JP2008003897A - 通信特性測定システムおよび検定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現在の検定機関において行われている測定処理を検定申込者側で実行するのに適した通信特性測定システムおよび検定方法を提供する。
【解決手段】検定の対象となる、近距離無線通信技術を利用する測定対象の測定を検定申込者側で自動測定システムにより実行する。この自動測定システムにより得られた測定データは電子署名を施して通信ネットワーク経由で検定機関宛に送信される。検定機関では、受信した測定データを検定し、検定結果を検定申込者へ通知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、近距離無線通信技術を利用する測定対象とこの測定対象との間で通信を行うアンテナとの間の通信特性を測定する通信特性測定システムおよびこれを用いた検定方法に関する。

ＩＳＯ１４４４３相当の非接触通信ＩＣカードおよびこの機能を内蔵した携帯電話端末として、フェリカ(Felica)チップという非接触通信ＩＣを搭載したものが知られている。（"Felica"はソニー株式会社の登録商標である。）この非接触通信ＩＣの通信アンテナは、より線か単線か、ワイヤかフレキかエナメルか、３巻品か４巻品か、など、アンテナの形状と材質、筐体の形状などの要因により、その通信特性は大きく変動する。端末開発に際してメーカーとしてのノウハウを蓄積するには、非接触通信ＩＣの通信アンテナの通信特性について精密な多くのサンプルデータと分析が必要とされる。

一般的に、ＩＳＯ１４４４３相当の非接触通信ＩＣカード技術においては、通信可能半径においても、コミュニケーションホール（通信不可領域）が発生することがある。リーダライタの発生する動作磁界のどの位置にどのような角度でＩＣカードが置かれるかによって磁気結合状態が変化する。磁気結合状態によってＩＣカードに誘起する電圧が変動し、回路を安定に動作させるための電圧制御によって、負荷インピーダンスが変化する。この負荷インピーダンスと負荷変調のためにスイッチする抵抗／キャパ下が並列接続されるが、その合成値の変化が少ない状態になる。非接触通信ＩＣカードアンテナの導線ループからリーダライタ（読取装置）のアンテナ導線を通過する磁束の通過度合いを表す係数Ｋが大きくなると、リーダライタとＩＣカードが互いに影響し合って共振状態が変化し、位相回転によって波形が変化する。

カード形状の非接触通信ＩＣの場合、ＩＣカードとリーダライタ間では電磁誘導の原理で磁界を電圧に変換する。誘起される電圧は、磁界の強さ（Ｈ）、受信コイルの内面積（Ｓ）、コイルの巻数、搬送波の周波数（ｆ）に比例する。ＩＣカードと特定のリーダライタとの間では、受信コイルの内面積と巻数は一定であり、搬送波の周波数は電波規制や標準規格で決められている。ただし、磁界の強さだけがリーダライタとＩＣカードのアンテナコイルの相対位置関係によって変化する。

ＪＲ東日本旅客鉄道株式会社が実施しているモバイルＳｕｉｃａ（登録商標）など、携帯電話機等の電子機器に内蔵された非接触通信用アンテナでは、コイルの内面積とコイルの巻数も不定となり、コミュニケーションホールの発生箇所の予測シミュレーションはさらに困難となる。

したがって、非接触ＩＣカード技術を利用した電子機器の開発効率向上と品質向上を目的とした自動測定システムの普及は急務と考えられている。

非接触通信ＩＣカードおよびこれを内蔵した電子機器内に用いられる近距離無線通信技術は社会生活基盤として機能するものとして広範に普及することが望まれるものであり、非接触通信用アンテナの通信特性は如何なる製造業者の如何なるセット上であろうと均一に保障されることが望ましい。従って、携帯電子機器に内蔵される非接触通信ＩＣカードに用いられる通信アンテナの通信特性および通信特性を保証するために、検定機関を設置し、市場に流通する近距離無線通信技術の性能の均一化を試みることが行われている。

図１に、現行の近距離無線通信技術の検定システムの業務プロセスを示す。まず、製造業者は近距離無線通信技術を内蔵する携帯電子機器の、仕様検討・設計・試作開発を行う（Ｓ１１１）。この試作開発が一定の段階まで進むと、製造業者から検定機関に対して、検定申込を行う（Ｓ１１２）。通常この申し込みは有償であり、料金支払が発生する。申し込み後、製造業者から検定機関に対して開発途中の電子機器セットを提供する（Ｓ１１３）。その後、検定機関にて、通信特性測定が実施される（Ｓ１１４）。検定機関にて測定作業が済むと、検定機関から製造業者に対して合否判定を含めて検定結果の通知が行われる（Ｓ１１５）。

