(57)【要約】【課題】電波干渉が発生した場合、電波干渉の影響を受けにくくする技術を提供する。【解決手段】無線装置１１は、電源投入を契機に船外機１０のエンジン始動前に、予め設定された複数の通信チャンネルの電波強度を測定する電波強度測定部１１１と、測定された電波強度と予め規定された電波強度閾値とを比較して他の無線装置から発せられる電波との干渉の有無を判定し、測定された電波強度が電波強度閾値より小で電波干渉ありと判定された場合、電波干渉のない他の通信チャンネルに切換えてデータ通信を行う制御部１１０と、を有する。【選択図】図１
2011160064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船外機と、船体のキャビンに装備された入出力デバイスのそれぞれに設置される無線装置間でデータ通信を行う無線通信システムにおいて、
前記無線装置は、電源投入を契機に、前記船外機のエンジン始動前、予め設定された複数の通信チャンネルの電波強度を順次測定する電波強度測定部と、
前記測定された電波強度と、予め規定された電波強度閾値とを比較し、前記測定された電波強度が、前記電波強度閾値より小であることから他の無線装置から発せられる電波との電波干渉ありと判定された場合、前記複数の通信チャンネルにおいて電波干渉のない他の通信チャンネルに切換えてデータ通信を行う制御部と、
を有することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記船外機のエンジン始動が検知された以降は、前記通信チャンネルの電波強度の測定、及び前記通信チャンネルの切換えを禁止することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、船外機と、船体のキャビンのそれぞれに設置される無線装置間でデータ通信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶に利用される船外機は、過酷な条件下で長時間稼働し続けることが要求されるため、運転状態を含むメンテナンス情報を船体のキャビンに設置されたデバイス（各種メータ類）、又は外部の保守管理施設に送信する必要がある。このため、船体の後尾に固定されるエンジンが搭載された船外機と、船体のキャビンのそれぞれに無線装置が搭載され、これら無線装置間でデータ通信を行うことにより、センサ等によって検知されたエンジンのメンテナンス情報の送受信を行う無線通信システムが知られている。
【０００３】
この場合に使用される無線通信システムの通信方式の一つにＺｉｇｂｅｅ（登録商標）がある。Ｚｉｇｂｅｅは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＵＷＢ（UniversalWide Band）等、他の近距離無線送受信方式とは異なり、センサ中心のネットワークの需要に応える無線送受信として規格化が進められたものである。
【０００４】
上述したＺｉｇｂｅｅの特徴は、無線装置としてのＺｉｇｂｅｅ無線モジュールを用いてメッシュ型やツリー型のネットワークを構築し、センサデータを中継することで、直接電波が届かない端局デバイス間で送受信が可能なことにある。これにより一部のＺｉｇｂｅｅ無線モジュールが停止した場合でも迂回路を使って送受信を継続できる他、低消費電力で広範囲に送受信を行うことができるといった利点を有する。
【０００５】
このような機能を実装することで、端局デバイスの設定なしにＺｉｇｂｅｅ無線モジュールのネットワークへの参入や離脱を可能にしている。
【０００６】
従来、Ｚｉｇｂｅｅ無線モジュールによりセンサネットワークを構築し、警備ロボットを結合して侵入者を検知する侵入者検知システムが知られている。この侵入者検知システムによれば、警備ロボットに異常が検知された場合、あるいは警報がトリガされた場合に、Ｚｉｇｂｅｅ無線モジュールによるネットワークを介し、その画像を即座にユーザの携帯装置に送信することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、上述したＺｉｇｂｅｅは、２．４ＧＨｚの周波数帯を使用し、例えば、図８に示されるように、その中に割り当てられるＣＨ０〜ＣＨ１５の計１６個の通信チャンネルの中から設定した通信チャンネルを用いてデータの送受信が行われる。しかしながら、２．４ＧＨｚ帯は、ジャンクバンドと呼ばれるほど様々な無線通信方式が使用する帯域であり、このため、他の無線通信方式との間で電波干渉を起こす可能性がある。
