JP2021025798A - 探索装置、発信機および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】所望の動作時間を確保しつつ、救助者が発信機までの距離を正確に把握すること。【解決手段】受信部１２２は、発信機２からビーコン信号を受信する。信号取得部１３１ｂは、第１間隔で送信されたビーコン信号により発信機２を捕捉する。距離推定部１３１ｃは、第１間隔よりも短い第２間隔で送信されたビーコン信号の受信信号強度の測定値に基づいて発信機２までの距離を推定する。信号生成部１３１ａは、発信機２においてビーコン信号の送信間隔を第２間隔にするトリガーとなるキック信号を生成する。送信部１２１は、発信機２にキック信号を送信する。【選択図】図２

Description

本発明は、遭難者の捜索等に使用される探索装置、発信機、および、探索装置と発信機とから構成される通信システムに関するものである。

雪崩等により登山者が遭難した際に、登山者が携帯している発信機が電波を発信して受信器を携行する救助者に遭難場所を知らせる電波ビーコンシステムが知られている（特許文献１、特許文献２、非特許文献１等）。

この電波ビーコンシステムにおいて、発信機は、救助信号として、定期的にビーコンと呼ばれる４５７ｋＨｚの電波を送信し、受信器は、受信した電波の強度を測定する。理論上、装置間距離と受信電波強度との間には相関があるため、救助者は、受信器で測定された受信電波強度に基づいて発信機までのおおよその距離を知ることができる。

特開２００３−１９８３８９号公報 特開２００５−２２９４４９号公報

山岳遭難者探索用ビーコンシステムの高度化に関する検討会報告書（平成１７年３月 山岳遭難者探索用ビーコンシステムの高度化に関する検討会 総務省北陸総合通信局）

しかしながら、低周波（４５７ｋＨｚ）のビーコンを使用する電波ビーコンシステムは、電波の受信距離が最大でも約５０ｍ程度と短く、しかも、消費電力が大きいためビーコンの送信周期を１ｓ程度に長くしても発信機が１０日程度しか動作できない。

この課題を解決すべく、電波の受信距離が長く消費電力が少ない高周波の電波ビーコンシステムが開発されている。この種の電波ビーコンシステムは、ビーコンの送信周期を１〜５ｓに設定することにより発信機の動作期間を１年程度にすることが可能となる。

しかしながら、実際の現場では、周辺反射や人体の影響による瞬時変動があるため、１ｓ以上という長周期のビーコンを使用する従来の電波ビーコンシステムでは、探索性が悪く、救助者が発信機までの距離を正確に把握することが困難となる。なお、この課題の詳細については、「発明を実施するための形態」の中で説明する。

本発明の目的は、上記の点に鑑みて為されたものであり、長時間動作を確保しつつ、探索性を飛躍的に向上させることができる探索装置、発信機および通信システムを提供することである。

本発明の探索装置は、発信機からビーコン信号を受信する受信部と、第１間隔で送信された前記ビーコン信号により前記発信機を捕捉し、前記第１間隔よりも短い第２間隔で送信された前記ビーコン信号の受信信号強度の測定値に基づいて前記発信機までの距離を推定する制御部と、前記発信機において前記ビーコン信号の送信間隔を前記第２間隔にするトリガーとなるキック信号を前記発信機に送信する送信部と、を具備する構成を採る。

本発明の発信機は、ビーコン信号を送信する送信部と、探索装置からキック信号を受信する受信部と、前記キック信号をトリガーとして、前記ビーコン信号の送信間隔を、第１間隔から前記第１間隔よりも短い第２間隔に変更する制御部と、を具備する構成を採る。

本発明の通信システムは、ビーコン信号を送信する発信機と、前記発信機と無線通信を行う探索装置とから構成される通信システムであって、前記探索装置は、前記発信機から第１間隔で送信された前記ビーコン信号により前記発信機を捕捉し、前記発信機にキック信号を送信し、前記発信機は、前記キック信号を受信すると、前記ビーコン信号の送信間隔を、前記第１間隔から前記第１間隔よりも短い第２間隔に変更し、前記探索装置は、前記第２間隔で送信された前記ビーコン信号の受信信号強度の測定値に基づいて前記発信機までの距離を推定する、構成を採る。

