JP2022139156A - 受信機、送信機、無線通信システム、無線通信方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信状況を従来技術より精度良くユーザに報知することができる受信機、送信機、無線通信システム、無線通信方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】受信機は、無線信号を受信する第１の通信部と、第１の検出部と、閾値決定部と、第１の報知部と、を備える。第１の検出部は、第１の通信部によって受信された無線信号の受信強度を検出する。閾値決定部は、受信強度についての第１の閾値を決定する。第１の報知部は、受信強度が第１の閾値以上である場合に第１の態様で受信強度を報知し、受信強度が第１の閾値未満である場合に第２の態様で受信強度を報知する。閾値決定部は、受信強度に基づいて第１の閾値を決定する。【選択図】図１

Description

本開示は、受信機、送信機、無線通信システム、無線通信方法、及びプログラムに関する。

制御対象機器を無線により制御するための無線通信システムが実用化されている。例えば、特許文献１は、携帯可能な送信機と、これにより制御される受信機との間で無線通信を行う無線通信システムを開示する。特許文献１に開示された無線通信システムにおいて、受信機及び送信機は、通信状況をユーザに通知する機能を有する。

特開２０１８－９３６８３号公報

小澤尚志、藤本卓也、片山正昭、「工場における高信頼性制御無線実現にむけた電波伝搬特性の測定とモデル化」、信学技報，ｖｏｌ．１１５，ｎｏ．３６６，ＲＣＣ２０１５－７５，ｐｐ．１９１－１９６、２０１５年１２月

しかしながら、従来技術においては、信号強度が閾値以上であって通信状況が良好である旨の通知、例えば緑色ＬＥＤを点灯していたにもかかわらず、信号強度が閾値未満の際に注意喚起を示す黄色ＬＥＤを点灯することなく、通信が失敗する事態が生じる。

本開示の目的は、無線通信状況を従来技術より精度良くユーザに報知することができる受信機、送信機、無線通信システム、無線通信方法、及びプログラムを提供することにある。

本開示の一態様に係る受信機は、
無線信号を受信する第１の通信部と、
前記第１の通信部によって受信された無線信号の受信強度を検出する第１の検出部と、
前記受信強度についての第１の閾値を決定する閾値決定部と、
前記受信強度が前記第１の閾値以上である場合に第１の態様で受信強度を報知し、前記受信強度が前記第１の閾値未満である場合に第２の態様で受信強度を報知する第１の報知部と、を備え、
前記閾値決定部は、前記受信強度に基づいて前記第１の閾値を決定する。

本開示の他の態様に係る受信機は、上記の態様に係る受信機において、
前記受信強度が前記第１の閾値未満である場合に受信強度フラグをオンにする一方、前記受信強度が前記第１の閾値以上である場合に受信強度フラグをオフにする制御部を更に備え、
前記第１の通信部は、送信機から前記無線信号を受信した場合、前記受信強度フラグを含む応答信号を前記送信機に送信する。

本開示の一態様に係る送信機は、上記の他の態様に係る受信機と無線通信を行う送信機であって、
前記応答信号を受信する第２の通信部と、
前記第２の通信部によって受信された前記応答信号の受信強度を検出する第２の検出部と、
前記応答信号の受信強度が所定の第２の閾値以上である場合に第３の態様で受信強度を報知し、前記応答信号の受信強度が前記第２の閾値未満である場合又は前記受信強度フラグがオンである場合に第４の態様で受信強度を報知する第２の報知部と、
を備える。

本開示の一態様に係る無線通信システムは、上記の他の態様に係る受信機と、上記の態様に係る送信機と、を含む。

本開示の一態様に係る無線通信方法は、
無線信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信された無線信号の受信強度を検出する検出ステップと、
前記受信強度についての第１の閾値を決定する閾値決定ステップと、
前記受信強度が前記第１の閾値以上である場合に第１の態様で受信強度を報知し、前記受信強度が前記第１の閾値未満である場合に第２の態様で受信強度を報知する報知ステップと、を含み
前記閾値決定ステップにおいて、前記受信強度に基づいて前記第１の閾値を決定する。

本開示の一態様に係るプログラムは、上記の無線通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本開示に係る受信機、送信機、無線通信システム、無線通信方法、及びプログラムによれば、無線通信状況を従来技術より精度良くユーザに報知することができる。

本開示の実施形態に係る受信機３の適用例を示す図である。 図１の受信機３の報知部１８，３８による表示態様の一例を説明するための模式図である。 仲上・ライス分布の一例を示すグラフである。 図１の受信機３の構成例を示すブロック図である。 図１の送信機１の構成例を示すブロック図である。 図４の受信機３によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。 図６の処理のサブルーチンである受信ログ取得処理Ｓ１１の一例を示すフローチャートである。 図６の処理のサブルーチンである閾値決定処理Ｓ１２の一例を示すフローチャートである。 図４の受信ログ３４１の一例を示すグラフである。 図４の閾値決定部３２２によって導出された確率密度分布の一例を示すグラフである。 図４の閾値決定部３２２によって導出された確率密度分布ｆ（Ｐ）と、仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）と、を模式的に比較するグラフである。 Ｋを変化させた場合のｆ_ｇａｐ（Ｋ）をプロットしたグラフである。 Ｐ_１％を模式的に示すグラフである。 図４の受信機３の報知部３８による表示態様の一例を説明するための模式図である。 図４の受信機３の報知部３８による表示態様の他の例を説明するための模式図である。 図５の送信機１によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して本開示に係る受信機、送信機、無線通信システム、無線通信方法、及びプログラムの実施形態を説明する。なお、以下の実施形態において、同一又は同様の構成要素については同一の符号を付している。

