CN101321180A - 传感器网络系统和传感器节点 - Google Patents

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CN101321180A CNA2008100058632A CN200810005863A CN101321180A CN 101321180 A CN101321180 A CN 101321180A CN A2008100058632 A CNA2008100058632 A CN A2008100058632A CN 200810005863 A CN200810005863 A CN 200810005863A CN 101321180 A CN101321180 A CN 101321180A
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Abstract

本发明涉及具有为了省电而以一定时间间隔进行循环处于启动状态和停止状态的间断动作的传感器节点的传感器网络系统，特别地与传感器节点的间断动作匹配地在系统全体中取得时刻同步。管理服务器在每个指定期间发出用于向各基站设定时刻的时刻设定指令。各中继机在根据从基站接收到的时刻对自身的时刻进行设定乃至修正后，为了将时刻设定指令展开到属下的全部传感器节点，而将各传感器节点用的时刻设定需要标志设置为ON。中继机在从传感器节点接收到作为指令请求的轮询时，取得该时间的时刻，使用该时刻生成时刻设定指令，并发送到该传感器节点。

Description

传感器网络系统和传感器节点
技术领域
本发明涉及为了省电而进行以下这样的间断动作，即以一定时间间隔循环成为启动状态和停止状态的传感器节点的利用系统，特别涉及在系统全体中取得时刻同步的技术。
背景技术
以前，作为在传感器网络中使用的无线通信方式，有ZigBee。例如，可以参考ZigBee规格，ZigBee Alliance发行，ZigBee Alliance的Web网站(平成19年5月21日检索)、因特网<URL：http://www.zigbee.org/>。
另外，作为根据地震确定震源位置的方法，以前有网格搜索法(grid search)。例如，可以参考紧急地震速报的概要、与处理方法有关的技术参考资料、气象厅的Web网站(平成19年5月21日检索)、因特网<URL：http://www.seisvo1.kishou.go.jp/eq/EEW/kentokai5/>。
近年来，正在开发由具有了传感器功能的小型无线传感器节点(以下称为传感器节点)、中继机(Router Node)、基站、以及传感器网络管理服务器(以下称为管理服务器)构成的传感器网络系统。传感器节点对人或场所的状态等(传感器数据)进行观测，通过中继机将观测到的传感器数据中继到多跳越点(multihop)，经由基站发送到管理服务器。管理服务器根据接收到的传感器数据，执行各种处理。
传感器网络系统中的关键设备(key device)是以小型、低功率为特征的传感器节点。小型因而能够附加在包含环境和人的所有目标上，低功率因而不需要外部供电就能够用电池运转数年。进而，通过无线进行通信，因而能够经由基站或中继机配置到广范围。
作为传感器节点的特征动作，有间断动作。这是以下这样的动作：只在执行传感探测(sensing)和数据发送这样的任务时驱动必要的硬件，在没有需要执行的任务时，传感器、高频电路(RF)等外围硬件完全停止，微计算机也在低功率模式下休眠。通过进行间断动作，传感器节点能够用有限的电池进行长时间动作。
如果微计算机的规定的休眠时间结束，则计数器部件产生中断，由此微计算机恢复为通常动作模式。然后，依照规定的步骤，执行传感探测，发送传感探测到的数据，在有发送给自己的数据的情况下，通过轮询(Polling)进行接收，进行该数据的处理。如果应该在该时刻执行的全部任务结束，则再次进入规定时间的休眠。休眠期间中的任务处理期间的长度为数10毫秒以上，长也只是1秒左右，所以传感器节点的大多时间处于休眠状态。
另外，由于间断动作的基本特征在于“不需要执行任务时进行休眠”，所以可以认为根据任务的调度(scheduling)方法而间断动作的实施方法多样地变化。例如，在传感器节点安装了多个传感器的情况下，每个传感器可以具有分别不同的传感探测周期。另外，传感探测、数据发送、数据接收本来是分别独立的任务，所以每个任务可以具有独立的动作周期。
作为这样进行间断动作的传感器节点的从管理服务器接收指示(指令：command)的接收方法，有定期地向发送方查询是否有发送给自己的指令的轮询(Polling)方式。在该情况下，只要传感器节点自身不进行轮询则不发送指令，因此传感器节点可以依照自身的间断动作周期进行动作。在传感器网络所使用的无线通信方式，即ZigBee(非专利文献1)的情况下，轮询时的询问分组的接收、直到接收与之对应的应答的时间总共是10毫秒左右，因此例如即使在没有数据的状况下实施轮询，随之产生的电力消耗的增大也非常小。
上述间断动作方式是对于传感器节点的低功率化、长寿命化是必须的技术，但另一方面也会产生不适合。在无线暂时切断而数据无法送达时、管理服务器停止而无法发送等，因任意原因而数据无法送达管理服务器的情况下，也需要持续进行传感探测，这时需要观测时刻。另外，在通信路径中有了延迟的情况下，观测时刻和在管理服务器中接收到的时刻有可能不一致。但是，为了正确地知道进行了传感探测的时刻，理想的是在传感器节点中附加观测时刻，需要在传感器节点中具有计时器，并且与基准时刻正确地一致。但是，在有多个传感器节点的情况下，理想的是根据指令设置时刻，但由于传感器节点进行间断动作，所以无法始终发送指令。因此，可以考虑在传感器节点进行了轮询的定时下，由管理服务器随时发出指令，但传感器节点直到接收到来自管理服务器的回信为止需要等待，需要进行长时间启动，因此能量效率差。
发明内容
本发明的目的就在于：解决这样的现有的间断动作方式中的问题，提供能量效率好、使用了间断动作方式的传感器网络系统。
为了解决上述现有的问题，在本发明中，在进行基站和中继机和传感器节点所具有的计时器的时刻设定的情况下，中继机在从传感器节点进行了指令发送请求的定时下取得该中继机的最新时刻，并发出时刻设定指令，由此进行发出了指令发送请求的传感器节点的时刻设定。
另外，在本发明的传感器网络系统中，中继机具有与属下的全部每个传感器节点对应的时刻设定需要标志(Time ConfigurationFlag)，该中继机从基站接收时刻设定指令，在进行了该中继机所具有的计时器的时刻设定的定时下，使该时刻设定需要标志成为ON状态，该中继机在接收到来自传感器节点的指令发送请求时，确认时刻设定标志的状态，只在标志为ON时发送时刻设定指令，该中继机在接收到该时刻设定指令的回信的定时下，使该时刻设定需要标志成为OFF状态，由此进行时刻设定。
进而，本发明的传感器网络系统是基站在其属下具有多个中继机和传感器节点，并且具有对其属下的节点进行管理的管理表的系统，如果从管理服务器向基站发送时刻设定指令，则该基站参考管理表，马上将时刻设定指令展开到该基站属下的全部中继机，由此进行中继机的时刻同步。
进而，在本发明的传感器网络系统中，传感器节点在与基站连接上的定时乃至定期地发出时刻请求指令，在从基站接收到对时刻请求指令的回信的时刻，启动计时器。基站在接收到时刻请求指令的时刻取得基准时刻，在接收到传感器节点的指令请求的定时下，向传感器节点发送该基准时刻。传感器节点如果从基站接收到基准时刻，则停止计时器，根据计时器停止时刻和计时器启动时刻的差分，计算出计时器启动时间，将该计时器启动时间与该基准时刻相加，从而进行时刻设定。
根据本发明，能够降低传感器网络系统的消耗电力，特别在传感器节点是电池驱动的情况下，能够延迟该电池的寿命。
附图说明
图1是表示实施例1的传感器网络的全体系统结构的图。
图2是表示实施例1的传感器节点的硬件结构的框图。
图3是表示实施例1的中继机的硬件结构的框图。
图4是表示实施例1的基站的硬件结构的框图。
