无线网络通信技术，在所期望的无线站间进行通信的情况下，在该无线站间设置多个无线站作为中继站，多跳地进行数据的授受。
[0003]特别是近年来，伴随无线LAN (Local Area Network,局域网)等无线通信设备的低成本化、主要为数字设备用的近距离无线通信标准的Bluetooth、主要面向家电的短距离无线通信标准的ZigBee等传感网技术的标准化，产业领域中的无线技术应用的期待也在高涨，应用事例不断增加。
[0004]多跳无线网络应用于产业领域,例如电力、交通等社会基础设施事业、FA (FactoryAutomation,工厂自动化)、PA (Process Automation,过程自动化)等制造业的监视/控制网络，期待由此对监视/控制用缆线的削减作出贡献。另外，通过使有线缆线无线化，能谋求缆线的铺设成本、定期点检时的维护成本的降低。进而，通过活用无线技术，业者能更灵活地应对设备的追加、设备的构成的变更这样的运用的变化。
[0005]但是，在产业领域应用基于无线的实时通信的情况下，要求高的可靠性，在无线网络发生故障的情况下也要求迅速的应对。例如，在用多跳通信确保多个系统的路径来构筑满足要求的网络的情况下，在单方路径出现故障时间点，一条路径的可靠性下降。为此，需要尽可能在路径构筑时设计出难以受到其它影响的良好的路径。另外，还认为即使在设置时为良好的状态，在时间的经过中状态也会较大地改变。
[0006]作为该应对，期望在构筑无线网络的站点内，在能设置无线站的各处测定电波的传播状态，基于其结果来配置设计无线站。但是，难以实测到宽广的工业现场各个角落。为此，需要取代上述那样拉网式的测定，在计算机上构筑假想模型，需要通过实施电波传播模拟来估计站点的传播环境，需要特定随着时间的经过而状态改变时的变化要因。
[0007]但是，为了实施电波传播模拟，需要构筑无线网络的站点中的结构物的三维形状、和结构物的介电常数、磁导率、电导率等材料特性信息。另外，在环境发生变化的情况下还需要能特定与其相应的使三维形状和材料特性信息容易地变动的要因。
[0008]在电波传播估计也有使用基于在各种场所的实验值的统计模型的手法，但为了构筑上述那样的需要高可靠性的无线网络系统，期望进行考虑了站点特有的传播环境的网络设计。
[0009]关于这些点，在专利文献I中，使用激光扫描器、图像传感器等来作成电波传播模拟用的多边形数据。在此基础上公开了由设置在移动体的激光扫描器取得三维的点坐标群数据，作成沿移动体的行进方向的空间中的多边形模型数据的方法。
[0010]先行技术文献[0011]专利文献
[0012]专利文献I JP特开2005 - 70840号公报
[0013]发明的公开
[0014]发明要解决的课题
[0015]在上述专利文献I中能得到三维形状，但不能得到材料特性。为了实施电波传播模拟，需要对得到的多边形模型数据另外单独设定材料特性。另外，由于作为多边形模型而得到的只有表面的形状，因此关于电磁波穿透形状而传播的透过特性也是不明。在车间、工厂、建筑物等中，由于关于透过墙壁或地板、窗户等的传播路径也成为重要的传输路径，因此也期望得到透过特性。
【发明内容】
[0016]鉴于上述状况，本发明的目的在于，为了构筑可靠性高的无线网络，提供能容易地得到无线网络系统的构筑中的无线站间的电波传播估计所需要的三维形状数据还有材料特性数据的电波传播环境测量装置、无线网络构筑系统以及电波传播环境测量方法。
[0017]用于解决课题的手段
[0018]为了达成上述目的，在本发明中，由如下要素构成:电磁波发送单元，其设置在预定构筑无线网络系统的站点，发送无线信号；电磁波测量单元，其设置在所述站点，接收该无线信号来得到电磁波测量值；三维结构物输入单元，其输入包含构成站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息；传播状态估计部，其使用三维结构物信息来估计电磁波发送单元与电磁波测量单元间的电磁波的传播状态，得到电磁波估计值；估计误差映射部，其按每个时刻对表征为各时刻的信号强度的电磁波测量值和电磁波估计值进行比较，求取其误差值大于基准值的时间带，将在该时间带无线信号从电磁波发送单元起直到被电磁波测量单元接收为止的路径作为电磁波路径求取；和询问生成部，其对位于电磁波路径上的部位的三维结构物信息进行修正后再度求取电磁波估计值，比较电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值，得到成为更小的误差值的三维结构物信息的修正信息。
[0019]另外，具备:显示装置，其在构成预定构筑无线网络系统的站点的结构物的配置图上显示与位于电磁波路径上的部位的三维结构物信息关联的信息。
[0020]另外，显示于显示装置的与三维结构物信息关联的信息，是表示该部位的结构物的电气特性的值是不合适的内容。
[0021]另外，显示于显示装置的与三维结构物信息关联的信息，是指出该部位的结构物的电气特性的值的修正的内容。
[0022]另外，具备:三维结构物信息修正单元，其用于修正三维结构物信息的值。
[0023]另外，三维结构物信息修正单元选择并输入确定或未确定作为材料特性的属性值。
[0024]另外，具有:材料特性估计部，其将预定构筑无线网络系统的站点的对象空间分割为块，对每块估计三维形状的材料特性。
