WO2016147267A1 - 制御装置、制御プログラム、及びセンサノード - Google Patents

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WO2016147267A1
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node
cluster
sensor
processor
partial
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PCT/JP2015/057562
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English (en)
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浩一郎 山下
鈴木　貴久
康志 栗原
俊也 大友
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富士通株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C25/00—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the present invention relates to a control device, a control program, and a sensor node.
  • each sensor node of a wireless sensor network has an environmental power generation unit that generates electric power by converting environmental energy (for example, sunlight, vibration, etc.) into electric energy, and a battery that stores electricity generated by the environmental power generation unit. is doing.
  • environmental energy for example, sunlight, vibration, etc.
  • battery that stores electricity generated by the environmental power generation unit.
  • the sensing value measured at each sensor node of the wireless sensor network is reported to the “control device (ie, network device)” via the gateway device.
  • the wireless sensor network has, for example, a tree-type topology. That is, the wireless sensor network is in a “relay operation state” sensor node that relays transmission of sensing values measured by other sensor nodes (ie, “relay node”) and in a “non-relay operation state”. Sensor nodes (ie, “end nodes”).
  • the sensing value measured at each sensor node is transmitted from each sensor node to the gateway apparatus directly or via one or more relay nodes. That is, the wireless sensor network has a “multi-hop communication path”.
  • sensing values vary among sensors due to various factors. For example, first, the sensing value varies due to individual differences among sensors (first variation factor). Second, the sensing value also varies (second variation factor) due to individual differences (working accuracy and the like) of devices including the sensor. Third, the sensing value varies depending on the environment in which the sensor is installed (for example, vibration, wind, rain, mischief, etc.) (third variation factor).
  • a countermeasure for executing calibration before shipment of the sensor node can be considered.
  • a measure for designing the housing so that the sensor node is not affected by the external factor can be considered.
  • each countermeasure has problems such as a large calibration processing load and a large countermeasure cost.
  • the disclosed technology has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a control device, a control program, and a sensor node that can reduce the load of calibration processing in a sensor network.
  • the control device controls calibration of sensing values in a sensor node group in which each sensor node includes a sensor and a wireless unit and can perform multi-hop communication.
  • the control device includes a memory and a processor connected to the memory.
  • the processor divides the sensor node group into a plurality of clusters each including at least one partial cluster in which each cluster has a child node that performs wireless communication with the relay node. From the relay node of each partial cluster, An average value of the sensing values is collected, a calibration reference value of each cluster is calculated from the collected average value of each partial cluster, and the calculated calibration reference value of each cluster is notified to each cluster.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the wireless sensor network system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the wireless sensor network system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the wireless sensor network system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the wireless sensor network system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the server according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a first correspondence table according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a format example of a packet used when the calibration reference value is transmitted from the server according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a sensor node according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the wireless sensor network system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the wireless sensor network system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the wireless sensor
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a packet format example used when transmitting the sensing value average from the parent node to the server according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the processing operation of the sensor node according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a continuation of FIG.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a continuation of FIG.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a continuation of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a packet format example used when transmitting the sensing value average from the parent node to the server according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a second correspondence table according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a method of calculating a calibration reference value according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a format example of a migration command signal to the relay specialized node according to the second embodiment.
  • Example 1 [Overview of wireless sensor network system] 1 to 4 are diagrams for explaining the wireless sensor network system according to the first embodiment. 1 to 4 show a procedure for constructing a wireless sensor network system in the order of FIGS.
  • a wireless sensor network system 1 includes a server 10 as a control device, a gateway (GW) 30 that is directly or indirectly connected to the server 10 by wire, and sensor nodes 50-1 to 50-7.
  • GW gateway
  • sensor nodes 50-1 to 50-7 Have If the sensor nodes 50-1 to 50-7 are not particularly distinguished, they may be collectively referred to as “sensor node 50”.
  • the numbers of gateways 30 and sensor nodes 50 are one and seven, respectively, but the present invention is not limited to this.
  • the topology in the wireless sensor network system 1 shown in FIG. 4 is an example of the result of configuring the network according to the “network configuration procedure”.
  • the “network configuration procedure” is as follows.
  • a network is not constructed between the gateway 30 and the sensor nodes 50-1 to 50-7.
