CN103364016A - 传感器数据记录装置、方法和程序 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种传感器数据记录装置、方法和程序。根据一个实施例，一种传感器数据记录装置（200）包括下列元件。临时存储单元（203）临时性地存储从传感器获取的传感器数据。数据选择器（204）选择存储在临时存储单元（203）中的用于每个传感器的传感器数据。传感器数据存储单元（205）存储所选择的用于每个传感器的传感器数据。记录方法控制器（202）基于记录状态，控制将传感器数据存储在临时存储单元（203）中的记录方法和将传感器数据存储在传感器数据存储单元（205）中的记录方法两者中的至少一个，所述记录状态是关于在传感器数据存储单元（205）中存储传感器数据的统计信息。

Description

传感器数据记录装置、方法和程序

相关申请的交叉引用

本申请基于2012年4月6日提交的日本专利申请No.2012-087279，并要求该专利申请的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

在本文中描述的实施例通常涉及传感器数据记录装置、方法和程序。

背景技术

越来越有必要通过一个终端长期的连续记录来自多种类型传感器的数据，比如使用例如个人计算机（PC）、移动电话、智能手机、电子平板终端或时钟的个人终端记录生活，和使用安装在室外的终端监控环境。例如，用户随身携带个人终端并在各个位置使用该个人终端。通过记录来自内置传感器的数据和终端操作，能够积累作为用户的活动记录的生活日志。安装在室外的终端用于通过收集来自内置传感器的数据来提供农业支持或检查空气、土壤等的环境污染。在使用这样的终端的记录中，必须尽可能长期地详细记录数据。

有时这样的终端会用在不能总是使用电源供应的环境中。因为这个原因，终端即使在不能总是使用电源供应时，需要降低功耗来长时间记录数据。

发明内容

本实施例目的在于提供一种能够降低功耗的传感器数据记录装置、方法和程序。

根据一个实施例，传感器数据记录装置包括数据获取单元、第一临时存储单元、数据选择器、传感器数据存储单元、记录状态存储单元和记录方法控制器。所述数据获取单元被配置为从多个传感器获取传感器数据。所述第一临时存储单元被配置为与表示每个所述传感器的种类的识别信息相关联地临时性地存储所述传感器数据。所述数据选择器被配置为根据所述识别信息为选择存储在所述第一临时存储单元中的用于每个所述传感器的传感器数据。所述传感器数据存储单元被配置为存储所选择的用于每个所述传感器的所述传感器数据。所述记录状态存储单元被配置为将关于在所述传感器数据存储单元中存储所述传感器数据的统计信息作为记录状态进行存储。所述记录方法控制器被配置为基于所述记录状态，控制在所述第一临时存储单元中存储所述传感器数据的第一记录方法和在所述传感器数据存储单元中存储所述传感器数据的第二记录方法两者中的一个。

附图说明

图1是示意性地示出根据实施例的存储器系统的框图；

图2是示意性地示出根据第一实施例的传感器数据记录装置的框图；

图3是示出了图2中的传感器数据记录装置的操作示例的流程图；

图4是用于解释图2中示出的临时存储单元的视图；

图5是用于解释图2中示出的数据选择器的视图；以及

图6是示意性地示出根据第二实施例的传感器数据记录装置的框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述根据实施例的传感器数据记录装置、方法和程序。在实施例中，相似的附图标记表示相似的元件，并且将忽略其重复描述。

首先，将参考图1来解释存储器系统的示例，根据在下面将要描述的每个实施例的传感器数据记录装置应用于该存储器系统。

图1示意地示出了根据实施例的存储器系统100。存储器系统100从多个（例如，四个）传感器101获取数据，并记录数据。传感器101可以是不同类型的传感器。传感器的示例包括全球定位系统（GPS）接收机、加速度传感器、地磁传感器、照度传感器、温度传感器、麦克风，和放射性检测器。

特别地，存储器系统100包括传感器接口102、控制器103、缓冲器104、内容可寻址存储器（CAM）105、NAND闪存106和主机接口107。控制器103控制传感器接口102、缓冲器104、CAM105和NAND闪存106的操作。