[0025]为了达成上述目的，在本发明中，具备:电磁波发送单元，其设置在预定构筑无线网络系统的站点，发送无线信号；电磁波测量单元，其设置在所述站点，接收该无线信号来得到电磁波测量值；三维结构物输入单元，其输入包含构成站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息；传播状态估计部，其使用三维结构物信息来估计电磁波发送单元与电磁波测量单元间的电磁波的传播状态，得到电磁波估计值；估计误差映射部，其按每个时刻对表征为各时刻的信号强度的电磁波测量值和电磁波估计值进行比较，求取其误差值大于基准值的时间带，将在该时间带无线信号从电磁波发送单元起直到被电磁波测量单元接收为止的路径作为电磁波路径求取；询问生成部，其对位于电磁波路径上的部位的三维结构物信息进行修正后再度求取电磁波估计值，比较电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值，得到成为更小的误差值三维结构物信息的修正信息；显示装置，其在构成预定构筑无线网络系统的站点的结构物的配置图上显示与位于电磁波路径上的部位的三维结构物信息关联的信息；和三维结构物信息修正单元，其用于修正三维结构物信息的值。
[0026]为了达成上述目的，在本发明中具备:无线通信装置，其配置在预定构筑无线网络系统的站点的各处，收发无线信号；无线控制装置，其与无线通信装置进行通信；电磁波测量单元，其从无线控制装置接收各无线通信装置发送的无线信号来得到电磁波测量值和各无线通信装置中的天线位置、方向；三维结构物输入单元，其输入包含构成站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息；传播状态估计部，其使用三维结构物信息来估计电磁波发送单元与电磁波测量单元间的电磁波的传播状态，从而得到电磁波估计值；估计误差映射部，其按每个时刻对表征为各时刻的信号强度的电磁波测量值和电磁波估计值进行比较，求取其误差值大于基准值的时间带，将在该时间带无线信号从电磁波发送单元起直到在电磁波测量单元被接收为止的路径作为电磁波路径来求取；询问生成部，其对位于电磁波路径上的部位的三维结构物信息进行修正后再度求取电磁波估计值，比较电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值，从而得到成为更小的误差值的三维结构物信息的修正信息；和天线位置指示单元，其基于修正过的三维结构物信息，在传播状态估计部中变更天线位置来进行传播估计，从多个传播状态中提示成为接近于所期望传播状态的传播状态的天线位置。
[0027]为了达成上述目的，在本发明中，在预定构筑无线网络系统的站点具备无线信号收发设备来得到无线信号收发设备间的无线信号的电磁波测量值，使用包含构成站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息来估计无线信号收发设备间的无线信号的电磁波的传播状态从而得到电磁波估计值，按每个时刻对表征为各时刻的信号强度的电磁波测量值和电磁波估计值进行比较，求取其误差值大于基准值的时间带，将在该时间带接收到的无线信号收发设备间的路径作为电磁波路径来求取，对位于电磁波路径上的部位的三维结构物信息进行修正后再度求取电磁波估计值，比较电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值，从而得到成为更小的误差值的三维结构物信息的修正信息。
[0028]发明的效果
[0029]根据本发明，能容易地得到无线网络系统的构筑中的无线站间的电波传播估计所需要的三维形状数据还有材料特性数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是表征第I实施方式中的电波环境测量装置的构成例的图。
[0031]图2是表征第2实施方式中的电波环境测量装置的构成例的图。
[0032]图3是表示估计误差映射部106的处理流程的示例的图。[0033]图4是表示三维结构物的一例的图。
[0034]图5是表示延迟分布(profile)的测量值以及估计值还有估计误差的示例的图。
[0035]图6是表示将表征特定楼层的三维结构的三维结构信息分割为分割片的示例的图。
[0036]图7是表示传播状态估计部105中的传播状态的估计例的图。
[0037]图8是表示对电磁波路径702d、702e作出贡献的修正分割片的示例的图。
[0038]图9是表征图1的询问生成部107的处理流程的一例的图。
[0039]图10是表征图9的处理流程中的步骤S910的处理的详细一例的图。
[0040]图11是估计误差显示部108进行的显示的一例。
[0041]图12是估计误差显示部108进行的显示的一例。
[0042]图13是表示第2实施方式中的无线通信装置配置的一例的图。
[0043]图14是表不以坐标表现的三维结构信息401的一例的图。
【具体实施方式】
[0044]下面使用附图来详细说明本发明的实施例。
[0045]实施例1
[0046]图1是表示本发明的第I实施例所涉及的电波传播环境测量装置100的构成例的图。电波传播环境测量装置100由具备发送天线IOla的电磁波发送单元102、具备接收天线IOlb的电磁波测量单元103、三维结构信息输入单元104、传播状态估计部105、估计误差映射部106、询问生成部107、估计误差显示部108、三维结构信息修正单元109构成。
