JP7024190B2 - ワイヤレスセンサシステムおよび通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信を介して計測データを伝送するワイヤレスセンサシステム、当該システムに用いられる交信装置およびセンサタグ、ならびに当該システムにおける通信方法に関する。

ＦＡ（Factory Automation）分野においては、制御対象の機械や設備などの状態をセンサで計測し、その計測データを制御装置などで収集することで、各種の制御を実現する。より詳細な制御を実現するためには、より多くのセンサを配置して、より多くの計測データを収集することが重要である。

一方で、より多くのセンサを配置する場合には、各センサからの計測データを収集するための配線の量も多くなる。

このような課題に対して、例えば、特開２０１６－１６５０８２号公報（特許文献１）は、所定の閉空間内で無線通信を介してセンサによる計測データを収集し得る無線機を開示する。このような無線通信を介して計測データを伝送できるセンサを「ワイヤレスセンサ」と総称し、そのようなセンサを含むシステム全体を「ワイヤレスセンサシステム」と総称されることもある。

特開２０１６－１６５０８２号公報

上述したようなワイヤレスセンサを複数配置するとともに、各ワイヤレスセンサからの計測データを共通の装置で収集するような構成を採用した場合には、当該共通の装置が各ワイヤレスセンサとの間の通信確立や状態監視などを行なう必要がある。特開２０１６－１６５０８２号公報（特許文献１）は、主として、閉空間内に無線電波による定在波が発生するといった課題に対する解決手段を提供するものであり、上述したような課題に対する解決手段を提供するものではない。

複数のセンサの容易な配置およびそれぞれのセンサからの計測データの効率的な収集を実現できる構成が要望されている。

本発明のある局面に従うワイヤレスセンサシステムは、ＲＦ（Radio Frequency）タグを含むセンサタグと、１または複数のセンサタグと非接触で交信する交信装置とを含む。１または複数のセンサタグの各々は、１または複数のセンサ回路から計測信号を受信するように構成されるとともに、他のセンサタグと区別可能な識別情報を保持している。１または複数のセンサタグの各々は、外部へ信号を出力するようにしてもよい。交信装置は、１または複数のセンサタグに対してコマンド信号を送出する送出手段を含み、コマンド信号は、対象となるセンサタグを指定するための指定情報を含む。１または複数のセンサタグの各々は、交信装置から受信したコマンド信号に含まれる指定情報が、自身が保持する識別情報に合致していれば、計測信号に基づいて計測データを生成し、所定の応答開始条件が満たされると、当該生成した計測データを含むレスポンス信号の送出を開始する。

好ましくは、識別情報は、各センサタグが属するグループを示す第１の識別情報と、各センサタグを特定する第２の識別情報とを含む。

好ましくは、指定情報は、対象となるグループを指定する第１の指定情報と、対象となるセンサタグを個別に指定する第２の指定情報とを含む。１または複数のセンサタグの各々は、自身が保持する第１の識別情報が指定情報に含まれる第１の指定情報に合致するとともに、自身が保持する第２の識別情報が指定情報に含まれる第２の指定情報に合致する場合に、計測データの生成およびレスポンス信号の送出を実施する。

好ましくは、指定情報は、対象となるグループを指定する情報を含む。１または複数のセンサタグの各々は、自身が保持する第１の識別情報が指定情報において指定されるグループに合致する場合に、計測データの生成およびレスポンス信号の送出を実施する。

好ましくは、１または複数のセンサタグの各々は、自身が保持する第２の識別情報が応答の先頭を示す値である場合に、計測データの生成が完了すると、応答遅延を生じることなく、レスポンス信号の送出を開始する。

好ましくは、１または複数のセンサタグの各々は、自身が保持する第２の識別情報が応答の先頭を示す値ではない場合に、交信装置からの追加のコマンド信号が送出された回数と、自身が保持する第２の識別情報が示す値とが所定の関係を満たすまで待機した上で、レスポンス信号の送出を開始する。

好ましくは、１または複数のセンサタグの各々は、自身が保持する第２の識別情報が示す値に基づいて決定される時間だけ待機した上で、レスポンス信号の送出を開始する。

好ましくは、レスポンス信号は、異なるタイミングで収集された複数の計測信号の情報を含む。

本発明の別の局面に従えば、ＲＦ（Radio Frequency）タグを含むセンサタグの１または複数と非接触で交信する交信装置が提供される。１または複数のセンサタグの各々は、１または複数のセンサ回路から計測信号を受信するように構成されるとともに、他のセンサタグと区別可能な識別情報を保持している。１または複数のセンサタグの各々は、外部へ信号を出力するようにしてもよい。交信装置は、１または複数のセンサタグに対してコマンド信号を送出する送出手段を含む。コマンド信号は、対象となるセンサタグを指定するための指定情報を含む。交信装置は、１または複数のセンサタグからのレスポンス信号を受信する受信手段を含む。レスポンス信号は、コマンド信号に含まれる指定情報がセンサタグに保持される識別情報に合致しているときに生成される、計測信号に基づく計測データを含む。レスポンス信号の送出は、センサタグの各々に設定される応答開始条件が満たされたタイミングで実施される。

本発明のさらに別の局面に従えば、ＲＦ（Radio Frequency）タグを含むセンサタグが
提供される。センサタグは、１または複数のセンサ回路から計測信号を受信するように構成されるとともに、他のセンサタグと区別可能な識別情報を保持している。センサタグは、外部へ信号を出力するようにしてもよい。センサタグは、センサタグと非接触で交信する交信装置からのコマンド信号を受信すると、当該コマンド信号に含まれる対象となるセンサタグを指定するための指定情報と保持する識別情報とが合致していれば、計測信号に基づいて計測データを生成し、所定の応答開始条件が満たされると、当該生成した計測データを含むレスポンス信号の送出を開始する。

本発明のさらに別の局面に従えば、ＲＦ（Radio Frequency）タグを含むセンサタグと、１または複数のセンサタグと非接触で交信する交信装置とを備えるワイヤレスセンサシステムにおける通信方法が提供される。１または複数のセンサタグの各々は、１または複数のセンサ回路から計測信号を受信するように構成されるとともに、他のセンサタグと区別可能な識別情報を保持している。１または複数のセンサタグの各々は、外部へ信号を出力するようにしてもよい。通信方法は、交信装置において、１または複数のセンサタグに対してコマンド信号を送出するステップを含む。コマンド信号は、対象となるセンサタグを指定するための指定情報を含む。通信方法は、１または複数のセンサタグの各々において、交信装置から受信したコマンド信号に含まれる指定情報が、自身が保持する識別情報に合致していれば、計測信号に基づいて計測データを生成するステップと、１または複数のセンサタグの各々において、所定の応答開始条件が満たされると、当該生成した計測データを含むレスポンス信号の送出を開始するステップとを含む。

本発明によれば、複数のセンサの容易な配置およびそれぞれのセンサからの計測データの効率的な収集を実現できる。

本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムの構成例を示す模式図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムを構成するリーダライタのハードウェア構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムを構成するセンサタグのハードウェア構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムを構成するセンサタグの実装形態の一例を示す模式図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムを構成するセンサタグの実装形態の一例を示す模式図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムの動作概要を示すシーケンス図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおけるシーケンスを示すタイムチャートである。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおけるセンサタグが保持するデータ構造の一例を説明するための図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおいて遣り取りされるコマンド信号およびレスポンス信号のデータ構造の一例を示す図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおけるセンサタグでの状態遷移の一例を説明するための図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおいて１つのセンサタグから計測データを収集する場合の処理手順を示すタイムチャートである。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおいて複数のセンサタグから計測データを収集する場合の処理手順を示すタイムチャートである。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおいて複数のセンサタグから計測データを収集する場合の別の処理手順を示すタイムチャートである。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおけるレスポンス信号の一例を説明するための図である。 本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムにおける処理手順を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜Ａ．ワイヤレスセンサシステムの概要＞
まず、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステムの概要について説明する。本明細書において、「ワイヤレスセンサシステム」との用語は、無線通信を介して計測データを伝送可能なセンサを少なくとも１つ含んでいるシステムを意図するものであり、任意の配線（有線信号）を介して計測データを伝送するセンサが含まれることを排除するものではない。また、無線通信においては、任意の周波数、変調方式、伝送プロトコルを採用することができるため、特定の構成に限定されることは意図されていない。説明の便宜上、以下では、ワイヤレスセンサシステムを単に「システム」と称することもある。