图5是表示实施例1的管理服务器的硬件结构的框图。
图6是表示实施例1的传感器节点的功能结构的功能框图。
图7是表示实施例1的中继机的功能结构的功能框图。
图8是表示实施例1的基站的功能结构的功能框图。
图9是表示实施例1的传感器网络管理服务器的功能结构的功能框图。
图10是表示实施例1的中继机和节点的时刻设定时序图。
图11是表示实施例1的多个节点的情况下的时刻设定时序图。
图12是表示实施例1的中继机的动作时序的PAD图。
图13是实施例1的设定中继机的实时时钟(Real-Time Clock)的流程图。
图14是实施例1的中继机的指令发送时的流程图。
图15是实施例1的传感器节点的动作时的流程图。
图16是表示实施例1的传感器节点的观测值表的时刻修正的图。
图17是实施例2的传感器网络系统的时刻设定时序图。
图18是说明实施例的传感器节点之间的时刻同步的功能的图。
图19A是使用了实施例的时刻同步方式的传感器网络系统的应用例子，即用于实现求出人物之间的影响力的功能的系统结构图。
图19B是使用了实施例的时刻同步方式的传感器网络系统的应用例子，即用于实现求出人物之间的影响力的功能的系统结构图。
图19C是使用了实施例的时刻同步方式的传感器网络系统的应用例子，即用于实现求出人物之间的影响力的功能的系统结构图。
图20是使用了实施例的时刻同步方式的传感器网络系统的应用例子，即用于进行震源确定的传感器网络系统结构图。
图21是使用了实施例的时刻同步方式的传感器网络系统的应用例子，即用于配管的振动观测的传感器网络系统结构图。
图22是实施例3的时刻设定时序图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施例。
实施例1
图1表示实施例1的传感器网络系统的系统结构的全体。传感器网络系统包括安装有进行传感器节点的控制和关联等的管理的中间件(middleware)的管理服务器4、多个基站1、多个中继机2、多个传感器节点3。基站4和中继机2和传感器节点3通过无线连接，构筑个人局域网(Personal Area Network：PAN)。基站1和管理服务器4通过以太网(Ether)乃至USB(Universal Serial Bus)等连接。
图2是表示图1的传感器网络系统所使用的传感器节点3的硬件结构的一个具体例子的图。
传感器节点3包括进行无线发送接收的无线发送接收部件(RFTransceiver)201、显示部件202、按键203、传感器(Sensor(s))204、作为处理部件的微处理器(MicroProcessor)205、具有绝对时刻的实时时钟(Real-time Clock)206、作为存储部件的易失性存储器(Volatile Memory)207和非易失性存储器(Nonvolatile Memory)208和读取专用存储器(Read-Only Memory)209、向节点的各部件供给电力的电池(Battery)210。
传感器节点3在其硬件中在每一定周期分开进行使实时时钟206以外的电源成为OFF状态的休眠状态、使全部电路的电源成为ON状态的启动状态的2个动作。传感器节点3在启动状态下，使用各种各样的传感器204进行传感探测。传感探测出的信息与实时时钟206的时刻信息一起被微处理器205存储在分组中，从无线发送接收部件201通过无线发送到基站和中继机，同时存储在非易失性存储器208中。
操作按键203是接受用户的操作的输入设备，通过特定的按键操作，能够启动传感器节点3的特定动作，或者设定动作参数。
显示部件202是用于向用户显示信息的输出设备，例如在传感器节点3是为了环境测量用而设置在室内或室外的用途的情况下，能够显示由传感器部件204测量出的最新的测定值。这时，为了低电力化，适合的是通常时不进行任何显示，只在进行了特定的按键操作时显示该最新测定值。另外，在传感器3是名片型或手表型等便携传感器节点的情况下，适合的是通常时显示时刻信息，在从管理服务器4接收到文本消息的情况下显示该消息，或者在接收到声音消息时显示该到信信息，从而灵活运用。另外，可以与用户的按键操作关联地动作，显示阶层化的操作菜单。通过依照该操作菜单而进行按键操作，应用程序用户(Application User)和系统管理者(System Manager)可以设定传感器节点的动作参数，或者确认通信失败时的错误信息。
图3是表示图1的传感器网络系统的中继机2的硬件结构的一个具体例子的图。中继机包括进行无线发送接收的无线发送接收部件(RF Transceiver)301、显示部件(Display)302、按键(Button)303、传感器(Sensor(s))304、微处理器(MicroProcessor)305、具有绝对时刻的实时时钟306、易失性存储器(Volatile Memory)307、非易失性存储器(Nonvolatile Memory)308、读取专用存储器(Read-Only Memory)309。
中继机使用存储在易失性存储器307中的时刻设定需要管理表(Time Configuration Managing Table)311，掌握与属下的传感器节点对应的路径。通过无线发送接收部件301接收从基站通过无线发送到传感器节点的指令，并通过无线向表311中存在的传感器节点发送。另外，接收从传感器节点通过无线发送的传感探测信息，通过无线向基站发送接收到的传感探测信息。
中继机RT1由于不知道何时进行发送，而必须始终等待接收来自传感器节点、基站的数据，所以与传感器节点不同，不使用电池，而由外部供电而进行动作。在通过电源电路(Power Supply Circuit)310对通过电源线(Power Line)供给的电力进行整流等的基础上，供给到各功能部件。
由于不需要担心消耗电力，所以中继机2的微处理器305不需要如传感器节点3的情况那样进入休眠状态。因此，在图中省略中断控制部件(Interrupt Controller)和计时器部件(Timer)，但在一般的数据发送接收算法的范围内灵活运用这些功能。
图4是表示图1的传感器网络系统中的基站1的硬件结构的一个具体例子的图。
基站除了具备用于经由IP网络(IP Network)与管理服务器(Middleware Server)4进行通信的LAN通信接口(LAN I/F)412以外，与中继机2的结构一样，因此省略说明。另外，在该图中，编号401～410与图3中的编号301～310对应。另外，在易失性存储器407中存储有后述的绑定表(Binding Table)411。
图5是表示图1的传感器网络系统的管理服务器4的硬件结构的一个具体例子的框图。
传感器网络管理服务器4包括处理部件(CPU)501、外部通信部件502、电源503、硬件驱动器504、作为用于从用户发出命令的输入装置的键盘505、作为显示装置的显示器506、存储器507。
传感器网络管理服务器4经由外部通信部件502，进行以下动作：接收由基站1经由中继机2从传感器节点1收集到的数据；向基站1发送指令。CPU501读取存储在存储器507中的中间件等的程序，依照程序的指示，对通过通信部件502取得的观测值等数据进行加工，将数据积蓄到硬盘驱动器504中，或者显示在显示器506上。将在后面详细说明在该管理服务器4中执行的加工、显示的具体例子。另外，CPU501对从键盘505输入的用户指令进行解释，通过通信部件502发送到基站1。
接着，图6是表示本实施例的传感器节点3的功能的框图。
传感器节点3的功能包括：管理时刻的实时时钟206；对观测、观测值积蓄、事件(event)发出、轮询发出进行管理的主(Main)部件601；使用传感器进行观测的观测部件602；发出观测值等的事件的事件发出部件604；向上级中继机2乃至上级基站1发出用于确认指令的有无的轮询的轮询发出部件605；进行事件或轮询的发送的发送部件606；对观测值的积蓄进行管理的观测值积蓄管理部件(事件积蓄部件)607；积蓄观测值，并通过观测值表613进行管理的观测值积蓄部件603；对观测值表613内的时刻未确定标志(TimeUnconfirmed Flag(表示观测值没有被确认的标志))为ON的观测值进行时间标记(Timestamp)的修正的观测值时间标记修正部件608；进行实时时钟的设定乃至修正的RTC设定部件609；从上级中继机乃至上级基站接收指令的接收部件610；对接收到的指令进行分析的指令分析部件611；对时刻设定以外的指令进行处理的其他指令处理部件612。