[0047]按照以下顺序来详细说明图1的构成，但在这之前先说明该电波传播环境测量装置100的概略功能。在此，赋予估计误差映射部106的一方的输入501是来自电磁波测量单元103的实测的数据(测量值)，另一方的输入502是来自传播状态估计部105的估计数据(估计值)。在本发明中，以测量值501和估计值502间的误差为基础来得到更正确的电波传播环境数据。
[0048]下面，从得到测量值501 —侧的装置构成起，按照顺序来说明图1的各单元。
[0049]电磁波发送单元102由发送天线101a、和进行测量的无线频率的信号的(未图示)电磁波发送源构成。电磁波测量单元103由接收从电磁波发送单元102发送的信号的天线101b、和处理接收到的信号并输出延迟分布信息的(未图示的)接收处理部构成。
[0050]这些电磁波发送单元102和电磁波测量单元103在构筑无线网络的预定的例如图4的站点(site)内设置在无线收发预定部位，为了测量其间的电波传播环境而使用。
[0051]电磁波发送单元102以及电磁波测量单元103能通过利用使用了超宽带无线UffB (Ultra Wide Band)、正交频分复用方式 OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)、码分多址连接 CDMA (Code Division Multiple Access)的无线收发机来得到延迟分布。或者，只要是网络分析器等测定装置就能作为电磁波发送单元102以及电磁波测量单元103利用。另外，关于延迟分布的详细使用图5在后面叙述，该延迟分布是作为赋予估计误差映射部106的一方的输入的测量值501。
[0052]接下来，详细说明图1的得到估计值502 —侧的装置构成。首先，三维结构信息输入单元104接受测量的周边结构物的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)、包含三维形状信息的三维结构信息、天线IOla以及IOlb的位置、方向以及指向特性的输入，将它们保持在未图示的存储部(存储器或硬盘等存储介质)中。
[0053]这当中，三维结构信息能具有多个入口，能表现墙壁面、地板、天花板、窗户、隔墙等建造物、和装置、什物等。各入口通过I个以上的三角形或平面的坐标值等的数据来表征物体的三维形状。
[0054]三维结构信息输入单元104既可以通过键盘等由作业人员手输入，也可以与其它装置连接而自动获得这些信息。例如，可以与CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)连接并将CAD图面作为三维结构信息来利用。另外，还能与激光测距扫描仪、三维识别摄像机等连接来将它们作为空间信息的输入装置利用。
[0055]在图4示出典型的三维结构物的一例。三维结构物例如是建筑物等特定楼层的结构，要在该特定楼层构筑无线网络。该建筑物由墙壁面W、地板F、天花板、窗户、柱P等构成，进而在该特定楼层，还存在设置于以它们划分的室内的装置M、什物等结构物。
[0056]关于要构筑无线网络的特定楼层的三维结构，可通过预先定义的三维坐标系(X，Y，Z)来定义其配置的位置等。例如以左下角为三维坐标系(X，Y，Z)的基点，预先定义墙壁面W、地板F、天花板、窗户、柱P、设置于室内的装置Μ、什物等结构物的位置。
[0057]图14是以坐标表现的三维结构信息401的一例，存储为结构物的种类、名称、三维坐标系(X，Y，Ζ)、形状的信息。另外，在此，关于墙壁、柱等形状为立方体的结构物，以特定对角的2点的坐标位置的形式来表现三维结构信息。例如，图4下侧的墙壁Wl是起点的坐标为(0，0，0)、终点为(16，0.5，3)的长度16 (m)、厚度0.5 (m)、高度3 (m)的立方体结构。另外，基点部分的柱Pl是起点的坐标位于(0，0，0)、终点为(1，1，3)的长度I (m)、厚度I(m)、高度3 (m)的立方体结构。另外，与柱Pl相邻的柱P2是起点的坐标位于(3，0，O)、终点为(4，1，3)的长度I (m)、厚度I (m)、高度3 (m)的立方体结构。
[0058]另外，图14示出三维结构信息的示例，按这些周边结构物的每个来存储其电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)。即，在周边结构物为墙壁Wl的情况下，存储其材料的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)。这在其它的周边结构物为柱的情况下也同样地存储。
[0059]图1的传播状态估计部105使用由三维结构信息输入单元104输入的三维结构信息401来估计发送天线IOla与接收天线IOlb间的电波传播状态。在估计中，能利用射线追踪法(Ray tracing method)、FDTD法(Finite Differnece Time Domain method,有限差分时域)、向量法(Moment method)等电磁场解析手法。
[0060]传播状态估计部105将三维结构信息401分割为规定大小的分割片601。图6表示将表征图4的特定楼层的三维结构的、图14的三维结构信息分割为分割片601的示例。在此，示出将三维结构信息的各物体中的三维形状分割为分割片大小的示例。另外，分割片定义为还包含高度方向的立方体，在此举出的结构物(特定楼层)由于高度一律为3 (m)，因此也有使说明简便的意义，只要在以下的说明不需要，就以X，Y的二维区域来进行说明。
