JP4499621B2 - センサノード位置情報取得装置およびこれを利用したセンサノード位置情報取得システム - Google Patents

センサノード位置情報取得装置およびこれを利用したセンサノード位置情報取得システム Download PDF

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本発明は、居室空間や小規模屋外空間における空調や照明を制御するための人感センサ、紫外線や温度などを検出するための環境センサ等の配置位置を取得するセンサノード位置情報取得装置およびこれを利用したセンサノード位置情報取得システムに関するものである。
従来、居室空間や小規模屋外空間において、空調や照明を制御するための人感センサ、紫外線、温度などを検出するための環境センサ等のセンサは、予め特定された位置に配置されていた。特定された位置にセンサが配置されることにより検出が行われた場所を認識することができ、この認識された場所において検出結果に応じた適切な制御をすることができる。
この配置するセンサ位置の特定は、対象となる空間がの広域の屋外の場合は地図上で行われ、センサにＧＰＳ（Global Positioning System）機能を付加することによりセンサ自身が空間における位置を把握することができる。
しかし、対象となる空間が居室や小規模屋外空間などの場合はセンサ位置の特定を設計図面上で行うことが多く、特定後に設計図面にセンサ位置を入力しなければならず手間がかかっていた。また、センサの位置が時間により変わるような場合にはセンサ位置を特定することが困難であった。
非特許文献１にはセンサノードの位置情報を取得する方法として、図１７に示すように、他のセンサとの相互間関係を把握することにより自センサの位置情報を得る技術が記載されている。この技術は、あるセンサノードに対して電波受信可能な周辺のノードからの既知の位置情報を取得し、その取得した位置情報の重心をセンサノードの位置情報とする方法がとられている。
図１７において、センサＡ、センサＦ、およびセンサＧは位置情報取得済みのセンサノードであり、センサＢ、センサＣ、センサＤ、センサＥ、センサＨ、およびセンサＩは位置情報未取得のセンサノードである。
例えば、位置情報未取得のセンサノードであるセンサＥは、位置情報取得済みのセンサノードであるセンサＡ、センサＦ、およびセンサＧから求められた重心によりセンサ位置が取得され、位置情報未取得のセンサノードであるセンサＤは、位置情報取得済みのセンサノードであるセンサＡ、およびセンサＧから求められた重心によりセンサ位置が取得される。
"GPS-less low cost outdoor localization for small devices", IEEE, Personal Communications, October 2000
しかし、上記のＧＰＳを利用する方法は、屋外では適切に利用することができるが、屋内では衛星から受信するＧＰＳ電波が微弱になるため測定が困難であるという問題があった。また、センサ毎にＧＰＳを設けるとコストがかかるという問題があった。
また、非特許文献１に記載の方法も、通信状態の良い屋外での利用には適しているが、多重反射の起こりやすい屋内での利用には限界があるという問題があった。
さらに、非特許文献１に記載の方法では、電波受信可能な周辺のノードからの既知の位置情報を取得するにはある程度高密度にセンサノードを配置する必要があるとともに、初期段階において一定数のセンサノードに対して位置情報を持たせる必要があった。
よって本発明の目的は、屋内、屋外に関わらず、居室空間や小規模な屋外空間においてセンサノードの位置を把握することができるセンサノード位置情報取得装置およびこれを利用したセンサノード位置情報取得システムを提供することである。
上記目的を達成するために請求項１に記載の本発明は、空間に配置されたセンサノードの位置情報を取得するセンサノード位置情報取得装置であって、センサノードにより検出可能な被センシング体と、自装置を移動させるための可動部と、可動部により自装置が移動した距離および方向を測定する自位置測定部と、自位置測定部で測定された距離および方向と、この距離および方向の測定時刻とから自位置情報を生成する自位置情報生成部と、センサノードまたはセンサノードに接続された外部装置から、可動部の移動によりセンサノードのセンシングエリアを通過する際に検出される被センシング体の検出開始時刻、および被センシング体の検出終了時刻を含む被センシング体検出情報を取得する通信部と、被センシング体検出情報に含まれる検出開始時刻に対応した測定時刻の自位置情報と、被センシング体検出情報に含まれる検出終了時刻に対応した測定時刻の自位置情報との中心の位置情報を、センサノードの位置情報として生成するセンサノード位置情報生成部とを備えることを特徴とする。
また、請求項２は請求項１に記載のセンサノード位置情報取得装置であって、通信部で取得される被センシング体検出情報に含まれる被センシング体の検出開始時刻は、センサノードにおける検出反応レベルが予め設定された閾値を超えることにより被センシング体の検出が開始されたとみなされる時刻であり、被センシング体の検出終了時刻は、閾値を超えなくなることにより被センシング体の検出が終了したとみなされる時刻であることを特徴とする。