  • the wireless sensor network system 1 sends a “network construction (reconstruction) command signal to the gateway 30 and the sensor nodes 50-1 to 50-7 from the server 10 at a predetermined time interval before the operation of the wireless sensor network system 1 is started. May be in this initial state each time “
  • each of the sensor nodes 50-1 to 50-7 transmits a “beacon”. That is, in the “initial state”, all the sensor nodes 50 operate in the “child node mode”.
  • a circle (dotted line) centering on each sensor node 50 indicates a range in which the transmitted “beacon” reaches with a received power of a predetermined level or higher.
  • the gateway 30 transmits a “link formation signal” to the sensor node 50 that is the transmission source of the beacon. That is, the gateway 30 accepts the sensor node 50 that is the transmission source of the beacon as its “child node”.
  • the “link formation signal” may be referred to as an “acceptance acceptance signal”.
  • the number of “child nodes” that can be accepted by one “parent node” is limited (hereinafter, sometimes referred to as “partial cluster size limit number”).
  • the gateway 30 is disposed at a position where the beacon transmitted from each of the sensor nodes 50-1, 2 and 3 can be received. Can be accepted as its "child node".
  • the gateway 30 establishes a wireless link with each of the sensor nodes 50-1 and 50-2 as shown in FIG. Form.
  • the sensor nodes 50-1 and 50-2 received as “child nodes” by the gateway 30 stop transmitting beacons as shown in FIG. 2.
  • the sensor nodes 50-1 and 50-2 can be prevented from being accepted as “child nodes” of other nodes (sensor nodes 50) other than the gateway 30.
  • the “topology” in the wireless sensor network system 1 has a tree structure.
  • the gateway 30 as the “parent node” transmits a “switch instruction signal” to the “parent node mode” to its own “child node”, that is, the sensor nodes 50-1 and 50-2.
  • each of the sensor nodes 50-1 and 50-2 starts operation in the “parent node mode”.
  • the sensor node 50-1 when receiving a beacon, transmits a “link formation signal” to the sensor node 50 that is the transmission source of the beacon. That is, the sensor node 50-1 accepts the sensor node 50 that is the transmission source of the beacon as its “child node”.
  • the sensor node 50-1 is arranged at a position where the beacon transmitted from each of the sensor nodes 50-3 and 4 can be received. It can be accepted as a “node”. Therefore, as shown in FIG. 3, the sensor node 50-1 forms a radio link with each of the sensor nodes 50-3 and 4.
  • the sensor nodes 50-3 and 4 received as “child nodes” by the sensor node 50-1 stop transmitting beacons as shown in FIG.
  • a group consisting of a “relay node” and a “child node” of the relay node such as a sensor node 50-1 being a “parent node” and sensor nodes 50-3 and 4 being “child nodes”. Is sometimes referred to as a “partial cluster” below.
  • the sensor node 50-1 transmits a “transmission instruction signal” of the sensing value to its child node, that is, the sensor nodes 50-3 and 4.
  • a “transmission instruction signal” of the sensing value to its child node, that is, the sensor nodes 50-3 and 4.
  • each of the sensor nodes 50-3 and 4 transmits the sensing value of its own sensor to the sensor node 50-1 that is its “parent node”.
  • the sensor node 50-1 calculates the “sensing value average” in its “partial cluster”. That is, the sensor node 50-1 calculates the average of the sensing value of its own sensor and the sensing value reported from each of the sensor nodes 50-3 and 4. Then, the sensor node 50-1 transmits the calculated “sensing value average” to the server 10 via the gateway 30 which is its parent node.
  • the sensor node 50-1 which is the parent node, transmits the identification information of each sensor node 50 included in the partial cluster together with the average of the sensing values of the partial cluster to the server 10.
  • the sensor node 50-2 also executes the same process as the sensor node 50-1. That is, the sensor node 50-2 accepts the sensor node 50-5 as its child node, and calculates an average of the sensing values of the sensing value of its own sensor and the sensing value reported from the sensor node 50-5. Then, the sensor node 50-2 transmits the calculated “sensing value average” to the server 10 via the gateway 30 which is its parent node.
  • each of the sensor nodes 50-1 and 50-2 transmits a “switching instruction signal” to the “parent node mode” to its “child node”.
  • each of the sensor nodes 50-3, 4 and 5 starts the operation in the “parent node mode”.
  • the sensor node 50-4 when receiving a beacon, transmits a “link formation signal” to the sensor node 50 that is the transmission source of the beacon. That is, the sensor node 50-4 accepts the sensor node 50 that is the transmission source of the beacon as its “child node”.