将由各个传感器101生成的传感器数据经由传感器接口102提供给控制器103。控制器103将传感器数据存储在缓冲器104中。缓冲器104临时存储传感器数据。CAM105将存储在缓冲器104中的传感器数据进行分类以用于各个传感器，并将传感器数据存储在NAND闪存106中。NAND闪存106包括用于各个传感器101的多个记录区域。在对应的记录区域写入来自每个传感器的传感器数据。通过这种方式，来自传感器101的传感器数据最终记录或存储在NAND闪存106中。

主机接口107根据需要连接到主机设备（例如，未示出的个人计算机或移动终端）。主机设备经由主机接口107与存储器系统100进行数据交换。也能将传感器安排在主机设备中，并且将由这个传感器生成的传感器数据经由主机接口107提供给存储器系统100。主机设备经由主机接口107控制控制器103。例如，主机设备改变了控制器103的控制方法。此外，主机设备经由控制器103向NAND闪存106写入数据，并且从NAND闪存106读取数据。

接下来，将描述根据实施例的传感器数据记录装置。

（第一实施例）

图2示意性地示出了根据第一实施例的传感器数据记录装置200。传感器数据记录装置200包括数据获取单元201、记录方法控制器202、临时存储单元203、数据选择器204、传感器数据存储单元205，和记录状态存储单元206。当将传感器数据记录装置200应用于存储器系统100时，分别用传感器接口102、控制器103、缓冲器104和CAM 105来实现数据获取单元201、记录方法控制器202、临时存储单元203和数据选择器204。此外，通过NAND闪存106来实现传感器数据存储单元205和记录状态存储单元206。

数据获取单元201从多个传感器获取传感器数据。临时存储单元203临时存储由数据获取单元201获取的传感器数据。临时存储单元203与表示传感器种类（或传感器类型）的识别信息（ID）相关联地记录或存储传感器数据。

数据选择器204选择存储在临时存储单元203中的用于每个传感器的传感器数据，并且将所选的传感器数据存储在传感器数据存储单元205中。传感器数据存储单元205包括用于各个传感器的多个记录区域。传感器数据的每一项记录在对应的记录区域中。数据选择器204生成关于传感器数据的记录或存储的统计信息。这个统计信息作为记录状态存储在记录状态存储单元206中。统计信息包括，例如写入的频率。当NAND闪存用作记录介质时，统计信息包括对于每个块的写入频率、页面写入的次数，和每单位时间页面写入的次数。能够为每个传感器生成统计信息。

记录方法控制器202控制数据获取单元201的记录方法和传感器数据存储单元205的记录方法两者中的至少一个。例如，为各个传感器设置记录方法，并将记录方法分类为多个记录级别。通过转换数据获取单元201的记录方法，记录方法控制器202能控制数据获取单元201在临时存储单元203中记录或存储传感器数据的操作。通过转换数据选择器204的记录方法，记录方法控制器202能控制数据选择器204在传感器数据存储单元205中记录或存储传感器数据的操作。例如，数据选择器204根据记录方法控制器202所指定的记录方法来执行数据稀疏处理。执行数据稀疏处理能减少将要记录的数据量，并且因而减少在数据记录中所使用的功率。

图3示出了传感器数据记录装置200操作的示例。更具体地，图3示出了在传感器数据记录装置200中每单位时间的传感器数据记录处理。在图3的步骤S301中，数据获取单元201顺序地从多个传感器获取传感器数据，并且根据记录方法按照获取的顺序将传感器数据记录在临时存储单元203中。

在步骤S302中，数据选择器204从临时存储单元203中记录的传感器数据中选择用于每个传感器的传感器数据。在步骤S303中，数据选择器204根据记录方法将所选的用于每个传感器的传感器数据记录在传感器数据存储单元205中。在传感器数据存储单元205中，来自每个传感器的传感器数据记录在对应的记录区域中。例如以预定时间间隔，执行步骤S302的处理和步骤S303的处理。当记录在临时存储单元203中的传感器数据量超过预定阈值时，也能够执行步骤S302的处理和步骤S303的处理。