図１は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１の構成例を示す模式図である。図１には、一例として、コンベア２，４を含む生産ラインから計測データを収集するシステム１の一例を示す。

本実施の形態においては、無線通信手段として近距離無線通信を採用したシステム１を例示する。より具体的には、近距離無線通信の典型例として、パッシブ型のＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）を採用した構成について例示するが、これに限定されるものではなく、例えば、将来的にＲＦＩＤの技術をベースとして改良された新たな方式などであっても、本発明の技術的範囲に包含され得る。

図１を参照して、システム１は、計測データの収集および各センサの管理などを担当する親機としての交信装置を含む。一般的なＲＦＩＤ分野において、交信装置は、その機能に着目して「リーダライタ」と称されることが多いので、以下の説明においても、交信装置を「リーダライタ１００」と称する。但し、交信装置において、ＲＦ（Radio Frequency）タグからデータを読み出す機能（リーダ機能）、および、ＲＦタグへデータを書き込む機能（ライタ機能）の両方が備わっていることは必須ではなく、一方の機能のみが備わっているものであってもよい。

システム１は、さらに、交信装置（リーダライタ１００）との間で無線信号を遣り取りするＲＦタグを有する子機を含む。各子機において、ＲＦタグから利用可能なセンサを１または複数有しているので、以下の説明においては、これらの子機を「センサタグ」と称する。すなわち、図１に示すシステム１は、複数のセンサタグ２００＿１～２００＿４（以下、「センサタグ２００」とも総称する場合がある。）を含む。

すなわち、センサタグ２００の各々はＲＦタグを含み、交信装置（リーダライタ１００）は１または複数のセンサタグ２００と非接触で交信する。なお、ＲＦタグは、ＩＣ（Integrated Circuit）タグやＲＦＩＤタグと称されることもあるが、説明の便宜上、以下では「ＲＦタグ」という呼称を用いる。

センサタグ２００は、ＲＦタグの機能とセンサの機能とを併せ持つ構成を意図する。後述するように、ＲＦタグの機能とセンサの機能とを一体的に実装してもよいし、それぞれの機能を分離して実装してもよい。

図１に示すシステム１においては、センサタグ２００を光電センサに応用した例を示す。すなわち、センサタグ２００＿１，２００＿２は、コンベア２に沿って配置された光電センサの一部として組み入れられており、センサタグ２００＿３，２００＿４は、コンベア４に沿って配置された光電センサの一部として組み入れられている。

センサタグ２００＿１～２００＿４の各々は、ワークＷの存在を検出して、その検出結果を含む計測データ１～４をリーダライタ１００へ送信する。但し、本実施の形態に従うシステム１においては、パッシブ型（または、セミパッシブ型）のＲＦＩＤが採用されるので、リーダライタ１００からセンサタグ２００＿１～２００＿４に対して問合せ信号が送信され、センサタグ２００＿１～２００＿４の各々において問合せ信号が受信されることで、そのときの計測値を含む計測データが応答される。

リーダライタ１００において収集されたそれぞれの計測データは、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）やパーソナルコンピュータなどの上位機器へさらに送信されてもよい。

＜Ｂ．リーダライタ（交信装置）のハードウェア構成＞
次に、本実施の形態に従うシステム１を構成するリーダライタ１００のハードウェア構成の一例について説明する。

図２は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１を構成するリーダライタ１００のハードウェア構成の一例を示す模式図である。図２を参照して、リーダライタ１００は、制御部１０２を含む交信制御部１５０と、アンテナ１３０とからなる。なお、図２には、アンテナ１３０が交信制御部１５０と別体になっている構成例を示すが、これらを一体化してもよい。

交信制御部１５０は、制御部１０２に加えて、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０４と、記憶部１０６と、計時部１０８と、表示部１１０と、発振器１１２とを含む。

制御部１０２は、リーダライタ１００での各種処理を制御する演算処理部であり、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することで実現される。あるいは、その全部または一部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）といったハードウェアを用いて実現してもよい。

通信インターフェイス１０４は、上位機器との間でデータを遣り取りする通信部に相当する。ＲＦＩＤシステム１においては、少なくとも、リーダライタ１００から上位機器へデータを応答できればよい。通信インターフェイス１０４としては、イーサネット（登録商標）、シリアル通信、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）通信、パラレル通信、各種フィールドバスといった任意の通信手段を採用することができる。

記憶部１０６は、制御部１０２で実行される各種プログラムや、センサタグ２００から収集した計測データなどを格納する。本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、リーダライタ１００と遣り取りするセンサタグ２００に対して予め識別情報を設定しているので、そのような識別情報を特定するための識別情報リスト１０７が記憶部１０６に格納されている。識別情報リスト１０７を参照して、後述するような各種コマンド信号が生成される。

計時部１０８は、クロックまたはタイマであり、制御部１０２に対してタイミング信号を提供する。表示部１１０は、制御部１０２からの指示に従って各種情報を表示する。

発振器１１２は、制御部１０２を動作させるための同期信号を発生する。
交信制御部１５０は、センサタグ２００と非接触で交信する交信部に相当する。交信制御部１５０は、センサタグ２００から計測データを読み取るために電磁波を生成し、センサタグ２００からのレスポンス信号をデコードしてそのデコード結果を出力する。電磁波としては、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の周波数を有するものを用いることができるが、他の周波数帯を用いてもよい。

より具体的には、交信制御部１５０は、主たる構成要素として、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１２１と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１２２と、ミキサ１２３，１４４と、ＰＡ（Power Amplifier）１２５を挟む一対のＺ変換回路１２４，１２６と、分離回路１２７と、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１４１と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１４２と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１４３と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１４５とを含む。

以下、リーダライタ１００とセンサタグ２００との間の交信処理を実現するための各部の動作について説明する。

まず、制御部１０２からの活性化指令を受けて、ＰＬＬ１２２は、搬送波の元となる高周波パルス（以下、「キャリア信号」とも称す。）を出力する。ＰＬＬ１２２からのキャリア信号は、変調および復調に用いられる。すなわち、ＰＬＬ１２２からのキャリア信号は、ミキサ１２３およびミキサ１４４へ与えられる。

制御部１０２は、所定条件が満たされると、所定ビット数のコマンド信号を出力する。コマンド信号は、センサタグ２００に対する指示であり、キャリア信号に重畳されてセンサタグ２００へ供給される。制御部１０２からのコマンド信号は、ＤＡＣ１２１によりアナログ信号に変換された上で、ミキサ１２３において、ＰＬＬ１２２からのキャリア信号により無線信号の周波数帯域に周波数変換（アップコンバート）される。

ミキサ１２３にて周波数変換されたコマンド信号は、Ｚ変換回路１２４，１２６によるインピーダンスの整合処理、およびＰＡ１２５による増幅処理を経て、分離回路１２７を介してアンテナ１３０に供給されることで、センサタグ２００に対する電磁波として送出される。このように、センサタグ２００は、１または複数のセンサタグ２００に対してコマンド信号を送出する送出機能を有している。

リーダライタ１００から送出される電磁波の受信可能範囲内にあるセンサタグ２００は、受信した電磁波により内部に誘導起電力が生じ、その誘導起電力によって内部の各種回路（詳細については後述する）が活性化する。この状態において、搬送波に重畳されたコマンド信号を受信すると、センサタグ２００の制御部は、その受信したコマンド信号をデコードし、デコードによって取得されたコマンドの内容に従って処理を実行し、その処理結果を含むレスポンス信号を生成し、最終的にリーダライタ１００へ応答する。