[0061]分割片例如是在X方向上以I (m)为单位、在Y方向上以0.5 (m)为单位的大小。由此，图4下侧的长度16 (m)、厚度0.5 Cm)的墙壁Wl能表现为从基点位置起X方向上的16个分割片。另外，基点部分的柱Pl能表现为从基点位置起Y方向上的2个分割片。其它全部的结构物也基于相同的思路设为分割片。分割片的信息与结构物的位置信息一起存储。在这样的分割手法中，能利用体素分割手法、八叉树分割、kD — tree分割等空间分割手法。
[0062]另外，在存储各分割片601时，将个别的分割片的信息与由三维结构信息输入单元104输入的周边结构物的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)建立关联地存储。例如，若结构物为墙壁，则还与墙壁材料的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)一起进行存储。
[0063]在图7示出传播状态估计部105 (图1)中的传播状态的估计例。首先，对传播状态估计部105，与周边结构物的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)一起地输入由分割片601表现的三维结构信息401。在此基础上，估计出将发送天线IOla和接收天线IOlb设置于图7图示的位置时的传播。在此，发送天线IOla向四方发送(发送方向上没有指向性)，且电磁波在墙壁等结构物受到反射、衍射、透过等而以电磁波路径702a?702f (用虚线表示)到达接收天线101b。在此，为了说明的单纯化。限定电磁波路径的数量来进行表示。
[0064]另外，电磁波路径存在有在天线间直接到来的路径、被周围的结构物反射、衍射或透过而衰减的同时到来的路径。反射、衍射、透过时的反射损耗、衍射损耗、透过损耗通过利用各反射位置、衍射位置、透过位置的所述分割片的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)来进行计算。
[0065]在这些计算中，能利用菲涅耳的反射系数、透过系数、刀口衍射系数、GTD(Geometrical Theory of Diffraction,集合绕射理论)、UTD (Uniform Theory ofDiffaraction, 一致性绕射理论)等的算出法。另外，作为记述电磁波与电气特性(反射、衍射、透过等)的关系的文献，有细矢良雄等著的“电波传播手册”realize社，1999出版等。
[0066]在图7的结构物的配置、和该天线设置位置的情况下，可知接收天线IOlb大致接受来自与发送天线IOla面对面方向的接收。但是，在接收波中有直接接收到的和通过反射路径而接收到的，由于电磁波路径的长度不同而到达时刻上出现差。该电磁波路径的长度能用电磁波的速度而换算为收发天线间的飞来时间，能估计各到来时刻的电磁波的强弱或衰减量。
[0067]在传播状态估计部105估计的发送天线IOla与接收天线IOlb间的电波传播状态的估计值502表现为时间序列的接收信号强度信号。
[0068]估计误差映射部106如此地从电磁波测量单元103得到延迟分布(测量值501 )，从传播状态估计部105得到电波传播状态的估计值502。不管怎样，都是表征发送天线IOla与接收天线IOlb间的电波传播状态的时间序列的接收强度的信号。
[0069]在图5示出由图1的电磁波测量单元103测量的延迟分布的测定值的一例的测量值501、和由图1的传播状态估计部105估计的延迟分布的估计值的一例的估计值502。另夕卜，延迟分布是对电磁波的到来时刻t每隔测量时间间隔At而采样的表示电磁波的强度或衰减量的分布。
[0070]在该说明事例中，测量值501随着时间经过测量到较大的3个峰值。与此相对，在传播状态估计部105估计出的估计值502中，来自电磁波路径702a?702f (用虚线表示)的接收信号示出了:直接接收的702a以最短的到来时间、大的强度(少的衰减量)抵达；以后伴随反射的电磁波路径702e、702d以比702a滞后且以小的强度抵达。2次反射的702b更加滞后，强度也小。
[0071]在图3示出图1的估计误差映射部105中的处理流程。如图1所示，估计误差映射部105与电磁波测量单元103、和传播状态估计部105连接，被输入延迟分布的测量值和估计值。
[0072]该处理流程的最初的步骤S300表示处理的开始。
[0073]在步骤S301，取得由电磁波测量单元103测量出的测量值501。该取得处理既可以与电磁波测量单元103直接连接而与测量同时取得数据，也可以在测量后仅取得数据。另夕卜，该测量在要构筑无线网络的图4的特定楼层中，在预定设置发送机和接收机的部位进行直接收发来取得数据。
[0074]步骤S302是取得由传播状态估计部105算出的估计值502的处理。
[0075]步骤S303是算出估计误差的处理。在图1的估计误差映射部105中，根据图5的测定值501的各时刻的值、和由传播状态估计部105得到的图5的估计值502的各时刻的值的差分来算出估计误差值503。在估计误差值503中能利用差分的绝对值、均方根等。图5示出在时系列上求得的估计误差值503的一例。
[0076]在步骤S304，在每个时刻判断算出的估计误差值503是否为规定的值的估计误差阈值505以下。若为估计误差阈值505以下，则转移到表示处理结束的步骤SS310。若为估计误差阈值505以上，则转移到步骤S305。
[0077]在步骤S305，检测估计误差值503中的大于规定的值的时间区域。提取该时间区域作为修正时间区域504。
