JP2015211322A - 無線通信システムおよび該システムを用いた通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスタ装置とスレーブ装置との間でBluetooth 通信で接続制御を行う場合、無線通信接続を、ＲＤＡを送信する携帯端末装置も含めて、容易にペアリングでき、かつ高いセキュリティを持って実現することができる無線通信システムおよび該システムを用いた通信方法を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明器具２０の電源ＯＮによりＰＤＡとＤ／Ｎが送信され、リモコン操作またはプルレス操作がなされると、所定の時間だけ上記データの他にＳ／ＩＤも発信する。携帯端末装置１はＳ／ＩＤを保存し、ペアリングを行う。携帯端末装置１は少なくともＤ／Ｎ，Ｓ／ＩＤおよびＵ／Ｄ−Ａを送ることにより、ＬＥＤ照明器具２０との間で照明器具に対する種々の操作・制御が可能になる。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ディジタルカメラ，ヘッドセット，マウス，キーボード，ステレオ，プリンタ，照明器具などBluetooth （登録商標 以下同様）を搭載するスレーブ装置に対し、スマートホン，携帯電話機，ＰＨＳ電話機，タブレット，ＰＤＡ（パーソナルディジタルアシスタント），携帯ＰＣなどBluetooth 搭載の携帯端末装置であるマスタ装置が制御を行うための無線通信システムおよび該システムを用いた通信方法に関する。

従来、照明器具等を携帯端末装置によって操作する場合、Bluetooth 機器同士高いセキュリティを保持するため、接続設定時にはBluetooth 固有のアドレスと暗証コードによるペアリング設定操作を行っている。
このように照明器具に携帯端末装置を通信によって接続し照明器具の調光，調色，照明のオンオフ制御を行う場合の通信確立方式として、以下の例が挙げられる。なお、以下の説明において、携帯端末装置と、照明器具のBluetooth コントローラ（ＢＴコントローラ）が主従関係になった場合、それぞれマスタ装置，スレーブ装置と呼ぶことができる。

図９はＬＥＤ照明器具を複数の操作端末がコントロールできる通信方式の従来例を示す図である。
操作端末Ａ，Ｂ，ＸはそれぞれBluetooth が搭載されているスマートホンである。ＬＥＤ照明器具も同様にBluetooth が搭載されており、Bluetooth 通信（ＢＴ通信）によって、各操作端末Ａ，Ｂ，Ｘとの間で接続することができる。
Bluetooth 通信は１対１の接続であるため、操作端末ＡがＬＥＤ照明器具と繋がっているとき、他の操作端末はＬＥＤ照明器具と接続できない。
この通信方式は、セキュリティをかけていないため、いずれの操作端末もそれぞれＬＥＤ照明器具を操作できる点で利便性があるが、ＬＥＤ照明器具の所有者以外の者、例えば悪意のある第三者が操作端末Ｘを所持している場合も、ＬＥＤ照明器具を操作できるため、安全性の点で問題がある。

図１０は、安全性を考慮した、ＬＥＤ照明器具を複数の操作端末がコントロールできる通信方式の従来例の他の例を示す図である。
ＬＥＤ照明器具に対し操作端末ＡもＣもペアリングを行なうことにより、それぞれ排他的にＬＥＤ照明器具と接続できる通信方式である。ＬＥＤ照明器具に対し、接続するためのＰＩＮコードがあり、ペアリングのためＰＩＮコードを入力する必要がある。
ＰＩＮコードはＬＥＤ照明器具を入手したときに、ＬＥＤ照明器具自体に付いている暗号キーまたは、ＬＥＤ照明器具を入手した時にＷｅｂ等の方法で入手した暗号キーで、ＬＥＤ照明器具を所有している者だけが知っているキーである。
したがって、操作端末ＡによってＬＥＤ照明器具を接続するとき、ＰＩＮコードが例えば「１２３４」の場合には、操作端末Ａでキー操作をしてＰＩＮコードを入力する。操作端末ＣもＬＥＤ照明器具にペアリングによって接続可能に設定できる端末ではあるが、異なるＰＩＮコード例えば「００００」を入力すると接続することができない。悪意のある第三者は、正当なＰＩＮコードを取得しない限りＬＥＤ照明器具に接続することはできない。
しかしながら、この通信確立方式では、操作端末にＰＩＮコードをキー操作などで入力しなければならないため、通信確立時において操作が煩雑になるという問題がある。一般にＰＩＮコードはセキュリティの高度化を図るため桁数が大きく、さらにペアリングに手間がかかるようになっている。

図１１は、安全性を考慮し、しかもペアリング操作が煩雑にはならない、ＬＥＤ照明器具を複数の操作端末がコントロールできる通信方式の従来例のさらに他の例を示す図である。
ＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤ照明器具内に事前に登録された、またはペアリング時に送信した操作端末のＰＤＡ（固有デバイスアドレス）が登録リストとして保存されている。
操作端末ＡはＰＤＡを送信するタイプのものであり、ペアリング時、自らのＰＤＡを送信し、ＬＥＤ照明器具は送られてきたＰＤＡを登録リストにのせる。
このような通信確立方式により、ＬＥＤ照明器具に登録されている操作端末だけが、他の操作端末に対して排他的に照明器具に接続することが可能である。
Bluetooth に固有のＰＤＡを搭載されている操作端末のみが、次回の接続時にＬＥＤ照明器具に繋がる。

一方、ＲＤＡ（ランダムデバイスアドレス）を送信するタイプの操作端末は、ペアリング時に保存されたアドレスと再接続したときのアドレスが異なるため、ＬＥＤ照明器具に接続することができない。すなわち、ＲＤＡ送信タイプの操作端末は、接続するたびに、ランダムなアドレスを送信するため、ＬＥＤ照明器具の登録リストに記載されたアドレスとは一致せず、接続することができない。
一部のスマートホンには、上記のようにＰＤＡは持っていても、スマートホンに搭載されたソフトによって読みだすことができないようになっており、さらにBluetooth 通信では、送出されるＢＤアドレスがランダムに発せられ、上記のような通信確立方式を採用しても、ＬＥＤ照明器具には接続できない。
このように制御されるのは、外部からスマートホンに直接アクセスできるという危険性を回避するためであるとされている。