  • the sensor node 50-4 is arranged at a position where the beacon transmitted from each of the sensor nodes 50-6 and 7 can be received. It can be accepted as a “node”. Therefore, as shown in FIG. 4, the sensor node 50-4 forms a wireless link with each of the sensor nodes 50-6 and 7.
  • the sensor node 50-4 transmits a “transmission instruction signal” of the sensing value to its child node, that is, the sensor nodes 50-6 and 7.
  • a “transmission instruction signal” of the sensing value to its child node, that is, the sensor nodes 50-6 and 7.
  • each of the sensor nodes 50-6 and 7 transmits the sensing value of its own sensor to the sensor node 50-4 that is its “parent node”.
  • the sensor node 50-4 calculates the “sensing value average” in its “partial cluster”. That is, the sensor node 50-4 calculates the average of the sensing value of its own sensor and the sensing value reported from each of the sensor nodes 50-6 and 7. Then, the sensor node 50-4 transmits the calculated “sensing value average” to the server 10 via the sensor node 50-1, which is its own parent node.
  • the server 10 divides the plurality of sensor nodes 50 of the wireless sensor network system 1 into a plurality of “clusters” including at least one partial cluster based on the number of sensor nodes 50.
  • the server 10 sets the number of sensor nodes 50 included in one cluster (hereinafter sometimes referred to as “cluster size limit number”) to five.
  • cluster size limit number the number of nodes constituting the partial cluster 1 consisting of the sensor node 50-1 and the sensor nodes 50-3 and 4 and the partial cluster 2 consisting of the sensor node 50-2 and the sensor node 50-5 is 5.
  • Cluster 1 and partial cluster 2 are collectively referred to as cluster 1.
  • the sensor nodes 50-6 and 7 that are not included in the cluster 1 form a partial cluster if there are other sensor nodes 50 in the periphery, and the formed partial cluster is changed to a cluster other than the cluster 1 by the server 10. Will be classified.
  • the server 10 calculates the “calibration reference value” based on the sensing value average of the partial clusters included in the cluster in units of clusters. For example, when a certain cluster includes a plurality of partial clusters, the server 10 calculates a weighted average of a plurality of sensing value corresponding to each of the plurality of partial clusters by the number of sensor nodes 50 included in each partial cluster. As a result, the “calibration reference value” of the cluster is calculated.
  • the server 10 transmits the “calibration reference value” calculated for each cluster to each sensor node 50 included in each cluster using multi-hop communication.
  • each sensor node 50 When each sensor node 50 receives the “calibration reference value” addressed to itself, it executes a calibration process using the “calibration reference value”. That is, each sensor node 50 calculates an “error value” by subtracting the received “calibration reference value” from the sensing value of its own sensor. Then, each sensor node 50 corrects the sensing value by adding the calculated “error value” to the sensing value of its own sensor for each “collection period”, and the corrected sensing value is set to its own parent value. Report to the server 10 via the node.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the server according to the first embodiment.
  • the server 10 includes an interface (IF) unit 11, a processor 12, and a memory 13.
  • the processor 12 include a CPU, a DSP (Digital Signal Processor), and an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the memory 13 include a RAM (Random Access Memory) such as SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, and the like.
  • RAM Random Access Memory
  • SDRAM Synchronous Dynamic Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory and the like.
  • Various processing functions executed by the processor 12 are realized by recording programs corresponding to the various processing functions in the memory 13 and executing the programs by the processor 12.
  • the interface unit 11 is an interface that communicates with the gateway 30 directly or indirectly by wire.
  • the interface unit 11 receives various signals transmitted from the sensor node 50 via the gateway 30 and outputs them to the processor 12. Further, the interface unit 11 transmits various signals received from the processor 12 to each sensor node 50 via the gateway 30.
  • the processor 12 causes the memory 13 to store a “first correspondence table” that is transmitted from the relay node of each partial cluster and that associates the sensing value average with the identification information of each sensor node 50 that constitutes the partial cluster. .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a first correspondence table according to the first embodiment.
  • the identification information of each partial cluster for example, the identification information of the parent node
  • the identification information of the child node included in each partial cluster and the sensing value average of each partial cluster are associated with each other. It has been.