本発明によれば、救助の際の短期間において、救助者の操作に基づく探索装置からの指示により発信機のビーコン信号の送信間隔を短くすることができるので、長時間動作を確保しつつ、探索性を飛躍的に向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る発信機の外観図 本発明の実施の形態１に係る探索装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る発信機の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る探索装置と発信機との通信の様子を示すシーケンス図 本発明の実施の形態１に係る探索装置の表示画面を示す図 装置間距離と受信電波強度との関係を示す図 従来の電波ビーコンシステムにおける受信電波強度の測定結果を示す図 本発明の実施の形態１に係る探索装置における受信電波強度の測定結果を示す図 本発明の実施の形態１に係る探索装置における受信電波強度の測定結果を示す図（平均値使用） 本発明の実施の形態１に係る探索装置における受信電波強度の測定結果を示す図（最大値使用） 本発明の実施の形態２に係る探索装置の使用状態の一例を示す図 本発明の実施の形態２に係る探索装置と発信機との通信の様子を示すシーケンス図 本発明の実施の形態３に係る探索装置と発信機との通信の様子を示すシーケンス図 本発明の実施の形態３に係る探索装置の表示画面を示す図 本発明の実施の形態４に係る探索装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る探索装置が形成するセクタの指向性を説明する図 本発明の実施の形態４に係る探索装置と発信機との通信の様子を示すシーケンス図 本発明の実施の形態４に係る探索装置による発信機の方向推定を説明する図 本発明の実施の形態４に係る探索装置の表示画面を示す図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る通信システムは、探索装置１（図２参照）と、発信機２（図１、図３参照）とから構成される。なお、探索装置１は、専用の装置であっても良く、スマートフォン等の既存の無線通信機器に専用のアプリケーションソフトをインストールすることにより実現され得る。

［通信モード］
本発明の探索装置１は、ユーザの指示に基づいて、以下の通信モードのいずれかを実行する。
（１）個別探索モード
（２）全探索モード

（１）個別探索モードは、探索装置１が、ユーザに指示された単一の発信機２からのビーコン信号を受信し、当該発信機２までの距離を推定するモードである。

（２）全探索モードは、探索装置１が、全ての発信機２を対象として各発信機２からのビーコン信号を受信し、ビーコン信号を受信した発信機２の中からユーザが選択した発信機２までの距離を推定するモードである。

［発信機２の構造］
次に、図１を用いて発信機２の構造について説明する。図１は、本実施の形態に係る発信機２の外観図（正面図）である。

発信機２は、ユーザ（一般人）が携帯可能な大きさ（例えば、幅Ｗ：４０ｍｍ、高さＨ：６３ｍｍ、厚みＴ：１３ｍｍ）、および、重さ（例えば、２０ｇ）である。

発信機２の筐体２１は、略方形状を為し、非導電性の部材により形成されている。筐体２１の正面２１ａには、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）２２および電源スイッチ２３が設けられている。

ＬＥＤ２２は、探索装置１からキック信号を受信した時等、所定のタイミングで発光（点滅）する。

筐体２１の内部には、アンテナ２０１（図３参照）および基板（図示せず）が収められている。また、基板には、種々の回路（図３参照）が載置される。

筐体２１の平面（上端）には、紐などを通すための穴２４ａを有する凸部２４が設けられている。穴２４ａに通した紐をユーザの衣服（ベルト等）に結びつけることにより、ユーザが雪崩等にあった場合でも、発信機２がユーザから離れることが無い。

［探索装置１の回路構成（ブロック図）］
次に、図２を用いて探索装置１の回路構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る探索装置１の構成を示すブロック図である。探索装置１は、アンテナ１０１と、無線部１０２と、制御部１０３と、電池１０４と、表示部１０５と、操作部１０６と、から主に構成される。なお、探索装置１は、電源投入のためのスイッチまたは釦（図示せず）が設けられている。また、無線部１０２および制御部１０３は、基板（図示せず）に載置される。また、図２に示す探索装置１の各部は、筐体（図示せず）に収められる。

アンテナ１０１は、発信機２から送信された電波（無線信号）を受信し、発信機２に対して電波（無線信号）を送信する。

無線部１０２は、無線信号の処理を行う。無線部１０２は、送信部１２１と、受信部１２２と、無線制御部１２３と、第１クロック１２４と、切替スイッチ１２５と、を有する。

送信部１２１は、ＣＰＵ１３１から出力されたベースバンドのデジタル信号に対して、変調、増幅、アップコンバート等の無線送信処理を行い、アンテナ１０１から無線信号を送信する。送信部１２１から送信される電波（呼出信号等）の周波数は、例えば７１０ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下である。

受信部１２２は、アンテナ１０１に受信された無線信号に対して、増幅、ダウンコンバート、復調等の無線受信処理を行い、ベースバンドのデジタル信号をＣＰＵ１３１に出力する。また、受信部１２２は、アンテナ１０１に受信された電波の受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を測定し、測定値（アナログ値）を無線制御部１２３に出力する。

無線制御部１２３は、第１クロック１２４のクロック信号を使用して無線部１０２内の各部の制御を行う。また、無線制御部１２３は、受信部１２２から出力された受信信号強度の測定値をデジタル値に変換して、ＣＰＵ１３１に出力する。

第１クロック１２４は、高速・高精度のクロックであり、無線部１０２内部で使用するための、所定周波数（例えば３６ＭＨｚ）の基準クロック信号を生成する。

切替スイッチ１２５は、無線制御部１２３の指示に従って、送信部１２１あるいは受信部１２２のいずれかとアンテナ１０１とを接続する。

制御部１０３は、ベースバンド信号の処理を行う。制御部１０３は、ＣＰＵ１３１と、メモリ部１３２と、第２クロック１３３と、第３クロック１３４と、を有する。

ＣＰＵ１３１は、制御部１０３の中央処理装置であり、メモリ部１３２をワークメモリとして、各種プログラムを実行する。特に、ＣＰＵ１３１は、発信機２に対して送信するキック信号を生成し、発信機２からビーコン信号を受信した際に、取得した所定の情報を表示部１０５に表示させる。

