JP2006074536A - Sensor network system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサを複数個配置し、センサが検知した情報をネットワークにより情報収集するためのネットワークシステムに関するものである。 The present invention relates to a network system for arranging a plurality of sensors and collecting information detected by the sensors through a network.
複数個のセンサを任意に配置し、センサが検知した情報をネットワークにより情報収集するためのネットワークシステムがある。センサをある程度の広さを持った地域に任意にばらまき、その各地点でセンサ情報を収集もしくは収集分析する場合、配置する各センサの位置が把握され、その位置でセンサ目的対象が検知されたことを確認する必要がある。さらに、収集もしくは収集分析された情報を、光を用いた通信手段で他の場所へ伝達する場合、光の送信/受信を受け持つ通信用の端末の位置を高精度で把握することが、効率的に送信/受信を確立する上で必要である。 There is a network system for arbitrarily arranging a plurality of sensors and collecting information detected by the sensors through a network. When sensors are distributed over an area of a certain size and sensor information is collected or collected at each point, the position of each sensor to be placed is grasped, and the sensor target is detected at that position. It is necessary to confirm. Furthermore, when the collected or collected information is transmitted to other places by communication means using light, it is efficient to grasp the position of the communication terminal responsible for transmission / reception of light with high accuracy. Necessary to establish transmission / reception.
解決しようとする課題は、センサネットワークを構成する各センサの配置位置、特に光を用いた送信、受信を行う端末の配置位置を高精度に把握して、即座にネットワークを構築する点にある。
すなわち、光を用いた送受信を行うための少なくとも1対の端末の内、少なくとも一方が、前記センサのように任意に配置される場合、当該端末が送受信方向を自動的に調整可能な手段を有することに加え、その配置が正確に把握されることが、光による送受信を確立する上で不可欠である。
The problem to be solved is that the arrangement position of each sensor constituting the sensor network, in particular, the arrangement position of the terminal that performs transmission and reception using light is grasped with high accuracy, and the network is immediately constructed.
That is, when at least one of at least one pair of terminals for performing transmission / reception using light is arbitrarily arranged like the sensor, the terminal has means capable of automatically adjusting the transmission / reception direction. In addition, it is indispensable to accurately grasp the arrangement in order to establish transmission and reception by light.
上記課題を解決する解決するため請求項1に係るセンサネットワークシステムは、センサ手段とGPSによる自己位置測定手段と電波による全方位角に対応する無線送受信手段とを備える複数の第1のノード群と、GPSによる自己位置測定手段と電波による全方位角に対応する無線送受信手段と狭角の光ビームを用いる光ビーム送信手段と当該光ビーム送信手段の送信方向を調整する光ビーム送信方向調整手段と全方位角に対応する光ビーム受信手段とを備える複数の第2のノード群と、前記第2のノードと前記光ビーム送受信手段を介して通信する光ビーム送受信手段と当該光ビーム送受信方向を調整する光ビーム送受信方向調整手段とGPSによる自己位置測定手段とを備える通信局とから構成されている。
請求項1に係るセンサネットワークシステムは、以下のように作用する。まず、前記第1のノード群及び第2のノードは、任意の位置にばらまかれるが、この際、アドホック(Ad−hoc)通信手法により自動的にセンサネットワークを構築し、第2のノードを核とするクラスタを構成する。当該クラスタにおいて、各ノードに備えられた自己位置測定手段により測位した自己位置情報と各ノードに備えられたセンサによるセンサ情報とが、前記アドホック通信により第2のノードへ集約される。また、センサの稼働、稼働方法、センサ情報の送信手法などに関する命令が、前記第2のノードから、当該アドホック通信により各第1のノード群へと伝達される。さらに、前記第2のノードと通信局とは光ビーム送受信手段によって情報の送受を行うように構成されており、通信局は、最終的に前記第1のノード群の各位置情報と各センサ情報を、第2のノードを介して収得することができる。また、前記センサの稼働、稼働方法、センサ情報の送信手法などの命令を第2のノードを介して、前記第1のノード群に伝達することができる。
前記光ビームによる送受信は、一対の送受信用端末が予め定まった配置に設置され、ある程度送受信方向が明白な条件下で使用されるのが通常であるが、本発明に係る条件下では第2のノードが任意の位置にばらまかれるため、光ビームによる送受信を確立することが困難である。このため、請求項1に係るセンサネットワークシステムは、通信局がGPSにより取得した自己位置情報を、光ビームを掃引することで、第2のノードに備えられた全方位角に対応する光ビーム受信手段を介して、第2のノードに伝え、第2のノードは当該位置情報と第2のノード自身に備えられたGPSによる自己位置測定手段により測定される自身の位置情報から、光の送受信方向を把握し、光ビーム送信手段の送信方向を調整する光ビーム送信方向調整手段によって、光ビーム送信手段の送信方向を調整することで、通信局と第2のノード間の光ビーム通信を確立するように構成されており、早期に効率よく光ビーム通信を確立することができることを特徴とするものである。加えて、本発明に係るセンサネットワークにおいては、ノードの電池寿命が大きな課題となり、一方で初期に光ビーム送受信を確立する際の光ビームの掃引工程は、ビームをある程度広角に広げて発信する必要があり大きなエネルギーを必要とするが、請求項1に係るシステムにおいては、この工程を通信局(通常は基地局など電源容量が十分にある)側が受け持つため、ノードの電池寿命に関する課題もクリアしていることも、請求項1に係るセンサネットワークシステムの特徴である。
なお、上記の説明において第2のノードが1つの場合について説明したが、当該第2のノードを複数個として、前記第2のノード群のそれぞれのノードが核とするクラスタが複数個形成されるようにすることで、さらに広範な情報を得るようにしてもよい。
In order to solve the above problems, a sensor network system according to claim 1 includes a plurality of first node groups including sensor means, self-position measuring means using GPS, and wireless transmitting / receiving means corresponding to all azimuth angles by radio waves; Self-position measuring means by GPS, wireless transmitting / receiving means corresponding to all azimuth angles by radio waves, light beam transmitting means using a narrow-angle light beam, and light beam transmission direction adjusting means for adjusting the transmission direction of the light beam transmitting means, A plurality of second node groups having light beam receiving means corresponding to all azimuth angles, light beam transmitting / receiving means communicating with the second node via the light beam transmitting / receiving means, and adjusting the light beam transmitting / receiving direction And a communication station including a light beam transmission / reception direction adjusting means and a self-position measuring means by GPS.
