九十九里浜での灯台可視光通信実験（過去レポート-2）
立秋は過ぎたものの、まだまだ残暑厳し今日この頃、
「蝉の声を聞〜くたびにぃ〜、目に浮かぶ九十九里浜ぁ〜♪」（椎名林檎 歌舞伎町の女王）
ということで、LED灯台の可視光通信の過去話、２００８年９月の九十九里での実験の話です。
（一連のLED灯台による可視光通信実験については、陸上自衛隊の滑走路で可視光通信実験のエントリをご参照ください）
その前に、可視光通信での長距離というと、
最近は、２０１０年の４月「LED可視光通信で20km超に挑戦中！」にある例とか、
「アウトスタンディングテクノロジー可視光通信で世界トップ記録を達成」では１３ｋｍとか、当記事より凄いのは出ています。
この記事で紹介するのはたったの２ｋｍ。しかもｋｂｐｓオーダー。
ただ、このときの実験の重要なポイントは、距離の追求ばかりでなく「イメージセンサ通信」の特質を活かして広いFOVを確保しながらの実証を行うということです。
（FOV：Field of View ：実視野。この場合機器の受信可能範囲角度）
つまり、事前の光軸工事をきっちりやることなく、カメラや双眼鏡のように、ラフな手持ちで遠距離の送信源を捉えられるかというところが、イメージセンサ通信ベースでやっているミソです。
ですので、この日の実験も手持ちカメラや双眼鏡で限界といわれる10倍望遠程度までにレンズは抑えようということでやっております。（10倍くらいのズームとなると、対象を探せない、手振れで像がぶれすぎて使い物にならないといわれています）ですから、イメージセンサ通信としては、まだ、この２ｋｍは世界記録かな？
※イメージセンサ通信については、この資料などご参照
※本実験の公式な発表は、可視光通信コンソーシアムの灯台プロジェクトのリリースなど御覧ください。
さてということで、各社、九十九里に集結です。
海上保安庁さんは、いつも新しい 型の灯台が出ると九十九里のこの場所で、ボランティアのテスターさんを使って視認の主観評価を行ってい るそうで、折よくそこに可視光通信実験を相乗りさせて頂く形です。
我々は、通信が成立するか、成立したときの信号やエラー状況をとり、主観テスターの方たちに、灯質を評価してもらいます。
場所はこのあたり、、小松付近の河口にある桟橋に灯器（LED海上 ブイ）をおき、そこから南へ２ｋｍほどが実験エリア。（実験としては２ｋｍ地点まで徒歩、２-４ｋｍは夕食をはさんでバスで移動しました）
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達成目標は持参したレンズと受信機の解像度、とここまでの予備実験から２ｋｍ を必達として、もしかしたら４ｋｍいっちゃう？ってところです。
当日の天気は曇ったり霧雨だったりで夜半のほうがくずれそうな感じ。
風も強く海岸沿いで空気も波でけぶっている感じで、いかにも透明度悪く、条件 悪い感じです。
実験はちょっとの霧雨くらいなら決行ですが、なにせ、試作機なので天気が悪 かったら、さすがに高い試作機をおシャカにできないので、年に一度の一発勝負ですが、申し訳ないけど可視光通信実験は中止することもあ りますと、十分に了解をとっておりました。
送信側灯台は、こういうふうにきっちりやぐらを立てます。
２マイル型と呼ばれる小型LED灯台（浮標等向け）に可視光通信用の変調を行ったものを、九十九里浜の海岸で、１ｋｍ、２ｋｍ、４ｋｍと通信実験を行い、さらに、モニター参加者に、通常灯台との視認確認（見え方は違うか、ちらつきなど感じるのか）の評価実験を行うという内容です。
左３つが通常の灯台、右３つが可視光通信用です。灯色の違いのチェックのために複数設置します。
これはちょと離れたときの絵。
最初の１ｋｍ受信ポイントまで徒歩移動する、うちの若いもん二名。後ろに小さく上記やぐらが見えます。
受信点側実験参加者（の半分くらい）、視認性評価を行う方々１０名以上いらっしゃいます。
受信で必死な作業の様子。ちゃんと受信できるかな？通信エラー平気かな？受信波形どんなかな？って感じ・
１ｋｍでの受信動作成功時の画面。
データ波形的には強烈な大気揺らぎが出ていて、実際ビットエラーはけっこ発生していますが、それを補う処理も入れてあり、動作成功となっています。実験データとしては単純で、「Japan Coast Gurad」を４秒ごとに１回の０．４秒
点滅の中で何十回も繰り返し送るテストデータになっています。（灯台やブイって点滅してます）
2km付近、途中少しの雨がふりましたときは、海上保安庁さんのスタッフの方々が、「雨は俺達が食い止める、おまえらはデータの受信を！」と男気を見せてビニールシートをこうやって雨よけを作ってくださいました。