セキュリティの高いペアリングを行う場合、Bluetooth 固有のアドレスと暗証コードを用いて互いに通信する方法を採用するが、スマートホンの中には内蔵しているBluetooth 固有のＰＤＡを「Bluetooth 通信で使用しない」，「アプリへ提供しない」設定になっているものもあり、接続毎に異なるランダムアドレスを送信している。そのため、このＰＤＡを用いたセキュリティの高い接続ができないという問題がある。

特開２００３−９２５６号公報 特開２００５−２１７６４６号公報 特表２０１２−５３２４０４号公報

Bluetooth を搭載した制御対象となるスレーブ装置は上述したようにパソコン周辺機器ではマウス，キーボード，プリンタなど、オーディオ，ＡＶ機器では、ディジタルカメラ，ヘッドセット，ステレオなど、家電設備ではＬＥＤ照明器具など、様々な機器が存在する。
これを携帯端末装置であるマスタ装置でBluetooth 通信によって制御するシステムが提案されている。
特許文献１は制御対象が複数の空調機であり、空調機に設けられた空調機用コントローラの近距離電波送受信部により携帯電話機からの近距離電波を受信して空調機一つひとつを温度設定，風量，オンオフ制御するものである。
空調機用コントローラは携帯電話機から所有者を特定する固有のデバイス番号が送られてくると、このデバイス番号が予め登録されている識別番号（デバイス番号）群に含まれているか否かをチェックし、含まれていれば、携帯電話機を設定許可端末と判断し、携帯電話機からの設定データを受け付けるように構成されている。
デバイス番号の一致を見て、その携帯電話機からのアクセスを受け付けるという点では目的の空調機を間違いなく制御できる。しかしながら、他の携帯電話端末であっても同じデバイス番号を送出することにより、第三者が空調機と対応付けた携帯電話端末を用いなくても、空調機が制御される可能性がある。デバイス番号を用いてもセキュリティは十分ではない。また、特別な通信確立方式を用いてペアリングすることによりセキュリティを高めるための開示は存在しない。

特許文献２は難しい操作を必要とせずに、無線通信装置相互の認証とペアリングを行えるようにし、無線通信装置を用いた通信を、高いセキュリティ強度で行えるようにしたもので、近距離無線通信を行うことにより、ホスト機器（制御されるスレーブ機器）から一定距離にあるクライアント機器（携帯端末など）を発見すると、ホスト機器は認証コードを乱数発生により生成するとともに、その認証コードに対するアクセス権を設定し、そのアクセス権と認証コードとを関連付けて記憶し、生成した認証コードをクライアント機器に送信してクライアント機器に記憶させるようにした構成を採用している。使用者が煩雑な操作をしなくてもホスト機器とクライアント機器とのペアリングを可能にしている。
この無線通信装置は、ホスト機器が近距離無線通信距離内にクライアント機器が入った場合に認証コードを生成するものである。ペアリングの際に、クライアント機器側で認証コードを入力する操作を行わなくてもよいという特徴を備えている。
しかしながら、ホスト機器とクライアント機器が一定の距離に近づけない場合や追加のクライアント機器がホストに近づけない場合は、ペアリングができない。たとえば、ホスト機器を天井に取り付けた後、新たなクライアント機器がペアリングをしようとしても一定距離に近づけられないので、追加のクライアント機器はペアリングができない。

特許文献３は、照明ネットワークを制御するもので、該照明ネットワークとのインタラクションを管理するシステムである。制御可能な照明ネットワーク及びシステムとのインタラクティブの好適なレベルを決定し、ユーザ情報へのシステムのアクセス上の制御を行使し、ユーザの存在に対するシステムの反応上の制御を行使し、ユーザ好みの変更を通信するものである。制御可能な照明ネットワークの他にプロセッサおよびメモリを備え、移動装置にプロセッサがリンクされるように構成されており、移動装置ではインタラクティビティレベル（オフ，無視，パーソナル，報知，調整）を選択し、選択されたレベルで照明ネットワークを制御するものである。ユーザに携帯される個人装置（個人移動電子通信装置）として例えばＩＰＨＯＮＥ（登録商標）装置を適用できるとしている。
これはランダムに出力して送信するスマートホンを使用できるものであるが、このシステムはBluetooth 通信でのペアリングを確立して１対１に排他的に通信を行うものを開示するものではない。