The sensor network system according to claim 1 operates as follows. First, the first node group and the second node are dispersed at arbitrary positions. At this time, a sensor network is automatically constructed by an ad-hoc communication method, and the second node is set as a core. Constitute a cluster. In the cluster, the self-position information measured by the self-position measuring means provided in each node and the sensor information by the sensor provided in each node are collected to the second node by the ad hoc communication. In addition, commands related to sensor operation, operation method, sensor information transmission method, and the like are transmitted from the second node to each first node group by the ad hoc communication. Further, the second node and the communication station are configured to transmit and receive information by means of a light beam transmission / reception means, and the communication station finally has each position information and sensor information of the first node group. Can be obtained via the second node. Also, commands such as the operation of the sensor, the operation method, and the sensor information transmission method can be transmitted to the first node group via the second node.
In the transmission / reception by the light beam, a pair of transmission / reception terminals are usually installed in a predetermined arrangement and used in a condition in which the transmission / reception direction is clear to some extent. Since the nodes are scattered at arbitrary positions, it is difficult to establish transmission and reception by the light beam. For this reason, the sensor network system according to claim 1 receives the light beam corresponding to the omnidirectional angle provided in the second node by sweeping the light beam with the self-position information acquired by the communication station by GPS. The second node communicates with the second node via the means, and the second node transmits and receives light from the position information and its own position information measured by the self-position measuring means using GPS provided in the second node itself. And the light beam transmission direction adjustment means for adjusting the transmission direction of the light beam transmission means to adjust the transmission direction of the light beam transmission means, thereby establishing light beam communication between the communication station and the second node. Thus, it is characterized in that light beam communication can be established efficiently at an early stage. In addition, in the sensor network according to the present invention, the battery life of the node becomes a big issue, while the light beam sweeping process when establishing the light beam transmission / reception at the initial stage needs to spread the beam to a certain wide angle and transmit it. However, in the system according to claim 1, since the communication station (usually having sufficient power capacity such as a base station) is responsible for this process, the problem concerning the battery life of the node is also cleared. This is also a feature of the sensor network system according to claim 1.
In the above description, the case where there is one second node has been described. However, a plurality of the second nodes are formed, and a plurality of clusters having each node of the second node group as a nucleus are formed. By doing so, a wider range of information may be obtained.
また、請求項2に係るセンサネットワークシステムは、請求項1記載のものにおいて、第2のノード群に広角のビームを用いる光拡散又は電波による広角通信手段を備え、第2のノード群の内、少なくとも一つのノードの自己位置測定手段により測位した自己位置情報を、当該第2のノードから広角通信手段を用いて通信局に配送するように構成されている。 A sensor network system according to a second aspect is the one according to the first aspect, wherein the second node group includes a wide-angle communication means using light diffusion or radio waves using a wide-angle beam, and among the second node group, Self-position information measured by self-position measuring means of at least one node is configured to be delivered from the second node to the communication station using wide-angle communication means.