在积蓄在观测值积蓄部件603中的观测值表613中保存有：作为观测值的顺序编号的序列编号614；存储有观测值是否已经设定了时刻的时刻未确定标志615；观测值616；该观测值的时刻617。另外，在图2所示的传感器节点3的硬件结构的基础上，观测值积蓄部件603形成在非易失性存储器203中。
另外，图6的发送部件606、接收部件610相当于图2中的无线发送接收部件201。其他的主部件601、观测部件602、事件发出部件604～RTC设定部件609、指令分析部件611、以及其他指令处理部件612是在图2的微处理器205中被执行的程序功能，通常这些程序被存储在ROM209等存储部件中。
图7是表示本实施例的中继机2的功能的框图。
中继机2包括指令接收部件701、时刻设定处理部件1101、指令发送处理部件1401、指令请求接收部件707、指令发出部件708、实时时钟206。另外，时刻设定处理部件1301具有时刻设定需要节点管理部件(Time Configuration Manager)703和时刻设定管理部件702。在指令发送处理部件1401中具有时刻设定状况确认部件(TimeConfiguration Status Checking Part)706、时刻取得部件705。另外，在图3的易失性存储器307中具有时刻设定需要节点管理表311。在该时刻设定需要节点管理表311中保存有对每个传感器节点分别分配的传感器节点ID709、用于判断节点ID709的传感器节点是否已经设定了时刻的时刻设定需要标志710。
中继机2通过指令接收部件701接收从管理服务器4发送的指令。在接收到的指令是时刻设定(setTime)指令的情况下，对实时时钟306的时刻进行设定或修正的时刻设定部件702、使登记在时刻设定需要节点管理表311中的传感器节点的时刻设定需要标志成为ON的时刻设定需要节点管理部件703发挥功能。
另外，通过指令请求接收部件707接收来自传感器节点3的轮询。时刻设定状况确认部件706在从时刻设定需要节点管理表311内的传感器节点接收到轮询时，确认该传感器节点的时刻设定需要标志710。时刻取得部件705从实时时钟306取得时刻。指令发出部件708向传感器节点3发出指令。这些功能当然是例如在图3所示的微处理器305中顺序被执行的程序，以下也一样。
图8是表示本实施例的基站1的功能的框图。
基站1的功能包括：与管理服务器4进行通信的有线通信部件801；对来自管理服务器4的指令进行处理的指令处理部件805；用于设定基站1的实时时钟806的时刻设定部件806；在接收到时刻设定指令时参照绑定表411，对时刻设定指令进行处理的时刻设定处理部件807；向存在于绑定表411中的属下的中继机2乃至传感器节点3发出指令的指令发出部件804；与中继机2乃至传感器节点4进行无线通信的无线通信部件803；对从中继机2乃至传感器节点4接收到的事件进行处理的事件处理部件802。绑定表808保存有：存储了所登记的节点是中继机还是传感器节点的种类存储区域(Node CategoryRecorder)809；各别地赋予每个节点的节点ID810。
图9是表示本实施例的传感器网络管理服务器4的网络管理功能的框图。
管理服务器4的网络管理功能包括：时刻设定管理部件902；接收用户指令910并传送到时刻设定管理部件902、指令做成部件(Action Manager)906，或向外部发送回信的外部请求受理部件901；进行管理使得与NTP(Network Time Protoco1)等的基准时刻903取得同步，并在每个任意时间发出时刻设定指令的计时器904；发出时刻设定指令的时刻设定(setTime)指令发出部件905；与基站1进行通信的与通信部件502相当的传感器网络通信部件907(ProfiledAdapter&ZigBee Adapter)；进行来自基站1、中继机2、传感器节点3的事件的发送的事件发送部件(Event Publisher)908；保存传感器节点3的观测值的观测值积蓄部件909。该观测积蓄部件908当然形成在图5的硬盘驱动器504或存储器507等存储部件中，除了该积蓄部件909和通信部件907以外的功能构成为处理部件(CPU)501的处理功能。
接着，说明在本实施例的传感器网络系统中使用各装置的结构、功能取得系统全体的时刻同步的动作。
图10是在传感器节点3(传感器#1)以10分钟为周期进行间断动作时的中继机2与传感器节点(传感器#1)3之间的时刻设定时序图。另外，本图由于是表示时刻设定时序的图，所以省略了观测等时刻设定以外的动作。
如果传感器#1从休眠期间1012恢复而进入到启动期间1006，则传感器#1向上级中继机2进行轮询1007。在该时刻，中继机2不接收时刻设定(setTime)，时刻设定需要节点管理表311内的时刻设定需要标志710为OFF(该图中用白色显示)，因此中继机向传感器#1发送作为轮询1007的应答的指令无1008。接收到该应答的传感器#1立即转移到休眠期间1013。在此，启动期间1006的长度即使包含轮询和应答的接收也只是数毫秒～数10毫秒左右。
然后，中继机2如果取得由管理服务器4发出的基准时刻1001，则对该中继机自身的实时时钟306进行设定乃至修正，使登记在时刻设定需要节点管理表311中的属下的传感器节点3的时刻设定需要标志710成为ON(在该图中为灰色显示)。中继机2在从等记在时刻设定需要节点管理表311中的属下的传感器节点(传感器#1)接收到作为指令请求的轮询1007时，确认时刻设定需要标志710，在该标志为ON时，回送指令有1009，并且从该中继机自身的实时时钟306取得时刻(S1006)，向该传感器#1发送作为时刻设定指令1010取得的时刻(T2)。然后，中继机3使该传感器节点的该时刻设定需要标志710成为OFF。该传感器#1如果接收到指令有1009的回信，则维持接收等待状态，根据接收到的时刻(T2)对该传感器节点自身的实时时钟206的时刻进行修正。这时，传感器#1的启动期间1014由于接收时刻设定指令而进行时刻设定，所以比启动期间1006还长，但合计为10毫秒～50毫秒左右，与休眠期间的长度的10分钟相比只是一瞬。
图111是表示管理服务器4和基站1和中继机2和2台传感器节点3之间的时刻设定时序图。另外，在传感器节点3有3台以上的情况下也是一样的时序。
首先，如果传感器#1从休眠期间1106恢复而进入到启动期间1107，则传感器#1对上级中继机2进行轮询1007。在该时刻，中继机2不接收时刻设定，时刻设定需要节点管理表1111内的时刻设定需要标志710全部为OFF，因此中继机2向传感器#1发送作为轮询1007的应答的指令无1008。接收到该应答的传感器#1立即转移到休眠期间1108。在此，启动期间1107的长度即使包含轮询和应答的接收也只是数毫秒～数10毫秒左右。传感器#2也一样，如果在恢复后进入启动期间1111，则向上级中继机2进行轮询1103。中继机与传感器#1一样回送指令无1104，接收到该回信的传感器#2立即转移到休眠期间1112。
管理服务器4如上述那样，通过NTP与基准时刻取得同步。管理服务器定期或者在由用户指定的定时下，向基站1发送作为时刻设定指令的时刻(T1)。该基站1使用接收到的时刻(T1)，对自身的实时时钟406进行设定乃至修正(1101)。该基站3与实时时钟设定1101同时地，确认该基站能够通信的节点的管理表即绑定表808，向登记在该表中的属下的中继机发送作为时刻设定指令从管理服务器4取得的时刻(T1)。在图11中只记载了一个中继机2，但在有多个登记在表中的中继机的情况下，通过同样地向全部中继机发送时刻(T1)，来进行时刻同步。