本発明の目的は、マスタ装置とスレーブ装置との間でBluetooth 通信で接続制御を行う場合、無線通信接続を、ＲＤＡを送信する携帯端末装置も含めて、容易にペアリングでき、かつ高いセキュリティを持って実現することができる無線通信システムおよび該システムを用いた通信方法を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明による請求項１記載の発明は、近距離無線通信機器を搭載し、固有デバイスアドレス，デバイス名およびセキュリティ番号を有し、制御対象部を備えるスレーブ装置と、前記スレーブ装置に搭載した近距離無線通信機器とペアリングを組むことができるマスタ用近距離無線通信機器を搭載し、前記スレーブ装置を制御する、１以上の携帯端末装置であるマスタ装置とからなる無線通信システムであって、前記スレーブ装置は電源投入によって、前記固有デバイスアドレス，デバイス名を送信し、その状態で前記スレーブ装置に対し赤外線送信またはプルレス操作され、前記スレーブ装置はその操作信号を受信すると、所定の時間、前記マスタ装置と通信可能状態にして、前記固有デバイスアドレス，デバイス名に加えて前記セキュリティ番号を送信し、前記マスタ装置は受信したセキュリティ番号を格納することにより、前記スレーブ装置と通信可能状態に移行できる状態となり、前記セキュリティ番号を取得したマスタ装置は、近距離無線通信機器の規格に基づいてランダムに発生する自アドレスを発生している場合は、該ランダムに発生する自アドレスを送信するとともに前記セキュリティ番号および前記スレーブ装置の制御内容を示すデータを送信することにより、前記スレーブ装置は前記セキュリティ番号を取得したマスタ装置から指示される制御内容を制御対象部で実行することを特徴とする。
本発明による請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において前記スレーブ装置は、複数のＬＥＤ部を含むＬＥＤ照明制御部を具備したＬＥＤ照明器具であり、前記ＬＥＤ照明制御部は、前記制御内容を示すデータにより、調光，調色，オンオフ制御またはタイマ制御を含む制御項目を実行することを特徴とする。
本発明による請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において前記ＬＥＤ照明器具は、ＢＴコントローラとＣＰＵを含み、前記ＢＴコントローラは、前記携帯端末装置との間ではＢＴ通信を行い、前記ＣＰＵとの間はＵＡＲＴ通信を行い、前記ＬＥＤ照明器具の電源投入により、前記ＬＥＤ照明器具が前記固有デバイスアドレス，デバイス名をパケットで送信するためのモードＮ状態に移行し、前記ＣＰＵよりペアリング要求があったとき、所定の時間、前記携帯端末装置と通信可能状態にして、固有デバイスアドレス，デバイス名に加えて前記セキュリティ番号をパケットで送信し、前記携帯端末装置が前記セキュリティ番号を登録するためのモードＰに移行し、前記携帯端末装置が少なくとも自装置名，セキュリティ番号および制御内容を示すデータを送信するため接続要求をしたとき、前記ＢＴコントローラより前記ＣＰＵに制御内容を示すデータを送信し制御内容を実行するためのモードＣに移行することを特徴とする。
本発明による請求項４記載の発明は、請求項３の発明において前記ＢＴコントローラは所定の時間、モードＣを保持し、モードＣでは制御内容を示すデータが送られてきたとき、チェックサムを行って、送られてきたデータが正常であることをチェックし、その後に、モードＣを終了し、マスタ装置から送られてきたセキュリティ番号がＬＥＤ照明器具が有しているセキュリティ番号と一致している場合、前記ＣＰＵに対して通信を行い、モードＣに戻ることを特徴とする。
本発明による請求項５記載の発明は、請求項１，２，３または４記載の発明において前記携帯端末装置は、スマートホン，携帯電話機，ＰＨＳ電話機，タブレット，ＰＤＡ（パーソナルディジタルアシスタント），携帯ＰＣであることを特徴とする。
本発明による請求項６記載の発明は、１以上の携帯端末装置であるマスタ装置と、ＢＴコントローラとＣＰＵを含むスレーブ装置とを有し、前記ＢＴコントローラと前記マスタ装置との間ではＢＴ通信を行うとともに前記ＢＴコントローラと前記ＣＰＵとの間はＵＡＲＴ通信を行い、前記スレーブ装置の電源投入により、前記スレーブ装置が該スレーブ装置の固有デバイスアドレス，デバイス名をＢＴ通信でパケットにより送信するステップと、リモコン操作またはプルレス操作により前記ＣＰＵより前記ＢＴコントローラに対しＵＡＲＴ通信でペアリング要求を行うステップと、前記ペアリング要求があったとき、所定の時間、前記携帯端末装置と通信可能状態にして、固有デバイスアドレス，デバイス名に加えてセキュリティ番号をＢＴ通信でパケットで送信するステップと、前記マスタ装置が前記セキュリティ番号を格納して登録するステップと、前記マスタ装置が少なくとも自装置名，セキュリティ番号および制御内容を示すデータをＢＴ通信で送信するステップと、前記ＢＴコントローラが前記制御内容を示すデータをＵＡＲＴ通信で前記ＣＰＵに送信するステップとを含むことを特徴とする。
本発明による請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において前記スレーブ装置は、複数のＬＥＤ部を含むＬＥＤ照明制御部を具備したＬＥＤ照明器具であり、前記ＬＥＤ照明制御部は、前記制御内容を示すデータにより、調光，調色，オンオフ制御またはタイマ制御を含む制御項目を実行することを特徴とする。
本発明による請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において前記ＢＴコントローラは所定の時間、モードＣを保持し、モードＣでは制御内容を示すデータが送られてきたとき、チェックサムを行って、送られてきたデータが正常であることをチェックし、その後に、モードＣを終了し、マスタ装置から送られてきたセキュリティ番号がＬＥＤ照明器具が有しているセキュリティ番号と一致している場合、前記ＣＰＵに対して通信を行い、モードＣに戻ることを特徴とする。
本発明による請求項９記載の発明は、請求項６，７または８記載の発明において前記携帯端末装置は、スマートホン，携帯電話機，ＰＨＳ電話機，タブレット，ＰＤＡ（パーソナルディジタルアシスタント），携帯ＰＣであることを特徴とする。

上記構成によれば、ランダムにＢＤアドレスを発生して送信するタイプのスマートホンもマスタ装置として使用することができ、しかも、ペアリング時、マスタ装置側でセキュリティ番号（ＩＤ）を入力する手間をかけることなく容易にペアリング設定ができ、高度なセキュリティを維持できる。

