JP2012089026A

JP2012089026A - 無線式センサシステム

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Publication number: JP2012089026A
Application number: JP2010236755A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fujii; 隆藤井; Akihiko Hasegawa; 明彦長谷川; Mitsunobu Kuroda; 光信黒田; Junichi Suzuki; 淳一鈴木
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】無線通信における応答性の向上を図る。
【解決手段】無線式センサシステムでは、親機Ｍから所定のメッセージ(例えば、制御コマンド)を含む無線信号が送信され、当該無線信号が中継機Rjで順番に中継される。さらに、当該メッセージに対する応答メッセージを含む無線信号が子機Siから順番に返信され、当該無線信号を受信した中継機Rjが前記応答メッセージを一括して親機Ｍに中継する。故に、親機Ｍがメッセージ(制御コマンド)を送信してから、当該メッセージに対する応答メッセージを全ての子機Siから受信するまでに要する時間Tsを、従来よりも短縮し、無線通信における応答性の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線式センサシステムに関する。

従来の無線式センサシステムとして、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されている火災警報システムなどがある。特許文献１及び２に記載されている火災警報システムは、それぞれに火災を感知する機能(センサ機能)を有する複数の火災警報機で構成されている。そして、何れかの火災警報機で火災が感知されると、火災を感知した火災警報機が自ら警報音を鳴動するとともに火災感知を知らせる無線信号を他の火災警報機に送信し、当該無線信号を受信した他の火災警報機でも警報音を鳴動する。また、全ての火災警報機が相互に無線通信可能であるとは限らないので、複数の火災警報機のうちの１台を親機、残りの火災警報機を子機とし、子機から送信される無線信号を親機で中継することによって、全ての火災警報機で無線信号を受信可能としている。さらに特許文献２記載のものでは、親機と子機との間の無線通信を中継する中継機を備えている。なお、これらの火災警報機は、配線が不要で施工作業が容易であるという無線式の利点を活かすために電池を電源として動作するように構成されている。また、電池の寿命を延ばすために、各火災警報機では、所定の間欠受信周期毎に受信回路を起動するとともに無線信号が受信されなければ直ちに受信回路を停止させる間欠受信動作が行われている。

特開２００９−２６５９４０号公報特開２００９−２８８８９７号公報

ところで、親機から各子機に何らかのメッセージを含む無線信号が送信される場合、親機から送信される無線信号を受信した各子機が、受信したメッセージに対する応答メッセージ(例えば、ACKメッセージ)を含む無線信号を親機へ返信する。このとき、複数の子機が一斉に無線信号を送信すると衝突が生じてしまうので、特許文献１記載の従来例では、各子機毎に割り当てられているタイムスロットで順番に無線信号が送信されるようにしている。

一方、特許文献２記載の従来例では、親機と子機との間に中継機が介在しているため、親機から子機に無線信号を送信して子機から応答メッセージを含む無線信号を受信した後、改めて同一のメッセージを含む無線信号が親機から中継機に送信される。そして、親機から送信される無線信号が中継機に中継されて子機(親機と直接無線通信できない子機)に受信され、当該子機から送信される無線信号が再び中継機で中継されて親機に受信される。つまり、親機と子機との間に中継機が介在することにより、親機が無線信号を送信し、全ての子機から応答メッセージを含む無線信号を受信するまでの期間が相当に長くなってしまう虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、無線通信における応答性の向上を図ることを目的とする。

本発明の無線式センサシステムは、親機と、センサ機能を有する複数の子機と、前記親機と前記子機との無線通信を中継する１乃至複数の中継機とを有し、前記親機から所定のメッセージを含む無線信号が送信され、当該無線信号が前記中継機で順番に中継されるとともに、当該メッセージに対する応答メッセージを含む無線信号が前記子機から順番に返信され、当該無線信号を受信した前記中継機が前記応答メッセージを一括して前記親機に中継することを特徴とする。