中继机2根据从上述基站接收到的时刻(T1)，对该中继机自身的实时时钟306进行设定乃至修正(1301)，针对登记在时刻设定需要节点管理表311中的属下的全部传感器节点，使时刻设定需要标志710成为ON。传感器节点3a(传感器#1)在从休眠期间1108恢复后，立即进行观测(1102)，向上级中继机2进行作为指令请求的轮询1107。传感器#1的上级中继机2如果从登记在时刻设定需要节点管理表311中的属下的传感器节点接收到作为指令请求的轮询1107，则确认该传感器节点的时刻设定需要标志710，在该标志为ON时回送指令有1009，并且从该中继机2自身的实时时钟306取得时刻(S1406)，作为时刻设定指令发送时刻(T2)。然后，如果从该传感器#1接收到作为时刻设定指令应答的Ack，则使该传感器节点的时刻设定需要标志710成为OFF。这时，传感器#1的启动期间1109由于接收时刻设定指令而进行时刻设定，所以比启动期间1107还长，但进行轮询、时刻设定接收、观测事件发送(1105)、回信(Ack)的接收的处理时间的合计为10毫秒～50毫秒左右，与休眠期间的长度的10分钟相比只是一瞬。
传感器节点3b(传感器#1)如果接收到指令有1009的回信，则维持接收等待状态，根据接收到的时刻(T2)对该传感器节点自身的实时时钟206的时刻进行修正。该传感器#1从自身的实时时钟206取得时刻并附加到观测值，作为观测事件(1105)发送到中继机2。对于传感器节点3b(传感器#2)也是与传感器#1的时刻设定时序一样的时序。
另外，在图11中没有表示，但也有多个传感器节点3与基站1直接连接的情况。在该情况下，基站1与传感器节点3之间的时序是在中继机2和传感器节点3之间的时序中将中继机2置换为基站1的时序，基站1和传感器节点3当然分别同样地进行动作。
接着，图12表示本实施例中的中继机2的动作PAD图。
中继机2在接收到的数据是来自传感器节点3的观测值等的事件的情况下，进行以下处理：向基站1进行转送的事件转送1203；在来自传感器节点3的轮询的情况下进行的指令发送1401；在接收到来自基站1的时刻设定指令时进行的时刻设定处理1301；在接收到时刻设定以外的指令时进行的指令积蓄处理1204。
图13是表示中继机2的时刻设定处理部件1301中的时刻设定处理时序的图。中继机2从管理服务器4经由基站1，在指令接收部件701中接收时刻设定指令(步骤S1302)。然后，时刻设定部件702在时刻设定指令内的时刻，对中继机自身的实时时钟306进行设定(步骤S1303)。然后，在时刻设定需要节点管理部件703中使在时刻设定需要节点管理表311中管理的属下的子节点的时刻设定需要标志710全部为ON(步骤S1304)，结束(步骤S1305)。
图14是表示中继机2的指令发送时序的图。中继机2如果在指令请求接收部件707中从传感器节点3接收到作为指令请求的轮询，则判断是否存在积蓄的指令(S1402)，在存在指令的情况下，向传感器节点发送指令有(步骤S1404)。然后，在时刻设定状况确认部件706中确认时刻设定需要节点管理表311的该传感器节点的时刻设定需要标志710(步骤S1405)，在该标志为ON的情况下，在时刻取得部件705中从中继机2的实时时钟306取得当前时刻(步骤S1406)，从指令发出部件708发送时刻设定(setTime)指令(S1407)，使该传感器节点的时刻设定需要标志成为OFF(步骤S1408)，确认是否有其他积蓄的指令(S1402)。在时刻设定需要标志710为OFF的情况下，发送所积蓄的其他指令(S1409)，进而确认是否有其他积蓄的指令(S1402)。在没有对该传感器节点积蓄的指令的情况下，向该传感器节点发送指令无(S1403)，结束(S1410)。
图15是本实施例的传感器节点3的动作流程图。
传感器节点3如果按照一定间隔地进入到启动状态而启动(S1501)，则进行循环进入休眠状态的休眠(S1514)的间断动作。在传感器节点安装有多个传感器204的情况下，该启动间隔可以对每个传感器设定各别的间隔。传感器节点3如果启动，则在图6所示的观测部件602中进行观测(S1502)，从轮询发出部件605发出轮询，从发送部件606向上级中继机2发送轮询(S1503)。由接收部件610接收来自中继机2的回信，判断是指令有还是指令无(S1504)，在指令是有的情况下，接收该指令(S1505)。在指令分析部件611中判断接收到的该指令是否是时刻设定指令(S1506)，在时刻设定指令的情况下，在RTC设定部件609中对自身的实时时钟206进行设定乃至修正(S1507)，在时间标记修正部件608中对观测值表613内的过去的观测值中的时刻未确定标志为ON的观测值的时间标记进行修正(S1508)。在接收到的该指令不是时刻设定指令的情况下，在其他指令处理部件612中进行该指令的处理(S1509)。
如果指令的处理结束，则传感器节点3判断自身是否已经设定了时刻(S1510)，在已经设定了时刻的情况下，从事件发出部件604发出将当前时刻作为时间标记附加到观测值的事件，将观测事件从发送部件606发送到上级中继机2乃至上级基站1(S1512)。在传感器节点3没有设定时刻的情况下，不发送观测值，但为了通知传感器节点3的存在，而向上级中继机2乃至上级基站1发送心跳(HeartBeat)事件(S1511)。
在发送事件后，传感器节点3将观测值与序列编号、时刻未确定标志、实时时钟的时刻一起积蓄到存储器中(S1513)，进行休眠(S1514)。
图16是用于说明上述图15中的传感器节点3的观测值表613的时间标记修正(1508)的图。该图(a)、(b)分别表示出时间标记修正前后的传感器节点3中的观测值表613内的数据的一个例子。
传感器节点3在从上级中继机2乃至上级基站1接收时刻设定指令并进行了时刻设定的定时下，计算出最新的观测值的时间标记与时刻设定指令的时刻的差分。然后，参照该传感器节点的观测值表613，使该差分补足时刻未确定标志为ON的观测值的时间标记，从而修正时刻，并使该时刻未确定标志成为OFF，从而修正观测值的时间标记。
上述差分也可以是时刻设定指令内的时刻与接收到时刻设定指令的时刻的实时时钟206修正前的时刻的差分。另外，时间标记的修正的定时可以是该差分计算后的任意的定时。
另外，包含从传感器节点3的发送部件606发送到上级中继机2乃至上级基站1的观测值数据的观测事件被全部发送到管理服务器4，积蓄在图5、图9的存储部件中的观测值积蓄部件909中，然后如后述的其具体例子那样，适当地进行加工处理。
实施例2
接着，作为实施例2，说明采用图17所示的其他时刻同步方式的传感器网络系统。
图17表示出在传感器节点3(传感器)与基站1直接连接时，在传感器节点3要求了的定时下实施时刻同步的传感器节点主导型时刻设定时序。传感器节点3在与基站1连接时，或者定期地向基站1发送时刻设定请求(1701)。基站1在发送该时刻设定请求的应答(Ack)1702的同时，取得基准时刻信息(1703)。该基站接收到该时刻设定请求后到取得该时刻信息所需要的时间是1毫秒左右。
传感器节点3在接收到对该时刻设定请求的应答(Ack)的时刻，启动内部的计时器(1704)。基站1发送该应答并由传感器节点3进行接收为止的处理时间为1毫秒左右，因此可以认为与基站1接收时刻设定请求并设定时刻所需要的时间近似地相同。
在此，计时器(Timer)是指内置在传感器节点3的内部的微处理器中的计时器，例如在ルネサステクノロジ公司的H8S/2215的情况下，时间精度为1ppm，因此可以无视由于时刻设定造成的误差。但是，由于因中断而需要进行时刻设定以外的处理，所以时间精度为10毫秒。另外，在休眠期间中，微计算机在低功率模式下进行休眠，但计时器执行动作。
另外，传感器节点3如果在下一次启动时，发送作为指令请求的轮询指令(1704)，则基站1进行应答，向传感器节点3发送作为第二时刻设定指令而取得的时刻(1705)。该传感器节点3在接收到来自该基站1的第二时刻设定指令的时刻停止计时器(1708)，将用由计时器测量出的时间补足了与第二时刻设定指令同时接收到的时刻的时刻作为当前时刻，设置到自己的计时器的实时时钟206(1709)。
