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

　携帯電話やPHSは，場所によっては使用できないことがある（"圏外"が存在する）ため，NGとしました．UWBは使用可能なモジュールが存在せず，Wi-Fi，Bluetoothは伝送距離が足りないため，NGとしました．最終候補としてZigBeeと特定小電力無線が残ったのですが，ZigBeeの方が小型，軽量なモジュールが多い（2足歩行ロボットなどにも使用されている）と考え，ZigBeeに決定しました．

　後になって分かったことですが，ZigBeeの通信プロトコルでエラー回復が行われることから，アプリケーション・レベルでのエラー回復のための処理を開発する必要がないという，ありがたい効果もありました．

● ZigBeeモジュールの選定

　ZigBeeモジュールの選定にあたっては，「200m以上の伝送が可能で，Telec認証をモジュール単体で取得しているもの」という条件で探しました（Hamana-4という公式のプロジェクトで使用するため，認証取得を条件とした）．

　2足歩行ロボットに使用されているモジュールは確かに小型で消費電力が低いのですが，伝送距離が数十メートルというものばかりで，筆者らの条件に合致するものがなかなか見つかりませんでした．そこで同僚に相談したところ，MaxStream社のXBee-PROというZigBeeモジュールが，2007年2月にTelec認証を取得したということを教えてくれました．

　早速このモジュールを調査したところ，伝送距離は1,600m，モジュールのサイズは24mm×33mm，重量は4g（U.FLコネクタ搭載時）と軽量でした（表2．なお，1,600mという伝送距離はRF出力が60mWの場合の性能．日本国内で利用可能な10mW出力の場合は600mとなる）．モジュールはインターネット上で販売されており，入手も容易であることから，このモジュールを採用することにしました（写真2）．

表2　ZigBeeモジュール「XBee-PRO」の仕様（一部）

写真2　観測キットにZigBeeモジュール「XBee-Pro」を搭載したところ
一番上の六角形のモジュールがXBee-Proである．

● ZigBeeモジュールの実力を試す

　XBee-PROはカタログ・スペックとして，10mW出力時に見通しで600mという伝送距離が公表されています．しかし，実際の使用環境はメーカの性能測定時とは異なるため，使用時と同じ環境で伝送距離を測定しました．

　測定は河川敷で行いました．600m伝送のテストを徒歩で行うのは時間的にも体力的にも厳しいので，自転車のカゴにXBee-PROを搭載したペイロードを取り付けて，ペイロードからデータを送信しながら地上局から遠ざかっていき，データが届かなくなるポイントまでの距離をレーザ距離計で計測しました（写真3）．
写真3　ZigBeeモジュールの伝送距離を測定
自転車のカゴにペイロードを取り付けて，ペイロードからデータを送信しながら地上局から遠ざかっていき，データが届かなくなるポイントまでの距離をレーザ距離計で計測した．

（a）送信側（ペイロード）

（b）受信側（地上局）