JP2016109553A - 通信システム、通信装置、通信方法、および通信プログラム - Google Patents

通信システム、通信装置、通信方法、および通信プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 移動体が所定の向きに移動開始した否かを検出することができる通信システム、通信装置、通信方法、および通信プログラムを提供する。【解決手段】 通信装置は、加速度センサと、前記加速度センサの座標において、規定時間以上、前記加速度センサで検出される合成速度ベクトルがしきい値を上回りかつ前記合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じた信号を送信する送信部と、を備える。【選択図】 図2

Description

本件は、通信システム、通信装置、通信方法、および通信プログラムに関する。
工場などにおいて、移動体の移動状況を知らせる技術が望まれている。例えば、車両の加速度や走行速度に応じた報知を行う技術が開示されている(例えば、特許文献1,2参照)。
特開2012−271276号公報 特開2010−62835号公報
しかしながら、特許文献1,2の技術では、車両などの移動体が所定の向きに移動開始したか否かを検出することが困難である。
1つの側面では、本件は、移動体が所定の向きに移動開始したかを検出することができる通信システム、通信装置、通信方法、および通信プログラムを提供することを目的とする。
1つの態様では、通信装置は、加速度センサと、前記加速度センサの座標において、規定時間以上、前記加速度センサで検出される合成速度ベクトルがしきい値を上回りかつ前記合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じた信号を送信する送信部と、を備える。
他の態様では、通信システムは、加速度センサと、前記加速度センサの座標において、規定時間以上、前記加速度センサで検出される合成速度ベクトルがしきい値を上回りかつ前記合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じた信号を送信する送信部と、を備える第1通信装置と、前記送信部から送信される信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した信号に応じた報知を行う報知部と、を備える第2通信装置と、を備える。
移動体が所定の向きに移動開始したか否かを検出することができる。
(a)は実施例1に係る通信システムの概略図であり、(b)および(c)は受信電波強度と距離との関係を表す図である。 (a)はスレーブ装置の全体構成を表すブロック図であり、(b)はコントローラのハードウェア構成を例示するブロック図であり、(c)は機能ブロック図である。 (a)はマスタ装置の全体構成を例示する図であり、(b)はコントローラのハードウェア構成を例示するブロック図であり、(c)は機能ブロック図である。 (a)および(b)は加速度センサが検出する加速度を表す図である。 (a)および(b)は合成速度ベクトルの向きを表す図である。 スレーブ装置の動作の一例を表すフローチャートである。 スレーブ装置の動作の一例を表すフローチャートである。 受信電波強度と距離との関係を表す図である。 マスタ装置の動作の一例を表すフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ、実施例について説明する。
図1(a)は、実施例1に係る通信システム300の概略図である。図1(a)で例示するように、通信システム300は、スレーブ装置100とマスタ装置200とが電波を用いて信号を送受信する構成を有する。例えば、スレーブ装置100は、ウェアラブルデバイス、ビーコンなどの携帯装置である。スレーブ装置100は、工場などにおいてフォークリフト、トラックなどの移動体に取り付けられている。それにより、移動体の移動に付随してスレーブ装置100も移動する。マスタ装置200は、例えば、携帯電話などの携帯装置である。例えば、マスタ装置200は、工場などにおいて作業員が携帯している。本実施例においては、スレーブ装置100は、電波を用いた無線方式により信号を送信する。マスタ装置200は、当該無線方式で送信された信号を受信することによって、情報を取得する。
スレーブ装置100とマスタ装置200との距離に応じて、マスタ装置200が受信する信号の電波強度は変動する。例えば、図1(b)で例示するように、スレーブ装置100とマスタ装置200との距離が大きいと、マスタ装置200が受信する信号の電波強度は小さくなる。例えば、図1(c)で例示するように、スレーブ装置100とマスタ装置200との距離が小さくなると、マスタ装置200が受信する信号の電波強度は大きくなる。以上のことから、マスタ装置200が受信する信号の電波強度に応じて、スレーブ装置100がマスタ装置200に接近しているか否かを判定することができる。
図2(a)は、スレーブ装置100の全体構成を表すブロック図である。スレーブ装置100は、一例として、電源10、センサ部20、通信部30、発光部40、報知部50、記憶部60、コントローラ70などを備える。センサ部20は、一例として、加速度センサ21、照度センサ22、地磁気センサ23、温度センサ24、気圧センサ25などを備える。