通过该时刻设定，与基站1时刻同步了的各传感器节点3与实施例1的图11所示一样，将积蓄了的观测值作为观测事件，直接发送到基站1，但由于说明重复，所以在此省略。
图18是说明使用基于上述的时刻同步方式的传感器网络系统，由管理服务器4使用在其观测值积蓄部件909中积蓄的观测值数据，求出安装传感器节点的多个人物之间的影响力的应用系统的功能的图。如图18(a)所示那样，2人以上的人物1801和人物1802持有/安装有传感器节点3a和3b。例如人物1801和人物1802在对话中同意人物1801的重要发言，人物1802进行点头、发出同意人物1801的发言的发音、或记下发言这样的任意的动作，可以说人物1802受到人物1801的影响。另外，也有对方一接近就离去的负影响。这些动作或发言不是随机的，如图18(c)的框1803所示那样，从基于人物1801的加速度乃至声音的观测值波形的发言、动作的观测延迟1秒以内，在人物1802的加速度乃至声音的观测值波形中出现。
这样，在图18(b)的传感器节点3之间，根据例如以100ms精度同步了的传感器节点3a、3b的传感器信号，求出对话者之间的时间轴上的动作相关性，由此能够求出对话者之间的意思沟通，因此传感器节点3之间的同步了的观测值是重要的，作为其同步方式，采用上述的时刻同步方式。因此，在以下的应用系统的说明中，采用上述的时刻同步方式，各传感器节点取得必要精度的时刻同步。
图19A、图19B、图19C是表示在本应用系统中执行求出意思沟通的处理，执行组织动力学分析的处理的全体流程的说明图。
具体地说，图19A、图19B、图19C表示从多个传感器节点3取得组织动力学数据开始，到作为组织活动性而图示人物之间的关系性和当前的组织的性能(performance)为止的一连串流程。
在本实施例中，按照适当的顺序，执行组织动力学数据取得(BMA)、性能输入(BMP)、组织动力学数据收集(organizationaldynamics data collection)(BMB)、相互数据排列(data alignment)(BMC)、相关系数的学习(correlation coefficient learning)(BMD)、组织活动性分析(organizational activity analysis)(BME)、以及组织活动性显示(organizational activity representation)(BMF)的各处理。
首先，说明组织动力学数据取得(organizational dynamics dataobtainment)(BMA)。图19C所示的传感器节点3A(TRa)具有加速度传感器(TRAC)、红外线发送接收器(TRIR)、麦克风(TRMI)等传感器类、微型计算机(省略图示)以及无线发送功能。传感器类检测各种物理量，取得表示检测出的物理量的观测值数据。例如加速度传感器(TRAC)检测传感器节点3A(TRa)的加速度(即安装有传感器节点3A(TRa)的人物A(省略图示)的加速度)。红外线发送接收器(TRIR)检测出传感器节点3A(TRa)的面对状态(即传感器节点3A(TRa)与其他传感器节点3面对的状态)。另外，传感器节点3A(TRa)与其他传感器节点3面对的情况表示安装了传感器节点3A(TRa)的人物A与安装了其他传感器节点3的人物面对。麦克风(TRMI)检测传感器节点3A(TRa)的周围的声音。传感器节点3A(TRa)也可以具备以上以外的传感器(例如温度传感器、照度传感器等)。
本应用例子的系统具备多个传感器节点3(图19C的传感器节点3A(TRa)～传感器节点3J(TRj))。各传感器节点3分别被安装在一个人物上。例如传感器节点3A(TRa)安装在人物A上，传感器节点3B(TRb)安装在人物B(省略图示)上。这是为了对安装各传感器节点的人物(安装者)之间的关系进行分析，进而图示组织的性能。
另外，传感器节点3B(TRb)～传感器节点3J(TRj)也与传感器节点3A(TRa)一样，具备传感器类、微型计算机以及无线发送功能。在以下的说明中，在对传感器节点3A(TRa)～传感器节点3J(TRj)的任意一个进行说明的情况，以及不需要特别区别这些传感器节点3的情况下，记载为传感器节点3(TR)。
各传感器节点3(TR)始终(或短间隔地循环)执行基于传感器类的传感探测。另外，各传感器节点3(TR)以规定的间隔通过无线发送所取得的数据(传感探测数据)。发送数据的间隔可以与传感探测间隔一样，也可以是比传感探测间隔大的间隔。向这时发送的数据附加进行了传感探测的时刻、进行了传感探测的传感器节点3(TR)的固有的ID。统一地执行数据的无线发送是为了通过抑制因发送产生的电力消耗，从而安装在人上而长时间地维持传感器节点3(TR)的可使用状态。另外，为了以后的分析，理想的是在全部的传感器节点3(TR)中设定同一传感探测间隔。
图19C所示的性能输入(BMP)是输入表示性能的值的处理。在此，性能是根据任意的基准判断的主观或客观的评价。例如在规定的定时下，安装了传感器节点3(TR)的人物输入该时刻的业务达成度、对组织的贡献度以及满足度等基于任意的基准的主观的评价(performance)的值。规定的定时可以是例如数小时一次、一日一次、或会议等事件结束了的时刻。安装了传感器节点3(TR)的人物可以操作该传感器节点3(TR)，或者操作客户端(CL)那样的PC(Personal Computer)，输入性能的值。或者也可以将手写记下的值以后统一地用PC进行输入。或者，也可以以后用PC统一地输入手写填写的值。另外，输入了的性能值被用于学习相关系数。因此，如果取得了对进行某种程度的学习充分的量的性能值，则不一定需要进一步输入值。
可以根据个人的性能计算出与组织有关的性能。可以定期地输入营业额或成本等客观的数据、以及顾客的问卷调查结果等已经数值化了的数据作为性能。如生产管理等中的错误发生率等那样，在能够自动得到数值的情况下，可以自动地输入所得到的数值作为性能的值。
通过无线从各传感器节点3(TR)发送的数据在图19C的组织动力学数据收集(BMB)中被收集，并存储在数据库中。例如对每个传感器节点3(TR)，换一种说法，对每个安装了传感器节点3(TR)的人物，作成数据表。收集到的数据根据固有的ID被分类，按照进行了传感探测的时刻的顺序存储在数据表中。在没有对每个传感器节点3(TR)作成表的情况下，在数据表中需要表示传感器节点3的ID信息或人物的栏。另外，图中的数据表A(DTBa)简化了数据表的例子而表示。
另外，在性能输入(BMP)中输入了的性能的值与时刻信息一起存储在性能数据库(PDB)中。另外，顺序地将在组织动力学数据收集(BMB)中收集到的数据表/数据库积蓄在图5的存储部件中。
接着，在图19C所示的相互数据排列(BMC)中，为了对与任意的2个人物有关的数据(换一种说法，这些人物所安装的传感器节点3(TR)取得的数据)进行比较，根据时刻信息对与2个人物有关的数据进行排列(alignment)。排列了的数据被存储在表中。这时，与2个人物有关的的数据中的同一时刻的数据被存储在同一记录(行)中。同一时刻的数据是指包含在同一时刻由2个传感器节点3(TR)检测出的物理量的2个数据。在与2个人物有关的数据不包含同一时刻的数据的情况下，也可以使用最近的时刻的数据作为近似相同的时刻的数据。在该情况下，最近的时刻的数据被存储在同一记录中。这时，理想的是例如根据最近时刻的平均值对存储在同一记录中的数据的时刻进行统一调整。另外，可以将这些数据存储得能够基于时序进行数据的比较，也可以不一定存储在表中。
另外，图19C的结合表(CTBab)是简化了将数据表A(DTBa)和数据表B(DTBb)结合后的表的例子而表示。其中，省略了数据表B(DTBb)的详细图示。结合表(CTBab)包含加速度、红外线和声音的数据。但是，也可以作成每个数据种类的结合表，例如只包含加速度数据的结合表、或只有声音的结合表。
接着，在本应用例子中，为了根据组织动力学数据计算关系性，或预测性能，而执行相关系数的学习(BMD)(参照图19B)。