【０００８】
例えば、船体内で無線ＬＡＮ（Local Area Network）が使用されている中で、船体のキャビンと船外機に設置された無線装置間でＺｉｇｂｅｅによる無線ネットワークを構築した場合、初期設定された通信チャンネルのみで無線送受信が行なわれるため、無線ＬＡＮ機器や電子レンジ等の電子機器による妨害波や反射による電波干渉の影響を受け、送受信遮断を引き起こすことがある。その場合であっても、船体のキャビンにおいて、船外機から送信されるオーバヒートやセンサ故障等のワーニング警告を常に適切に受信できるための配慮が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２９５１４０（段落「０００９」〜「００１８」、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、電波干渉が発生した場合、電波干渉の影響を受けにくくする技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明の無線通信システムは、船外機と、船体のキャビンに装備された入出力デバイスのそれぞれに設置される無線装置間でデータ通信を行う無線通信システムにおいて、前記無線装置は、電源投入を契機に、前記船外機のエンジン始動前、予め設定された複数の通信チャンネルの電波強度を順次測定する電波強度測定部と、前記測定された電波強度と、予め規定された電波強度閾値とを比較し、前記測定された電波強度が、前記電波強度閾値より小であることから他の無線装置から発せられる電波との電波干渉ありと判定された場合、前記複数の通信チャンネルにおいて電波干渉のない他の通信チャンネルに切換えてデータ通信を行う制御部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の無線通信システムにおいて、前記制御部は、前記船外機のエンジン始動が検知されて以降は、前記通信チャンネルの電波強度の測定、及び前記通信チャンネルの切換えを禁止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、制御部は、電源投入を契機に船外機のエンジン始動前、予め設定された複数の通信チャンネルの電波強度を測定し、ここで測定された電波強度と予め規定された電波強度閾値とを比較し、測定された電波強度が前記電波強度閾値より小で電波干渉ありと判定された場合、電波干渉の無い他の通信チャンネルに切換えてデータ送受信を行う。このため、同じ周波数帯を使用する無線装置による電波干渉が発生した場合でも電波干渉の影響が少ない通信チャンネルに自動切換えが可能になり、従って、航行前に安定した送受信を確立することができる。その結果、他の無線装置による妨害波や反射による電波干渉の影響を受けにくくなり、船外機から送信されるオーバヒートやセンサ故障等のワーニング警告を受信できなくなる事態が回避される。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、制御部は、船外機のエンジン始動が検知されて以降は、通信チャンネルの電波強度の測定、及び通信チャンネルの切換えを禁止する。従って、エンジン始動後は電波強度の測定、通信チャンネルの切換えが行われないことから、航行中における船外機とコンソール間の送受信処理にかかる処理速度が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例の無線通信システムが設置される船体と船外機との関係を示した図である。
【図３】図２に示す船外機の内部機構図である。
【図４】電波干渉を最小限に抑えるために設定される通信チャンネルの構成を示す図である。
