JP4699277B2

JP4699277B2 - 無線装置及び異常検出方法

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Publication number: JP4699277B2
Application number: JP2006127904A
Authority: JP
Inventors: 晃平水野; 玄武諸橋; 伊智三中村; 雅史清水; 誠遠藤; 順一岸上
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-05-01
Also published as: JP2007300499A

Description

本発明は、電波を送信する無線装置（主に無線モジュールや無線タグ）およびその電波を受信する受信装置（リーダ）を活用する際に、複数の無線装置を動作させるよう同期を確立する無線装置及びその無線装置における異常検出方法に関する。

従来から、無線装置は電力の消費を低減することが求められている。特に電池で駆動する場合は、その電池寿命を延ばすことが重要で、そのため消費電力の低減が課題である。
非特許文献１では、この消費電力低減の課題を、間欠受信待ち受け動作の時間を短くすることにより解決し、主に電力消費を低減することができ、また、その結果として電池駆動では電池寿命を延ばすことのできる技術が述べられている。この技術を図９に示す。同図においては、（ａ）に示す間欠待受時間を、自分宛の電波がない場合には（ｂ）に示すようにより短い時間へと改善している。
超小型・低消費電力の双方向小電力無線モジュールを開発，[online]，２００５年５月１９日，松下電器産業，[平成１８年３月６日検索]，インターネット<http://panasonic.co.jp/corp/news/official.data/data.dir/jn050519-1/jn050519-1.html>

無線タグのような無線装置を複数個利用する場合に、この複数の無線装置間の情報や、或いは当該無線装置にセンサなどが搭載されているときにはこれらの複数の無線装置が取得する情報を相互に活用して、さらにこれら無線装置の適用を拡張する技術が求められている。特に、単に複数の無線装置が存在している状態では、個々の無線装置のみが持つ情報からは判断できないことがある。また、無線装置が個々に持つ情報がそれぞれ異なる場合にも、何ら相互の情報が共有されないために、複数の無線装置を全体として捉えたときの意味がなく、それらの情報からの対応も限られたものになってしまっている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、無線タグ等の無線装置の電力消費を低減しながら、複数の無線装置間で情報を相互に共有することによりその適用領域を拡張することができる無線装置及びその同期確立方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、他の無線装置との間で相互に通信を行う無線装置であって、センサと、自身の備える前記センサによる検出内容を示すセンサ情報、または、当該センサから取得したセンサ情報の履歴を示す履歴情報を他の無線装置に送信する送信手段と、他の無線装置から、当該他の無線装置におけるセンサ情報、または、履歴情報を受信する受信手段と、前記受信手段により他の無線装置から受信したセンサ情報または履歴情報と、自身のセンサ情報または履歴情報とを比較し、これらの情報間に大きな差異があると判定するための所定の条件を満たしていると判断した場合に、所定の異常通知処理または異常履歴の保存処理を行う異常検出手段と、外部からの起動信号の受信、または、自身の備える前記センサから入力された信号に基づき、前記受信手段による受信タイミングと他の無線装置との送信タイミング、及び、前記送信手段による送信タイミングと他の無線装置との受信タイミングを合わせて同期状態を確立する送受信制御手段とを備え、前記送受信制御手段は、前記同期状態の確立にあたり、受信ウィンドウサイズを所定の最大値に設定し、該受信ウィンドウサイズの時間間隔のみ前記受信手段により他の無線装置からの信号を受信するとともに、指定されたタイミングで前記送信手段により信号を送信する間欠動作を開始させ、前記受信手段が他の無線装置からの信号を受信した場合に前記受信ウィンドウサイズを縮小する処理を、前記受信ウィンドウサイズが所定の最小値になるまで繰り返すことを特徴とする無線装置である。

また、本発明は、上述する無線装置であって、前記送受信制御手段は、前記受信タイミングを除き前記受信手段の動作を停止させ、前記送信タイミングを除き前記送信手段の動作を停止させることを特徴とする。