この無線式センサシステムにおいて、前記子機は、対象物の存在や量などを検出するセンサ手段と、電波を媒体として前記無線信号を送受信する子機送受信手段と、前記センサ手段の検出結果を含む無線信号を前記子機送受信手段から送信させる子機制御手段と、前記各手段の動作電源を供給する電池とを備え、前記親機は、電波を媒体として前記無線信号を送受信する親機送受信手段と、当該親機送受信手段を制御するとともに前記検出結果に応じた処理を実行する親機制御手段とを備え、前記中継機は、電波を媒体として前記無線信号を送受信する中継機送受信手段と、当該中継機送受信手段を制御する中継機制御手段とを備え、前記親機制御手段及び前記中継機制御手段は、無線信号の送信時以外は常に前記親機送受信手段及び中継機送受信手段を受信状態で動作させ、前記子機制御手段は、無線信号の送信時以外では前記子機送受信手段を間欠的に受信状態で動作させ、前記中継機制御手段は、前記親機から送信された前記無線信号を前記中継機送受信手段で受信した場合、当該無線信号に含まれる前記メッセージを含む無線信号を時分割多重方式で前記中継機送受信手段に送信させた後、前記子機から送信される前記無線信号を前記中継機送受信手段で受信すれば、当該無線信号に含まれる前記応答メッセージを含む無線信号を時分割多重方式で前記中継機送受信手段に送信させ、前記子機制御手段は、前記親機又は前記中継機から送信された前記無線信号を前記子機送受信手段で受信すると、前記応答メッセージを含む無線信号を時分割多重方式で前記子機送受信手段に送信させることが好ましい。

この無線式センサシステムにおいて、前記子機制御手段は、他の子機の子機制御手段との間で同期を取らずに前記子機送受信手段を間欠的に受信状態で動作させ、前記親機制御手段及び前記中継機制御手段は、前記親機送受信手段及び前記中継機送受信手段を制御し、前記子機における間欠受信間隔よりも短くない期間内に前記メッセージを含む無線信号を続けて送信させることが好ましい。

この無線式センサシステムにおいて、前記子機制御手段は、他の子機の子機制御手段との間で同期を取って前記子機送受信手段を間欠的に受信状態で動作させ、前記親機制御手段及び前記中継機制御手段は、前記親機送受信手段及び前記中継機送受信手段を制御し、前記子機が間欠受信するタイミングに合わせて前記メッセージを含む無線信号を送信させることが好ましい。

本発明の無線式センサシステムは、無線通信における応答性の向上を図ることができるという効果がある。

本発明の実施形態１におけるモード切換時の送受信動作を説明するためのタイムチャートである。同上のシステム構成図である。 (ａ)は同上における親機のブロック図、(ｂ)は同上における子機のブロック図、(ｃ)は同上における中継機のブロック図である。同上における無線信号のフレームフォーマットである。同上におけるモード切換時の送受信動作を説明するためのタイムチャートである。本発明の実施形態２におけるモード切換時の送受信動作を説明するためのタイムチャートである。同上におけるモード切換時の送受信動作を説明するためのタイムチャートである。

(実施形態１)
本実施形態の無線式センサシステムは、図２に示すように１台の親機Ｍと、複数台(図示例では３台)の子機S1，S2，S3と、複数台(図示例では２台)の中継機R1，R2とで構成されている。

子機Si(i=1,2,3)は、図３(ｂ)に示すように子機制御部20、アンテナ21、子機送受信部22、センサ部23、電池電源部24を備え、ＰＨＳ通信や携帯電話機などの移動体通信の移動局とは異なり、移設はできるけれども、原則的に設置位置を固定されて使用されるものである。子機送受信部22は、例えば、電波法施行規則第６条第４項第３号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して電波を媒体とする無線信号を送受信する。センサ部23は、対象物の存在や量などを検出して電気信号に変換するものであって、例えば、人体から放射される赤外線を焦電素子により検出する人感センサや、窓ガラスに加わる振動を検出する破壊センサ、あるいは火災に伴う煙や熱を検出する火災センサなどがある。子機制御部20はマイクロコントローラ(以下、マイコンと略す。)を主構成要素とし、センサ部23の検出結果(例えば、不審者の侵入や火災の発生など)を示すメッセージを含む無線信号を子機送受信部22から送信させる処理などを行う。電池電源部24は、一次電池あるいは二次電池を電源として子機制御部20、子機送受信部22、センサ部23の動作電源を作成して供給している。これらの子機Siは、電池の消耗を極力防ぐため、後述するように受信動作を常時ではなく間欠的に行う。この間欠受信の周期は、全ての子機Siについて、共通の一定の値として設定されて使用開始される。