本発明による無線通信システムの通信の流れの概要を説明するための図である。 本発明による無線通信システムに用いられる携帯端末装置の通信を行うための画面例を示す図である。 本発明による無線通信システムに用いられる携帯端末装置の回路の実施の形態を示すブロック図である。 本発明による無線通信システムの制御対象となるＬＥＤ照明器具の回路の実施の形態を示すブロック図である。 携帯端末装置とＬＥＤ照明器具との間で行う通信の流れを説明するための図である。 ＬＥＤ照明器具に内蔵されているマイコンが処理する各モードを説明するための図である。 ＬＥＤ照明器具に内蔵されているＢＴコントローラが行う制御の流れを説明するための遷移図である。 携帯端末装置が処理する各モードを説明するための図である。 ＢＴ通信でやり取りされるデータパケットの構造の実施の形態を説明するための図である。 ＬＥＤ照明器具を複数の操作端末がコントロールできる通信方式の従来例を示す図である。 安全性を考慮した、ＬＥＤ照明器具を複数の操作端末がコントロールできる通信方式の従来例の他の例を示す図である。 安全性を考慮し、しかも操作性も煩雑にはならない、ＬＥＤ照明器具を複数の操作端末がコントロールできる通信方式の従来例のさらに他の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１Ａは本発明による無線通信システムの通信の流れの概要を説明するための図である。ＬＥＤ照明器具２０と携帯端末装置１の間でＢＴ通信を行う流れは、ＬＥＤ照明器具２０および携帯端末装置１はそれぞれ対応する各モードになって動作を行い、つぎのモードに移行して通信の各過程の処理を行う。
スレーブ装置として制御対象であるＬＥＤ照明器具２０はリビングやキッチン，洗面所，トイレなどの部屋や建物内の廊下，出入口さらには店，事務所，事業所，公共機関の建物などの照明としての天井や壁，さらには建築物の構造体部分などに設置される。ＬＥＤ照明器具２０はＬＥＤ発光するＬＥＤ部２６を１以上、複数個備えている。ＬＥＤ照明器具２０が有するＬＥＤ照明制御部は、ＬＥＤの調光，ＬＥＤの調色，ＯＮ／ＯＦＦ，ＯＮ／ＯＦＦタイマなどの制御を行う。ＬＥＤ照明制御部はマイコン，駆動部，ＬＥＤ部を含んだ部分が対応する回路部である（図３参照）。

マスタ装置としてＬＥＤ照明器具２０の制御を行う携帯端末装置１はＬＥＤ照明器具２０が設置された部屋，隣の部屋など所定の距離内でＬＥＤ照明器具２０を操作コントロールできる。携帯端末装置１は複数台用意することができる。サービスエリア（通信可能範囲）は、見通し環境下で規格から１０ｍまたは１００ｍまでの距離である。しかし、ＬＥＤ照明器具２０を視認できる見通し環境下にない位置での操作可能距離は見通し距離に比較し短くなる。
携帯端末装置１は通話，データ送受信，カメラ機能などの携帯端末装置本来の機能を実現するための回路部（図示していない）を有する他、本発明による無線通信を実現するための回路部を備えている（図２参照）。

ＬＥＤ照明器具２０を設置した後、ＬＥＤ照明器具を動作させるために電源をオンさせる。これによりＬＥＤ照明器具２０は初期化されて無線通信のための準備が整い、待機モードとなる（図５参照）。この状態で最初にＢＴコントローラ２２（図３参照）は自身が持つＰＤＡ（Bluetooth 固有デバイスアドレス）とＤ／Ｎ（デバイス名称）を外部に向かって発信する（モードＮという）。
このモードＮ下において、外部スイッチ（リモコン操作またはプルレス操作）によってＬＥＤ照明器具２０のマイコンよりペアリング要求（図４参照）がなされると、モードＰに移行する。ここでリモコンとは従来の照明器具に付属している赤外線リモコンやそれに類する遠隔操作できる端末などを示し、プルレス操作とは、電源スイッチを短時間にＯＮ−ＯＦＦを繰り返す操作を示す。
モードＰでは所定時間の間、自身が持つＰＤＡ，Ｄ／ＮおよびＳ／ＩＤ（セキュリティ番号）を外部に向かって送信する。携帯端末装置１は、ＬＥＤ照明器具２０からＰＤＡ，Ｄ／ＮおよびＳ／ＩＤ（セキュリティ番号）が送られてくると、この情報を受信し、メモリ部９にＳ／ＩＤを格納する（図２参照）。

ペアリングが確立した後、ＢＴ通信の際、携帯端末装置１は、このようなＬＥＤ照明器具２０から与えられたＳ／ＩＤ（セキュリティ番号）を認証する情報として送信する。Ｓ／ＩＤによって携帯端末装置１は認証されてＢＴ通信を、安全に排他的（１対１）に行うことができる。
携帯端末装置１は、ペアリングの際、ＬＥＤ照明器具対応のＩＤなどを入力する必要はないので、ペアリング確立の際のユーザの操作は簡易となる。
ＬＥＤ照明器具２０は待機モードにあり、携帯端末装置１から接続要求がなされると、モードＣに移行する。モードＣはＳ／ＩＤが認証された携帯端末装置１とＬＥＤ照明器具２０が接続されている状態である。携帯端末装置１は入手したＳ／ＩＤによってＬＥＤ照明器具を制御するユーザデータ（図８（ｄ）のＵ／Ｄ−Ａ）を含むデータパケットを送信することができる（図１Ａの番号ａの部分）。また、携帯端末装置１の要求によりＬＥＤ照明器具２０は自身のユーザデータ（図８（ｃ）のＵ／Ｄ−Ｂ）を携帯端末装置１に送信することができる（図１Ａの番号ｂの部分）。

