JP2009031865A - Radio sensor system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ信号のサンプリングを行うとともに、そのサンプリングしたセンサデータを無線により送信するセンサ局と、そのセンサ局から送信されたセンサデータを受信する外部局と、を有して構成される無線センサシステムに関する。 The present invention comprises a sensor station that samples a sensor signal and wirelessly transmits the sampled sensor data, and an external station that receives sensor data transmitted from the sensor station. It relates to a sensor system.
近年、ユキビタス社会を支える重要技術として、無線センサ技術が着目されている。無線センサシステムは、センサと無線通信モジュールとを一体化したセンサ局と、そのセンサ局から送信されたセンサデータを受信する外部局とから構成されている。 In recent years, wireless sensor technology has attracted attention as an important technology that supports a ubiquitous society. The wireless sensor system includes a sensor station in which a sensor and a wireless communication module are integrated, and an external station that receives sensor data transmitted from the sensor station.
こうした無線センサシステムのセンサ局は一般に小型であり、その動作電源には、ボタン型電池のような小容量の電源が使用されることが多い。そのため、電力消費の削減が求められ、センサ局からのデータ通信は低出力・低デューティで行われるようになっている。こうした低出力・低デューティのデータ通信では、ノイズの影響が極めて大きくなることから、正確なデータ通信が困難となる。 A sensor station of such a wireless sensor system is generally small, and a small capacity power source such as a button-type battery is often used as an operating power source. Therefore, reduction of power consumption is required, and data communication from the sensor station is performed with low output and low duty. In such low-power / low-duty data communication, the influence of noise becomes extremely large, and accurate data communication becomes difficult.
従来、こうした無線センサシステムでの低出力・低デューティのデータ通信を可能とするための技術としては、特許文献1に記載のものが提案されている。同文献に記載の無線センサシステムでは、サンプリングの開始位置の特定に使用されるプリアンプルコード、及びセンサデータの頭出しに使用される同期コードに続いて、センサデータを送信することで、ノイズとデータとの識別を容易とするようにしている。
ところで、こうした無線センサシステムでは一般に、受信側の局がデータ受信に失敗すると、その旨を送信側の局に通知して、データ通信をリトライするようにしている。ところが、ノイズ等の状況に変化が無ければ、リトライしても再びデータ受信を失敗する確率が高く、無線データ通信のリトライを何度繰り返しても、データ受信を成功させることができないことがある。無論、データ送信の出力やデューティを高めれば、こうした事態は回避可能であるが、それでは消費電力の増加を招いてしまうようになってしまう。 By the way, in such a wireless sensor system, in general, when a receiving station fails to receive data, a notification to that effect is sent to the transmitting station and data communication is retried. However, if there is no change in the situation such as noise, there is a high probability that data reception will fail again even after retrying, and data reception may not be successful no matter how many times wireless data communication is retried. Of course, if the output and duty of data transmission are increased, such a situation can be avoided, but this leads to an increase in power consumption.
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、消費電力の増大を抑えながらも、センサ局、外部局間のデータ通信を正確に行うことのできる無線センサシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and a problem to be solved is a wireless communication that can accurately perform data communication between a sensor station and an external station while suppressing an increase in power consumption. It is to provide a sensor system.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
請求項1に記載の発明は、センサ信号のサンプリングを行うとともに、そのサンプリングしたセンサデータを無線により送信するセンサ局と、そのセンサ局から送信されたセンサデータを受信する外部局と、を有して構成される無線センサシステムにおいて、送信するデータの本体部分の前に受信感度調整用のゲイン調整信号を付して前記センサ局、前記外部局間の無線データ送信を行うとともに、前記無線データ送信に際して通信エラーが発生したときには、前記通信エラーの回数に応じて前記ゲイン調整信号を長くして、前記無線データ送信をリトライするようにしたことをその要旨としている。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
The invention according to claim 1 includes a sensor station that performs sampling of sensor signals and transmits the sampled sensor data wirelessly, and an external station that receives sensor data transmitted from the sensor station. Wireless data transmission between the sensor station and the external station by attaching a gain adjustment signal for reception sensitivity adjustment in front of the main body portion of the data to be transmitted. At the time, when a communication error occurs, the gist is that the gain adjustment signal is lengthened in accordance with the number of communication errors and the wireless data transmission is retried.
上記構成では、送信するデータの本体部分の前に受信感度調整用のゲイン調整信号を付して、センサ局と外部局との間の無線データ送信を行うようにしている。こうした場合、送信データを受信した局では、ゲイン調整信号に基づいて受信感度の調整を行った後に送信されたデータの本体部分を受信することになる。このときのゲイン調整信号を長くするほど、受信感度の調整をより良好に行うことができるため、ノイズの影響が大きいときにも正確なデータ受信が可能になる。しかしながら、受信条件の悪いときを想定して、ゲイン調整信号を始めから長くしておけば、1回の無線データ通信に要する通信時間が長くなり、消費電力の増大を招いてしまうようになる。一方、ゲイン調整信号を短くしておけば、受信条件の悪いときには、通信エラーが発生してしまう。 In the above configuration, a gain adjustment signal for adjusting the reception sensitivity is attached in front of the main part of the data to be transmitted so that wireless data transmission is performed between the sensor station and the external station. In such a case, the station that has received the transmission data receives the main part of the transmitted data after adjusting the reception sensitivity based on the gain adjustment signal. The longer the gain adjustment signal at this time, the better the reception sensitivity can be adjusted. Therefore, accurate data reception is possible even when the influence of noise is large. However, assuming that the reception condition is bad, if the gain adjustment signal is lengthened from the beginning, the communication time required for one wireless data communication is increased, leading to an increase in power consumption. On the other hand, if the gain adjustment signal is shortened, a communication error occurs when reception conditions are bad.