また、本発明は、他の無線装置との間で相互に通信を行う無線装置に用いられる異常検出方法であって、送信手段が、自身の備えるセンサによる検出内容を示すセンサ情報、または、当該センサから取得したセンサ情報の履歴を示す履歴情報を他の無線装置に送信する送信ステップと、受信手段が、他の無線装置から、当該他の無線装置におけるセンサ情報、または、履歴情報を受信する受信ステップと、異常検出手段が、前記受信ステップにおいて他の無線装置から受信したセンサ情報または履歴情報と、自身のセンサ情報または履歴情報とを比較し、これらの情報間に大きな差異があると判定するための所定の条件を満たしていると判断した場合に、所定の異常通知処理または異常履歴の保存処理を行う異常検出ステップと、送受信制御手段が、外部からの起動信号の受信、または、自身の備える前記センサから入力された信号に基づき、前記受信手段による受信タイミングと他の無線装置との送信タイミング、及び、前記送信手段による送信タイミングと他の無線装置との受信タイミングを合わせて同期状態を確立する同期確立ステップとを有し、前記同期確立ステップでは、前記送受信制御手段が、前記同期状態の確立にあたり、受信ウィンドウサイズを所定の最大値に設定し、該受信ウィンドウサイズの時間間隔のみ前記受信手段により他の無線装置からの信号を受信するとともに、指定されたタイミングで前記送信手段により信号を送信する間欠動作を開始させ、前記受信手段が他の無線装置からの信号を受信した場合に前記受信ウィンドウサイズを縮小する処理を、前記受信ウィンドウサイズが所定の最小値になるまで繰り返すことを特徴とする異常検出方法である。

また、本発明は、上述する異常検出方法であって、前記送受信制御手段は、前記受信タイミングを除き前記受信手段の動作を停止させ、前記送信タイミングを除き前記送信手段の動作を停止させることを特徴とする。

上記発明に用いられる複数の無線装置は、自身に装備されたＬＦ信号の受信機能あるいは各種のセンサ機能からの信号を基に、ゆるやかな同期状態へ移行し、そのゆるやかな同期状態で相互に情報をやり取りしていきながら、複数個の無線装置同士で、ある無線装置の送信タイミングと他の無線装置の受信タイミングを正確に合わせた同期状態を確立する。
そして、複数の無線装置から、センサでの取得情報や過去に蓄積した履歴情報などを相互に送信して、これら送信された情報を受信し、この受信した他の無線装置に関する情報と無線装置自身の情報とを比較する。これら２つの情報間の相関値が所定の閾値以下である場合など、大きな差異がある場合には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）の発光やブザー音の発生などのアクチュエータ（ここでは、何らかの作動を行う装置やデバイスのことを指す）を駆動したり、警報信号を電波送信したり、さらにはこの異常をログとしてメモリに記録するなどを行う。

上述するように、本発明においては、周囲の無線装置からの情報を得て、周囲と違う状況の時に、警報の電波などを送信する。例えば、温度データが近傍で周囲の無線装置から違い始めると、火災の兆候などが考えられるため、このような時に警報を電波送信する。また他の事例としては、周囲の他の無線装置からそれらの移動履歴を受信して、ある無線装置のみがそれらの（多くは同じ）履歴から違う場合、同じ目的地へ移動する複数の無線装置から離れて孤立した可能性がある。このような状況を判断して、警報信号を無線装置自ら発信する。

本発明によれば、複数個の無線装置を利用している際に、この複数の無線装置間の情報、或いはそれらに搭載された各種のセンサから取得する情報を相互に活用して、無線装置の適用領域を拡張することができる。これにより、環境情報のセンシングでの異常兆候の把握などを行うことができる。
また、複数個の無線装置同士で、ある無線装置の送信タイミングと他の無線装置の受信タイミングを合わせた同期状態を確立することができる。このように、複数の無線装置間で送受信の同期が確立されるため、受信待機時間を短くすることができ、電力消費を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を説明する。

［複数の無線タグ］
図１は、本実施の形態による情報共有する複数の無線タグを示す図である。
同図においては、８個の無線タグ１として無線タグ１ａ〜１ｈがある。これらの無線タグ１ａ〜１ｈの配置は活用される状況により決まるが、ここでは無作為な配置としている。また、これらの無線タグ１は相互に自身が持つ情報を発信して情報の共有を図っている。この情報の発信は、電波などの無線により行われており、その信号が受信できる範囲で相互の情報共有が可能である。この図１では簡単に隣り合う無線タグ間が相互に情報共有をしていることを双方向矢印で示している。

