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企画中の「種」プロジェクトを紹介しています。
近距離・室内での高精度な位置測定を可能にするUWBは、ロボット・ドローンの制御などで幅広く使われている、注目の技術です。 人気のIoTプロトタイプツールキットM5StackにもUWBモジュールがありますが、日本の法規制に対応しておらず、国内では販売できていません。 クラウドファンディングを成功させることで、M5Stack社と協力して日本のTELEC(いわゆる技適）に対応したバージョンを開発・販売したいです。
スイッチサイエンス
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2022年7月15日現在、DW1000→別のモジュールを採用してハードウェアを再設計する必要があり、「開発中だが、クラウドファンディングの開始時期は未定」となっています。
M5StackのUWBモジュールを日本で販売するために必要なことM5Stack社と検討したところ、「M5Stackシリーズの最低ロット、年間1000個ぐらいの売上が見込めれば、日本版にむけて、設計変更とTELEC(いわゆる技適）の取得はできそう」となりました。
今回のクラウドファンディングで200個ほどの販売が見込めれば、その後スイッチサイエンスや他の販売店様での一般販売につなげて、年間1000個の販売はできると考えています。
M5Stack社でも、法規制対応のための調査・開発が始まっています。
クラウドファンディングを成立させて、ぜひ、日本で使えるUWBモジュールを実現しましょう！
※6月20日現在、正式クラウドファンディング開始に向けて仕様検討中です。このページは現在のUWBモジュールを中心に記載していて、正式開始までには仕様等の変更がありえます。
※2022年7月15日現在、DW1000→別のモジュールを採用してハードウェアを再設計する必要があり、「開発中だが、クラウドファンディングの開始時期は未定」となっています。
 グローバル版のM5Stack UWBモジュール。これをTELEC対応させるため修正します
何ができる製品？-モジュール一つでも、出した電波の反射を計測することで壁などとの距離を測ることができます。
-複数のモジュールを時刻を同期して使うことで、モジュール間の位置測定ができます。3つ（2つを壁/1つを移動するもの）以上使うことで2次元の位置測定・4つ使うことで3次元での位置を取得することができます。また、それぞれのモジュールが出す電波はIDがついているため、複数のものの位置をそれぞれ測定できます。
-ロボット開発などに最適です。
-距離は10mほど、精度は電波の強さや距離によって異なりますが、通常は10cm程度、条件によっては3~5cmで測定できた実験結果があります。
-UIFlow, Arduino IDEでプログラミング可能です。M5Stackシリーズ以外と組み合わせることも可能です。
現在発売中のグローバル版スペックシート。国内版とは電波チャネル・電波強度などが異なり、日本版製造のタイミングでハードウェアも変更になるため、このままの仕様にはなりませんが、ベースはこの製品です。UWBモジュールも同じです。
そもそもUWBとは？UWB: Ultra Wide Band(超広帯域無線）は、数百MHzから数GHzの広い周波数帯を使うことで、障害物による影響を少なくできる電波技術です。
電波を用いた通信技術としても使われますが、近年では電波を用いた測位技術として注目されています。
今回クラウドファンディングするM5Stack UWB Proモジュール（仮称）は、それぞれのモジュールがUWBビーコンとして動作することで、ビーコン間の距離を測定できます。どの程度強い電波を出すかによって精度は異なる（あまり強い電波を出すと干渉して精度が下がる）のですが、開発中のモジュールではアンプなし(0-6dB)の電波強度で3-5cm程度、27dBの電波強度で10cmほどの結果が出ています。
こちらの、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）による「超広帯域無線(UWB)の研究開発」動画では、さまざまなUWB技術と可能性が紹介されています。
今回のUWBモジュールは、この動画で紹介されている固定局と移動局のどちらにもなりうるものです。
日本版は国外版とどう違うの？- UWBモジュール(DW1000)は同じ
- 電波周波数・出力を日本向けに制限し、変更できないようにしてある
