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ワイヤレスＭ２Ｍと自動車市場への適用 Wireless M2M Solutions for Automotive Market

情報・通信システム社通信ネットワーク事業部事業主管新世代Ｍ２Ｍコンソーシアム理事木下泰三

２０１４/０５/２９

WJ 2014 M2Mjジャパン３Ｄａｙｓセッション【Ｍ２－１】 2014.5.2９ 10:30-11:10 ＠ビッグサイト西３，４ホールＩ会場


ＥｘｅｃｕｔｉｖｅＳｕｍｍａｒｙ

（1）背景

自動車向けビッグデータは、ＩＴＳ、カーナビなどユーザ向けシステムを

思い浮かべますが、自動車業界（生産流通現場など）で活用できる、

様々なワイヤレスＭ２Ｍの可能性を紹介します。

（2）キーポイント

・ロケーション（生産現場、入出庫、テストコース、での自動車位置検知）

・センサー（無線ＣＡＮ、Ｃ２Ｘ、ＢＡＮ、プローブカー、ロボットカー）

（3）まとめ・ご提案

・２００ＭＨｚ、２．４Ｇ、７－１０Ｇ、６０Ｇ、など様々な無線周波数を活用

・ロケーションを活用した生産流通現場などでの作業効率化をご提案

・次世代ＣＡＮ、運転者安全、プローブカー・ロボットカーなどをご提案


【目次】

１．はじめに

２．ワイヤレスＭ２Ｍシステム

３．自動車市場向け応用

４．まとめ


【目次】

１．はじめに



４．まとめ


１．１自動車におけるビッグデータＮＷ（Ｖ２Ｘ）

Mobile Comm. Network

GNSS (GPS, “Michibiki”)

e.g. cell phone (LTE)、 Wireless LAN (2.45, 5GHz)

Broadcasting

Reference : TTC, MPT “Interim Report on the Status of the Study, DSRC System Applications”

CAN（sensors）（UWB 7-10G、Ｍｉｌｌｉｗａｖｅ60G)

Pedestrians Truck Public Transportation Passenger Vehicle

Roadside Network (e.g. optical fiber) ITS Information

ETC(5.8G) VICS（1.6M、FM)

ITS Information

Road-to-V comm.

DSRC (5.8GHz)

V-to-V comm. DSSS(700MHz)

e.g. Terrestrial digital and digital satellite broadcasting

ITS Information

Collision avoidance Ｒadar (24, 76, 79GHz)

Ｌｏｃａｔｉｏｎ－Ｓｅｎｓｏｒ（WiFi・ＺｉｇＢｅｅ2.45G、 200･920M、UWB7-10G)


１．２ワイヤレスＮＷの種類と自動車への応用

ITS Service Spectrum Application Introduction time Roadside Broadcasting (Highway Radio) 1620kHz Provide Traffic

information Since 1980

VICS (Vehicle Information and Communications System)

76-90MHz (FM Multiplex broadcasting) 2.5GHz (Radio beacon)

Provide Traffic information Enacted in 1994

ETC (Electronic Toll Collection) 5.8GHz Collect highway toll Enacted in 1997

DSRC (Dedicated Short Range Communication)

5.8GHz Provide various information

Enacted in 2001 (Revised in 2007)

DSSS (Driving Safety Support System) 760MHz Provide safety

information Enacted in 2011

Millimeter-wave radar 24/26GHz 60/76GHz 79GHz

Detect obstacles Enacted in 2010 Enacted in 1997 Enacted in 2012

【無線センサーネット】

■ ロケーション（車の屋内位置検知）⇒ WiFi（２．４G)、UWB(7-10G) ■ センサー（次世代無線ＣＡＮ)⇒ UWB(7-10G)、ミリ波(60G) ■ その他⇒ 欧州Ｃ２Ｘ向け無線(5.8G)、プローブ・ロボットカー（920M、200M)