電源10は、一次電池、二次電池などであり、各部に電力を供給する。センサ部20の各センサは、スレーブ装置100に関わる情報を検出するセンサである。加速度センサ21は、例えば3軸センサであり、スレーブ装置100にかかる加速度に応じた信号をコントローラ70に出力する。照度センサ22は、スレーブ装置100の周囲の照度に応じた信号をコントローラ70に出力する。地磁気センサ23は、スレーブ装置100の位置における地磁気に応じた信号をコントローラ70に出力する。温度センサ24は、スレーブ装置100の周囲の温度に応じた信号をコントローラ70に出力する。気圧センサ25は、スレーブ装置100の周囲の気圧に応じた信号をコントローラ70に出力する。
通信部30は、例えばアンテナなどを備えた装置であり、コントローラ70の指示に従って、センサ部20の各センサの出力信号に応じた検出結果を所定の周期で送信する。当該周期は可変である。また、通信部30は、マスタ装置200から信号を受信し、コントローラ70に出力する。例えば、通信部30は、Bluetooth(登録商標)の通信方式を採用している。
発光部40は、例えばLEDなどであり、コントローラ70からの指示に従って発光する。報知部50は、例えばブザーなどであり、コントローラ70からの指示に従って警報を発する。記憶部60は、FRAM(登録商標)(Ferroelectric Random Access Memory)などである。記憶部60は、センサ部20の各センサの出力信号に応じた検出結果を記憶する。
図2(b)は、コントローラ70のハードウェア構成を例示するブロック図である。図2(b)で例示するように、コントローラ70は、CPU101、RAM102、記憶装置103、インタフェース104などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。
CPU(Central Processing Unit)101は、中央演算処理装置である。CPU101は、1以上のコアを含む。RAM(Random Access Memory)102は、CPU101が実行するプログラム、CPU101が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置103は、不揮発性記憶装置である。記憶装置103として、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ(SSD)、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。記憶装置103は、スレーブ装置用のプログラムを記憶している。CPU101が記憶装置103に記憶されているプログラムを実行することによって、図2(c)で例示するように、判定部71および制御部72がコントローラ70内に実現される。
図3(a)は、マスタ装置200の全体構成を例示する図である。図3(a)で例示するように、マスタ装置200は、コントローラ110、通信部120、報知部130などを備える。通信部120は、例えばアンテナなどを備えた装置であり、スレーブ装置100から信号を受信する。また、通信部120は、コントローラ110の指示に従って、信号を送信する。例えば、通信部120は、Bluetooth(登録商標)の通信方式を採用している。報知部130は、ブザーなどの警告音を発する音出力装置、液晶ディスプレイなどの表示装置などである。
図3(b)は、コントローラ110のハードウェア構成を例示するブロック図である。図3(b)で例示するように、コントローラ110は、CPU201、RAM202、記憶装置203、インタフェース204などを備える。これらの機器は、バスなどによって接続されている。CPU201は、1以上のコアを含む中央演算処理装置である。RAM202は、CPU201が実行するプログラム、CPU201が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置203は、不揮発性記憶装置である。記憶装置203として、例えば、ROM、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ(SSD)、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。記憶装置203は、マスタ装置用のプログラムを記憶している。CPU201が記憶装置203に記憶されているプログラムを実行することによって、図3(c)で例示するように、検出部111、判定部112および制御部113が実現される。
続いて、スレーブ装置100の動作について説明する。スレーブ装置100が取り付けられた移動体が静止している状態では、加速度センサ21によって検出される加速度は初期値である。したがって、図4(a)で例示するように、静止状態においては、加速度センサ21は、初期値として重力加速度を示す。
移動体が動き始めると、加速度センサ21の検出値が初期値から変動する。図4(b)で例示するように、移動体が動き始めると、時間の経過とともに加速度が大きくなる。図4(b)の縦軸の加速度は、いずれかの軸における初期値からの変動量を表す。以下の説明において、加速度センサ21が検出する加速度は、初期値からの変動量を意味する。