  • partial cluster identification information (50-1) having the sensor node 50-1 as a parent node, and sensor nodes 50-3 and 4 which are child nodes of the partial cluster (50-1).
  • the sensing value average ⁇ 1 of the partial cluster (50-1) are associated with each other.
  • the processor 12 divides the plurality of sensor nodes 50 of the wireless sensor network system 1 into a plurality of “clusters” in which each cluster includes at least one partial cluster based on the number of sensor nodes 50. For example, the processor 12 forms a cluster by collecting a plurality of partial clusters within a range not exceeding the “cluster size limit number”.
  • the processor 12 calculates a “calibration reference value” for each cluster, based on the sensing value average of the partial clusters included in the cluster. For example, when a certain cluster includes a plurality of partial clusters, the processor 12 calculates a weighted average of a plurality of sensing value corresponding to each of the plurality of partial clusters by the number of sensor nodes 50 included in each partial cluster. As a result, the “calibration reference value” of the cluster is calculated.
  • the processor 12 outputs the “calibration reference value” calculated for each cluster and the identification information of the partial cluster included in each cluster (for example, the identification information of the parent node of each partial cluster) to the IF unit 11. .
  • the “calibration reference value” calculated for each cluster and the identification information of each sensor node 50 included in each cluster are transmitted to each sensor node 50 included in each cluster via the gateway 30 and multi-hop communication. Is done.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a format example of a packet used when the calibration reference value is transmitted from the server according to the first embodiment.
  • the server 10 transmits a packet including the partial cluster (50-1) as the “destination address” and ⁇ 1 as the “calibration reference value”.
  • the partial cluster (50-2) is included in the same cluster as the partial cluster (50-1). Therefore, the server 10 also transmits a packet including the partial cluster (50-2) as the “destination address” and the value ⁇ 1 as the “calibration reference value”.
  • the calibration reference value transmitted to the parent node of the partial cluster is transferred to the child node by the parent node.
  • the memory 13 stores various information transmitted from the sensor node 50 and various information calculated by the processor 12.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a sensor node according to the first embodiment.
  • the sensor node 50 includes an energy harvesting unit 51, a battery 52, a sensor 53, a processor 54, a wireless unit 55, and a memory 56.
  • the processor 54 include a CPU, a DSP (Digital Signal Processor), and an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the memory 56 include a RAM (Random Access Memory) such as an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, and the like.
  • Various processing functions executed by the processor 54 are realized by recording programs corresponding to the various processing functions in the memory 56 and executing the programs by the processor 54.
  • the environmental power generation unit 51 generates power using environmental energy (for example, sunlight, vibration, etc.), and outputs the generated electricity to the battery 52.
  • environmental energy for example, sunlight, vibration, etc.
  • the battery 52 stores the electricity generated by the environmental power generation unit 51 and supplies the stored electricity to the processor 54 and the wireless unit 55.
  • the sensor 53 outputs the measured sensing value to the processor 54.
  • the processor 54 receives a control signal via the antenna and radio unit 55 and controls processing according to the received control signal.
  • the processor 54 when the processor 54 receives the “network construction (reconstruction) command signal” transmitted from the server 10, the processor 54 shifts its own sensor node to the “child node mode”. Then, the processor 54 generates a “beacon” and transmits the generated beacon via the wireless unit 55 and the antenna at a predetermined period. When the processor 54 receives the “acceptance acceptance signal” transmitted from the parent node of the sensor node, the processor 54 stops transmitting the beacon.
  • the processor 54 transmits the sensing value measured by the sensor 53 to the parent node of the own sensor node via the wireless unit 55 and the antenna.
  • the processor 54 shifts the own sensor node to the “parent node mode”.
  • the processor 54 receives the beacon via the antenna and the wireless unit 55, the processor 54 transmits a “link formation signal” to the sensor node 50 that is the transmission source of the beacon.
  • the processor 54 transmits a link formation signal to the sensor node 50 that is the transmission source of the received beacon with the above “partial cluster size limit number” as an upper limit. That is, the processor 54 accepts the sensor node 50 that is the transmission source of the received beacon as a child node of its own sensor node with the above “partial cluster size limit number” as an upper limit.
  • the processor 54 transmits a “transmission instruction signal” of the sensing value to the child node of the own sensor node.
  • the processor 54 calculates the “sensing value average” in the partial cluster in which the sensor node is a relay node.