図１Ｂは本発明による無線通信システムに用いられる携帯端末装置の通信を行うための画面例を示す図である。
携帯端末装置１の表示部にＬＥＤ照明器具と通信を行うための操作画面が表示されている。この例は３個のアイコンが並んで表示されている。アイコンをタップすることによって目的の処理の操作を実行することができる。１ｃはペアリング設定を行うためのアイコンである。アイコン１ｃをタップし、つぎの画面が開き、実行をタップすることにより、モードＰでＬＥＤ照明器具２０がＬＥＤ照明器具のＰＤＡ，Ｄ／Ｎとともに送ってくるＳ／ＩＤを受信し、メモリ部に記憶することができる。１ｄは照明機器一覧画面を表示するアイコンであり、アイコン１ｄをタップすることにより選択すべきＬＥＤ照明器具が並んだ画面が表示され、希望するＬＥＤ照明器具を選択してユーザが望む種々の照明コントロールを行うことができる。例えばＡ〜ＮのＬＥＤ照明器具があって、そのうちのＬＥＤ照明器具Ｃを選択する。画面上には、「朝」「夜」「団欒」の環境に沿った照明内容を実現するそれぞれのアイコンが表示されるので、一つのモードを選択することにより、ＬＥＤ照明器具Ｃは選択した環境に適合した照明の明るさや色などに設定される。１ｅはＬＥＤ照明器具の種々のデータを設定するためのアイコンであり、アイコン１ｅをタップすることにより、具体的な設定の画面が現れる。例えば、「朝」に設定された明るさと色を調整するならば、明るさと色調整の画面を表示させ、その調整画面でドラック操作により明るさ０〜１００％、色０〜１００％の範囲で変化させる設定をすることができる。

図２は本発明による無線通信システムに用いられる携帯端末装置の回路の実施の形態を示すブロック図である。携帯端末装置の本来の各機能を実現するための一部の回路部を含め本発明に直接関連する機能部分を示したものである。
携帯端末装置１はマイコン２，センサ部３，クロック部４，ＢＴコントローラ５，ＢＴアンテナ６，表示部７，キー入力部８，メモリ部９，音声入出力部１１および電源部１２を備えている。電源部１２を除く各回路部はバス１３により相互にデータの送受信が可能である。マイコン２は、本発明の通信機能およびこの携帯端末装置１の各機能を実現するためのプログラムを読み込むことにより、各ブロック部分に指令を発し図１Ａでのシーケンスにおける各データの送受信および処理を実現するとともに携帯端末装置１の種々の機能を実現することができる制御部である。センサ部３は、この携帯端末装置１が備える明るさを検出する光センサ，ＧＰＳセンサ，加速度センサ，温度センサなどが搭載されている。クロック部４は基本的に時刻をカウントするためのクロックを発生する回路で、タイマなどを駆動するために用いられる。
ＢＴコントローラ５はディジタル機器用の近距離無線通信規格であるBluetooth 通信を実現する通信制御部で、データを通信する際に暗号化して所定変調方式の周波数信号を発信するとともに、受信する回路部である。ＢＴアンテナ６はBluetooth 通信による所定変調方式の周波数の電波をキャッチするとともに、発信する。表示部７は、タップ操作を行う液晶表示画面である。キー入力部８は、数値や記号などのデータを入力する部分であり、ペアリングや照明機器一覧表示，設定時に必要に応じ所定項目を入力することができ、液晶画面にもキータッチパッドを表示形成することができる。メモリ部９は、種々のデータを格納する不揮発性メモリであり、ＬＥＤ照明器具２０から受信したセキュリティ番号を格納する。音声入出力部１１はマイクおよびスピーカであり、キー入力部８から入力するデータを音声で入力することもできる。電源部１２は例えば、イオンリチュウム充電池などである。

図３は、本発明による無線通信システムの制御対象となるＬＥＤ照明器具の回路の実施の形態を示すブロック図である。
タイマ部３１ａの機能を持つマイコン３１，ＢＴアンテナ２１，ＢＴコントローラ２２，クロック部２３，メモリ部２４，駆動部２５，ＬＥＤ部２６，電源部２７を備えている。電源部２７を除く各回路部はデータの送受信が可能である。マイコン３１は、本発明の通信機能およびＬＥＤ照明器具２０の各機能を実現するためのプログラムを読み込むことにより、各ブロック部分に指令を発し図１Ａの各データの送受信を実現するとともにＬＥＤ照明器具２０の種々の機能を実現することができる制御部である。ＢＴアンテナ２１，ＢＴコントローラ２２およびクロック部２３は図２の携帯端末装置１に有するＢＴアンテナ６，ＢＴコントローラ５およびクロック部４の機能に対応する。メモリ部２４はマイコン３１の動作によって形成されたペアリング相手の携帯端末装置のＰＤＡ，Ｄ／Ｎのリストを保存し、携帯端末装置毎に記憶する。また、設定されるタイマ値（タイマＳ，タイマＤなど）も記憶することができる。
ＬＥＤ照明制御部はマイコン３１，駆動部２５および複数のＬＥＤを点灯するＬＥＤ部２６などにより形成される。マイコン３１はタイマ部３１ａの機能実行の他、設定操作や各モード操作を実行し、さらに携帯端末装置からのＬＥＤ照明の状態に対する問い合わせなどに対しても応答する。

図４は携帯端末装置とＬＥＤ照明器具との間で行う通信の流れを説明するための図である。
通信の動きに注目するとＬＥＤ照明器具２０はＢＴコントローラ２２とマイコン３１の間でＵＡＲＴ通信（調歩同期方式によるシリアル信号）によってペアリング要求，ユーザデータの送受が行われる。また、携帯端末装置１とＢＴコントローラ２２の間でＢＴ通信によってデータパケットの送受が行われる。
ＬＥＤ照明器具２０に対する携帯端末装置１の操作によって、携帯端末装置１とＬＥＤ照明器具２０の間はＢＴ通信，ＵＡＲＴ通信が連動して行われる。
ＬＥＤ照明器具２０の電源がオンするとＢＴコントローラ２２はモードＮになってデータパケットＡ（ＬＥＤ照明器具のＰＤＡ，Ｄ／Ｎ）の送信を開始する。図８（ａ）にデータパケットＡのデータ構造が示されている。データパケットＡはヘッダ部，ＰＤＡ部，Ｄ／Ｎ部より構成されている。ヘッダ部は例えば、送信元／先，パケットの大きさ，数などのデータが記述されている。ＰＤＡ部およびＤ／Ｎ部はＬＥＤ照明器具の固有デバイスアドレス，デバイス名称が記述されている。

