検証用機器による電界強度測定

図 4.1: 白峰農業体験学習施設多目的広場:白山市

図 4.2: 計測の様子

図 4.3: 石川県林業試験場(樹木公園):白山市

図 4.4: 検証用送信機(左)・受信機(右)

置する白峰農業体験学習施設多目的広場(写真:図 4.1)で、平地を想定した実験を石川県林

業試験場(樹木公園)で実験を行った(写真:図 4.3)。実験に用いた機器の詳細を表 4.1、計

測の条件を表4.2に示す。

平地として実験を行った多目的広場は見通しの良い平地の広場で、計測時は固い雪に覆 われていた。計測は200mまで10m間隔で計測し、各計測地点での送信機よるブロードキャ ストパケットを50回受信し、その平均と標準偏差を求めた。

送信機のアンテナ地上高は100cm、受信機のアンテナ地上高は送信機と同じ100cmと 小型動物の首輪デバイスを想定した15cmの二種類で測定した。実験の結果とQOMBを 用いてエミュレーションした電波強度を図 4.5に示す。計測した値はXBeeの受信電波強

度(RSSI)であり、空間減衰の他に送信機受信機双方のケーブル損失やアンテナ利得による

減衰を含んでいる。QOMBでのエミュレーション結果は送受信機の内部損失無しでエミュ レーションしているため、自由空間での理論値と同じである。受信機のアンテナ地上高が

100cmの場合は200mの地点でもパケットのロスが2%でデータが送信できているが、受

信機のアンテナ地上高15cmでは190m地点で、10%に上昇し200m地点では受信不能で あった。小型動物を想定したアンテナ地上高15cmの場合電波の受信可能距離は短くなり 190m以下であることがわかり、フレネルゾーンに地面が入っている影響がうかがえる。受

表 4.1: 送/受信機詳細

マイコン Arduino Uno R3

通信モジュール XBee Pro Series 1 Wireless SD Sheild アンテナ XBee用外部アンテナ 電源 eneloop stick booster その他 液晶モニタ

(送信機のみ) GPSモジュール

表 4.2: 測定実験条件 送信機アンテナ地上高 100cm 受信機アンテナ地上高 100cm,15cm 電波送信出力 10mW

測定距離(10m間隔) 平地:10m〜200m 森林:10m〜100m

図 4.5: 実験機による電界強度測定結果(平地)

信機のアンテナ地上高100cmおよび15cmのともに100mの計測地点で受信強度の上昇が 見られているが、送信機から100mの計測地点付近に10cmほどの雪面の隆起があった為 だと考えられる。受信機のアンテナ地上高1mの時のRSSIはQOMBによる理論値とほぼ 同じであることから、今回作成したプロトタイプのアンテナ利得とケーブルなどの雑損値 の合計はほぼ0dBであることがわる。

また、森林での実験結果と、平地での実験結果比較を図4.6に示す。森林での実験は、場 所の都合から距離100mまでの実験を行った。受信アンテナの地上高が15cmの場合、森林 では平地の場合より、伝播減衰が大きく、70mで既に20%程度のPacket Lossが発生して いる。また、70m以降ではPacket Loss率に大きな揺れが発生しているが、これは80mの 計測ポイントの近くに樹木があった為、局所的にフレネルゾーンの遮蔽率が大きくなった 為と推測される。