JP2011229050A - Communication device and method of communication - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信装置および通信方法に関する。 The present invention relates to a communication device and a communication method.
潜水中のダイバーは、自身の安全を確保すべく、他のダイバーや母船との通信を行う必要があり、水中では電波の減衰が大きいため、超音波を用いた通信が広く行われている。
このように水中で使用する通信装置は小型化や低消費電力化が望まれており、例えば、下記特許文献1に示すように、1つの周波数を用いて同期スロットで同期を取り、送受信のタイミングを合わせることで半2重による双方向の通信を行う技術が提案されている。
Divers who are diving need to communicate with other divers and mother ships in order to ensure their own safety. Since underwater radio waves are greatly attenuated, communication using ultrasonic waves is widely performed.
Thus, a communication device used underwater is desired to be reduced in size and power consumption. For example, as shown in
このような通信装置は、通信相手との同期を取るために正確に計時する必要があり、水晶振動子を用いて時間を計測している。しかしながら、通信装置が水中で使用される場合、使用環境の温度が低下することで水晶振動子の特性が変化し、計時誤差が生じて通信相手との送受信タイミングに時間的なズレが生じ、正常に通信が出来なくなることがあった。本発明は、通信相手との間で生じる送受信タイミングの時間的なズレを補正することを目的とする。 Such a communication device needs to measure time accurately in order to synchronize with a communication partner, and measures time using a crystal resonator. However, when the communication device is used underwater, the characteristics of the crystal unit change due to a decrease in the temperature of the usage environment, a timing error occurs, and there is a time lag in the transmission / reception timing with the communication partner. In some cases, communication could not be performed. An object of this invention is to correct | amend the time gap of the transmission / reception timing which arises between communication partners.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
本適用例にかかる通信装置は、水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信装置であって、前記超音波を検出または生成する超音波トランスデューサーと、前記超音波を用いて通信する通信部と、一定の時間長さを有するスロットが時系列に割り当てられたテーブルであって、前記他の通信装置と共通の前記テーブルを記憶する記憶部と、前記他の通信装置と同期を取り、前記スロットに基づいて前記通信部に対して送受信の切り替えを指示するスロットタイミング管理部と、前記他の通信装置との距離に関する距離情報を取得する距離取得部と、前記テーブルに従い前記他の通信装置から送信された信号を前記通信部が受信するまでに所要する所要時間を計測する時間計測部と、前記所要時間および前記距離情報に基づいて、前記他の通信装置との同期の差異時間を算出し、算出した前記差異時間に応じた同期の修正を前記スロットタイミング管理部に指示するスロットタイミング修正指示部と、を備え、前記スロットタイミング管理部は、前記スロットタイミング修正指示部の指示に基づいて、前記他の通信装置との同期を前記差異時間に応じて修正することを特徴とする。
[Application Example 1]
A communication apparatus according to this application example is a communication apparatus that communicates with other communication apparatuses using ultrasonic waves as a transmission medium in water, using the ultrasonic transducer that detects or generates the ultrasonic waves, and the ultrasonic waves. A communication unit that communicates, a table in which slots having a certain length of time are assigned in time series, a storage unit that stores the table common to the other communication device, and a synchronization with the other communication device A slot timing management unit that instructs the communication unit to switch transmission / reception based on the slot, a distance acquisition unit that acquires distance information about a distance from the other communication device, and the other according to the table A time measuring unit for measuring a time required for the communication unit to receive a signal transmitted from the communication device, and based on the time required and the distance information. A slot timing correction instruction unit that calculates a difference time of synchronization with the other communication device and instructs the slot timing management unit to correct synchronization according to the calculated difference time. The management unit corrects the synchronization with the other communication device according to the time difference based on an instruction from the slot timing correction instruction unit.