［無線タグ間の情報共有］
ここで、無線タグ１が多数ある（図１では簡単な例として８個を示している）場合、隣り合う無線タグ間の相互の情報共有を、ある無線タグ１は幾つか行うことができる。例えば、図１の無線タグ１ａは、隣り合う無線タグ間の相互の情報共有を５個の他の無線タグ１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆと行っている。つまり、同図において、無線タグ１ａとその隣り合う５個の無線タグ１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆとの間の双方向矢印が５本ある。
このように、無線タグ１（図１では無線タグ１ａ）は、周囲の他の無線タグ１（図１では無線タグ１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ）からの情報を受け、この受信した情報と自身の持つ情報とを比較して、凡そ同じなのか、それとも、大きく異なるのかを判定することができる。

これまで説明してきた無線タグ１が持つ情報というものは、例えば、無線タグ１に取り付けられている温度センサが測定した室温情報だったり、また照明センサが搭載されていれば照度の値だったり、また或いは振動や加速度センサが装備されていれば無線タグ１が移動された情報だったり、さらにはメモリ機能が装備されていれば当該メモリ内に記録されいている過去の状態変化に関する情報ということもあり得る。

［共有情報による自身の状態の把握］
以上のように周囲の無線タグと同じ情報を持っているものが図１では無線タグ１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈであり、周囲と異なる情報を持つ無線タグが無線タグ１ａであるとする。
相互に共有する情報が室温の場合は、無線タグ１ａが配置された場所だけが火災の出火時の火元であるとか、暖房を開始した直後のストーブなどの近くであるなどということも想定できる。また、振動センサの情報であれば、その無線タグ１ａが取り付けられた対象物が移動したというようなことも分かるし、もしも周囲が同時に振動すれば地震で建物全体が揺れている場合と区別できる。さらに他の事例としては、周囲の他の無線タグからそれらの移動履歴を受信して、ある無線タグのみがそれらの（多くは同じ）履歴から違うことを検知することができる。このように周囲とは異なる履歴を検知した際には、同じ目的地へ移動する複数の無線タグから離れてこの無線タグが孤立した可能性が高い。
こうした状況を判断して、警報信号を無線タグ自ら発信することも可能になる。

［無線タグの構成］
図２は、本実施の形態による無線タグ１の構成を示すブロック図である。
同図において、無線装置としての無線タグ１は、ＣＰＵ（central processing unit）１０、電池１１、ＬＦ(Low Frequency)受信機能／センサ部１２、送受信制御部１３（異常検出手段、送受信制御手段）、送信機能部１４（送信手段）、受信機能部１５（受信手段）、送受信切替器１６、アンテナ１７、電力制御部１８、及び、タイマー１９を備える。ＣＰＵ１０は、時間管理をつかさどり、電池１１及びタイマー１９以外の各部を制御する。電池１１は、ＬＦ受信機能／センサ部１２、送受信制御部１３、送信機能部１４に電力を供給する。ＬＦ受信機能／センサ部１２は、ＬＦ送信器２からのＬＦ信号を受信する機能を有するＬＦ受信器及び各種センサであるが、ＬＦ受信器を持たないものもある。送受信制御部１３は、タイマー１９から得る時刻の情報を用いて、他の無線タグ１との間の無線信号の送受信を制御する。送信機能部１４は、データを送信周波数にアップコンバートし、アンテナ１７から他の無線タグ１へ無線信号を送信する。受信機能部１５は、アンテナ１７により他の無線タグ１からの受信した無線信号を受信周波数からダウンコンバートして復調し、データを取得する。送受信切替器１６は、時間により送信機能部１４と受信機能部１５との切替を行う。電力制御部１８は、アンテナ１７から送信する無線の強さに応じて電池１１から送信機能部１４へ供給する電力を制御する。タイマー１９は、スリープ状態の時間をカウントする。

［無線タグ動作の流れ］
次に、図１を参照しながら説明していた無線タグ間の相互の情報共有を行うために必要な同期確立の方法と周囲の無線タグとの違い（他と異なる異常な状況の把握など）を判断して通知する方法について述べる。これらの方法について示したものが、図３の同期確立と異常状態の通知の流れである。