また、請求項3に係るセンサネットワークシステムは、請求項2記載のものにおいて、第2のノードから広角通信手段を用いて通信局に自己位置情報を配送するに際し、直接に又は中継手段を介して配送するものである。 Further, the sensor network system according to claim 3 is the one according to claim 2, wherein when the self-location information is delivered from the second node to the communication station using the wide-angle communication means, directly or via the relay means. To be delivered.
また、請求項4に係るセンサネットワークシステムは、請求項3記載のものにおいて、中継手段が、空中を移動するノード散布手段であって、中継用無線送受信手段を備えるように構成する。
例えば、ノード散布手段により散布された第1のノード群と第2のノード群がばらまかれたときその場で、少なくとも第2のノード個々に備えられた自己位置測定手段により測位した位置情報を、当該第2のノード個々に備えられた広角通信手段で、ノード散布手段すなわち中継手段に伝達する。中継手段は当該第2のノードに関する位置情報を前記中継用無線送受信手段により通信局へ伝達する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the sensor network system according to the third aspect, wherein the relay unit is a node distribution unit that moves in the air and includes a relay wireless transmission / reception unit.
For example, when the first node group and the second node group dispersed by the node spreading means are dispersed, the position information measured by the self-position measuring means provided at least for each second node is The information is transmitted to the node spreading means, that is, the relay means by the wide-angle communication means provided for each second node. The relay means transmits position information related to the second node to the communication station by the relay wireless transmission / reception means.
また、請求項5に係るセンサネットワークシステムは、請求項1〜4のいずれかに記載のものにおいて、通信局が、第1のノード群及び第2のノード群の各ノードの自己位置測定手段により測位した自己位置情報と各ノードに備えられたセンサ手段によるセンサ情報とを、第2のノード群を介して得るものである。 The sensor network system according to claim 5 is the sensor network system according to any one of claims 1 to 4, wherein the communication station uses the self-position measuring means of each node of the first node group and the second node group. The measured self-position information and the sensor information by the sensor means provided at each node are obtained via the second node group.
また、請求項6に係るセンサネットワークシステムは、請求項1〜5のいずれかに記載のものにおいて、通信局が位置基準点の測位情報から算出される補正情報に基づく位置情報補正手段を備えるものである。
通信局は、位置基準点の測位情報から算出される補正情報に基づく位置情報補正手段を備えて、少なくとも第2のノード個々の位置情報と通信局自身の位置情報を当該位置情報補正手段で補正し、それぞれの高精度な位置情報を取得する。
A sensor network system according to a sixth aspect of the present invention is the sensor network system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the communication station includes position information correction means based on correction information calculated from the positioning information of the position reference point. It is.
The communication station includes position information correction means based on correction information calculated from the positioning information of the position reference point, and corrects at least the position information of each second node and the position information of the communication station itself by the position information correction means. And each highly accurate position information is acquired.
また、請求項7に係るセンサネットワークシステムは、請求項5〜6のいずれかに記載のものにおいて、位置情報補正手段が、複数の基準点での測位データに基づき、かつ当該複数の位置基準点で囲まれる領域に対して補正を行うものであることを特徴とするものである。 The sensor network system according to claim 7 is the sensor network system according to any one of claims 5 to 6, wherein the position information correction means is based on positioning data at a plurality of reference points and the plurality of position reference points. It is characterized in that correction is performed on a region surrounded by.
また、請求項8に係るセンサネットワークシステムは、請求項1〜7のいずれかに記載のものにおいて、狭角の光ビームを用いる光ビーム通信手段としてレーザー光を用いることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the sensor network system according to any one of the first to seventh aspects, wherein a laser beam is used as a light beam communication means using a narrow-angle light beam. .