【ＩＴＳサービス】


【目次】

１．はじめに



４．まとめ


２．１Ｖ２Ｘセンサーネットの目的

生産現場防災

センサー（状態検知）

ロケーション（位置検知）

自動車・道路

AiｒSense

AiｒLocation

自動車業界の業務効率化

・安心・安全・生産効率化・業務改善・コスト削減

Ｖ２Ｘを実現する無線通信システムの一つ

無線センサーネット

Wireless Solution

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現場の状態（変化など）をリアルタイムに検知し発信

高信頼、安心・安全、快適、高効率を実現

Ｍ２ＭセンサネットミドルウエアＭ２Ｍクラウド

ビューワ

ＴＣＰ/ＩＰ、ＨＴＴＰ

ポータブル型センサノード

ワイヤレスＭ２Ｍ

メッシュネットワーク

リストバンド型センサノード

センサ（脈拍、加速度、温度）

センサ（温度・圧力、加速度）

ﾌﾚｷｼﾌﾞﾙﾊﾟｹｯﾄ

ゲートウェイ

Ｍ２Ｍ－－－－－Ｈ２Ｍ

ﾉｰﾄﾞ認証・設定

ｾﾝｻﾃﾞｰﾀ管理ﾈｯﾄﾜｰｸ管理監視・蓄積・分析

広域モバイル

9

２．２Ｖ２Ｘセンサーネットシステム概要


自営無線（ＷＰＡＮ）通信キャリア（ＷＡＮ）

通信費無料有料

距離狭域（～数１００ｍ）広域（１ｋｍ～）

方式ＺｉｇＢｅｅ、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＷｉＦｉ、特小、ＵＷＢ

ＰＨＳ、3Ｇ／4ＧＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ

対象

（クローズ・固定設置）車工場設備、作業車施設環境／ロボット

ＩＴ機器／家電

（広域・移動設置）自販機／ＡＥＤ、自動車決済端末／電子広告

建設機械／モバイル端末

社会インフラ（道路／鉄道／環境／都市施設／電力ガス水道／公共プラント／農業）

２．３広域・狭域ワイヤレスＭ２Ｍ


１０ｍ

１００ｍ

５０Ｋｍ

伝送速度（ｂｉｔ/ｓ）１Ｍ１０Ｍ１００Ｍ１Ｇ

通信距離

モバイルＷｉＭＡＸ

ＷＰＡＮ、ＬＡＮ市場

ＷＡＮ市場（携帯他）

第４世代

次世代ＷｉＭＡＸ

第３.９世代第３.５世代第３世代

ＺＩｇＢｅｅＷｉＦｉ

特小・ＲＦＩＤ

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ

電力伝送人体通信可視光通信

ＵＷＢミリ波

ＰＨＳ

ＷＰＡＮ－ＷＡＮの連携ワイヤレスＭ２Ｍ

公共ＢＢＴＶﾎﾜｲﾄｽﾍﾟｰｽ

２．４自動車向けＭ２Ｍの無線周波数


位置／状態検知のセンサーネット製品例

２．５ワイヤレスＭ２Ｍの製品例

ブランド名（使用無線技術）

提供機能製品内容システム規模

AirLocationⅡ （WiFi, UWB）

位置検知

WiFiタグ

1ゾーン：50mx50m タグ：5台レシーバ：6台

位置検知レシーバ

位置検知エンジン

AirLocation/MJ （UHF(微弱)）

地点通過検知

専用タグ

ゲート（扉）単位で構築 LF, RF機：各1台タグ：～数百

LF発信機

RF受信機

AirSenseⅡ （ZigBee）

状態検知

センサノード

1エリア：100mx100m センサノード：6台中継器：3台、基地局：1台

基地局、中継器

統合管理ソフトウェア


２．６ＡｉｒＬｏｃａｔｉｏｎｰII （位置検知システム）

＜AirLocationｰⅡシステム構成＞

レシーバ

無線端末

レシーバ

タグまでの距離と受信強度を測定

LAN / WLAN

APとして利用可能なレシーバ位置検知エリアに1つ必要

タグ位置特定・管理し位置情報サービスを提供

簡易位置検知ピンポイント検知

電波伝搬時間からメートル精度で位置検知

基地局レシーバ

レシーバ

レシーバ

サーバ

電波強度から存在有無を検知

無線端末

無線タグ

IPフォン

PDA

無線端末の位置情報をセンサで検知して管理簡易位置からピンポイント検知まで対応可能


２．７ＡｉｒＬｏｃａｔｉｏｎｰＭＪ（エリア検知システム）

ＬＦトリガ型セミアクティブＲＦＩＤシステム

LFアンテナ(ID=1)

LFアンテナ(ID=2)

管理ゲートへの設置イメージ

タグ装着例

・LF信号検知時のみ微弱電波を発信 (LF-ID+タグID)

・トリガしたLF-IDが分かるので動き方向を検知可能・フラップゲートがなくても1つ1つのタグを確実に検出

微弱電波(300MHz帯) 電池寿命5-6年(条件依存)

AirLocation/MJタグ検知確実なLFトリガ方式 LFアンテナがにじみの少ない感度コントラストの電界（LF電波カーテン）を形成。タグはこの中でのみ発信するため、切れ味のよい検知エリア形成が可能。

LF IDでゲート通過を把握 LF電波カーテンにはIDが付与されており、タグに読み取られて受信機に通知。システムは、どのタグが、どのゲートを、いつ通過したのか把握可能。

複数人の入退を同時検知マルチチャネルや大量の通過を考慮した輻輳制御方式の採用によって、1ゲート当たり毎分1200ものタグの通過を検知可能。

タグは薄型で電池長持ちタグは、微弱電波を採用し、LF電波カーテンの外では余分な電波を発信しないため、名刺大・厚さ2.99mmでありながら、約5年の長電池寿命を実現。 LF: Low Frequency, 約100kHzの電磁波