検定機関にて行われる通信特性測定業務では、携帯電子機器内蔵の非接触通信ＩＣチツプ（ＩＳＯ１４４４３相当）の通信アンテナの通信特性の確認のため、開発工程において、最大通信距離の計測、３次元通信不可領域の計測（３次元ＮＵＬＬ点計測）、ＪＲ擬似改札機を用いた真偽判定計測、を実施する必要がある。当該計測作業の作業工数は膨大である。そこで手動操作による治具および産業用ロボットを用いて自動計測を行うのが一般的である。

しかし手動操作の方式はデータサンプリングに時間工数を浪費する。特にミリ単位による測定の場合、測定ポイントが非常に多くなる（最大通信距離測定時：０ｍｍ〜２００ｍｍの２００ポイント，３次元ＮＵＬＬ点測定時：２００ｘ２００ｘ２００の８００万ポイント）。測定ポイントが多いとき、手動作業と目視によるデータサンプリングは作業担当者を心理的に圧迫することがあり、データ精度が低くなる、測定値の再現性が低くなる、または測定手順が様々で測定担当者依存になる、といった不都合が発生することがある。

そこで、６自由度多間接産業用ロボットを用いる方式である。６自由度多間接産業用ロボットアーム・マニピュレータを用いることにより、最大通信距離測定、３次元通信不可領域測定、共振周波数測定、ＪＲ東日本モバイルスイカ改札性能試験（タッチ＆ゴー試験）の各計測作業において、計測結果の再現性の向上と収集データの精密化が期待できる。

上記のような検定機関における従来の業務プロセスには以下の潜在的問題点がある。

まず、測定の実施時点からその検定結果の受け取り時点までに、相当の時間を要し、検定申込者である製造業者の開発工程と開発スケジュールと開発コストを圧迫する。

また、製造業者は多量の試作機を検定機関に一旦持ち込む必要があり、手間がかかる。

測定データが公表されず、測定状況が製造業者側で把握しにくく、また測定結果データの解析が困難である。

検定機関の人員が検定作業のスループットの制約になり、近距離無線通信技術を利用する検定対象機器の開発普及の制約になる。

本発明はこのような背景においてなされたものであり、現在の検定機関において行われている測定処理を検定申込者側で実行するのに適した通信特性測定システムおよび検定方法を提供しようとするものである。

本発明による通信特性測定システムは、近距離無線通信技術を利用する測定対象とこの測定対象との間で通信を行うアンテナとの間の通信特性を測定する測定手段と、測定時の環境データを収集するデータ収集手段と、前記測定手段により得られた測定データおよび前記データ収集手段により得られた測定時環境データに電子署名を生成する電子署名手段と、前記電子署名とともに前記測定データおよび前記測定時環境データを通信ネットワーク経由で検定機関宛に送信する送信手段とを備える。

この構成では、測定データおよび測定時環境データに電子署名を施して検定機関宛に送信するので、データの改ざんが防止され、検定申込者の側で特性測定を行うことが可能となる。

特に、前記測定手段による通信特性の測定、前記データ収集手段による環境データの収集、電子署名手段による電子署名の生成、前記送信手段による送信を自動制御する自動制御手段を備えることにより、測定側での恣意が排除される。

本発明による検定方法は、近距離無線通信技術を利用する測定対象の検定方法であって、検定の対象となる測定対象の測定を検定申込者側で自動測定システムにより実行させるステップと、前記自動測定システムにより得られた測定データに電子署名を施して通信ネットワーク経由で検定機関宛に送信させるステップと、受信した測定データを検定するステップと、検定結果を前記検定申込者へ通知するステップとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば以下のような効果が得られる。
[1]製造業者の開発スケジュールを短縮し、開発コストを軽減できる。
[2]検定機関において人的窓口業務を軽減できるとともに、測定処理を行う必要がなくなるので、検定のスループットが向上する。
[3]製造業者側で測定実施状況を把握しながら再現性の高いデータ取得と分析が可能となる。
[4]公平性が確保され、検定結果の合否に関する信頼度が向上する。
[5]検定機関から自動測定システムを配布することにより、測定対象機器の開発普及を促進し、かつ市場に流通する電子機器の品質の均一化を効率よく実現する。

以下、本発明の好適な実施の形態について他の図を参照しながら詳細に説明する。

図２は、本実施の形態に係る業務プロセスのフローを示している。本発明では、当該近距離無線通信技術を搭載する携帯電子機器等の測定対象の通信特性の測定をその測定対象の製造業者の側で行うものとする。但し、検定のための測定作業を検定申込者の側で実行することにより恣意的な行為を排除するための工夫を行っている。そのために測定の実行から測定結果の検定機関への送付までの処理を自動化するとともに、測定結果を改ざんできないような措置を採っている。