判定部71は、加速度センサ21が検出する加速度がしきい値を上回った場合に、移動体が動き始めたと判定する。例えば、判定部71は、加速度センサ21のいずれかの軸における加速度成分が規定時間以上(例えば500μsec、1sec等)しきい値を上回った場合に、移動体が動き始めたと判定する。このような判定を行うことで、移動体に偶発的な衝撃が加わった場合などのノイズの検出を抑制することができる。移動体が動き始めたと判定された場合、制御部72は、移動体の動き始めを表す信号を通信部30に送信させる。なお、動き始めの段階では、移動体が所定方向に移動開始した場合も、所定位置において振動している場合等も含まれる。
次に、判定部71は、加速度センサ21が検出する3軸の加速度から、合成速度ベクトルの値(速度)および向きを算出する。判定部71は、図5(a)で例示するように、規定時間以上、合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあってかつ合成速度ベクトル値がしきい値を上回っているか否かを判定する。この判定により、スレーブ装置100が取り付けられた移動体が所定の向きに移動開始したか否かを判定することができる。
ここで、合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるとは、図5(b)で例示するように、加速度センサ21の座標において規定幅内にあることを意味し、地上の絶対座標軸で規定幅内にあることを意味するものではない。したがって、地上の絶対座標において特定の方向でなくても(種々の方向に移動していても)、合成速度ベクトルの向きが加速度センサ21の座標において規定幅内にあればよい。
制御部72は、判定部71の判定結果に応じた信号を通信部30に送信させる。この場合、制御部72は、スレーブ装置100が取り付けられた移動体が所定の向きに移動開始したことを表す信号を通信部30に送信させる。例えば、制御部72は、通信部30の送信周期を変更してもよく、Bluetooth(登録商標)のステータスを変更してもよい。
図6および図7は、スレーブ装置100の動作の一例を表すフローチャートである。図6で例示するように、判定部71は、静止時における加速度センサ21の3軸の加速度初期値を取得する(ステップS1)。次に、判定部71は、加速度センサ21から、3軸の加速度値を取得する(ステップS2)。次に、判定部71は、いずれかの軸において加速度値がしきい値を超えたか否かを判定する(ステップS3)。ステップS3で「No」と判定された場合、判定部71は、定周期待機した(ステップS4)後、ステップS2を再度実行する。
ステップS3で「Yes」と判定された場合、制御部72は、移動体の動き始めを表す信号(以下、第1信号と称する。)を通信部30に送信させる(ステップS5)。次に、判定部71は、定周期待機した(ステップS6)後、加速度センサ21の3軸の加速度値を取得する(ステップS7)。次に、判定部71は、3軸の加速度値から、合成速度ベクトルの値および向きを算出する(ステップS8)。次に、判定部71は、s(≧1)回連続して、合成速度ベクトル値がゼロ近傍(しきい値未満)であるか否かを判定する(ステップS9)。ステップS9の判定により、移動体の速度が小さい(または停止している)か否かを判定することができる。ステップS9で「Yes」と判定された場合、ステップS1から再度実行される。
ステップS9で「No」と判定された場合、ステップS5で第1信号が送信されてから、ステップS6の周期待ちがn(≧1)回を超えたか否かを判定する(ステップS10)。ステップS10の判定により、第1信号が送信されてから規定時間経過したか否かを判定することができる。ステップS10で「No」と判定された場合、ステップ5から再度実行される。ステップS10で「Yes」と判定された場合、合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定する(ステップS11)。ステップS11で「No」と判定された場合、ステップS5から再度実行される。
ステップS11で「Yes」と判定された場合、図7で例示するように、制御部72は、スレーブ装置100が取り付けられた移動体が所定の向きに移動開始したことを表す信号(以下、第2信号と称する。)を通信部30に送信させる(ステップS12)。第2信号として、所定周期の信号を用いることができる。次に、判定部71は、定周期待機した(ステップS13)後、加速度センサ21の3軸加速度値を取得する(ステップS14)。次に、判定部71は、3軸の加速度値から、合成速度ベクトルの値および向きを算出する(ステップS15)。次に、判定部71は、s(≧1)回連続して、合成速度ベクトル値がゼロ近傍(しきい値未満)であるか否かを判定する(ステップS16)。ステップS16の判定により、移動体の速度が小さい(または停止している)か否かを判定することができる。ステップS16で「Yes」と判定された場合、ステップS1から再度実行される。
ステップS16で「No」と判定された場合、判定部71は、m(≧1)回連続で合成速度ベクトル値が増加したか否かを判定する(ステップS17)。ステップS17で「Yes」と判定された場合、判定部71は、通信部30が送信している第2信号の周期が最短レベルか否かを判定する(ステップS18)。ステップS18で「Yes」と判定された場合、ステップS12から再度実行される。この場合、第2信号の送信周期は変更されない。ステップS18で「No」と判定された場合、制御部72は、第2信号の送信周期を1レベル短くする(ステップS19)。その後、ステップS12から再度実行される。