在步骤S304中，数据选择器204生成关于数据记录的统计信息，并且将统计信息作为记录状态记录在记录状态存储单元206中。在步骤S305中，记录方法控制器202确定是否转换（或调整）数据获取单元201的记录方法和传感器数据存储单元205的记录方法两者中的至少一个。记录方法控制器202执行确定是否转换记录方法的处理的时机能够基于页面写入的总次数、数据记录总量、时间的推移、存储器系统的剩余电池水平的改变等。例如，每次预定的时间过去时，记录方法控制器202确定是否转换记录方法。

例如，当存储器系统的剩余电池水平变得低于预定阈值时，记录方法控制器202确定转换记录方法。当转换记录方法时，过程进入步骤S306；否则，过程结束。在步骤S306中，记录方法控制器202读取在记录状态存储单元206中存储的记录状态，并基于记录状态转换记录方法。例如，记录方法控制器202基于记录状态估计剩余电池水平，并根据剩余电池水平确定用于每个传感器的记录方法。通过基于记录状态调整数据获取单元201的记录方法和传感器数据存储单元205的记录方法两者中的至少一个，传感器数据记录装置200能降低功耗并且长期记录传感器数据。

在另一示例中，记录方法控制器202根据传感器数据存储单元205的自由区域来确定用于每个传感器的记录方法。当传感器数据存储单元205的自由区域变小时，增加待稀疏的数据量，以防止由于容量短缺而不能在传感器数据存储单元205内记录传感器数据。因此能长期记录传感器数据。

接下来，将参考图4具体描述图3的步骤S301中的处理。图4示出了由三个传感器401、402和403生成的传感器数据记录在临时存储单元203中的示例。在图4的示例中，数据获取单元201按照传感器401、传感器402、传感器403、传感器402、传感器401和传感器403的顺序获取传感器数据。传感器数据按照该顺序记录在临时存储单元203中。在临时存储单元203中，按照与ID（图4中的A、B和C）相关联的时间序列记录传感器数据，其中每个ID指示一个传感器种类。注意，可以与传感器记录在临时存储单元203内的时间和记录方法（或记录级别）相关联地记录传感器数据。传感器数据的生成频率、传感器数据量等因传感器而不同。

将参考图5具体描述图3的步骤S302至S304中的处理。数据选择器204选择性地从临时存储单元203中提取用于各个传感器的传感器数据，并将其记录在传感器数据存储单元205中。在图5的示例中，有三种类型的传感器A、B和C。因此，数据选择器204执行三次数据选择操作。数据选择器204额外地将传感器A的传感器数据写入传感器数据存储单元205中用于传感器A的记录区域501，额外地将传感器B的传感器数据写入传感器数据存储单元205中用于传感器B的记录区域502，额外地将传感器C的传感器数据写入传感器数据存储单元205中用于传感器C的记录区域503。此外，数据选择器204生成关于在传感器数据存储单元205中记录传感器数据的统计信息，并将统计信息作为记录状态记录在记录状态存储单元206中。作为写入地址，为了描述方便，在图5中使用了物理地址的表达，但也可以使用通过转换获得的逻辑地址。在这种情况下，使用逻辑地址来实现在图1中的控制器103。

将具体描述图3的步骤S305和步骤S306中的处理。

例如，记录方法控制器202根据存储器系统的剩余电池水平来改变记录方法。剩余电池水平可以作为传感器数据从传感器获得，经由主机接口107从主机设备获得，或直接通过控制器103获得。可替换地，可以从每个传感器的功耗来估计存储器系统的剩余电池水平。每个传感器每单位时间的功耗可以作为传感器数据从传感器获得，经由主机接口107从主机设备获得，或直接通过控制器103获得。从记录状态也能估计每个传感器的功耗。例如，当NAND闪存用作记录介质时，能从为传感器记录的页面写入次数来估计每个传感器的功耗。当传感器以几乎同一频率和时机生成传感器数据时，能从在临时存储单元203中的传感器数据分布而不是从记录状态估计传感器的功耗。传感器数据分布是表示以下比率的分布：所述比率是每个传感器的传感器数据量与记录在临时存储单元203中的传感器数据量的比率。例如，从临时存储单元203获得的传感器数据分布表示传感器A的传感器数据量与在临时存储单元203中的传感器数据总量的比率是30%，传感器B的传感器数据量与传感器数据总量的比率是40%，并且传感器C的传感器数据量与传感器数据总量的比率是30%。