親機Ｍは、図３(ａ)に示すように親機制御部10、アンテナ11、親機送受信部12、操作入力受付部13、電源部14を備え、ＰＨＳ通信や携帯電話機などの移動体通信の移動局とは異なり、移設はできるけれども、原則的に設置位置を固定されて使用されるものである。親機送受信部12は、例えば、子機送受信部22と同様に、電波法施行規則第６条第４項第３号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して電波を媒体とする無線信号を送受信する。操作入力受付部13は、１乃至複数のスイッチ(例えば、押釦スイッチ)を有し、当該スイッチが操作されることで各スイッチに対応した操作入力を受け付けるとともに当該操作入力に対応した操作信号を親機制御部10に出力する。親機制御部10は、子機制御部20と同様にマイコンを主構成要素とし、後述するように何れかの子機Siから無線信号で送信される検出結果に応じた処理、例えば、不審者の侵入や火災などの異常発生を警報音や警報表示で報知したり、何らかの外部通信手段を経由して遠隔地の通報先へ異常発生を報知する処理などを行う。電源部14は外部の電源(例えば、商用交流電源100)から給電される交流電力を直流電力に変換して親機制御部10、親機送受信部12に供給している。この親機Ｍは、電池動作ではなく商用交流電源など外部電源から安定的な電源供給を得て動作するから、子機Siとは異なり、受信動作を、間欠的には限らず、送信時以外の常時受信で行うことが可能である。

中継機Rj(j=1,2)は、図３(ｃ)に示すように中継機制御部30、アンテナ31、中継機送受信部32、電源部33を備え、ＰＨＳ通信や携帯電話機などの移動体通信の移動局とは異なり、移設はできるけれども、原則的に設置位置を固定されて使用されるものである。中継機送受信部32は、例えば、子機送受信部22及び親機送受信部12と同様に、電波法施行規則第６条第４項第３号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して電波を媒体とする無線信号を送受信する。中継機制御部30は、子機制御部20及び親機制御部10と同様にマイコンを主構成要素とし、無線信号の中継処理(後述する)を行う。電源部33は外部の電源(例えば、商用交流電源100)から給電される交流電力を直流電力に変換して中継機制御部30、中継機送受信部32に供給している。この中継機Rjは、親機Ｍと同様、電池動作ではなく商用交流電源など外部電源から安定的な電源供給を得て動作するから、子機Siとは異なり、受信動作を、間欠的には限らず、送信時以外の常時受信で行うことが可能である。なお、親機Ｍ、子機Si、中継機Rjには固有の識別符号が割り当てられて各々の制御部10，20，30が有するメモリに格納されており、当該識別符号によって無線信号の送信先並びに送信元が特定できる。

図４は本実施形態の無線式センサシステムで送受信する無線信号のフレームフォーマットを示している。すなわち、１フレームは同期ビット(プリアンブル)、フレーム同期パターン(ユニークワード)、送信先アドレス、送信元アドレス、データ(メッセージ)、ＣＲＣ符号で構成されている。ここで、送信先アドレスとして識別符号が設定されていれば、当該識別符号が割り当てられている端末(親機Ｍ、子機Si、中継機Rj)のみが無線信号を受信してメッセージを取得することになる。しかしながら、送信先アドレスとして何れの端末にも割り当てられていない特殊なビット列(例えば、すべてのビットを１としたビット列)が設定された場合、その無線信号が同報(マルチキャスト)されて全ての端末でメッセージが取得される。例えば、後述するモード切換の制御コマンドを含む無線信号は、親機Ｍから全ての子機Siに同報される。