ステップS17で「No」と判定された場合、判定部71は、m(≧1)回連続して合成速度ベクトル値が減少したか否かを判定する(ステップS20)。ステップS20で「No」と判定された場合、ステップS12から再度実行される。この場合、第2信号の送信周期は変更されない。ステップS20で「Yes」と判定された場合、判定部71は、第2信号の周期が最長レベルか否かを判定する(ステップS21)。ステップS21で「Yes」と判定された場合、ステップS12から再度実行される。この場合、第2信号の送信周期は変更されない。ステップS21で「No」と判定された場合、判定部71は、第2信号の送信周期を1レベル長くする(ステップS22)。その後、ステップS12から再度実行される。
このように、スレーブ装置100は、加速度センサ21が検出する加速度値がしきい値を上回った場合に、移動体の動き始めを表す信号(第1信号)を送信する。また、スレーブ装置100は、規定時間以上にわたって、合成速度ベクトルの向きが規定範囲幅にありかつ合成速度ベクトル値がしきい値を上回った場合に、所定の向きに移動体が移動開始したことを表す信号(第2信号)を送信する。また、スレーブ装置100は、移動体の速度が増加している場合、減少している場合などに応じて第2信号の送信周期を変更することによって、警告レベルを変更する。
次に、マスタ装置200の動作について説明する。判定部112は、通信部120が第1信号を受信したか否かを判定する。通信部120が第1信号を受信したと判定された場合、制御部113は、報知部130に、移動体が動き始めたことを表す警告を報知させる。また、判定部112は、通信部120が第2信号を受信したか否かを判定する。通信部120が第2信号を受信したと判定された場合、制御部113は、報知部130に、移動体が所定の向きに移動開始したことを表す警告を報知させる。また、判定部112は、第2信号の送信周期を算出する。制御部113は、第2信号の送信周期に応じて警告レベルを変更する。
また、検出部111は、スレーブ装置100から受信した信号の電波強度(以下、受信電波強度と称する)を検出する。判定部112は、受信電波強度に応じて、スレーブ装置100がマスタ装置200に近づいているか否かを判定する。例えば、図8で例示するように、判定部112は、受信電波強度が上昇傾向にある場合にスレーブ装置100が近づいていると判定し、受信電波強度が下降傾向にある場合にスレーブ装置100が遠ざかっていると判定する。例えば、制御部113は、この判定結果を報知部130の報知内容に反映させる。
図9は、マスタ装置200の動作の一例を表すフローチャートである。図9で例示するように、判定部112は、通信部120がスレーブ装置100から信号を受信するまで待機する(ステップS31)。通信部120がスレーブ装置100から信号を受信した場合(ステップS32)、判定部112は、受信した信号が、移動体の動き始めを表す第1信号であるか否かを判定する(ステップS33)。ステップS33で「Yes」と判定された場合、制御部113は、報知部130に移動体の動き始めの警告を報知させる(ステップS34)。その後、ステップS31から再度実行される。
ステップS33で「No」と判定された場合、判定部112は、受信した信号が、移動体が所定の向きに移動開始したことを表す信号(第2信号)であるか否かを判定する(ステップS35)。ステップS35で「No」と判定された場合、ステップS31から再度実行される。ステップS35で「Yes」と判定された場合、判定部112は、検出部111から受信電波強度を取得する(ステップS36)。次に、判定部112は、第2信号の送信周期を算出する(ステップS37)。
次に、判定部112は、受信電波強度の推移をチェックする(ステップS38)。ステップS38で受信電波強度が一定であると判定された場合、判定部112は、警告レベルがBであると判定する(ステップS39)。次に、制御部113は、判定部112が判定した警告レベルを報知部130に報知させる(ステップS40)。その後、ステップS31から再度実行される。
ステップS38で受信電波強度が強くなっていると判定された場合、判定部112は、第2信号の送信周期の推移をチェックする(ステップS41)。ステップS41で送信周期が一定であると判定された場合、判定部112は、警告レベルがAであると判定する(ステップS42)。ステップS41で送信周期が短くなっていると判定された場合、判定部112は、警告レベルがAAであると判定する(ステップS43)。ステップS41で送信周期が長くなっていると判定された場合、判定部112は、警告レベルがAであると判定する(ステップS44)。ステップS42〜S44の実行後、ステップS40が実行される。
ステップS38で受信電波強度が弱くなっていると判定された場合、判定部112は、警告レベルがCであると判定する(ステップS45)。その後、ステップS40が実行される。
このように、マスタ装置200は、移動体の動き始めを表す信号(第1信号)を受信した場合に、移動体の動き始めを報知する。また、マスタ装置200は、所定の向きに移動体が移動開始したことを表す信号(第2信号)を受信した場合に、警告を報知する。また、マスタ装置200は、受信電波強度が大きくなっていれば警告レベルを上げ、受信電波強度が小さくなっていれば警告レベルを下げる。また、マスタ装置200は、第2信号の送信周期が短くなっていれば警告レベルを上げ、長くなっていれば警告レベルを下げる。