- アンテナ等の部品が追加されている
- TELEC取得・技適マークが表示されている
- UWBと関係ないところで、内部のマイコンを置き換えている（stm32 > apm32 この２つのマイコンはバイナリレベルの互換チップで、現在M5Stack社にて互換について調査中）。
最近stm32の価格が高騰しているのが理由で、グローバル版もそのうち置き換わる予定です。
DW1000モジュールを日本の法規制(TELEC)に対応させよう現在海外向けに販売中のモジュールを、
1.日本の法規制に対応させるための調査・仕様決定、アンテナ等必要な部品の追加（イマココ）
2.クラウドファンディングで売上見込を達成
3.TELEC取得（目標達成後1ヶ月ぐらい）
4.量産・販売開始（1-2ヶ月後ぐらい）
となります。
製造ラインの空きや部品の手配などで、スケジュールが遅れることは多々あります
TELEC取得のために：TELEC対応可能な電波周波数のみ出せるようにするM5StackのUWBモジュールに搭載されているのはAi-ThinkerのBU-01というモジュールで、DW1000というチップが搭載されています。
いろいろなUWBモジュールで使われている実績あるモジュールですが、出せる周波数の電波ぜんぶ・出力ぜんぶだと、日本の法規制範囲外になります。
以下のチャンネル数から、1〜4のみの使用に制限する必要があります。
DW1000の対応周波数は3.5 - 6.5 GHz。チャンネル番号はIEEE 802.15.4aで定義されているものと同じです。
TELEC取得のために:電波の出力（強さ）を制限するUWBモジュールは特定無線設備の中の免許不要局にあたり、免許なしで使用するにはTELECの取得と技適マークの表示が必要です。
また、混信を防ぐために出力を抑える必要があります。
今回は-70dBm/MHz以下で計画しています。
予備知識：電波法とUWBで使える周波数総務省の説明によると、日本では
3.4〜4.8GHz (ローバンド)
7.25〜10.25GHz (ハイバンド)
24.25〜29GHz
の三つの帯域が使えることがわかりました。
また屋外で使えない帯域があることもわかります。
日本版のUWBモジュールは4.8GHz以上が使えないよう、チャンネル1〜4のみの使用にファームウェアを変更する必要がありそうです。
国内で許可される帯域になるように仕様策定します。
販売に向けてリスクとチャレンジUWBモジュールのTELEC対応については、M5Stack社・スイッチサイエンスとも初めてで、まだ技術調査や総務省への問い合わせと、クラウドファンディングを並行して進めている状態です。
そのため、仕様変更や、最悪製品が出ない（プロジェクトのキャンセル・返金）ことがありえます。
仕様変更については「活動報告」で報告していきます。Kibidangoの仕様では支援後のキャンセルが可能です。
※達成数ギリギリが、そのキャンセルで達成不可になる場合はキャンセル不可という制限があるようです。Kibidangoの仕様を御覧ください
クラウドファンディング版と正規国内販売版の違い・製品については「まったく同じ」と考えています。
・クラウドファンディング版の製品もすべてスイッチサイエンスから発送され、サポートなども同じです。
・価格についてもほぼ同じにする予定ですが、「少なくともクラウドファンディング版のほうが高くなることはないように」と考えています。
（市場予測なので大幅に値引きすると意味がなくなってしまいますが、かといってこのクラウドファンディングで大儲けすることが目的ではありません）
・納期については、クラウドファンディング版をすべて発送し終わってから、国内版の商品ページを制作して販売開始と考えています。
・その時期の違いでマイナーチェンジや為替などによる価格変更が入る可能性は、ゼロではありません。
支援のお願い：プロジェクト成立に向けてロボット技術は、これからの世界のためにとても重要な技術で、日本のメイカーには世界をアップデートできる可能性、未来のヒントを示せる可能性があります。
一方で、成熟した先進国である我が国で、電子機器が安全に使えるのは大事なことです。学校やメイカースペース、ロボコンなどで使えるUWBモジュールが日本で発売されることは、とても良いことだと考えています。
「研究開発を更に簡単にし、世界をよりよい場所にしましょう！」 M5Stack CEO Jimmy Lay
■特定商取引法に基づく表記
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