［同期の必要性］
図３を説明する前に、複数の無線タグが同期して動作する必要性について述べる。
無線タグは、サイズを小さくすることが求められており、そのために僅かなエネルギーで動作している。このために無線タグ間で電波などの無線により情報をやり取りする際には、常時あるいは無作為な時間で動作するとエネルギーの消耗が著しい。すなわち、無線タグからの情報の送信が無作為な時間で行われると、この情報を受ける側の無線タグは常時受信状態を維持して待機しなければならない。また、過去の履歴情報を蓄積する際も、どの程度の頻度で追加更新がされるのかを想定することができないため、できる限りの容量や常時稼動可能な状況としなければならない。

このような常時動作または無作為な時間での動作に対比して、複数の無線タグが相互に同期確立されていて、決められた時間に動作する場合には、エネルギーを節約でき効率的な情報共有や履歴情報の蓄積が可能になる。すなわち、決められた時間のみ情報の送信を行うことで済むため、受信側の無線タグもその決められた時間のみ受信機能を稼動して、他の多くの時間では受信機能を停止させることができる。履歴情報についても決められた時間のみ情報の追加更新を行えば、それ以外の時間においては履歴情報の更新は発生しない。従って、同期が確立されれば、この決められた時間以外の多くの時間帯は、タイマー（またはカウンター）機能以外を停止させ、エネルギーを無駄に消費することがない。

［無線タグの動作の概略］
図３に示す無線タグ１の動作の流れには、大きく２つの部分がある。
一つは、４つ処理ステップＳ１１０〜Ｓ１４０までの前半部であり、複数の無線タグ間での同期確立である。もう一つは、４つ目の処理ステップＳ１１０とそれ以降の後半部であり、同期確立の維持と異常時の検出およびその報知である。
この前半部における複数の無線タグ間で同期を確立することにより、無線タグ間で相互に情報をやり取りして情報共有を図ることができる。そして、情報共有を行った結果、周囲の他の無線タグ１の情報と自身が持つ情報を比較判断することで、異常を検知してその報知を行うことが可能になる。

［同期確立の流れ］
まず、図３の前半部、複数の無線タグ間で同期を確立することを詳しく述べる。
複数の無線タグ１は、「ＬＦまたはセンサによりactivate」において起動する（ステップＳ１１０）。「ＬＦによるactivate」とは、無線タグ１の装備するＬＦ受信機能／センサ部１２がリーダ（質問器）または設定器の機能を有する場合に、ＬＦ送信器２から送信された、起動信号としてのＬＦ信号の受信によって無線タグ１を起動させることを指す。もう一方の「センサによりactivate」は、例えば、複数の無線タグ１が装備するＬＦ受信機能／センサ部１２が振動センサである場合に、この複数の無線タグ１が同じテーブルなどにおかれた状態でこのテーブルを叩いて一斉に全ての無線タグ１を振動させて起動させる。また別の例として、ＬＦ受信機能／センサ部１２が照度センサである無線タグ１に対しては、これら複数の無線タグ１に向けてカメラのフラッシュを浴びせて一斉に照度の閾値を越えるようにすることで、それら無線タグ１を起動させるような場合である。

このように起動した複数の無線タグ１は「ゆるやかな同期」の状態に入る（ステップＳ１２０）。「ゆるやか」という意味は、必ずしも正確な同期となっていない、例えば、複数ある無線タグ１の全体として、ある無線タグの送信タイミングと他の無線タグの受信タイミングとが、多少“ズレ”ておりバラつきがあるとか、あるいは一部の無線タグ１がこの前段の「activate」でも起動せずに、遅れて周囲の無線タグ１からの送信信号により起動した場合などがあり得る。

このゆるやかな同期から、無線タグ１が相互に送信信号を受信し、このタイミングを順次揃えるなどの調整を行いながら、その後「正確な同期→間欠動作」の状態へ移る（ステップＳ１３０）。ここでの間欠動作とは、送信機能部１４における送信機能及び受信機能部１５における受信機能がその正確な同期に従い決められた期間のみ稼動して、これ以外の期間は停止することを指す。この動作は、基本的には、ＣＰＵ１０とタイマー１９で行う。つまり、無線タグ１が停止しているときには、タイマー１９のみが動作し、ＣＰＵ１０はスリープ状態になっている。そして、タイマー１９のスリープ状態のカウンターが０になると、ＣＰＵ１０に対してウェイクアップ命令が送信され、ＣＰＵ１０が動作する。送受信制御部１３は、ＣＰＵ１０の制御を受けて、送信機能部１４における送信機能及び受信機能部１５における受信機能を動作させる期間であるウィンドウを制御する。送受信制御部１３は、ウィンドウを開放しているときのみ、電池１１からの電力の供給を受ける。