本実施例によれば、加速度センサ21が検出する加速度値がしきい値を上回るか否かを判定することによって、移動体が動き始めたか否かを判定することができる。また、規定時間以上、合成速度ベクトルの向きが規定範囲内にありかつ合成速度ベクトル値がしきい値を上回っているか否かを判定することによって、移動体が所定の向きに移動開始したか否かを判定することができる。また、合成速度ベクトル値の変動に応じて第2信号の送信周期を変更することによって、警告レベルを変更することができる。また、マスタ装置200が受信する受信電波強度の変動に応じて、警告レベルを変更することができる。
なお、上記例では第2信号の送信周期を変更したが、第2信号の送信強度、第2信号のステータスなどを変更してもよい。また、スレーブ装置100は、照度センサ22の検出結果に応じて、第2信号を変更してもよい。例えば、照度センサ22が検出する照度がしきい値より低ければ、警告レベルが上がるように第2信号を変更してもよく、照度が低ければ低いほど警告レベルが上がるように第2信号を変更してもよい。また、スレーブ装置100は、照度センサ22の検出結果を送信してもよい。この場合には、マスタ装置200は、受信した照度センサ22の検出結果に応じて警告レベルを変更してもよい。例えば、照度センサ22が検出する照度がしきい値より低ければ、警告レベルを上げてもよく、照度が低ければ低いほど警告レベルを上げてもよい。なお、上記各例において、制御部72および通信部30が、判定部の判定結果に応じた信号を送信する送信部の一例として機能する。スレーブ装置100が第1通信装置の一例として機能する。マスタ装置200が第2通信装置の一例として機能する。通信部120が、送信部から送信される信号を受信する受信部の一例として機能する。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 電源
20 センサ部
21 加速度センサ
22 照度センサ
30 通信部
40 発光部
50 報知部
60 記憶部
70 コントローラ
71 判定部
72 制御部
100 スレーブ装置
110 コントローラ
120 通信部
130 報知部
200 マスタ装置
300 通信システム

Claims (9)

  1. 加速度センサと、
    前記加速度センサの座標において、規定時間以上、前記加速度センサで検出される合成速度ベクトルがしきい値を上回りかつ前記合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部の判定結果に応じた信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする通信装置。
  2. 照度を検出する照度センサを備え、
    前記送信部は、前記照度センサの検出結果を前記信号に反映させることを特徴とする請求項1記載の通信装置。
  3. 前記送信部は、前記判定結果に応じて、信号の送信周期を変更することを特徴とする請求項1または2記載の通信装置。
  4. 加速度センサと、前記加速度センサの座標において、規定時間以上、前記加速度センサで検出される合成速度ベクトルがしきい値を上回りかつ前記合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に応じた信号を送信する送信部と、を備える第1通信装置と、
    前記送信部から送信される信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した信号に応じた報知を行う報知部と、を備える第2通信装置と、を備えることを特徴とする通信システム。
  5. 前記送信部は、電波を用いて前記信号を送信し、
    前記報知部は、前記受信部が受信する電波強度を前記報知に反映させることを特徴とする請求項4記載の通信システム。
  6. 前記送信部は、前記判定部の判定結果に応じた周期を用いて前記信号を送信し、
    前記報知部は、前記受信部が受信した時の周期の長さを前記報知に反映させることを特徴とする請求項4記載の通信システム。
  7. 加速度センサの座標において、規定時間以上、前記加速度センサで検出される合成速度ベクトルがしきい値を上回りかつ前記合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定し、
    前記判定の結果に応じた信号を送信する、ことを特徴とする通信方法。
  8. 加速度センサを備える第1通信装置が、前記加速度センサの座標において、規定時間以上、前記加速度センサで検出される合成速度ベクトルがしきい値を上回りかつ前記合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定し、前記判定の結果に応じた信号を送信し、
    第2通信装置が、受信した前記信号に応じた報知を行う、ことを特徴とする通信方法。
  9. コンピュータに、
    加速度センサの座標において、規定時間以上、前記加速度センサで検出される合成速度ベクトルがしきい値を上回りかつ前記合成速度ベクトルの向きが規定幅内にあるか否かを判定する処理と、
    前記判定の結果に応じた信号を送信する処理と、を実行させることを特徴とする通信プログラム。
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