また、請求項３は請求項１または２に記載のセンサノード位置情報取得装置であって、センサノード位置情報生成部は、可動部の移動によりセンサノードのセンシングエリアを複数回通過することにより複数の検出開始時刻および複数の検出終了時刻を含む被センシング体検出情報をセンサノードまたはセンサノードに接続された外部装置から取り込み、取り込んだ被センシング体検出情報に含まれる複数の検出開始時刻および複数の検出終了時刻から任意に３つの時刻を抽出し、抽出された３つの時刻に対応した測定時刻の自位置情報の重心の位置情報をセンサノードの位置情報として生成することを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明のセンサノード位置情報取得システムは、被センシング体の検出の有無を示すセンシング結果情報と、この検出の有無の判断を行うセンシング時刻とから、センシング情報を生成するセンサノードと、センサノードで生成されたセンシング情報から、被センシング体が検出されない状態から検出された状態に切り替わったときのセンシング時刻である検出開始時刻と、その後被センシング体が検出された状態から検出されない状態に切り替わったときのセンシング時刻である検出終了時刻とを含む被センシング体検出情報を生成する検出情報処理サーバと、センサノードにより検出可能な被センシング体と、自装置を移動させるための可動部と、この可動部により自装置が移動した距離および方向を測定する自位置測定部と、この自位置測定部で測定された距離および方向とこの距離および方向の測定時刻とから自位置情報を生成する自位置情報生成部と、検出情報処理サーバから被センシング体検出情報を取得する通信部と、被センシング体検出情報に含まれる検出開始時刻に対応した測定時刻の自位置情報と、被センシング体検出情報に含まれる検出終了時刻に対応した測定時刻の自位置情報との中心の位置情報を、センサノードの位置情報として生成するセンサノード位置情報生成部とを有するセンサノード位置情報取得装置と、を備えることを特徴とする。
また、請求項５は請求項４に記載のセンサノード位置情報取得システムであって、通信部で取得される被センシング体検出情報に含まれる被センシング体の検出開始時刻は、センサノードにおける検出反応レベルが予め設定された閾値を超えることにより被センシング体の検出が開始されたとみなされる時刻であり、被センシング体の検出終了時刻は、閾値を超えなくなることにより被センシング体の検出が終了したとみなされる時刻であることを特徴とする。
また、請求項６は請求項４または５に記載のセンサノード位置情報取得システムであって、センサノード位置情報生成部は、可動部の移動によりセンサノードのセンシングエリアを複数回通過することにより複数の検出開始時刻および複数の検出終了時刻を含む被センシング体検出情報を検出情報処理サーバから取り込み、取り込んだ被センシング体検出情報に含まれる複数の検出開始時刻および複数の検出終了時刻から任意に３つの時刻を抽出し、抽出された３つの時刻に対応した測定時刻の自位置情報の重心の位置情報をセンサノードの位置情報として生成することを特徴とする。
また、請求項７に記載の本発明のセンサノード位置情報取得システムは、被センシング体の検出の有無を示すセンシング結果情報およびこの検出の有無の判断を行うセンシング時刻からセンシング情報を生成するセンシングモジュールと、センシングモジュールで生成されたセンシング情報から、被センシング体が検出されない状態から検出された状態に切り替わったときのセンシング時刻である検出開始時刻と、その後被センシング体が検出された状態から検出されない状態に切り替わったときのセンシング時刻である検出終了時刻とを含む被センシング体検出情報を生成する被センシング体検出情報生成部とを有するセンサノードと、センシングモジュールにより検出可能な被センシング体と、自装置を移動させるための可動部と、この可動部により自装置が移動した距離および方向を測定する自位置測定部と、この自位置測定部で測定された距離および方向と、この距離および方向の測定時刻とから自位置情報を生成する自位置情報生成部と、センサノードから被センシング体検出情報を取得する通信部と、被センシング体検出情報に含まれる検出開始時刻に対応した測定時刻の自位置情報と、被センシング体検出情報に含まれる検出終了時刻に対応した測定時刻の自位置情報との中心の位置情報を、センサノードの位置情報として生成するセンサノード位置情報生成部とを有するセンサノード位置情報取得装置とを備えることを特徴とする。
また、請求項８は請求項７に記載の記載のセンサノード位置情報取得システムであって、通信部で取得される被センシング体検出情報に含まれる被センシング体の検出開始時刻は、センサモジュールにおける検出反応レベルが予め設定された閾値を超えることにより被センシング体の検出が開始されたとみなされる時刻であり、被センシング体の検出終了時刻は、閾値を超えなくなることにより被センシング体の検出が終了したとみなされる時刻であることを特徴とする。
本発明のセンサノード位置情報取得装置およびこれを利用したセンサノード位置情報取得システムによれば、居室空間や小規模な屋外空間においてセンサノードを配置する際に、予め配置位置を特定したり設計図面に入力したりすることなくセンサノードの位置を把握することができるため、配置置作業および配置位置の変更作業にかかる手間が大幅に軽減される。
また、本発明のセンサノード位置情報取得装置およびこれを利用したセンサノード位置情報取得システムによれば、位置情報を取得するための特殊なセンサをセンサノードに取り付けることなくセンサノードの位置を把握することができ、簡易な構成で設計することができる。
〈第１実施形態〉
本発明の第１実施形態によるセンサノード位置情報取得システムについて、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態によるセンサノード位置情報取得システム１の構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるセンサノード位置情報取得システム１は、位置の検出が行われる複数のセンサノード１０と、検出情報処理サーバ２０と、センサノード位置情報取得装置３０とが、有線または無線の通信媒体により通信可能な状態に構成されている。
この有線の通信媒体として利用可能なものには、ＬＡＮ回線、電力線などがあり、無線の通信媒体として利用可能なもには、携帯電話、ＰＨＳ、無線ＬＡＮ、小電力無線、および微弱無線の回線や、無線通信を確率する技術であるZigBeeやBLOETOOTHなどを利用した回線などがある。