まず、検定機関から、当該近距離無線通信技術を搭載する携帯電子機器等の測定対象の製造業者に対して、自動測定システムを貸与または販売する（Ｓ１２１）。製造業者はにより構成される自動測定システムを用いて、仕様検討・設計・試作開発を進める（Ｓ１２２）。所定の段階まで開発が進むと、製造業者は自動測定システムを用いて、測定対象の通信特性測定を実施する（Ｓ１２３）。近距離無線通信の読み取り装置から取得する測定データおよび測定時環境データ（後述）に電子署名（デジタル署名ともいう）を施し、インターネット、直通ＷＡＮ、携帯電話送信網等の通信ネットワークを経由して検定機関に対して送信する（Ｓ１２４）。電子署名とは正当性を保証するためにデジタル文書につけられる署名情報であり、通常、周知の公開鍵暗号方式における電子署名の技術を利用して生成される。電子署名の受信者は、送信者の公開している復号鍵を用いて送信者の電子署名を復号することにより、その文書が本当に送信者から送られてきたものである（改竄されていない）ことを確認することができる。検定機関ではデータを受信し、測定データの分析・解析をシステムプログラムによる自動処理にて行い（Ｓ１２５）、製造業者に対して検定結果の通知を行う（Ｓ１２６）。

図３に、本実施の形態における通信特性測定システム（自動測定システム）の構成例として、制御ＰＣ１４０およびその周辺機器を示す。

制御ＰＣ１４０は、図示しないが、ハードウェア的には、ＣＰＵと、その制御プログラムを格納したＲＯＭ，ＨＤＤ等の記憶装置、データの一時記憶および作業領域を提供するＲＡＭ等のメモリ、入出力インタフェース、キーボード，マウス等の入力デバイス、ＬＣＤ，ＣＲＴ等の表示デバイスを備えて構成される。また、制御ＰＣ１４０には各種の周辺機器が接続される。

図３の例では、制御ＰＣ１４０には、測定実行中のシステムの静止画や動画を得るための撮影機能を提供するカメラ３１１、非接触通信ＩＣ読取機能（変復調機能、暗復号機能、コマンド解析生成機能を含む）を提供するリーダライタ３１２、端末移動把持機能を提供するマニピュレータ・把持部３１３、温度・湿度検出機能を提供する温度計・湿度計３１４、暗号処理機能・乱数生成機能・ハッシュ関数機能を提供するスマートカードＩＣ３１５、共振周波数測定機能を提供する測定器（測定用アンテナを含む）３１６が接続される。カメラ３１１、温度計・湿度計３１４は本発明におけるデータ収集手段を構成する。スマートカードＩＣ３１５は本発明における電子署名手段を構成する。

制御ＰＣ１４０は、カメラ３１１を制御する監視カメラ制御機能３０１、非接触通信ＩＣリーダライタ３１２と通信を行う読取装置間通信制御機能３０２、マニピュレータ・把持部３１３を制御するロボット制御機能（モータ制御機能、フィードバック制御機能を含む）３０３、温度計・湿度計３１４を制御する温度・湿度計制御機能３０４、スマートカードＩＣ３１５を制御するスマートカードＩＣ通信制御機能３０５、および、共振周波数測定器３１６を制御する測定器制御機能３０６を含む。

自動測定システムはでは制御ＰＣで動作するソフトウェアが、近距離無線通信の読み取り装置から測定データを取得して、処理全体をコントロールする。また、近距離無線通信の読み取り装置からの測定データ取得と並行して、測定時環境データを取得し、ハッシュ関数とＲＳＡ暗号または楕円曲線暗号による非対称鍵暗号による電子署名を施し、インターネット、直通ＷＡＮ、携帯電話送信網を経由して検定機関に対して送信する。この際の測定時環境データには時刻、撮像静止画、動画、温度データ、計測器出カデータが含まれる。

図４に示すとおり、スマートカードＩＣが備えているべきロジック（機能）は次のとおりである。
(1)素数生成機能、Miller-rabin法など合成数判定機能
(2)非対称鍵暗号方式の鍵ペア生成機能、鍵ペア検算機能
(3)乱数生成機能（擬似乱数生成機能、真性乱数生成機能いずれか一つでよい、複数でもよい）
(4)ハッシュ関数機能（SHA1、SHA256、MD5、RIPEMDなどいずれか一つでよい）
(5)四則演算機能、論理演算機能
(6)非対称鍵暗号方式の暗復号機能（RSA暗号、楕円曲線暗号などいずれか一つでよい、複数でもよい）
(7)共通鍵暗号方式の暗復号機能（DES、3DES、AESなどいずれか一つでよい、複数でもよい）
(8)シリアル・パラレル通信機能（いずれか一つでよい、複数でもよい）
(9)データ記憶領域の書き込み、読み込み機能