このような構成によれば、通信指示が時系列に割り当てられ、他の通信装置と共通のテーブルに基づき、他の通信装置と同期を取って送信状態と受信状態と待機状態とを切り替えるため、通信装置は1つの周波数の超音波を用いて他の通信装置と双方向に通信できる。また、スロットタイミング修正指示部は、テーブルに従い他の通信装置から送信された信号を受信するまでに所要する所要時間および距離情報に基づいて、他の通信装置との同期の差異時間を算出し、算出した差異時間に応じて他の通信装置との同期の修正をスロットタイミング管理部に指示する。この結果、スロットタイミング管理部は、差異時間に応じて他の通信装置との同期を修正する。従って、他の通信装置との送受信タイミングにズレが生じても、そのズレは補正されるため、送受信タイミングのズレにより他の通信装置と通信できなくなることを回避できる。 According to such a configuration, communication instructions are assigned in time series, and based on a table common to other communication devices, in order to switch between a transmission state, a reception state, and a standby state in synchronization with other communication devices, A communication device can communicate bidirectionally with other communication devices using ultrasonic waves of one frequency. Further, the slot timing correction instruction unit calculates a difference time of synchronization with the other communication device based on a required time and distance information required to receive a signal transmitted from the other communication device according to the table, The slot timing management unit is instructed to correct synchronization with another communication device according to the calculated difference time. As a result, the slot timing management unit corrects synchronization with other communication devices according to the difference time. Therefore, even when a transmission / reception timing with another communication apparatus is misaligned, the misalignment is corrected, so that it is possible to prevent communication with another communication apparatus from being disabled due to a deviation in the transmission / reception timing.
[適用例2]
上記適用例にかかる通信装置において、情報を受信する受信部と、前記スロットタイミング管理部の指示に基づいて前記受信部に供給する電源を制御する電源制御部と、を備えることが好ましい。
[Application Example 2]
The communication apparatus according to the application example preferably includes a receiving unit that receives information and a power control unit that controls power supplied to the receiving unit based on an instruction from the slot timing management unit.
このような構成によれば、スロットに基づいて受信装置に供給する電源は制御されるため、通信装置の低消費電力化を図れる。 According to such a configuration, since the power supplied to the receiving device is controlled based on the slot, the power consumption of the communication device can be reduced.
[適用例3]
上記適用例にかかる通信装置において、前記距離取得部は、前記他の通信装置から送信される前記距離情報を受信して取得しても良い。
[Application Example 3]
In the communication device according to the application example, the distance acquisition unit may receive and acquire the distance information transmitted from the other communication device.
[適用例4]
上記適用例にかかる通信装置において、前記距離取得部は、前記他の通信装置が前記テーブルに従い送信した前記信号を前記通信部が受信するまでに所要する時間に基づいて、前記距離情報を算出しても良い。
[Application Example 4]
In the communication device according to the application example, the distance acquisition unit calculates the distance information based on a time required for the communication unit to receive the signal transmitted by the other communication device according to the table. May be.
[適用例5]
本適用例にかかる通信方法は、水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と同期を取り、前記他の通信装置と共通のテーブルに割り当てられた一定の時間長さを有するスロットに基づき、前記超音波を用いて通信する通信方法であって、前記他の通信装置との距離に関する距離情報を取得する距離取得工程と、前記テーブルに従い前記他の通信装置から送信された信号を受信するまでに所要する所要時間を計測する時間計測工程と、前記所要時間および前記距離情報に基づいて、前記他の通信装置との同期の差異時間を算出する算出工程と、算出した前記差異時間に応じて同期を修正する修正工程と、を有することを特徴とする。
[Application Example 5]
The communication method according to this application example is based on a slot having a certain length of time allocated to a common table with the other communication device by synchronizing with other communication devices using ultrasonic waves as a transmission medium in water. A communication method for communicating using the ultrasonic wave, wherein a distance acquisition step for acquiring distance information related to a distance from the other communication device and a signal transmitted from the other communication device according to the table are received A time measuring step for measuring a required time required for the calculation, a calculating step for calculating a difference time of synchronization with the other communication device based on the required time and the distance information, and according to the calculated difference time And a correction step for correcting synchronization.