センサノード１０は、センシングモジュール１１と、通信部１２とを有する。
センシングモジュール１１は、温度、圧力、磁気、光、ガス、超音波、電磁波等の被センシング体の検出を行うものであり、センシングモジュール１１ごとに検出処理可能な範囲（センシングアリア）を有する。センシングモジュール１１がセンシングエリアにおいて被センシング体を検出しないときには検出の有無をON/OFFで示すセンシング結果情報をOFFにし、被センシング体を検出したときはONにして、センサノード１０を識別するセンサＩＤ情報と、検出を行ったセンシング時刻とともにセンシング情報を生成する。
通信部１２は、センシングモジュール１１で生成されたセンシング情報を検出情報処理サーバ２０に送信する。
検出情報処理サーバ２０は、通信部２１と、センシング情報格納部２２と、被センシング体検出情報生成部２３と、センサノード位置情報格納部２４とを有する。
通信部２１は、センサノード１０およびセンサノード位置情報取得装置３０との通信を行う。
センシング情報格納部２２は、センサノード１０から通信部２１を介して受信したセンシング情報を格納する。
被センシング体検出情報生成部２３は、センシング情報格納部２２に格納されたセンシング情報からセンシング結果情報がONのセンシング情報を抽出し、被センシング体検出情報を生成する。
センサノード位置情報格納部２４は、センサノード位置情報取得装置３０で取得されるセンサノード位置情報を格納する。
センサノード位置情報取得装置３０は、被センシング体３１と、可動部３２と、自位置測定部３３と、自位置情報生成部３４と、通信部３５と、センサノード位置情報生成部３６とを有する。
被センシング体３１は、センサノード１０が反応する被センシング体源である。
可動部３２は、センサノード位置情報取得装置３０を移動させる機能を有する。例えば、車輪や翼などが利用される。
自位置測定部３３は、可動部３２により移動した距離および方向を測定する機能を有する。例えば、距離測定計やジャイロなどが利用される。
自位置情報生成部３４は、自位置測定部３３で測定された測定結果とその測定時刻とからセンサノード位置情報取得装置３０の自位置情報を生成する。
通信部３５は、検出情報処理サーバ２０との通信を行う。
センサノード位置情報生成部３６は、通信部３５を介して検出情報処理サーバから受信された被センシング体検出情報と自位置情報生成部３４で生成された自位置情報とからセンサノード位置情報を生成する。
本実施形態において、センサノード１０とセンサノード位置情報取得装置３０とは時刻同期がとられている。
次に、本実施形態におけるセンサノード位置情報取得システム１の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。本実施形態では、センサノード１０としてデジタル反応式人感センサが室内に設置されている場合について説明する。デジタル反応式人感センサは、人から放出される熱線（赤外線）を被センシング体として検知することにより、センシング可能な範囲内の人の動きをデジタルデータにより把握する。
まず、被センシング体３１から被センシング体である赤外線が放出されている状態（Ｓ１）で、センサノードが配置されている検出対象室内の所定位置にセンサノード位置情報取得装置３０が設置される。
センサノード位置情報取得装置３０は、可動部３２の車輪により室内を移動し（Ｓ２）、一定時間間隔ごとに時刻（t）における移動距離および移動方向が自位置測定部３３の距離測定計およびジャイロで測定される（Ｓ３）。
次に、自位置情報生成部３４において、自位置測定部３３で測定された時刻（t）における移動距離および移動方向の測定結果から検出対象室内におけるセンサノード位置情報取得装置３０の位置座標（X,Y）が算出され、下記式（１）で表される時刻（t）におけるセンサノード位置情報取得装置３０の自位置情報が生成される（Ｓ４）。
〔数１〕
（Xt,Yt） （１）
一方、センサノード１０のセンシングモジュール１１では、一定時間間隔ごとのセンシングにより、センシングエリアにおいて被センシング体が検出されるかどうかが判断される（Ｓ５）。
ここで、センサノード位置情報取得装置３０がセンサノード１０のセンシングエリア外にあるときは、センシングモジュール１１により被センシング体は検出されず、検出の有無がON/OFFで示されるセンシング結果情報がOFFに設定される。そしてセンシングモジュール１１では、このセンシング結果情報と、センサノード１０を識別するセンサＩＤ情報と、検出を行ったセンシング時刻とからセンシング情報が生成される（Ｓ６）。
また、センサノード位置情報取得装置３０が可動部３２により移動されることによりセンサノード１０のセンシングエリア内に入ると、センシングモジュール１１により被センシング体３１から送出されている被センシング体が検出される。
この被センシング体が検出されることにより、センシングモジュール１１ではセンシング結果情報がONに切り替えられ、同様にセンサＩＤ情報とセンジング時刻とともにセンシング情報が生成される（Ｓ６）。
これらのセンシング情報は、生成されるごとに通信部１２を介して検出情報処理サーバ２０へ送信される（Ｓ７）。
検出情報処理サーバ２０では、通信部２１を介してセンシング情報が受信され、センシング情報格納部２２に格納される（Ｓ８）。
格納されたセンシング情報のセンシング結果情報がONであり、かつセンサＩＤ情報で識別されるセンサノードの位置情報が未知である場合は、被センシング体検出情報生成部２３において被センシング体検出情報が生成される（Ｓ９）。
この被センシング体検出情報は、センシング結果情報がOFFからONに切り替わったとき、つまりセンシングエリア内にセンサノード位置情報取得装置３０が入ったときのセンシング時刻である検出開始時刻（t1）と、その後センシング位置結果情報がONからOFFに切り替わったとき、つまりセンシングエリア外にセンサノード位置情報取得装置３０が出たときのセンシング時刻である検出終了時刻（t2）により生成される。