無線タグ１は、この間欠動作になった後、「ビーコン（Beacon）及びセンサデータ送信」を行う状態になる（ステップＳ１４０）。Beaconは、送信する無線タグ１の識別子（ＩＤ）と無線タグ１の内部状態（例えば、同期確立状態）など単純な情報のみの信号である。センサデータは、図１の説明で述べたような無線タグ１に装備される各種のセンサ、すなわち、ＬＦ受信機能／センサ部１２のセンサが検出して得た情報である。なお、センサデータの代わりに、ＬＦ受信機能／センサ部１２のセンサから取得したセンサデータの履歴や、当該無線タグ１へ起動信号としてのＬＦ信号を送信したＬＦ送信器２などのアクティベータのＩＤ情報及びその受信時刻等を示す履歴データを用いてもよい。アクティベータのＩＤ情報や、その受信時刻により、どこでアクティベートされたかを知ることができる。

［異常検知と報知］
続いて、図３の後半部、同期確立の維持と異常時の検出及びその報知について、詳細を述べる。
上述のステップＳ１４０における「Beacon及びセンサデータ送信」の状態はこの後も継続される。これにより、同期確立が維持される。この同期確立の維持と同時に、それぞれの無線タグ１から送信されているBeaconとセンサデータとを別の無線タグ１が受信するとともに、別の無線タグ１からのBeaconとセンサデータとを当該無線タグ１が受信する。この無線タグ１における受信により「他無線タグの情報収集」が行われる（ステップＳ１５０）。なお、この周囲にある他の無線タグ１の情報を収集して共有情報にしていることについては図１の説明で詳しく述べた。

送受信制御部１３は、この周囲の情報収集したものと、自無線タグ１が持っている情報とから、他無線タグ１と自無線タグ１の情報間に大きな相違があるかを判定する。
そのため、送受信制御部１３は、両者の情報の相関値ρを、例えば、次式により求める（ステップＳ１６０）。ただし、Ｘは自身の時系列データ、Ｙは受信した他無線タグの時系列データ、Ｎは過去の一定時間（たとえば２４時間）のデータ取得数である。なお、ここでは、受信データ数と自身のデータ数は同じであると仮定する。

送受信制御部１３は、求めた相関値ρから、「相関値が所定の閾値以下か」を判断する（ステップＳ１７０）。
ここで、他の無線タグ１とある程度相関がある（相関値が所定の閾値を越える）、つまり、周囲や隣の無線タグ１とほぼ同じ情報を当該無線タグ１が持つ場合には、図３中にある判断条件「相関値が所定の閾値以下か」（ステップＳ１７０）の判定は”ＮＯ”となり、再び「周囲の情報収集」（ステップＳ１４０）へ戻る。

しかし、他の無線タグ１との相関が僅かしかない、つまり、周囲や隣の無線タグ１からの多くの情報と当該無線タグ１の情報に大きな相違がある場合（判断条件の「相関値が所定の閾値以下か」（ステップＳ１７０）に合致して、”ＹＥＳ”となる場合）もあり得る。この場合は、図１の周囲に無線タグ１ｂ〜１ｆがあり、その中に無線タグ１ａが存在する例で説明した。

このような異常な場合は、図３の無線タグの動作では「異常通知/異常履歴保存」（ステップＳ１８０）へ遷移する。この処理においては、送受信制御部１３が、無線タグ１内に備えられたＬＥＤの発光やブザー音などアクチュエータ（図示せず）を動作させたり、異常を示す無線信号を送信したりして、異常状態を報知する。さらには、送受信制御部１３は、この異常をログとして無線タグ１内に備えられたメモリ（図示せず）に記録する等を行う。

なお、他無線タグと自無線タグの情報間に大きな相違があるかの判定方法として、ステップＳ１６０〜Ｓ１７０の処理を行う代わりに、以下の処理を行うことでもよい。すなわち、周囲に存在するｋ個の無線タグ１のセンサ値をＸ_ｉ（ｉ＝１，２，…，ｋ）、その平均をｍとし、偏差σを以下のように定義する。