  • the processor 54 transmits the calculated “sensing value average” to the server 10 via the parent node of the own sensor node.
  • the processor 54 transmits a “switching instruction signal” to the parent node mode to the child node of the own sensor node.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a packet format example used when transmitting the sensing value average from the parent node of the first embodiment to the server.
  • FIG. 9 particularly shows the payload portion of the packet.
  • the identification information of the partial cluster for example, the identification information of the parent node
  • the identification information of the child node included in the partial cluster and the sensing value average of the partial cluster are associated with each other.
  • the payload includes partial cluster identification information (50-1) having the sensor node 50-1 as a parent node and a sensor node 50- that is a child node of the partial cluster (50-1).
  • 3 and 4 and the sensing value average ⁇ 1 of the partial cluster (50-1) are stored in association with each other.
  • the processor 54 executes a calibration process. That is, the processor 54 calculates an “error value” by subtracting the received “calibration reference value” from the sensing value of the sensor 53. Then, the processor 54 corrects the sensing value by adding the calculated “error value” to the sensing value of the sensor 53 for each “collection period” described above, and the corrected sensing value is the parent node of the own sensor node. To the server 10 via
  • FIGS. 10 to 13 are flowcharts illustrating an example of the processing operation of the sensor node according to the first embodiment.
  • the processing flow shown in FIGS. 10 to 13 is, for example, “network” before the start of operation of the wireless sensor network system 1 or at predetermined time intervals from the server 10 to the gateway 30 and the sensor nodes 50-1 to 50-7. It is executed each time a “construction (reconstruction) command signal” is transmitted.
  • the processor 54 in the sensor node 50 starts transmitting a beacon at a constant cycle (step S101).
  • the processor 54 in the sensor node 50 starts transmitting a beacon at a constant cycle (step S101).
  • all the sensor nodes 50 are shifted to the “child node mode”.
  • the processor 54 waits until a control signal is received (No at Step S102).
  • a control signal is received (Yes at Step S102)
  • whether or not the received control signal is an “acceptance acceptance signal”, that is, a “link formation signal” Is determined (step S103).
  • Step S103 When the received control signal is the “acceptance acceptance signal” (Yes at Step S103), the processor 54 stops transmitting the beacon because the own sensor node has been accepted as a child node (Step S104). Then, the processing step returns to step S102.
  • the processor 54 determines whether or not the received control signal is the “transmission instruction signal” of the sensing value (Step S105).
  • the processor 54 uses the sensing value measured by the sensor 53 of the own sensor node as the transmission source of the “transmission instruction signal”. Is transmitted to the parent node (step S106). Then, the processing step returns to step S102.
  • the processor 54 determines whether or not the received control signal is a “switching instruction signal” to the parent node mode (Step S107).
  • the processor 54 sequentially receives beacons via the antenna and the radio unit 55 (Step S108).
  • the processor 54 sets one transmission source sensor node of the reception beacon to “target node” (step S109).
  • the processor 54 transmits an “acceptance acceptance signal”, that is, a “link formation signal” to the target node (step S110).
  • the processor 54 determines whether or not all the transmission source sensor nodes of the reception beacon are set to “target nodes” (step S111).
  • the processor 54 transmits the “transmission instruction signal” of the sensing value to all the nodes that transmitted the acceptance acknowledgment signal. (Step S112).
  • the processor 54 has reached the “partial cluster size limit number” as the number of nodes that transmitted the acceptance acknowledgment signal. Is determined (step S113).
  • the processor 54 sets the next transmission source sensor node to “target node” (Step S114). ). Then, the processing step returns to step S115. On the other hand, when the number of nodes that transmitted the acceptance acknowledgment signal has reached the “partial cluster size limit number” (Yes at step S113), the processing step proceeds to step S112.
  • the processor 54 waits until the sensing value is received from all the child nodes that have transmitted the “transmission instruction signal” of the sensing value (No in step S115).
  • the processor 54 calculates the “sensing value average” in the partial cluster in which the sensor node is a relay node. Calculate (step S116).
  • the processor 54 transmits the calculated sensing value average and the identification information of each child node to the server 10 via the parent node of the own sensor node (step S117).
  • the processor 12 includes a plurality of clusters including at least one sensor node 50 including at least one partial cluster, each of which is a child node in which each cluster is directly wirelessly connected between the relay node and the relay node. Divide into Then, the processor 12 collects the sensing value average in each partial cluster from the relay nodes of each partial cluster, and calculates the calibration reference value of each cluster from the collected sensing value average of each partial cluster. Then, the processor 12 notifies the calculated calibration reference value of each cluster to each cluster via multi-hop communication.