図３は、センサノードＳのセンシングエリアａにおける、センサノード位置情報取得装置３０の被センシング体の検出開始位置Ｐと検出終了位置Ｑを示す説明図である。図３に示すように、センサノード位置情報取得装置３０が矢印の方向にセンサノードＳのセンシングエリアａを移動したとき、被センシング体の検出開始位置Ｐの時刻は（t1）であり、検出終了位置Ｑの時刻は（t2）である。
図４は、センシング結果情報における被センシング体検出反応を示すグラフである。グラフの横軸は経過した時間を示し、縦軸は検出時の反応レベルを示す。デジタル反応式のセンサでは、同一のセンサノードのセンシングエリアにおいて検出される反応レベルは同値である。図４に示すように、検出開始時刻（t1）から検出終了時刻（t2）の間は被センシング体が検出されており、センシング結果情報はONである。
生成された被センシング体検出情報は、通信部２１を介してセンサノード位置情報取得装置３０に送信される（Ｓ１０）。
センサノード位置情報取得装置３０では、通信部３５を介して被センシング体検出情報が受信され、センサノード位置情報生成部３６に送出される（Ｓ１１）。
センサノード位置情報生成部３６では、取得された被センシング体検出情報（検出開始時刻（t1）および検出終了時刻（t2））と自位置情報生成部３４において生成された自位置情報（Xt,Yt）とから検出開始時刻における自位置の座標（Xt1，Yt1）および検出終了時刻における自位置の座標（Xt2，Yt2）が特定され、その中間座標が下記式（２）に示すセンサノード位置情報として生成される（Ｓ１２）。
〔数２〕
（1/2（Xt1＋Xt2）,（1/2（Yt1＋Yt2）） （２）
生成されたセンサノード位置情報は、通信部３５を介して検出情報処理サーバ２０に送信される（Ｓ１３）。検出情報処理サーバ２０では、通信部２１を介してこのセンサノード位置情報が受信され、センサノード位置情報格納部２４に格納される（Ｓ１４）。
以上の第１実施形態によれば、センサノード位置情報取得装置は移動しながら被センシング体を放出することによりセンサノードでの検出結果を取得するとともに、被センシング体が検出されたときの自らの位置を特定することでセンサノードの位置情報を取得することができるため、既に室内に配置されているセンサノードの位置を特定することが可能である。
また、位置情報を取得したいセンサノードに合わせて被センシング体を換えれば、多種のセンサノードの位置情報の取得に対応することができる。
〈第２実施形態〉
本発明の第２実施形態によるセンサノード位置情報取得システムについて、図１、図２、図５〜図９を参照して説明する。図１における本実施形態によるセンサノード位置情報取得システム１の構成は、第１実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
また、図２における本実施形態による本実施形態におけるセンサノード位置情報取得システム１の動作は、センサノード位置情報取得装置３０で自位置情報が生成される動作、センサノード１０でセンシング情報が生成される動作、検出情報処理サーバ２０でセンシング情報が受信・格納される動作であるステップＳ１〜ステップＳ８までは第１実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
第１実施形態と異なる点は、同一のセンサノードＳのセンシングエリアａに対して、センサノード位置情報取得装置３０が２回以上通過するように操作されることである。
ここでは、同一のセンサノードのセンシングエリアに対して、センサノード位置情報取得装置３０が２回通過した場合について、図５〜図９を参照して説明する。
同距離の半径dsを持つ複数のセンサノードＡ〜Ｈが室内に配置されているとき、センサノード位置情報取得装置３０がセンサノードの半径dsより短い距離dごとの間隔で矢印のように直線に移動するように操作されることにより、各センシングエリアをセンサノード位置情報取得装置３０がそれぞれ２回通過する。
図６は、図５のセンシング結果情報における被センシング体検出反応を示すグラフである。グラフの横軸は経過した時間を示し、縦軸は検出時の反応レベルを示す。図６において、Ａ(1)はセンサノード位置情報取得装置３０がセンサノードＡのセンサエリアを１回目に通過したときの検出反応を示し、Ａ(2)はセンサノード位置情報取得装置３０がセンサノードＡのセンサエリアを２回目に通過したときの検出反応を示す。以下、Ｂ(1)〜Ｈ(2)についても同様である。
また、検出反応Ａ(1)の検出が開始した時刻を第１検出開始時刻（t1）とし、検出反応Ａ(1)の検出が終了した時刻を第１検出終了時刻（t2）とし、検出反応Ａ(2)の検出が開始した時刻を第２検出開始時刻（t3）とし、検出反応Ａ(2)の検出が終了した時刻を第１検出終了時刻（t4）とする。
図７は、センサノードＳのセンシングエリアａにおける、センサノード位置情報取得装置３０の被センシング体の第１検出開始位置Ｐ、第１検出終了位置Ｑ、および、第２検出開始位置Ｒ、第２検出終了位置Ｕを示す説明図である。図７に示すように、センサノード位置情報取得装置３０が矢印の方向にセンサノードＳのセンシングエリアａを移動したとき、被センシング体の第１検出開始位置Ｐの時刻は（t1）であり、第１検出終了位置Ｑの時刻は（t2）であり、第２検出開始位置Ｒの時刻は（t3）であり、第２検出終了位置Ｕの時刻は（t4）である。
図８は、センシング結果情報における被センシング体検出反応を示すグラフである。グラフの横軸は経過した時間を示し、縦軸は検出時の反応レベルを示す。デジタル反応式のセンサでは、同一のセンサノードのセンシングエリアにおいて検出される反応レベルは同値である。図８に示すように、第１検出開始時刻（t1）から第１検出終了時刻（t2）の間、および、第２検出開始時刻（t3）から第２検出終了時刻（t4）の間は被センシング体が検出されており、センシング結果情報はONである。
