JP5236066B2 - コンピュータ・ネットワークを介してセンサーからデータを転送するための方法、対応するデバイス、およびそのためのコンピュータ使用可能記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載のセンサー・データをコンピュータ・ネットワークを介して転送する方法、請求項９の前文に記載のデバイス、および請求項１０の前文に記載のコンピュータ・プログラム製品に関する。

センサーは、物理量を測定し、それを、観察者または計器によって読み取ることができる信号に変換するデバイスである。センサーは、ある形式のパラメータを検出して、それを別の形式（通常は、電気信号またはデジタル信号）でレポートするその機能を示す場合、当技術分野において「変換器」と呼ばれることもある。

業界および製造業者では、自動化を高めるため、およびライフサイクル・コストを抑えるために、センサー接続用のネットワーク化された、好ましくは無線のシステムへ移行する動きがみられる。さらに、軍部では、条件ベースの保守を向上させるため、そのようなネットワーク化されたセンサーに移行する動きがみられる。センサーの相互運用性はまた、センサーＷｅｂとして知られる遠隔監視、状況認識、または地理情報システムのようなアプリケーションにおいて重要な役割を果たす。センサーＷｅｂとは、環境監視および制御を容易にするために相互に無線通信する空間的に分散されたセンサー・プラットフォーム、いわゆるｐｏｄの不定形アーキテクチャを意味する。

センサー・インターフェイスの広く知られた業界標準は、ＩＥＥＥ １４５１．２として定義されている。スマート・センサー、つまり実際の変換器に加えて通信および信号処理機能を含むデバイスは、通常、それらの標準の上に構築される。ＩＥＥＥ １４５１標準の先導的実施が知られているが、これはＷｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（Ｗ３Ｃ）標準、およびＨＴＴＰまたはＳＯＡＰのような勧告に従ってセンサー・データの伝送をサポートする。そのような実施の１つは、２００６年１２月のＯＭＧ−Ｒｏｂｏｔｉｃｓ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ会議において米国国立標準技術研究所（Ｕ．Ｓ．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）により公開されている。詳細については、以下のサイトの要約を参照されたい。

http://robotics.omg.org/docs/robotics2006-12-Washington.pdf ７２〜９４頁

http://robotics.omg.org/docs/robotics2006-12-Washington.pdf 、７２〜９４頁 ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｘ．６６７｜ＩＳＯ／ＩＥＣ ９８３４−８：２００５年

既知のソリューションのマイナス面は、単一のネットワーク・メッセージでセンサー・データおよびアプリケーション・データを転送できないことである。そのため、センサー・データの伝送を複数の対話するアプリケーションを備える複雑なソリューション・アーキテクチャに組み入れることが困難になる。したがって、本発明の目的は、最新技術のネットワーク・プロトコルを使用してセンサー・データを伝送する改良された手法を提案することである。

この目的は、請求項１の教示による方法、請求項９の教示によるデバイス、および請求項１０の教示によるコンピュータ・プログラム製品によって達成される。

本発明の主要な概念は、ネットワーク・メッセージ・ヘッダによるセンサー・データの伝送である。ヘッダとは、ネットワーク・メッセージの最初に配置される補足データを意味する。ヘッダは伝統的に、メッセージを処理するための情報を格納して伝送するために使用される。

概説される手法により、センサー・データは、メッセージの本文に含まれるアプリケーション・データと共に転送することができる。メッセージ本文は、当技術分野において「ペイロード」と呼ばれることもあるが、これはメッセージ・ヘッダの後に続くデータを意味する。

本発明のさらなる成果は、従属請求の範囲および以下の説明から推測することができる。

後段において、本発明は、さらに添付の図面を参照して説明される。

本発明の一実施形態によりコンピュータ・ネットワークを介してセンサー・データを転送するため、物理量を表す信号が最初にセンサーから受信される。次いで、信号をメッセージ・ヘッダにエンコードして、そのヘッダを所定のメッセージ本文または生成されたメッセージ本文と結合することにより、信号は、メッセージに変換される。最後に、結果として得られたメッセージは、コンピュータ・ネットワークを介して伝送される。

コンピュータ・ネットワークを介してセンサー・データを転送するための本発明の一実施形態による方法を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるソフトウェア・プログラムによって伝送されるＨＴＴＰ要求の例を示す図である。 本発明の一実施形態による伝送されたＳＩＰ ＩＮＶＩＴＥ要求の例を示す図である。 本発明の一実施形態による伝送されたＳＯＡＰメッセージの例を示す図である。