その点、上記構成では、無線データ送信に際して通信エラーが発生したときには、そうした通信エラーの回数に応じてゲイン調整信号を長くして、無線データ送信をリトライするようにしている。そのため、受信条件の良いときには、ゲイン調整信号の短い状態で無線データ通信を行いつつも、受信条件の悪いときだけ、ゲイン調整信号を長くしてデータの受信を行えるようにすることができる。したがって、上記構成によれば、消費電力の増大を抑えながらも、センサ局、外部局間の無線データ通信を正確に行うことができるようになる。 On the other hand, in the above configuration, when a communication error occurs during wireless data transmission, the gain adjustment signal is lengthened in accordance with the number of such communication errors to retry wireless data transmission. For this reason, when the reception condition is good, wireless data communication can be performed with a short gain adjustment signal, and only when the reception condition is bad, the gain adjustment signal can be lengthened to receive data. Therefore, according to the above configuration, it is possible to accurately perform wireless data communication between the sensor station and the external station while suppressing an increase in power consumption.
なお、ゲイン調整信号としては、受信側がゲイン信号であることを特定可能なパターンを有する信号であれば任意の信号を用いることができるが、最も簡単には、請求項2に記載のような、論理レベルの信号「1」と論理レベルの信号「0」とが交互に繰り替えされたビット列からなる信号(「101010…10」)を用いることができる。 As the gain adjustment signal, any signal can be used as long as it is a signal having a pattern capable of specifying that the receiving side is a gain signal. Most simply, as described in claim 2, It is possible to use a signal (“101010... 10”) composed of a bit string in which a logic level signal “1” and a logic level signal “0” are alternately repeated.
ところで、受信失敗の要因がノイズの影響以外にあり、受信感度の調整だけでは、解決することができない場合もある。こうした場合に、無線データ通信のリトライが際限なく繰り替えされることを回避するため、請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の無線センサシステムにおいて、ゲイン調整信号の長さが既定の中止判定値以上となったことを条件に、無線データ送信を中止するようにしている。 By the way, there are cases where the cause of reception failure is other than the influence of noise, and cannot be solved only by adjusting reception sensitivity. In such a case, in order to avoid that the retry of wireless data communication is repeated indefinitely, in the invention according to claim 3, in the wireless sensor system according to claim 1 or 2, the length of the gain adjustment signal is Wireless data transmission is canceled on condition that the value is equal to or greater than a predetermined cancellation determination value.
なお、こうした請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線センサシステムにおける通信エラーの確認は、請求項4に記載のように、ゲイン調整信号、データヘッダ、上記データの本体部分及びデータフッタの順に無線データ通信を行うこととし、更にその無線データ通信を受信した局において、ゲイン調整信号を用いて受信感度調整を行った後に、データヘッダ、データの本体部分及びデータフッタがその順に受信されたとき以外は、通信エラーと判定することで行うことができる。また請求項5に記載のように、無線データ送信に際してチェックコードを併せ送信するとともに、その無線データ通信を受信した局において、受信したデータの本体部分をそのチェックコードを用いて検査して、その結果、データの誤りが検出されたときにも通信エラーと判定するようにしても良い。なお、そうしたチェックコードとしては、簡単にはチェックサムコードを用いることができるが、より正確を期するのであれば、請求項6に記載のように、チェックコードとして巡回冗長検査(CRC:Cyclical(Cyclic) Redundancy Check )コードを用いるようにすると良い。 In addition, the confirmation of the communication error in the wireless sensor system according to any one of claims 1 to 3 may be performed as described in claim 4 with a gain adjustment signal, a data header, a main part of the data, and a data footer. Wireless data communication is performed in this order, and after the reception sensitivity is adjusted using the gain adjustment signal in the station that has received the wireless data communication, the data header, the data body part, and the data footer are received in that order. Otherwise, it can be performed by determining a communication error. In addition, as described in claim 5, when transmitting wireless data, a check code is also transmitted, and at the station receiving the wireless data communication, the main part of the received data is inspected using the check code. As a result, a communication error may also be determined when a data error is detected. As the check code, a checksum code can be easily used. However, if more accurate, a cyclic redundancy check (CRC: Cycical (CRC) is used as the check code as described in claim 6. Cyclic) Redundancy Check) code should be used.
ちなみに、上記請求項1〜6の無線センサシステムは、例えば請求項7に記載のように、外部局が、センサ信号のサンプリング条件を指定するためのコマンドを、送信するデータの本体部分としてセンサ局に送信し、センサ局が、受信した前記コマンドに基づきサンプリング条件を設定してセンサ信号のサンプリングを行うように構成された無線センサシステムに適用することが可能である。 By the way, in the wireless sensor system according to the first to sixth aspects, as described in the seventh aspect, for example, the external station uses a command for specifying a sampling condition of the sensor signal as a main part of data to be transmitted. It is possible to apply the present invention to a wireless sensor system configured to sample a sensor signal by setting a sampling condition based on the received command.