１．適用例
図１は、本開示の実施形態に係る受信機３の適用例を示す図である。受信機３は、無線通信システム１００に適用される。無線通信システム１００において、送信機１は、例えばユーザが携帯可能な無線スイッチであり、ボタン部材１１０を有する押しボタン式の送信スイッチを備える。ボタン部材１１０は、例えば送信機１の筐体１５０の頂部に配置される。ボタン部材１１０が押下されて送信スイッチがオン状態となると、送信機１は、受信機３に対して、自身の識別子（ＩＤ）を含む操作信号ＳＹＮを送信する。ＩＤは、本開示の「個体識別情報」の一例である。受信機３は、送信機１から受信した信号に基づいて、制御信号をＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の制御対象機器に出力し、ロボットの制御、扉の開閉、無人搬送車の操縦等の操作を可能にする。また、操作信号ＳＹＮを受信した受信機３は、肯定応答信号（以下、「ＡＣＫ信号」という。）を送信機１に返信する。ＡＣＫ信号は、本開示の「応答信号」の一例である。

送信機１及び受信機３は、例えば９２０ＭＨｚ帯、例えば９１５ＭＨｚ～９３０ＭＨｚ、例えば９２８．１５ＭＨｚ～９２９．６５ＭＨｚの周波数の電波を使用する無線設備であり、例えばＡＲＩＢ ＳＴＤ－Ｔ１０８規格に適合する。送信機１は、例えば、９２９．２ＭＨｚの周波数の電波を使用するオムロン株式会社製の無線押ボタンスイッチＡ２Ｗ－ＴＡ－ＷＣ１であり、受信機３は、例えば、Ａ２Ｗ－ＲＡＮ－ＷＣ１である。送信機１及び受信機３は、上記のものに限定されず、互いに無線通信を行うことができるものであればよく、例えばＡＲＩＢ ＳＴＤ－Ｔ６７、ＡＲＩＢ ＳＴＤ－Ｔ９３等の通信規格に適合する無線設備であってもよい。

図１において、送信機１は報知部１８を備え、受信機３は報知部３８を備える。報知部１８，３８は、信号の送受信が成功したこと、失敗したこと、通信状況等を表す情報をユーザに報知するための表示装置である。

図２は、図１の受信機３の報知部１８，３８による表示態様を説明するための模式図である。受信機３の報知部３８は、例えばＬＥＤであり、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ以上であるとき、緑色に発光する一方、閾値Ｐ_ｔｈ未満であるとき、黄色に発光する。この条件にかかわらず、受信機３は、信号の受信に失敗したときは報知部３８を発光させない。また、受信機３は、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ以上であるとき、ＡＣＫ信号内の受信強度フラグを「０」に設定する一方、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ未満であるときは、受信強度フラグを「１」に設定する。

送信機１の報知部１８は、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ２未満であるとき、又は受信したＡＣＫ信号内の受信強度フラグが「１」であるとき、黄色に発光する一方、これら以外のときは緑色に発光する。この条件にかかわらず、送信機１は、信号の受信に失敗したときは報知部１８を赤色に発光させる。

従来技術においては、閾値が固定値（例えば－９０ｄＢｍ）に設定される。しかしながら、閾値を固定値に設定することには課題もある。例えば、非特許文献１に開示されているように、生産現場における電波強度の変動は、次の式（１）で表される仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）で表される。

ここで、Ｐ_ｄは、定常成分の電波強度であり、Ｐ_Ｓは、変動成分の電波強度であり、Ｉ_０（ｘ）は、第１種０次変形ベッセル関数であり、Ｐは、受信電波強度を表す。仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）のＫ値は、Ｋ＝Ｐ_ｄ／２Ｐ_Ｓで表される。例えば、金属製設備、人等の物体が動かない環境では、Ｋ＝１７ｄＢとなり、金属製設備は動かず人が動く環境では、Ｋ＝７ｄＢとなり、金属製設備も人も動く環境では、Ｋ＝３ｄＢとなる。仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）の一例を図３に示す。図３（ａ）は、Ｋ＝１７ｄＢにおける仲上・ライス分布ｆ_１７（Ｐ）、図３（ｂ）は、Ｋ＝７ｄＢにおける仲上・ライス分布ｆ_７（Ｐ）、図３（ｃ）は、Ｋ＝３ｄＢにおける仲上・ライス分布ｆ_３（Ｐ）を示している。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）の横軸は受信強度Ｐを、縦軸は確率密度を表している。