メモリ部１３２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有し、ＣＰＵ１３１が実行する各種プログラム、および、各種データを記憶する。

第２クロック１３３は、低速クロックであり、待機状態等において制御部１０３内部で使用するための、所定周波数（例えば３２ｋＨｚ）の基準クロック信号を生成する。第３クロック１３４は、高速・高精度のクロックであり、発信機２との通信状態等において制御部１０３内部で使用するための、所定周波数（例えば４０ＭＨｚ）の基準クロック信号を生成する。

電池１０４は、電源スイッチを介してユーザから電源ＯＮを指示されると、探索装置１の各部に電源を供給する。

表示部１０５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される画面を有し、ＣＰＵ１３１から出力された情報を画面上に表示する。なお、表示画面の具体例については後述する。

操作部１０６は、ユーザの意志に基づく操作内容を電気信号に変換してＣＰＵ（Central Processing Unit）１３１に伝達する。

［ＣＰＵ１３１の機能］
次に、図２を用いて探索装置１のＣＰＵ１３１の機能について説明する。ＣＰＵ１３１は、本発明に係る機能として、信号生成部１３１ａと、信号取得部１３１ｂと、距離推定部１３１ｃと、を有する。

信号生成部１３１ａは、ユーザの指示（操作部１０６から入力された電気信号）に基づいて、ユーザから指示された発信機２の識別情報を含むデジタル信号列（送信フレーム）のキック信号を生成して送信部１２１に出力する。なお、信号生成部１３１ａは、ユーザからの指示等に基づいて、発信機２に対して発光または報知音の出力を指示する情報をキック信号に含めてもよい。

信号取得部１３１ｂは、第１間隔（例えば１ｓ）で受信されたデジタル信号列（受信フレーム）のビーコン信号から、発信機２の識別情報を取得し、表示部１０５に出力する。これにより、探索装置１は、発信機２を捕捉できる。

距離推定部１３１ｃは、第２間隔（例えば０．１ｓ）で受信され、受信部１２２で測定された電波（ビーコン信号）の受信信号強度に基づいて、発信機２までの距離を推定し、推定距離を示す情報を表示部１０５に出力する。

［発信機２の回路構成（ブロック図）］
次に、図３を用いて発信機２の回路構成について説明する。図３は、本実施の形態に係る発信機２の構成を示すブロック図である。発信機２は、筐体２１（図３では図示せず）と、ＬＥＤ２２と、電源スイッチ２３（図３では図示せず）と、アンテナ２０１と、無線部２０２と、制御部２０３と、電池２０４と、鳴動部２０５と、から主に構成される。なお、無線部２０２および制御部２０３は、基板（図示せず）に載置される。

アンテナ２０１は、探索装置１から送信された電波（無線信号）を受信し、探索装置１に対して電波（無線信号）を送信する。

無線部２０２は、無線信号の処理を行う。無線部２０２は、送信部２２１と、受信部２２２と、無線制御部２２３と、第１クロック２２４と、切替スイッチ２２５と、を有する。

送信部２２１は、ＣＰＵ２３１から出力されたベースバンドのデジタル信号に対して、変調、増幅、アップコンバート等の無線送信処理を行い、アンテナ２０１から無線信号を送信する。送信部２２１から送信される電波の周波数は、例えば、７７０ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下である。

受信部２２２は、アンテナ２０１に受信された無線信号に対して、増幅、ダウンコンバート、復調等の無線受信処理を行い、ベースバンドのデジタル信号をＣＰＵ２３１に出力する。

無線制御部２２３は、第１クロック２２４のクロック信号を使用して無線部２０２内の各部の制御を行う。

第１クロック２２４は、高速・高精度のクロックであり、無線部２０２内部で使用するための、所定周波数（例えば３６ＭＨｚ）の基準クロック信号を生成する。

切替スイッチ２２５は、無線制御部２２３の指示に従って、送信部２２１あるいは受信部２２２のいずれかとアンテナ２０１とを接続する。

制御部２０３は、ベースバンド信号の処理を行う。制御部２０３は、ＣＰＵ２３１と、メモリ部２３２と、第２クロック２３３と、第３クロック２３４と、を有する。

ＣＰＵ２３１は、制御部２０３の中央処理装置であり、メモリ部２３２をワークメモリとして、各種プログラムを実行する。特に、ＣＰＵ２３１は、ビーコン信号を生成する。また、ＣＰＵ２３１は、探索装置１からキック信号を受信した場合に、ＬＥＤ２２を発光させ、鳴動部２０５から報知音を出力させても良い。

メモリ部２３２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有し、ＣＰＵ２３１が実行する各種プログラム、および、各種データを記憶する。