つぎに、ＬＥＤ照明器具備え付けのリモコンやＬＥＤ照明器具本体またはＬＥＤ照明器具本体に供給するコードのスイッチ等においてプルレス操作がなされると、マイコン３１はＢＴコントローラ２２に対しペアリング要求を出すことによって、ＢＴコントローラ２２はモードＰに移行し、所定の時間の間、データパケットＢ（ＰＤＡ，Ｄ／Ｎに加えてＳ／ＩＤ）を送出する。図８（ｂ）にデータパケットＢのデータ構造が示されている。データパケットＢはヘッダ部，ＰＤＡ部，Ｄ／Ｎ部およびＳ／ＩＤ部より構成されている。ヘッダ部，ＰＤＡ部，Ｄ／Ｎ部はデータパケットＡと同じであり、Ｓ／ＩＤ部にはセキュリティ番号が記述されている。
携帯端末装置１はこの情報を受けて接続要求（図１Ｂのペアリング１ｃ）を行うと、その情報をＢＴコントローラ２２が受信し、マイコン３１に送られる。ペアリングを確立した携帯端末装置のＰＤＡ，Ｄ／Ｎはメモリ部２４に記憶される。そしてモードＣに移行する。

モードＣに移行すると、携帯端末装置１はＬＥＤ照明器具２０に対し、ペアリング処理が完了したため、ユーザは以後、図１Ｂに示す画面例の照明機器一覧をタップすることにより、ＬＥＤ照明器具に対し種々の操作を行うことができる。ユーザが所定の操作内容を選択し、タップして送信すると、データパケットＤがＬＥＤ照明器具２０に送信される。データパケットＤのデータ構造は図８（ｄ）に示すもので、ヘッダ部，ＰＤＡ部，Ｓ／ＩＤ部，Ｕ／Ｄ−Ａ部およびチェックサム部より構成されている。Ｓ／ＩＤ部のセキュリティ番号が含まれているため、ＬＥＤ照明器具２０は安全に受け付けることができる。Ｕ／Ｄ−Ａ部は制御内容を示すもので、例えば、明るさを１００％にする，照明の色を変える，照明器具に対し現在の状態はどのように点灯しているかの問い合わせなどを示す制御データである。チェックサムは送られるパケットが正しく送られたか否かのデータをチェックするものである。送信側ではデータ量を例えば、２０byte単位のブロックで送るようになっており、受信側ではデータの１ブロックが２０byte単位であって各データ内容の和とチェックサムの値が一致になっていれば、正常に受信できたことになり、ノイズなどが通信経路で重畳すれば、ブロックのデータ量やデータ内容が変化することとなる。また、送信側でデータを分割し、分割した数のデータも送り、受信側で送ったデータと実際に受信したデータとの一致をチェックする方法もある。

ＢＴコントローラ２２が受信したデータのうち、Ｕ／Ｄ−Ａはマイコン３１に送られ、ユーザデータの内容に沿った処理が行われる。例えば、照明器具の状態の問い合わせに関するものは、その応答データとしてＵ／Ｄ−ＢがＢＴコントローラ２２に送られ、ＢＴ通信によって図８（ｃ）に示されるデータパケットＣが携帯端末装置１に返される。Ｕ／Ｄ−Ｂには例えば、現在の照明の明るさが３０％、色７０％と記述されており、その情報は携帯端末装置１の受信対応の画面に表示される。ユーザはこの状態を確認し携帯端末装置１の図１Ｂに示される照明器具一覧１ｄの操作によって自らが望む明るさに変更することができる。ユーザはＬＥＤ照明器具２０に対し操作が終了した場合、切断要求を送出する。ＢＴコントローラ２２は切断要求を受信すると、モードＮに移行し、切断したことを示すデータパケットＡを送信する。

図５は照明器具に内蔵されているマイコンが処理する各モードを説明するための図である。
ＬＥＤ照明器具に電源が投入されると、マイコンがプログラムを読み込んで、メモリのワーキングエリアがクリアされるなどのＬＥＤ照明器具として動作するための準備が行われる。その後、リモコン操作，プルレス操作，またはＢＴコントローラからの入力を待つ待機モードに入る。
ペアリングモードはプルレス動作またはリモコンによるペアリング要求により割り込みＩＮＴ−１が発生した場合、ペアリング動作が行われるモードである。マイコンがＢＴコントローラにペアリング要求を送出する。
制御モードはＢＴコントローラからの制御要求の受信により割り込みＩＮＴ−２が発生した場合、該受信データに従って調色出力、調光出力、内部タイマセットなどを行うモードである。
出力モードはＢＴコントローラからの送信要求を受信する割り込みＩＮＴ−３が発生した場合、ＢＴコントローラに現在の照明状況を送信するモードである。
タイマモードは、内部タイマから設定時刻になった情報を受信する割り込みＩＮＴ−４が発生した場合、タイマを開始または、終了するモードである。