以下において、本発明による方法は、図１を参照して、例示により明らかにされる。

例示を目的として、所定の例の実施形態は、ソフトウェア・プログラムの形態をとると仮定される。代替的実施形態は、ハードウェア・デバイス、またはソフトウェア・コンポーネントとハードウェア・コンポーネントの組み合わせの形態をとることができることを理解されたい。

第１のステップ１０１において、ソフトウェア・プログラムは、近接性センサーから対象オブジェクトまでの距離を表す信号を受信する。所定の例において、信号は電圧の形態をとる。電圧は、時間の離散的集合でのみ定義することができ、この場合、信号は時系列として示される。あるいは、電圧は、連続時間信号であってもよい。加えて、信号は、主として採用されるセンサーの種類に応じて、アナログまたはデジタルであってもよい。

ステップ１０２において、プログラムは、ステップ１０１の信号を第１のメッセージ・ヘッダにエンコードする。第１のメッセージ・ヘッダは通常、そのエンコードされた形式で、ステップ１０１の物理量の絶対測定を備える。この絶対測定は、手元のセンサーの測定の単位、精度、許容誤差、信頼水準、解像度、またはフルスケール・レンジなどの情報により補足されてもよい。そのような情報は、公差、つまり測定される物理量の変動の許容限度を指示して、公称値の数値精度を示すために使用されてもよい。たとえば、距離センサーから送出される信号は、対称許容差を仮定すれば、「２．７４３＋／−０．００１メートル」の形式でエンコードされてもよい。

好ましくは、ステップ１０２のエンコーディングは、結果として生じるテキスト・メッセージで使用するテキスト表現をもたらす。基礎をなすネットワーク・プロトコルに応じて、そのようなテキスト・メッセージは、ＨＴＴＰ要求または応答、セッション開始プロトコル要求または応答（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＳＩＰ）、ＳＯＡＰメッセージ、またはＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｔｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒとして知られるアーキテクチャ・スタイルに従うメッセージの形式をとることができる。

ステップ１０３において、受信者が送信側センサーを識別できるようにするため、図１の実施形態は、センサー識別を第２のメッセージ・ヘッダにエンコードする。大幅な集中的調整を行うことなく受信者によりセンサーが明白に識別されるようにするため、識別は汎用一意識別子（ＵＵＩＤ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌｌｙ Ｕｎｉｑｕｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）の形式をとることができる。ＵＵＩＤは、分散コンピューティング環境（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）の一部としてＯｐｅｎ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎにより標準化された、ソフトウェア構築に使用される識別子標準である。センサー識別としてＵＵＩＤを使用することによってもたらされる利点は、ファイル名の重複を解決する必要なく、受信者が、受信したセンサー・データを単一のデータベースに結合できることである。ＵＵＩＤは、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｘ．６６７｜ＩＳＯ／ＩＥＣ ９８３４−８：２００５年に文書化されている。ＩＥＴＦでは、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｘ．６６７｜ＩＳＯ／ＩＥＣ ９８３４−８と技術的に等価の標準化提案ＲＦＣ ４１２２を公開した。

ステップ１０４において、センサーによって搬送された情報の種類を受信者に指示するため、図１の実施形態は、クラス識別を第３のメッセージ・ヘッダにエンコードする。そのクラス識別は、たとえば温度、速度、圧力、または電圧など、ステップ１０１の物理量の記述を備える。クラス識別はさらに、たとえば既知の距離から開始して測定の増分変化を累積することを必要とする近接性センサーの場合には現在の状態など、センサーの操作条件を備える。最後に、クラス識別は、特にステップ１０１から１０３のメッセージ・ヘッダの、メッセージのデータ・フォーマットを指示する。これらのデータを第３のメッセージ・ヘッダに明示的に含めるのではなく、代替的実施例は単に、数値または記号のクラス識別を供給して、公開ディレクトリまたは中央センサー・クラス・データベースを調べることによりこれを解決するよう受信者に求めることができる。ＩＥＥＥ １４５１標準は、そのようなディレクトリの例を提供する。

ステップ１０５において、含まれているメッセージまたはセンサー・データに関するさらなる情報を人間の受信者に提供するため、図１の実施形態は、コメントを第４のメッセージ・ヘッダにエンコードする。コメントは通常、人間可読の形式で伝送され、ステップ１０１の物理量に関する意味情報を備えることができる。例示のコメントは、美術館に位置する近接性センサーの「Ｄｉｓｔａｎｃｅ ｆｒｏｍ Ｍｏｎａ Ｌｉｓａ Ｐａｉｎｔｉｎｇ（絵画モナリザからの距離）」である。