第２クロック２３３は、低速クロックであり、待機状態等において制御部２０３内部で使用するための、所定周波数（例えば３２ｋＨｚ）の基準クロック信号を生成する。第３クロック２３４は、高速・高精度のクロックであり、探索装置１との通信状態等において制御部２０３内部で使用するための、所定周波数（例えば４０ＭＨｚ）の基準クロック信号を生成する。

電池２０４は、電源スイッチ２３を介してユーザから電源ＯＮを指示されると、発信機２の各部に電源を供給する。

鳴動部２０５は、探索装置１からキック信号を受信した時等、所定のタイミングでスピーカから報知音を出力する。

［ＣＰＵ２３１の機能］
次に、図３を用いて発信機２のＣＰＵ２３１の機能について説明する。ＣＰＵ２３１は、本発明に係る機能として、信号生成部２３１ａと、信号取得部２３１ｂと、を有する。

信号生成部２３１ａは、自機の識別情報を含むデジタル信号列（送信フレーム）のビーコン信号を生成して送信部２２１に出力する。信号生成部２３１ａは、信号取得部２３１ｂにおいて、自機の識別情報が含まれているキック信号を受信したタイミングで、ビーコン信号の送信間隔を短くする。

信号取得部２３１ｂは、受信されたキック信号のデジタル信号列（受信フレーム）から情報を取得し、当該情報に自機の識別情報が含まれている場合には、その旨を信号生成部２３１ａに出力する。また、信号取得部２３１ｂは、探索装置１からキック信号を受信した場合に、ＬＥＤ２２を発光させ、鳴動部２０５から報知音を出力させても良い。

［通信シーケンス］
次に、本実施の形態に係る探索装置１と発信機２との通信の様子について、図４のシーケンス図を用いて説明する。

探索装置１は、電源ＯＮされた後、ユーザからの指示（操作部１０６のボタン操作）があるまでは待機状態になる。待機状態では、消費電力を下げるために、探索装置１の各部には電力が供給されない（スリープ状態）。ただし、操作部１０６および第２クロック１３３には電池１０４から電力が供給される。第２クロック１３３は、常時、低速のクロック回路を動作させてカウント動作を行う。

発信機２は、電源ＯＮされた後、待機状態になる。待機状態では、消費電力を下げるために、発信機２の各部には電力が供給されない（スリープ状態）。ただし、第２クロック２３３には電池２０４から電力が供給される。第２クロック２３３は、常時、低速のクロック回路を動作させてカウント動作を行う。

発信機２は、第２クロック２３３のカウント値が満了するまでの第１間隔（例えば１ｓ）毎に、各部に電力を供給する（起動状態）。起動状態では、発信機２は、第１期間３２１（例えば３ｍｓ）においてビーコン信号の送信処理を行い、第１期間３２１の直後の第２期間３２２（例えば５ｍｓ）において受信処理を行う。この時、第１クロック２２４は、クロック回路を動作させてカウント動作を行う。

そして、発信機２は、第２期間３２２の間に、キック信号を受信しなかった場合にはスリープ状態に戻る。

探索装置１は、待機状態において、ユーザから探索開始を指示されると、各部に電力を供給し、発信機２の探索を開始する（サーチ状態）。この時、第１クロック１２４、第３クロック１３４は、高速のクロック回路を動作させてカウント動作を行う。また、探索装置１は、探索中であることを示す情報を表示部１０５の画面上に表示させる。なお、個別探索モードの場合、探索装置１は、探索対象の発信機２の識別情報を表示させる（図５（Ａ）参照）。また、全探索モードの場合、探索装置１は、全探索モードであることを示す情報（「ＡＬＬ」の文字）を表示させる（図５（Ｃ）参照）。

サーチ状態に入った探索装置１は、上記第１間隔よりも長い第３期間３１１（例えば１．５ｓ）において受信処理を行う。第３期間３１１終了後、探索装置１は、第３期間中に受信できたビーコン信号に含まれる発信機２の識別情報に基づいて表示部１０５の画面上に探索結果（発信機２を捕捉したか否か）を示す情報を表示させる。なお、個別探索モードの場合、探索装置１は、探索対象の発信機２を捕捉したか（発見したか）否かを示す情報を表示させる（図５（Ｂ）参照）。また、全探索モードの場合、探索装置１は、捕捉した発信機２の識別情報をリスト状に表示させる（図５（Ｄ）参照）。

探索結果を表示した後、探索装置１は、ユーザから特定の発信機２の探索を指示されると、該発信機２からのビーコン信号を受信するまで、第４期間３１２において受信処理を行う。探索装置１は、ビーコン信号を受信すると、受信処理を終え、第２期間３２２内に収まる第５期間３１３（例えば３ｍｓ）においてキック信号を送信する。