結果からいくと、以前の陸上で行ったよりも強烈なシンチレーション（強度ゆらぎ）の中、イメージセンサ通信の距離実績を２ｋｍまで伸ばし、ビットレートも1kbps（通信エリアの動作フレームレート4600fps）を達成すことができました。
なお、４ｋｍに挑戦しましたが、これは望遠レンズでも1ドットを割るような中で、現状の試作機ではごくまれに受信できたもののほぼ、受信不可能という形でした。
いいわけすると、４ｋｍのときは基本条件以上に送信側の雨がひどかったようで、かなり悪い条件でした。
あと、面白かったのは、０８年５月に立川の陸上自衛隊飛行場でも行ったとき、アスファルトの大気揺らぎ は、空間的なゆらぎ（ビームワンダー＝センサ上の通信座標位置があばれる）が大きかったのに対して、今回はビームワンダーはあまりなく、シンチレーション（強度的なゆら ぎ）が支配的な印象でした。（ここの体系的な測定データはできていないです）
なお、先の写真にもあったように視認の主観データの一般の方の参加者もいて、 その方たちが変調された、灯台をじっと見つめるのですが、今回の低速１ｋｂｐｓを載せた２ｋHzパルスの変調は、「まったくちらつき感じない」という評価で終えることができました。
以上・・・・・・・・
今夜からはこ〜の街で、可視光通信開発者が、じょうおぅ〜。・・・・・・になれるか？（椎名林檎 歌舞伎町の女王）
陸上自衛隊の滑走路で可視光通信実験（過去レポート-1）
なぜか今頃、TechOnの用語辞典の
HOME > 用語 > LED用語辞典 > 「可視光通信」の項ができて、旧聞ながら灯台実験のことが述べられていたし、昨年末の海保さんの実験紹介
「海上保安庁さんとの可視光通信実験の舞台裏」
が思いの他、クリック伸びたので、また古いネタで恐縮ですが、
埋め草的に過去の写真の蔵出しをします。
※公式な、灯台関係の可視光通信の取り組み紹介については、可視光通信コンソーシアムのWebページで、トップページ>VLCC活動のご紹介>灯台サブプロジェクトをご参照ください。
さて、LED灯台を想定した可視光通信コンソーシアムの共同実験は、これまで、
(1)「自衛隊滑走路実験１ｋｍ」 ０８年５月
(2)「九十九里海岸実験２ｋｍ」 ０８年９月
(3)「海流水槽トラッキング実験」０９年１２月
とやっています。
（(３)にあたるのが海上保安庁さんとの可視光通信実験の舞台裏の記事です）
で、今回は、過去にさかのぼり(1)の話。
当時、長距離実験の本番である(2)の九十九里でｋｍオーダ達成の本番に向けて、参加各社とも、さすがにいきなり九十九里浜でｋｍオーダーはちと不安・・・・
（うちの開発だと、すでに昼屋外の１ｋｍはやっているので、ほぼ自信はあったのですが、最新のｋｂｐｓ試作では未実施でした。）
そこで、立川市の海上保安庁の研究所と、陸上自衛隊駐屯地とは隣接で、海保のヘリなんかは共同で滑走路を使っているので、そこで長距離実験やれるよと、海上保安庁様より提案いただき、それに乗らせていただくことに。
立川の自衛隊の場所はここです。（GoogleMap)
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２００８年５月２２日、ど快晴の実験日和。
（まあ実は、快晴で気温が高い日＝「陽炎などシンチレーションおきやすい」
というのは、可視光通信的にはぜんぜん「日和」でなく、外乱に強いイメージセンサ通信とはいえ、条件としてはどちらかというと不利ですが・・・（＾＾；）
各社いったん、海保さんに集合し、車を連ねて陸上自衛隊の門へ。
さすがに自衛隊ですから、わらわらと隊員の方がでてきて、事前提出しておいた使用車両と、参加人の確認。
セキュリティ上かなりきっちり一人ひとりを確認。
「実験に関係ない写真はみだりに撮らないように」と釘をさされます。
で、施設内を延々走り滑走路の端へ。
とにかく今日は夜まで自衛隊の滑走路貸切だぁ！
セッティングの様子です。テーブルの上の赤と緑のやつが、が小型灯台（２マイル型 海上ブイ）です。
で、受信側チームは徒歩と自動車で受信側機材を運びます。
灯台なんで本番は日が暮れてからですが、イメージセンサ通信の特徴で、外乱に強い＝まわりが明るくても広い検知角度のまま通信できるので、セッティングと動作確認をかねて、１００ｍとか２００ｍで肩慣らし。
これは１００ｍで信号補足と受信の確認テストのうちの試作機での受信画面のスナップショット
（メッセージ文字列はテスト用固定メッセージです）受信結果を別カメラの画像に重ねたものではありません。
１つのイメージセンサでシーンを撮影し、受信しながら画像上位置を把握しているのがポイントです。
そんな感じで明るいうちに、いくつかの距離ポイントで受信実験。
昼間における貴重な長距離通信のデータ取りをしつつ、今回の目的の１ｋｍポイントに到着。夕暮れを待ちます。