以下、本発明の無線センサシステムを具体化した一実施形態を、図1〜図5を参照して詳細に説明する。なお本実施形態の無線センサシステムは、図1−Aに示されるように構成されたセンサ局10と、図1−Bに示されるように構成された外部局20とを有して構成されている。ちなみに以下の説明では、数値の2進数表記を行う場合には、数値の末尾に「B」を、また数値の16進数表記を行う場合には、数値の末尾に「H」を、それぞれ付して記載する。
Hereinafter, an embodiment of the wireless sensor system of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The wireless sensor system according to the present embodiment includes a
まず図1−Aを参照して、この無線センサシステムのセンサ局10の構成を説明する。センサ局10には、それぞれ固有のセンサIDの付された複数のセンサ(同図では、センサIDが「0」〜「15」の16個のセンサ)が接続可能とされている。これらのセンサはそれぞれ、アナログスイッチ11に接続されている。このアナログスイッチ11は、接続されたセンサの中からいずれか1つを選択して、デジタルポテンショメータなどの抵抗値可変ディバイス12に接続するように構成されている。さらに抵抗値可変ディバイス12は、アナログ/デジタル(A/D)変換器13を介して、CPU(中央演算装置)モジュール14に接続されている。センサデータのサンプリングやセンサデータの送信に係る各種の処理を実施するこのCPUモジュール14には、DMA(Direct Memory Access)ユニット15が内蔵されるとともに、メモリ16及び無線モジュール17がその外部に接続されている。
First, the configuration of the
こうしたセンサ局10においてCPUモジュール14は、アナログスイッチ11を操作して、サンプリング対象となるセンサを選択するとともに、抵抗値可変ディバイス12を操作して、サンプリングに際してのセンサ出力のゲイン(Gain)とオフセット(Offset)とを設定する。さらにCPUモジュール14は、内蔵するCPUのバスクロックに対するウェイトクロックの挿入を通じて、サンプリングの周期を設定する。こうして設定されたサンプリング条件にて取り込まれたセンサ出力のA/D変換値であるセンサデータ(Data)は、DMAユニット15によりメモリ16に直接書き込まれるようになっている。またCPUモジュール14は、サンプリングするセンサデータの数(サンプリング数)を、DMAユニット15のA/D変換器13へのアクセス数にて管理するようにしている。
In such a
続いて図1−Bを参照して、本実施形態の無線センサシステムの外部局20の構成を説明する。外部局20は、センサデータのサンプリング条件の指令や同センサデータの受信に係る処理を行うCPUモジュール21を中心に構成されている。この外部局20のCPUモジュール21には、センサ局10との無線データ通信を行うための無線モジュール22、及び各種データを記憶するメモリ23が接続されている。またCPUモジュール21には、キーボードなどの入力ディバイスとディスプレイなどの出力ディバイスとを備えるユーザーインターフェイス(UI)24が接続されてもいる。
Next, the configuration of the
以上の如く構成された本実施形態の無線センサシステムにおけるセンサデータの取得は、以下の手順1)〜10)を通じて行われるようになっている。
1)まずユーザーがUI24を通じて、センサデータのサンプリングの条件(センサID、センサ出力のゲイン及びオフセット、サンプリング周期、サンプリング数など)を入力する。
Acquisition of sensor data in the wireless sensor system of the present embodiment configured as described above is performed through the following procedures 1) to 10).
1) First, the user inputs sensor data sampling conditions (sensor ID, sensor output gain and offset, sampling period, sampling number, etc.) through the
2)上記手順1)でのサンプリング条件の入力に応じて、外部局20のCPUモジュール21が、入力された条件に基づいてコマンドを生成してセンサ局10に送信する。
3)上記コマンドの受信に応じて、センサ局10のCPUモジュール14が、外部局20から受信したコマンドに応じてサンプリング条件を設定する。
2) The
3) In response to the reception of the command, the
4)ユーザーがUI24を通じて、センサデータのサンプリング開始の操作を行う。
5)上記手順4)でのサンプリング開始の操作に応じて、外部局20のCPUモジュール21が、センサデータのサンプリングの開始を要求するコマンド「sendStartSignal」をセンサ局10に送信する。
4) The user performs an operation to start sampling of sensor data through the
5) In response to the sampling start operation in the above step 4), the
6)上記コマンド「sendStartSignal」の受信に応じて、センサ局10のCPUモジュール14が、上記手順3)にて設定された条件でセンサデータのサンプリングを実施して、その結果をメモリ16に記憶する。
6) In response to the reception of the command “sendStartSignal”, the
7)ユーザーがUI24を通じて、センサデータのダウンロード開始の操作を行う。
8)上記手順7)でのダウンロード開始の操作に応じて、外部局20のCPUモジュール21が、センサデータのサンプリングの開始を要求するコマンド(「sendRequestData」)をセンサ局10に送信する。
7) The user performs an operation to start downloading sensor data through the
8) In response to the download start operation in step 7), the
9)上記コマンド「sendRequestData」の受信に応じて、センサ局10のCPUモジュール14が、サンプリングしたセンサデータをメモリ16から読み込んで、外部局20に送信する。
9) In response to receiving the command “sendRequestData”, the
10)外部局20のCPUモジュール21が、センサ局10から受信したセンサデータを自身のメモリ23に記憶する。
続いて、上記手順2)、5)、8)及び9)で実施されるセンサ局10、外部局20間の無線データ通信の詳細を説明する。本実施形態の無線センサシステムでは、こうした無線データ通信に際し、送信するデータの本体部分、すなわちセンサデータのデータ列やコマンドの前に、受信側の局が受信感度を調整するためのゲイン調整信号を付すようにしている。ゲイン調整信号は、論理レベルの信号「1」と論理レベルの信号「0」とが交互に繰り返された信号(「101010…10B」)とされている。本実施形態では、こうしたゲイン調整信号を可変長とするようにしている。なお本実施形態では、そうしたゲイン調整信号の長さを、単位ビット長のパケット単位で増減させるようにしている。ここでは1つのゲイン調整信号のパケット、すなわちゲイン調整パケットの長さは、「1word」(ここでは「16bit」)に設定されている。
10) The
Next, details of wireless data communication between the
図2(a)は、外部局20からセンサ局10へのコマンド送信に使用される送信データの構造を示している。同図に示すように、コマンド送信は、複数のゲイン調整パケットに続き、コマンドヘッダ、コマンドの本体部分を構成するコマンドパケット、コマンドフッタの順に行われる。ここでは、コマンドの開始位置を示すためのコマンドヘッダを「FFH」に、コマンドの終了位置を示すためのコマンドフッタを「00H」に、それぞれ設定している。
FIG. 2A shows the structure of transmission data used for command transmission from the
またコマンドパケットは、図2(b)にその構造を示すように、例えば「6bit」のコマンドビット、「2bit」のリザーブビット、及び「8bit」の設定値ビットにより構成されている。コマンドビットには、コマンドの種別を示すコードが格納される。例えばサンプリング対象のセンサIDを指定するためのコマンド「sendActiveChannel」の場合、コマンドビットの値は「80H」に設定される。また設定値ビットには、そのコマンドにより設定される値が格納されるようになっている。 Further, as shown in FIG. 2B, the command packet is composed of, for example, a “6 bit” command bit, a “2 bit” reserve bit, and a “8 bit” set value bit. A code indicating the type of command is stored in the command bit. For example, in the case of a command “sendActiveChannel” for designating a sensor ID to be sampled, the value of the command bit is set to “80H”. The set value bit stores a value set by the command.