σ^２＝（Σ（Ｘ_ｉ−ｍ）^２）／ｋ

このとき例えば、送受信制御部１３は、以下を満たすＸ_ｊのセンサ値を自無線タグ１のセンサが取得した、あるいは、周囲の他無線タグ１が送信してきたと判断した場合に、ステップＳ１８０における所定の異常通知または異常履歴保存処理を行う。

｜Ｘ_ｊ−ｍ｜＞３σ

［同期確立シーケンス］
図４は、図３におけるステップＳ１２０〜Ｓ１３０における無線タグ１の同期確立のデータ送受信シーケンスを示す図である。
ＬＦ送信器２などの無線タグのリーダまたは設定器（以下、アクティベータ）から起動された無線タグ１は、アクティベータ（activator）から現在時刻情報、間欠動作時間情報、および、送信スロット情報を受信する。アクティベータから受信する間欠動作時間情報、および送信すべきスロット情報は、例えば、以下のような情報である。

（１）１分間隔で受信ウィンドウを開く、
（２）受信ウィンドウのサイズ（受信時間）は、動作開始時は１ｓ（秒）、同期確立後は２０ｍｓ（ミリ秒）、
（３）６０回（１時間）の受信ウィンドウの開放のうち、３回目（例えば、１時０３分）にビーコン、あるいは、ビーコン及びセンサデータ（もしくは履歴データ）を送信する。

無線タグ１は、これらの情報に基づき、動作開始時にはある程度広い受信ウィンドウ（ある程度長い時間）で、受信回路を動作させ、他無線タグ１からの信号の待ち受けを行う。また、指定された送信スロットのタイミングでビーコン、あるいは、ビーコン及びセンサデータを送信する。本実施の形態では、このような状態を「ゆるやかな同期状態」と呼ぶ。

次に、無線タグ１は、周囲の他無線タグ１からビーコンを受信した場合、ビーコンを数回受信した後、受信ウィンドウサイズ（受信時間）を徐々に短縮していく。そして、受信ウィンドウサイズ（受信時間）をあらかじめ規定された長さまで短縮することができた時に、正確な同期が確立したと判定し、センサデータ（もしくは履歴データ）の送受信処理に移行する。

なお、アクティベータから起動されることなく、装備したセンサのセンサデータによって起動する無線タグ１の場合には、メモリを内蔵するとともに、予め、メモリに間欠動作時間、および送信スロット情報を記憶しておき、センサによる起動時にメモリからこれらの情報を読み込む。以降は、アクティベータから起動される無線タグ１と同様の処理手順によって、同期を確立する。

［同期確立後のデータ送受信シーケンス］
図５は、同期確立後の無線タグ間でのデータ送受信シーケンスを示す。
各無線タグ１の送信タイミングは、図４に示す同期確立の際に、送信スロットの情報として割り当てられている。これにより、各無線タグ１が送信するビーコンおよびセンサデータ同士が衝突することはない。ここで、「ビーコン間隔（受信間隔の整数倍）＞受信間隔（数秒〜数分オーダ）≫受信時間（最大で１００ｍｓ程度）＞同期ずれ（５０ｐｐｍ程度）」である。

［ビーコン送信スロット］
図６は、同期確立後の無線タグ１からのビーコンの送信に用いられるスロットを示す図である。同図においては、アクティベータからのスロット位置の指示が３、かつ、ビーコン送信間隔が３である場合、受信ウィンドウ内の３番目のスロットを用いたビーコン信号を、無線タグ間欠動作３回目毎に送信する。また、無線タグ１は、受信ウィンドウにおいて、他の無線タグ１からのビーコン信号を受信した場合は、受信ウィンドウ内のスロット位置を除いた拡張ウィンドウの時間を減少させる。同図においては、（送信間隔）３回×（１受信ウィンドウ内のスロット数）１０個＝３０個のスロットがあることになる。

［同期確立におけるアクティベータの動作］
図７は、図４の同期確立におけるアクティベータのシーケンスを示す図である。
アクティベータは、電源がＯＮされると（ステップＳ２１０）、ＬＦ信号を定期的に送信し、無線タグ１のアクティベートを行う（ステップＳ２２０）。アクティベータは、無線タグ１からの応答受信待ち状態になり、応答を受信できない場合には（ステップＳ２３０：ＮＯ）、再び応答受信待ち状態に遷移する。そして、応答信号に設定されている無線タグ１のＩＤを参照して、まだスロットを割り当てていない無線タグ１から応答信号を受信したと判断した場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）、まだどこにも割り当てていないスロットを当該応答信号の送信元の無線タグ１へ割り当て、現在時刻情報、間欠動作時間情報等と併せて通知する（ステップＳ２４０）。