したがって、閾値を固定値に設定する従来技術においては、閾値を超える平均電波強度が観測される環境であっても、金属製設備、人等の物体が動かない静的環境のように電波変動が小さい環境に比べて、物体が動く動的環境のように電波変動が大きい環境においては、通信に失敗する可能性が高くなる。したがって、従来技術においては、それまでは受信強度が閾値以上であり例えば緑ＬＥＤが点灯していたにもかかわらず、黄ＬＥＤを点灯させることなく通信失敗となる事態が生じ得る。

これに対し、本実施形態に係る受信機３は、受信限界強度Ｐ_ｌｉｍにマージン値ｍを加えた値を閾値Ｐ_ｔｈに決定し、マージン値ｍを、受信強度のばらつきが大きいほどマージン値ｍを大きい値に設定する。具体的には、受信機３は、受信した操作信号の電波強度を検出して記憶部に蓄積し、蓄積された受信強度に当てはまる仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）を導出し、マージン値ｍを、仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）のＫ値が小さいほど大きい値に設定する。仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）が求められると、どの程度の確率でどの程度の電波強度の低下が発生するかを予測することができる。

このような受信機３によれば、マージン値ｍは、金属製設備、人等の物体が動かない静的環境のように電波変動が小さい環境においては小さい値に設定される一方、物体が動く動的環境のように電波変動が大きい環境においては大きい値に設定される。したがって、受信機３は、従来技術より確実に、通信失敗となる前に報知部３８を黄色に発光させるとともに、受信強度フラグを「１」に設定することができ、無線通信状況を精度良くユーザに報知することができる。

２．構成例
図４は、図１の受信機３の構成例を示すブロック図である。受信機３は、電源部３１と、制御部３２と、操作部３３と、記憶部３４と、通信部３５と、出力部３７と、報知部３８とを備える。

電源部３１は、商用電源、電池等の電力源から電力を受電し、受信機３の各構成要素に電力を供給する。電源部３１は、交流を直流に変換する変換回路等の回路を有してもよい。

制御部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じて受信機３の動作を制御する。このような情報処理は、制御部３２がプログラムを実行することにより実現される。制御部３２は、検出部３２１と閾値決定部３２２とを含む。制御部３２は、ＣＰＵの他、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の種々の半導体集積回路で構成されてもよい。

記憶部３４は、コンピュータその他の装置、機械等が記録されたプログラム等の情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的又は化学的作用によって蓄積する媒体である。記憶部３４は、例えば、電源なしで記憶を保持可能なＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の不揮発性メモリである。記憶部３４は、例えば、受信ログ３４１、様々なＫ値に対応する仲上・ライス分布、複数の送信機１の各識別子（ＩＤ）を列挙した対象ＩＤリスト、及び制御部３２によって実行されるプログラム等を記憶する。

操作部３３は、制御部３２に情報を入力するための入力装置である。操作部３３は、例えば、ボタン、スイッチ、タッチパネル、マウス等のポインティングデバイス、ダイヤル式の入力装置等によって構成される。ユーザは、送信機１だけでなく、受信機３の操作部３３を操作することによっても、制御対象機器を操作することができる。

通信部３５は、例えばアンテナを備え、送信機１から送信された操作信号を受信するとともに、制御部３２の命令に従いＡＣＫ信号を送信機１に送信する。ＡＣＫ信号は、個体識別情報を含む。例えば、送信機１から特定のＩＤを含む操作信号を受信した場合、制御部３２は、同一のＩＤをＡＣＫ信号に含ませる。

出力部３７は、出力信号を制御対象機器等の出力先に送信する出力インタフェース回路である。制御部３２は、送信機１からの操作信号を受信した場合、操作信号に含まれる送信機ＩＤと、記憶部に格納された対象ＩＤリストとを照合する。制御部３２は、送信機ＩＤが対象ＩＤリストに含まれているときは制御出力をオンにするとともに、操作信号の送信元に対してＡＣＫ信号を返信する。

報知部３８は、信号の送受信が成功したこと、失敗したこと、通信状況等を表す情報をユーザに報知するための表示装置である。報知部３８は、例えば、ディスプレイ３８１及び発光部３８２を含む。ディスプレイ３８１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等を含む。発光部３８２は、光を発してユーザに一定の情報を報知するＬＥＤ等の発光モジュールである。報知部３８は、ユーザに対して音により情報を報知するスピーカ等の音声出力部（図示せず）を含んでもよい。

図５は、図１の送信機１の構成例を示すブロック図である。送信機１は、送信スイッチ１１と、発電部１２と、蓄電部１３と、制御部１４と、通信部１５と、記憶部１７と、報知部１８とを備える。

送信スイッチ１１は、ボタン部材１１０を有し、ボタン部材１１０の移動によりオン状態とオフ状態とを切り替える機械式のスイッチである。ボタン部材１１０が押下されてオン状態となると、送信機１は、制御信号を送信する。

発電部１２は、ボタン部材１１０の移動に伴って発生したエネルギー、例えばボタン部材１１０を移動させるためにユーザにより加えられたエネルギーを用いて電力を生成する。

蓄電部１３は、発電部１２に電気的に接続され、発電部１２によって生成された電力を蓄電する。蓄電部１３は、例えばコンデンサである。蓄電部１３は、制御部１４、通信部１５、報知部１８等の各構成要素に、蓄電した電力を供給する。