図3(a)は、センサ局10から外部局20へのセンサデータ送信に使用する送信データの構造を示している。同図に示すように、センサデータ送信は、複数のゲイン調整パケットに続き、データ列ヘッダ、センサデータのデータ列(送信するデータの本体部分)、チェックコードヘッダ、チェックコード及びデータ列フッタの順に行われる。ここでは、1つ以上のデータパケットからなるデータ列の開始位置を示すためのデータ列ヘッダを「FF00H」に、データ列の終了位置を示すためのデータ列フッタを「00FFH」に、それぞれ設定している。またデータ列の末尾に付されるチェックコードの開始位置を示すためのチェックコードヘッダを「00H」に設定するようにしている。
FIG. 3A shows the structure of transmission data used for sensor data transmission from the
なおチェックコードは、受信データ検証用の誤り検出符号であり、ここではそうしたチェックコードとして巡回冗長検査コード、いわゆるCRC(Cyclical(Cyclic) Redundancy Check )コードを用いるようにしている。このCRCコードは、データに対して巡回的なアルゴリズム(生成多項式)を適用することで生成される。 The check code is an error detection code for verifying received data. Here, a cyclic redundancy check code, so-called CRC (Cyclical (Cyclic) Redundancy Check) code is used as such a check code. This CRC code is generated by applying a cyclic algorithm (generator polynomial) to the data.
またデータ列を構成する各データパケットはそれぞれ1つのセンサデータを伝送するものとなっており、図3(b)に示すように、「4bit」のIDビットと、「12bit」のデータビットとにより構成されている。そしてデータビットにはセンサデータの値が、IDビットにはそのデータビットにセンサデータの格納されるセンサのIDが、それぞれ格納されるようになっている。 Each data packet constituting the data string transmits one sensor data. As shown in FIG. 3B, the data packet includes an ID bit of “4 bits” and a data bit of “12 bits”. It is configured. The value of sensor data is stored in the data bit, and the ID of the sensor storing the sensor data is stored in the data bit.
さて上記のように本実施形態の無線センサシステムでは、送信するデータの本体部分であるコマンドやセンサデータのデータ列の前に受信感度調整用のゲイン調整信号を付して、センサ局10と外部局20との間の無線データ送信を行うようにしている。こうした場合、受信側の局では、ゲイン調整信号に基づいて受信感度の調整を行った後に、送信されたデータの本体部分を受信することになる。このときのゲイン調整信号を長くするほど、すなわちゲイン調整パケットの数を多くするほど、受信感度の調整をより良好に行うことができるため、ノイズの影響が大きいときにも正確なデータ受信が可能になる。しかしながら、受信条件の悪いときを想定して、ゲイン調整信号を始めから長くしておけば、一データ送信当りの通信時間が長くなり、消費電力の増大を招いてしまうようになる。一方、ゲイン調整信号を短くしておけば、受信条件の悪いときには、データが送信不能となってしまう。
As described above, in the wireless sensor system of the present embodiment, a gain adjustment signal for adjusting reception sensitivity is attached in front of a command or sensor data data string which is a main part of data to be transmitted, and the
そこで本実施形態では、無線データ通信に際して通信エラーが発生したときには、そうした通信エラーの回数に応じてゲイン調整信号を長くして(ゲイン調整パケットの数を増やして)して、無線データ送信をリトライするようにしている。そのため、受信条件の良いときには、ゲイン調整信号の短い状態で無線データ通信を行いつつも、受信条件の悪いときだけ、ゲイン調整信号を長くすることができる。したがって、こうした本実施形態の無線センサシステムでは、消費電力の増大を抑えながらも、センサ局、外部局間のデータ通信を正確に行うことができるようになる。 Therefore, in this embodiment, when a communication error occurs during wireless data communication, the gain adjustment signal is lengthened (increase the number of gain adjustment packets) in accordance with the number of such communication errors, and wireless data transmission is retried. Like to do. Therefore, when the reception condition is good, the gain adjustment signal can be lengthened only when the reception condition is bad while performing the wireless data communication with the gain adjustment signal being short. Therefore, in the wireless sensor system of this embodiment, it is possible to accurately perform data communication between the sensor station and the external station while suppressing an increase in power consumption.