［同期確立における無線タグの動作］
図８は、図４の同期確立における無線タグ１のシーケンスを示す図である。
同図において、無線タグ１の電源がＯＮされると、電池１１からの電力の供給が開始される（ステップＳ３１０）。その後、無線タグ１におけるＬＦ受信機能／センサ部１２の有するＬＦ受信機能が、アクティベータからＬＦ信号を受信する。ＬＦ受信機能／センサ部１２は、送受信制御部１３にＬＦ受信を通知して、当該無線タグ１をアクティベートする（ステップＳ３２０）。これにより、無線タグ１は、アクティベータへ自ＩＤの情報を含む応答を無線により通知する。つまり、送受信制御部１３は、送信機能部１４へ自ＩＤのデータを出力する。送受信切替器１６は送信機能側へ機能を切り替え、送信機能部１４は、アンテナ１７により自ＩＤの情報を含む無線応答をアクティベータへ送信する（ステップＳ３３０）。

アクティベータは、無線タグ１からの無線応答を受信すると、図７で説明したように、現在時刻情報、間欠動作時間情報、ビーコン送信位置等の情報を返送する。無線タグ１は、ＬＦ受信機能／センサ部１２のＬＦ受信機能により、この情報を受信する（ステップＳ３４０）。無線タグ１の送受信制御部１３は、受信ウィンドウサイズを、アクティベータから指示された最大値にセットする（ステップＳ３５０）。さらに送受信制御部１３は、アクティベータから指定されたスロットにビーコン送信位置をセットし（ステップＳ３６０）、受信ウィンドウサイズの時間間隔のみ受信機能側への切替を行うよう間欠動作を開始してビーコン、または、ビーコン及びセンサデータ（もしくは履歴データ）を送信する（ステップＳ３７０）。

無線タグ１の受信機能部１５により他無線タグ１のビーコンを受信した場合（ステップＳ３８０：ＹＥＳ）、送受信制御部１３は、受信ウィンドウサイズを縮小する（ステップＳ３９０）。送受信制御部１３は、ステップＳ３９０における受信ウィンドウサイズの縮小により、受信ウィンドウサイズが最小になったかを判断する（ステップＳ４００）。未だ最小にはなっていない場合（ステップＳ４００：ＮＯ）、再び受信ウィンドウ内で他無線タグ１からのビーコンを受信するステップＳ３８０からの処理を繰り返す。
そして、送受信制御部１３は、受信ウィンドウサイズが最小であると判断した場合（ステップＳ４００：ＹＥＳ）、受信ウィンドウサイズ縮小処理を終了する（ステップＳ４１０）。これにより、無線タグ間での同期が完了する（ステップＳ４２０）。

上記実施の形態によれば、無線タグ内に装備したＬＦ信号の受信手段またはセンサから入力したデータに基づき、複数個の無線タグ間で、送信タイミングと受信タイミングとを合わせた同期状態を確立し、その後、装備したセンサからの取得情報または蓄積した履歴情報を無線タグ間で相互に送信する。各無線タグは、他の無線タグから送信された情報を受信すると、受信した他の無線タグの情報と自身の保持する情報とを比較し、これら２つの情報間に大きな相違がある場合、異常通知または異常履歴の保存処理を行う。
上記のように、複数の無線タグが取得する情報を相互に活用することににより、異常状態を検知し、その旨を通報したり、あるいは、履歴として保存したりすることができる。また複数の無線タグ間で送受信の同期が確立されるため、受信待機時間を短くすることができ、電力商品を低減することが可能となる。

本発明の無線装置、特に無線タグは、無線タグ同士で同期を確立することができる。
そして、どれかの無線タグに異常な状態になった場合や、あるいはリーダがない場所からリーダの電波到達範囲に移動するなどして起動や同期確立のトリガーがかかった場合には、複数の無線タグがお互いに情報を共有して、アクチュエータの動作（ＬＥＤの発光やブザーの警報音発生など、何らかの作動を行う装置やデバイスの動作）、警報信号電波の発信、異常のログの保存などを行うこともできる。