このようにして、同一のセンサノードＳのセンシングエリアａに対してセンサノード位置情報取得装置３０が２回通過した場合、被センシング体検出情報は、第１検出開始時刻（t1）、第１検出終了時刻（t2）、第２検出開始時刻（t3）、および第２検出終了時刻（t4）により生成される（Ｓ９）。
生成された被センシング体検出情報は、通信部２１を介してセンサノード位置情報取得装置３０に送信される（Ｓ１０）。
センサノード位置情報取得装置３０では、通信部３５を介して被センシング体検出情報が受信され、センサノード位置情報生成部３６に送出される（Ｓ１１）。
センサノード位置情報生成部３６では、まず、取得された被センシング体検出情報である第１検出開始時刻（t1）、第１検出終了時刻（t2）、第２検出開始時刻（t3）、および第２検出終了時刻（t4）から、任意の３つの時刻が抽出される。ここでは、第１検出開始時刻（t1）、第１検出終了時刻（t2）、および第２検出開始時刻（t3）が抽出されたものとする。
次に、センサノード位置情報生成部３６において、抽出された第１検出開始時刻（t1）、第１検出終了時刻（t2）、および第２検出開始時刻（t3）と、自位置情報生成部３４において生成された自位置情報（Xt,Yt）とから第１検出開始時刻における自位置の座標（Xt1，Yt1）、第１検出終了時刻における自位置の座標（Xt2，Yt2）、および第２検出開始時刻における自位置の座標（Xt3，Yt3）が特定される。
この３つの座標（座標（Xt1，Yt1）、座標（Xt2，Yt2）、および、（Xt3，Yt3））は同一のセンサエリアａの円弧上の点であるため、図９に示すように、この３点を頂点とする三角形の外心（Xs、Ys）が求められ、この外心（Xs、Ys）がセンサノード位置情報生成部３６においてセンサノード位置情報として生成される。
以上の第２実施形態によれば、センサノード位置情報を生成するための座標が３点であるため、第１実施形態よりもさらに精度の高いセンサノード位置情報を生成することができる。
〈第３実施形態〉
本発明の第３実施形態によるセンサノード位置情報取得システムについて、図１０および図１１を参照して説明する。本実施形態によるセンサノード位置情報取得システム１の構成は、第１実施形態および第２実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
本実施形態では、センサノード１０としてアナログ反応式音圧センサが室内に設置されている。
本実施形態においてセンシング結果情報は、図１０に示すように、センサノード位置情報取得装置３０がセンシングエリア内に入ったときのセンシング時刻である検出開始時刻（t1）と、センシングエリア外に出たときのセンシング時刻である検出終了時刻（t2）により生成される。
アナログ反応式のセンサの場合は、図１１に示すように、反応レベルが閾値（α）を超えたときをセンサノード位置情報取得装置３０がセンシングエリアａ内に入ったときとみなし、その時刻を検出開始時刻（t1）とする。また、その後反応レベルが閾値（α）より小さくなったときをセンサノード位置情報取得装置３０がセンシングエリアａ外に出たときとみなし、検出終了時刻（t2）とする。
上記のようにして得られたセンシング情報から第１実施形態と同様に被センシング体検出情報が生成され、さらにはセンサノード位置情報が生成される。
以上の第３実施形態によれば、アナログ反応式のセンサにおいても適用することができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、閾値（α）の値を変化させることにより、検出反応が弱いセンサノード等も検出可能にすることができる。
〈第４実施形態〉
本発明の第４実施形態によるセンサノード位置情報取得システムについて、図１２〜図１４を参照して説明する。本実施形態によるセンサノード位置情報取得システム１の構成は、第１実施形態〜第３実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
また、本実施形態において、第３実施形態と同様にセンサノード１０としてアナログ反応式音圧センサが室内に設置されている。
さらに、本実施形態において、第２実施形態と同様に同一のセンサノードＳのセンシングエリアａに対して、センサノード位置情報取得装置３０が２回以上通過するように操作される。
図５のように、同距離の半径dsを持つ複数のアナログ反応式音圧センサＡ〜Ｈが配置された室内で、第２実施形態と同様に矢印の経路でセンサノード位置情報取得装置３０が移動されたときの被センシング体検出反応を、図１４のグラフに示す。
グラフの横軸は経過した時間を示し、縦軸は検出時の反応レベルを示す。図１４において、Ａ(1)のピークを持つ波形(以下、「ピークＡ(1)波形」と称する)はセンサノード位置情報取得装置３０がセンサノードＡのセンサエリアを１回目に通過したときの検出反応を示し、Ａ(2)のピークを持つ波形(以下、「ピークＡ(2)波形」と称する)はセンサノード位置情報取得装置３０がセンサノードＡのセンサエリアを２回目に通過したときの検出反応を示す。以下、Ｂ(1)〜Ｈ(2)についても同様である。
また、ピークＡ(1)波形においてエネルギー値が点線で示す閾値（α）を超えたときをセンサノード位置情報取得装置３０がセンシングエリアａ内に入ったときとみなしてその時刻を第1検出開始時刻（t1）とし、エネルギー値が閾値（α）より低くなったときをセンシングエリアａ外に出たときとみなしてその時刻を第1検出終了時刻（t2）とする。さらに、ピークＡ(2)波形においてエネルギー値が点線で示す閾値（α）を超えたときをセンサノード位置情報取得装置３０が２回目にセンシングエリアａ内に入ったときとみなしてその時刻を第２検出開始時刻（t3）とし、エネルギー値が閾値（α）より低くなったときをセンシングエリアａ外に出たときとみなしてその時刻を第２検出終了時刻（t4）とする。