具体的には、初回のデータ通信に際しては、送信側の局は、送信するデータ(コマンド又はセンサデータのデータ列)の先頭に、ゲイン調整パケットを3つ付けて、すなわち「48(=16×3)bit」のゲイン調整信号を付けてデータ送信を行うようにしている。本実施形態の無線センサシステムでは、ここでデータ送信に失敗した場合、すなわち通信エラーの場合には、データ送信をやり直すようにしている。そして通信エラーの回数が3回以上となったときには、送信データに付されるゲイン調整パケットの数を1つ増やすようにしている。すなわち、4回目のデータ送信時には、ゲイン調整パケットを4つ付けてデータ送信を行うようにしている。そして以後、通信エラーの回数が「3」増える毎に、ゲイン調整パケットの数を「1」ずつ加増するように、すなわちゲイン調整信号の長さを「16bit」ずつ長くするようにしている。 Specifically, in the first data communication, the transmitting station adds three gain adjustment packets to the head of data to be transmitted (command or sensor data data string), that is, “48 (= 16 × 3) A bit gain adjustment signal is added to transmit data. In the wireless sensor system of this embodiment, when data transmission fails here, that is, when there is a communication error, data transmission is performed again. When the number of communication errors becomes 3 or more, the number of gain adjustment packets added to the transmission data is increased by one. That is, at the time of the fourth data transmission, four gain adjustment packets are attached to perform data transmission. Thereafter, every time the number of communication errors increases by “3”, the number of gain adjustment packets is increased by “1”, that is, the length of the gain adjustment signal is increased by “16 bits”.
一方、受信失敗の要因がノイズの影響以外にあり、受信感度の調整だけでは、解決することができない場合もある。本実施形態の無線センサシステムでは、こうした場合に無線データ通信のリトライが際限なく繰り替えされることを回避するため、ゲイン調整信号の長さ(ゲイン調整パケットの数)が既定の中止判定値以上となったことを条件に、無線データ送信を中止するようにしている。より具体的には、本実施形態の無線センサシステムでは、ゲイン調整パケットの数が「10」を超えたときに、すなわちゲイン調整信号の長さが「160bit」を超えたときに、無線データ通信を中止するようにしている。 On the other hand, there are cases where the cause of reception failure is other than the influence of noise, and it cannot be solved only by adjusting reception sensitivity. In the wireless sensor system of the present embodiment, the length of the gain adjustment signal (the number of gain adjustment packets) is greater than or equal to the predetermined stop determination value in order to avoid repeated indefinite repetition of wireless data communication in such a case. The wireless data transmission is canceled on the condition that it has become. More specifically, in the wireless sensor system of the present embodiment, when the number of gain adjustment packets exceeds “10”, that is, when the length of the gain adjustment signal exceeds “160 bits”, wireless data communication To stop.
ちなみに、この無線センサシステムでは、受信側の局では、以下の判定a)及び判定b)を通じて、通信エラーであるか否かを確認するようにしている。そして受信側の局は、通信エラーでないと判定されたときには、通信に成功した旨の信号(ACK信号)を、通信エラーが確認されたときには、通信に失敗した旨の信号(NACK信号)を、送信側の局にそれぞれ返信するようにしている。 Incidentally, in this wireless sensor system, the receiving station confirms whether or not a communication error has occurred through the following determinations a) and b). When it is determined that there is no communication error, the receiving-side station outputs a signal indicating that communication was successful (ACK signal), and if a communication error is confirmed, it indicates a signal indicating that communication has failed (NACK signal). A reply is made to each transmitting station.
a)受信の順序が、上記コマンド送信の順序通り、若しくは上記センサデータ送信の順序通りであれば、通信成功と判定し、そうでなければ通信エラーと判定する。すなわち、コマンドの受信時には、ゲイン調整パケットに続き、コマンドヘッダ、コマンドパケット(送信するデータの本体部分)、コマンドフッタが順に受信されなければ、通信エラーと判定する。またセンサデータの受信時には、ゲイン調整パケットに続き、データ列ヘッダ、データ列(送信するデータの本体部分)、チェックコードヘッダ、チェックコード及びデータ列フッタの順に受信されなければ、通信エラーと判定する。 a) If the order of reception is in the order of the command transmission or the order of the sensor data transmission, it is determined that the communication is successful, and if not, a communication error is determined. That is, when a command is received, if a command header, a command packet (a main part of data to be transmitted), and a command footer are not received in order following the gain adjustment packet, it is determined as a communication error. When sensor data is received, if it is not received in the order of the data string header, the data string (the main part of the data to be transmitted), the check code header, the check code, and the data string footer following the gain adjustment packet, it is determined as a communication error. .
