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非常災害時の被災者救援要請，被災者探索・救援を支援するバッテリレスワイヤレス通信システムの開発

　非常災害時の被災者救援要請，被災者探索・救援を支援するバッテリレスワイヤレス通信システムを開発しました．

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​　現在，ワイヤレス端末を用いたユビキタス社会が浸透しつつあります．しかし，現在のワイヤレス端末は電池が消耗すると 動作せず，いつでもどこでもという観点から課題が残っています．バッテリが不要で，いざという時に通信インフラに頼らずに救援を要請する通信手段を確保するシステムを開発しました．

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(1) 非常災害時の被災者探索・救援・救出用通信システム Ref1,Ref2, Ref3

　スマートフォンなどの携帯端末や近距離ワイヤレス通信は日常不可欠な通信手段となってきました． しかし，スマートフォンなどの携帯端末の使用には，バッテリが必要であり，さらに通信網のインフラ設備の稼働が前提です． 非常災害時に，インフラの通信遮断やバッテリ切れが発生すると救援の要請が困難となります． この問題を解決するため，著者らは，災害時の電力インフラと通信インフラの遮断時でも通信が可能な 非常通信用バッテリレスワイヤレス通信システムを提案しています．

　非常災害用バッテリレスワイヤレス通信システムの通信距離の拡大を図るため，通信距離の拡大が見込まれるUHF帯(400MHz帯） の周波数を使用し，手動充電器，充放電制御回路，PIC(小型プロセッサ)によりシステムを間欠動作させ， 被災者の負担を減らすため， 最小限の操作によって通信を行うことができる端末の検討を行っています．

　開発したシステムの構成を図１に示します．

　本バッテリレスワイヤレス通信は，非常時に被災者が安否情報を，周辺を巡回する救助隊に送信することを想定しています． 本システムでは，手動充電器を用いて端末の充電を行い，自動的にIDとあらかじめ選択されたメッセージを送信する ．救助隊側では,受信機と接続されたＰＣ画面にて受信したIDとメッセージﾞを表示します．

　メッセージを受信した救助隊は送信元にアンサーバック(ACK)を返す双方向通信を行っています． 被災者は救助要請が無事救援隊に通知できたことを確認することができます． 手動充電器により充電されたエネルギを有効利用するため，半導体スイッチとPICで構成された充放電制御回路により， キャパシタへの充電と端末の動作電圧範囲内での放電（通信）の切り替えを自動で行います． したがって，本端末で通信を行う際に被災者が行う行動は，小型充電器で充電を行い， DIPスイッチにて送信するメッセージを選択するのみであり，その他は自動で送受信動作します．

　その結果，151 [mW]の消費電力で通信距離を市街地で1中継で1600 [m]，平地で3600 [m]， 送信側を30 [cm]，土に埋めた状態での通信では1300[m]の通信を可能になりました． いずれも先に開発したZigbee(2.4GHz帯）を用いたバッテリレスワイヤレス通信システム（参考文献(2,3,4,7)） の通信距離である100 [m]を越えて，通信距離を拡大できることを確認しました．

Fig. 1 Configuration of battery-less wireless communication system for rescuing disaster victims isolated indoor and outdoor.

Fig. 2 Configuration of battery-less wireless terminal.

Fig. 3 Voltage profile supplied to battery-less wireless terminal.

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Fig.4  Control Sequence for indoor use.

outdoor2_edited.jpg

Fig. 5 Control Sequence for outdoor use.

Table 1 Communication performance.

Published papers：

  1. 渡邉啓佑・田中將義，被災者探索救出用バッテリレスワイヤレス通信システムに関する研究，電子情報通信学会　201７年総合大会,B-15-6,2017, Ref. pdf

  2. 渡邉啓佑，田中將義, 被災者救出用ﾊﾞｯﾃﾘﾚｽﾜｲﾔﾚｽ通信ｼｽﾃﾑに関する研究, 第４９回（平成２８年度）日本大学生産工学部　学術講演会（計測・制御・情報　2-11 ）, Ref. pdf

  3. 渡邉　啓佑，田中　將義, 被災者救出用ﾊﾞｯﾃﾘﾚｽﾜｲﾔﾚｽ通信ｼｽﾃﾑに関する研究, Study on Battery-less Wireless Communication System for Rescuing Disaster Victims, 電子情報通信学会 2016年通信ソサイエティ大会, B-18-7, 2016

  4. 渡邉　啓佑，田中　將義, 非常通信用ﾊﾞｯﾃﾘﾚｽﾜｲﾔﾚｽ通信ｼｽﾃﾑに関する研究, 電子情報通信学会　2016年総合大会,B-18-64,2016

  5. 渡邉　啓佑, 田中　將義, UHF帯を使用した非常用ﾊﾞｯﾃﾘﾚｽﾜｲﾔﾚｽ通信ｼｽﾃﾑに関する研究, 第48回（平成27年度）日本大学生産工学部　学術講演会,2-20, 2015, Ref. pdf

  6. 渡邉啓佑，田中將義:非常災害時のバッテリレスワイヤレス通信システム，信学会ｿｻｴﾃｨ大，B-18-5，(2015), Ref., Ref pdf.

  7. 福島　悠平,田中　將義,ﾊﾞｯﾃﾘﾚｽ・ﾜｲﾔﾚｽ双方向位置情報通信ｼｽﾃﾑの検討 Study on Battery-less Positional Information Interactive Communication System, 電子情報通信学会，全国大会，B-19-10, p633，2012.03, Ref. Paper pdf

  8. 福島悠平，田中將義非常時のﾊﾞｯﾃﾘﾚｽ・ﾜｲﾔﾚｽ位置情報通報ｼｽﾃﾑの検討 Study on Battery-less Positional Information Transmission System for Emergency Use, 電子情報通信学会，通信ソサイエティ大会，B-19-31,p449，2011.09

  9. 福島悠平，田中將義，ﾊﾞｯﾃﾘﾚｽ･ﾕﾋﾞｷﾀｽﾜｲﾔﾚｽ通信の検討,電子情報通信学会　総合全国大会，B-20-32, p.627(2011)

 

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