送信スイッチ１１、発電部１２、及び蓄電部１３には、特許文献１に開示された、ボタン部材の移動により発電可能な技術（例えば、特許文献１の００６４参照）を適用可能である。

制御部１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含み、情報処理に応じて送信機１の動作を制御する。このような情報処理は、制御部１４がプログラムを実行することにより実現される。制御部１４は、検出部１４１、フラグ判定部１４２を含む。制御部１４は、ＣＰＵの他、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の種々の半導体集積回路で構成されてもよい。

記憶部１７は、コンピュータその他の装置、機械等が記録されたプログラム等の情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的又は化学的作用によって蓄積する媒体である。記憶部１７は、例えば、電源なしで記憶を保持可能なＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の不揮発性メモリである。記憶部１７は、個体識別情報、制御部１４によって実行されるプログラム等を記憶する。

通信部１５は、例えばアンテナを備え、制御部１４の命令に従い操作信号を送信するとともに、受信機３から返信されたＡＣＫ信号を受信する。操作信号は、個体識別情報を含む。個体識別情報は、例えば、送信元である送信機１のＩＤと、送信元機器の種類を示す種類情報とを含む。ＩＤ及び種類情報は、いずれも本開示の「個体識別情報」の一例である。種類情報は、送信元機器が、送信機１、受信機３のいずれであるかを特定するための情報を含む。例えば、送信元機器が送信機１である場合、種類情報においては、送信機１に対応するビットがＨｉｇｈ（Ｈ）レベルに設定され、受信機３に対応するビットがＬｏｗ（Ｌ）レベルに設定される。

報知部１８は、信号の送受信が成功したこと、失敗したこと、通信状況等を表す情報をユーザに報知するための表示装置である。報知部１８は、例えば、ディスプレイ１８１及び発光部１８２を含む。ディスプレイ１８１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等を含む。発光部１８２は、光を発してユーザに一定の情報を報知するＬＥＤ等の発光モジュールである。報知部１８は、ユーザに対して音により情報を報知するスピーカ等の音声出力部（図示せず）を含んでもよい。

３．動作例
３－１．受信機３
３－１－１．全体動作例
図６は、図４の受信機３によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。まず、受信機３の制御部３２は、受信ログ取得処理Ｓ１１を実行し、次に閾値Ｐ_ｔｈを決定する閾値決定処理Ｓ１２を実行する。受信ログ取得処理Ｓ１１及び閾値決定処理Ｓ１２の詳細については後述する。

図６のステップＳ１３において、制御部３２は、送信機１からの操作信号を受信したか否かを判断し、ＹｅｓのときはステップＳ１４に進む一方、ＮｏのときはステップＳ１３に戻る。

図６のステップＳ１４において、制御部３２は、操作信号の受信強度がステップＳ１２で決定された閾値Ｐ_ｔｈ以上であるか否かを判断し、ＹｅｓのときはステップＳ１５に進む一方、ＮｏのときはステップＳ１７に進む。

図６のステップＳ１５において、制御部３２は、発光部１８２を第１色、例えば緑色に発光させ、次のステップＳ１６において受信強度フラグを「０」に設定する。受信強度フラグを「０」に設定することは、本開示の「受信強度フラグをオフにする」ことの一例である。ステップＳ１５，Ｓ１６は、図６の順番で実行される必要はなく、逆順で実行されてもよい。

図６のステップＳ１７において、制御部３２は、発光部１８２を第２色、例えば黄色に発光させ、次のステップＳ１８において受信強度フラグを「１」に設定する。受信強度フラグを「１」に設定することは、本開示の「受信強度フラグをオンにする」ことの一例である。ステップＳ１７，Ｓ１８は、図６の順番で実行される必要はなく、ステップＳ１８の後にステップＳ１７が実行されてもよい。

図６のステップＳ１９において、制御部３２は、通信部１５を介して、受信強度フラグについての情報を含むＡＣＫ信号を送信機１に送信する。例えば、制御部３２は、受信強度フラグが「１」であるときはＡＣＫ信号の特定のビットを「１」に設定し、受信強度フラグが「０」であるときは当該特定のビットを「０」に設定する。

図６では、受信ログ取得処理Ｓ１１、閾値決定処理Ｓ１２、及びステップＳ１３以降の処理が直列に実行される例について説明したが、本開示の処理はこれに限定されない。例えば、受信ログ取得処理Ｓ１１及び閾値決定処理Ｓ１２が完了した後、図６のステップＳ１３以降の処理が繰り返し実行されてもよい。あるいは、受信ログ取得処理Ｓ１１、閾値決定処理Ｓ１２、及びステップＳ１３以降の処理は、並列に実行されてもよい。

３－１－２．受信ログ取得処理
図７は、図６の処理のサブルーチンである受信ログ取得処理Ｓ１１の一例を示すフローチャートである。受信ログ取得処理Ｓ１１は、ｎ回以上受信するまで、受信強度を受信ログ３４１に記録し続ける処理である。ここで、ｎは２以上の整数であり、例えばｎ＝１００である。