ところで、各子機Siにおいては、電池電源部24の電池寿命をできるだけ長くするため、無線信号の送信時以外では間欠受信を行っている。すなわち、子機制御部20は、マイコンに内蔵するタイマで所定の間欠受信周期を繰り返しカウントするとともに間欠受信周期のカウントが完了する毎に子機送受信部22を起動して所望の電波(親機Ｍ又は中継機Riが送信した無線信号)が受信できるか否かをチェックする。そして、当該電波が捉えられなければ、子機制御部20は直ちに子機送受信部22を停止して待機状態に移行させることで平均消費電力を大幅に低減している。なお、電波の受信チェックは、子機送受信部22から出力される、受信信号強度の大小に比例した直流電圧信号である受信信号強度表示信号(Receiving Signal Strength Indication:RSSI信号)に基づいて子機制御部20が行っている。

本実施形態の無線式センサシステムでは、図２に示すように親機Ｍと直接無線通信可能な範囲A1には子機S1と中継機R1のみが設置されており、中継機R1とのみ直接無線通信可能な範囲A2に子機S2と中継機R2が設置され、中継機R2とのみ直接無線通信可能な範囲A3に子機S3が設置されている。したがって、親機Ｍから送信される無線信号は、子機S1では直接受信されるが、子機S2及び子機S3では各々中継機Rj(子機S2には中継機R1により、子機S3には中継機R2により)に中継されて受信される。また、子機S1から送信される無線信号は親機Ｍで直接受信されるが、子機S2から送信される無線信号は中継機R1に中継されて親機Ｍで受信される。同様に子機S3から送信される無線信号は、２台の中継機R1，R2に中継されて親機Ｍで受信される。

ところで、各子機Siの子機制御部20では、センサ部23を動作させる状態(警戒モード)と、センサ部23を停止させる状態(非警戒モード)とが択一的に選択可能であって、親機Ｍからの指示(制御コマンド)に基づいて警戒モードと非警戒モードを切り換えている。例えば、対象エリア(住宅や店舗あるいは事務所や工場など)内に人(住人あるいは従業員)がいるときは各子機Siが非警戒モードとされ、対象エリア内に人がいないときに各子機Siが警戒モードとされる。

ここで、親機Ｍの操作入力受付部13にはモード切換用のスイッチが設けられており、当該スイッチが操作されると操作入力受付部13にモード切換の操作入力が受け付けられ、当該操作入力に対応する操作信号が操作入力受付部13から親機制御部10に出力される。親機制御部10は、モード切換の操作信号が入力されると、各子機Siを警戒モード又は非警戒モードに切り換えるための制御コマンドを生成し、当該制御コマンドを含み且つ送信先アドレスにマルチキャスト用のアドレス(ビット列)を設定した無線信号を親機送受信部12から送信させる。

前記無線信号が親機Ｍから直接、あるいは中継機Rjに中継されて各子機Siで受信されると、子機制御部20が当該無線信号に含まれる制御コマンドに基づいて警戒モードと非警戒モードを切り換える。さらに子機制御部20は、制御コマンドに対する応答メッセージ(ACK返信メッセージのみでもよいが、制御コマンドに応ずる処理の実行が容易で即応すべき場合には、制御コマンドに対する制御結果をも含むメッセージ)を生成し、当該応答メッセージを含み且つ送信先アドレスに親機Ｍの識別符号又は中継機Rjの識別符号を設定した無線信号を子機送受信部22から送信させる。ここで、送信先アドレスに親機Ｍの識別符号を設定する仕様になっている場合には、中継機Rjは、自機の中継先である子機Siからの送信元アドレスを含む電文を受け取った場合、送信元アドレスを中継機Rj自身に書き替えて、送信宛先アドレスは親機Ｍのまま書き換えず、親機Ｍへ宛てて転送する。また、送信先アドレスに中継機Rjの識別符号を設定する仕様になっている場合には、中継機Rjは自機宛ての電文を受け取った場合、送信元アドレスを自機に替えるとともに送信先アドレスを次の中継器Rj又は親機Ｍに適宜書き換えて、転送する。なお、応答メッセージは、通常はモード切換が正常に行われたことを示すものであるが、センサ部23の故障や電池電源部24の電池切れなどの異常が発生したことを示す内容である場合もある。