[0078]在步骤S306，提取到达修正时间区域504的时刻的电磁波路径。在图5的示例中，提取电磁波路径702d、702e作为该期间的电磁波路径。若参照图7，则可知该电磁波路径702d、702e的电磁波是被右侧和上侧的墙壁反射的电磁波。
[0079]在步骤S307中，检索对步骤S306中提取出的电磁波路径作出贡献的分割片601，提取为修正分割片801。在图8示出对电磁波路径702d、702e作出贡献的修正分割片的示例。在该图中，修正分割片801a、801b、801c、801d、801e对属于修正时间区域504的电磁波路径702d、702e作出贡献。在此，所谓“作出贡献”是指该分割片包含电磁波路径的反射位置、衍射位置、透过位置。
[0080]在图8的情况下，对于电磁波路径702d，分别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、包含透过位置的修正分割片801e。另外，对于电磁波路径702e，分别提取包含反射位置的修正分割片801d、包含透过位置的修正分割片801c、修正分割片801e。在此，修正分割片801e作为对电磁波路径702d以及702e两者作出贡献的分割片而被提取。
[0081]步骤S310表示处理结束。
[0082]询问生成部107使用由误差映射部106得到的图5的修正时间区域504中的估计误差值503、电磁波路径702、修正分割片801来生成用于修正已有的最初设定的三维结构信息的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)的询问。
[0083]S卩，在图5中，在时间区域504中估计值502与测量值501较大地远离，因此认为，在其间的电磁波路径702d、702e中，在三维结构信息的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)与实际的值远离而引起的估计误差值503中出现较大的大的差。为此生成询问，用于估计该认为正确的值且确认是否要执行该修正。
[0084]在图9示出询问生成部107中的处理流程。[0085]该处理流程的最初的步骤S900表示处理的开始。
[0086]步骤S901表示在反复进行步骤S903起到909为止的处理时，为了对反复次数进行计数而设定O作为初始值的处理。
[0087]在步骤S902中，是反复处理中，为了得到在修正图5的估计误差的情况下变得最小的估计误差M，而将当前的估计误差值设置为初始值的处理。
[0088]步骤S903判定反复次数是否为规定的上限值以下，在超过上限值的情况下，转移到步骤S910。在反复次数为规定的上限值以下的情况下，转移到步骤S904。
[0089]在规定的上限值以下的情况下的最初的步骤S904，使反复次数增加I。
[0090]步骤S905进行变更与属于修正时间区域504 (图5)的电磁波路径702以及修正分割片801相关的参数的处理。变更的参数在例如电磁波路径702的情况下为其到来时刻，在修正分割片801的情况下为该修正分割片801中的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)。对这些值进行变更的量能利用遗传算法、实验计划法、单形法(simplex method)等最优解搜索算法。
[0091]步骤S906使用修正过的参数来进行电磁波路径702中的到来时刻、反射量、衍射量、透过量的再计算，修正延迟分布的估计值。
[0092]步骤S907通过比较修正过的延迟分布的估计值和测量值501来新求取估计误差值。
[0093]步骤S908判断修正得到的估计误差值是否小于最小估计误差。若不小于最小估计误差，则返回步骤S903。这种情况下再度反复进行步骤S903到步骤S908的处理，但由于前次设定的参数是放大了估计误差得到的结果，因此在步骤S905的参数变更中设为考虑了这一点的新的参数。
[0094]在步骤S909中，将在步骤S902设定的最小估计误差值M变更为修正过的估计误差值。在本次的一系列的处理中，能将参数改善为较初期设定而更合适的值，为了进一步的改善而再度反复进行步骤S903起到步骤S908的处理。这种情况下，由于前次设定的参数是缩小估计误差的结果，因此在步骤S905的参数变更中设为考虑了这一点的新的参数。
[0095]步骤S903到步骤S908的处理直到完成了步骤S901中设定的反复次数为止都继续，能得到在这其中依次更新的最新的估计误差值(因此最小值)时的参数作为最终值。
[0096]在此得到的参数在电磁波路径的情况下为其到来时刻，在修正分割片的情况下为该修正分割片中的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)。
[0097]步骤S910表示生成与各修正分割片相关的询问的处理。即，通过比较进行反复处理前的参数设置、和在反复处理中得到最小的估计误差M的参数设置，来生成询问。在图10中示出其内容。另外，步骤S911表示结束处理。
[0098]图10是表示询问生成中的处理(步骤S910)的详细的流程。
[0099]步骤S1000表示处理的开始。
[0100]步骤S1001对各修正分割片反复进行步骤S1002。