相关系数的学习(BMD)是求出意思沟通的处理。例如对于在对话中对方的重要发言，大多进行点头等任意的动作。这些动作不是随机的，而是按照某个定时进行的。该定时是在对方的发言或进行了动作之后马上。
因此，在传感器节点3之间，根据作为同步了的观测值的传感器信号，求出传感器节点安装者即对话者之间的时间轴上的动作的相关性，由此能够求出对话者之间的意思沟通，因此很明显传感器节点3之间的同步了的观测值数据是重要的。
对话者1801持有传感器节点3a(传感器#1)对话者1802持有传感器节点3b(传感器#2)。这时，从基站1向上述2台传感器节点分别发送时刻设定指令，例如以10毫秒(ms)以下的误差进行同步。在图18中，对话者有2名，但对话者也可以是有多人的情况。在该情况下，从全部对话者中指定涵盖全部人员的组，对各个组进行处理。
接着，在图19B的相关系数的学习(BMD)中表示用于使用图18的系统进行相关系数的学习的处理流程。通过定期地使用新的数据重新计算该性能，来更新相关系数，是更有效的。以下的说明是根据加速度数据计算出相关系数的例子。但是，也可以代替加速度数据而使用声音数据等的时序数据，并按照同样的步骤计算相关系数。
另外，在本应用例子中，由前面使用图5、图9说明了的管理服务器4，特别由其处理部件(CPU)501执行图19B所示的相关系数的学习(BMD)。但是，实际上，也可以由管理服务器4以外的装置执行相关系数的学习(BMD)。
首先，管理服务器4将用于计算相关系数的数据的宽度T设定为数日～数周左右，选择该期间的数据。
接着，管理服务器4执行加速度频率计算(BMDA)。加速度频率计算(BMDA)是根据按照时序排列的加速度数据求出频率的处理。频率被定义为一秒的波的振动数，即是表示振动的激烈程度的指标。但是，为了计算出正确的频率，需要进行傅立叶变换，对计算量产生负担。可以通过傅立叶变换而扎实地计算频率，但在本应用例子中，为了简化计算，使用过零值(zero-cross data)作为相当于频率的数据。
过零值是指一定期间内的时序数据的值成为0的次数，更正确地说，是对时序数据从正的值变化到负的值，或从负的值变化到正的值的次数进行计数的结果。例如，如果将加速度的值从正变化为负后，接着其值再从负变化到正的期间作为1周期，则根据计数的过零的次数，可以计算出每1秒的振动数。可以将这样计算出的每1秒的振动数作为加速度的近似频率使用。
进而，本应用例子的传感器节点3(TR)具备三轴方向的加速度传感器，因此通过对同一期间的三轴方向的过零值进行合计，计算出一个过零值。由此，特别可以检测出左右以及前后方向的细小的振子运动，而作为表示振动的激烈程度的指标使用。
作为计数过零值的“一定的期间”，用秒或分钟的单位设定比连续的数据的间隔(即原始的传感探测间隔)大的值。
理想的是用于分析的观测值对于对话者1801和对话者1802是相同的时间宽度，例如有1日(24小时)。进而，观测值理想的是连续乃至周期地对值进行代入，在缺少观测值的情况下，代入表示缺少的值，例如NULL。
在帧化处理(Framing)(BMDB)中，是将观测值的时间宽度分割为单一宽度的处理。例如在1日(24小时)的观测值时间宽度的情况下，可以是1个小时左右。将分割的宽度的大小称为帧长度。输入传感器信号有多个传感器信号，但帧分割的定时和宽度(帧长度)全部是一样的。另外，不需要使帧与帧的间隔一定与帧分割后的时间一致。例如在假设帧与帧的区间(帧区间)为6分钟的情况下，表示最初的帧的开始时间和下一帧的开始时间的间隔是6分钟。
接着，在每个帧中对输入观测值求出相互相关系数(cross-correlation calculation)(BMDC)。相互相关表示2个传感器信号的时间变化的相互关系。如下这样定义2个观测值的相互相关系数：
R ( t ) = 1 T &prime; &CenterDot; &Integral; 0 T &prime; { x A ( t ) - x A &OverBar; } { x B ( t ) - x B &OverBar; } dt &Integral; 0 T &prime; { x A ( t ) - x A &OverBar; } 2 dt &Integral; 0 T &prime; { x B ( t ) - x B &OverBar; } 2 dt T &prime; = T - r r = - T ~ T &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 1 )
xA(t)：人物A的时刻t时的特征量x1的值，
xA：0～T的时间范围内的人物A的特征量x1的平均值。
进而，在求出相互相关系数之前，为了提高相互相关系数的精度，而检查包含在帧内的观测值的值。对用于相互相关处理中的同时期的2个传感器信号的双方都没有缺少的个数进行计数，求出缺少率，对缺少率高的帧不进行相互相关处理。可以另外指定缺少率的阈值。
最后，由于相互相关函数输出许多值，所以需要涵盖全体的值。因此，通过求出对输入观测值的每个帧求出的相互相关函数的平均值，来进行涵盖处理BMDD，求出相关矩阵(BMDE)。接着，使用相关矩阵(BMDE)，根据加速度数据预测6个性能。
图19A所示的组织活动性分析(BME)是以下这样的处理：根据与结合表中的任意2个人物有关的加速度、声音、面对等的数据，求出人物之间的相关性，进而计算出组织的性能。该处理也基本上由管理服务器4，特别是其处理部件(CPU)501执行。
由此，能够一边取得数据，一边实时地预测组织的性能并向用户提示，如果是坏的预测，则促使行动向好的方向变化。即，能够以短的周期进行反馈。
首先使用图19A说明使用了加速度数据的计算。加速度频率计算(EA12)、个人特征量抽出(personal feature extraction)(EA13)、人物之间的相互相关计算(cross-correction calculation)(EA14)以及组织特征量计算(EA15)分别是与相关系数的学习(BMD)中的加速度频率计算(BMDA)、个人特征量抽出(BMDB)、相互相关计算(BMDC)以及组织特征量计算(BMDD)相同的步骤，因此省略它们的说明。通过这些步骤，计算出组织特征量(x1、……、xm)。
另外，管理服务器4取得在步骤EA15中计算出的组织特征量(x1、……、xm)、通过相关系数的学习(BMD)计算出的与各性能有关的相关系数(A1、……、A6)(EA16)，使用它们计算出各性能的指标的值，
P1＝a1x1+a2x2+……+amxm    ……(2)
该值成为组织性能的预测值(EA17)。
如后述那样，平衡地显示表示组织性能的6个指标的最新值。进而，将某一个指标的值的履历作为指标预测履历显示为时序图。
另外，为了决定用于显示组织构造的参数(组织构造参数)，而使用根据人物之间的相互相关值求出的任意人物之间的距离(EK41)。在此，人物之间的距离不是地理距离，而是表示人物之间的相关性的指标。例如，人物之间的关系越强(例如人物之间的相互相关性强)，则人物之间的距离越短。另外，根据人物之间的距离，执行分组(EK42)，由此决定显示中的组。
分组是指以下这样的处理：作成处于密切关系的人物之间的组，使得将处于特别密切关系的至少2个人物A和B作为一个组(group)，另外将处于其他密切关系的至少2个人物C和D作为一个组，进而将这些人物A、B、C、D作为大的组。
另外，将在后面说明基于人物之间的相互相关计算(EA14)求出任意人物之间的相关性的距离(EK41)并显示该距离的方法的一个例子(参考图8)。
接着，说明基于红外线数据的计算。红外线数据包含表示何时谁与谁面对的信息。管理服务器4使用红外线数据对面对履历进行分析(EI22)。然后，管理服务器4根据面对履历，决定用于显示组织构造的参数(EK43)。这时，管理服务器4可以根据面对履历计算出任意人物之间的距离，根据该距离决定参数。例如，计算出距离，使得2个人物在规定的期间内面对的次数越多，则这些人物之间的距离越短(即关系强)。