ステップ１０２から１０５において処理される情報は、本発明の精神を逸脱することなく、メッセージ・ヘッダの別のセットに格納されるか、または単一のメッセージ・ヘッダに圧縮されるかのいずれかであってもよい。さらなるステップ（図示せず）において、メッセージ・ヘッダの一部または全部は、トランスポートのために暗号化されてもよい。Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ Ｓｅｃｕｒｉｔｙおよびその先行プロトコルであるＳｅｃｕｒｅ Ｓｏｃｋｅｔｓ Ｌａｙｅｒは、ＨＴＴＰ要求および応答を暗号化するために一般に使用される暗号プロトコルの例である。

ステップ１０６において、プログラムは、センサー・データと共に転送するために、ステップ１０２から１０５のメッセージ・ヘッダを、アプリケーション・データを備えるメッセージ本文と結合し、基礎をなすネットワーク・プロトコルに準拠する完全に独立したメッセージにする。ステップ１０２から１０５の番号付けによって示されるメッセージ・ヘッダの順序は、結果として得られるメッセージ構造を拘束するものではない。ヘッダの順序は、本発明の精神と矛盾することなく、適宜入れ替えられてもよい。

最後に、ステップ１０７において、プログラムは、ステップ１０６の結果として得られたメッセージをコンピュータ・ネットワークを介して伝送する。伝送は、Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、Ｓｔｒｅａｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、または基礎をなすネットワークに適切なその他のトランスポート・プロトコルを使用する。

図２は、本発明の一実施形態によるソフトウェア・プログラムによって伝送されるＨＴＴＰ要求２００の例を示す。この場合、図１によるステップ１０２から１０５のメッセージ・ヘッダは、ＨＴＴＰヘッダおよびメッセージ・ヘッダのプロトコル要素を使用して表される。対応する仕様は、ＨＴＴＰヘッダ自身の数を定義し、また新しいＨＴＴＰフィールド名プロトコル要素を使用することで拡張をもたらす。実施形態は、フィールド名「Ｘ−Ｓｅｎｓｏｒ−Ｔａｇ」を使用する。結果として得られるセンサー情報ヘッダ２０２は、標準化されたＨＴＴＰヘッダ２０１と結合され、前記アプリケーション・データの前に付けられる。

図３は、ＳＩＰによるＩＮＶＩＴＥ要求３００の例を示し、要求は本発明のさらなる実施形態により伝送される。ＳＩＰは、１つまたは複数の参加者とのセッションを作成、変更、および終了するためのアプリケーション層制御（シグナリング）プロトコルである。これは、インターネット電話コール、マルチメディア配信、およびマルチメディア会議を含む二者、マルチパーティ、またはマルチキャストセッションを作成するために使用することができる。ＩＥＴＦでは、標準化提案ＲＦＣ ３２６１においてＳＩＰを規定する。ここで、センサー情報ヘッダ２０２は、標準化されたＳＩＰヘッダ３０１およびＳＩＰセッション記述３０３と結合される。セッション記述３０３は、Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌに適合するが、これは標準化提案ＲＦＣ ２３２７においてＩＥＴＦにより規定されている。伝送要求３００は、セッション記述３０３に記述されているオーディオ・セッションを開始するよう受信者に要請する。

図４は、本発明のさらなる実施形態による伝送されたＳＯＡＰメッセージ４００の例を示す。ここで、取得されたセンサー情報を含むＳＯＡＰヘッダ４０２は、「ＧｅｔＳｔｏｃｋＰｒｉｃｅ」のローカル名を持つ本文要素を含むＳＯＡＰ本文４０３と結合される。ＳＯＡＰヘッダ４０２は、ＳＯＡＰ中継およびメッセージの最終宛先の役に立つ可能性があるが、本文４０３は実際のメッセージ・ペイロードを含む。ＳＯＡＰヘッダ４０２およびＳＯＡＰ本文４０３はいずれも、ＳＯＡＰエンベロープ４０１に含まれ、エンベロープ４０１はＳＯＡＰメッセージ４００の最外要素情報項目である。