請求項1のセンサネットワークシステムによると、第1及び第2のノード群の各ノードは、GPSによる自己位置測定手段を備え、これにより自己位置を測定することができ、これらの自己位置情報はアドホック通信を用いて構築されたセンサネットワークの中で、バケツリレー式に所定の第2のノードへ集められ、第2のノードから通信局に光ビーム送受信手段により伝達される。当該光ビーム通信の確立の工程において、通信局がGPSにより取得した自己位置情報を、光ビーム送受信方向調整手段により光ビーム送受信手段からの光ビームを掃引することで、第2のノードに備えられた全方位角に対応する光ビーム受信手段を介して、第2のノードに伝え、第2のノードは当該通信局に関する位置情報と第2のノード自身に備えられたGPSによる自己位置測定手段により測定される自身の位置情報から、光の送受信方向を把握し、光ビーム送信手段の送信方向を調整する光ビーム送信方向調整手段によって、光ビーム送信手段の送信方向を調整することで、通信局と第2のノード間の光ビーム通信を早期に効率よく確立することができる。
さらに、初期に光ビーム送受信を確立する際の光ビームの掃引工程は、ビームをある程度広角に広げて発信する必要があり大きなエネルギーを必要とする。例えば、光ビーム通信が確立された段階では、光ビームの発散角を1ミリラジアンとすると、1km先では1m2のビーム面積となり、例えば10m単位で散らばっているノードと選択的に光通信ができることになるが、初期の光ビーム掃引工程では、例えば1km×1kmに渡ってばらまかれたノードの中から第2のノードを捜索せねばならず、50m×50mのビーム面積で掃引すると仮定すると、光ビーム通信時の2500倍のエネルギーが必要となる。センサネットワークシステムにおいては、ノードの電池寿命が大きな課題であるといわれているが、請求項1に係るセンサネットワークシステムにおいては、光ビーム通信を確立するためのビーム掃引工程を通信局(通常は基地局など電源容量が十分にある)側が受け持つため、ノードの電池寿命に関する課題も解決することができる。
According to the sensor network system of claim 1, each node of the first and second node groups includes a self-position measuring unit using GPS, whereby self-position can be measured, and the self-position information is ad hoc. In the sensor network constructed using communication, the data is collected to a predetermined second node in a bucket relay manner, and transmitted from the second node to the communication station by the light beam transmitting / receiving means. In the process of establishing the light beam communication, the second position is prepared by sweeping the light beam from the light beam transmitting / receiving means by the light beam transmitting / receiving direction adjusting means with the self-location information acquired by the communication station by GPS. Is transmitted to the second node via the light beam receiving means corresponding to all azimuth angles, and the second node is transmitted by the position information about the communication station and the self-position measuring means by GPS provided in the second node itself. By determining the light transmission / reception direction from the measured position information, and adjusting the transmission direction of the light beam transmission means by the light beam transmission direction adjustment means for adjusting the transmission direction of the light beam transmission means, the communication station And light beam communication between the second node and the second node can be established quickly and efficiently.
Further, the light beam sweeping process when establishing the transmission and reception of the light beam in the initial stage requires a large amount of energy because it is necessary to spread the beam to a certain wide angle and transmit it. For example, at the stage where light beam communication is established, assuming that the divergence angle of the light beam is 1 milliradian, the beam area of 1 m 2 is 1 km away, and for example, optical communication can be selectively performed with nodes scattered in units of 10 m. However, in the initial light beam sweeping process, for example, it is assumed that the second node must be searched from among the nodes scattered over 1 km × 1 km, and the light beam is assumed to be swept with a beam area of 50 m × 50 m. 2,500 times as much energy as communication is required. In the sensor network system, it is said that the battery life of the node is a major issue. However, in the sensor network system according to claim 1, a beam sweep process for establishing light beam communication is performed by a communication station (usually a base station). The problem of the battery life of the node can be solved because the station, which has sufficient power capacity such as a station, is responsible.
請求項2のセンサネットワークシステムによると、第2のノードから自己位置測定手段により測位した自己位置情報を配送する際に、広角ビームを用いる光拡散又は電波により通信局に配送する広角通信手段を用いるから、配送先が遠方にあっても配送先の正確な位置決めをすることなく、情報の送受信が可能である。 According to the sensor network system of claim 2, when the self-position information measured by the self-position measuring means is delivered from the second node, the wide-angle communication means for delivering to the communication station by light diffusion using a wide-angle beam or radio waves is used. Therefore, even if the delivery destination is far away, information can be transmitted and received without accurately positioning the delivery destination.
請求項3のセンサネットワークシステムによると、第2のノードから広角通信手段を用いて通信局に自己位置情報を配送するに際し、直接に又は中継手段を介して配送することができる。 According to the sensor network system of the third aspect, when the self-position information is delivered from the second node to the communication station using the wide-angle communication means, it can be delivered directly or via the relay means.
請求項4のセンサネットワークシステムによると、中継手段すなわちノード散布手段により散布された第1のノード群と第2のノード群がばらまかれたときその場で、中継手段は、少なくとも第2のノードから当該ノード個々の位置情報を当該第2のノード個々に備えられた広角通信手段により取得し、中継手段は当該第2のノードに関する位置情報を前記中継用無線送受信手段により通信局へ伝達することができる。 According to the sensor network system of claim 4, when the first node group and the second node group distributed by the relay means, that is, the node distribution means are dispersed, the relay means is at least from the second node. The position information of each of the nodes is acquired by the wide-angle communication means provided for each of the second nodes, and the relay means transmits the position information regarding the second node to the communication station by the relay wireless transmission / reception means. it can.