親機Ｍの親機制御部10は、モード切換が正常に行われたことを示す応答メッセージを全ての子機Siから受け取ればモード切換の処理を終了する。一方、異常発生を示す応答メッセージを何れかの子機Siから受け取った場合、あるいは、何れかの子機Siから応答メッセージを受け取れない場合、親機制御部10は、図示しないスピーカから警告音を鳴動させるなどの方法で異常発生を報知する。

次に、図１に示すタイムチャートを参照して、モード切換時における本実施形態の送受信動作をさらに詳しく説明する。

例えば、各子機Siが非警戒モードで動作している場合において、モード切換用のスイッチが操作されたとする(図１における「▽」参照)。親機制御部10は、上述したようにモード切換の操作信号が操作入力受付部13から入力されると各子機Siを警戒モードに切り換えるための制御コマンドを生成し、当該制御コマンドを含み且つ送信先アドレスにマルチキャスト用のアドレス(ビット列)を設定した無線信号を親機送受信部12から送信させる。このとき、親機制御部10は、子機Siの間欠受信周期よりも短くない期間(連送期間)T1内に前記無線信号を続けて送信(連送)させ、連送期間T1経過後は親機送受信部12を受信状態に切り換える。ここで、親機Ｍから送信された無線信号は、子機Siの間欠受信周期よりも短くない期間(連送期間)T1内に継続して連送されるものとしたが、本願発明の目的はそもそも親機Ｍ、中継機Rj、子機Siの相互の応答性を早くすることに重きを置いているので、好ましくは、この連送期間T1を、子機Siの間欠受信周期の時間長を超えるが極力短い時間長に設定し運用することが望まれる。そして、この連送期間T1に発せられた無線信号は、例えば、連送であるので、同じ信号列の複数の繰り返しで構成されており、受信ノード側で受信できた信号がその連送期間T1内で何番目に連送されている信号であるのかをあらわす連送回数が親機Ｍ、中継機Rj、子機Siのいずれでも読み取れるように書き込まれていて、この段階では、中継機R1と１台の子機S1のみで受信される(図２参照)。

中継機R1では、中継機送受信部32が前記無線信号を受信して当該無線信号に含まれるメッセージ(制御コマンド)が中継機制御部30に渡される。中継機制御部30は、当該無線信号(連送期間T1)を受信できて連送回数が読み出せた時点からその連送期間T1が終了するまでの残り時間が経過した(親機Ｍの連送期間T1が終了した)時点で、当該制御コマンドを含み且つ送信先アドレスにマルチキャスト用のアドレスを設定した無線信号を中継機送受信部32から連送期間T1内で連送させる。なお、中継機制御部30は、連送期間T1経過後に中継機送受信部32を受信状態に切り換える。中継機R1から送信(中継)された無線信号は、他方の中継機R2と１台の子機S2のみで受信される(図２参照)。

中継機R2では、中継機送受信部32が前記無線信号を受信して当該無線信号に含まれるメッセージ(制御コマンド)が中継機制御部30に渡される。中継機制御部30は、当該無線信号(連送期間T1)を受信できて連送回数が読み出せた時点からその連送期間T1が終了するまでの残り時間が経過した(中継機R1の連送期間T1が終了した)時点で、当該制御コマンドを含み且つ送信先アドレスにマルチキャスト用のアドレスを設定した無線信号を中継機送受信部32から連送期間T1内で連送させる。なお、中継機制御部30は、連送期間T1経過後に中継機送受信部32を受信状態に切り換える。中継機R2から送信(中継)された無線信号は、１台の子機S3のみで受信される(図２参照)。

上述のように複数台(図示例では２台)の中継機Rjが時分割多重方式で順番に無線信号を中継するので、無線信号の衝突を回避しつつ短時間(間欠受信周期の３周期分程度の時間)で全ての子機Siに制御コマンドを送ることができる。但し、親機Ｍと直接無線通信可能な中継機Rjが互いに無線送信信号を衝突させぬようやはり時分割で無線信号を中継した後に中継機R2が無線信号を中継する。

