ZigBeeモジュールを使用したモデル・ロケット軌道計測システムの製作

tag: 組み込み 電子回路 Interface

技術解説 2009年1月14日

●くろまる 計測システムの構想

Hamana-4では,モデル・ロケットに搭載するシステム(ペイロード)に何らかのセンサを搭載し,飛行中のデータを記録することが規定されています(図1).ヴィッツ製の観測モジュール・キットにはフラッシュROMが搭載されており,測定したデータをこのフラッシュROMに記録することを想定しています.しかし,ほかのチームの計画書を見ると,既に同じようなシステムを採用しているチームがありました.ほかのチームと異なるシステムを開発したいと考え,別の方法を検討した結果,無線通信によって計測データをリアルタイムで地上局に伝送し,地上局でデータを記録することにしました(図2).この方法ならフラッシュROMのデバイス・ドライバが不要なので,開発するソフトウェアのボリュームも削減できます.

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図1 Hamana-4レギュレーション(抜粋,要約)
全文はhttp://www.hamana-x.com/wiki/wiki.cgi?page=Hamana4regulationで参照できる.

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図2 開発するシステムの全体像
計測データを無線通信によってリアルタイムにモデル・ロケットから地上局に伝送し,地上局でデータを記録する.

●くろまる 無線通信方式の選定

利用可能な無線通信の候補として,携帯電話やPHSのデータ通信,UWB(Ultra Wideband),Wi-Fi(IEEE802.11a/b/g),Bluetooth,ZigBee(IEEE 802.15.4),特定小電力無線を検討しました(図3,表1).モデル・ロケットに搭載することから,以下の条件を満たすことが必須であると考えました.

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図3 無線通信方式の比較

今回のシステムの場合,伝送速度としてはいずれの方式も条件を満たしている.しかし伝送距離を考慮すると,ぐっと候補が絞られてくる.

表1 各無線通信方式の特徴

• 伝送距離は200m以上(ロケットの飛行距離を考慮)
• 伝送速度は38,400bps以上(理由は後述)
• 消費電力が低いこと
• 軽量であること
• 日本国内の法基準に適合していること

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