請求項5のセンサネットワークシステムによると、通信局は、第1のノード群及び第2のノード群の各ノードの自己位置測定手段により測位した自己位置情報だけでなく各ノードに備えられたセンサ手段によるセンサ情報をも、第2のノード群を介して得ることができる。 According to the sensor network system of claim 5, the communication station includes not only the self-position information measured by the self-position measuring means of each node of the first node group and the second node group but also sensor means provided in each node. Sensor information according to can also be obtained via the second node group.
請求項6のセンサネットワークシステムによると、通信局が位置基準点の測位情報から算出される補正情報に基づく位置情報補正手段を備え、第2のノード個々の位置情報と通信局自身の位置情報を当該位置情報補正手段で補正し、それぞれの高精度な位置情報を取得でき、通信局と当該所定の第2のノード間で即座に狭角の光ビームを用いた情報の送受信が可能となる。 According to the sensor network system of claim 6, the communication station includes position information correction means based on correction information calculated from the positioning information of the position reference point, and the position information of each second node and the position information of the communication station itself are obtained. Correction is performed by the position information correction means, and each position information can be acquired with high accuracy, and information can be immediately transmitted and received between the communication station and the predetermined second node using a narrow-angle light beam.
請求項7のセンサネットワークシステムは、位置情報補正手段が、複数の基準点での測位データに基づき、かつ当該複数の位置基準点で囲まれる領域に対して補正を行うよう構成されている。通常のDGPS(Differential GPS)は単一の基準点の情報に基づいて位置情報の補正を行う。したがって、基準点と実測位置が離れ過ぎると、人工衛星からの電波に関する電離層内や大気圏内の伝播距離、伝播角度が基準点と実測位置で異なってくるため、基準点情報に基づく実測位置の補正値が正当性を欠いてくる。通常、基準点と実測位置が5km以上離れてくると急速に補正誤差が大きくなってくる。
請求項7のセンサネットワークシステムによると、複数の基準点での測位データに基づき、かつ当該複数の位置基準点で囲まれる領域に対して補正を行うよう構成しているので実測位置の補正情報をこれを取り囲む位置にある各基準点から内挿法により算出するため精度の高い位置情報補正を行うことができる。基準点の取り囲む領域が100km×100km以内であれば数cm精度で位置を求めることができるという実験結果を得ている(通常のGPS測位では10m〜30mの誤差がある。)。
The sensor network system according to claim 7 is configured such that the position information correction unit corrects the region surrounded by the plurality of position reference points based on the positioning data at the plurality of reference points. Ordinary DGPS (Differential GPS) corrects position information based on information of a single reference point. Therefore, if the measured position is too far from the reference point, the propagation distance and propagation angle in the ionosphere and the atmosphere related to radio waves from the satellite will differ between the reference point and the measured position. The value lacks legitimacy. Usually, when the reference point and the actual measurement position are separated by 5 km or more, the correction error rapidly increases.
According to the sensor network system of the seventh aspect, since the correction is performed on the area surrounded by the plurality of position reference points based on the positioning data at the plurality of reference points, the correction information of the measured position is obtained. Since the calculation is performed by interpolation from the respective reference points at positions surrounding the position, it is possible to perform highly accurate position information correction. An experimental result has been obtained that the position can be obtained with an accuracy of several centimeters if the area surrounded by the reference point is within 100 km × 100 km (normal GPS positioning has an error of 10 m to 30 m).
請求項8のセンサネットワークシステムによると、光ビーム通信の光源としてレーザー光を用いることで数十kmの長距離通信が可能となる。 According to the sensor network system of the eighth aspect, long distance communication of several tens km can be performed by using laser light as a light source for light beam communication.