例如，管理服务器4可以决定参数，使得将一个人物的全部面对次数的合计反映到节点的大小上，将人物之间的短期的面对次数反映到节点之间的距离上，将任意人物之间的长期的面对次数反映到连接的粗细上。在此，节点是指为了表示各人物而在客户端(CL)的显示器(CLOD)上显示的图形。连接(link)是指显示为将2个节点之间连接起来的线。其结果是到当前为止，无论对方是谁，与越多的人物面对的人物，越是用大的节点表示。最近面对越多的人物的组合，则越是用接近的2个节点表示。长期越多地面对的人物的组合，越是用通过粗的连接而结合了的2个节点表示。
另外，管理服务器4可以将身上佩带了传感器节点3的用户的属性信息反映到组织构造的显示上。例如，可以根据人物的年龄决定表示该人物的节点的颜色，也可以根据职位决定节点的形状。
接着，说明基于声音数据的计算。如已经说明了的那样，通过代替加速度数据而使用声音数据，可以与使用加速度数据的情况一样，计算出人物之间的相互相关。但是，通过从声音数据中抽出声音的特征量(EV32)，将该特征量与面对数据组合地进行分析，也能够抽出会话特征量(EV33)。会话特征量是指例如表示会话中的声音的音调、说话的节奏或会话的平衡性的量。会话的平衡性是表示2个人物的一个单方地说话、还是2人对等地对话的量，根据2个人物的声音而抽出。
例如，管理服务器4可以决定显示的参数，使得将该会话的平衡性反映到节点之间的角度上。具体地说，例如在2人对等地会话的情况下，可以水平地显示表示该2人的节点。在2人中的一人刚说完话的情况下，可以将表示正在说话的人物的节点显示在另一个人物的节点的更上方。一人单方地说话的倾向越强，则显示为连接表示2个人物的节点的线与基准线所成的角度越大(在图19A的组织构造显示(FC31)的例子中，为角度θAB或θCD)。在此，基准线例如是指被设定为显示器的横方向(即水平方向)的线。基准线也可以不显示在显示器上。
组织活动性显示(BMF)是以下这样的处理：根据通过以上说明了的处理计算出的组织性能预测和组织构造参数，作成指标平衡显示(index balance indication)(FA11)、指标预测履历(index forecastrecord)(FB21)、以及组织构造显示(representation of organizationstructure)(FC31)等，将它们显示在客户端(CL)的显示器(CLOD)等上。
图19A的组织活动性(FD41)是显示在客户端(CL)的显示器(CLOD)上的画面的一个例子。
在图19A的例子中，首先显示选择出的显示期间、和希望显示的单元或多个成员。在此，单元(unit)表示由多个人物组成的组织。可以显示属于一个单元的全部成员，也可以显示作为单元的一部分的多个成员。在图19A的例子中，作为3种图来显示根据上述显示期间和单元等所示的条件分析出的结果。
在指标预测履历(FB21)的图中，作为例子，表示出“成长”的性能的预测结果的履历。由此，能够将成员的哪个行动对组织的成长为正(plus)、进而从负转换为正有什么效果与过去的行动履历对照地进行分析。
在组织构造显示(FC31)中，对构成组织的小组的状况、各人物在组织中实质负担的作用、以及任意人物之间的平衡性等进行可视化。
指标平衡显示(FA11)表示所设定的6个组织性能预测的平衡。由此，能够观察到当前的组织的优点和缺点。
实施例3
接着，说明使用了时刻同步方式的传感器网络系统的实施例3。
图20是使用传感器网络系统检测地震的震源2001的应用系统。作为地震的震源位置确定的方法，可以使用网格搜索(grid search)法(例如参考非专利文献2)。在使用网格搜索法以100m以下的精度确定震源位置的情况下，需要具有加速度传感器或振动传感器的3台以上的传感器节点，按照100m间隔配置各传感器节点，需要以20毫秒的精度进行时刻同步。
图21是使用传感器网络系统观测配管的振动的系统。通过使用该传感器网络系统计算出在配管2101中传播的波动2102的相位差，来计算出在配管中传播的波动的节和腹的位置。由此，能够确定波动的产生位置，计算出应力。为了实现以上功能，需要知道以200Hz在配管中传播的波动的相位差，需要以数毫秒的精度对各传感器节点进行时刻同步。
说明实现这样的系统的时刻同步精度的时刻同步方式的实施例3。
图22是说明在传感器节点3经由中继机2通过多跳越与基站1连接时，降低时刻的偏差的实施例3的时刻同步方式的时序图。
基站从自身的实时时钟406取得时刻t1(2201)，并将t1发送到中继机。中继机如果接收到上述时刻t1，则马上从自身的实时时钟306取得时刻t2(2202)，计算出t2与t1的差分(ΔT1＝t2-t1)(2203)。接着，该中继机从自身的实时时钟306取得时刻t3(2204)，将上述ΔT1和t3发送到基站。接收到ΔT1和t3的上述基站马上从自身的实时时钟406取得时刻t4(2205)，使用上述ΔT1、t3、t4计算出延迟(2×Δt＝t4-t3+ΔT1)(2206)。通过以上过程计算出的Δt是基站和中继机的时刻设定时的延迟。在上述延迟Δt在每次测定时都变化的情况下，多次测定Δt并计算出平均值，由此能够提高精度。在中继机与中继机连接的情况下，也可以在该中继机之间计算出延迟。
接着，基站定期或按照用户指定的定时，从自身的实时时钟406取得时刻(2207)，发送时刻设定指令(2208)。这时，将从自身的实时时钟406取得的当前时刻t5和延迟Δt同时作为时刻设定指令发送。接收到该时刻设定指令的中继机使用包含在时刻设定指令中的该时刻t5和延迟Δt的差分(T2＝t5-Δt)，对自身的实时时钟进行设定乃至修正(2209)。该中继机在接收到来自传感器节点的轮询(2210)的定时下，从该中继机的实时时钟取得时刻t6(2211)，将该时刻t6和延迟Δt作为时刻设定指令发送(2212)。接收到该时刻设定指令的该传感器节点使用该时刻t6和延迟Δt的差分(T3＝t6-Δt)，对自身的实时时钟进行设定乃至修正。
本方法产生延迟的原因是基站和中继机的固件从实时时钟取得时刻并通过无线发送接收部件发送的处理时间、以及从通过无线发送接收部件接收到数据到从实时时钟取得时刻为止的处理时间，在上述处理内不进入到中断处理的情况下，为数10毫秒左右。基站和中继机和传感器节点的实时时钟、微计算机、无线发送接收部件都使用相同的电路。因此，可以将中继机与传感器节点之间的延迟看作是与基站与中继机之间的延迟相同。
在基站与多个中继机连接的情况下，在基站与全部的中继机之间同样地计算出延迟Δt，并计算出平均值，由此能够降低因个体差造成的延迟的离散。
在无线数据发送不成功的情况下，按照发送时间间隔数毫秒地循环进行3次再送。因此，本方法的误差是无线再送造成的误差，为从数毫秒到10毫秒左右。
作为网格型多跳越的传感器网络的特长，可以自由地选择通信路径。利用它，避免延迟多的路径而进行时刻设定，能够提高时刻精度。具体地说，由中继机预先存储上述延迟Δt，在中继机每次接收到时刻设定指令时，计算出Δt的分散σΔt。该σΔt可以看作是通信成本。在时刻设定时，通过优先使用该σΔt低的路径进行时刻设定，能够进行高精度的时刻设定。
以上，根据本发明的各实施例，传感器节点能够维持间断动作地进行时刻校准，另外，只在中继机的时刻与基准时刻同步的情况下进行时刻校准，因此能够将时刻的偏差抑制为最小限，并且能够削减无用的等待时间，结果是能够降低消耗电力，特别在传感器节点是电池驱动的情况下，能够延长其电池寿命。

Claims (20)

1.一种传感器网络系统，包括基站、与上述基站无线连接的中继机、与上述基站乃至上述中继机无线连接的传感器节点，上述基站和上述中继机始终动作，上述传感器节点间歇地动作，其特征在于：
上述中继机在进行上述基站、上述中继机和上述传感器节点所具有的时钟的时刻设定的情况下，在从上述传感器节点进行了指令发送请求的定时下，将基于上述中继机的最新时刻的时刻设定指令发送到进行了上述指令发送请求的上述传感器节点，
上述传感器节点在接收到上述中继机的上述最新时刻时，根据上述中继机的上述最新时刻，进行时刻设定。