  • the processor 54 transmits a “switch instruction signal” to the parent node mode to all the child nodes (step S118). Then, the processing step returns to step S102.
  • the processor 54 determines whether or not the received control signal is the “calibration reference value” (Step S119). .
  • the processor 54 executes a calibration process using the received “calibration reference value” (step S120). That is, the processor 54 calculates the “error value” by subtracting the received “calibration reference value” from the sensing value of the sensor 53 of the self-sensor node.
  • the processor 54 corrects the sensing value by adding the calculated “error value” to the sensing value of the sensor 53 for each “collection period”, and the corrected sensing value is sent to the server via the parent node of the own sensor node. 10 (step S121).
  • the processor 54 executes processing according to the received control signal (Step S122). Then, the processing step returns to step S102.
  • the processor 12 includes a plurality of sensor nodes 50 each of which includes child nodes in which each cluster is directly wirelessly connected between the relay nodes. Divide into a plurality of clusters including at least one cluster. Then, the processor 12 collects the average value of the sensing values in each partial cluster from the relay nodes of each partial cluster, and calculates the calibration reference value of each cluster from the collected average value of each partial cluster. Then, the processor 12 notifies the calculated calibration reference value of each cluster to each cluster via multi-hop communication.
  • the configuration of the server 10 allows the wireless sensor network system 1 to execute the calibration process, so that it is possible to avoid performing the calibration process individually before the sensor node 50 is shipped. As a result, the processing load of the calibration process can be reduced.
  • the processor 12 calculates a plurality of average values respectively corresponding to the plurality of partial clusters and the number of sensor nodes included in each partial cluster.
  • the calibration reference value of the first cluster is calculated by performing a weighted average with.
  • the calibration reference value of the cluster can be calculated in consideration of the size of each partial cluster, so that the calibration accuracy can be improved.
  • the processor 54 when the processor 54 receives the instruction signal for switching to the parent node mode, the processor 54 receives a beacon transmitted from another sensor node existing in the vicinity of the own node, and the transmission source node of the received beacon Is received as a child node of its own node, and a sensing value transmission instruction signal is transmitted to the child node.
  • the processor 54 receives a sensing value from the child node in response to the transmitted transmission instruction signal, the processor 54 averages the sensing value of the own node and the sensing value of the child node, thereby including the own node and the child node.
  • the average sensing value of the cluster is calculated, the calculated sensing value average is transmitted to the server 10 via multi-hop communication, and a switching instruction signal for switching to the parent node mode is transmitted to the child node.
  • the processor 54 transmits the sensing value of the own node to the transmission source node of the transmission instruction signal.
  • the second embodiment excludes a sensing value determined as “abnormal value (that is,“ outlier ”) from the“ use target sensing value ”used when calculating the calibration reference value, and excludes the sensing
  • the embodiment relates to an embodiment in which a sensor node corresponding to a value is a “relay specialized node”.
  • the basic configuration of the server and sensor node of the second embodiment is the same as that of the server 10 and sensor node 50 of the first embodiment, and will be described with reference to FIGS.
  • the processor 54 receives the sensing value transmitted from the child node in response to the transmitted “transmission instruction signal” in the “parent node mode”, as in the first embodiment.
  • the “sensing value average” in the partial cluster in which the sensor node is a relay node is calculated. Then, in addition to the calculated “sensing value average”, the processor 54 transmits the sensing values of the own sensor node and the child nodes of the own sensor node to the server 10 via the parent node of the own sensor node.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a format example of a packet used when transmitting the sensing value average from the parent node according to the second embodiment to the server.
  • FIG. 14 particularly shows the payload portion of the packet.
  • the identification information of the partial cluster that is, the parent node identification information
  • the sensing value of the parent node the identification information of the child node included in the partial cluster
  • the sensing of each child node The value and the sensing value average of the partial cluster are stored in association with each other.
  • the processor 54 when the processor 54 receives the “transition command signal to the relay specialized node” transmitted from the server 10 for the own sensor node, the processor 54 designates the own sensor node as the “relay specialized node”. Move to "Mode".