図７のステップＳ１１１において、制御部３２は、受信ログ３４１に記録されたログ数又は受信回数を示す整数ｉを０に初期化する。次の信号待機ステップＳ１１２において、制御部３２は、送信機１からの操作信号を受信したか否かを判断し、ＹｅｓのときはステップＳ１１３に進む一方、ＮｏのときはステップＳ１１２に戻る。

図７のステップＳ１１３において、検出部３２１は、受信信号の受信強度を検出し、次のステップＳ１１４において、検出された受信強度を記憶部３４の受信ログ３４１に記録する。次のステップＳ１１５において、制御部３２は、ログ数ｉをインクリメントする。次のステップＳ１１６において、制御部３２は、ログ数ｉがｎより大きいか否かを判断し、Ｙｅｓの場合は図７の受信ログ取得処理Ｓ１１を終了し、Ｎｏの場合はステップＳ１１２に戻る。

上記のように、図７の受信ログ取得処理Ｓ１１は、閾値決定処理Ｓ１２、及び図６のステップＳ１３以降の処理と並列に実行されてもよい。例えば、制御部３２は、図７のステップＳ１１６でＹｅｓのとき、例えばｉ＞１００であり１００件の受信ログが蓄積されたときに受信ログ取得処理Ｓ１１を終了するのではなく、その後も図７に示した処理を実行し続けてもよい。例えば、制御部３２は、受信ログ３４１に記録された最も古い受信強度を最新の受信強度に書き換える更新処理を繰り返し実行してもよい。これにより、通信環境が時間的に変動しても、適切な閾値を設定することができる。

また、受信ログ３４１に記録された受信強度の件数と、演算に用いるログ数ｎは一致する必要はない。例えば、受信ログ３４１に２００回分の受信記録があるとき、２００回分すべてを使用してもよいし、最新の１００回分だけを使用してもよい。

３－１－３．閾値決定処理
図８は、図６の処理のサブルーチンである閾値決定処理Ｓ１２の一例を示すフローチャートである。閾値決定処理Ｓ１２は、受信ログ３４１に記録された複数の受信強度に基づいて、閾値Ｐ_ｔｈを決定する処理である。

図８のステップＳ１２１において、閾値決定部３２２は、受信ログ３４１に記録された受信強度の平均値Ｐ_ａｖｇを算出する。図９は、受信ログ３４１の一例を示すグラフである。図９のグラフの横軸はログ数ｉを示し、縦軸は受信強度を示している。図９のグラフは、ｎ＝１００の場合の例である。１００個の受信強度を時系列で示している。このように、受信ログ３４１は、時間情報を含んでもよいが、時間情報を含んでいなくても閾値決定処理Ｓ１２は実行可能である。図９には、受信強度の平均値Ｐ_ａｖｇを示している。

図８のステップＳ１２２において、閾値決定部３２２は、受信ログ３４１に記録された受信強度Ｐの確率密度分布ｆ（Ｐ）を導出する。図１０は、導出された確率密度分布ｆ（Ｐ）の一例を示すグラフである。図１０の横軸は受信強度Ｐを示し、縦軸は確率密度を示している。閾値決定部３２２は、例えば、受信ログ３４１に記録された受信強度Ｐのヒストグラムに基づいて、確率密度分布ｆ（Ｐ）を導出する。例えば、ｎ回の受信ログに、受信強度Ｐが０．４５Ｐ_ａｖｇ～０．５５Ｐ_ａｖｇであるものが１２％あるとき、ｆ（０．５Ｐ_ａｖｇ）＝０．１２としてプロットすると、図１０に示した点を表すことができる。他の点も、同様にしてプロットする。

ステップＳ１２１，Ｓ１２２は、図８の順番で実行される必要はなく、ステップＳ１２２の後にステップＳ１２１が実行されてもよい。また、受信強度の平均値Ｐ_ａｖｇは、ステップＳ１２１で算出されることに限定されず、ステップＳ１２２において受信ログ３４１に記録された受信強度Ｐの確率密度分布ｆ（Ｐ）を導出した後、確率密度分布ｆ（Ｐ）の平均値を求めることによって算出されてもよい。

図８のステップＳ１２３において、閾値決定部３２２は、ステップＳ１２２で導出された確率密度分布ｆ（Ｐ）を仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）と比較し、両者の差ｆ_ｇａｐ（Ｋ）が最小となるＫを求める。仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）は、本開示の「確率密度関数」の一例である。様々なＫ値に対応する仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）と、受信強度Ｐと、の関係は、予め記憶部３４に格納されてもよい。図１１は、確率密度分布ｆ（Ｐ）と仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）とを模式的に比較するグラフである。図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ）の実線は、それぞれ、Ｋ＝３ｄＢ，１０ｄＢ，１７ｄＢの場合の仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）を示している。ステップＳ１２３では、閾値決定部３２２は、これらのような様々なＫの値に対し、確率密度分布ｆ（Ｐ）と仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）との差ｆ_ｇａｐ（Ｋ）を、例えば次の式（２）で求める。