これらの機能によって、データの暗号化・復号化、電子署名等の必要が処理を行うことができる。但し、本発明においてデータの改ざん防止は必須であるが、データの秘匿は必ずしも必要ではないので暗号化は必須ではない。

図２のステップＳ１２２で貸与または販売される自動測定システムの構成例を以下に説明する。

図５は、測定システムの第１の構成例を示している。

台座１５０に直立する支柱１５５が固定され、この支柱１５５に対して水平方向に突出するアーム１５７が鉛直方向に摺動可能に支持されている。アーム１５７の下側には姿勢制御モータ２２５を介して把持部１６３が取り付けられている。これにより把持部１６３で把持した測定対象の姿勢を制御することができる。この場合、把持部１６３を吊す軸周りの回転角および把持部１６３の仰角を変化させることができる。把持部１６３は測定対象１１０を把持できるように構成されている。測定対象１１０は、非接触通信ＩＣ内蔵機器またはカードである。カードの場合にはカードを収納するアダプタを介してカードを把持するようにしてもよい。

また、アーム１５７の鉛直方向の移動（すなわち上下動）を自動制御するための縦方向モータ２１０と、アーム１５７に対して、水平方向に摺動可能に取り付けられた測定対象１１０の水平方向の移動を自動制御するための横方向モータ２２０を設けている。これらのモータ２１０，２２０は直動アクチュエータを構成し、その動作は制御ＰＣ１４０により制御される。上記姿勢制御モータ２２５の動作も制御ＰＣ１４０により制御される。これにより、リーダライタ・アンテナ１２０に対する測定対象１１０の垂直方向および水平方向の位置およびその姿勢が自動制御される。この例では、リーダライタ・アンテナ１２０には、リーダライタの制御基板およびアンテナ基板を内包している。

アーム１５７に取り付けられた測定対象１１０の下方の台座１５０上には、測定対象１１０と通信を行う非接触通信ＩＣカードリーダライタ・アンテナ１２０が配置される。このリーダライタ・アンテナ１２０は制御ＰＣ（データ収集ＰＣ）１４０とケーブルを介して接続される。台座１５０の近傍には測定対象１１０の非接触通信ＩＣの通信アンテナの共振周波数を測定するためのアンテナ１３０が配置され、このアンテナ１３０はケーブルを介して測定器１３２に接続されている。

図６は図５の測定システムの第１の変形例を示している。図５に示した構成要素と同様の部位には同じ参照符号を付し、重複した説明は省略する。図５の構成では、把持部１６３の姿勢制御ができるように把持部１６３を姿勢制御モータ２２５で支持したが、図６では、台座１５０側に姿勢制御モータ２２５を設け、これでリーダライタ・アンテナ１２０を姿勢制御可能に支持するようにしている。すなわち、リーダライタ・アンテナ１２０を支持する軸周りの回転角およびリーダライタ・アンテナ１２０の仰角を変化させることができる。

図７は図５の測定システムの第２の変形例を示している。この例は図５と図６の構成を折衷したものであり、把持部１６３とリーダライタ・アンテナ１２０の両方の姿勢を制御できるように、二つの姿勢制御モータ２２５を用いている。

図８は本発明の実施の形態に係る自動測定システムの第２の構成例を示している。この方式では、球面モータ２３０を用いた６自由度マニピュレータを用いる。通常、多関節ロボットアームが動作範囲内の３次元空間内で、ワークをあらゆる姿勢で位置固定するためには６自由度必要である。この例では、３個の球面モータ２３０を用い、各球面モータ２３０でリンクを連結している。直列接続したリンクの一端はフロアに固定し、多端には把持部１６３を取り付けている。

６自由度のロボットアームを構成するにあたり、図９（ａ）に示すように、電磁式サーボモータを用いるならばモータは６個必要になる。図９（ｂ）に示すように、同等の機能のロボットアームを構成するのに球面モータを用いるときは、必要なモータは３個で済む。

球面モータを用いた６自由度マニピュレータによる効果として、以下の点を挙げることができる。すなわち、マニピュレータのリンクの設計において、縦弾性係数Ｅ、横弾性係数Ｇ、断面二次モーメント、断面二次極モーメントの計算量が１／２になり、リンクを構成する材料の設計工数が軽減される。また、より小型の６自由度マニピュレータを実現することができる。

図１０は、把持部１６３の一構成例の平面図（ａ）および正面図（ｂ）を示している。平面図は正面図のＡ−Ａ’断面図である。把持部の爪（フィンガ）の開閉にはモータから出力するトルクを利用する。