センサタグ２００からのレスポンス信号は、アンテナ１３０によって受信されて、分離回路１２７にてＢＰＦ１４１へ入力される。受信されたレスポンス信号は、ＢＰＦ１４１によってそれに含まれるノイズが除去された上で、ＬＮＡ１４２により増幅される。さらに、ＬＮＡ１４２により増幅されたレスポンス信号は、ＬＰＦ１４３により高周波成分が除去された上で、ミキサ１４４に入力される。ミキサ１４４において、レスポンス信号は、ＰＬＬ１２２からのキャリア信号によりバースバンド信号の周波数帯域に周波数変換（ダウンコンバート）される。さらに、周波数変換後のレスポンス信号は、ＡＤＣ１４５によりデジタル信号に変換された上で、制御部１０２へ入力される。すなわち、制御部１０２には、センサタグ２００からのレスポンス信号をデコードして得られる計測データを含む交信結果が入力される。さらに、制御部１０２は、デコードして取得された計測データを含む交信結果を通信インターフェイス１０４へ出力してもよい。

通信インターフェイス１０４は、制御部１０２からの交信結果を上位機器３０へ応答する。

＜Ｃ．センサタグのハードウェア構成＞
次に、本実施の形態に従うシステム１を構成するセンサタグ２００のハードウェア構成の一例について説明する。

図３は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１を構成するセンサタグ２００のハードウェア構成の一例を示す模式図である。図３を参照して、センサタグ２００は、処理回路２１０と、センサ回路２２０と、アンテナ２３０と、電源回路２４０とを含む。

処理回路２１０は、電源回路２４０からの電力供給を受けて、リーダライタ１００からのコマンド信号に従って処理を実行する。典型的な処理として、処理回路２１０は、センサ回路２２０からの計測信号に基づいて計測データを生成し、その生成した計測データをリーダライタ１００へ応答する。すなわち、センサタグ２００の各々は、１または複数のセンサ回路２２０から計測信号を受信するように構成されている。また、１または複数のセンサタグの各々は、外部へ信号を出力するようにしてもよい。より具体的には、処理回路２１０は、復調回路２１２と、記憶部２１６を含む制御回路２１４と、変調回路２１３とを含む。これらの回路は、電源回路２４０からの電力を受けて活性化する。

復調回路２１２は、アンテナ２３０にて受信されたリーダライタ１００からの電磁波を復調して、その中に含まれるコマンド信号を抽出する。制御回路２１４は、復調回路２１２からのコマンド信号に従って指定された処理を実行する。記憶部２１６は、制御回路２１４がコマンド信号に従って処理を実行するために必要なパラメータなどを保持する。制御回路２１４は、計測データなどを含むレスポンス信号を変調回路２１３へ出力する。変調回路２１３は、制御回路２１４からのレスポンス信号を変調して、アンテナ２３０から送出する。

センサ回路２２０は、任意のセンシングデバイスを含み、電源回路２４０から供給される電力を受けて、当該センシングデバイスにて計測された計測信号を処理回路２１０へ出力する。なお、電源回路２４０以外の電源（例えば、電池）から電力の供給を受けるようにしてもよい。このようなセンサタグは、セミパッシブ型に相当し、「バッテリアシストタグ（セミパッシブタグ）」と称されることもある。すなわち、セミパッシブ型においては、無線通信に関する電力はリーダライタ１００からの給電により取得するとともに、内部のセンサやプロセッサなどの駆動電力が外部の電源（例えば、電池）から取得する。

センシングデバイスとしては、例えば、図１に示すような光電センサに加えて、近接センサやリミットスイッチなどが含まれる。さらに、流量センサ、温度センサ、電流センサ、電圧センサ、加速度センサといったアナログ信号を計測信号として出力するようなセンシングデバイスを採用することもできる。

さらに、センサタグ２００から外部へ信号を出力するようにしてもよい。例えば、制御回路２１４からの信号出力に応じて外部出力を行うような、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、スピーカ、振動子などを配置してもよい。

電源回路２４０は、アンテナ２３０にて受信された電磁波を整流などすることで、センサタグ２００が動作するために必要な電力を生成する。

図３には、センサタグ２００のハードウェア構成を機能的な観点から示しているが、実際には、要求される性能や用途に応じて、任意の実装形態を採用できる。

図４および図５は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１を構成するセンサタグ２００の実装形態の一例を示す模式図である。図４には、１つのセンサタグ２００に単一のセンサ回路を含む実装例を示し、図５には、１つのセンサタグ２００に複数のセンサ回路を含む実装例を示す。

図４（Ａ）に示すセンサタグ２００Ａは、アンテナ２３０を含む筐体内に、アナログフロントエンド２５０およびセンサ回路２２０を含む。アナログフロントエンド２５０には、図３に示す処理回路２１０および電源回路２４０が実装されている。

図４（Ｂ）に示すセンサタグ２００Ｂは、アンテナ２３０を含む筐体内に、アナログフロントエンド２５０、マイクロコンピュータ２６０、およびセンサ回路２２０を含む。アナログフロントエンド２５０には、図３に示す、復調回路２１２、変調回路２１３、電源回路２４０が実装されている。マイクロコンピュータ２６０が図３に示す制御回路２１４に相当する機能を提供する。

図４（Ｃ）に示すセンサタグ２００Ｃは、アンテナ２３０を含む筐体内に、アナログフロントエンド２５０を含む。センサ回路２２０は、センサタグ２００Ｃとは分離して構成されている。センサタグ２００Ｃとセンサ回路２２０との間には、外部センサインターフェイス２２２が設けられている。アナログフロントエンド２５０には、図３に示す処理回路２１０および電源回路２４０が実装されている。

図５（Ａ）に示すセンサタグ２００Ｄは、アンテナ２３０を含む筐体内に、アナログフロントエンド２５０および複数のセンサ回路２２０＿１，２２０＿２，…を含む。アナログフロントエンド２５０には、図３に示す処理回路２１０および電源回路２４０が実装されている。

図５（Ｂ）に示すセンサタグ２００Ｅは、アンテナ２３０を含む筐体内に、アナログフロントエンド２５０、マイクロコンピュータ２６０、および複数のセンサ回路２２０＿１，２２０＿２，…を含む。

図５（Ｃ）に示すセンサタグ２００Ｆは、アンテナ２３０を含む筐体内に、アナログフロントエンド２５０を含む。センサタグ２００Ｆとは分離して、複数のセンサ回路２２０＿１，２２０＿２，…が配置されている。センサタグ２００Ｆと複数のセンサ回路２２０＿１，２２０＿２，…のそれぞれとの間には、外部センサインターフェイス２２２が設けられている。

図４および図５に示す実装例に限定されることなく、任意の実装形態を採用できる。
＜Ｄ．ワイヤレスセンサシステムの動作概要＞
次に、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１の動作概要について説明する。図６は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１の動作概要を示すシーケンス図である。図６には、一例として、４つのセンサタグ２００＿１～２００＿４とリーダライタ１００との間の遣り取りを示す。

図６を参照して、リーダライタ１００は、複数のセンサタグ２００＿１～２００＿４に対して計測データ収集コマンドを送出する。後述するように、計測データ収集コマンドにおいて、特定のセンサタグ２００のみを指定することもできるが、図６には、すべてのセンサタグ２００に対する計測データ収集コマンドが送出される例を示す。

センサタグ２００＿１～２００＿４の各々は、リーダライタ１００からの計測データ収集コマンドを受信すると、内部回路が活性化されて、対応するセンサ回路から計測信号を取得し、当該取得した計測信号に基づく計測データをリーダライタ１００へ応答する。このとき、センサタグ２００＿１～２００＿４の各々が同時に応答すると、リーダライタ１００では、受信処理を適切に行なうことができない。

そこで、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、センサタグ２００＿１～２００＿４の各々は、それぞれ応答遅延の経過後に計測データを応答する。応答遅延は、同一のリーダライタ１００から計測データ収集コマンドを同時に受信するセンサタグ２００の間で重複しないように事前に設定される。このような応答遅延の設定方法としては、センサタグ２００＿１～２００＿４の各々にユニークな識別情報を事前に設定しておき、その設定された識別情報から各センサタグ２００の応答遅延を算出するようにしてもよい。

図６に示す例においては、センサタグ２００＿１は、リーダライタ１００からの計測データ収集コマンドを受信すると、自身のセンサ回路からの計測信号に基づく計測データ１をリーダライタ１００へ応答する。続いて、センサタグ２００＿２は、センサタグ２００＿１が応答してから応答遅延Ｔｄだけ後に、自身のセンサ回路からの計測信号に基づく計測データ２をリーダライタ１００へ応答する。さらに続いて、センサタグ２００＿３は、センサタグ２００＿２が応答してから応答遅延Ｔｄだけ後に、自身のセンサ回路からの計測信号に基づく計測データ３をリーダライタ１００へ応答する。最後に、センサタグ２００＿４は、センサタグ２００＿３が応答してから応答遅延Ｔｄだけ後に、自身のセンサ回路からの計測信号に基づく計測データ４をリーダライタ１００へ応答する。