ｆ_ｇａｐ（Ｋ）は、上記の式（２）に限定されず、公知の回帰分析等の分析手法により算出されてもよい。

図１２は、Ｋを変化させた場合のｆ_ｇａｐ（Ｋ）をプロットしたグラフである。図１２において、Ｋは１ｄＢ間隔で変化している。図１２に示した例では、Ｋ＝１０ｄＢのときのｆ_ｇａｐ（１０）が最小であるため、受信強度Ｐの確率密度分布ｆ（Ｐ）は、Ｋ＝１０ｄＢとしたときの仲上・ライス分布ｆ_１０（Ｐ）に最も近いと判断できる。そこで、閾値決定部３２２は、後続のステップＳ１２４～Ｓ１２６において閾値Ｐ_ｔｈを算出する際に、仲上・ライス分布ｆ_１０（Ｐ）を用いる。

図８のステップＳ１２４において、閾値決定部３２２は、ステップＳ１２３で求めたＫ値を有する仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）を用いて、受信強度ＰがＰ_ｘ％未満となる確率がｘ％となるような基準値Ｐ_ｘ％を算出する。図１３は、Ｐ_１％を模式的に示すグラフである。基準値Ｐ_ｘ％は、次の式（３）を解析的に又は数値計算により解くことによって導出できる。

図８のステップＳ１２５において、閾値決定部３２２は、ステップＳ１２４で算出された基準値Ｐ_ｘ％に対するＰ_ａｖｇの比に基づいて、マージン値ｍ［ｄＢ］を決定する。Ｐ_ａｖｇは、ステップＳ１２１で算出された受信強度の平均値である。例えば、Ｐ_１％＝０．１Ｐ_ａｖｇであるとき、Ｐ_１％＝Ｐ_ａｖｇ－１０ｄＢであるため、マージン値ｍを１０ｄＢに決定する。例えば、マージン値ｍは、次の式（４）で表される。
ｍ＝１０ｌｏｇ_１０（Ｐ_ａｖｇ／Ｐ_ｘ％） …（４）

マージン値ｍは、上記のものに限定されず、より一般的には、受信強度Ｐの確率密度関数の標準偏差σが大きいほど大きい値に設定される。マージン値ｍは、受信強度Ｐの確率密度関数の半値幅が大きいほど大きい値に設定されてもよい。

図８のステップＳ１２６において、閾値決定部３２２は、閾値Ｐ_ｔｈを、次の式（５）により算出する。
Ｐ_ｔｈ＝Ｐ_ｌｉｍ＋ｍ …（５）
ここで、Ｐ_ｌｉｍは、受信機３の受信限界強度である。受信限界強度Ｐ_ｌｉｍは、受信機３における電波強度であって、受信機３が、送信機１との通信を正常に達成できる最低限の電波強度をいう。受信限界強度Ｐ_ｌｉｍは、例えば受信機３の性能試験等の実験により予め求められる。

このように、図８に示した閾値決定処理Ｓ１２により、送信機１から受信機３への伝搬中の減衰によって受信限界強度Ｐ_ｌｉｍを下回る確率がｘ％（例えば１％）となる条件において、受信強度の閾値Ｐ_ｔｈを設定することができる。

マージン値ｍは、受信強度Ｐのばらつきが大きいほど大きい値に設定される。例えば、マージン値ｍは、金属製設備、人等の物体が動かない静的環境のように電波変動が小さい環境においては図１４に示すように小さい値に設定される一方、物体が動く動的環境のように電波変動が大きい環境においては図１５に示すように大きい値に設定される。閾値が固定される従来技術では、それまでは緑ＬＥＤが点灯していたにもかかわらず、黄ＬＥＤを点灯させることなく、通信失敗となる事態が生じるが、本実施形態に係る受信機３によれば、上記のような事態を防止することができる。このように、受信機３は、従来技術より確実に発光部１８２を例えば黄色に発光させて（ステップＳ１７）、無線通信状況を精度良くユーザに報知することができる。

上記のようにして算出した仲上・ライス分布のＫ値、マージン値ｍ、閾値Ｐ_ｔｈは、記憶部３４に記憶されてもよい。報知部３８は、Ｋ値、マージン値ｍ、又は閾値Ｐ_ｔｈが初期値又は前回の値から一定値以上変動したとき、電波の変動が大きくなっていることをユーザに報知してもよい。特に閾値Ｐ_ｔｈが一定値以上大きくなったり、Ｋ値が一定値以上小さくなったとき、通信環境が悪化していることをユーザに警告してもよい。

３－２．送信機１
図１６は、図５の送信機１によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。

図１６のステップＳ２１において、送信機１の制御部１４は、送信スイッチ１１がオン状態になったか否かを判断し、ＹｅｓのときはステップＳ２２に進む一方、ＮｏのときはステップＳ２１に戻る。ユーザによってボタン部材１１０が押下されて送信スイッチ１１がオン状態にされた場合、発電部１２によって電力が生成される。

図１６のステップＳ２２において、通信部１５は、発電部１２によって生成された電力を利用して、操作信号を受信機３に送信する。次のステップＳ２３において、制御部１４は、計時を開始する。

図１６のステップＳ２４において、制御部１４は、計時した時間が所定の時間を超え、タイムアウトしたか否かを判断し、ＮｏのときはステップＳ２５に進む一方、ＹｅｓのときはステップＳ３０に進み、発光部１８２を第３色、例えば赤色に発光させる。