モータ２００のシャフト４７にはピニオン４３が結合されている。互いに平行にスライド可能に構成された１対のラック４１にピニオン４３が係合し、ピニオン４３の回転が１対のラック４１の平行スライド動作に変換される。１対のラック４１には測定対象を把持するための１対の爪４５が取り付けられており、１対のラック４１の平行スライド動作に伴って１対の爪４５の間隔が狭まったり広がったりする。この構成により、モータ２００の回転により測定対象１１０を爪４５により把持することができる。

なお、各部に用いられるモータとして超音波モータを利用することにより、モータが発する電磁界が、非接触通信ＩＣチップの通信アンテナの通信特性測定結果に影響を与えることなく、測定を実施することができる。また加えて、小型のロボットハンドを構成することが可能になる。

ここで、本発明において用いる超音波メータの動作原理について説明する。超音波モータの動作原理には、定在波方式と進行波方式の二種類がある。

図１１は定存波方式の超音波モータの原理を説明するための図である。定在波方式の超音波モータは、圧電セラミック５１を１対の金属５２で挟んで一体化して圧電振動子（縦振動子とも呼ぶ）５０を構成する。圧電セラミック５１に圧電振動子５０の共振周波数近傍の交流電圧を印加すると、縦振動が発生する。圧電振動子５０の片端に出力取出用の振動片５３を取り付け、移動体５５に対して角度θだけ傾けて設置する。振動片５３の先端は繰り返して移動体５５を突っつくことにより、移動体５５を一定方向に移動させる。定存波方式超音波モータは、進行波方式超音波モータに比べて、動作原理上、単位体積当りの出力が大きい、駆動効率が高い、という特徴を持つ。ただし、振動子の出力伝達部が同じ場所であり、その接触面積が小さいので、出力伝達部の摩耗が大きく、かつ、出力伝達の方法が基本的に同一方向なので、反転が困難である、というデメリットを持つ。

図１２は進行波方式の超音波モータの原理を説明するための図である。進行波方式の超音波モータは、圧電セラミック５９と金属等の弾性体５８を張り合わせて振動体６０を構成し、この振動体６０にばねなどの手段により加圧接触して移動体５５を設置する。圧電セラミック５９は、ステータとしての弾性体５８の片面に接着される。磨耗低滅のため、移動体５５の表面に耐磨耗性の摩擦材５７を設ける。圧電セラミック５９は、超音波振動を発生させる素子で、特定の高周波電圧を与えることによって、圧電セラミック５９自身が電歪により伸び縮みする。圧電セラミック５９に二組の駆動電極を形成し、所定の位相差を持った交流電圧を両組に印加すると、これにより発生した超音波振動は、ステータをたわませながら連続的に一方向に進む。盛り上がったり下がったり、この波形で進む超音波振動を、進行波と呼ぶ。振動体６０の表面上の点は楕円軌跡を描いて運動する。移動体５５は進行波の波頭でのみ振動体６０と接触し、楕円軌跡により摩擦駆動されて進行波の進行方向と逆の方向に移動する。

進行波方式の超音波モータは、定在波方式のものに比べ駆動効率は低いが、弾性波の進行とともに振動体と移動体の接触部分が連続的に変わり、接触面積が大きいので接触部分の磨耗を滅少できる。また、二つの印加電圧の位相差を±９０度に切り替えるだけで、進行波の進行方向を変えることができる。このように進行波の進行方向の反転により簡単に反転動作ができる。

図１３は、進行波方式超音波モータの駆動方法を説明するための図である。
この場合、圧電セラミックの二組の駆動電極に所定の位相差（９０度）を持った二つの交流電圧Ｅ１，Ｅ２を同時に印加する。
定在波１： ε ｓｉｎωｔ ｃｏｓ ｋｘ
定在波２： ε ｃｏｓωｔ ｓｉｎ ｋｘ
ε ｓｉｎω ｔ ｃｏｓｋｘ ＋ ε ｃｏｓω ｔ ｓｉｎ ｋｘ
＝ε ｓｉｎ（ωｔ−ｋｘ）
ここに、εは振動の振幅値、ωは各週は数、ｔは時間、ｋは波数、ｘは進行方向の座標である。

進行波方式超音波モータの特徴をまとめれば次のとおりである。
・駆動効率が低い
・弾性波の進行とともに振動体と移動体の接触部分が連続的に変わり、しかも接触面積が大きいので接触部分の磨耗を減少できる
・反転が容易である
・減速機構なしで高トルクが得られる
・速度可変が容易である
・応答性が優れている
・保持トルクが大きく、静止時に電力が要らない
・非磁性材料で構成できる
・静粛性が優れている