このようにして得られたセンシング情報から第２実施形態と同様に被センシング体検出情報が生成され、さらにはセンサノード位置情報が生成される。
上記の第４実施形態によれば、アナログ反応式のセンサにおいても、第２実施形態と同様に精度の高いセンサノード位置情報を生成することができる。
また、閾値（α）の値を変化させることにより、検出反応が弱いセンサノード等も検出可能にすることができる。
〈第５実施形態〉
本発明の第５実施形態によるセンサノード位置情報取得システム２について、図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態によるセンサノード位置情報取得システム２の構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるセンサノード位置情報取得システム２は、センサノード位置情報取得装置３０と、センサノード４０とを有する。
センサノード位置情報取得装置３０の構成は、第１実施形態〜第４実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
センサノード４０は、センシングモジュール４１と、センシング情報格納部４２と、被センシング体検出情報生成部４３と、通信部４４とを有する。
センシングモジュール４１は、温度、圧力、磁気、光、ガス、超音波、電磁波等の被センシング体の検出を行うものであり、センシングモジュール１１ごとに検出処理可能な範囲（センシングアリア）を有する。センシングモジュール１１がセンシングエリアにおいて被センシング体を検出しないときには検出の有無をON/OFFで示すセンシング結果情報をOFFにし、被センシング体を検出したときはONにして、センサノード１０を識別するセンサＩＤ情報と、検出を行ったセンシング時刻とともにセンシング情報を生成する。
センシング情報格納部４２は、センシングモジュール４１で生成されたセンシング情報を格納する。
被センシング体検出情報生成部４３は、センシング情報格納部４２に格納されたセンシング情報において被センシング体が検出されているときに、被センシング体検出情報を生成する。
通信部４４は、センサノード位置情報取得装置３０との通信を行う。
本実施形態において、センサノード４０とセンサノード位置情報取得装置３０とは時刻同期がとられている。
次に、本実施形態におけるセンサノード位置情報取得システム２の動作を、図１６のフローチャートを参照して説明する。
まず、被センシング体３１から被センシング体が放出されている状態で、センサノードが配置されている検出対象室内の所定位置にセンサノード位置情報取得装置３０が設置される（Ｓ２１）。
センサノード位置情報取得装置３０は、可動部３２の車輪により室内を移動し（Ｓ２２）、一定時間間隔ごとに時刻（t）における移動距離および移動方向が自位置測定部３３の距離測定計およびジャイロで測定される（Ｓ２３）。
次に、自位置情報生成部３４において、自位置測定部３３で測定された時刻（t）における移動距離および移動方向の測定結果から検出対象室内におけるセンサノード位置情報取得装置３０の位置座標（X,Y）が算出され、下記式（１）で表される時刻（t）におけるセンサノード位置情報取得装置３０の自位置情報が生成される（Ｓ２４）。
〔数３〕
（Xt,Yt） （１）
一方、センサノード４０のセンシングモジュール４１では、一定時間間隔ごとのセンシングにより、センシングエリアにおいて被センシング体が検出されるかどうかが判断される（Ｓ２５）。
ここで、センサノード位置情報取得装置３０がセンサノード４０のセンシングエリア外にあるときは、センシングモジュール４１により被センシング体は検出されず、検出の有無がON/OFFで示されるセンシング結果情報がOFFに設定される。そしてセンシングモジュール４１では、このセンシング結果情報と、センサノード４０を識別するセンサＩＤ情報と、検出を行ったセンシング時刻とからセンシング情報が生成される（Ｓ２６）。
また、センサノード位置情報取得装置３０が可動部３２により移動されることによりセンサノード４０のセンシングエリア内に入ると、センシングモジュール４１により被センシング体３１から送出されている被センシング体が検出される。
この被センシング体が検出されることにより、センシングモジュール４１ではセンシング結果情報がONに切り替えられ、同様にセンサＩＤ情報とセンジング時刻とともにセンシング情報が生成される（Ｓ２６）。
これらのセンシング情報は、生成されるごとにセンシング情報格納部４２に格納される。
格納されたセンシング情報のセンシング結果情報がONであり、かつセンサＩＤ情報で識別されるセンサノードの位置情報が未知である場合は、被センシング体検出情報生成部４３において被センシング体検出情報が生成される（Ｓ２７）。
この被センシング体検出情報は、センシング結果情報がOFFからONに切り替わったとき、つまりセンシングエリア内にセンサノード位置情報取得装置３０が入ったときのセンシング時刻である検出開始時刻（t1）と、その後センシング位置結果情報がONからOFFに切り替わったとき、つまりセンシングエリア外にセンサノード位置情報取得装置３０が出たときのセンシング時刻である検出終了時刻（t2）により生成される。
生成された被センシング体検出情報は、通信部４４を介してセンサノード位置情報取得装置３０に送信される（Ｓ２８）。
センサノード位置情報取得装置３０では、通信部３５を介して被センシング体検出情報が受信され（Ｓ２９）、センサノード位置情報生成部３６に送出される。