発信機２は、いずれかの第２期間３２２の間にキック信号を受信すると、第３クロック２３４により、高速のクロック回路を動作させてカウント動作を行う。そして、発信機２は、第３クロック２３４のカウント値が満了するまでの第２間隔（例えば０．１ｓ）毎に、各部に電力を供給する（起動状態）。起動状態では、発信機２は、第１期間３２１（例えば３ｍｓ）においてビーコン信号の送信処理を行い、第１期間３２１の直後の第２期間３２２（例えば５ｍｓ）において受信処理を行う。すなわち、発信機２は、キック信号を受信すると、低速／長寿命モードの第１間隔（例えば１ｓ）から高速／探索モードの第２間隔（例えば０．１ｓ）へと、ビーコン信号の送信間隔を短くする。

探索装置１は、キック信号を送信した後、第６期間３１４において受信処理を行う。そして、探索装置１は、ビーコン信号を受信すると、当該ビーコン信号の受信電波強度に基づいて発信機２までの距離を推定し、発信機２までの距離に関する情報を表示部１０５の画面上に表示させる（図５（Ｅ）参照）。

ユーザから探索切断を指示されると、探索装置１は、第６期間３１４における受信処理を終了し、スリープ状態に戻る。

発信機２は、キック信号を受信したタイミングでタイマを起動させ、タイマの計測時間が一定時間（例えば３００ｓ）に達すると、ビーコン信号の送信間隔を第１間隔に戻す。

なお、探索装置１は、キック信号を送信してから一定時間が経過する前に、ユーザから探索切断を指示されると、いずれかの第２期間３２２内に収まる第５期間３１３において、送信切断を指示する情報を含む切断信号を送信する。発信機２は、切断信号を受信すると、ビーコン信号の送信間隔を第１間隔に戻す。

また、探索装置１は、キック信号を送信してから一定時間が経過する前に、ユーザから探索延長を指示されると、いずれかの第２期間３２２内に収まる第５期間３１３において、探索延長を指示する情報を含む延長信号を送信する。発信機２は、延長信号を受信すると、タイマをリセットとし再起動させる。

なお、本例では、発信機２が探索装置１からキック信号を受信して第２間隔でビーコン信号を送信している状態において、探索装置１がユーザの指示により２回目のキック信号を送信すると、発信機２が第２間隔よりもさらに間隔が短い第３間隔（例えば０．０２ｓ）でビーコン信号を送信するようにしても良い。

［表示画面］
次に、図５を用いて、本実施の形態に係る探索装置の画面に表示する情報について説明する。

図５（Ａ）は、個別探索モードの探索開始時の画面である。この画面には、探索対象の発信機２の登録番号５０１−１および識別番号（識別情報）５０１−２が表示される。

図５（Ｂ）は、個別探索モードにおける探索の結果、探索対象の発信機２を発見した際の画面である。この画面には、探索対象の発信機２を発見した旨を示す情報５０２が表示される。なお、探索対象の発信機２を発見しなかった場合には、情報５０２の代わりに、該発信機２を発見しなかった旨を示す情報（図示せず）が表示される。

図５（Ｃ）は、全探索モードの探索開始時の画面である。この画面には、全探索モードであることを示す情報である「ＡＬＬ」の文字５０３が表示される。

図５（Ｄ）は、全探索モードにおける探索の結果、発信機２を発見した際の画面である。この画面には、ビーコン信号を受信した全ての発信機２の識別情報５０４がリスト状に画面上に表示させる。なお、この時、受信信号強度が高い順番に、発信機２の識別情報５０４を上から表示するようにしても良い。なお、発信機２を発見しなかった場合には、情報５０４の代わりに、発信機２を１つも発見しなかった旨を示す情報が表示される。

図５（Ｅ）は、発信機２までの距離を推定した際の画面である。この画面には、探索対象の発信機２の識別情報５０５−１、該発信機２までの距離に関する情報５０５−２、ビーコン信号の受信信号強度を示す情報５０５−３等が画面上に表示される。

［効果］
次に、上記に説明した本実施の形態の効果について、従来の課題と対比しながら詳細に説明する。

図６に示すように、理論上、装置間距離と受信電波強度との間には相関がある（図６の「理論カーブ」参照）。反射物等が存在しない自由空間であれば、と装置間距離と受信電波強度の関係がほぼ理論カーブに一致するため、従来の電波ビーコンシステムであっても、救助者は、受信器で測定された受信電波強度に基づいて発信機までの距離をある程度正確に知ることができる。

しかしながら、実際の現場では、周辺反射や人体の影響により、受信電波強度は、位置と時間により瞬時変動する（図６の「実際の受信電波強度」参照）。

従来の電波ビーコンシステムは、ビーコンの送信間隔が１ｓ以上という長周期であるため、図７に示すように、受信電波強度の測定頻度が少なくなる。このため、実際の現場において、救助者は、受信電波強度の瞬時変動の影響により、受信電波強度の測定値に基づいて発信機までの距離を正確に把握することが困難となる。例えば、従来の電波ビーコンシステムでは、瞬時変動の影響により受信電波強度が大きく下がった時点で測定を行うと、救助者に、実際には遭難者に近づいているにもかかわらず、遭難者から離れていると誤って判断させてしまう誤情報を与えるおそれがある。