b)外部局20がセンサデータを受信した場合、データ列と共に受信したチェックコードを用いて、データ列の検査を行い、その結果、データの誤りが検出されたときには、通信エラーと判定する。なお上述したように、ここではチェックコードとしてCRCコードを使用している。
b) When the
図4は、こうした本実施形態の無線センサシステムにおいて、無線データ通信に際してデータ送信側の局の実施する「データ送信ルーチン」のフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、データ送信の要求に応じて、その局のCPUモジュール14、21により実施されるものとなっている。
FIG. 4 shows a flowchart of a “data transmission routine” executed by the station on the data transmission side in wireless data communication in the wireless sensor system of this embodiment. The processing of this routine is performed by the
さて本ルーチンの処理が開始されるとCPUモジュール14、21は、まずステップS10において、上述した態様でのコマンド又はセンサデータの送信が実施される。そして以後、受信側の局からのACK信号、又はNACK信号が受信されるまで待機する(S20,S30)。ここでCPUモジュール14、21は、通信が成功してACK信号が受信されたのあれば(S20:YES)、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、CPUモジュール14、21は、通信に失敗してNACK信号が受信されたのであれば(S30:YES)、ステップS40以降の処理を実施する。
When the processing of this routine is started, the
ステップS40に処理が移行すると、そのステップS40においてCPUモジュール14、21は、通信エラー回数errの値に「1」を加算する。なおこの通信エラー回数errは、今回の無線データ通信に際して発生した通信エラーの回数を示すカウンタであり、本ルーチンの開始時にその値は「0」にリセットされている。
When the process proceeds to step S40, the
続いてCPUモジュール14、21は、ステップS50において、通信エラー回数errが、パケット加増回数nの倍数であるか否かを確認する。ここで通信エラー回数errがパケット加増回数nの倍数でなければ(S50:NO)、CPUモジュール14、21はステップS10に戻って、ゲイン調整パケットを現状の数に維持したまま、データ通信をリトライする。
Subsequently, in step S50, the
一方、CPUモジュール14、21は、通信エラー回数errがパケット加増回数nの倍数であれば(S50:YES)、ステップS60において、送信データの先頭に付すゲイン調整パケットの数を「1」加増する。本実施形態では、このパケット加増回数nの値は「3」に設定されており、上述したように通信エラーが3回発生する毎に、ゲイン調整パケットの数が加増されるようになっている。
On the other hand, if the communication error count err is a multiple of the packet addition count n (S50: YES), the
こうしてゲイン調整パケットの数を加増した後、CPUモジュール14、21は、ステップS70において、加増後のゲイン調整パケットの数が既定の中止判定値TRMERR以上であるか否かを確認する。上記のように本実施形態では、ゲイン調整パケットの数が「10」を超えたときに無線データ通信を中止するようにしており、中止判定値TRMERRの値は「10」に設定されている。
After incrementing the number of gain adjustment packets in this way, the
ここで、ゲイン調整パケットの数が中止判定値TRMERR未満であれば(S70:NO)、CPUモジュール14、21は、ステップS10に戻って、前回よりも「1」加増されたゲイン調整パケットを付して、データ通信をリトライする。一方、ゲイン調整パケットの数が中止判定値TRMERR以上であれば(S70:YES)、CPUモジュール14、21は、ステップS80において、送信失敗のエラー通知を行った後、今回の無線データ通信を中止する。
If the number of gain adjustment packets is less than the stop determination value TRMERR (S70: NO), the
一方、図5は、本実施形態の無線センサシステムにおいて、無線データ通信に際してデータ受信側の局の実施する「データ送信ルーチン」のフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、データ受信の待機中にCPUモジュール14、21によって繰り返し実施されている。
On the other hand, FIG. 5 shows a flowchart of a “data transmission routine” executed by a data receiving station in wireless data communication in the wireless sensor system of the present embodiment. The processing of this routine is repeatedly performed by the
さて本ルーチンが開始されると、CPUモジュール14、21はまずステップS100において、ゲイン調整パケットが受信されたか否かを確認する。ここでゲイン調整パケットの受信が確認されなければ(S100:NO)、CPUモジュール14、21はそのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、ゲイン調整パケットが受信されたのであれば(S100:YES)、CPUモジュール14、21は、ゲイン調整パケットの受信が続く限り、その受信したゲイン調整パケットを用いた受信感度の調整を継続する(S110,S120)。
When this routine is started, the
ゲイン調整パケットの送信が終り、上記データの本体部分(センサデータのデータ列やコマンド)が受信されると、CPUモジュール14、21は、ステップS130において、上記a)の受信の順序に基づく通信エラーの判定を実施する。また外部局20がセンサ局10からのセンサデータの受信を行う場合には、CPUモジュール21は、これに続き、上記b)のチェックコードに基づくデータ列の検査を行い、通信エラーか否かを確認する(S140,S150)。そして通信エラーが確認されなければ、ステップS160において送信側の局にACK信号を送信し、通信エラーが確認されれば、ステップS170において送信側の局にNACK信号を送信して、今回の本ルーチンの処理を終了する。
When the transmission of the gain adjustment packet is finished and the main part of the data (data string or command of sensor data) is received, the
以上説明した本実施形態の無線センサシステムによれば、次の効果を奏することができる。
(1)本実施形態の無線センサシステムでは、送信するデータの本体部分(センサデータのデータ列やコマンド)の前に受信感度調整用のゲイン調整信号(ゲイン調整パケット)を付してセンサ局10、外部局20間の無線データ送信を行うようにしている。そして無線データ送信に際して通信エラーが発生したときには、通信エラーの回数に応じてゲイン調整パケットの数を増やし、ゲイン調整信号を長くして、無線データ送信をリトライするようにしている。そのため、受信条件の良いときには、ゲイン調整信号の短い(ゲイン調整パケットの数が少ない)状態で無線データ通信を行いつつも、受信条件の悪いときだけ、ゲイン調整信号を長くして(ゲイン調整パケットの数を増やして)、データ受信を行えるようにすることができる。したがって、消費電力の増大を抑えながらも、センサ局10、外部局20間のデータ通信を正確に行うことができるようになる。
According to the wireless sensor system of the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the wireless sensor system of the present embodiment, a
(2)本実施形態の無線センサシステムでは、ゲイン調整パケットの数(ゲイン調整信号の長さ)が既定の中止判定値TRMERR以上となったことを条件に、無線データ送信を中止するようにしている。そのため、受信失敗の要因がノイズの影響以外にあり、受信感度の調整だけでは、解決することができない場合に、無線データ通信のリトライが際限なく繰り替えされることを回避することができる。 (2) In the wireless sensor system of the present embodiment, wireless data transmission is stopped on condition that the number of gain adjustment packets (the length of the gain adjustment signal) is equal to or greater than a predetermined stop determination value TRMERR. Yes. Therefore, when the cause of reception failure is other than the influence of noise and cannot be solved only by adjusting the reception sensitivity, it is possible to avoid the retry of wireless data communication being repeated indefinitely.