以下は、移動中の５００ｍ地点から、送信側をズームで撮った感じ。
で、夜になりまして実験開始。無事に受信です。
写真は受信機画面のスナップショット、周囲の光は立川の街の灯りです。
なお、昼間の好天で相当滑走路が暖まっていてさすがに１ｋｍ離れると、蜃気楼で、灯台光源が縦に２つ割れているのがわかるでしょうか？
で、その場合も別に問題なく受信が成功しています。
自衛隊施設がとても広いので、立川の郊外とはいえ、街の灯りがとても遠いのが不思議な感じでした。
すべて終わったのは午後９時近く、みんなで暗い中撤収。
最後に、明るいうちに撮影しておいた参加者みなさんでの写真です。
あとは、前記（２）の九十九里での実験記録も早々に上げることにします。
LED信号機と色弱者とインフラを変えること
最近ブログ書いてなかったので、ちょっとプチ調べ事結果のメモに。
まず、先日、
「色弱者も良く分かる赤信号」
このWeb記事に関するTweetがいろいろTwitterで流れてました。
この記事のアイディア（粒になったLEDを使って、色弱の方にはバツが浮き出るようなしくみ）
は非常におもしろくて、こういう再デザインを考えることは大賛成。
で、このブログエントリはこの記事の中のとっても細かいところの話です。
その気になったところですが、
「＜LED信号機になって＞色弱の人には見えづらくなった」という記述です。
自分自身、コンソーシアムで信号機メーカーの人と、何度も可視光通信のフィールド実験をご一緒したりなど、
お話する機会は多く、そのとき「色弱者への配慮している」という話が記憶に残っていたので、
再度信号機メーカーの知り合いの技術者さんに確認。
※この写真は本文と関係なく、信号機メーカさんにおじゃましてのLED信号機と可視光イメージセンサ通信受信機のフィールドテストの写真（こんな近くでなく、３００ｍくらいで受信できてますよ。もちろん）
その結果。経緯含めて以下にまとめ。
１. 旧来の電球式信号機と色弱の方の見分け方
電球式では、特に色弱者を意識したわけではないが、結果的に同黄色灯器の高度が高くなった。
（同一電球に色フィルタをつけるのだが、結局黄色が持っとも多くの光を通したので）
これで、幸いなことに、多くの色弱の方のパタンは、青はわかるが、黄色と赤が難しいというもの。
なので、混乱する色で明るいほうが黄色、暗いほうが赤、と覚えてもらうことで、かろうじての区別をしてもらっていた。
２. ＬＥＤ灯器の初期不具合
（ごくわずかな）製品初期段階において、黄色と赤が識別しづらいという話題が扱われた。
「ぱすてる」色覚の問題を考えるボランティアグループ
「LED信号灯は見やすいか」
http://www.pastel.gr.jp/newsletters/25-1.htm
などのページ（どうも日付がはっきりしませんが、２００２年ごろの活動でこの問題を指摘なさったり、マスコミ活動などしたようです）
３. その後の対策と今の仕様
２のような指摘があり、警察庁殿も問題意識をもたれ、色々な検討・試作・実験が行われ、その結果、黄と赤の光度に差をつける仕様が策定された。
現在は、警察庁の灯器に関する仕様書に「警交仕規仕様書」というものがあり、そこでは （赤）１：（黄）１．４の比率以上とうたわれている。
さらに、現在の製品の実力的には、黄色は赤色の約2倍の光度を有して いるとのこと。
この件で思ったこと、
・ぜんぜん別の観点ですが、ネタの扱われ方として、”新しくて一見いいもの” に対して、”「実は・・・」ってマイナス情報”あると、自分自身含めて逆に簡単に信じがちなので、そこ気をつけようかな。という話。
・インフラを変えながら改良はもう少し冒険心をもっても・・
LEDになって互換性はあるが、せっかくのLEDの可能性を活かして冒頭のようなアイディアをいれこまない。（形状を変えればいい、という提言もたくさんあります）というのが寂しいポイントです。
基本の社会インフラだから、そうそう冒険はできなんだろうけど、以下のリンクのケベック集の例みたいに結構ちょこちょこトライしながらでやってしまっても、優秀な国民なんだし（でも責任はだれかに取ってもらいたがる国民性の傾向はあるかもだが）対応できると思うけどなぁ。
「ケベック州の信号機はわかりやすい」-ソラノイのブログ-
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参考：
信号機の色はなぜ「赤黄青」なのだろう - Garbagenews.com -
Preziプレゼンを動画にしてyoutubeに上げました
画像電子学会の企画セッションで話します
2010年度 画像電子学会第38回年次大会 プログラム
−大会テーマ 「豊かな社会を実現する画像メディア」 −