このような方法によれば、通信指示が時系列に割り当てられ、他の通信装置と共通のテーブルに基づき、他の通信装置と同期を取って送信状態と受信状態と待機状態とを切り替えるため、1つの周波数の超音波を用いて他の通信装置と双方向に通信できる。また、テーブルに従い他の通信装置から送信された信号を受信するまでに所要する所要時間および距離情報に基づいて、他の通信装置との同期の差異時間が算出され、算出された差異時間に応じて他の通信装置との同期の修正が指示される。この結果、差異時間に応じて他の通信装置との同期が修正される。従って、他の通信装置との送受信タイミングにズレが生じても、そのズレは補正されるため、送受信タイミングのズレにより他の通信装置と通信できなくなることを回避できる。 According to such a method, communication instructions are assigned in time series, and based on a table common to other communication devices, in order to switch between a transmission state, a reception state, and a standby state in synchronization with other communication devices, Bidirectional communication with other communication devices is possible using ultrasonic waves of one frequency. Also, based on the time required to receive a signal transmitted from another communication device according to the table and the distance information, the difference time of synchronization with the other communication device is calculated, and the difference time calculated according to the calculated difference time To instruct synchronization correction with other communication devices. As a result, synchronization with other communication devices is corrected according to the difference time. Therefore, even when a transmission / reception timing with another communication apparatus is misaligned, the misalignment is corrected, so that it is possible to prevent communication with another communication apparatus from being disabled due to a deviation in the transmission / reception timing.
以下、水中で送受信可能な通信装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a communication device capable of transmitting and receiving underwater will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
図1は、本実施形態に係る通信装置を適用した水中通信システム50の適用例を説明する図である。この水中通信システム50は、母船10に備えられた親機100と、水中を潜水するダイバー5の腕に装着された子機200との間で、所定の周波数の超音波により通信を行う。
親機100は、防水処理や耐水圧処理が施された圧電素子部120を有する。この圧電素子部120は、通信線102を介して母船10と接続され、母船10から水中に釣支されている。親機100で生成された通信信号は、圧電素子部120から超音波として水中に放射される。また、水中の子機200から送信された超音波は、圧電素子部120で通信信号に変換されて親機100で受信処理される。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an application example of an
The
子機200は、防水処理や耐水圧処理が施されたダイバーウォッチの様態であり、親機100の圧電素子部120から放射された超音波を受信すると共に、親機100に対して超音波を送信する。
尚、超音波の周波数は、10KHzから2MHzの間の周波数を想定し、親機100と子機200の大きさ、通信信号のパワーおよび回路構成における利点等を考慮して決定される。例えば、周波数として455KHzを採用し、ビットレートとして2kbps〜8kbpsを採用しても良い。また、親機100と子機200間の通信距離は、40m〜50m程度を想定する。
The frequency of the ultrasonic wave is determined in consideration of the size of the
図2は、親機100と子機200の機能構成を説明する図である。尚、1台の親機100に対する子機200の台数は、1台に限定されるものではなく、略同一の機能部で構成される複数台であっても良い。
本実施形態では、親機100と子機200とは、図3に示すような交信手順で交信する。この場合、親機100は、一方の交信テーブル(タイムスロット)300に従い、2台の子機(200A,200B)は、一方のタイムスロット300に対応する他方のタイムスロット(310A,310B)に従い通信する。これらのタイムスロット(300,310A,310B)は、一定の時間長さ(T0)を有し、他との通信を指示するスロット毎に交互に通信することで、1つの周波数による双方向通信を実現する。尚、他方のタイムスロット(310A,310B)は、親機100が一方のタイムスロット300を決定することで一意的に決定される。他方のタイムスロット(310A,310B)は、子機200が予め記憶していても良く、親機100から送信されても良い。
1つのスロットは、親機から子機に対する送信パケットPKSと、子機から親機に対する応答パケットPKRを含む。送信パケットPKSと応答パケットPKRのデータ構成は、例えば、先頭を示し同期を取るためのプリアンブル領域、ID情報領域、伝達情報領域およびエラーチェックのための巡回冗長検査(CRC)領域等を想定する。
FIG. 2 is a diagram illustrating the functional configuration of the
In the present embodiment, the
One slot includes a transmission packet PKS from the parent device to the child device and a response packet PKR from the child device to the parent device. The data structure of the transmission packet PKS and the response packet PKR assumes, for example, a preamble area for indicating the head and synchronization, an ID information area, a transmission information area, a cyclic redundancy check (CRC) area for error check, and the like.