(3)本実施形態の無線センサシステムでは、無線データ通信を、ゲイン調整信号、データヘッダ(データ列ヘッダ、コマンドヘッダ)、送信するデータの本体部分(センサデータのデータ列、コマンドパケット)及びデータフッタ(データ列フッタ、コマンドフッタ)の順に行うようにしている。一方、受信側の局では、受信したゲイン調整信号を用いて受信感度調整を行った後に、データヘッダ、上記データの本体部分及びデータフッタがその順に受信されたとき以外は、通信エラーと判定するようにしている。そのため、通信エラーの有無を容易且つ的確に確認することができる。 (3) In the wireless sensor system of the present embodiment, wireless data communication is performed using a gain adjustment signal, a data header (data string header, command header), a main part of data to be transmitted (sensor data data string, command packet), and data. The footer (data sequence footer, command footer) is performed in this order. On the other hand, after the reception sensitivity adjustment is performed using the received gain adjustment signal, the receiving station determines that there is a communication error except when the data header, the main body of the data, and the data footer are received in that order. I am doing so. Therefore, the presence or absence of a communication error can be easily and accurately confirmed.
(4)本実施形態の無線センサシステムでは、センサデータの送信に際しては、チェックコードを併せ送信するとともに、その無線データ通信を受信した局において、受信したデータの本体部分(センサデータのデータ列)をそのチェックコードを用いて検査して、その結果、データの誤りが検出されたときにも通信エラーと判定するようにしている。またそうしたチェックコードとしてCRCコードを用いるようにしている。そのため、通信エラーの有無をより正確に確認することができる。 (4) In the wireless sensor system of the present embodiment, when transmitting sensor data, a check code is also transmitted, and at the station that has received the wireless data communication, the main part of the received data (data string of sensor data) Is checked using the check code, and as a result, when a data error is detected, a communication error is determined. In addition, a CRC code is used as such a check code. Therefore, the presence or absence of a communication error can be confirmed more accurately.
なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、受信したセンサデータのデータ列の誤りを検出するためのチェックコードとしてCRCコードを使用するようにしていたが、MDコードやチェックサムコードなど、他のデータ誤り検出コードを使用するようにしても良い。また送信データへのチェックコードの付与やそのチェックコードを用いた受信データの検証を省略するようにしても良い。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
In the above embodiment, a CRC code is used as a check code for detecting an error in a data string of received sensor data, but other data error detection codes such as an MD code and a checksum code are used. You may make it do. Further, it may be possible to omit the addition of the check code to the transmission data and the verification of the reception data using the check code.
・上記実施形態では、受信の順序やチェックコードを用いた受信データの検証を通じて通信エラーの有無を確認するようにしていたが、それ以外の態様で通信エラーの有無を確認するようにしても良い。そうした場合にも、通信エラーの回数に応じてゲイン調整信号を長くして、無線データ送信をリトライするようにさえすれば、上記(1)に記載の効果は得られるようになる。 In the above embodiment, the presence or absence of a communication error is confirmed through the reception order or the verification of received data using a check code. However, the presence or absence of a communication error may be confirmed in other modes. . Even in such a case, as long as the gain adjustment signal is lengthened according to the number of communication errors and the wireless data transmission is retried, the effect described in the above (1) can be obtained.
・上記実施形態では、ゲイン調整信号として、論理レベルの信号「1」と論理レベルの信号「0」とが交互に繰り替えされたビット列からなる信号(「101010…10」)を用いるようにしていたが、受信側が特定可能なパターンを有する信号であれば任意の信号をゲイン調整信号として用いることができる。 In the above-described embodiment, a signal (“101010... 10”) composed of a bit string in which a logic level signal “1” and a logic level signal “0” are alternately repeated is used as the gain adjustment signal. However, any signal can be used as the gain adjustment signal as long as the signal has a pattern that can be specified by the receiving side.
・上記実施形態では、通信エラーが3回発生する毎にゲイン調整パケットの数を「1」加増するように、すなわちゲイン調整信号の長さを「16bit」長くするようにしていたが、そうしたゲイン調整信号の加増態様は適宜に変更することができる。例えば、通信エラーの発生毎にゲイン調整信号を毎回長くするようにしたり、加増するゲイン調整信号の長さを変更したりするようにしても良い。 In the above embodiment, every time a communication error occurs three times, the number of gain adjustment packets is increased by “1”, that is, the length of the gain adjustment signal is increased by “16 bits”. The addition mode of the adjustment signal can be changed as appropriate. For example, the gain adjustment signal may be lengthened every time a communication error occurs, or the length of the gain adjustment signal to be increased may be changed.