図６は照明器具に内蔵されているＢＴコントローラが行う制御の流れを説明するための遷移図である。
ＬＥＤ照明器具が電源投入により初期化された後、自身のＰＤＡとＤ／Ｎを送信している状態であるモードＮ，ペアリング要求により、自身のＰＤＡ、Ｄ／Ｎ、およびＳ／ＩＤを送信している状態であるモードＰ，Ｓ／ＩＤで認証された携帯端末装置と送信している状態であるモードＣに移行して携帯端末装置の操作によるＬＥＤ照明器具への制御が進行する。ここで、通信ＢＴのブロックはＬＥＤ照明器具からのＵ／Ｄ−ＢをＳ／ＩＤで認証された携帯端末装置に送信することを、通信ＵのブロックはＳ／ＩＤで認証された携帯端末装置からのＵ／Ｄ−ＡをＬＥＤ照明器具に送信することをそれぞれ示す。
モードＮの状態ではＬＥＤ照明器具は自身のＰＤＡとＤ／Ｎを送信している状態であり、照明器具のマイコンからのペアリング要求（割り込みＩＮＴ−１）があると、タイマＳがスタートしモードＰに移る。タイマ時間は例えば、１０秒（設定により変えることができる）であり、この時間内でペアリング操作を行うこととなる。モードＰの状態で、ペアリングを完了するまたはタイマＳがタイムアウトする（割り込みＩＮＴ−２）と、タイマＳはストップし、モードＮの状態に戻る。

また、携帯端末装置から接続要求（割り込みＩＮＴ−３）があると、タイマＳはストップし、つぎにモードＣの状態を維持する時間であるタイマＤをスタートさせる。
モードＰは、１つの携帯端末装置に対し、最初に作動する許可を与えていない場合に移行するモードである。一旦、ペアリングを行った携帯端末装置はこのモードに移行しない。
モードＮの状態で携帯端末装置から接続要求（割り込みＩＮＴ−４）が発生すると、タイマＤがスタートし、例えば３０秒間、モードＣが維持される。また、モードＰで接続要求（割り込みＩＮＴ−３）があるとタイマＳがストップした後も、モードＣを維持するためのタイマＤがスタートする。ＢＴコントローラ２２は認証されたＳ／ＩＤによって携帯端末装置と接続されている制御状態に入る。そして携帯端末装置からデータを受信する（割り込みＩＮＴ−６）と、送られてきたユーザデータが正常に受信したか否かのチェックを行う（チェックサム）。送られてきたデータが正常でなければ、モードＣに戻る。

正常に受信したことを確認できた場合、タイマＤをストップさせる。次いでデータの一部として送られてきたＳ／ＩＤをチェックし、Ｓ／ＩＤに間違いがなければ、ＢＴコントローラ２２は通信Ｕによりユーザデータをマイコン３１に送る。マイコン３１はユーザデータ内容にしたがってＬＥＤ照明器具に対し電源ＯＮ／ＯＦＦ，調光，調色やタイマの設定を行うなどの処理を行う。
一方、Ｓ／ＩＤをチェックした結果、確認を取ることができなければ、モードＣによる携帯端末装置との接続を切断しモードＮの状態に移行する。
ＢＴコントローラ２２はＬＥＤ照明器具のマイコン３１よりデータを受信（割り込みＩＮＴ−７）すると、携帯端末装置に対し、通信ＢＴにより受信したデータを送る。
また、モードＣの状態で携帯端末装置から接続要求，タイマＤタイムアウト，または接続中の携帯端末装置が通信圏外へ移動（割り込みＩＮＴ−５）した場合も、接続を切断し、モードＮの状態に戻る。

図７は携帯端末装置が処理する各モードを説明するための図である。
携帯端末装置はアプリ起動によるトップ画面で各割り込み操作（ＩＮＴ）入力を待つ待機モードに入る。図１Ｂに示す画面例が待機モードに相当する。
ペアリングモードはＢＴコントローラからのＬＥＤ照明器具のＳ／ＩＤを受信し、ユーザがペアリング画面（ペアリング１ｃのアイコン）をタップすると、割り込みＩＮＴ−１が発生し接続要求を送信するモードである。
操作モードはユーザが調色，調光画面をタップすると、割り込みＩＮＴ−２が発生し選択されたＬＥＤ部またはグループ情報を表示するモードである。
出力モードは画面から各制御内容を指定して調色データ，調光データ，ＯＮ／ＯＦＦデータを送信することにより、割り込みＩＮＴ−５が発生し、ＬＥＤ照明器具の照明部を調色，調光データの通り、コントロールするモードである。
タイマモードは設定タイマ時刻に到達したとき割り込みＩＮＴ−３が発生し、設定した調色データ，調光データ，ＯＮ／ＯＦＦデータをＬＥＤ照明器具に送信するモードである。
設定モードは設定画面をタップすると割り込みＩＮＴ−４が発生し、照明器具の名称，タイマ値（タイマＳ，Ｄの時間データを設定する等），グループ化，シーン等の設定を行うモードである。図１Ｂに示す画面例の設定のアイコン１ｅをタップすることに相当する。タイマの設定は、初期値は例えばタイマＳは３０秒，タイマＤは１８０秒に設定されているが、この設定モードによって設定時間を変更することができる。

以上の実施の形態は、携帯端末装置としてスマートホンを適用した例を説明したが、マスタ装置になり得るのは同じ種類の複数の携帯端末装置の他、スマートホン，携帯電話機，タブレットなどを混在して登録することも可能である。また、データパケットの構造として図８に示すデータパケットＡ〜Ｄの例を用いているが、他の構造のデータパケット構造でＢＴ通信することも可能である。

ディジタルカメラ，ヘッドセット，マウス，キーボード，ステレオ，プリンタ，ＬＥＤ照明器具などをスマートホンなどの携帯端末装置で操作・制御することができる無線通信システムである。

１ 携帯端末装置（スマートホン）
２，３１ マイコン
３ センサ部
４，２３ クロック部
５，２２ ＢＴコントローラ
６，２１ ＢＴアンテナ
７ 表示部
８ キー入力部
９，２４ メモリ部
１１ 音声入出力部
１２，２７ 電源部
２０ ＬＥＤ照明器具
２５ 駆動部
２６ ＬＥＤ部

Claims (9)