このような計測データの応答が開始される応答遅延をそれぞれ異ならせることによって、１回の計測データ収集コマンドに対して、センサタグ２００＿１～２００＿４のそれぞれからの計測データを収集できる。

このような一連の計測データの収集処理が適宜のタイミングで実行される。なお、リーダライタ１００からの計測データ収集コマンドは、周期的に送信してもよいし、上位機器などからの要求に応じて、都度送信するようにしてもよい。

＜Ｅ．無線通信プロトコル＞
次に、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１が採用する無線通信プロトコルについて説明する。

本明細書の作成時点において、リーダライタとＲＦタグとの間のＵＨＦ帯における無線通信プロトコルとして、ＩＳＯ１８０００－６が規格化されている。ＩＳＯ１８０００－６は、ＥＰＣｇｌｏｂａｌネットワークシステムのＣｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２（Ｇｅｎ２）に対応する規格である。

ＩＳＯ１８０００－６は、セキュアな通信を実現するなどの観点から、リーダライタとＲＦタグとの間の無線通信プロトコルとして、セッション別に規定された５つの状態（state）を順次遷移するように規定されている。具体的には、準備状態（Ready state）、確認済状態（Acknowledged state）、オープン状態（Open state）、秘匿状態（Secured state）、終了状態（Killed state）からなる５つの状態である。

すなわち、リーダライタがＲＦタグとの間でデータを遣り取りするためには、コマンド信号の送信、および、レスポンス信号の受信を繰り返して、ＲＦタグの状態を順次遷移させなければならない。

このようなＩＳＯ１８０００－６に規定される無線通信プロトコルは、セキュアな通信を実現できる意味では好ましいが、ワイヤレスセンサシステムとして採用した場合には、リアルタイム性の面から指定される要求を満たせない可能性がある。すなわち、有線信号を介して計測データを伝送する既存のセンサにおいて、その応答時間は長くても数ｍｓｅｃ程度である。ワイヤレスセンサシステムにおいても、有線信号を介する既存のセンサと同様の応答性（リアルタイム性）を実現することが好ましい。

本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、ＩＳＯ１８０００－６に規定される無線通信プロトコルより簡素化された無線通信プロトコルを採用することで、センサからの計測データを収集するシステムとして要求される応答性（リアルタイム性）を実現する。

図７は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１におけるシーケンスを示すタイムチャートである。図７（Ａ）には、比較例として、仮に、ＩＳＯ１８０００－６に従って構成した場合のシーケンスを示し、図７（Ｂ）には、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１におけるシーケンスを示す。

図７（Ａ）を参照して、ＩＳＯ１８０００－６に従って構成した場合には、まず、リーダライタが計測データの収集対象となるセンサタグを選択する（シーケンスＳＱ１０）。続いて、リーダライタは問合せコマンドを送出する（シーケンスＳＱ１１）。この問合せコマンドに応答して、センサタグは、リーダライタとの間で通信を行なう際に用いる１６ビットの乱数（ＲＮ１６）をリーダライタに応答する（シーケンスＳＱ１２）。

リーダライタは、センサタグからの１６ビットの乱数を受信すると、ＡＣＫ（ACKnowledgement）レスポンスをセンサタグへ送出する（シーケンスＳＱ１３）。このＡＣＫレスポンスに応答して、センサタグは、自身のＥＰＣ（Electronic Product Code）、ＰＣ（Protocol Control）コード、チェックサム（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）をリーダライタに応答する（シーケンスＳＱ１４）。

リーダライタは、センサタグからのコードを受信すると、先に受信している１６ビットの乱数を含む問合せコマンドを送出する（シーケンスＳＱ１５）。この問合せコマンドに応答して、センサタグは自身のハンドル値（handle）をリーダライタに応答する（シーケンスＳＱ１６）。

リーダライタは、センサタグからのハンドル値を受信すると、計測データ収集コマンド（Start Sensing）をセンサタグへ送出する（シーケンスＳＱ１７）。この計測データ収集コマンドに応答して、センサタグは、センサ回路からの計測信号に基づく計測データをリーダライタに応答する（シーケンスＳＱ１８）。

これに対して、図７（Ｂ）に示す、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、リーダライタ１００は、計測データ収集コマンド（Get GPI）をセンサタグへ送出する（シーケンスＳＱ２１）。この計測データ収集コマンドに応答して、センサタグは、センサ回路からの計測信号に基づく計測データをリーダライタに応答する（シーケンスＳＱ２２）。

すなわち、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、リーダライタ１００とセンサタグ２００との間の通信を確立するためのシーケンスが省略されている。このような簡素化されたシーケンスを採用することで、応答性（リアルタイム性）を高めることができる。

本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１において、リーダライタ１００から送信される計測データ収集コマンド（Start Sensing）には、計測データを収集する対象となるセンサタグ２００を指定するための指定情報が含まれている。複数のセンサタグ２００が計測データ収集コマンドを同時に受信したとしても、選択されたセンサタグ２００のみが計測データを応答するので、コリジョン（collision）などの問題が生じない。

以下に説明するように、指定情報としては、グループＩＤ（SelectedGr）および個別ＩＤ（SelectedID）を用いることができる。

＜Ｆ．センサタグが保持するデータ＞
次に、センサタグ２００が保持するデータについて説明する。センサタグ２００の各々は、他のセンサタグ２００と区別可能な識別情報を保持している。

図８は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１におけるセンサタグ２００が保持するデータ構造の一例を説明するための図である。図８に示すデータ構造は、ＩＳＯ１８０００－６に準じたものとなっている。

図８を参照して、記憶部２１６内に配置されるメモリバンク２１８は、ＥＰＣ（Electronic Product Code）領域２１８０と、ＴＩＤ（Tag ID）領域２１８４と、ユーザデータ領域２１８６とを含む。ＴＩＤ領域２１８４には、各センサタグ２００を識別するための情報が格納される。ユーザデータ領域２１８６には、任意のユーザデータが格納される。

ＥＰＣ領域２１８０には、チェックサム（Stored CRC）およびＰＣコード（StoredPC）に加えて、センサタグ２００の識別情報であるＥＰＣデータ２１８１が格納される。本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、ＥＰＣデータ２１８１の一部として、グループＩＤ（GroupID）２１８２および個別ＩＤ（UnitID）２１８３が含まれる。グループＩＤ２１８２に格納される値は、各センサタグ２００が属するグループを示す第１の識別情報に相当し、個別ＩＤ２１８３に格納される値は、各センサタグ２００を特定する第２の識別情報に相当する。なお、グループＩＤおよび個別ＩＤは、ユーザデータ領域２１８６に格納されてもよい。

同一のリーダライタ１００からのコマンド信号を受信可能な範囲（例えば、リーダライタ１００を中心として数～十数ｍ程度の範囲）に配置される１または複数のセンサタグ２００の間では、グループＩＤ２１８２と個別ＩＤ２１８３との組み合わせがユニークになるように、事前に設定される。

なお、グループＩＤ２１８２および個別ＩＤ２１８３の両方を用いる必要はなく、個別ＩＤ２１８３のみを用いるようにしてもよい。また、後述するような応答遅延を制御する観点から、同一のコマンド信号を受信し得るセンサタグ２００の間では、所定数毎に（例えば、１ずつ）インクリメントされるように個別ＩＤ２１８３を割り当てることが好ましい。

＜Ｇ．コマンド信号／レスポンス信号＞
次に、リーダライタ１００とセンサタグ２００との間で遣り取りされるコマンド信号の一例について説明する。

図９は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１において遣り取りされるコマンド信号およびレスポンス信号のデータ構造の一例を示す図である。図９（Ａ）には、計測データ収集コマンド３００のデータ配列の一例を示し、図９（Ｂ）には、計測データ収集コマンド３００に対するレスポンス信号３２０のデータ配列の一例を示す。