・上記実施形態では、ゲイン調整パケットの数が「10」を超えたときに、すなわちゲイン調整信号の長さが「160bit」を超えたときに、無線データ通信を中止するようにしていたが、無線データ通信を中止するときのゲイン調整信号の長さは、これに限らず任意に変更することができる。 In the above embodiment, when the number of gain adjustment packets exceeds “10”, that is, when the length of the gain adjustment signal exceeds “160 bits”, the wireless data communication is stopped. The length of the gain adjustment signal when the wireless data communication is stopped is not limited to this, and can be arbitrarily changed.
・上記実施形態では、ゲイン調整信号の長さ(ゲイン調整パケットの数)に基づいて無線データ通信の中止判定を行っていたが、通信エラー回数や通信時間に基づいてそうした中止判定を行うようにすることもできる。 In the above embodiment, the wireless data communication suspension determination is performed based on the length of the gain adjustment signal (the number of gain adjustment packets). However, such suspension determination is performed based on the number of communication errors and the communication time. You can also
・無線データ通信に際しての送信データの構造は、上記実施形態に例示のものに限らず、適宜変更しても良い。そうした場合にも、送信するデータの本体部分の前にゲイン調整信号を付すとともに、通信エラーの発生時には、通信エラーの回数に応じてゲイン調整信号を長くして、無線データ送信をリトライするようにしさえすれば、上記(1)に記載の効果は得られるようになる。 -The structure of transmission data at the time of wireless data communication is not limited to that illustrated in the above embodiment, and may be changed as appropriate. Even in such a case, a gain adjustment signal is added in front of the main part of the data to be transmitted, and when a communication error occurs, the gain adjustment signal is lengthened according to the number of communication errors, and wireless data transmission is retried. As long as this is done, the effect described in the above (1) can be obtained.
・上記実施形態の無線センサシステムは、外部局20が、センサ信号のサンプリング条件を指定するためのコマンドを、送信するデータの本体部分としてセンサ局10に送信し、センサ局10が、受信した前記コマンドに基づきサンプリング条件を設定してセンサ信号のサンプリングを行うように構成されているが、そうした構成以外の無線センサシステムにも本発明を適用することができる。要は、センサ信号のサンプリングを行うとともに、そのサンプリングしたセンサデータを無線により送信するセンサ局と、そのセンサ局から送信されたセンサデータを受信する外部局と、を有して構成される無線センサシステムであれば、本発明の適用が可能である。
In the wireless sensor system of the above embodiment, the
10…センサ局、11…アナログスイッチ、12…抵抗値可変ディバイス、13…A/D変換器、14…CPUモジュール、15…DMAユニット、16…メモリ、17…無線モジュール、20…外部局、21…CPUモジュール、22…無線モジュール、23…メモリ、24…ユーザーインターフェイス(UI)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
送信するデータの本体部分の前に受信感度調整用のゲイン調整信号を付して前記センサ局、前記外部局間の無線データ送信を行うとともに、
前記無線データ送信に際して通信エラーが発生したときには、前記通信エラーの回数に応じて前記ゲイン調整信号を長くして、前記無線データ送信をリトライするようにした
ことを特徴とする無線センサシステム。 In a wireless sensor system configured to have a sensor station that performs sensor signal sampling and transmits the sampled sensor data wirelessly and an external station that receives sensor data transmitted from the sensor station,
Along with performing a wireless data transmission between the sensor station and the external station with a gain adjustment signal for adjusting the reception sensitivity in front of the main body portion of the data to be transmitted,
When a communication error occurs during the wireless data transmission, the gain adjustment signal is lengthened according to the number of communication errors, and the wireless data transmission is retried.
請求項1に記載の無線センサシステム。 The wireless sensor system according to claim 1, wherein the gain adjustment signal includes a bit string in which a logic level signal “1” and a logic level signal “0” are alternately repeated.
請求項1又は2に記載の無線センサシステム。 The wireless sensor system according to claim 1, wherein the wireless data transmission is stopped on condition that a length of the gain adjustment signal is equal to or greater than a predetermined stop determination value.
その無線データ送信を受信した局では、前記ゲイン調整信号を用いて受信感度調整を行うとともに、その後に前記データヘッダ、前記データの本体部分及び前記データフッタがその順に受信されたとき以外は、前記通信エラーと判定する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線センサシステム。 The wireless data transmission is performed in the order of the gain adjustment signal, the data header, the main body portion of the data, and the data footer.
The station that has received the wireless data transmission performs reception sensitivity adjustment using the gain adjustment signal, and the data header, the main body of the data, and the data footer are subsequently received in that order, The wireless sensor system according to claim 1, wherein the wireless sensor system is determined to be a communication error.
その無線通信を受信した部局では、受信した前記データの本体部分をそのチェックコードを用いて検査して、その結果、データの誤りが検出されたときにも前記通信エラーと判定する
請求項4に記載の無線センサシステム。 In addition to transmitting a check code when transmitting the wireless data,
The department which received the wireless communication checks the main part of the received data using the check code, and as a result, even when a data error is detected, the communication error is determined. The wireless sensor system described.
請求項5に記載の無線センサシステム。 The wireless sensor system according to claim 5, wherein a cyclic redundancy check code is used as the check code.
前記センサ局は、受信した前記コマンドに基づきサンプリング条件を設定して前記センサ信号のサンプリングを行う
請求項1〜6のいずれか1項に記載の無線センサシステム。 The external station transmits a command for designating a sampling condition of the sensor signal to the sensor station as a main part of the data,
The wireless sensor system according to claim 1, wherein the sensor station sets a sampling condition based on the received command and samples the sensor signal.
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