1. 近距離無線通信機器を搭載し、固有デバイスアドレス，デバイス名およびセキュリティ番号を有し、制御対象部を備えるスレーブ装置と、
   前記スレーブ装置に搭載した近距離無線通信機器とペアリングを組むことができるマスタ用近距離無線通信機器を搭載し、前記スレーブ装置を制御する、１以上の携帯端末装置であるマスタ装置とからなる無線通信システムであって、
   前記スレーブ装置は電源投入によって、前記固有デバイスアドレス，デバイス名を送信し、
   その状態で前記スレーブ装置に対し赤外線送信またはプルレス操作され、前記スレーブ装置はその操作信号を受信すると、所定の時間、前記マスタ装置と通信可能状態にして、前記固有デバイスアドレス，デバイス名に加えて前記セキュリティ番号を送信し、
   前記マスタ装置は受信したセキュリティ番号を格納することにより、前記スレーブ装置と通信可能状態に移行できる状態となり、
   前記セキュリティ番号を取得したマスタ装置は、近距離無線通信機器の規格に基づいてランダムに発生する自アドレスを発生している場合は、該ランダムに発生する自アドレスを送信するとともに前記セキュリティ番号および前記スレーブ装置の制御内容を示すデータを送信することにより、前記スレーブ装置は前記セキュリティ番号を取得したマスタ装置から指示される制御内容を制御対象部で実行することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記スレーブ装置は、複数のＬＥＤ部を含むＬＥＤ照明制御部を具備したＬＥＤ照明器具であり、前記ＬＥＤ照明制御部は、前記制御内容を示すデータにより、調光，調色，オンオフ制御またはタイマ制御を含む制御項目を実行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。
3. 前記ＬＥＤ照明器具は、ＢＴコントローラとＣＰＵを含み、
   前記ＢＴコントローラは、前記携帯端末装置との間ではＢＴ通信を行い、
   前記ＣＰＵとの間はＵＡＲＴ通信を行い、
   前記ＬＥＤ照明器具の電源投入により、前記ＬＥＤ照明器具が前記固有デバイスアドレス，デバイス名をパケットで送信するためのモードＮ状態に移行し、
   前記ＣＰＵよりペアリング要求があったとき、所定の時間、前記携帯端末装置と通信可能状態にして、固有デバイスアドレス，デバイス名に加えて前記セキュリティ番号をパケットで送信し、前記携帯端末装置が前記セキュリティ番号を登録するためのモードＰに移行し、
   前記携帯端末装置が少なくとも自装置名，セキュリティ番号および制御内容を示すデータを送信するため接続要求をしたとき、前記ＢＴコントローラより前記ＣＰＵに制御内容を示すデータを送信し制御内容を実行するためのモードＣに移行する
   ことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
4. 前記ＢＴコントローラは所定の時間、モードＣを保持し、
   モードＣでは制御内容を示すデータが送られてきたとき、チェックサムを行って、送られてきたデータが正常であることをチェックし、
   その後に、モードＣを終了し、マスタ装置から送られてきたセキュリティ番号がＬＥＤ照明器具が有しているセキュリティ番号と一致している場合、前記ＣＰＵに対して通信を行い、モードＣに戻ることを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
5. 前記携帯端末装置は、スマートホン，携帯電話機，ＰＨＳ電話機，タブレット，ＰＤＡ（パーソナルディジタルアシスタント），携帯ＰＣであることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の無線通信システム。
6. １以上の携帯端末装置であるマスタ装置と、ＢＴコントローラとＣＰＵを含むスレーブ装置とを有し、
   前記ＢＴコントローラと前記マスタ装置との間ではＢＴ通信を行うとともに前記ＢＴコントローラと前記ＣＰＵとの間はＵＡＲＴ通信を行い、
   前記スレーブ装置の電源投入により、前記スレーブ装置が該スレーブ装置の固有デバイスアドレス，デバイス名をＢＴ通信でパケットにより送信するステップと、
   リモコン操作またはプルレス操作により前記ＣＰＵより前記ＢＴコントローラに対しＵＡＲＴ通信でペアリング要求を行うステップと、
   前記ペアリング要求があったとき、所定の時間、前記携帯端末装置と通信可能状態にして、固有デバイスアドレス，デバイス名に加えてセキュリティ番号をＢＴ通信でパケットで送信するステップと、
   前記マスタ装置が前記セキュリティ番号を格納して登録するステップと、
   前記マスタ装置が少なくとも自装置名，セキュリティ番号および制御内容を示すデータをＢＴ通信で送信するステップと、
   前記ＢＴコントローラが前記制御内容を示すデータをＵＡＲＴ通信で前記ＣＰＵに送信するステップとを含む、
   ことを特徴とする無線通信方法。
7. 前記スレーブ装置は、複数のＬＥＤ部を含むＬＥＤ照明制御部を具備したＬＥＤ照明器具であり、
   前記ＬＥＤ照明制御部は、前記制御内容を示すデータにより、調光，調色，オンオフ制御またはタイマ制御を含む制御項目を実行することを特徴とする請求項６記載の無線通信方法。
8. 前記ＢＴコントローラは所定の時間、モードＣを保持し、
   モードＣでは制御内容を示すデータが送られてきたとき、チェックサムを行って、送られてきたデータが正常であることをチェックし、
   その後に、モードＣを終了し、マスタ装置から送られてきたセキュリティ番号がＬＥＤ照明器具が有しているセキュリティ番号と一致している場合、前記ＣＰＵに対して通信を行い、モードＣに戻ることを特徴とする請求項７記載の無線通信方法。
9. 前記携帯端末装置は、スマートホン，携帯電話機，ＰＨＳ電話機，タブレット，ＰＤＡ（パーソナルディジタルアシスタント），携帯ＰＣであることを特徴とする請求項６，７または８記載の無線通信方法。

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