タイムスロット(300,310A,310B)に示すように、親機100と2台の子機(200A,200B)との通信は、最初に、第1スロットで子機1(200A)との間で交信を行い、続いて、第2スロットで子機2(200B)との間で交信を行うことで1サイクルを完了する。タイムスロット(300,310A,310B)では、第1スロットから第6スロットにより6サイクルが実行され、親機100と2台の子機(200A,200B)は、通信終了が指示されない限り、タイムスロット(300,310A,310B)による通信を繰り返す。尚、子機1(200A)および子機2(200B)は、自身が親機と通信しない時は、スタンバイ状態に遷移する。
As shown in the time slot (300, 310A, 310B), communication between the
図2に戻り、親機100の機能構成について説明する。親機100は、操作部104、制御部106、記憶部108、距離算出部109、通信部110、切り替え部116、圧電素子部120および表示部118を備える。
操作部104は、操作に応じた操作指示が制御部106に送られる。本実施形態では、操作部104は、親機100上に配置されたボタン(図示は略す。)を想定する。
Returning to FIG. 2, the functional configuration of
The
制御部106は、操作部104から送られる操作指示に基づき、親機100の各機能部の動作を制御する。尚、親機100が通信を行う場合、制御部106は、送受信や非通信の指示を、タイムスロット300(図3)に割り当てられたスロットに基づいて行う。より詳細には、制御部106は、通信部110を送信または受信の通信状態(通信モード)、または送信および受信を行わない非通信状態(スタンバイ状態)に遷移させるべく制御する。尚、親機100のタイムスロット300(図3)に応じて子機200のタイムスロット310A,310B(図3)は一意に決まり、動作の基準となる子機200のクロックは、親機100のクロックと使用を開始する際に同期される。本実施形態では、制御部106は、親機100と子機200間で情報をやり取りする前に、タイムスロット300(図3)に対応するタイムスロット310A,310B(図3)の情報を、送信部112を介して子機200に伝達するべく指示し、これを受けて、子機200は親機100のクロックと同期を取る。
The
尚、本実施形態では、親機100と子機200間でやり取りされる情報は、定型文であっても良い。この定型文は通信相手に対する要求事項や伝達事項等を想定する。この場合、1回の通信でやり取りされる情報量は30バイト程度である。
距離算出部109は、親機100が子機200に対して送信した通信信号に対する子機200からの応答時間に基づいて、親機100と子機200間の通信距離を算出する。算出した距離に関する情報は、所定のタイミングで子機200に送られる。通信信号を親機100から送信して子機200が応答して返るまでの時間から親機100と子機200間の通信距離を算出する技術は、例えば、特開2008−265527号公報に開示されている。
通信部110は、送信部112と受信部114を備える。送信部112は、送信する定型文や要求信号によって変調された一定の周波数の通信信号を生成し、生成した通信信号を所定の出力まで増幅することにより高周波信号を生成する。切り替え部116は、送信時には送信部112と圧電素子部120とを電気的に接続し、受信時には受信部114と圧電素子部120とを電気的に接続する。この結果、生成した高周波信号は圧電素子部15に送られる。
In the present embodiment, the information exchanged between the
The
The
また、受信部114は、圧電素子部120から送られる高周波信号から通信信号を取得する。子機200から送信される通信信号には定型文が含まれ、定型文は表示部118に表示される。
圧電素子部120は、一定の共振周波数を有する超音波トランスデューサーである。本実施形態では、圧電素子部120として、弾性振動により超音波を送受信する超音波振動子(図示は略す。)を採用する。この超音波振動子は、特開平8−275294号公報に示すように、超音波振動を検出した場合には高周波信号に変換して出力し、高周波信号が入力された場合には高周波信号に応じた超音波振動を生成して放射する。
記憶部108には、タイムスロット300(図3)に関する情報、通信条件、通信手順、自身や通信相手の属性情報および定型文等が記憶されている。
Further, the receiving
The
The
次に、子機200について機能構成について説明する。子機200は、操作部204、制御部206、記憶部202、通信部218、切り替え部224、圧電素子部226および表示部216を備える。
操作部204は、子機200を保持するダイバー5により操作され、操作に応じた操作指示が制御部206に送られる。本実施形態では、操作部204は、子機200上に配置されたボタン(図示は略す。)を想定する。
Next, the functional configuration of the
The
制御部206は、スロットタイミング管理部208、スロットタイミング修正指示部210、距離取得部212、時間計測部214および電源制御部215を備える。この制御部206は、操作部204から送られる操作指示に基づき、子機200の各機能部の動作を制御する。