この進行波方式は、振動体６０および移動体５５を円形に構成することにより回転型超音波モータを構成することができる。

図１４は回転型の超音波モータを用いて直動アクチュエータを構成した例を示す。回転型超音波モータは圧電セラミック６３、弾性体（ステータ）６４、ロータ６１、ベアリング６２および回転シャフト６５により構成される。回転シャフト６５にはネジ山が切られたネジ６６が形成または結合されている。一方、このネジ山と係合するネジ溝を内壁に有する円筒状のネジ受け６７がモータの円筒ケース６８内にその長手方向にスライド可能に支持されている。円筒ケース６８はモータに固定され静止状態にある。ロータ６１が回転するとこれに固着された回転シャフト６５が回転する。この回転によりネジ６６が回転し、ネジ受け６７を長手方向に沿って移動させる。ネジ受け６７はシャフト６９と結合されており、シャフト６９がネジ受け６７の移動とともに直線移動を行う。

超音波モータの部品としてはすべてに非磁性体の材料を用いている。例えば、直動アクチュエータを構成するモータの各種部品とその材料は次のとおりである。
ステータ：リン青銅またはセラミック
ロータ：セラミックまたはアルミニウム
シャフト：セラミックまたはリン青銅またはプラスチック
ベアリング：セラミック
ケース：プラスチックまたはアルミニウムまたはセラミック

このように、いずれの部品にも磁性体（強磁性体）の材料は用いない。これによりモータが通信特性に影響を与える可能性を極力排除する。近距離無線通信仕様の中でも磁束による誘導起電力を利用しているものは何らかの磁力（磁束）が通信領域内に存在すると誘導結合や変調処理に影響を与えることがある。したがって、磁性体を用いた超音波モータであっても、非磁性体材料を用いて構成することがシステムの信頼性と汎用性を向上させることになる。

図１５は、球面超音波モータの構成例を示している。球形のロータ７１をその両側から１対の圧電セラミック（ステータ）７２で挟み込む形で構成される。この球形超音波モータの部品としても非磁性体の材料を用いる。

図１６は、本実施の形態における通信特性測定システムの処理手順例を示すフローチャートである。この処理は図２のステップＳ１２３の「通信特性測定」およびステップＳ１２４の「測定データおよび測定環境データの送信」に相当する。

まず、測定システム全体を制御する制御ＰＣがカメラ、測定器、読取装置、マニピュレータ、スマートカードＩＣ、など周辺機器の動作確認を行う（Ｓ１０）。

ついで、把持部が測定対象携帯端末を把持する（Ｓ１１）。

そこで、測定対象のアンテナ中心点を共振周波数測定用アンテナ１３０の中心点に密着させて、測定器１３２からの測定値を読み込み保存する（Ｓ１２）。ついで、予め定められた静的試験と動的試験を実行する（Ｓ１３，Ｓ１４）。静的試験は、リーダライタ・アンテナ１２０に対して測定対象を個々の測定位置に固定した状態で非接触通信ＩＣの通信状態を確認するものである。しかし、実施の測定対象はユーザが把持した状態でリーダライタ・アンテナ１２０に対して移動させながら用いられるのが通例である。そこで、動的試験では、リーダライタ・アンテナ１２０に対して測定対象を移動させながら、通信状態を確認する。これらの試験の詳細について後述する。試験終了後に、把持部が当該測定対象を開放し、返却する（Ｓ１５）。

なお、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４の順序は任意である。

その後、次の測定対象があれば（Ｓ１６，Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に戻って新たな測定対象について上記の試験を実行する。

次の測定対象がなくなれば、記憶している採取データ項目（共振周波数測定データ項目、静的試験時データ項目および動的試験時データ項目）からハッシュ値を演算し、電子署名を生成し（Ｓ１７）、この電子署名とともに検定機関に測定結果データおよび測定環境データを送信する（Ｓ１８）。検定機関はこの測定結果データに基づいて所定の検定を行い、その結果を検定申込者に返送する。