【図５】本実施例に係る無線通信システムの動作フローチャートである。
【図６】電波強度閾値を決定するために用いたチャンネル毎の電波強度と送受信エラー発生率との関係を表形式で示した図である。
【図７】電波干渉回避の試験結果を波形上に示した図である。
【図８】Ｚｉｇｂｅｅプロトコルで使用可能なチャンネル構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図７を参照して本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
（実施例の構成）
図１に示すように、本実施例に係る無線装置１１，２１は、船外機１０、船体２０にそれぞれに設置される。船外機１０に搭載される無線装置１１と船体２０に設置される無線装置２１とは、Ｚｉｇｂｅｅプロトコルに準拠してデータ通信を行う無線通信システム１を構築する。尚、中継用に、船体２０の任意の場所に設置される無線装置は図示省略してある。
【００１８】
無線装置１１は、制御部１１０と、電波強度測定部１１１と、ＲＦ（Radio Frequency）部１１２とを含む。電波強度測定部１１１は、電源投入を契機に船外機１０のエンジン始動前に、予め設定された複数の通信チャンネルの電波強度を測定して制御部１１０に通知する。制御部１１０は、電波強度測定部１１１で測定された電波強度と予め規定された電波強度閾値とを比較し、不図示の他の無線装置から発せられる電波との干渉の有無を判定し、測定された電波強度が電波強度閾値より小で電波干渉ありと判定された場合、次に設定されている通信チャンネルに切換えてデータ通信を行う機能を有する。
【００１９】
なお、ＲＦ部１１２は、制御部１１０により生成されるデータをＺｉｇｂｅｅによるプロトコルに従い無線で通信するための高周波回路である。
【００２０】
船外機１０は、エンジン１２０を中核とする船外機本体１２と、エンジン周りの動作状態を検知する各種センサ１２１（後述する５１、５２、５４、５６）と、を含む。エンジン１２０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ１２２）により制御され、ＥＣＵ１２２は、上述した無線装置１１の制御部１１０とはプロセッサ間通信により有線で接続される。
【００２１】
船体２０のキャビンに設置される無線装置２１も上述した無線装置１１と同様、制御部２１０と、電波強度測定部２１１と、ＲＦ部２１２とを含む。無線装置２１の起動時には、制御部２１０が、電波強度測定部２１１で測定された電波強度と予め規定された電波強度閾値とを比較して他の無線装置から発せられる電波との干渉の有無を判定する。そして、測定された電波強度が電波強度閾値より小で電波干渉ありと判定された場合、次に設定されている通信チャンネルに切換えてデータの送受信を行う。又、制御部２１０は、ＲＦ部２１２経由で受信したエンジン情報をＣＡＮバス３０経由でキャビンユニット２２へ供給し、又、キャビンユニット２２に設置された操作リモコンからＣＡＮバス３０経由で転送される操作情報を、ＲＦ部２１２を介して船外機１０の無線装置１１のＲＦ部２１１へ送信する。
【００２２】
尚、キャビンユニット２２は、上述した操作リモコンと各種メータ類が表示されるディスプレイとを含み、いずれもＣＡＮバス３０経由で制御部２１０に接続される。操作リモコンは、船外機のエンジンを始動させるイグニッションキー、操舵指示を入力するステアリングスイッチ、シフトチェンジと船速の増減指示を入力するシフト／スロットルスイッチ、シフトポジションを表示するインジケータ、及びチルト角とトリム角の調整指示を入力するパワーチルト・トリムスイッチを含む。
【００２３】
ここで、上述した無線装置１１，２１が搭載される船外機１０と船体２０の構成について、図２、図３を参照しながら簡単に説明する。図２に示されるように、船体２０の後尾には船外機１０が固定される。船外機１０は、下部にプロペラ４２を備えると共に、上部に上述したエンジン１２０を備える。プロペラ４２は、エンジン１２０の動力が伝達されて回転し、船体２０の推力を発生する。
【００２４】