図９（Ａ）に示す計測データ収集コマンド３００は、いくつかのデータを保持しており、各データは予め定められたビット数で規定される。より具体的には、計測データ収集コマンド３００は、プリアンブル部３０２と、コマンド部３０４と、グループＩＤ部３０６と、個別ＩＤ部３０８と、チェックサム部３１０とを含む。

プリアンブル部３０２には、コマンド信号であることを示すデータ列および／またはコマンド信号の先頭であることを示すデータ列などが格納される。

コマンド部３０４には、センサタグ２００に対して与えるコマンドの内容を示すデータ列が格納される。

グループＩＤ部３０６には、計測データを収集する対象である１または複数のセンサタグ２００の属するグループを指定するための指定情報（以下、「グループＩＤ」とも称す。）が格納される。個別ＩＤ部３０８には、計測データを収集する対象である１つのセンサタグ２００を指定するための指定情報（以下、「個別ＩＤ」とも称す。）が格納される。すなわち、計測データ収集コマンド３００内の指定情報は、対象となるグループを指定する第１の指定情報としてのグループＩＤと、対象となるセンサタグ２００を個別に指定する第２の指定情報としての個別ＩＤとを含む。

チェックサム部３１０には、コマンド信号の受信側で、当該受信されたコマンド信号にエラーが含まれていないかを判断するためのチェックサムが格納される。

コマンド信号の一例である計測データ収集コマンドとして、図９（Ａ）に示すようなデータ構造が採用されることで、計測データの対象となるセンサタグ２００を指定するための指定情報（グループＩＤおよび／または個別ＩＤ）を含めることができる。

センサタグ２００は、リーダライタ１００から計測データ収集コマンド３００を受信すると、受信した計測データ収集コマンド内のグループＩＤ部３０６および個別ＩＤ部３０８にそれぞれ格納されるグループＩＤおよび個別ＩＤと、ＥＰＣデータ２１８１に含まれるグループＩＤ２１８２および個別ＩＤ２１８３とを比較して、計測データ収集コマンドが自身宛てであるか否かを判断する。

＜Ｈ．センサタグの状態遷移＞
次に、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１におけるセンサタグ２００での状態遷移の一例について説明する。

図１０は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１におけるセンサタグ２００での状態遷移の一例を説明するための図である。図１０を参照して、センサタグ２００は、リーダライタ１００からの計測データ収集コマンド（Get GPI）を受信すると、当該計測データ収集コマンドにより得られる電力を受けて活性化し、まず、準備状態（Ｒｅａｄｙ状態）ＳＴ１になる。そして、受信した計測データ収集コマンドに含まれるグループＩＤおよび個別ＩＤに基づいて、センサタグ２００は、当該受信した計測データ収集コマンドが自身宛てであるか否かを判断する。つまり、計測データ収集コマンドに含まれるグループＩＤおよび／または個別ＩＤが記憶部２１６のメモリバンク２１８に格納されるグループＩＤ２１８２および／または個別ＩＤ２１８３（図９参照）と一致していない場合には、電力供給が途切れるまで、準備状態ＳＴ１を維持する。

一方、計測データ収集コマンドに含まれるグループＩＤおよび／または個別ＩＤが記憶部２１６のメモリバンク２１８に格納されるグループＩＤ２１８２および／または個別ＩＤ２１８３と一致している場合には、活性化（Ａｃｔｉｖｅ）状態ＳＴ２へ遷移する。

活性化状態ＳＴ２において、センサタグ２００は、対応するセンサ回路からの計測信号に基づいて計測データを生成する。計測データの生成が完了すると、応答待ち（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｄｅｌａｙ）状態ＳＴ３へ遷移する。

準備状態ＳＴ１から活性化状態ＳＴ２および応答待ち状態ＳＴ３に続く遷移に示すように、センサタグ２００の各々は、リーダライタ１００（交信装置）から受信したコマンド信号に含まれる指定情報（グループＩＤおよび／または個別ＩＤ）が、自身が保持する識別情報に合致していれば、計測信号に基づいて計測データを生成する。

応答待ち状態ＳＴ３においては、所定の応答開始条件が満たされるまで、計測信号の応答を待機することになる。すなわち、所定の応答開始条件が満たされるか否かに応じて、計測信号を含むレスポンス信号の送出タイミングが遅延することになる。本明細書において、「応答開始条件」は、センサタグ２００の各々におけるレスポンス信号の送出が許可されるための条件を意味する。応答開始条件のいくつかの例については、後に詳述する。

所定の応答開始条件が満たされると、センサタグ２００は、生成された計測データを含むレスポンス信号をリーダライタ１００へ送出する。レスポンス信号の送出後、準備状態ＳＴ１に戻る。このように、センサタグ２００の各々は、所定の応答開始条件が満たされると、当該生成した計測データを含むレスポンス信号の送出を開始する。

なお、応答待ち状態ＳＴ３において、リーダライタ１００から新たに計測データ収集コマンド（Get GPI）を受信し、その受信した計測データ収集コマンドに含まれるグループＩＤおよび／または個別ＩＤが記憶部２１６のメモリバンク２１８に格納されるグループＩＤ２１８２および／または個別ＩＤ２１８３と一致した場合には、活性化状態ＳＴ２へ再度遷移して、新たに処理を開始する。

なお、準備状態ＳＴ１からの遷移が生じないと判断される場合には、センサタグ２００の動作を休止するような処理を実施してもよい。

＜Ｉ．センサタグの選択＞
次に、リーダライタ１００から特定のセンサタグ２００を選択して計測データを収集するための構成および処理について説明する。

図１１は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１において１つのセンサタグ２００から計測データを収集する場合の処理手順を示すタイムチャートである。図１１を参照して、１つのリーダライタ１００に対して、３つのセンサタグ２００＿１～２００＿３が配置されている例を想定する。

センサタグ２００＿１および２００＿２には、同一のグループＩＤ「０」が設定されており、センサタグ２００＿３には、別のグループＩＤ「１」が設定されているとする。センサタグ２００＿１および２００＿２には、同一グループ内でのコリジョンが生じないように、個別ＩＤとしてそれぞれ「０」および「１」が設定されているとする。また、センサタグ２００＿３には、個別ＩＤとして「０」が設定されているとする。

図１１（Ａ）には、グループＩＤ「０」および個別ＩＤ「０」を指定した、計測データ収集コマンド４００が送出される例を示す。この場合、計測データ収集コマンドにおいて、グループＩＤおよび個別ＩＤの両方に有効な値が設定されているので、グループＩＤおよび個別ＩＤの両方が合致するセンサタグ２００のみが応答する。図１１（Ａ）に示す例では、計測データ収集コマンドにおいて指定されるグループＩＤおよび個別ＩＤの両方に合致するセンサタグ２００＿１のみが応答することになる。

すなわち、計測データ収集コマンド４００が送出されてから所定の伝送時間Ｔｘの経過後に、センサタグ２００＿１は、対応するセンサ回路からの計測信号に基づいて計測データを生成し、生成した計測データを含むレスポンス信号４０２を送出する。レスポンス信号４０２が送出されてから所定の処理遅延時間Ｔｙの経過後にリーダライタ１００での受信処理が実行される。

以上のような一連の処理によって、センサタグ２００＿１からの１回の計測データの収集処理が完了する。

一方、図１１（Ｂ）には、グループＩＤ「０」および個別ＩＤ「１」を指定した、計測データ収集コマンド４００が送出される例を示す。この場合、計測データ収集コマンドにおいて、グループＩＤおよび個別ＩＤの両方に有効な値が設定されているので、グループＩＤおよび個別ＩＤの両方が合致するセンサタグ２００のみが応答する。図１１（Ｂ）に示す例では、計測データ収集コマンドにおいて指定されるグループＩＤおよび個別ＩＤの両方に合致するセンサタグ２００＿２のみが応答して、生成した計測データを含むレスポンス信号４０４を送出する。

計測データを含むレスポンス信号の送出処理は、上述と同様である。
上述の図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示す処理例においては、センサタグ２００の各々は、自身が保持するグループＩＤ（第１の識別情報）が計測データ収集コマンド４００内の指定情報に含まれるグループＩＤ（第１の指定情報）に合致するとともに、自身が保持する個別ＩＤ（第２の識別情報）が指定情報に含まれる個別ＩＤ（第２の指定情報）に合致する場合に、計測データの生成およびレスポンス信号の送出を実施する。