记录方法控制器202能够使用上述方法和其他方法中的一个或多个方法来估计每个传感器的功耗，并且能够基于所述估计结果来估计存储器系统的剩余电池水平。当估计的剩余电池水平低于预定阈值时，记录方法控制器202转换记录方法的记录级别或设置记录方法的初始值。例如，准备两个阈值（第一阈值和小于第一阈值的第二阈值），并且准备三个记录级别。将没有稀疏数据的方法定义为记录级别1，并且将比记录级别2更大量稀疏数据的方法定义为记录级别3。在这种情况下，当剩余电池水平高于或等于第一阈值时，将记录方法设置为记录级别1。如果剩余电池水平变得低于第一阈值并且高于或等于第二阈值时，将记录方法转换为记录级别2。如果剩余电池水平变得低于第二阈值，将记录方法转换为记录级别3。

在另一示例中，记录方法控制器202根据表示记录在传感器数据存储单元205中的传感器数据量的传感器数据记录量来调整记录方法。更具体地，记录方法控制器202计算每单位时间的传感器数据记录量。当传感器数据记录量超过预定阈值时，记录方法控制器202转换记录方法。在又一示例中，当在能将传感器数据写入传感器数据存储单元205的剩余时间变得短于预定阈值时，记录方法控制器202转换记录方法。

接下来，将详细解释减少要记录的数据量的方法。

本实施例转换记录方法的记录级别来减少将要记录的数据量。例如，通过阈值来指定记录级别以用于确定是否记录（或存储）数据。例如，当传感器是麦克风时，阈值用于确定是否根据音量记录数据。在这个示例中，当在传感器数据中的声音具有预定的音量（阈值）或更大音量时，记录传感器数据。通过改变用于确定是否记录数据的阈值，能减少将要记录的数据量。

在另一示例中，通过记录（或存储）数据的时间间隔来指定记录级别。当记录数据的时间间隔缩短时，间歇地执行数据记录，减少采样数率，或暂停数据记录达预定的时间。例如，交替地设置记录传感器数据的时间间隔和不记录传感器数据的时间间隔。通过缩短记录数据的时间间隔，能减少将要记录的数据量。

在又一示例中，通过分辨率来指定记录级别。例如，当传感器是麦克风时，分辨率对应于量化比特率。通过降低分辨率，能减少将要记录的数据量。仍在另一示例中，使用记录级别来改变将要记录的信息的质量。例如，当设置这个记录级别时，数据获取单元201记录传感器数据的输入而并不记录具体的传感器数据。

通过使用上述记录级别和其他记录级别之中的一个或多个记录级别，能够控制将要记录的数据量。此外，联合记录级别以及传感器种类将传感器数据记录在传感器数据存储单元205中。这允许当稍后读取数据时掌握记录状态。

通过转换记录方法（记录级别），能够根据使用情况控制传感器数据记录。此外，本实施例可用于吸收因传感器模型差异或传感器个体差异而产生的数据波动。即使同一类型的传感器，在设备之间在传感器数据生成的频率和数据量上也会不同。例如，当从加速度传感器获取传感器数据时，从公司A获得的传感器可以每秒获取20项每个都为32位的数字数据，而从公司B获得的传感器可以每秒获取40项每个都为64位的数字数据。即使在从公司A获得的多个传感器中，也会共存每秒生成20项数据的设备和每秒生成25项数据的设备。通过这种方式，因为个体差异，生成数据的频率和大小也可以改变。但是，实施例能够不需要确认传感器之间的差异或做出调整而每秒获取20项传感器数据并且将数据大小统一为32位。