一方、各子機Siにおいては、間欠受信のタイミングに合わせて子機送受信部22で無線信号を受信し、当該無線信号に含まれるメッセージ(制御コマンド)が子機制御部20に渡される。そして、子機制御部20は親機Ｍから受け取った制御コマンドに基づいて非警戒モードから警戒モードに切り換える。さらに子機制御部20は、制御コマンドに対する応答メッセージを生成し、当該応答メッセージを含み且つ送信先アドレスに親機Ｍの識別符号又は自機にとっての中継機Rjの識別符号を設定した無線信号を子機送受信部22から送信させる。ここで、送信先アドレスに親機Ｍの識別符号を設定する仕様になっている場合には、中継機Rjは、自機の中継元である子機Siからの送信元アドレスを含む電文を受け取った場合、送信元アドレスを中継機Rj自身に書き替えて、送信宛先アドレスは親機Ｍのまま書き換えず、親機Ｍへ宛てて転送する。また、送信先アドレスに自機にとっての中継機Rjの識別符号を設定する仕様になっている場合には、中継機Rjは自機宛ての電文を受け取った場合、送信元アドレスを自機に替えるとともに送信先アドレスを次の中継器Rj又は親機Ｍに適宜書き換えて、転送する。また、子機制御部20では、当該子機Siが受信した無線信号(制御コマンドを含む無線信号)の連送期間T1の終了時点から所定の待機時間が経過した時点で、応答メッセージを含む前記無線信号を子機送受信部22から送信させる。ここでいう所定の待機時間とは、例えば、図１の子機S1の場合では、全ての中継機Rjの連送期間T1が終了した時点つまり中継機R2の連送期間T1が終了した時点であり、子機S1を１台として例示しているので１回の応答信号として図示している。しかしながら、子機S1が親機Ｍと通信可能な範囲に複数台(N1台)設置されているときには、子機S1それぞれ個別に次々に１回ずつの応答信号が、子機S1の台数である計N1回だけ時系列上に連続して発せられる。引き続き、図１の子機S2の場合では、上記の子機S1からの計N1回の応答信号が発せられたあと、子機S2が中継機R1と通信可能な範囲に複数台(N2台)設置されているときには、子機S2それぞれ個別に次々に１回ずつの応答信号が、子機S2の台数である計N2回だけ時系列上に連続して発せられる。さらに引き続き、図１の子機S3の場合では、上記の子機S2からの計N2回の応答信号が発せられたあと、子機S3が中継機R2と通信可能な範囲に複数台(N3台)設置されているときには、子機S3それぞれ個別に次々に１回ずつの応答信号が、子機S3の台数である計N3回だけ時系列上に連続して発せられる。

したがって、N1＋N2＋N3である複数台(図示例では３台)の子機Siが時分割多重方式で順番に無線信号を送信するので、無線信号の衝突を回避しつつ短時間で全ての子機Siが応答メッセージを送信することができる。

子機S1から送信された無線信号は親機Ｍで直接受信されるが、子機S2から送信された無線信号は中継機R1でのみ受信され、同じく子機S3から送信された無線信号は中継機R2でのみ受信される。中継機R2では、中継機送受信部32が前記無線信号を受信して当該無線信号に含まれる応答メッセージが中継機制御部30に渡される。中継機制御部30は、直接無線通信可能である全ての子機Si(今の場合は子機S3のみ)から応答メッセージを受け取った後、当該全ての子機Siの応答メッセージを含み且つ送信先アドレスに親機Ｍの識別符号を設定した無線信号を中継機送受信部32から送信させる。

一方、中継機R1では、子機S2から送信された無線信号並びに中継機R2から送信された無線信号を中継機送受信部32で受信すると、これらの無線信号に含まれる応答メッセージが中継機制御部30に渡される。中継機制御部30は、直接無線通信可能である全ての子機Si(今の場合は子機S2のみ)及び中継機Rj(今の場合は中継機R2のみ)から応答メッセージを受け取った後、受け取った全ての応答メッセージ(今の場合は、２台の子機S2，S3の応答メッセージ)を含み且つ送信先アドレスに親機Ｍの識別符号を設定した無線信号を中継機送受信部32から送信させる。

中継機R1から送信された無線信号は親機Ｍで直接受信される。親機Ｍでは、親機送受信部12が前記無線信号を受信して当該無線信号に含まれる応答メッセージが親機制御部10に渡される。そして、親機制御部10は、中継機R1から応答メッセージを受け取ることにより、全ての子機S1，S2，S3から応答メッセージを受け取ることができる。