一方、本実施の形態では、発信機２が、通常時には、従来の電波ビーコンシステムと同様に長周期でビーコン信号を送信するが、救助時には、探索装置１から受信したキック信号をトリガーとして、短周期でビーコン信号を送信する。

このため、探索装置１では、図８に示すように、従来よりも多くの受信電波強度の測定値を得ることができ、受信電波強度の瞬時変動の影響を受けずに、受信電波強度の測定値に基づいて発信機までの距離を算出することができる。したがって、救助者は、探索装置１に表示された距離情報により、発信機までの距離を正確に把握することができる。

なお、本実施の形態では、図９に示すように、発信機２が第２間隔でビーコン信号を送信している間、探索装置１（距離推定部１３１ｃ）が所定区間の受信電波強度の平均値を算出しても良い。例えば、第２間隔が０．１ｓである場合に、０．５ｓ毎に５つの受信電波強度の測定値の平均値を算出する（図９）。また、本実施の形態では、図１０に示すように、発信機２が第２間隔でビーコン信号を送信している間、探索装置１（距離推定部１３１ｃ）が所定区間の受信電波強度の最大値を算出しても良い。例えば、第２間隔が０．１ｓである場合に、０．５ｓ毎に５つの受信電波強度の測定値の最大値を算出する（図１０）。平均値あるいは最大値を使用することにより、瞬時変動の影響が軽減され、受信電波強度の値が安定する。

また、上記の通り、発信機２は、通常時には長周期でビーコン信号を送信するので、電力消費を抑えることができる。したがって、発信機２は、長期間（例えば３ヶ月以上）に渡って連続して動作することができ、例えば、ユーザが入山時等、事前に電源をＯＮにしておいても下山するまで電池が切れる心配が無い。さらに、発信機２は、事前に電源をＯＮにしておけば、ユーザの更なる操作を必要とすることなく、探索装置１と無線通信を行うことができるので、ユーザが雪崩等にあって気を失った場合でも、探索装置１は発信機２の位置を特定することができる。

このように、本実施の形態によれば、救助の際の短期間において、救助者の操作に基づく探索装置１からの指示により発信機２のビーコン信号の送信間隔を短くすることができるので、発信機２の長時間動作を確保しつつ、探索性を飛躍的に向上させることができる。その結果、遭難者等を発見する可能性がより高まり、また発見されるまでの時間がより短縮されることが期待できる。

また、本実施の形態の発信機２が、探索装置１から電波を受信した場合あるいは探索装置１から指示を受けた場合に、ＬＥＤ２２を発光させ、鳴動部２０５から報知音を出力させることにより、探索装置１のユーザは、自己の視覚あるいは聴覚によっても発信機２を探索することができる。

（実施の形態２）
雪山等では、通常、複数人からなるチーム単位で遭難者の捜索にあたる。実施の形態２では、チームで探索を行う場合の探索装置の使用例について説明する。なお、本実施の形態において、探索装置１および発信機２の構成は、上記実施の形態１で説明したものと同様であるので、説明を省略する。

［使用状態の説明］
図１１は、本実施の形態における探索装置１の使用状態の一例を示す図である。図１１では、１つのチームに属する４名の救助者＃１Ａ、＃１Ｂ、＃１Ｃ、＃１Ｄが、それぞれ、探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを使用し、発信機２を装備している遭難者＃２を探索する例を示している。なお、図１１では、救助者＃１Ａが、探索装置１Ａにおいて発信機２のビーコン信号を受信し、救助者＃１Ａの呼びかけにより、他の救助者＃１Ｂ、＃１Ｃ、＃１Ｄが、救助者＃１Ａの近くに集まってきている時点を示している。この後、救助者＃１Ｂ、＃１Ｃ、＃１Ｄは、それぞれ、探索装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄにおいて発信機２のビーコン信号を受信する。

この場合、本実施の形態では、各救助者＃１Ａ、＃１Ｂ、＃１Ｃ、＃１Ｄは、互いに異なるタイミングで探索を開始しても、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄが、それぞれ、発信機２から受信したビーコン信号の受信電波強度に基づいて発信機２までの距離を算出し、表示できる。以下、この内容について説明する。

［通信シーケンス］
図１２は、本実施の形態に係る探索装置１と発信機２との通信の様子を示すシーケンス図である。図１２において、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、それぞれ、図４に示した探索装置１と同一のシーケンスにより発信機２と通信を行う。

すなわち、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、待機状態において、ユーザから探索開始を指示されると、第３期間３１１において受信処理を行い、第３期間３１１終了後、第３期間中に受信したビーコン信号に含まれる発信機２の識別情報に基づいて表示部１０５の画面上に探索結果を示す情報を表示させる。探索結果を表示した後、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、ユーザから特定の発信機２を指示されると、第４期間３１２において受信処理を行い、ビーコン信号を受信すると、第５期間３１３においてキック信号を送信する。そして、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、キック信号を送信した後、第６期間３１４において受信処理を行い、ビーコン信号を受信すると、当該ビーコン信号の受信電波強度に基づいて発信機２までの距離を推定し、発信機２までの距離に関する情報を表示部１０５の画面上に表示させる。