図１７は、図１６に示したステップＳ１３の静的試験の採取データの項目と値の例、単位、説明等を示している。具体的には次のとおりである。なお、図１７の例は図５，図６に示したような直交軸型のアクチュエータを用いた例を示しているが、図７に示したような静的試験にロボットアーム型のアクチュエータを用いることもできる。
（１）測定地点XYZ座標： 測定地点を示す３次元座標である。例えば(X,Y,Z)=（-114.110, -370.500, 175.160）
関節モータ回転角度： 関節モータの回転角度である。この例での「関節モータ回転角度」は図５または図６の姿勢制御モータ２２５を想定している。例えば(A,B,C)=（90.000, -180.000, 0.000）、ここにＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、把持部のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の傾きを表している。
通信正当率： リーダライタと測定対象との間で正常な通信が行われる度合いである。例えばRESPONSE=99.9% (0999/1000)
「測定地点XYZ座標」としては、時間の経過に沿って移動する測定対象の軌跡を定める複数の位置の組み合わせを軌跡パターンとして、複数の軌跡パターンを予め用意しておく。
なお、Ｘ−Ｙは台座に平行な平面上での直交軸であり、ＺはＸ−Ｙ平面に垂直（支柱１５５に平行）な軸である。リーダライタ・アンテナ１２０の中心点と非接触通信ＩＣアンテナ中心点が密着する状態での両中心点の位置を測定位置の原点(X,Y,Z)=(0.000, 0.000, 0.000)とする。
（２）周辺温度/湿度： 単位は℃、％ｒｈ（相対湿度）である。
（３）測定時、測定地点XYZ座標におけるカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、JPEG等が望ましい。
（４）測定開始前、筺体把持時点でのカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、JPEG等が望ましい。
（５）測定終了後、筺体返却時点でのカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、JPEG等が望ましい。
（６）ネットワークタイムスタンプ（時刻配信業務認定業者経由で取得した値を用いることが望ましい）： RFC1305、RFC-2030に記載のあるNTPおよびSNTPフォーマットタイムスタンプ
（７）測定対象筐体ＩＤ： 測定対象筐体毎に振られるユニークな識別情報
（８）非接触通信ＩＣＩＤ： 非接触通信ＩＣの製品毎に割り振られるユニークな識別情報
（９）測定担当者ＩＤ：測定担当者毎に割り振られるユニークな識別情報、制御ＰＣに繋がったスマートカードＩＣから取得した値で代用してもよい。

図１８は、図１６に示したステップＳ１４の動的試験の採取データの項目と値の例、単位、説明等を示している。具体的には次のとおりである。なお、図１８の例はロボットアーム型のアクチュエータを用いた例を示しているが、動的試験に直交軸型のアクチュエータを用いることもできる。
（１）測定時の動作軌跡各点ＸＹＺ座標：例えば、(X1, Y1, Z1)=（-114.110, -370.500, 175.160 ） → (X2, Y2, Z2)=（35.890, -370.50, 255.16） → (X3, Y3, Z3)=（-234.110, -370.50, 275.16） → (X4, Y4,Z 4)=（-114.110, -370.500, 375.16）
ＸＹＺ軸については静止試験の場合と同様である。但し、ロボットアームを用いた場合、ロボットアームの根本位置をロボットアームシステムの原点とする。
各関節モータ回転速度：J1=20.000, J2=15.000, J3=22.000, J4=32.000, J5=15.000, J6=0.000
ここに、Ｊ１〜Ｊ６は図５（ａ）のマニピュレータ（ロボットハンド）の場合の各関節の回転速度を表わす。図５（ｂ）のマニピュレータの場合は各球面関節が二つの回転速度を兼ねる。また、球面モータの「回転速度」は印加する交流電圧の圧力値と周波数の少なくとも一方で決定される。
通信正答率：RESPONSE=99.9% (0999/1000)
（２）周辺温度/湿度： 単位は℃、％ｒｈ（相対湿度）である。
（３）測定時、測定地点XYZ座標におけるカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、MOTION JPEG等が望ましい。
（４）測定開始前、筺体把持時点でのカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、MOTION JPEG等が望ましい。
（５）測定終了後、筺体返却時点でのカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、MOTION JPEG等が望ましい。
（６）ネットワークタイムスタンプ（時刻配信業務認定業者経由で取得した値を用いることが望ましい）： RFC1305、RFC-2030に記載のあるNTPおよびSNTPフォーマットタイムスタンプ
（７）測定対象筐体ＩＤ： 測定対象筐体毎に振られるユニークな識別情報
（８）非接触通信ＩＣＩＤ： 非接触通信ＩＣの製品毎に割り振られるユニークな識別情報
（９）測定担当者ＩＤ：測定担当者毎に割り振られるユニークな識別情報