上述のように本実施形態の無線式センサシステムでは、親機Ｍから所定のメッセージ(例えば、制御コマンド)を含む無線信号が送信され、当該無線信号が中継機Rjで順番に中継される。さらに、当該メッセージに対する応答メッセージを含む無線信号が子機Siから順番に返信され、当該無線信号を受信した中継機Rjが前記応答メッセージを一括して親機Ｍに中継する。故に、親機Ｍがメッセージ(制御コマンド)を送信してから、当該メッセージに対する応答メッセージを全ての子機Siから受信するまでに要する時間Tsを、従来(例えば、特許文献２記載の従来例)よりも短縮し、無線通信における応答性の向上を図ることができる。

ところで、電池切れや子機送受信部22の故障、あるいは電磁波ノイズの影響等により、何れかの子機Siの応答メッセージが親機Ｍで受け取れない事態が生じる可能性が有る。そこで、親機制御部10では、制御コマンドを送信してから所定時間Tsが経過した時点で何れかの子機Siの応答メッセージを受け取っていない場合、図５に示すように制御コマンドを含む無線信号を親機送受信部12より再度送信(再送)させる。なお、図５では子機S3が中継機R2で中継された無線信号を受信できなかったために、子機S3の応答メッセージが親機Ｍで受信されなかった状況を示している。但し、親機Ｍから再送される無線信号においては、応答メッセージが受け取れていない子機Siの識別符号が送信先アドレスに設定される。故に、再送された制御コマンドは、応答メッセージが受け取れていない子機Siのみに受信される。但し、再送される無線信号において、マルチキャスト用のアドレスが送信先アドレスに設定され、応答メッセージが受け取れていない子機Siのみに応答メッセージの送信を要求するメッセージが制御コマンドとともにデータに設定されてもよい。この場合においては、再送された制御コマンドに対する応答メッセージは、前回応答メッセージが受け取れていない子機Siのみから送信される。

(実施形態２)
本実施形態のシステム構成並びに親機Ｍ、子機Si、中継機Rjのそれぞれ構成は実施形態１と共通である。故に、共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。

本実施形態が実施形態１と異なる点は、親機Ｍや中継機Rjと直接無線通信可能な子機Siが複数台存在する場合において、同じ端末(親無Ｍ又は中継機Rj)と直接無線通信可能な子機Si同士が同期して間欠受信する点にある。具体的には、親機Ｍ及び中継機Rjから定期的(例えば、数十分乃至数時間毎)に同期信号が送信され、当該同期信号を受信した子機Siの子機制御部20がタイマによる間欠受信周期のカウントを同期させる。一方、同期信号を送信する親機Ｍ及び中継機Rjでは、それぞれ自己と直接無線通信可能な子機Siの間欠受信周期のタイミングが把握できる。したがって、親機制御部10及び中継機制御部30は、子機Siに無線信号を送信する際、子機Siが間欠受信を行うタイミングに合わせて無線信号を送信することができる。その結果、実施形態１のように親機Ｍ及び中継機Rjが同一のメッセージ(制御コマンド)を含む無線信号を連送しなくてもよい、あるいは連送回数が少なくて済むので、図６に示すように親機Ｍ及び中継機Rjの送信期間を実施形態１よりも短縮することができる。

上述のように本実施形態によれば、複数台の子機Siが同期して間欠受信するので、間欠受信周期が同じであれば、親機Ｍ及び中継機Rjの送信期間を短縮することで、実施形態１よりも応答性の向上を図ることができる。但し、モード切換用のスイッチが操作された時点から、親機Ｍが制御コマンドを含む無線信号を送信するまでの時間が、最大で間欠受信周期とほぼ同じ時間だけ遅れる場合がある。しかしながら、実施形態１における連送期間T1が間欠受信周期よりも短くない時間であるので、間欠受信周期とほぼ同じ時間だけ遅れたとしても、モード切換用のスイッチが操作されてから全ての子機Siから応答メッセージを受け取るまでに要する時間Tsが実施形態１よりも長くなることはないと考えられる。一方、応答性を実施形態１と同程度とした場合、本実施形態では、間欠受信周期を実施形態１よりも長くして電池の消耗を抑える、あるいは、相対的に容量の少ない(小型の)電池が使用できるという利点がある。