２．８ＡｉｒＳｅｎｓｅｰＩＩ（状態検知システム）

-ワイヤレスのセンサネットワーク情報システム

-メッシュネットワーク機能を備え高信頼の無線ネットワークを構築可能

-センサ入力用のＩ／Ｆを標準搭載。市販センサデータの無線化が容易＊パルス、接点、4-20mA、アナログ、 RS-485、RS-232Cに対応

-温湿度センサには省電力技術を採用し、電池寿命は約４年間＊10分周期でのデータ送信時。

温湿度センサ中継器基地局

あらゆる現場環境の見える化を容易に実現


２．９ＡｉｒＳｅｎｓｅｰＩＩ（状態検知センサ）

４‐２０ｍＡ０‐５Ⅴ

接点パルス

ＲＳ‐２３２ＣＲＳ‐４８５

人感センサ開閉センサ

ＣＯ２センサ照度センサ

電力量センサ

雨量センサ

温度センサ

風速センサ

ガスメータ

ほこりセンサ紫外線センサ

煙センサ

各種センサインタフェースをプラグ＆プレイ


【目次】

１．はじめに



４．まとめ


位置検知・アプリケーションサーバ

AirLocationⅡ基地局

警告機作動

立入制限エリアに侵入

マップ表示形式

製造品管理

ヒト、モノの位置を一元管理

⇒製造品位置、作業員位置

複数のセキュリティレベル

⇒制限エリア進入時、警報

! AirLocationⅡタグ

一覧表形式

３．１自動車製造工場でのモノ・ヒト位置管理

18

●

●

金型・資材・完成品の位置


自動車管理サーバ

AirLocationサーバ

位置DB

＜中古車オークション会場の例＞

車両DB

RFID+PDA位置情報

・自動車情報

-走行距離

-修理検査履歴等

オークションユーザ

・PDA位置情報

各自動車をアクティブRFIDにより位置管理

PDAやスマートフォンで目的位置まで案内

AirLocationⅡ基地局

・落札車位置検知

・履歴情報検索

PDA/スマートフォン

３．２駐車場・出荷ヤードでの車位置管理

19


セミアクティブRFIDによりノンストップ-ハンズフリー入退チェックを実現

歩行のみならず乗車のまま通過チェック、その方向も検知

通門時、ノンストップ読取り

車両歩行者 RF受信機 LF発信機

ループアンテナアンテナは屋根下や地面等に設置可能

通過方向を検知入場・退場を判別

管理システムへ

電磁波カーテンに反応してタグIDを発信

守衛室予備機能

貸出タグ

チェッカー

来客には、チェッカー機能で貸出タグを簡易発行

微弱電波(300MHz帯)

セミアクティブRFID AirLocation/MJタグ

タグ装着イメージ

アンテナゲート設置イメージ

#1

#2

３．３自動車ハンズフリー入退室管理


自動ゲート管理により車両試験の効率化

試験路上走行状態を把握し、試験車の安全確保

タグ検知範囲

約4m

◆入退場ゲートにおける対象車両の検知

◆高速走行（２４０km/h）試験車の検知

130m（2秒）範囲を検知

発信機(タグ)位置

センサ位置

ループアンテナ

車両進入方向

３．４高速道路でのワイヤレスＭ２Ｍ応用

21