なお、この場合、発信機２は、いずれかの探索装置１からキック信号を受信するとビーコン信号の送信間隔を短くする。その後、発信機２は、他の探索装置１からキック信号を受信してもビーコン信号の送信間隔を変更しない。

［効果］
以上のように、本実施の形態によれば、チームの各メンバーが探索装置１により同時に１つの発信機２を探索することができるので、遭難者等の救助活動を速やかにかつ効率的に行うことができる。また、本実施の形態によれば、探索装置１の動作および探索装置１に対する操作を、複数の探索装置１で探索する場合と１つの探索装置１で探索する場合とで共通化できる。したがって、探索装置１のユーザは、探索に使用する探索装置１の数に依らず、単一の操作方法で探索装置１を使用することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、チームで探索を行う場合に、１つの探索装置が、他の探索装置で得られた情報を利用して発信機の位置をより正確に算出する例について説明する。なお、本実施の形態において、探索装置１および発信機２の構成は、上記実施の形態１で説明したものと同様であるので、説明を省略する。

また、本実施の形態において、探索装置１の使用状態は、上記実施の形態２（図１１）で説明したものと同様であるので、説明を省略する。ただし、本実施の形態では、１つの探索装置１Ａをメイン探索装置とし、他の探索装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄをサブ探索装置とする。サブ探索装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、中継器としての役割を果たす。また、本実施の形態では、各各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの配置（位置関係）が予め決められた状態で探索を行うものとする。

［通信シーケンス］
本実施の形態において、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄがキック信号を送信するまで、および、発信機２が１つのキック信号の受信をトリガーとしてビーコン信号の送信間隔を短くするまでは、図１２に示したシーケンスと共通するので、その説明を省略する。

図１３は、本実施の形態に係る探索装置と発信機との通信の様子を示すシーケンス図である。なお、図１３は、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄがキック信号を送信し、発信機２がビーコン信号の送信間隔を短くした後のシーケンスを示している。

各サブ探索装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、第６期間３１４において受信処理を行い、ビーコン信号を受信すると、当該ビーコン信号の受信電波強度に基づいて発信機２までの距離を推定し、発信機２までの距離に関する情報を表示部１０５の画面上に表示させる。

また、各サブ探索装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、自機の識別情報および受信電波強度の情報を含むデジタル信号列の電波強度信号を生成し、第６期間３１４から所定時間経過後の第７期間３１５において電波強度信号を送信する。なお、第６期間３１４から第７期間３１５までの時間は、各サブ探索装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ間で異なるように予め設定される。

メイン探索装置１Ａは、第６期間３１４において受信処理を行い、発信機２からビーコン信号を受信し、各サブ探索装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄから電波強度信号を受信する。そして、メイン探索装置１Ａは、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄにおけるビーコン信号の受信電波強度と各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの位置関係に基づいて、発信機２の位置を推定し、発信機２の位置に関する情報を表示部１０５の画面上に表示させる（図１４参照）。

［表示画面］
図１４は、本実施の形態に係るメイン探索装置１Ａの表示画面を示す図である。この画面は、発信機２の位置を推定した際の画面である。この画面には、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの相対位置を示す情報６０１−１〜４、発信機２の推定位置を示す情報６０２、各探索装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの受信電波強度に関する情報６０３−１〜４等が画面上に表示される。

なお、受信電波強度を示す情報６０３−１〜４において、ｄ（ｘ）＝１／ＲＳＳＩ（ｘ）であってもよい。ここで、ｘは、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかであり、ＲＳＳＩ（ｘ）は、探索装置ｘで測定されたＲＳＳＩである。

［効果］
以上のように、本実施の形態によれば、メイン探索装置１Ａが、サブ探索装置１Ｂ、１Ｃ、１Ｄで測定された受信電波強度を利用することにより、発信機２の位置をより正確に算出することができる。したがって、チーム全員が協力して遭難者等の救助活動を速やかにかつ効率的に行うことができる。

（実施の形態４）
実施の形態４では、セクタアンテナを用いることによって、探索装置が、発信機までの距離とともに、発信機が存在する方向を推定する例について説明する。

［探索装置１の回路構成（ブロック図）］
図１５は、本実施の形態に係る探索装置１Ｘの構成を示すブロック図である。なお、図１５に示す探索装置１Ｘにおいて、図２に示した探索装置１と共通する構成部分には、図２と同一の符号を付してその説明を省略する。

図１５に示す探索装置１Ｘは、図２に示した探索装置１と比較して、アンテナ１０１が、アンテナ素子１１１、１１２、１１３、１１４からなるセクタアンテナである点が異なる。セクタアンテナとは、１つのアンテナ素子を選択して使用することにより、希望する角度において指向性を得ることができるアンテナのことである。