http://www.kodama.com.hiroshima-u.ac.jp/iieej/2010nenji/3_.html
で、２７日の午後、企画セッション T6「イメージ情報を運ぶ光通信の将来展開」
の中で、お座敷かけていただいて、「イメージセンサ通信の展開」 の題で少し話す予定です。
学会だですし、いつもの「応用でイケてるでしょ？こんなんできてまっせ？」
のいつものパタンに加えて、以下のことについてもすこし問いかけするなど、ややアカデミック？な感じだす目標。
学が浅いので、こちらもぼんやりとしかつかんでなくて、なんか戯言めいてしまうのですが。
たとえば、
・空間に対する考えの違い。
今までの空間通信って、空間を「Shared media 」として扱ってます。だから、下位レイヤプロトコルの感心はほとんどが、そのシェアされたメディアである空間をどう、調停するかで、必死に時分割したり、周波数変えたり、符号変えたりして必死に空間を分け合うわけですね。
でも、イメージセンサ通信（ISC)だと、光学系とイメージセンサで空間は（そのピクセル角度で）分割されます。つまり空間を、「Separeted media」として扱えます。なので、そこにおいて、空間を調停する必要はありません。だから、多言通信のための工夫は本質的にはいらないのですが、大量の二次元ピクセル（＝通信チャンネル）からの特定のチャンネル（群）を探す必要があるわけですね。（DiscoveryとかTrackingとか）
つまり、通信の信号処理として、時間信号に対してでなく、時空間信号としての処理で新たな体系が必要なのですはないか、と思ってるわけです。
s = f(t) な信号でなく、 s= f(t, x, y) な信号を扱う考え。
※ｘ，ｙは捨てるんじゃなくて、ちゃんと上位レイヤに伝える情報として扱う。
・あとプロトコル
なんか下位レイヤの副作用として直接アプリレイヤに座標を渡すんじゃなくて、ちゃんとプロトコルに入れるといろいろ、いいことが・・・ なんてことも思っているのです。
・伝送情報量の考え
ISCでは、チャンネル確立すると、座標情報が得られます。伝文内容が伝える情報と、チャンネル確立（やトラッキング）で得られる座標情報の情報量って、シャノン的な体系に統合して考察するとどうなの？とか・・・
こちらは、基礎力からして不足ですが、このもやもやとした課題意識の片鱗が伝わり、有識の方に何かコメントとかいただけるとなると嬉しいですが。
はやぶさ帰還企画 その2.5 Keep on beaming
さて、可視光通信レーザによる、はやぶさ君へのメッセージ送り。ケースに入れて設置というやつですが、どうも良いケースがなく、まあ固定できればいいや、ということでこんな感じなやつにしちゃいました。
レーザは両面テープ、基板はいちおうネジ止めです。いちおうバッテリ駆動するよう、手持ちの二次電池充電器＆USB給電器でニッケル水素２本で動かします。
で、また、我が家のはやぶさジュニアに向けて、模擬通信
さてそれでは、毎度のTorisatで はやぶさの位置を探してそっちにビームします。
（載せてるデータはもちろん "オカエリナサイ”）
自在クリップで、もちろん光軸は気持ちで合わせてるだけ。
今日１２日の昼間だとはやぶさはだいたい、かに座のあたりにいます。この時間だとかなり天頂だった。
帰還日の明日は、
http://www.nec.co.jp/ad/hayabusa/qanda/details/landing.html
によると、１３日１６時頃、7年前「はやぶさ」が旅立った内の浦上空を通過。距離１５万ｋｍにいるらしいので、そのときはぜひ、P.O.V.のメッセージと並行してこのビームのメッセージ送りたい。が、出かけてるんだよな。
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- １３日帰還当日追記
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当然、一生懸命彼に送信中。 (16時ごろ）
はやぶさ帰還企画 その1.5 動画を上げました
http://d.hatena.ne.jp/junaz/20100605/1275759665 でさくっと作ったP.O.Vによる天空方向へのメッセージ、はやぶさに届けとばかり、大変残念なクオリティの動画を上げました。
Torisatを使って、（iPhoneでなくiPod touch なので、方位センサでなく自分でスクロールさせて方角あわせだし、カメラビューないんで寂しいですが）
こんな感じで、Torisatを使って、日々はやぶさの位置を確認しとります。とはいえ今日時点ではまだ地球から距離が遠い(200万ｋｍくらい？）ので、まあ、ふたご座付近でまったりと動いている状況です。