なお、本実施形態においても、何れかの子機Siの応答メッセージが親機Ｍで受け取れない事態が生じる可能性が有るので、そのような事態が生じれば、実施形態１と同様に親機Ｍから無線信号が再送される(図７参照)。

なお、上述の実施形態では、子機を各種センサを搭載するものとしたが、本発明はこれに限らず、子機を各種センサのみならずマイクロフォンとスピーカとの少なくとも一方を搭載するものとしてもよい。そして、子機が、マイクロフォンで周囲の音声を聞いて周囲に人が居ないかを判断して、スピーカを鳴動させて鳴動音を鳴らせたり音声メッセージを発音させることで警報セット時に周囲の人に退去を促したり、またその人体退去勧告の結果を、無線で中継機経由で親機へ報告するようにしてもよい。

Ｍ親機
S1，S2，S3 子機
R1，R2 中継機

Claims

親機と、センサ機能を有する複数の子機と、前記親機と前記子機との無線通信を中継する１乃至複数の中継機とを有し、前記親機から所定のメッセージを含む無線信号が送信され、当該無線信号が前記中継機で順番に中継されるとともに、当該メッセージに対する応答メッセージを含む無線信号が前記子機から順番に返信され、当該無線信号を受信した前記中継機が前記応答メッセージを一括して前記親機に中継することを特徴とする無線式センサシステム。
前記子機は、対象物の存在や量などを検出するセンサ手段と、電波を媒体として前記無線信号を送受信する子機送受信手段と、前記センサ手段の検出結果を含む無線信号を前記子機送受信手段から送信させる子機制御手段と、前記各手段の動作電源を供給する電池とを備え、
前記親機は、電波を媒体として前記無線信号を送受信する親機送受信手段と、当該親機送受信手段を制御するとともに前記検出結果に応じた処理を実行する親機制御手段とを備え、
前記中継機は、電波を媒体として前記無線信号を送受信する中継機送受信手段と、当該中継機送受信手段を制御する中継機制御手段とを備え、
前記親機制御手段及び前記中継機制御手段は、無線信号の送信時以外は常に前記親機送受信手段及び中継機送受信手段を受信状態で動作させ、
前記子機制御手段は、無線信号の送信時以外では前記子機送受信手段を間欠的に受信状態で動作させ、
前記中継機制御手段は、前記親機から送信された前記無線信号を前記中継機送受信手段で受信した場合、当該無線信号に含まれる前記メッセージを含む無線信号を時分割多重方式で前記中継機送受信手段に送信させた後、前記子機から送信される前記無線信号を前記中継機送受信手段で受信すれば、当該無線信号に含まれる前記応答メッセージを含む無線信号を時分割多重方式で前記中継機送受信手段に送信させ、
前記子機制御手段は、前記親機又は前記中継機から送信された前記無線信号を前記子機送受信手段で受信すると、前記応答メッセージを含む無線信号を時分割多重方式で前記子機送受信手段に送信させることを特徴とする請求項１記載の無線式センサシステム。
前記子機制御手段は、他の子機の子機制御手段との間で同期を取らずに前記子機送受信手段を間欠的に受信状態で動作させ、
前記親機制御手段及び前記中継機制御手段は、前記親機送受信手段及び前記中継機送受信手段を制御し、前記子機における間欠受信間隔よりも短くない期間内に前記メッセージを含む無線信号を続けて送信させることを特徴とする請求項２記載の無線式センサシステム。
前記子機制御手段は、他の子機の子機制御手段との間で同期を取って前記子機送受信手段を間欠的に受信状態で動作させ、
前記親機制御手段及び前記中継機制御手段は、前記親機送受信手段及び前記中継機送受信手段を制御し、前記子機が間欠受信するタイミングに合わせて前記メッセージを含む無線信号を送信させることを特徴とする請求項２記載の無線式センサシステム。