＜Ｊ．応答遅延の調整＞
上述の図１１には、１つのセンサタグ２００から計測データを収集する場合の処理手順を示す。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）において、センサタグ２００＿１および２００＿２は、いずれも計測データ収集コマンド４００を受信した後、応答遅延を生じさせることなく、即座にレスポンス信号の送出に係る処理を開始する。グループＩＤおよび個別ＩＤの両方が指定された計測データ収集コマンドが送出された場合には、１つのセンサタグ２００のみが特定されることになるので、応答遅延を生じさせる必要はない。

すなわち、センサタグ２００の各々は、グループＩＤおよび個別ＩＤの両方が指定された計測データ収集コマンドを受信した場合には、応答遅延を発生させず、計測データの送出処理を開始する。この場合には、上述した応答開始条件が常に満たされている状態であるので、実質的に、上述の図１０に示す「活性化状態ＳＴ２」から「応答待ち状態ＳＴ３」に遷移したとしても、「準備状態ＳＴ１」へすぐに遷移することになる。

一方、同一の計測データ収集コマンドを用いて複数のセンサタグ２００から計測データを収集する場合には、それぞれのセンサタグ２００が同時に応答することによりコリジョンが発生し得る。このようなコリジョンの発生を防止するための、各センサタグ２００における応答遅延の調整方法の一例について説明する。

（ｊ１：リーダライタ１００が応答遅延を制御する方式）
図１２は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１において複数のセンサタグ２００から計測データを収集する場合の処理手順を示すタイムチャートである。図１２に示すセンサタグ２００＿１～２００＿３には図１１と同様の設定が予めなされているとする。

図１２には、有効なグループＩＤ「０」および無効な個別ＩＤ「ＦＦ」を指定した、計測データ収集コマンド４００が送出される例を示す。この場合、計測データ収集コマンドにおいて、グループＩＤのみに有効な値が設定されているので、グループＩＤが合致する１または複数のセンサタグ２００が応答する。図１２に示す例では、計測データ収集コマンドにおいて指定されるグループＩＤに合致するセンサタグ２００＿１および２００＿２が応答することになる。

すなわち、図１２に示す処理例においては、センサタグ２００の各々は、自身が保持するグループＩＤ（第１の識別情報）が計測データ収集コマンド４００内の指定情報に含まれるグループＩＤ（第１の指定情報）に合致する場合に、計測データの生成およびレスポンス信号の送出を実施する。具体的には、リーダライタ１００が計測データ収集コマンド４００を送出してから伝送時間Ｔｘの経過後に、センサタグ２００＿１および２００＿２の各々は、対応するセンサ回路からの計測信号に基づいて計測データを生成する。

センサタグ２００の各々は、自身が保持する個別ＩＤ（第２の識別情報）が応答の先頭を示す値である場合に、計測データの生成が完了すると、応答遅延を生じることなく、レスポンス信号の送出を開始する。「応答の先頭を示す値」とは、同一グループ内での応答順序を示す何らかの識別情報のうち、最先に応答すべきこと意味付けられた値に相当する。単純な例として、個別ＩＤの値を応答順序に相当するとみなせば、個別ＩＤとして最も小さな値を有するセンサタグ２００が最初に応答することになる。

一例として、個別ＩＤが「０」を最小の値と定義すれば、個別ＩＤ「０」を有しているのはセンサタグ２００＿１であるので、センサタグ２００＿１は、応答遅延を発生させず、生成した計測データを含むレスポンス信号４０２を送出する。レスポンス信号４０２が送出されてから所定の処理遅延時間Ｔｙの経過後にリーダライタ１００での受信処理が実行される。

一方、センサタグ２００の各々は、自身が保持する個別ＩＤ（第２の識別情報）が応答の先頭を示す値ではない場合に、リーダライタ１００からの追加のコマンド信号が送出された回数と、自身が保持する個別ＩＤ（第２の識別情報）が示す値とが所定の関係を満たすまで待機した上で、レスポンス信号の送出を開始する。「追加のコマンド信号」は、最初に応答したセンサタグ２００以外のセンサタグ２００に対して、レスポンス信号の送出タイミングを規定するための一種のトリガである。

このように、複数のセンサタグ２００がレスポンス信号を送出する場合には、各センサタグ２００は、自身の個別ＩＤおよびリーダライタ１００からの追加のコマンド信号に従って、所定タイミングでレスポンス信号を送出する。すなわち、上述した応答開始条件は、各センサタグ２００の個別ＩＤおよびリーダライタ１００からの追加のコマンド信号に基づくものとなる。

図１２に示す例において、リーダライタ１００は、センサタグ２００＿１からのレスポンス信号を受信すると、計測データ収集コマンド４００に対する追加のコマンド信号としてフレーム同期信号４０８を送出する。計測データ収集コマンド４００の受信の後、１回目のフレーム同期信号４０８が受信されたことをもって、個別ＩＤは「１」が設定されているセンサタグ２００＿２はレスポンス信号４１０の送出を開始する。すなわち、センサタグ２００＿２は、計測データ収集コマンド４００の受信の後、１回目のフレーム同期信号４０８までの間は、レスポンス信号の送出を待機している状態（応答遅延４０６）になっている。

なお、図示していないが、個別ＩＤは「２」を有するセンサタグ２００が存在している場合には、リーダライタ１００からのさらなるフレーム同期信号４０８が送出されることで、個別ＩＤは「２」を有するセンサタグ２００は、レスポンス信号の送出を開始する。

このように、計測データ収集コマンド４００の受信の後、フレーム同期信号４０８の送出回数および送出タイミングによって、レスポンス信号４１０の送出タイミングなどが制御される。つまり、センサタグ２００の各々における応答開始条件は、各センサタグ２００に設定されている個別ＩＤおよびフレーム同期信号４０８の受信回数によって規定されることとなる。

以上のような一連の処理によって、センサタグ２００＿１および２００＿２からのそれぞれの計測データの収集処理が完了する。

図１２に示すタイムチャートにおいては、計測データ収集コマンド４００の送出後におけるフレーム同期信号４０８の送出回数をセンサタグ２００側で判断することで、レスポンス信号の送出タイミング（すなわち、応答遅延の長さ）が決定される処理例を示したが、フレーム同期信号４０８（すなわち、追加のコマンド信号）において、レスポンス信号の送出を許可する対象となるセンサタグ２００の個別ＩＤを指定するようにしてもよい。例えば、図１２に示すタイムチャートにおいて、フレーム同期信号４０８において、個別ＩＤとして「１」を指定することで、個別ＩＤが「１」であるセンサタグ２００＿２がレスポンス信号の送出を開始するようにしてもよい。

（ｊ２：センサタグ２００の各々が応答遅延を制御する方式）
図１２に示す処理例においては、リーダライタ１００がフレーム同期信号４０８の送出回数および送出タイミングを制御することで、それぞれのセンサタグ２００における応答遅延を制御するが、センサタグ２００の各々が自身の応答遅延を自律的に決定するようにしてもよい。

図１３は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１において複数のセンサタグ２００から計測データを収集する場合の別の処理手順を示すタイムチャートである。図１３に示すセンサタグ２００＿１～２００＿３には図１２と同様の設定が予めなされているとする。

図１３に示す処理手順においては、各センサタグ２００は、自身の個別ＩＤに基づいて応答遅延の長さを決定する。例えば、予め定められた応答遅延の単位時間長さが各センサタグ２００に予め設定されており、各センサタグ２００は、自身の個別ＩＤの値に応答遅延の単位時間長さを乗じることで、応答遅延の時間長さを決定する。

例えば、個別ＩＤ「０」が設定されているセンサタグ２００＿１においては、応答遅延時間は「０」と算出され、個別ＩＤ「１」が設定されているセンサタグ２００＿２においては、応答遅延の単位時間長さＴｄに「１」を乗じて得られる、応答遅延Ｔｄが決定される。図示していないが、個別ＩＤは「２」を有するセンサタグ２００が存在している場合には、応答遅延は「２×Ｔｄ」として決定される。