一方、船体２０の操縦席付近にはキャビンユニット２２が配置されており、このキャビンユニット２２には、操縦者によって操作される操作リモコンと各種メータ類が実装されている。操作リモコンは、例えば、レバーにより初期位置から前後方向（操縦者の手前方向と奥方向）に揺動操作自在とされ、操縦者から船外機１０に対するシフトチェンジの指示やエンジン回転数の調整指示等が入力される。エンジン１２０は、４サイクルガソリンエンジンから成る。エンジン１２０は、水面上に位置し、エンジンカバー４０で覆われている船外機１０の内部に配置される。
【００２５】
図３に示されるように、エンジンカバー４０で被覆されたエンジン１２０の近傍には、上述したＥＣＵ１２２と無線装置１１がプロセッサ間通信による有線の双方向信号線を介して接続され実装されている。又、船外機１０は、プロペラ４２の近傍に設けられたラダー４３を有する。プロペラ４２は、エンジン１２０の動力が伝達されて回転することにより、船体２０を前進又は後進させる。又、船体２０の後尾に固定されたスターンブラケット４１の近傍には、不図示のスイベルシャフトを回動させて船外機１０を転舵させるアクチュエータ（操舵用電動モータ４８）と、船外機１０のチルト角及びトリム角を調整するパワーチルト・トリムユニット５０とが配置されており、共に信号線を介してＥＣＵ１２２に接続される。
【００２６】
エンジン１２０の吸気管にはスロットルバルブを開閉するアクチュエータ（スロットル用電動モータ４４）が配置され、ＥＣＵ１２２に接続される。更に、船外機１０の下部には、不図示のシフトロッドを回動させるアクチュエータ（シフトチェンジ用電動モータ４６）が配置され、信号線を介してＥＣＵ１２２に接続される。
【００２７】
又、不図示のスイベルシャフトとシフトロッドの近傍には、それぞれスイベルシャフト用の回動角センサ５１とシフトロッド用の回動角センサ５２が配置され、これらセンサ５１、５２は、スイベルシャフトの回動角に応じた信号とシフトロッドの回動角に応じた信号を出力する。又、不図示のスロットルバルブの近傍には、スロットル開度センサが５４が配置され、スロットル開度センサ５４は、スロットル開度に応じた信号を出力する。更に、エンジン１２０のクランクシャフト付近にはクランク角センサ５６が配置され、エンジン１２０の回転数に応じた信号を出力する。
【００２８】
上述した各センサ５１、５２、５４、５６出力は、それぞれ信号線経由でＥＣＵ１２２に出力される。ＥＣＵ１２２は、上述した各センサ５１、５２、５４、５６と、キャビンユニット２２の操作リモコンの出力に基づき、操舵用電動モータ４８を駆動して船外機１０を操舵すると共に、パワーチルト・トリムユニット５０を動作させて船外機１０のチルト角及びトリム角を調整する。又、スロットル用電動モータ４４を駆動してエンジン１２０の回転数を調整すると共に、シフトチェンジ用電動モータ４６を駆動してシフトチェンジを行う。
【００２９】
（実施例の動作）
ところで、無線ＬＡＮ機器（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ）が設定可能なチャンネル数は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格では計４個、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格では計１３個になっており、日本及び北米では、デフォルトで、それぞれ通信チャンネルＣＨ１，ＣＨ６，ＣＨ１１を使用するように推奨されている。このため、例えば、図４にその通信チャンネルの構成が示されるように、本実施例で使用されるＺｉｇｂｅｅプロトコルでは、２．４ＧＨｚ帯（２４００ＭＨｚ〜２４８３．５ＭＨｚ）で、上述した無線ＬＡＮ等他の無線通信方式と重複しない通信チャンネルであるＣＨ４、ＣＨ９、ＣＨ１４、ＣＨ１５を割り当て使用することとする。
【００３０】
このため、本実施例に係る無線装置１１，１２では、エンジン始動前にこの通信チャンネルの電波強度を順次設定し、測定された電波強度と、予め規定された電波強度閾値とを比較することにより、例えば、ＬＡＮ機器等他の無線装置、又は電子レンジ等から発せられる妨害波との干渉の有無を判定し、その結果によっては、次に設定されている通信チャンネルに切換えてデータの送受信を行う構成とした。