ここで、制御部206の各機能の詳細について、図4を参照して説明する。この場合、子機200は図4における子機2(200B)であると想定する。
スロットタイミング管理部208は、記憶部202に記憶されたタイムスロット310Bを読み込み、自身のクロックを参照して親機100との送受信を切り替えるタイミングを管理する。より詳細には、子機1(200A)および子機2(200B)は、親機100と同期を取った後は、親機100、子機1(200A)および子機2(200B)は、タイムスロット(300,310A,310B)が同期された状態である。従って、スロットタイミング管理部208は、送受信するタイミングを親機100のタイミングと一致させて管理することができる。また、スロットタイミング修正指示部210から修正指示を受けた場合、自身の内部クロックを調整することでスロットタイミングを修正する。
The
Here, details of each function of the
The slot
電源制御部215は、スロットタイミング管理部208が管理するスロットタイミングに基づいて、受信部220の電源のON/OFFを制御する。本実施形態では、スロットタイミング管理部208は、これから実行するスロットが子機200の受信を行う場合、電源制御部215に対して受信部220の電源ONを指示し、これから実行するスロットが子機200の受信を行なわない場合、電源制御部215に対して受信部220の電源OFFを指示する。
距離取得部212は、親機100との距離に関する情報を親機100から取得する。取得した距離情報は、スロットタイミング修正指示部210から必要に応じて参照される。尚、本実施形態では、親機100と子機200との通信距離を親機100が算出したが、この方法以外でも良い。例えば、親機100と同期が取れており、スロットタイミングが一致している場合、親機100のタイムスロット300において送信が開始されたタイミングを起点として、受信部220が受信した時間から通信距離を算出しても良い。
The
The
時間計測部214は、タイムスロット310Bのタイミングに基づいて、親機100が送信した信号を子機200が受信するのに所要する所要時間を計測する。計測した所要時間に関する情報は、スロットタイミング修正指示部210に送られる。尚、本実施形態では、時間計測部214は、100パケットに付き1回程度の割合で時間計測するが、これには限定されない。
スロットタイミング修正指示部210は、時間計測部214が計測した所要時間に関する情報と、距離取得部212が取得した距離情報とに基づき、親機100のスロットタイミングとの差異時間(ズレ時間)を算出し、算出したズレ時間が所定値を越えた場合、自身のスロットタイミングの修正をスロットタイミング管理部208に指示する。
Based on the timing of
The slot timing
ここで、図4に基づいて、スロットタイミングの修正について説明する。尚、図4では、2台の子機(200A,200B)のうち、子機1(200A)は親機100との間でスロットタイミングとの誤差が生じないものとして無視し、子機2(200B)と親機100とのやり取りのみに着目する。また、図4の横軸は時間経過を示す。また、電源制御部215による受信部220の電源のON/OFFは、図4に示すように、タイムスロット310Bのタイミングに合わせて制御される。本実施形態では、電源制御部215は、受信部220が受信を開始する直前に受信部220の電源をONにする。
Here, the correction of the slot timing will be described with reference to FIG. In FIG. 4, out of the two slave units (200A, 200B), the slave unit 1 (200A) is disregarded as an error with the slot timing between the
最初に、親機100は、第Lスロットを実行し、子機1(200A)との間でパケットを送受信した後、親機100は、第(L+1)スロットを実行し、時刻t5において「2」の送信パケットPKSを子機2(200B)に送信し、子機2(200B)からの「2」の応答パケットPKRを時刻t8に受信する。この場合、2つのタイムスロット(300,310B)は同期された状態であるため、タイミングのズレ時間は生じない。従って、スロットタイミング修正指示部210は、自身のスロットタイミングの修正をスロットタイミング管理部208に指示しない。尚、親機100の距離算出部109は、「2」の送信パケットPKSを子機2(200B)に送信し、子機2(200B)からの応答パケットPKRを受信するまでに所要する所要時間を計測して子機2(200B)までの通信距離を算出する。