如上所述，根据第一实施例的传感器数据记录装置能够通过根据剩余电池水平转换记录方法来减少功耗。即使在不能一直使用电源供应时，也能长时间记录传感器数据。

（第二实施例）

如在第一实施例中的，当数据选择器204所选的传感器数据即时地保存在传感器数据存储单元205中时，在某些情况下功耗会增加或记录效率会降低。例如，当以低频率获取具有小的数据大小的传感器数据时，可以记录大小小于NAND闪存的页面大小的传感器数据。在这种情况下，记录效率会降低，并且每单位大小的数据的功耗会增加。为了解决这种情况，在第二实施例中，临时性地积累传感器数据项，直到所述传感器数据项达到最小记录单位（页面大小），并且当所述传感器数据项达到最小记录单位时，将传感器数据项记录在传感器数据存储单元205中。

图6示意性地示出了根据第二实施例的传感器数据记录装置600。在图6中的传感器数据记录装置600除了包括在图2中的传感器数据记录装置200的布置，还包括第二临时存储单元601。当记录数据没有达到页面大小时，数据选择器204将传感器数据存储在第二临时存储单元601中。当存储在第二临时存储单元601中的传感器数据达到页面大小时，读取所述传感器数据并接着将其记录在传感器数据存储单元205中。除了数据选择器204将传感器数据记录在传感器数据存储单元205中的操作之外，其他操作与第一实施例中的操作相同，并且将不再重复其描述。

如上所述的，根据第二实施例的传感器数据记录装置包括第二临时存储单元，其临时性地记录数据直到传感器数据达到页面大小，并且因而提高了记录效率和进一步降低了功耗。

能够通过使用现存的NAND闪存、传感器数据输入电路等的存储来执行上述每个实施例中所描述的处理。因此，能够通过节约OS处理（使用CPU和DRAM）所消耗的功率的设备来实现传感器数据记录装置。

可以将上述每个实施例中的传感器数据记录装置实现为单个装置。可替换地，能够在通用计算机中实现传感器数据记录装置，所述通用计算机包括例如CPU的控制设备、例如ROM和RAM的存储设备、例如HDD的外部存储设备、例如显示器的显示设备，和例如键盘和鼠标的输入设备。

在上面的示例中，可以通过存储器系统100来实现在上述每个实施例中的传感器数据记录装置的每个功能块。但是，可以将一些块布置在主机侧以经由主机接口107与存储器系统100进行数据通信。在实施例中，通过CAM 105来实现数据选择器204。但是，CAM 105可以是通用的CAM，或可以通过NAND闪存106的页面缓冲器或缓冲器104来实现。可替换地，数据选择器204可以用能够选择数据的另一设备来实现。

实现上述每个实施例中的处理的程序可以通过将其存储在计算机可读中来提供。存储介质的存储格式是任意的，只要存储介质能够存储程序并且是计算机可读的，例如磁盘、光盘（例如，CD-ROM、CD-R，或DVD）、磁-光盘（例如，MO），或半导体存储器。

还有，实现上述每个实施例中的处理的程序可以存储在连接到网络（例如互联网）的计算机（服务器）中，并且经由网络下载到计算机（客户端）中。

虽然已描述了某些实施例，但是仅通过示例的方式表示了这些实施例，而不是意图限制本发明的范围。事实上，在本文中描述的新颖实施例可以各种其他形式体现；此外，在不偏离本发明精神的情况下，可以对本文中描述的实施例的形式进行各种省略、替代和改变。所附权利要求和其等同物意图覆盖将落入本发明的范围和精神之内的这些形式或修改。

Claims (15)