本発明の実施形態の例示的な用途は、美術展または美術館所蔵品などの来館者アトラクションのためのオーディオ、ビデオ、またはマルチメディア・ガイド・システムである。そのようなガイドは、通常は携帯情報端末（ＰＤＡ）またはスマートフォンのようなハンドヘルド・デバイスを通じて表示される展示の解説を行う。最新技術のＰＤＡは通常、Ｗｅｂブラウザ・ソフトウェア、およびブルートゥースまたは無線周波数識別（ＲＦＩＤ）のような短距離無線技術を装備している。近接性センサーが展示の付近に装備されていると仮定すれば、そのセンサーは、本発明による方法を使用して無線ネットワークを介してそのデータを転送することができる。展示および関連するセンサーに近づくと、ＰＤＡは、美術館または展示会場によって提供されたＷｅｂサーバへのＨＴＴＰ要求２００を生成するために受信したセンサー・データを使用することができる。次いで、返されたＨＴＴＰ応答（図示せず）は、目前の展示についてユーザに教えるロケーションベースの情報を表示するために使用されてもよい。本発明の代替的実施形態は、ＨＴＴＰ要求ではなく、ＳＩＰ要求またはＳＯＡＰメッセージを使用することもできる。

Claims (10)

1. コンピュータ・ネットワークを介してセンサーからデータを転送する方法であって、
   物理量を表す信号を前記センサーから受信するステップと、
   前記信号をエンコードするステップと、
   前記信号をネットワーク・プロトコルのメッセージ（２００、３００、４００）に変換するステップと、
   前記メッセージ（２００、３００、４００）を前記コンピュータ・ネットワークを介して伝送するステップとを備える方法において、前記データをアプリケーション・データと共に転送するために、前記信号の前記メッセージへの前記変換は、
   前記ネットワーク・プロトコルの第１のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）をメッセージ本文（３０３、４０３）と結合することにより前記メッセージ（２００、３００、４００）を生成するステップを備え、
   前記第１のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）は前記エンコードされた信号を備え、前記メッセージ本文（３０３、４０３）は前記アプリケーション・データを備えることを特徴とする方法。
2. 前記ネットワーク・プロトコルの第２のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）を前記メッセージ本文（３０３、４０３）と結合するステップをさらに備え、前記第２のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）はセンサー識別を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記センサー識別は汎用一意識別子を備える、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ネットワーク・プロトコルの第３のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）を前記メッセージ本文（３０３、４０３）と結合するステップをさらに備え、前記第３のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）は、
   前記物理量の記述と、
   前記センサーの操作条件と、
   前記メッセージ（２００、３００、４００）のデータ・フォーマットの指示のうちの少なくとも１つを備える、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ネットワーク・プロトコルの第４のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）を前記メッセージ本文（３０３、４０３）と結合するステップをさらに備え、前記第４のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）は、前記メッセージ（２００、３００、４００）の受信者が使用するための前記メッセージ（２００、３００、４００）のコメントを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）は、エンコード後に、絶対測定と、
   測定の単位、
   精度、
   許容誤差、
   信頼水準、
   解像度、および
   フルスケール・レンジ、のうちの少なくとも１つとを備える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記メッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）のうちの少なくとも１つを暗号化するステップをさらに備える、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記メッセージ（２００、３００、４００）はテキスト・メッセージであり、前記方法は、前記信号を前記物理量のテキスト表現に変換するステップをさらに備える、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. コンピュータ・ネットワークを介してセンサーからデータを転送するデバイスであって、
   物理量を表す信号を前記センサーから受信する手段と、
   前記信号をネットワーク・プロトコルのメッセージ（２００、３００、４００）に変換する手段と、
   前記メッセージ（２００、３００、４００）を前記コンピュータ・ネットワークを介して伝送する手段とを備えるデバイスにおいて、前記信号をメッセージ（２００、３００、４００）に変換する前記手段は、
   前記信号を前記ネットワーク・プロトコルの第１のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）にエンコードする手段と、
   前記第１のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）をメッセージ本文（３０３、４０３）と結合することにより前記メッセージ（２００、３００、４００）を生成する手段とを備える、ことを特徴とするデバイス。
10. コンピュータ可読プログラムを含むコンピュータ使用可能記憶媒体であって、コンピュータ上で実行されるとき、前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータに、
    物理量を表す信号をセンサーから受信させ、
    前記信号をエンコードさせ、
    前記信号をネットワーク・プロトコルのメッセージ（２００、３００、４００）に変換させ、
    前記メッセージ（２００、３００、４００）をコンピュータ・ネットワークを介して伝送させるコンピュータ・プログラム使用可能記憶媒体において、
    前記信号を前記メッセージ（２００、３００、４００）に変換するために、前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータに、
    前記ネットワーク・プロトコルの第１のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）をメッセージ本文（３０３、４０３）と結合することにより前記メッセージ（２００、３００、４００）を生成させ、
    前記第１のメッセージ・ヘッダ（２０２、４０２）は前記エンコードされた信号を備え、前記メッセージ本文（３０３、４０３）は前記アプリケーション・データを備えることを特徴とするコンピュータ使用可能記憶媒体。

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