[0101]步骤S1002表示对全部修正分割片801中的误差量进行初始化的处理。在此，作为误差量，定义形状误差量、反射误差量、衍射误差量、透过误差量。另外，已知形状关系到电磁波路径的延迟时间，反射、衍射、透过以分割片中的电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)确定。另外，作为误差量，例如所谓反射误差量，意味着通过进行反复处理前的参数设置所确定的反射量、与通过得到反复处理后的估计误差M的参数设置所确定的反射量之差。其它的误差量也是相同的概念。进而，所谓误差量的初始化，只要设定为合适的值即可。
[0102]步骤S1010表示对各修正电磁波路径702反复进行步骤SlOll?1015的处理。在此，所修正电磁波路径702是指要修正的电磁波路径，是通过得到反复处理后的估计误差M的参数设置所确定的电磁波路径。
[0103]步骤SlOll表示针对对修正电磁波路径702作出贡献的修正分割片反复进行步骤S1012?1015的处理。
[0104]在步骤S1012，表示在修正电磁波路径702中，以修正前的延迟时间和修正后的延迟时间的差分作为形状误差量，在该修正分割片中的形状误差量的初始值上进行增加的处理。差分量为了区别正负的值，根据正负号不同来分开统计。
[0105]步骤S1013到1015表示分别以该修正分割片中的根据对该修正电磁波路径作出贡献的类别而对应的修正前和修正后的差分作为误差量，在初始值上进行增加的处理。由此，求得在参数设置的修正前后将电气特性(介电常数、磁导率、电导率等)分别变更为相异的值而引起的反射、衍射、透过的量的差分，作为反射误差量、衍射误差量、透过误差量。
[0106]步骤S1010在确认了执行完成一系列的下位处理流程的时间点，对全部修正电磁波路径，准备与其相关的修正分割片处的新的误差量的设置(形状误差量、反射误差量、衍射误差量、透过误差量)。
[0107]步骤S1020表示对各修正分割片反复进行步骤S1021的处理。
[0108]步骤S1021表示基于该修正分割片中的形状误差量、反射误差量、衍射误差量、透过误差量来生成询问的处理。在此，在参数设置的修正前后，对误差量大到基准以上的参数，询问能否修正。
[0109]具体地，在形状误差量为规定量以上的情况下，生成谋求修正该分割片中的形状信息的询问。另外，在反射误差量、衍射误差量、透过误差量大于规定值的情况下，生成谋求修正该分割片中的材料特性的询问。
[0110]另外，如下面所示那样，也可以根据各误差量的正负号来改变询问的生成法。例如，若判定为将反射衰减量评价得过小，则生成谋求修正为反射衰减量大于修正前的设定值的材料特性的询问。
[0111]图1的估计误差显示部108将修正分割片801的状态与三维结构信息重合来进行显示。在图11示出估计误差显示部108的显示例。
[0112]在估计误差显示部108的画面1080，通过分割片来显示三维结构信息401。特别是使修正分割片801与其它分割片在显示上可区别开地进行表示。在此，关于修正分割片，提取801a?SOle这5个部位，且对各修正分割片附记该分割片的状态来进行显示。状态可以用任何形式进行显示，在此显示误差量大于(小于)基准这样的结果信息。
[0113]在估计误差显示部108的画面1080，在构成预定构筑无线网络系统的站点的结构物的配置图上显示与位于电磁波路径上的部位的三维结构物信息关联的信息。作为与三维结构物信息关联的信息，包含表示该部位的结构物的电气特性的值不合适的内容、指出要修正该部位的结构物的电气特性的值的内容。
[0114]1101?1105分别是作为针对修正分割片801a?801e的状态显示而示出了误差量的状态的示例。示出各误差量中的最大的误差量的类别和误差的方向。[0115]例如，针对修正分割片801a和801b的状态显示部1101以及1102表示各种误差量中延迟误差量最大。因此，表示需要对分割片801a、801b附近的三维形状信息进行修正。
[0116]针对修正分割片801c的状态显示部1103是表示透过误差量过小、即透过衰减量设定得过小的示例。因此，表示在包含于分割片801c的三维结构信息中，需要向透过衰减量更大的方向修正。
[0117]针对修正分割片SOld的状态显示部1104表示反射误差量过小、即反射衰减量设定得过小。因此，表示分割片801d中的反射衰减量需要向变得更大的方向进行修正。
[0118]针对修正分割片SOle的状态显示部1105表示透过误差量评价为过大、即透过衰减量与测量值相比设定得过大。因此，表示在包含于分割片SOle的三维结构信息中，需要将透过衰减量变少地修正设定。
[0119]在进行估计误差显示部108的画面显示时，通过在各分割片的显示中根据各误差量的种类和大小来变更显示的颜色，能更易于理解地显示给用户。另外，能用接受来自用户的交互式输入的输入部，从显不的修正分割片801中选择修正分割片801。
[0120]图11显示各修正分割片的状态，在图12的显示例中，表示由询问生成部107对选择的各修正分割片所生成的询问的示例。
[0121]例如，在针对修正分割片801a和801b的询问显示部1201以及1202中，向用户询问是否需要修正801a以及801b的附近的形状，是否进行变更。
[0122]针对修正分割片801d的询问显示部1203问询是否将该部分的反射衰减量变更为更小的电气特性。
[0123]针对修正分割片801e的询问显示部1204问询是否将该部分的透过衰减量变更为更小的电气特性。
[0124]图1的三维结构信息修正单元109接受针对各询问的用户回答，基于其回答来修正三维结构信息。
[0125]另一方面，在不需要修正该分割片的情况下，用户能对各询问选择“确定”或“未确定”。