【００３１】
以下、図５〜図７を参照しながら、図１に示す本実施例に係る無線通信システム１の動作について詳細に説明する。
【００３２】
図５のフローチャートによれば、船外機１０に内蔵された無線装置１１の制御部１１０は、まず、ＥＣＵ１２２を介して車両のイグニションキーのＯＮを検知し（ステップＳ１０１）、これを契機に無線装置１１の初期設定を行う（ステップＳ１０２）。船体２０のキャビンに搭載される無線装置２１も同様の動作を行うため、本実施例では重複説明を回避する意味で無線装置１１の動作のみ例示する。尚、ここでいう「初期設定」とは、上述のようにして割り当てられるＺｉｇｂｅｅプロトコルの通信チャンネルＣＨ４、ＣＨ９、ＣＨ１４、ＣＨ１５を順次設定し、電波強度が電波強度閾値未満の通信チャンネルを有効通信チャンネルとして割り当てる「チャンネルスキャン処理」のことをいう。
【００３３】
制御部１１０は、上述した初期設定を行うにあたり、まず、エンジン１２０の始動検知を行う（ステップＳ１０３）。エンジンの始動検知は、操縦者によりリモコンのイグニッションスイッチがＯＮされることを契機に、制御部１１０がプロセッサ間通信によりＥＣＵ１２２から取得される回転数を監視することにより行なう。すなわち、エンジン回転数が０であって船体２０が停止状態にある場合（ステップＳ１０３”ＮＯ”）、制御部１１０は、ＲＦ部１１２を介して無線装置２１からのデータ受信を契機に（ステップＳ１０４”ＹＥＳ”）、電波強度測定部１１１による設定通信チャンネルの電波強度の測定を起動する。ここで予め設定される通信チャンネル（ｉ）は、上述のように、ＣＨ４、ＣＨ９、ＣＨ１４、ＣＨ１５のうちのいずれか任意である。
【００３４】
電波強度測定部１１１は、制御部１１０の起動指示に従い電波強度の測定動作を開始し（ステップＳ１０５）、ここで測定された電波強度αを制御部１１０にデータ出力する。これを受けて制御部１１０は、予め設定した通信チャンネル（例えば、ｉ＝ＣＨ４）で受信した電波強度αと、予め規定されている電波強度閾値βＴＨとの比較を行なう（ステップＳ１０６）。
【００３５】
図６に、電波強度閾値βＴＨを規定するために用いた、無線ＬＡＮ機器の通信チャンネル毎の電波強度（−１５ｄＢｍ〜−９５ｄＢｍ範囲）と、その通信チャンネル毎の通信エラー発生率との観測事例が表形式で示されている。前者は（ａ）として、後者は（ｂ）としてそれぞれ示されている。
【００３６】
図６によれば、無線ＬＡＮ機器の電波強度が−５５ｄＢｍを越えた通信チャンネルＣＨ５〜ＣＨ８でＺｉｇｂｅｅによるパケットエラー率が２５％以上を示しており、他の通信チャンネルにおけるパケットエラー率と比較してエラー発生率が高いことを示している。そこで、本実施例では−５５ｄＢｍを電波強度閾値として規定し、他の無線機器が発生する電波がその電波強度閾値以下の場合に電波干渉ありと認識して他の通信チャンネルに切替える構成とした。
【００３７】
即ち、ステップＳ１０５の電波強度測定処理で、他の無線機器が発生する電波強度αがその電波強度閾値βＴＨ以下であるα≦βＴＨと測定されると（ステップＳ１０６”ＹＥＳ”）、制御部１１０は、電波干渉が発生しているものと認識して、例えば、ＣＨ９等、次に設定されている通信チャンネルに切換えて（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０３のエンジン始動判定処理に戻る。以下、同様の手順を、他の無線機器が発生する電波がその電波強度閾値を越える値α＞βＴＨ（ステップＳ１０６”ＮＯ”）になるまで繰り返し実行する。すなわち、電波干渉が発生していないと認識できる電波強度が測定されるまで通信チャンネルの切換え（ｉ＝ｉ＋１）を繰り返す。
【００３８】
制御部１１０は、α＞βＴＨ（ステップＳ１０６”ＮＯ”）であると判定すると、ステップＳ１０３のエンジン始動判定処理に戻り、エンジン始動を検知することにより（ステップＳ１０３”ＹＥＳ”）、無線装置１１の初期化（チャンネルスキャン処理）を終了し、ＲＦ部１１２による無線装置２１からのデータ受信を待つ（ステップＳ１０８）。