2.根据权利要求1所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述基站在其属下具有多个上述中继机和上述传感器节点，并具有对属下的上述中继机和上述传感器节点进行管理的管理表，如果接收到来自经由网络连接的管理服务器的时刻指定指令，则参照上述管理表，将时刻设定指令立刻展开到属下的全部上述中继机，从而进行上述中继机的时刻同步。
3.根据权利要求1所述的传感器网络系统，其特征在于：
在上述中继机中，
具有保存与属下的全部上述传感器节点的每个对应的时刻设定需要标志的存储部件，
接收来自上述基站的时刻设定指令，在设定了上述中继机的上述最新时刻的定时下，将保存在上述存储部件中的上述时刻设定需要标志设置为ON状态，在从上述传感器节点接收到上述指令发送请求时，确认上述时刻设定需要标志的ON/OFF状态，只在上述时刻设定需要标志为ON状态的情况下，向发送了上述指令发送请求的上述传感器节点发送基于上述中继机的上述最新时刻的上述时刻设定指令，
在接收到该时刻设定指令的回复的定时下，将保存在上述存储部件中的上述时刻设定标志设置为OFF状态。
4.根据权利要求2所述的传感器网络系统，其特征在于：
在上述中继机中，
具有保存与属下的全部上述传感器节点的每个对应的时刻设定需要标志的存储部件，
接收来自上述基站的上述时刻设定指令，在设定了上述中继机的上述最新时刻的定时下，将保存在上述存储部件中的上述时刻设定需要标志设置为ON状态，在从上述传感器节点接收到上述指令发送请求时，确认上述时刻设定需要标志的ON/OFF状态，只在上述时刻设定需要标志为ON状态的情况下，向发送了上述指令发送请求的上述传感器节点发送基于上述中继机的上述最新时刻的上述时刻设定指令，
在接收到该时刻设定指令的回复的定时下，将保存在上述存储部件中的上述时刻设定标志设置为OFF状态。
5.根据权利要求3所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述传感器节点根据基于来自上述中继机的上述时刻设定指令而设定的上述传感器节点的最新时刻，在向保存的观测值附加了时刻后，向上述中继机发送该观测值。
6.根据权利要求4所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述传感器节点根据基于来自上述中继机的上述时刻设定指令而设定的上述传感器节点的最新时刻，在向保存的观测值附加了时刻后，向上述中继机发送该观测值。
7.根据权利要求5所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述传感器节点在向上述中继机发送了上述观测值后，在将附加了上述时刻的上述观测值存储在上述传感器节点的存储部件中后，成为上述间歇动作的休眠状态。
8.根据权利要求6所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述传感器节点在向上述中继机发送了上述观测值后，在将附加了上述时刻的上述观测值存储在上述传感器节点的存储部件中后，成为上述间歇动作的休眠状态。
9.根据权利要求5所述的传感器网络系统，其特征在于：
还具备经由网络与上述基站连接，并且由与上述网络连接的通信部件、处理部件和存储部件构成的管理服务器，其中
上述管理服务器经由上述基站接收由上述中继机接收到的上述观测值，并积蓄在上述存储部件的观测值积蓄部件中。
10.根据权利要求6所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述管理服务器由与上述网络连接的通信部件、处理部件和存储部件构成，经由上述基站接收由上述中继机接收到的上述观测值，并积蓄在上述存储部件的观测值积蓄部件中。
11.根据权利要求9所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述管理服务器的上述处理部件根据存储在上述观测值积蓄部件中的从第一上述传感器节点发送的上述观测值以及从第二上述传感器节点发送的上述观测值，计算出安装了第一上述传感器节点的第一安装者与安装了第二上述传感器节点的第二安装者之间的影响力。
12.根据权利要求10所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述管理服务器的上述处理部件根据存储在上述观测值积蓄部件中的从第一上述传感器节点发送的上述观测值以及从第二上述传感器节点发送的上述观测值，计算出安装了第一上述传感器节点的第一安装者与安装了第二上述传感器节点的第二安装者之间的影响力。
13.根据权利要求11所述的传感器网络系统，其特征在于：
第一、第二上述传感器节点分别具有加速度传感器，
第一、第二上述传感器节点将上述加速度传感器的输出数据作为上述观测值进行发送，
上述管理服务器的上述处理部件根据上述加速度传感器的输出数据，求出第一、第二上述安装者的动作的相关性，从而计算出上述影响力。
14.根据权利要求12所述的传感器网络系统，其特征在于：
第一、第二上述传感器节点分别具有加速度传感器，
第一、第二上述传感器节点将上述加速度传感器的输出数据作为上述观测值进行发送，
上述管理服务器的上述处理部件根据上述加速度传感器的输出数据，求出第一、第二上述安装者的动作的相关性，从而计算出上述影响力。
15.一种传感器网络系统，包括基站、与上述基站无线连接的传感器节点，上述基站始终动作，上述传感器节点间歇地动作，其特征在于：
上述传感器节点定期或在与上述基站连接了的定时下发出时刻请求指令，在从上述基站接收到对上述时刻请求指令的回复的时刻，启动内部的计时器，
上述基站在接收到来自上述传感器节点的上述时刻请求指令的时刻，取得基准时刻，在从上述传感器节点接着接收到指令发送请求的时刻，向上述传感器节点发送上述基准时刻，
上述传感器节点在接收到上述基准时刻的时刻停止上述计时器，根据计时器停止时刻与计时器启动时刻的差分，计算出上述计时器的启动时间，将从上述基站接收到的上述基准时刻与上述计时器启动时间相加，从而进行时刻设定。
16.根据权利要求15所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述传感器节点在上述时刻设定后，将上述传感器节点所积蓄的观测值发送到上述基站。
17.根据权利要求16所述的传感器网络系统，其特征在于：
还具备经由网络与上述基站连接，并且由与上述网络连接的通信部件、处理部件和存储部件构成的管理服务器，其中
上述管理服务器从上述基站接收由上述基站接收到的上述观测值，并积蓄在上述存储部件的观测值积蓄部件中。
18.根据权利要求17所述的传感器网络系统，其特征在于：
上述管理服务器的上述处理部件根据存储在上述观测值积蓄部件中的从第一上述传感器节点发送的上述观测值以及从第二上述传感器节点发送的上述观测值，计算出安装了第一上述传感器节点的第一安装者与安装了第二上述传感器节点的第二安装者之间的影响力。
19.一种传感器节点，与始终动作的基站无线连接，进行间歇动作，其特征在于：
具有处理部件、存储部件、无线发送接收部件和实时时钟，其中
在上述处理部件中，
定期或在与上述基站连接了的定时下发出时刻请求指令，在从上述基站接收到对上述时刻请求指令的回复的时刻，启动计时器，
在发出了上述时刻请求指令后，在接着向上述基站发送了指令发送请求时，在接收到来自上述传感器节点的上述时刻请求指令的时刻，接收上述基站所取得的基准时刻，
在接收到上述基准时刻的时刻停止上述计时器，根据计时器停止时刻与计时器启动时刻的差分，计算出上述计时器的启动时间，将上述基准时刻与上述计时器启动时间相加，从而进行上述实时时钟的时刻设定。
20.根据权利要求19所述的传感器节点，其特征在于：
上述处理部件是内置有能够以低消耗功率模式动作的计时器的微处理器，将上述微处理器所内置的上述计时器作为计算上述启动时间的上述计时器使用。
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