図１６のステップＳ２５において、制御部１４は、受信機３からＡＣＫ信号を受信したか否かを判断し、ＹｅｓのときはステップＳ２６に進む一方、ＮｏのときはステップＳ２５に戻る。

図１６のステップＳ２６において、制御部１４の検出部１４１は、ＡＣＫ信号の強度が所定の閾値Ｐ_ｔｈ２以上か否かを判断し、ＹｅｓのときはステップＳ２７に進む一方、ＮｏのときはステップＳ２９に進み、発光部１８２を第２色、例えば黄色に発光させる。閾値Ｐ_ｔｈ２は、例えば記憶部１７に予め記憶されている。あるいは、送信機１は、受信機３によって決定された閾値Ｐ_ｔｈを受信機３から受信し、閾値Ｐ_ｔｈに基づいて閾値Ｐ_ｔｈ２を決定してもよい。例えば、送信機１は、Ｐ_ｔｈ２＝Ｐ_ｔｈとしてもよい。

図１６のステップＳ２７において、制御部１４は、受信状態データが正常否かを判定する。具体的には、制御部１４のフラグ判定部１４２が、ＡＣＫ信号に含まれる受信強度フラグが「０」であるか否かを判断する。制御部１４は、ステップＳ２７において受信強度フラグが「０」であると判断したときはステップＳ２８に進み、発光部１８２を第１色、例えば緑色に発光させる。一方、制御部１４は、受信強度フラグが「０」でない、すなわち「１」であると判断したときはステップＳ２９に進み、発光部１８２を第２色、例えば黄色に発光させる。

４．効果等
以上のように、本実施形態に係る受信機３は、無線信号を受信する通信部３５と、検出部３２１と、閾値決定部３２２と、報知部３８と、を備える。検出部３２１は、通信部３５によって受信された無線信号の受信強度を検出する。閾値決定部３２２は、受信強度についての閾値Ｐ_ｔｈを決定する。報知部３８は、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ以上である場合に第１の態様で受信強度を報知し、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ未満である場合に第２の態様で受信強度を報知する。閾値決定部３２２は、受信強度に基づいて閾値Ｐ_ｔｈを決定する。

この構成によれば、受信機３は、無線通信状況を従来技術より精度良くユーザに報知することができる。報知部３８は、第１の態様の一例として第１の色、例えば緑色に発光し、第２の態様の一例として第２の色、例えば黄色に発光する。

閾値Ｐ_ｔｈは、受信機３の受信限界強度Ｐ_ｌｉｍにマージン値ｍを加えた値に設定されてもよい。閾値決定部３２２は、検出部３２１によって検出された受信強度のばらつきが大きいほどマージン値ｍを大きい値に設定することにより、閾値Ｐ_ｔｈを決定する。

この構成によれば、受信機３は、受信限界強度Ｐ_ｌｉｍから、適切に決定されたマージン値ｍを加えた値に閾値Ｐ_ｔｈを決定することができ、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ未満であることを精度良くユーザに報知することができる。

受信機３は、受信強度を記憶する記憶部３４を更に備えてもよい。閾値決定部３２２は、記憶部３４に記憶された受信強度に基づいて、受信強度を確率変数とする確率密度関数ｆ（Ｐ）を導出し、確率密度関数の標準偏差σが大きいほどマージン値ｍを大きく設定する。確率密度関数ｆ（Ｐ）は、例えば仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）であり、マージン値ｍは、仲上・ライス分布ｆ_Ｋ（Ｐ）のＫ値が小さいほど大きい値に設定される。

この構成によれば、マージン値ｍは、金属製設備、人等の物体が動かない静的環境のように電波変動が小さい環境においては小さい値に設定される一方、物体が動く動的環境のように電波変動が大きい環境においては大きい値に設定される。閾値が固定される従来技術では、それまでは受信強度が閾値以上であり例えば緑ＬＥＤが点灯していたにもかかわらず、通信失敗となる事態が生じるが、本実施形態に係る受信機３によれば、上記のような事態を防止することができる。このように、受信機３は、従来技術より確実に第２の態様で受信強度を報知する（例えば、発光部１８２を黄色に発光させる）ことができ（ステップＳ１７）、無線通信状況を精度良くユーザに報知することができる。

受信機３の制御部３２は、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ未満である場合に受信強度フラグをオン（１）にする一方、受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ以上である場合に受信強度フラグをオフ（０）にしてもよい。通信部３５は、送信機１から操作信号を受信した場合、受信強度フラグを含むＡＣＫ信号を送信機１に送信する。送信機１の報知部３８は、検出部１４１によって検出されたＡＣＫ信号の受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ２以上である場合に第３の態様で受信強度を報知する。報知部３８は、検出部１４１によって検出されたＡＣＫ信号の受信強度が閾値Ｐ_ｔｈ２未満である場合又は受信強度フラグがオンである場合に第４の態様で受信強度を報知する。

この構成によれば、送信機１を有するユーザに対しても、従来技術より確実に無線通信状況を報知することができる。

（変形例）
以上、本開示の実施形態を詳細に説明したが、前述までの説明はあらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができる。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略する。以下の変形例は適宜組み合わせることができる。