図1は、本発明システムの1実施例の概観配置図であって、ある地域に展開する敵部隊の感知を目的とするシステムの例を示し、101は第1のノード群、102は第2のノード群、103は通信局、104はUAVとも称される無人の飛行機、105は指揮管制車、106は人工衛星、107は位置基準点、108は敵部隊の歩兵、109は敵部隊の車輌である。
図2に第1のノード群101、第2のノード群102、及び通信局103の機能ブロック図を示す。
第1のノード群101は、所定の対象を感知するセンサ手段1011とGPSによる自己位置測定手段1012と電波による無線送受信手段1013とを備える(図2(a))。第1のノード群101は複数個配置され、その各センサ手段1011は必ずしも同一感知対象に限らずその目的によって異なる対象を感知するものである。
第2のノード群102は、GPSによる自己位置測定手段1022と、電波による無線送受信手段1023、及び広角のビームを用いる光拡散あるいは電波による中距離に適した広角通信手段1024と、レーザー光の光ビームによる狭角長距離に適した光ビーム通信手段1025とを備える。光ビーム通信手段1025には全方位角対応の光ビーム送受信手段1026及び光ビーム送受信手段1026の送信方向を調整する光ビーム送信方向調整手段1027が含まれている。また、第2のノード自身もセンサ端末として用いる場合は所定の対象を感知するセンサ手段1021を備えてもよい(図2(b))。第2のノード群102は複数個配置され、その各センサ手段1021は必ずしも同一感知対象に限らず、その目的によって異なる対象を感知するものであり、また、第1のノード群101のセンサ手段1011が有するセンサ機能と同一であってもよい。
第1のノード群101のセンサ手段1011と第2のノード群102のセンサ手段1021は、その目的に応じて磁気、振動、音などにより敵の移動を感知し、あるいは化学兵器又は生物兵器を検知するものを用いる。また、これらノード群101と102は個々のものを区別する識別符号IDを有する。
通信局103は偵察車に搭載され、前記第2のノード群102の光ビーム送受信手段1025を介して通信する光ビーム送受信手段1031と、GPSによる自己位置測定手段1032と、前記第1のノード群101及び第2のノード群102の各センサの自己位置測定手段により測位した自己位置情報及びセンサ感知情報を記録するセンサ情報記録部1033、位置基準点107の測位情報から算出される補正情報に基づき補正する位置情報補正手段1034を備える(図2(c))。光ビーム通信手段1031には光ビームの送受信方向を調整する光ビーム送受信方向調整手段10312が含まれている。通信局103を複数備える場合に各通信局103は、互いに通信網を構成する。更に、これら各通信局103は、センサ手段1011及びセンサ手段1021の感知対象あるいは配置場所の領域によって担当を区別する場合がある。
偵察車の通信局103は、前線から適当に離れた場所に停車し、その位置を自己位置測定手段1032により測定するとともに、近くの1又は複数の位置基準点107から測位結果を得る。位置基準点107は、GPS基準点であり位置が既知である。位置情報補正手段1034は、位置基準点107に対する測位結果と当該位置基準点107の既知の位置情報から測位誤差を抽出し、測位誤差を補正情報として得て、自己位置測定手段1032からの測定値を、前記補正情報を用いて、補正してより正確な位置を得る。同様の誤差補正を第2のノード群102を介して送られてくる第1のノード群101及び第2のノード群102の位置情報に関しても行い、それぞれの正確な位置を得る。2個所の位置基準点107から補正情報を得る場合は、それらの位置基準点107の方向はなるべく第1のノード群101及び第2のノード群102や通信局103を挟むようにして互いに反対方向に位置するものが望ましい。3又は4個所もしくはそれ以上の位置基準点107から補正情報を得る場合は、第1のノード群101及び第2のノード群102や通信局103はこれら位置基準点107に囲まれる領域内にあるようにし、位置情報補正手段1034はその領域内の各位置での誤差マップを算出する。算出された誤差マップに基づき自己位置測定手段1032からの測定値を、前記補正情報を用いて、補正してより正確な位置を得る。
UAVすなわち無人飛行機104は、光もしくは電波による中距離に適した中継用無線送受信手段1041を備え(図2(d))、第2のノード群102の広角通信手段1024と通信して、その情報を通信局103に配送する中継手段として機能するとともに、第1のノード群101と第2のノード群102を運搬搭載する。
FIG. 1 is an overview layout diagram of an embodiment of the system of the present invention, showing an example of a system for detecting enemy units deployed in a certain area, 101 is a first node group, and 102 is a second node. , 103 is a communication station, 104 is an unmanned airplane, also referred to as UAV, 105 is a command and control vehicle, 106 is an artificial satellite, 107 is a position reference point, 108 is an infantry infantry unit, and 109 is an enemy unit vehicle It is.