次世代無線方式であるUltra Wide Bandを利用した

ロバストで高速な自動車内通信ネットワークの実現

送信側

UWB無線機受信側

UWB

Ultra Wide Band 開発キット 7.25G-10.25GHz, 256Mbps

HDビデオ無線配信ドライブレコーダコーナーレーダモニタ

ECU（CAN)

３．５次世代ワイヤレスＣＡＮ（ＵＷＢ）

22

7-10GHzの広帯域SS変調による金属にも強い高速無線


分流

合流

UWB無線を利用した測位技術により

分流・合流を自律的に制御しぶつからない群走行を実現

・分流：新たな走行群を形成・合流：各走行群を1つに集約

UWB無線群走行、および分流・合流を自立的に実現

３．６ＵＷＢ活用Ｖ２Ｘによるぶつからない車

23

制御ソフトウエア

測位誤差例＜３０cm

位置管理アプリケーション

固定機

無線タグ

PC


３．７Ｖ２Ｘに向けたアドホックネット

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車載器

日立C2X基盤

Local Dynamic Map (LDM)

Ｖ2Xプロトコル

CAN

センサ

C2X情報センサ情報

ドライビングアシスト

サービス例推奨速度

青になるまで:8秒

40km/h

衝突注意

前方交差点左より車両接近中

ECUs

ADAS (先進運転支援システム)

追従車群走行

制御情報

アドホックネットを応用したＶ2X基盤：

Ｖ2X通信最適化と周辺情報分析路側機

信号 C2C通信

(車両位置など)

C2I通信 (信号の色など)

• 車両位置を考慮したマルチホップ通信 • 車両密度を考慮したパケット送信間隔制御

パケット密度車両密度

全通信量

逐次更新

日立Ｖ2X基盤はETSI標準に完全準拠

ETSI:欧州電気通信標準化機構


運転手の生体データと車の動態データとの変動をモニタリング

居眠り検知・危険予測し、アクティブセイフティの実現

異常

動態センサ

データの記録、音声による警告、

クラウド・管理者への通報

モニタドライブレコーダ

異常

正常

正常

生体センサ

イヤリング型センサ血圧、血流、心拍数

腕時計型/指輪型センサ脈拍、温度、血圧血中酸素飽和度

名札型センサ心電図、血圧腰装着型センサ

万歩計、腹囲、呼吸超近距離

無線

ＢＡＮ： Body Area Network （ＩＥＥＥ８０２．１５．６）

３．８運転者向けＢＡＮ

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（WiFi、Bluetooth）

（ZiｇBee、UWB、400MHz）


３．９建設機械でのＭ２Ｍシステム

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■ 日立建機による建設機械向けＭ２Ｍリモート監視：ＧｌｏｂａｌｅｰＳｅｒｖｉｃｅ ■ 世界１８５カ国、２０カ国語、累計１７万台、３７のアプリケーションでリモート監視を実現