センサノード位置情報生成部３６では、取得された被センシング体検出情報（検出開始時刻（t1）および検出終了時刻（t2））と自位置情報生成部３４において生成された自位置情報（Xt,Yt）とから検出開始時刻における自位置の座標（Xt1，Yt1）および検出終了時刻における自位置の座標（Xt2，Yt2）が特定され、その中間座標が下記式（２）に示すセンサノード位置情報として生成される（Ｓ３０）。
〔数４〕
（1/2（Xt1＋Xt2）,（1/2（Yt1＋Yt2）） （２）
以上の第５実施形態によれば、センサノード４０にセンシング情報格納部４２および被センシング体検出情報生成部４３を設けることにより、別途サーバ装置を設けることなく、センサノード位置情報取得装置３０によりセンサノード位置情報を取得することができる。
以上の第１実施形態〜第５実施形態では、被センシング体が１種類の場合について説明したが、相互に検出に影響を及ぼさない物質であれば、センサノード位置情報取得装置に複数の被センシング体を同時に設けることも可能である。複数の被センシング体を設けることにより、多種のセンサノードの位置を１つのセンサノード位置情報取得装置で取得することが可能である。
また、第１実施形態〜第５実施形態に記載の方法を複数回実施し、生成されたセンサノード位置情報の平均をとることにより、さらに精度の高いセンサノード位置情報を取得することができる。
本発明の第１実施形態によるセンサノード位置情報取得システムを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態によるセンサノード位置情報取得システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置がセンシングエリアを通過した状態を示す説明図である。 本発明の第１実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置がセンシングエリアを通過したときの反応レベルを示すグラフである。 本発明の第２実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置が複数のセンシングエリアを通過した状態を示す説明図である。 本発明の第２実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置が複数のセンシングエリアを通過したときの反応レベルを示すグラフである。 本発明の第２実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置がセンシングエリアを通過した状態を示す説明図である。 本発明の第２実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置がセンシングエリアを通過したときの反応レベルを示すグラフである。 本発明の第２実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置により生成されたセンサノードの位置情報を示す説明図である。 本発明の第３実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置がセンシングエリアを通過した状態を示す説明図である。 本発明の第３実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置がセンシングエリアを通過したときの反応レベルを示すグラフである。 本発明の第４実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置がセンシングエリアを通過した状態を示す説明図である。 本発明の第４実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置がセンシングエリアを通過したときの反応レベルを示すグラフである。 本発明の第４実施形態によるセンサノード位置情報取得システムにおいて、センサノード位置情報取得装置が複数のセンシングエリアを通過したときの反応レベルを示すグラフである。 本発明の第５実施形態によるセンサノード位置情報取得システムを示すブロック図である。 本発明の第５実施形態によるセンサノード位置情報取得システムの動作を示すフローチャートである。 従来のセンサノードの位置情報を取得するシステムを示す説明図である。
符号の説明
１…感情情報交換部
２…センサノード位置情報取得システム
１０…センサノード
１１…センシングモジュール
１２…通信部
２０…検出情報処理サーバ
２１…通信部
２２…センシング情報格納部
２３…被センシング体検出情報生成部
２４…センサノード位置情報格納部
３０…センサノード位置情報取得装置
３１…被センシング体
３２…可動部
３３…自位置測定部
３４…自位置情報生成部
３５…通信部
３６…センサノード位置情報生成部
４０…センサノード
４１…センシングモジュール
４２…センシング情報格納部
４３…被センシング体検出情報生成部
４４…通信部

Claims (8)

  1. 空間に配置されたセンサノードの位置情報を取得するセンサノード位置情報取得装置であって、
    前記センサノードにより検出可能な被センシング体と、
    自装置を移動させるための可動部と、
    前記可動部により自装置が移動した距離および方向を測定する自位置測定部と、
    前記自位置測定部で測定された距離および方向と、この距離および方向の測定時刻とから自位置情報を生成する自位置情報生成部と、
    前記センサノードまたは前記センサノードに接続された外部装置から、前記可動部の移動により前記センサノードのセンシングエリアを通過する際に検出される前記被センシング体の検出開始時刻、および前記被センシング体の検出終了時刻を含む被センシング体検出情報を取得する通信部と、
    前記被センシング体検出情報に含まれる検出開始時刻に対応した測定時刻の自位置情報と、前記被センシング体検出情報に含まれる検出終了時刻に対応した測定時刻の自位置情報との中心の位置情報を、前記センサノードの位置情報として生成するセンサノード位置情報生成部と、