[0126]在选择“确定”的情况下，询问生成部107在再度算出误差量的情况下，算出该分割片的误差量作为其它分割片的误差量。
[0127]在选择“未确定”的情况下，询问生成部107在再度算出误差量的情况下，对该分割片的误差量试算更宽范围的参数。通过反复上述处理直到估计误差成为规定的值以下，从而得到基于测量值而修正过的三维结构信息。
[0128]如以上那样，根据本发明的第I实施例，通过基于测量值来提示三维结构信息的修正部位，用户能明确地识别修正部位，通过基于询问来修正三维结构信息，能以简单的操作构筑更正确的三维结构信息。
[0129]另外，如在以上图11、图12的显示例看到那样，与在此的询问问询相关的显示中能使用各种形式。图11是仅显示误差量的大小的形式下的询问问询，图12是直接对能否修正进行询问的问询。
[0130]在这些事例中，电波环境测量装置100仅显示测量结果，修正的判断彻底委托给作为用户的操作员的判断，采取不使操作员判断失误地进行信息提示来进行支援的形式。
[0131]如此进行的理由在于，由于不能充分掌握与要构筑无线网络系统的站点的结构物等相关的信息的情况较多，因此作为询问形式，采用尊重操作员的最终判断的形式。因此，在能充分地得到要构筑无线网络系统的站点的结构物等的信息的情况下，也可以设为将最终求得的参数设置作为新的电波传播环境数据来提供的利用的方式。
[0132]这种情况下，能不尊重操作员的判断地获得新的电波传播环境数据。
[0133]实施例2
[0134]图2示出本发明的第2实施例。实施例1的主打是测量电波传播环境，修正站点的结构物等的信息。在第2实施例中，提供在通信环境不良的天线设定位置的情况下也能示教更合适的设置位置的无线网络构筑系统。
[0135]图2的电波传播环境测量装置100相对于图1所示的电波传播环境测量装置100，其不同之处在于，电磁波发送单元102由多个无线通信装置201构成、具有无线控制装置202、和具有配置指示部203。
[0136]另外，图13所示那样，无线通信装置201 — I?201 — 3配置于要构筑无线网络系统的站点的各处，在各无线通信装置间相互进行通信。在图中示出了 3台无线通信装置，但可以是2台，也可以是4台以上。
[0137]无线控制装置202与无线通信装置201进行通信，能控制无线通信装置201的动作。另外，通过无线控制装置202与电磁波测量单元同步动作，电磁波测量单元103能测量各无线通信装置201发送的无线信号。另外，在三维结构信息输入单元104中，作为其输入而得到各无线通信装置中的天线101 — I?101 - 3的位置、方向。
[0138]通过上述构成，通过对各无线通信装置201实施实施例1所示的处理，能得到修正过的三维结构信息。
[0139]配置指示部203具有修正各无线通信装置201的天线101 — I?101 — 3的配置的功能。即，使用修正过的三维结构信息，由传播状态估计部105估计各无线装置间的传播状态，由此求取通信状态更良好的天线101 — I?101 - 3的位置。在配置指示部203中，将各天线的新的位置与三维结构信息重叠进行显示。
[0140]如以上那样，根据本发明的第2实施例，能以更简单的操作将无线网络的天线位置变更为通信状态良好的场所。
[0141]实施例3
[0142]本发明的第3实施例所涉及的电波传播环境测量装置具备材料特性数据库。
[0143]在图12中的针对材料变更的询问1203、1204中，对各特性的变更的方向和误差量，从登录于材料特性数据库的材料特性中相关从高到低地列表显示预先指定的数量，由用户从中选择。
[0144]S卩，针对电气材料特性所引起的各误差量、和过小、过大的方向，能求取基于修正前的电气材料特性、和材料特性数据库中的各特性值的反射衰减量、透过衰减量、衍射衰减量的差分，从相关性最高的起作为列表而取出。
[0145]如以上那样，根据本发明的第3实施例，能以更简单的操作，遵循误差量和修正的方向来修正三维结构信息。
[0146]符号的说明
[0147]1:电波环境测量装置
[0148]101:天线[0149]102:电磁波发送单元
[0150]103:电磁波测量单元
[0151]104:传播状态估计部
[0152]105:三维结构信息输入单元
[0153]106:估计误差映射部
[0154]107:询问生成部
[0155]108:估计误差显示部
[0156]109:三维结构信息修正单元
【权利要求】
1.一种电波传播环境测量装置，构成为包括: 电磁波发送单元，其设置在预定构筑无线网络系统的站点，发送无线信号； 电磁波测量单元，其设置在所述站点，接收该无线信号来获得电磁波测量值； 三维结构物输入单元，其输入包含构成所述站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息； 传播状态估计部，其使用所述三维结构物信息来估计所述电磁波发送单元与电磁波测量单元间的电磁波的传播状态，得到电磁波估计值； 估计误差映射部，其按每个时刻对表征为各时刻的信号强度的所述电磁波测量值和电磁波估计值进行比较，求取其误差值大于基准值的时间带，将在该时间带中来自电磁波发送单元的无线信号被电磁波测量单元接收为止的路径作为电磁波路径来求取；和 询问生成部，其对位于该电磁波路径上的部位的所述三维结构物信息进行修正后再度求取所述电磁波估计值，比较所述电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值，从而得到成为更小的所述误差值的所述三维结构物信息的修正信息。