次に、子機2(200B)を装着したダイバーは潜水し、第(M+1)スロットにおいて、親機100は、時刻t13において「2」の送信パケットPKSを子機2(200B)に送信し、子機2(200B)は時刻t14に受信した後、時刻t15に「2」の応答パケットPKRを送信する。この結果、親機100は時刻t16に「2」の応答パケットPKRを受信する。ここで、地上と水中との温度差等による圧電素子部120の形状歪により子機2(200B)のタイムスロット310Bにズレが生じ、親機100のタイムスロット300との間でΔTのズレ時間が生じる。尚、「2」の送信パケットPKSには、距離算出部109が算出した通信距離の情報が含まれている。従って、子機2(200B)の距離取得部212は、受信した「2」の送信パケットPKSから親機100との距離情報を取得できる。
First,
Next, the diver equipped with the slave unit 2 (200B) dives, and in the (M + 1) th slot, the
スロットタイミング修正指示部210は、時間計測部214が計測した時間に関する情報と、距離取得部212が取得した距離情報とから、親機100との距離により生じる遅延時間成分を計測した時間から除外して、親機100のタイムスロット300に対して自身のタイムスロット310Bとの遅れや進みを示すズレ時間(ΔT)を算出する。更に、スロットタイミング修正指示部210は算出したΔTを0にすべく、自身のスロットタイミングの修正をスロットタイミング管理部208に指示する。その結果、2つのタイムスロット(300,310B)は同期された状態になり、時刻t21における第(N+1)スロットにおいてタイミングのズレ時間は大幅に改善される。
The slot timing
ここで、ΔTのズレ時間を改善するか、否かは、次のように判定される。例えば、子機2(200B)が自分のスロットタイミングでONしたタイミングを起点に測定した時間が7ミリ秒であったとし、親機100との通信距離が10mであった場合、音波が水中を伝わる速度(約1500m/秒)では、10mは6.7ミリ秒であるので、子機2(200B)のスロットタイミングは、親機100のスロットタイミングとほぼ同期していると判定される。少なくとも、同期が外れるレベルのズレではないと判定される。
また、子機2(200B)が自分のスロットタイミングでONしたタイミングから測定した時間が14ミリ秒であったとし、親機100との通信距離が10mであった場合、子機2(200B)のスロットタイミングでONしたタイミングが早くなっていると推定され、子機2(200B)のスロットタイミングを遅くするように判定される。
Here, whether or not to improve the deviation time of ΔT is determined as follows. For example, if the time measured from the timing when slave unit 2 (200B) is turned on at its own slot timing is 7 milliseconds, and the communication distance with
If the time measured from the timing when slave unit 2 (200B) is turned on at its own slot timing is 14 milliseconds, and the communication distance with
また、子機2(200B)が自分のスロットタイミングでONしたタイミングから測定した時間が4ミリ秒であったとし、親機100との通信距離が10mであった場合、子機2(200B)のスロットタイミングでONしたタイミングが遅くなっていると推定され、子機2(200B)のスロットタイミングを早めるように判定される。
実用上は親機100と子機2(200B)の通信距離を1m程度の分解能で把握した場合、670マイクロ秒程度の時間分解能で親機100と子機2(200B)のスロットタイミングを同期させることができる。
If the time measured from the timing when slave unit 2 (200B) is turned on at its own slot timing is 4 milliseconds, and the communication distance with
In practice, when the communication distance between the
通信部218は、送信部222と受信部220を備える。送信部222は、送信する定型文や要求信号によって変調された所定の周波数の通信信号を生成し、生成した通信信号を所定の出力まで増幅することにより高周波信号を生成する。送信時には、切り替え部224は送信部222と圧電素子部226とを電気的に接続する。この結果、生成した高周波信号は圧電素子部226に送られる。
また、受信時には、切り替え部224は受信部220と圧電素子部226とを電気的に接続する。この結果、受信部220は、圧電素子部226から送られる高周波信号から通信信号を取得する。親機100から送信される通信信号には定型文が含まれ、定型文は表示部216に表示される。
The
At the time of reception, the
記憶部202は、タイムスロット310Bに関する情報、通信条件、通信手順、自身や通信相手の属性情報および定型文等を記憶する。