さらに、図１５に示す探索装置１Ｘは、図２に示した探索装置１に対して、無線部１０２内に、セクタを切り替えるための切替スイッチ１２６が追加される。また、図１５に示す探索装置１Ｘは、図２に示した探索装置１に対して、ＣＰＵ１３１内に、方向推定部１３１ｄが追加される。

図１６は、探索装置１Ｘが形成するセクタの指向性を説明する図である。探索装置１Ｘは、切替スイッチ１２６により、アンテナ素子１１１と切替スイッチ１２５とを接続することにより指向性ａを形成できる。同様に、探索装置１Ｘは、アンテナ素子１１２と切替スイッチ１２５とを接続することにより指向性ｂを形成でき、アンテナ素子１１３と切替スイッチ１２５とを接続することにより指向性ｃを形成でき、アンテナ素子１１４と切替スイッチ１２５とを接続することにより指向性ｄを形成できる。

探索装置１Ｘは、図１７に示すように、第６期間３１４において、発信機２からビーコン信号を受信する度に指向性を切り替え、各指向性における受信電波強度を測定する。

方向推定部１３１ｄは、各指向性において測定された受信電波強度ｄ（ｙ）（ｙは、ａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれか）に基づいて、発信機２の方向を推定し、推定方向を表示部１０５に出力する。例えば、図１８に示すように、上位２つの受信電波強度（図１８では、ｄ（ａ）およびｄ（ｂ））のベクトル和により、発信機２の方向を推定する。

［表示画面］
図１９は、本実施の形態に係る探索装置１における、発信機２までの距離および発信機２の方向を推定した際の画面である。この画面には、探索対象の発信機２の識別情報７０１−１、該発信機２までの距離に関する情報７０１−２、発信機２の方向に関する情報７０１−３、ビーコン信号の受信信号強度を示す情報７０１−４、等が画面上に表示される。

［効果］
以上のように、本実施の形態によれば、発信機２までの距離および発信機２の方向を推定できるので、遭難者等の救助活動を速やかにかつ効率的に行うことができる。

なお、上記の説明では、アンテナ素子１１１、１１２、１１３、１１４および切替スイッチ１２６を他の構成と一体で形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、アンテナ素子１１１、１１２、１１３、１１４および切替スイッチ１２６を含むアタッチメントを、図２に示した探索装置１に着脱可能に取り付けるようにしても良い。

本発明は、遭難者の捜索等を補助する装置、システムに用いるのに好適である。

１ 探索装置
２ 発信機
２１ 筐体
２２ ＬＥＤ
２３ 電源スイッチ
１０１、２０１ アンテナ
１０２、２０２ 無線部
１０３、２０３ 制御部
１０４、２０４ 電池（電源部）
１０５ 表示部
１０６ 操作部
１２１、２２１ 送信部
１２２、２２２ 受信部
１２３、２２３ 無線制御部
１２４、２２４ 第１クロック
１２５、２２５ 切替スイッチ
１３１、２３１ ＣＰＵ
１３１ａ、２３１ａ 信号生成部
１３１ｂ、２３１ｂ 信号取得部
１３１ｃ 距離推定部
１３１ｄ 方向推定部
１３２、２３２ メモリ部
１３３、２３３ 第２クロック
１３４、２３４ 第３クロック
２０５ 鳴動部

Claims (5)

1. 発信機からビーコン信号を受信する受信部と、
   第１間隔で送信された前記ビーコン信号により前記発信機を捕捉し、前記第１間隔よりも短い第２間隔で送信された前記ビーコン信号の受信信号強度の測定値に基づいて前記発信機までの距離を推定する制御部と、
   前記発信機において前記ビーコン信号の送信間隔を前記第２間隔にするトリガーとなるキック信号を前記発信機に送信する送信部と、
   を具備する探索装置。
2. 前記制御部は、複数の受信信号強度の測定値の平均値を算出し、前記平均値に基づいて前記発信機までの距離を推定する、
   請求項１に記載の探索装置。
3. 前記制御部は、複数の受信信号強度の測定値の最大値を算出し、前記最大値に基づいて前記発信機までの距離を推定する、
   請求項１に記載の探索装置。
4. ビーコン信号を送信する送信部と、
   探索装置からキック信号を受信する受信部と、
   前記キック信号をトリガーとして、前記ビーコン信号の送信間隔を、第１間隔から前記第１間隔よりも短い第２間隔に変更する制御部と、
   を具備する発信機。
5. ビーコン信号を送信する発信機と、前記発信機と無線通信を行う探索装置とから構成される通信システムであって、
   前記探索装置は、
   前記発信機から第１間隔で送信された前記ビーコン信号により前記発信機を捕捉し、
   前記発信機にキック信号を送信し、
   前記発信機は、
   前記キック信号を受信すると、前記ビーコン信号の送信間隔を、前記第１間隔から前記第１間隔よりも短い第２間隔に変更し、
   前記探索装置は、
   前記第２間隔で送信された前記ビーコン信号の受信信号強度の測定値に基づいて前記発信機までの距離を推定する、
   通信システム。

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