1.一种传感器数据记录装置，其特征在于，包括：

数据获取单元，其被配置为从多个传感器获取传感器数据；

第一临时存储单元，其被配置为与表示每个所述传感器的种类的识别信息相关联地、临时性地存储传感器数据；

数据选择器，其被配置为根据所述识别信息选择存储在所述第一临时存储单元中的用于每个所述传感器的传感器数据；

传感器数据存储单元，其被配置为存储所选择的用于每个所述传感器的所述传感器数据；

记录状态存储单元，其被配置为将关于在所述传感器数据存储单元中存储所述传感器数据的统计信息作为记录状态进行存储；

记录方法控制器，其被配置为基于所述记录状态，控制在所述第一临时存储单元中存储所述传感器数据的第一记录方法和在所述传感器数据存储单元中存储所述传感器数据的第二记录方法两者中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述记录方法控制器基于存储在所述第一临时存储单元中的所述传感器数据的分布来为每个所述传感器设置所述第一记录方法和所述第二记录方法两者中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：通过用于确定是否存储数据的阈值、存储数据的时间间隔和分辨率三者中的一个，指定所述第一记录方法和所述第二记录方法两者中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括第二临时存储单元，所述第二临时存储单元被配置为临时性地存储所选择的用于每个所述传感器的所述传感器数据，直到所述传感器数据达到所述传感器数据存储单元的最小记录单位。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述传感器数据存储单元包括用于各个传感器的多个记录区域。

6.一种传感器数据记录方法，其特征在于，包括：

从多个传感器获取传感器数据；

将与表示每个所述传感器的种类的识别信息相关联的传感器数据临时性地存储在第一临时存储单元中；

根据所述识别信息选择存储在所述第一临时存储单元中的用于每个所述传感器的传感器数据；

将所选择的用于每个所述传感器的所述传感器数据存储在传感器数据存储单元中；

将关于在所述传感器数据存储单元中存储所述传感器数据的统计信息作为记录状态进行存储；

基于所述记录状态，控制在所述第一临时存储单元中存储所述传感器数据的第一记录方法和在所述传感器数据存储单元中存储所述传感器数据的第二记录方法两者中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，控制所述第一记录方法和所述第二记录方法两者中的至少一个包括：基于存储在所述第一临时存储单元中的所述传感器数据的分布来为每个所述传感器设置所述第一记录方法和所述第二记录方法两者中的至少一个。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过用于确定是否存储数据的阈值、存储数据的时间间隔和分辨率三者中的一个，指定所述第一记录方法和所述第二记录方法两者中的至少一个。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括将所选择的用于每个所述传感器的所述传感器数据临时性地存储在第二临时存储单元中，直到所述传感器数据达到所述传感器数据存储单元的最小记录单位。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述传感器数据存储单元包括用于各个传感器的多个记录区域。

11.一种包括计算机可执行指令的非瞬态计算机可读介质，其特征在于，当处理器执行所述指令时，致使所述处理器执行包括以下步骤的方法：

从多个传感器获取传感器数据；

将与表示每个所述传感器的种类的识别信息相关联的传感器数据临时性地存储在第一临时存储单元中；

根据所述识别信息选择存储在所述第一临时存储单元中的用于每个所述传感器的传感器数据；

将所选择的用于每个所述传感器的所述传感器数据存储在传感器数据存储单元中；

将关于在所述传感器数据存储单元中存储所述传感器数据的统计信息作为记录状态进行存储；

基于所述记录状态，控制在所述第一临时存储单元中存储所述传感器数据的第一记录方法和在所述传感器数据存储单元中存储所述传感器数据的第二记录方法两者中的至少一个。

12.根据权利要求11所述的介质，其特征在于，控制所述第一记录方法和所述第二记录方法两者中的至少一个包括：基于存储在所述第一临时存储单元中的所述传感器数据的分布为每个所述传感器设置所述第一记录方法和所述第二记录方法两者中的至少一个。

13.根据权利要求11所述的介质，其特征在于，通过用于确定是否存储数据的阈值、存储数据的时间间隔和分辨率三者中的一个，指定所述第一记录方法和所述第二记录方法两者中的至少一个。

14.根据权利要求11所述的介质，其特征在于，还包括将所选择的用于每个所述传感器的所述传感器数据临时性地存储在第二临时存储单元中，直到所述传感器数据达到所述传感器数据存储单元的最小记录单位。

15.根据权利要求11所述的介质，其特征在于，所述传感器数据存储单元包括用于各个传感器的多个记录区域。

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