通信部３５は、複数の送信機１から送信された無線信号を受信し、閾値決定部３２２は、複数の送信機１から送信された無線信号の受信強度に基づいて閾値Ｐ_ｔｈを決定してもよい。例えば、閾値決定部３２２は、すべての送信機１から送信された無線信号の受信強度の平均値に基づいて閾値Ｐ_ｔｈを決定する。無線通信システム１００、受信機３と、複数の送信機１を含んでもよい。この場合、１つの受信機３に対して複数の送信機が通信接続される。各送信機１からの操作信号には、各自のＩＤが含まれる。したがって、受信機３は、どの送信機１から操作信号を受信したかを判別できる。記憶部３４には、各送信機１についての受信ログが区別可能に記憶される。したがって、受信機３の受信強度の分布は、すべての送信機１からの受信ログを総合して算出されてもよいし、各送信機１についての受信ログを用いて送信機１ごとに算出されてもよい。送信機１ごとに受信強度の分布を算出した場合、受信機３は、送信機１ごとに異なる閾値を設定することができる。これにより、送信機１の個性、通信環境の違い等を個別に閾値設定に反映することができる。

１ 送信機
１１ 送信スイッチ
１２ 発電部
１３ 蓄電部
１４ 制御部
１５ 通信部
１７ 記憶部
１８ 報知部
１１０ ボタン部材
１４１ 検出部
１４２ フラグ判定部
１５０ 筐体
１８１ ディスプレイ
１８２ 発光部
３ 受信機
３１ 電源部
３２ 制御部
３３ 操作部
３４ 記憶部
３５ 通信部
３７ 出力部
３８ 報知部
３２１ 検出部
３２２ 閾値決定部
３４１ 受信ログ
３８１ ディスプレイ
３８２ 発光部
１００ 無線通信システム

Claims (11)

1. 無線信号を受信する第１の通信部と、
   前記第１の通信部によって受信された無線信号の受信強度を検出する第１の検出部と、
   前記受信強度についての第１の閾値を決定する閾値決定部と、
   前記受信強度が前記第１の閾値以上である場合に第１の態様で受信強度を報知し、前記受信強度が前記第１の閾値未満である場合に第２の態様で受信強度を報知する第１の報知部と、を備え、
   前記閾値決定部は、前記受信強度に基づいて前記第１の閾値を決定する、
   受信機。
2. 前記第１の閾値は、前記受信機の受信限界強度にマージン値を加えた値に設定され、
   前記閾値決定部は、前記受信強度のばらつきが大きいほど前記マージン値を大きい値に設定することにより、前記第１の閾値を決定する、
   請求項１に記載の受信機。
3. 前記受信強度を記憶する記憶部を更に備え、
   前記閾値決定部は、前記記憶部に記憶された前記受信強度に基づいて、前記受信強度を確率変数とする確率密度関数を導出し、前記確率密度関数の標準偏差が大きいほど前記マージン値を大きい値に設定する、
   請求項２に記載の受信機。
4. 前記確率密度関数は、仲上・ライス分布であり、
   前記閾値決定部は、前記仲上・ライス分布のＫ値が小さいほど前記マージン値を大きい値に設定する、
   請求項３に記載の受信機。
5. 前記第１の通信部は、複数の送信機から送信された無線信号を受信し、
   前記閾値決定部は、前記複数の送信機から送信された無線信号の受信強度に基づいて前記第１の閾値を決定する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の受信機。
6. 前記第１の通信部は、複数の送信機から送信された無線信号を受信し、
   前記閾値決定部は、前記各送信機から送信された無線信号の受信強度に基づいて、前記各送信機に対応する受信強度の前記第１の閾値を個別に決定する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の受信機。
7. 前記受信強度が前記第１の閾値未満である場合に受信強度フラグをオンにする一方、前記受信強度が前記第１の閾値以上である場合に受信強度フラグをオフにする制御部を更に備え、
   前記第１の通信部は、送信機から前記無線信号を受信した場合、前記受信強度フラグを含む応答信号を前記送信機に送信する、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の受信機。
8. 請求項７に記載の受信機と無線通信を行う送信機であって、
   前記応答信号を受信する第２の通信部と、
   前記第２の通信部によって受信された前記応答信号の受信強度を検出する第２の検出部と、
   前記応答信号の受信強度が所定の第２の閾値以上である場合に第３の態様で受信強度を報知し、前記応答信号の受信強度が前記第２の閾値未満である場合又は前記受信強度フラグがオンである場合に第４の態様で受信強度を報知する第２の報知部と、
   を備える、送信機。
9. 請求項７に記載の受信機と、請求項８に記載の送信機と、を含む無線通信システム。
10. 無線信号を受信する受信ステップと、
    前記受信ステップにおいて受信された無線信号の受信強度を検出する検出ステップと、
    前記受信強度についての第１の閾値を決定する閾値決定ステップと、
    前記受信強度が前記第１の閾値以上である場合に第１の態様で受信強度を報知し、前記受信強度が前記第１の閾値未満である場合に第２の態様で受信強度を報知する報知ステップと、を含み
    前記閾値決定ステップにおいて、前記受信強度に基づいて前記第１の閾値を決定する、
    無線通信方法。
11. 請求項１０に記載の無線通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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