FIG. 2 shows a functional block diagram of the
The
The
The sensor means 1011 of the
The
The reconnaissance
The UAV, that is, the
(Step1)
まず、UAV104は、敵が展開すると予想される地域に、第1のノード群101と第2のノード群102を散布することにより配置させる。この際、これらが備える無線送受信手段1013,1023の通信距離が数m〜数百mであることに基づき、互いの通信が可能な距離間隔になるように散布する。散布された第1のノード群101と第2のノード群102は、それぞれ個々に装備された無線送受信手段1013と無線送受信手段1023を用いて、自動的にそれぞれ近傍にあるノードと相互通信を開始し、いわゆるアドホック(Ad−hoc)通信手法によりセンサネットワークシステムが構築される。すなわち、1つの第2のノードを核とし、これに複数個の第1のノードがネットワークでつながれた状態(以下「クラスタ」と称する。)が出来上がり、さらに複数個のクラスタがネットワークで連接されたシステムが構築される。このシステムの自動構築は数秒から数分以内に行われる。
一方、各第1のノード群101は、それぞれに備えられた自己位置測定手段1012により自己位置を測定し、当該測定結果を識別符号ID、初期センサ情報、時刻などとともに出力する。これらの情報はセンサネットワークシステム内においてバケツリレー式に順次転送され、核となる第2のノード102にデータとして集められる。第2のノード102自身も自己位置測定手段1022により自己位置を測定するとともに、センサ手段1021を備えている場合は当該センサ初期情報も含めて、自己の識別符号IDとともに前記データに加える。
(Step 1)
First, the
On the other hand, each
(Step2)
その後、適当な時間に、第2のノード群102は、広角のビームを用いる光拡散通信もしくは電波による通信を行う広角通信手段1024により、UAV104が備える光もしくは電波による中距離に適した中継用無線送受信手段1041との間で通信し、UAV104は中継手段として、第2のノード群102に関する位置情報を取得し、当該位置情報を通信局103へ伝える。UAV104が散布した第2のノード群102の近傍を飛行することが可能な場合は(例えば数十mから数百mの距離)、中継用無線送受信手段1041は、第2のノード群が備える電波による通信を行う広角通信手段1024との間で通信を行い、飛行高度が高く無線送受信手段1023が届かない場合(例えば数百mから1km)は第2のノード群が備える光拡散通信による広角通信手段1024との間で通信を行う。通信局103自身が第2のノード群の近傍に位置する場合はUAV104を介することなく、第2のノード群102と通信局103との間で直接位置情報の伝達を行ってもよいことは言うまでもない。Step2に記述した通信工程は、第2のノード102は散布時に一度行えばよく、継続される必要はない。
以上の工程により通信局103は、有効な第2のノード群102の数とその位置を把握することができる。但し、当該位置情報は10mないし30m程度の誤差を含んでいる(以下、「概略位置情報」と称する。)。通信局103は、備えられた位置情報補正手段1034により、1又は複数の位置基準点107に関する測位情報から補正情報を算出し、前記概略位置情報を当該補正情報を用いて補正することで、正確な位置情報を得ることができる。当該位置情報の誤差は数cm程度ある(以下「高精度位置情報」と称する。)。これらの情報はセンサ情報記録部1033に記録される。
(Step 2)
After that, at an appropriate time, the
Through the above steps, the
(Step3)
通信局103の光ビーム通信手段1031は、前記記録した第2のノード群102の高精度位置情報に基づき、光ビーム送受信方向調整手段10312により調整し、その位置に向けて狭角の光ビーム例えばレーザー光による光信号を送る。通信局103と第2のノード群102の光ビーム通信手段1025との通信距離は5km〜20kmが可能である。装備された全方位角対応の光ビーム送受信手段1026により当該光信号を受けた第2のノード群102は、光ビーム通信手段1025に備えられた光ビーム送信方向調整手段1027を用いて、例えばミラーや光発信器を通信局103の方向に向けるなどの、通信を可能とするための操作を前記光信号に含まれる制御命令に従って実施する。光ビーム通信が確立された後、通信局103は前記第2のノード群102を介して、第1のノード群101の概略位置情報を収集するためのクエリを出す。第1のノード群101の概略位置情報は、前述のようにバケツリレー式に順次転送され第2のノード群102に集められ、前記光ビーム通信により通信局103へ伝達される。この第1のノード群101の概略位置情報は、通信局103において、位置情報補正手段1034により補正され、第1のノード群101に関する高精度位置情報としてセンサ情報記録部1033に記録される。これにより、先に転送された第2のノード群102の位置情報及び数とともに、全体のセンサネットワークの数及び位置が把握されたことになる。
なお、3又は4個所程度の位置基準点107から補正情報を得るときは、その位置基準点107を結んで得られる領域内に第1のノード群101及び第2のノード群102が全て含まれるようにした方が望ましい。
このとき、通信局103において把握された第1のノード群101と第2のノード群102の数は、散布された後に自動的に作動してセンサネットワークを構築したものであり、散布されたうちで有効なものの数である。
また、Step2に記載して通信工程を経ることなく、通信局103と第2のノード102との間の通信を開始することもできるが、その際には、通信局103が初期段階において第2のノード102の位置を全く把握していないため、通信局103から当該通信局の位置情報を光ビーム通信に載せて発信し、散布領域全域に渡ってビーム掃引することで、散布領域にある第2のノード群102に偶然的に照射し、第2のノード自身が自己の概略位置情報と前記通信局の概略位置情報とから光ビーム送信手段の送信方向を算出した後、これに基づいて光ビーム送信方向調整手段1027を稼働させる必要があり、前記実施例に比較して光通信確立までの時間を要することになる。
(Step 3)
The light beam communication means 1031 of the
When the correction information is obtained from about three or four
At this time, the numbers of the
Further, it is possible to start communication between the
(Step4)
センサネットワークの数及び位置が把握されて、索敵モードに入る。第1のノード群101と第2のノード群102は、それらが備えるセンサ手段1011、1021の機能に応じた目的対象を感知する。通信局103は前記第2のノード群102を介して、所定の対象例えば磁気感知の情報を収集するためのクエリを出す。これらの情報は、前述と同様にバケツリレー式に順次転送されていく。通信局103は、これらの情報をセンサ位置情報記録部1033に識別符号IDに対応して記録し、さらに図示しないデータ分析部で前記第2のノード群102から光ビーム例えばレーザー光により転送されたセンサの感知情報を分析することにより、どのような対象がどのような範囲にどのような分布で移動していくかを知ることができる。例えば、磁気感知の情報により車輌が移動していく様子を知ることができ、振動の感知情報により、その感知レベルにより車輌、又は兵士の区別、音により兵士、又は兵士の区別、生物化学兵器の感知情報により有害物質の分布の広がり移動が分かり、次の移動分布を予測することが可能となる。
なお、データの分析、予測は複数の通信局103を指揮する指揮管制車105によって統合して行われる場合もある。
(Step 4)
The number and position of the sensor networks are grasped and the search mode is entered. The