圧電素子部226は、一定の共振周波数を有する超音波トランスデューサーである。本実施形態では、圧電素子部226として、親機100と同様に、弾性振動により超音波を送受信する超音波振動子(図示は略す。)を採用する。
尚、親機100および子機200は、図5に示すように、ハードウェアとして、CPU254、メモリー252、水晶振動子256および種々の電子回路を含む制御装置250や、液晶パネル等の表示装置260、操作ボタン265、通信装置270および電源装置275等を備える。上述した各機能部は、これらのハードウェアとメモリー252に記憶されたソフトウェアとが協働することにより実現される。
The
The
As shown in FIG. 5, the
図6は、子機200がスロットタイミングを修正する処理の流れを示すフローチャートである。
この処理が開始されると、最初に、子機200のCPU254は、親機100との距離情報を取得する(ステップS350)<距離取得工程>。続いて、CPU254は、距離情報から親機100との通信に所要する時間を算出する(ステップS352)。
次に、CPU254は、タイムスロット310Bを参照して受信を開始するタイミングか、否かを判定する(ステップS354)。ここで、受信を開始するタイミングではないと判定した場合(ステップS354でNo)、ステップS354に戻る。他方で、受信を開始するタイミングであると判定した場合(ステップS354でYes)、CPU254は、電源制御部215に指示を出して受信部220の電源をONにする(ステップS356)。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing in which the
When this processing is started, first, the
Next, the
次に、CPU254は、時間計測を開始し(ステップS358)、親機100からの信号を受信したか、否かを判定する(ステップS360)。ここで、親機100からの信号を受信しないと判定した場合(ステップS360でNo)、ステップS360に戻り、この処理を繰り返す。他方で、親機100からの信号を受信したと判定した場合(ステップS360でYes)、CPU254は、時間計測を終了する(ステップS362)<時間計測工程>。
次に、CPU254は、計測した時間と、通信に所要した時間とからスロットタイミングのズレに関する情報を取得する(ステップS364)<算出工程>。
Next,
Next, the
続いて、CPU254は、スロットタイミングのズレが許容範囲を超えているか、否かを判定する(ステップS366)。
ここで、スロットタイミングのズレが許容範囲を超えていると判定した場合(ステップS366でYes)、CPU254は、スロットタイミングを補正し(ステップS368)<修正工程>、一連の処理を終了する。他方で、スロットタイミングのズレが許容範囲を超えていないと判定した場合(ステップS366でNo)、一連の処理を終了する。
Subsequently, the
If it is determined that the slot timing deviation exceeds the allowable range (Yes in step S366), the
以上述べた実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
(1)親機100と子機200の同期が確保できるので、同期ズレによる通信不能状態を回避できる。
(2)子機200は、親機100からの通信信号が入感する直前まで受信部220の電源をOFFにできるので、子機200の消費電力を軽減できる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since synchronization between the
(2) Since the
本発明の実施形態について、図面を参照して説明したが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、スロットタイミング修正指示部210が算出するズレ時間は、全てのスロットを対象としなくとも良く、所定の割合でズレ時間を算出しても良い。また、ズレ時間を算出しない場合、既に取得した親機100との通信距離に基づいて、受信部220をONするタイミングを遅延させても良い。これにより、受信に要する消費電力を更に低減できる。
また、以上のような手法を実施する装置は、単独の装置によって実現される場合もあれば、複数の装置を組み合わせることによって実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。
Although the embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention. For example, the time difference calculated by the slot timing
Moreover, the apparatus which implements the above methods may be realized by a single apparatus or may be realized by combining a plurality of apparatuses, and includes various aspects.