高線量領域

無線中継

低線量領域（安全領域）

有線

高線量領域

ロボットA

ロボットC

中継器

（有線/無線変換)

複数ロボット連携操作コンソール

連携画面

ロボットAのコンソール

サブカメラメインカメラ

映像

操作コンソール

発電所や公共プラント（災害現場）

障害物位置情報 (空間管理台帳活用)

ロボットの現在地、進入可能領域表示

ロボットB

調査・作業

マルチ機能搭載ロボット (1台) 180/200MHz帯(2系統)を利用した無線通信

ロボットA

ロボットB

走行不可

走行可

ロボットC 連携画面

本事例は、総務省の平成23年度委託研究「ライフサポート型ロボット技術に関する研究開発」の成果になります

３．１０ロボットカー向けワイヤレスリモコン

ロボットカー無線遠隔操作：厳しい環境でもＶ２Ｘデータ収集可能

調査用小型ロボット (2台) カメラ、放射線、階段走行操作コンソール

3台のロボットを切替え連携操作可能


・高所点検の地上/道路上遠隔測定化・センサによる反力校正と予兆提示方式・保守員定期回収

支柱

橋梁

支柱基地局センサノード

（歪センサ）

ゴム支承

センサノード（歪センサ）

ログ出力(メモリカード)

道路「支承」無線自動モニタリングシステム

道路維持点検管理の低コスト化と信頼性向上をねらう

ゴム支承の圧力歪の変化

３．１１道路保全向けプローブカー

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（ZigBee、2.4G・920MHz）


【目次】

１．はじめに


３．自動車業界向け応用事例と提案

４．まとめ


＜ＩＴＳ・カーナビ以外の自動車市場向けワイヤレスＭ２Ｍ提案＞

■ 無線位置検知(自動車の屋内ロケーション）： 2.4GHz

・生産現場、資材・金型置場、出荷ヤード・入出庫・入退場管理、駐車場、テストコース

■ 無線ＣＡＮ（自動車内のセンサーネット）： 7-10G、60G

・ＵＷＢ（高速近距離無線）、衝突防止（ミリ波）

■ Ｃ２Ｘ（安全運転、自律運転）： 7-10G、5.8G

■ 建設機械（遠隔監視、予防保全）： 400MHz

■ ＢＡＮ（運転者向け生体センサ）： 2.4G、7-10G

■ ロボットカー向け遠隔無線制御リモコン： 200M

■ プローブカー（道路保全向け保守車両）： 920M、2.4G

４．１応用事例のまとめ

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４．２ＥｘｅｃｕｔｉｖｅＳｕｍｍａｒｙ

（1）背景

自動車向けビッグデータは、ＩＴＳ、カーナビなどユーザ向けシステムを

思い浮かべますが、自動車業界（生産流通現場など）で活用できる、

様々なワイヤレスＭ２Ｍの可能性を紹介します。

（2）キーポイント

・ロケーション（生産現場、入出庫、テストコース、での自動車位置検知）

・センサー（無線ＣＡＮ、Ｃ２Ｘ、ＢＡＮ、プローブカー、ロボットカー）

（3）まとめ・ご提案

・２００ＭＨｚ、２．４Ｇ、７－１０Ｇ、６０Ｇ、など様々な無線周波数を活用

・ロケーションを活用した生産流通現場などでの作業効率化をご提案

・次世代ＣＡＮ、運転者安全、プローブカー・ロボットカーなどをご提案


お問合せ

株式会社日立製作所

情報・通信システム社

Ｔｅｌ：０４４－５４9-2061

Ｍａｉｌ： [email protected]

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