Note that data analysis and prediction may be performed in an integrated manner by a command and
センサネットワークによると、一部センサが破損した場合であっても、アドホック通信で最適経路を自動的に保持するため、代替ネットワークが即座に再構築される。 According to the sensor network, even when a part of the sensors is damaged, the optimum network is automatically maintained by the ad hoc communication, so that the alternative network is immediately reconstructed.
センサネットワーク確立後の通信局103と第2のノード群102との通信のためのレーザー光の波長は、大気のゆらぎの影響が少ない波長例えば700〜900μm帯もしくはアイセーフ(eye−safe)波長を使用することから好適であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
The wavelength of the laser beam for communication between the
101…第1のノード群、102…第2のノード群、103…通信局、104…UAV、105…指揮管制車、106…人工衛星、107…位置基準点、108…歩兵、109…車輌。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
8. The sensor network system according to claim 1, wherein a laser beam is used as light beam transmitting / receiving means using a narrow-angle light beam.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100779510B1 (en) | 2007-05-23 | 2007-11-27 | 문용선 | Patrol robot and control system therefor |
US7496468B2 (en) | 2007-01-30 | 2009-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus for determining a number of data transmissions in sensor network and method using the same |
JP2012529797A (en) * | 2009-06-08 | 2012-11-22 | 中国移▲動▼通信集▲団▼上海有限公司 | Position information determination method, apparatus and system |
JP2015053726A (en) * | 2014-11-13 | 2015-03-19 | カシオ計算機株式会社 | Portable device and position correction method |
WO2018042927A1 (en) | 2016-09-02 | 2018-03-08 | ソニー株式会社 | Circuit, terminal device, base station device and method |
JP2018533230A (en) * | 2015-04-09 | 2018-11-08 | オーアールエー インコーポレイテッドOra Inc. | Data transmission method and apparatus |
WO2020238966A1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | Method and apparatus for transmitting reference navigation point data, and unmanned aerial vehicle |
JP2021129235A (en) * | 2020-02-14 | 2021-09-02 | 朝日航洋株式会社 | Optical wireless communication system and control method of optical wireless communication system |
-
2004
- 2004-09-03 JP JP2004256432A patent/JP2006074536A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7496468B2 (en) | 2007-01-30 | 2009-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus for determining a number of data transmissions in sensor network and method using the same |
KR100779510B1 (en) | 2007-05-23 | 2007-11-27 | 문용선 | Patrol robot and control system therefor |
JP2012529797A (en) * | 2009-06-08 | 2012-11-22 | 中国移▲動▼通信集▲団▼上海有限公司 | Position information determination method, apparatus and system |
JP2015053726A (en) * | 2014-11-13 | 2015-03-19 | カシオ計算機株式会社 | Portable device and position correction method |
JP2018533230A (en) * | 2015-04-09 | 2018-11-08 | オーアールエー インコーポレイテッドOra Inc. | Data transmission method and apparatus |
WO2018042927A1 (en) | 2016-09-02 | 2018-03-08 | ソニー株式会社 | Circuit, terminal device, base station device and method |
US11667381B2 (en) | 2016-09-02 | 2023-06-06 | Sony Corporation | Circuit, terminal device, base station device, and method |
WO2020238966A1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | Method and apparatus for transmitting reference navigation point data, and unmanned aerial vehicle |
JP2021129235A (en) * | 2020-02-14 | 2021-09-02 | 朝日航洋株式会社 | Optical wireless communication system and control method of optical wireless communication system |
JP7064522B2 (en) | 2020-02-14 | 2022-05-10 | 朝日航洋株式会社 | Optical wireless communication system and control method of optical wireless communication system |
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