10…母船、50…水中通信システム、100…親機、102…通信線、104…操作部、106…制御部、108…記憶部、109…距離算出部、110…通信部、112…送信部、114…受信部、116…切り替え部、118…表示部、120…圧電素子部、200…子機、202…記憶部、204…操作部、206…制御部、208…スロットタイミング管理部、210…スロットタイミング修正指示部、212…距離取得部、214…時間計測部、215…電源制御部、216…表示部、218…通信部、220…受信部、222…送信部、224…切り替え部、226…圧電素子部、250…制御装置、252…メモリー、254…CPU、256…水晶振動子、260…表示装置、265…操作ボタン、270…通信装置、275…電源装置、300,310A,310B…タイムスロット。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記超音波を検出または生成する超音波トランスデューサーと、
前記超音波を用いて通信する通信部と、
一定の時間長さを有するスロットが時系列に割り当てられたテーブルであって、前記他の通信装置と共通の前記テーブルを記憶する記憶部と、
前記他の通信装置と同期を取り、前記スロットに基づいて前記通信部に対して送受信の切り替えを指示するスロットタイミング管理部と、
前記他の通信装置との距離に関する距離情報を取得する距離取得部と、
前記テーブルに従い前記他の通信装置から送信された信号を前記通信部が受信するまでに所要する所要時間を計測する時間計測部と、
前記所要時間および前記距離情報に基づいて、前記他の通信装置との同期の差異時間を算出し、算出した前記差異時間に応じた同期の修正を前記スロットタイミング管理部に指示するスロットタイミング修正指示部と、を備え、
前記スロットタイミング管理部は、前記スロットタイミング修正指示部の指示に基づいて、前記他の通信装置との同期を前記差異時間に応じて修正することを特徴とする通信装置。 A communication device that communicates with other communication devices using ultrasonic waves as a transmission medium in water,
An ultrasonic transducer for detecting or generating the ultrasonic wave;
A communication unit that communicates using the ultrasonic wave;
A table in which slots having a certain time length are allocated in time series, and a storage unit that stores the table common to the other communication devices;
A slot timing management unit that synchronizes with the other communication device and instructs the communication unit to switch between transmission and reception based on the slot;
A distance acquisition unit that acquires distance information regarding a distance to the other communication device;
A time measuring unit for measuring a time required for the communication unit to receive a signal transmitted from the other communication device according to the table;
A slot timing correction instruction that calculates a difference time of synchronization with the other communication device based on the required time and the distance information, and instructs the slot timing management unit to correct synchronization according to the calculated difference time And comprising
The slot timing management unit corrects synchronization with the other communication device according to the difference time based on an instruction from the slot timing correction instruction unit.
情報を受信する受信部と、
前記スロットタイミング管理部の指示に基づいて前記受信部に供給する電源を制御する電源制御部と、を備えることを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1,
A receiving unit for receiving information;
And a power control unit configured to control power supplied to the receiving unit based on an instruction from the slot timing management unit.
前記距離取得部は、前記他の通信装置から送信される前記距離情報を受信して取得することを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1,
The distance acquisition unit receives and acquires the distance information transmitted from the other communication apparatus.
前記距離取得部は、前記他の通信装置が前記テーブルに従い送信した前記信号を前記通信部が受信するまでに所要する時間に基づいて、前記距離情報を算出することを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1,
The distance acquisition unit calculates the distance information based on a time required for the communication unit to receive the signal transmitted by the other communication device according to the table.
前記他の通信装置との距離に関する距離情報を取得する距離取得工程と、
前記テーブルに従い前記他の通信装置から送信された信号を受信するまでに所要する所要時間を計測する時間計測工程と、
前記所要時間および前記距離情報に基づいて、前記他の通信装置との同期の差異時間を算出する算出工程と、
算出した前記差異時間に応じて同期を修正する修正工程と、を有することを特徴とする通信方法。 Communication that uses ultrasonic waves as a transmission medium in water and synchronizes with other communication devices, and communicates using the ultrasonic waves based on slots having a certain length of time assigned to a common table with the other communication devices A method,
A distance acquisition step of acquiring distance information regarding the distance to the other communication device;
A time measuring step of measuring a time required to receive a signal transmitted from the other communication device according to the table;
A calculation step of calculating a difference time of synchronization with the other communication device based on the required time and the distance information;
And a correction step of correcting synchronization according to the calculated difference time.
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GB2524040A (en) * | 2014-03-12 | 2015-09-16 | Sonardyne Internat Ltd | Aquatic time synchronisation system and method of determining a time offset |
-
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