    を備えることを特徴とするセンサノード位置情報取得装置。
  2. 前記通信部で取得される被センシング体検出情報に含まれる前記被センシング体の検出開始時刻は、前記センサノードにおける検出反応レベルが予め設定された閾値を超えることにより被センシング体の検出が開始されたとみなされる時刻であり、前記被センシング体の検出終了時刻は、前記閾値を超えなくなることにより被センシング体の検出が終了したとみなされる時刻である
    ことを特徴とする請求項１に記載のセンサノード位置情報取得装置。
  3. 前記センサノード位置情報生成部は、前記可動部の移動により前記センサノードのセンシングエリアを複数回通過することにより複数の前記検出開始時刻および複数の前記検出終了時刻を含む被センシング体検出情報を前記センサノードまたは前記センサノードに接続された外部装置から取り込み、取り込んだ被センシング体検出情報に含まれる複数の検出開始時刻および前記複数の検出終了時刻から任意に３つの時刻を抽出し、抽出された３つの時刻に対応した測定時刻の自位置情報の重心の位置情報を前記センサノードの位置情報として生成する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサノード位置情報取得装置。
  4. 被センシング体の検出の有無を示すセンシング結果情報と、この検出の有無の判断を行うセンシング時刻とから、センシング情報を生成するセンサノードと、
    前記センサノードで生成されたセンシング情報から、被センシング体が検出されない状態から検出された状態に切り替わったときのセンシング時刻である検出開始時刻と、その後被センシング体が検出された状態から検出されない状態に切り替わったときのセンシング時刻である検出終了時刻とを含む被センシング体検出情報を生成する検出情報処理サーバと、
    前記センサノードにより検出可能な被センシング体と、自装置を移動させるための可動部と、この可動部により自装置が移動した距離および方向を測定する自位置測定部と、この自位置測定部で測定された距離および方向とこの距離および方向の測定時刻とから自位置情報を生成する自位置情報生成部と、前記検出情報処理サーバから前記被センシング体検出情報を取得する通信部と、前記被センシング体検出情報に含まれる検出開始時刻に対応した測定時刻の自位置情報と、前記被センシング体検出情報に含まれる検出終了時刻に対応した測定時刻の自位置情報との中心の位置情報を、前記センサノードの位置情報として生成するセンサノード位置情報生成部とを有するセンサノード位置情報取得装置と、
    を備えることを特徴とするセンサノード位置情報取得システム。
  5. 前記通信部で取得される被センシング体検出情報に含まれる前記被センシング体の検出開始時刻は、前記センサノードにおける検出反応レベルが予め設定された閾値を超えることにより被センシング体の検出が開始されたとみなされる時刻であり、前記被センシング体の検出終了時刻は、前記閾値を超えなくなることにより被センシング体の検出が終了したとみなされる時刻である
    ことを特徴とする請求項４に記載のセンサノード位置情報取得システム。
  6. センサノード位置情報生成部は、前記可動部の移動により前記センサノードのセンシングエリアを複数回通過することにより複数の前記検出開始時刻および複数の前記検出終了時刻を含む被センシング体検出情報を前記検出情報処理サーバから取り込み、取り込んだ被センシング体検出情報に含まれる複数の検出開始時刻および前記複数の検出終了時刻から任意に３つの時刻を抽出し、抽出された３つの時刻に対応した測定時刻の自位置情報の重心の位置情報を前記センサノードの位置情報として生成する
    ことを特徴とする請求項４または５に記載のセンサノード位置情報取得システム。
  7. 被センシング体の検出の有無を示すセンシング結果情報およびこの検出の有無の判断を行うセンシング時刻からセンシング情報を生成するセンシングモジュールと、前記センシングモジュールで生成されたセンシング情報から、被センシング体が検出されない状態から検出された状態に切り替わったときのセンシング時刻である検出開始時刻と、その後被センシング体が検出された状態から検出されない状態に切り替わったときのセンシング時刻である検出終了時刻とを含む被センシング体検出情報を生成する被センシング体検出情報生成部とを有するセンサノードと、
    前記センシングモジュールにより検出可能な被センシング体と、自装置を移動させるための可動部と、この可動部により自装置が移動した距離および方向を測定する自位置測定部と、この自位置測定部で測定された距離および方向と、この距離および方向の測定時刻とから自位置情報を生成する自位置情報生成部と、前記センサノードから被センシング体検出情報を取得する通信部と、前記被センシング体検出情報に含まれる検出開始時刻に対応した測定時刻の自位置情報と、前記被センシング体検出情報に含まれる検出終了時刻に対応した測定時刻の自位置情報との中心の位置情報を、前記センサノードの位置情報として生成するセンサノード位置情報生成部とを有するセンサノード位置情報取得装置と、
    を備えることを特徴とするセンサノード位置情報取得システム。
  8. 前記通信部で取得される被センシング体検出情報に含まれる前記被センシング体の検出開始時刻は、前記センサモジュールにおける検出反応レベルが予め設定された閾値を超えることにより被センシング体の検出が開始されたとみなされる時刻であり、前記被センシング体の検出終了時刻は、前記閾値を超えなくなることにより被センシング体の検出が終了したとみなされる時刻である
    ことを特徴とする請求項７に記載のセンサノード位置情報取得システム。
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