同一のグループＩＤが設定されているセンサタグ２００の間では、個別ＩＤはユニークに設定されるので、それぞれのセンサタグ２００においては、互いに異なる応答遅延が算出されることになる。このように、互いに異なる応答遅延が用いられることで、複数のセンサタグ２００からレスポンス信号が同時に送出されることによる、コリジョンの発生を防止できる。このように、図１３に示す処理手順においては、上述した応答開始条件は、各センサタグ２００の個別ＩＤに基づくものとなる。

このように、センサタグ２００の各々は、自身が保持する個別ＩＤ（第２の識別情報）が示す値に基づいて決定される時間だけ待機した上で、レスポンス信号の送出を開始する。

上述のような応答遅延がそれぞれのセンサタグ２００において算出されることで、リーダライタ１００が計測データ収集コマンド４００を送出してから伝送時間Ｔｘの経過後に、センサタグ２００＿１および２００＿２の各々は、対応するセンサ回路からの計測信号に基づいて計測データを生成する。そして、センサタグ２００＿１は、応答遅延を発生させず、生成した計測データを含むレスポンス信号４０２を送出する。一方、センサタグ２００＿２は、個別ＩＤに基づいて算出される応答遅延Ｔｄ（応答遅延４０７）だけ待って、レスポンス信号４１０の送出を開始する。

このように、図１３に示す処理例においては、センサタグ２００の各々に設定されている個別ＩＤに基づいて、互いに異なる応答遅延が算出され、それぞれ算出される応答遅延に従って、レスポンス信号の送出タイミングが調整される。

＜Ｋ．レスポンス信号＞
次に、センサタグ２００からの計測データを含むレスポンス信号について説明する。

（ｋ１：計測データ）
レスポンス信号に含める計測データとしては、オン／オフのいずれかを示すデジタルデータに加えて、計測値を示すアナログデータであってもよい。デジタルデータの場合には、１つのデータに対して少なくとも１ビット割り当てられていればよいが、無線通信を介したデータ伝送であるので、耐ノイズ性なども考慮して、誤り検出および／または誤り訂正が可能なように、より多くのビットを用いるようにすることが好ましい。

また、ある１回の計測タイミングで収集された計測データだけではなく、計測データ収集コマンドの送出周期より短い間隔で同一のセンサ回路においてサンプリングされた複数の計測値をまとめて送出するようにしてもよい。このような方法を採用することで、計測データ収集コマンドを用いた計測データの収集周期より短い間隔でのサンプリング（オーバーサンプリング）が可能になる。

このように、レスポンス信号には、異なるタイミングで収集された複数の計測信号の情報を含めるようにしてもよい。

また、アナログデータを送出する場合には、各計測値に割り当てられたビット数に応じたダイナミックレンジで量子化される。割り当てられるビット数が少ない場合には、センサ回路からの計測信号に対して、平均化やピーク検出などの前処理を行なった上で、計測データを生成するようにしてもよい。一方、十分に多くのビット数が割り当てられている場合には、上述したようなオーバーサンプリングを行なってもよい。

（ｋ２：送信元のセンサタグの特定）
上述の図１２および図１３に示すように、同一の計測データ収集コマンドに対して複数のセンサタグ２００がレスポンス信号を送出した場合であっても、基本的には、そのレスポンス信号の受信順序および受信タイミングに基づいて、送信元のセンサタグ２００を特定することができる。

但し、レスポンス信号に生じるジッタなどの影響を回避するためには、レスポンス信号に送信元のセンサタグ２００を特定可能な情報を含めるようにしてもよい。図１４は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１におけるレスポンス信号の一例を説明するための図である。

図１４（Ａ）に示すレスポンス信号４５０は、送信元のセンサタグ２００の個別ＩＤを示す値を含むようになっている。すなわち、レスポンス信号４５０は、送信元のセンサタグ２００の個別ＩＤを格納する領域４５２と、計測データを格納する領域４５４とを含む。リーダライタ１００は、このようなレスポンス信号４５０を受信すると、当該受信したレスポンス信号４５０の領域４５２に格納された値に基づいて、送信元のセンサタグ２００を特定することができる。

図１４（Ｂ）に示すレスポンス信号４６０は、送信元のセンサタグ２００の固有情報（例えば、グループＩＤおよび個別ＩＤからなる固有のデータ列）を用いて、計測データを符号化することで得られる符号化データを格納するようにしてもよい。リーダライタ１００は、何らかのレスポンス信号４６０を受信すると、予め設定されているセンサタグ２００の識別情報を用いて符号化を試みるとともに、その成否に基づいて、送信元のセンサタグ２００を特定する。図１４（Ｂ）に示すレスポンス信号４６０のようなデータ構造を採用することで、図１４（Ａ）に示すようなデータ構造に比較して、必要なデータ量を削減できる。

（ｋ３：設定外のセンサタグの通知）
本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、リーダライタ１００と遣り取りするセンサタグ２００に対して予め識別情報が設定されている。しかしながら、識別情報の設定が誤っているセンサタグ２００が存在している場合や、リーダライタ１００との無線通信が予定されていないセンサタグ２００が存在している場合などには、予定していないセンサタグ２００からのレスポンス信号が受信されることになる。

このような場合、リーダライタ１００は、予め設定されているセンサタグ２００以外のセンサタグ２００が存在しているとの情報をユーザへ通知する、あるいは、上位機器への通知を行なってもよい。

＜Ｌ．処理手順＞
次に、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１における処理手順について説明する。

図１５は、本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１における処理手順を示すフローチャートである。図１５（Ａ）には、リーダライタ１００における処理手順を示し、図１５（Ｂ）には、１つのセンサタグ２００における処理手順を示す。

図１５（Ａ）を参照して、リーダライタ１００は、計測データの収集要求を受信したか否かを判断する（ステップＳ１００）。計測データの収集要求は、上位機器などから与えられてもよいし、予め設定されたスケジュールに従って内部的に発生するようにしてもよい。計測データの収集要求を受信していなければ（ステップＳ１００においてＮＯの場合）、ステップＳ１００の処理が繰り返される。

計測データの収集要求を受信していれば（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）、リーダライタ１００は、受信した計測データの収集要求に基づいて、識別情報リスト１０７を参照して、計測データを収集する対象となるセンサタグ２００を決定し（ステップＳ１０２）、当該決定したセンサタグ２００の指定を含む計測データ収集コマンドを送出する（ステップＳ１０４）。

続いて、リーダライタ１００は、センサタグ２００からのレスポンス信号を受信待ちする（ステップＳ１０６）。センサタグ２００からのレスポンス信号を受信すると、リーダライタ１００は、受信したレスポンス信号をデコードして計測データを復元する（ステップＳ１０８）とともに、受信したレスポンス信号の送信元となるセンサタグ２００を特定する（ステップＳ１１０）。そして、リーダライタ１００は、復元した計測データに送信元のセンサタグ２００を特定する情報を付加して出力する（ステップＳ１１２）。

続いて、リーダライタ１００は、計測データを収集する対象のうち、計測データを未だ収集していないセンサタグ２００が存在しているか否かを判断する（ステップＳ１１４）。計測データを収集する対象として決定されたすべてのセンサタグ２００から計測データを収集していれば（ステップＳ１１４においてＮＯの場合）、処理を終了する。

これに対して、計測データを未だ収集していないセンサタグ２００が存在していれば（ステップＳ１１４においてＹＥＳの場合）、リーダライタ１００は、フレーム同期信号（追加のコマンド信号）を送出する（ステップＳ１１６）。そして、リーダライタ１００は、ステップＳ１０６以下の処理を実施する。ステップＳ１０６～Ｓ１１６までの処理は、対象として決定されたセンサタグ２００のすべてから計測データの収集が完了するまで、繰り返される。

図１５（Ｂ）を参照して、センサタグ２００にて何らかのコマンド信号が受信されると、当該受信されたコマンド信号に含まれる電力を用いて、ステップＳ２００以下の処理が実施される。

より具体的には、センサタグ２００は、受信したコマンド信号の内容を特定する（ステップＳ２００）。受信したコマンド信号が計測データ収集コマンド以外のコマンドであれば（ステップＳ２００において「それ以外」の場合）、センサタグ２００は、受信したコマンドに沿った処理を実行する（ステップＳ２０２）。