本発明の一実施形態による情報共有する複数の無線タグを示す図である。同実施の形態による無線タグの構成を示す図である。同実施の形態による同期確立と異常状態の通知の流れを示す図である。同実施の形態による同期確立のデータ送受信シーケンスを示す図である。同実施の形態による同期確立後のデータ送受信シーケンスを示す図である。同実施の形態によるスロット構成を示す図である。図４におけるアクティベータのシーケンスを示す図である。図４における無線タグのシーケンスを示す図である。従来の技術による無線モジュールでの同期と消費電流について説明するための図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ…無線タグ
２…ＬＦ送信器
１０…ＣＰＵ
１１…電池
１２…ＬＦ受信機能／センサ部
１３…送受信制御部
１４…送信機能部
１５…受信機能部
１６…送受信切替器
１７…アンテナ
１８…電力制御部
１９…タイマー

Claims

他の無線装置との間で相互に通信を行う無線装置であって、
センサと、
自身の備える前記センサによる検出内容を示すセンサ情報、または、当該センサから取得したセンサ情報の履歴を示す履歴情報を他の無線装置に送信する送信手段と、
他の無線装置から、当該他の無線装置におけるセンサ情報、または、履歴情報を受信する受信手段と、
前記受信手段により他の無線装置から受信したセンサ情報または履歴情報と、自身のセンサ情報または履歴情報とを比較し、これらの情報間に大きな差異があると判定するための所定の条件を満たしていると判断した場合に、所定の異常通知処理または異常履歴の保存処理を行う異常検出手段と、
外部からの起動信号の受信、または、自身の備える前記センサから入力された信号に基づき、前記受信手段による受信タイミングと他の無線装置との送信タイミング、及び、前記送信手段による送信タイミングと他の無線装置との受信タイミングを合わせて同期状態を確立する送受信制御手段と
を備え、
前記送受信制御手段は、前記同期状態の確立にあたり、
受信ウィンドウサイズを所定の最大値に設定し、該受信ウィンドウサイズの時間間隔のみ前記受信手段により他の無線装置からの信号を受信するとともに、指定されたタイミングで前記送信手段により信号を送信する間欠動作を開始させ、
前記受信手段が他の無線装置からの信号を受信した場合に前記受信ウィンドウサイズを縮小する処理を、前記受信ウィンドウサイズが所定の最小値になるまで繰り返す
ことを特徴とする無線装置。
前記送受信制御手段は、前記受信タイミングを除き前記受信手段の動作を停止させ、前記送信タイミングを除き前記送信手段の動作を停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
他の無線装置との間で相互に通信を行う無線装置に用いられる異常検出方法であって、
送信手段が、自身の備えるセンサによる検出内容を示すセンサ情報、または、当該センサから取得したセンサ情報の履歴を示す履歴情報を他の無線装置に送信する送信ステップと、
受信手段が、他の無線装置から、当該他の無線装置におけるセンサ情報、または、履歴情報を受信する受信ステップと、
異常検出手段が、前記受信ステップにおいて他の無線装置から受信したセンサ情報または履歴情報と、自身のセンサ情報または履歴情報とを比較し、これらの情報間に大きな差異があると判定するための所定の条件を満たしていると判断した場合に、所定の異常通知処理または異常履歴の保存処理を行う異常検出ステップと、
送受信制御手段が、外部からの起動信号の受信、または、自身の備える前記センサから入力された信号に基づき、前記受信手段による受信タイミングと他の無線装置との送信タイミング、及び、前記送信手段による送信タイミングと他の無線装置との受信タイミングを合わせて同期状態を確立する同期確立ステップと
を有し、
前記同期確立ステップでは、前記送受信制御手段が、前記同期状態の確立にあたり、
受信ウィンドウサイズを所定の最大値に設定し、該受信ウィンドウサイズの時間間隔のみ前記受信手段により他の無線装置からの信号を受信するとともに、指定されたタイミングで前記送信手段により信号を送信する間欠動作を開始させ、
前記受信手段が他の無線装置からの信号を受信した場合に前記受信ウィンドウサイズを縮小する処理を、前記受信ウィンドウサイズが所定の最小値になるまで繰り返す
ことを特徴とする異常検出方法。
前記送受信制御手段は、前記受信タイミングを除き前記受信手段の動作を停止させ、前記送信タイミングを除き前記送信手段の動作を停止させる
ことを特徴とする請求項３に記載の異常検出方法。