本発明における自動測定システムの構成は特に限定するものではないが、本実施の形態における超音波メータを利用した構成を採用することにより、[1]電磁式モータが測定データに影響を与えすぎる、[2]手動操作治具では測定データの再現性に乏しく、また人的工数が膨大である、[3]電磁式モータを用いた産業用６自由度多間接ロボットアーム・マニピュレータは筐体が大きく、高価で貸与および販売が困難である、とう欠点を補うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下のような効果が得られる。
[1]製造業者の開発スケジュールを短縮し、開発コストを軽減できる。
[2]検定機関の人的窓口業務を軽減できる。
[3]製造業者側で測定実施状況を把握しながら再現性の高いデータ取得と分析が可能となる。
[4]公平性が確保され、検定結果の合否に関する信頼度が向上する。
[5]検定機関から自動測定システムを配布することにより、測定対象機器の開発普及を促進し、かつ市場に流通する電子機器の品質の均一化を効率よく実現する。
[6]通信特性測定作業において、精密かつ正確なデータを自動的に収集することができる。収集したデータは、既存の方式で取得したものに比べ、自動化ロボットが内蔵するモータから発する電磁界の影響が無く、より正確である。
[7]測定対象が空間位置を移動している状態の測定データを正確に取得することができる。なおかつ空間位置において３自由度で姿勢を制御できる。
[8]携帯電話機内蔵の非接触通信ＩＣの通信アンテナは、より線か単線か、ワイヤかフレキかエナメルか、３巻品か４巻品か、など、アンテナの形状と材質、筐体の形状などの要因により、通信特性は大きく変動する。セット開発に際してメーカーとしてのノウハウを蓄積するには、精密な多くのサンプルデータと分析が必要とされる。本実施の形態はその開発工数を軽減する。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、測定対象とリーダライタとの関係は相対的なものであり、両者の位置関係は逆であってもよい。

また、上述のように回転式非磁性超音波モータの回転動作をねじで直動動作に変換する代わりに、通常の直動式非磁性超音波モータを用いてもよい。

現行の近距離無線通信技術の検定システムの業務プロセスを示す図である。 本発明の実施の形態に係る業務プロセスのフローを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における通信特性測定システムの構成例を示す図である。 図３内に示したスマートカードＩＣが備えているべきロジック（機能）の説明図である。 本発明の実施の形態における測定システムの第１の構成例を示す図である。 図５の測定システムの第１の変形例を示す図である。 図５の測定システムの第２の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態における測定システムの第２の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における６自由度のロボットアームの構成例（ａ）（ｂ）を示す図である。 本発明の実施の形態における測定システムの把持部の一構成例の平面図（ａ）および正面図（ｂ）である。 定存波方式の超音波モータの原理を説明するための図である。 進行波方式の超音波モータの原理を説明するための図である。 進行波方式超音波モータの駆動方法を説明するための図である。 回転型の超音波モータを用いて直動アクチュエータを構成した例を示す図である。 球面超音波モータの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における通信特性測定システムの処理手順例を示すフローチャートである。 図１６に示したステップＳ１３の静的試験の採取データの項目と値の例、単位、説明等を示す図である。 図１６に示したステップＳ１４の動的試験の採取データの項目と値の例、単位、説明等を示す図である。

符号の説明

１１０…測定対象、１２０…リーダライタ・アンテナ、１３２…測定器、１６３…把持部、２００…モータ、２１０…縦方向モータ、２２０…横方向モータ、２２５…姿勢制御モータ、２３０…球面モータ、３０１…監視カメラ制御機能、３０２…読取装置間通信制御機能、３０４…温度・湿度計制御機能、３０５…通信制御機能、３０６…測定器制御機能、３１１…カメラ、３１２…リーダライタ、３１３…マニピュレータ・把持部、３１４…温度計・湿度計、３１６…共振周波数測定器

Claims (4)

1. 近距離無線通信技術を利用する測定対象とこの測定対象との間で通信を行うアンテナとの間の通信特性を測定する測定手段と、
   測定時の環境データを収集するデータ収集手段と、
   前記測定手段により得られた測定データおよび前記データ収集手段により得られた測定時環境データに電子署名を生成する電子署名手段と、
   前記電子署名とともに前記測定データおよび前記測定時環境データを通信ネットワーク経由で検定機関宛に送信する送信手段と、
   を備えたことを特徴とする通信特性測定システム。
2. 前記測定手段による通信特性の測定、前記データ収集手段による環境データの収集、電子署名手段による電子署名の生成、前記送信手段による送信を自動制御する自動制御手段を備えた請求項１記載の通信特性測定システム。
3. 前記測定時環境データには時刻、撮像静止画、動画、温度データ、計測器出カデータが含まれる請求項１記載の通信特性測定システム。
4. 近距離無線通信技術を利用する測定対象の検定方法であって、
   検定の対象となる測定対象の測定を検定申込者側で自動測定システムにより実行させるステップと、
   前記自動測定システムにより得られた測定データに電子署名を施して通信ネットワーク経由で検定機関宛に送信させるステップと、
   受信した測定データを検定するステップと、
   検定結果を前記検定申込者へ通知するステップと
   を備えたことを特徴とする検定方法。