2.根据权利要求1所述的电波传播环境测量装置，其特征在于， 所述电波传播环境测量装置具备: 显示装置，其在构成预定构筑所述无线网络系统的站点的结构物的配置图上，显示与位于所述电磁波路径上的部位的所述三维结构物信息关联的信息。
3.根据权利要求2所述的电波传播环境测量装置，其特征在于， 显示于所述显示装置的与所述`三维结构物信息关联的信息，是表示所述该部位的结构物的电气特性的值不合适的内容。
4.根据权利要求2所述的电波传播环境测量装置，其特征在于， 显示于所述显示装置的与所述三维结构物信息关联的信息，是指出修正所述该部位的结构物的电气特性的值的内容。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的电波传播环境测量装置，其特征在于， 所述电波传播环境测量装置具备: 三维结构物信息修正单元，其用于修正所述三维结构物信息的值。
6.根据权利要求5所述的电波传播环境测量装置，其特征在于， 三维结构物信息修正单元选择并输入确定或未确定作为材料特性的属性值。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的电波传播环境测量装置，其特征在于， 所述电波传播环境测量装置具有: 材料特性估计部，其将预定构筑无线网络系统的站点的对象空间分割为块，按每个块估计三维形状的材料特性。
8.一种电波传播环境测量装置，其特征在于，具备: 电磁波发送单元，其被设置在预定构筑无线网络系统的站点，并发送无线信号； 电磁波测量单元，其设置在所述站点，接收该无线信号来得到电磁波测量值； 三维结构物输入单元，其输入包含构成所述站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息； 传播状态估计部，其使用所述三维结构物信息来估计所述电磁波发送单元与电磁波测量单元间的电磁波的传播状态，得到电磁波估计值；估计误差映射部，其按每个时刻对表征为各时刻的信号强度的所述电磁波测量值和电磁波估计值进行比较，求取其误差值大于基准值的时间带，将在该时间带中来自电磁波发送单元的无线信号被电磁波测量单元接收为止的路径作为电磁波路径来求取； 询问生成部，其对位于该电磁波路径上的部位的所述三维结构物信息进行修正后再度求取所述电磁波估计值，比较所述电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值，从而得到成为更小的所述误差值的所述三维结构物信息的修正信息； 显示装置，其在构成预定构筑所述无线网络系统的站点的结构物的配置图上，显示与位于所述电磁波路径上的部位的所述三维结构物信息关联的信息；和三维结构物信息修正单元，其用于修正所述三维结构物信息的值。
9.一种无线网络构筑系统，其特征在于，具备: 无线通信装置，其配置在预定构筑无线网络系统的站点的各处，收发无线信号； 无线控制装置，其与该无线通信装置进行通信； 电磁波测量单元，其从该无线控制装置接收各无线通信装置发送的无线信号，得到电磁波测量值和各无线通信装置中的天线位置、方向； 三维结构物输入单元，其输入包含构成所述站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息； 传播状态估计部，其使用所述三维结构物信息来估计所述电磁波发送单元与电磁波测量单元间的电磁波的传播状态，得到电磁波估计值； 估计误差映射部，其按每个时刻对表征为各时刻的信号强度的所述电磁波测量值和电磁波估计值进行比较，求取其误差值大于基准值的时间带，将在该时间带中来自电磁波发送单元的无线信号被电磁波测量单元接收为止的路径作为电磁波路径来求取； 询问生成部，其对位于该电磁波路径上的部位的所述三维结构物信息进行修正后再度求取所述电磁波估计值，比较所述电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值，从而得到成为更小的所述误差值的所述三维结构物信息的修正信息；和 天线位置指示单元，其基于修正过的所述三维结构物信息，在所述传播状态估计部中变更所述天线位置来进行传播估计，从多个传播状态中提示成为接近于所期望传播状态的传播状态的天线位置。
10.一种电波传播环境测量方法，其特征在于， 在预定构筑无线网络系统的站点具备无线信号收发设备，得到无线信号收发设备间的无线信号的电磁波测量值， 使用包含构成所述站点的结构物的电气特性和三维形状信息的三维结构物信息来估计所述无线信号收发设备间的无线信号的电磁波的传播状态，得到电磁波估计值， 按每个时刻对表征为各时刻的信号强度的所述电磁波测量值和电磁波估计值进行比较，求取其误差值大于基准值的时间带，将在该时间带接收到的无线信号收发设备间的路径作为电磁波路径来求取， 对位于该电磁波路径上的部位的所述三维结构物信息进行修正后再度求取所述电磁波估计值，比较所述电磁波测量值和再度求得的电磁波估计值，从而得到成为更小的所述误差值的所述三维结构物信息的修正信息。
【文档编号】H04B17/00GK103609044SQ201180071566
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2011年6月16日 优先权日:2011年6月16日
【发明者】佐藤义人, 山田勉, 远藤浩通 申请人:株式会社日立制作所