【００３９】
制御部１１０は、ＲＦ部１１２が無線装置２１からのデータを受信すると（ステップＳ１０８”ＹＥＳ”）、受信データに基づく表示データを生成し、例えば、回転数等が表示されるエンジンメータ等のデータを、ＲＦ部１１２を介して無線装置２１へ送信して表示する制御を行う（ステップＳ１０９）。無線装置２１では、無線装置１１から送信された表示データをＲＦ部２１２で受信し、制御部２１０、ＣＡＮバス３０経由でキャビンユニット２２へ表示する。
【００４０】
図７に、上述した通信チャンネルの切換え前後におけるＲＦ信号の観測波形が示されている。図７（ａ）が、チャンネル切換え前の無線ＬＡＮによる電波干渉発生時のＲＦ信号波形であり、図７（ｂ）が通信チャンネル切替後の電波干渉回避後のＲＦ信号波形である。尚、Ａ、Ｂは、いずれもＺｉｇｂｅｅプロトコルで使用される通信チャンネルのＲＦ信号であり、点線で示したレベルは、通信チャンネルの切換えを行うために設定される電波強度閾値βＴＨである。
【００４１】
図７から明らかなように、通信中に無線ＬＡＮ機器による電波干渉が発生した場合でも電波干渉による影響の少ない通信チャンネルに自動切換えが行なわれることで、航行前の初期設定処理で安定した通信の確立を可能にする。尚、設定された通信チャンネルの電波強度の測定には約５ｍｓ程度の処理時間を要するため、エンジン回転数が検知されるエンジン始動時には電波強度の測定、及び通信チャンネルの切換えは行わないことで、航行中は、船外機１０から取得されるデータの無線通信処理に要する時間を短縮可能である。
【００４２】
（実施例の効果）
本実施例によれば、同じ周波数帯を使用する無線装置による電波干渉が発生した場合でも電波干渉の影響が少ない通信チャンネルに自動切換えが可能になり、従って、船舶航行前に安定した通信を確立することができる。その結果、他の無線装置による妨害波や反射による電波干渉の影響を受けにくくなり、船外機から送信されるオーバヒートやセンサ故障等のワーニング警告を受信できなくなる事態が回避される。
【００４３】
又、本実施例によれば、船外機のエンジン始動が検知されて以降は、通信チャンネルの電波強度の測定、及び通信チャンネルの切換えを禁止することで、エンジン始動後は、電波強度の測定、及び通信チャンネルの切換えが行われないことから、船舶航行中における船外機とキャビン間の通信に要する処理速度が短縮される。
【００４４】
尚、本実施例によれば、無線装置１１から無線装置１２への一方向通信についてのみ説明したが、無線装置２１から無線装置１１への操作情報の伝送等においても同じ原理で実現が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の無線通信システムは、主に船舶に適用されるものであり、船体の後尾に固定された船外機と、船体内部に設置されたキャビンのそれぞれに、無線ＬＡＮよりも更に狭い範囲で通信が可能な無線装置を設置することにより実現される。本発明の無線通信システムは、上述した船舶に限らず、車室内における車載情報機器のリモコンによる操作情報等、狭いエリアでの通信が要求される全ての分野への応用が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１…無線通信システム、１０…船外機、１１、２１…無線装置、１２…船外機本体、２２…キャビンユニット、３０…ＣＡＮバス、５１、５２、５４、５６…センサ、１１０…制御部、１１１…電波強度測定部、１１２…ＲＦ部、１２０…エンジン、１２１…各種センサ、１２２…ＥＣＵ。
【図１】
2011160064.tif 000003
【図２】
2011160064.tif 000004
【図３】
2011160064.tif 000005
【図４】
2011160064.tif 000006
【図５】
2011160064.tif 000007
【図６】
2011160064.tif 000008
【図７】
2011160064.tif 000009
【図８】
2011160064.tif 000010