一方、受信したコマンド信号が計測データ収集コマンドであれば（ステップＳ２００において「計測データ収集コマンド」の場合）、センサタグ２００は、受信した計測データ収集コマンドに含まれるグループＩＤおよび／または個別ＩＤに基づいて、自身が計測データを収集される対象であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。自身が計測データを収集される対象ではない場合（ステップＳ２０４においてＮＯの場合）、処理は終了する。

これに対して、自身が計測データを収集される対象である場合（ステップＳ２０４においてＹＥＳの場合）、センサタグ２００は、センサ回路２２０からの計測信号に基づいて計測データを生成する（ステップＳ２０６）。続いて、センサタグ２００は、受信した計測データ収集コマンドに含まれるグループＩＤおよび／または個別ＩＤ、ならびに、自身の個別ＩＤに基づいて、応答開始条件が満たされているか否かを判断する（ステップＳ２０８）。

応答開始条件が満たされていれば（ステップＳ２０８においてＹＥＳの場合）、センサタグ２００は、ステップＳ２０６において生成した計測データを含むレスポンス信号を送出する（ステップＳ２１０）。そして、処理は終了する。

一方、応答開始条件が満たされていなければ（ステップＳ２０８においてＮＯの場合）、センサタグ２００は、リーダライタ１００からのフレーム同期信号（追加のコマンド信号）を受信待ちする（ステップＳ２１２）。フレーム同期信号が受信されると、ステップＳ２０８以下の処理が繰り返される。ステップＳ２０８およびＳ２１２の処理は、各センサタグ２００において、レスポンス信号の送出が完了するまで繰り返される。

＜Ｍ．まとめ＞
本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、センサ回路を含むセンサタグ２００の１または複数を任意の位置に配置するとともに、それらのセンサタグ２００と無線通信を介して計測データを収集するリーダライタ１００を共通に配置するだけで、制御対象の機械や設備などの状態をより簡単に計測できる。

本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、共通のコマンド信号を送出するだけで、コリジョンが発生しないように、センサタグ２００側でレスポンス信号の送出タイミングが自動的に調整されるので、センサタグ２００を増加させた場合などであっても、管理の工数を抑制できる。

本実施の形態に従うワイヤレスセンサシステム１においては、既存の通信規格では実現できないような応答性（リアルタイム性）を実現できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ワイヤレスセンサシステム（システム）、２，４ コンベア、３０ 上位機器、２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ，２００Ｆ センサタグ、１００ リーダライタ、１０２ 制御部、１０４ 通信インターフェイス、１０６，２１６ 記憶部、１０７ 識別情報リスト、１０８ 計時部、１１０ 表示部、１１２ 発振器、１２３，１４４ ミキサ、１２４，１２６ Ｚ変換回路、１２７ 分離回路、１３０，２３０ アンテナ、１５０ 交信制御部、２１０ 処理回路、２１２ 復調回路、２１３ 変調回路、２１４ 制御回路、２１８ メモリバンク、２２０ センサ回路、２２２ 外部センサインターフェイス、２４０ 電源回路、２５０ アナログフロントエンド、２６０ マイクロコンピュータ、３００，４００ 計測データ収集コマンド、３０２ プリアンブル部、３０４ コマンド部、３０６ グループＩＤ部、３０８ 個別ＩＤ部、３１０ チェックサム部、３２０，４０２，４０４，４１０，４５０，４６０ レスポンス信号、４０６，４０７ 応答遅延、４０８ フレーム同期信号、４５２，４５４ 領域、２１８１ データ、２１８２ グループＩＤ、２１８３ 個別ＩＤ、２１８４ ＴＩＤ領域、２１８６ ユーザデータ領域、ＳＴ１ 準備状態、ＳＴ２ 活性化状態、ＳＴ３ 応答待ち状態。

Claims (6)

1. ＲＦ（Radio Frequency）タグを含むセンサタグと、
   １または複数の前記センサタグと非接触で交信する交信装置とを備え、
   前記１または複数のセンサタグの各々は、１または複数のセンサ回路から計測信号を受信するように構成されるとともに、他のセンサタグと区別可能な識別情報を保持しており、前記識別情報は、各センサタグが属するグループを示す第１の識別情報と、各センサタグを特定する第２の識別情報とを含み、
   前記交信装置は、
   前記１または複数のセンサタグに対して第１のコマンド信号を送出する第１の送出手段を含み、前記第１のコマンド信号は、対象となるセンサタグのグループを指定するための第１の指定情報を含み、
   前記第１のコマンド信号に続いて、１または複数の第２のコマンド信号を送出する第２の送出手段を含み、
   前記１または複数のセンサタグの各々は、
   前記交信装置から受信した前記第１のコマンド信号に含まれる前記第１の指定情報が、自身が保持する第１の識別情報に合致していれば、前記計測信号に基づいて計測データを生成し、
   自身が保持する第２の識別情報が応答の先頭を示す値である場合に、前記計測データの生成が完了すると、応答遅延を生じることなく、当該生成した計測データを含むレスポンス信号の送出を開始し、
   自身が保持する第２の識別情報が応答の先頭を示す値ではない場合に、前記交信装置からの前記第２のコマンド信号が送出された回数と、自身が保持する第２の識別情報が示す値とが所定の関係を満たすまで待機した上で、前記レスポンス信号の送出を開始する、ワイヤレスセンサシステム。
2. 前記第１のコマンド信号は、対象となるセンサタグを個別に指定する第２の指定情報をさらに含み、
   前記１または複数のセンサタグの各々は、自身が保持する第１の識別情報が前記第１の指定情報に合致するとともに、自身が保持する第２の識別情報が前記第２の指定情報に合致する場合に、前記計測データの生成が完了すると、応答遅延を生じることなく、当該生成した計測データを含むレスポンス信号の送出を開始する、請求項１に記載のワイヤレスセンサシステム。
3. 前記第２の送出手段は、前記識別情報が指定した対象となるグループに含まれるすべてのセンサタグから前記レスポンス信号を受信するまで、前記第２のコマンド信号の送出を繰り返す、請求項１または２に記載のワイヤレスセンサシステム。
4. 前記複数のセンサタグは、各センサタグが保持する第２の識別情報が示す値の大きさの順に沿って、前記レスポンス信号を順次送出する、請求項１～３のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサシステム。
5. 前記レスポンス信号は、異なるタイミングで収集された複数の計測信号の情報を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサシステム。
6. ＲＦ（Radio Frequency）タグを含むセンサタグと、１または複数の前記センサタグと非接触で交信する交信装置とを備えるワイヤレスセンサシステムにおける通信方法であって、前記１または複数のセンサタグの各々は、１または複数のセンサ回路から計測信号を受信するように構成されるとともに、他のセンサタグと区別可能な識別情報を保持しており、前記識別情報は、各センサタグが属するグループを示す第１の識別情報と、各センサタグを特定する第２の識別情報とを含み、前記通信方法は、
   前記交信装置において、前記１または複数のセンサタグに対して第１のコマンド信号を送出するステップを備え、前記第１のコマンド信号は、対象となるセンサタグのグループを指定するための第１の指定情報を含み、
   前記１または複数のセンサタグの各々において、前記交信装置から受信した前記第１のコマンド信号に含まれる前記第１の指定情報が、自身が保持する第１の識別情報に合致していれば、前記計測信号に基づいて計測データを生成するステップと、
   前記１または複数のセンサタグの各々において、所定の応答開始条件が満たされると、当該生成した計測データを含むレスポンス信号の送出を開始するステップと、
   前記第１のコマンド信号に続いて、１または複数の第２のコマンド信号を送出するステップと、
   前記１または複数のセンサタグの各々において、自身が保持する第２の識別情報が応答の先頭を示す値である場合に、前記計測データの生成が完了すると、応答遅延を生じることなく、当該生成した計測データを含むレスポンス信号の送出を開始するステップと、
   前記１または複数のセンサタグの各々において、自身が保持する第２の識別情報が応答の先頭を示す値ではない場合に、前記交信装置からの前記第２のコマンド信号が送出された回数と、自身が保持する第２の識別情報が示す値とが所定の関係を満たすまで待機した上で、前記レスポンス信号の送出を開始するステップとを備える、通信方法。

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