  • the “relay specialized node” is a node that does not transmit the sensing value of the own sensor node and transfers the sensing value of the child node of the own sensor node at the sensing value collection timing.
  • the processor 12 transmits the identification information of the partial cluster (that is, the parent node identification information) and the sensing value of the parent node transmitted from the relay node of each partial cluster to the partial cluster.
  • a “second correspondence table” that associates the identification information of the child nodes and the sensing values of each child node with the sensing value average of the partial cluster is stored in the memory 13.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a second correspondence table according to the second embodiment.
  • partial cluster identification information that is, parent node identification information
  • sensing value of the parent node identification information of child nodes included in the partial cluster
  • sensing of each child node The value and the average sensing value of the partial cluster are associated with each other.
  • the processor 12 converts the plurality of sensor nodes 50 of the wireless sensor network system 1 into a plurality of “clusters” in which each cluster includes at least one partial cluster, as in the first embodiment. , Based on the number of sensor nodes 50. For example, the processor 12 forms a cluster by collecting a plurality of partial clusters within a range not exceeding the “cluster size limit number”.
  • the processor 12 excludes the sensing value corresponding to the outlier when the “outlier” is present in the sensing values collected for a certain cluster, and sets the “calibration reference value”. Is calculated. For example, the processor 12 calculates an average value excluding outliers using “Trim mean” based on the sensing value of each sensor node 50 included in a certain cluster, and the calculated average value is “calibrated”. Reference value ”. “Trim mean” is an algorithm for calculating an average value excluding abnormal values, which has been used conventionally.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a calibration reference value calculation method according to the second embodiment.
  • a cluster including four sensor nodes 50 of sensor nodes #A to #D is given as an example for the sake of simplicity.
  • “humidity” is cited as an example of the sensing value.
  • the sensing values (humidity values) of the sensor nodes #A to #D are “63”, “60”, “118”, and “62”, respectively. When these are simply averaged, they become “75.8”, and their median is “62.5”.
  • “Trim mean” is applied to the sensing values (“63”, “60”, “118”, “62”) of these sensor nodes #A to #D, the outlier (“118”) is eliminated.
  • the calculated average value (“61.7”) can be calculated.
  • the processor 12 similarly to the first embodiment, the “calibration reference value” calculated for each cluster and the identification information of the partial cluster included in each cluster (for example, each partial cluster The identification information of the parent node) is output to the IF unit 11.
  • the “calibration reference value” calculated for each cluster and the identification information of each sensor node 50 included in each cluster are transmitted to each sensor node 50 included in each cluster via the gateway 30 and multi-hop communication. Is done.
  • the processor 12 includes the identification information of the partial cluster including the sensor node 50 corresponding to the “outlier” (for example, the identification information of the parent node of each partial cluster),
  • the above-mentioned “transition command signal to the relay specialized node” including the identification information of the sensor node 50 corresponding to the “outlier” is generated and output to the IF unit 11.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a format example of the migration command signal to the relay specialized node according to the second embodiment.
  • the server 10 includes the partial cluster (50-1) as the “destination address”, and the “identification information of the sensor node that is the target of the transfer command signal to the relay specialized node”
  • the “transition command signal” including the sensor node (50-4) is transmitted.
  • the processor 12 further collects the sensing values of each sensor node included in each partial cluster. Then, when an outlier exists in the sensing values collected for a certain cluster, the processor 12 excludes the sensing value corresponding to the outlier and calculates a calibration reference value for the cluster.
  • the configuration of the server 10 allows the calibration reference value to be calculated after eliminating outliers, so that the accuracy of the calibration reference value can be improved.
  • the processor 12 shifts the sensor node corresponding to the outlier to the “relay special mode”.
  • the sensing value corresponding to the outlier can be excluded from the sensing value targets periodically reported from the sensor node, the accuracy of the sensing values collected in the server 10 can be improved. it can.
  • the sensor node corresponding to the outlier can be operated as a relay station, multihop communication can be stabilized.

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Abstract

　サーバ（１０）においてプロセッサ（１２）は、複数のセンサノード（５０）を、各クラスタが中継ノードと中継ノードとの間で直接的に無線接続している子ノードから成る部分クラスタを少なくとも１つ含む複数のクラスタに分ける。そして、プロセッサ（１２）は、各部分クラスタの中継ノードから、各部分クラスタにおけるセンシング値の平均値を収集し、収集した各部分クラスタの平均値から、各クラスタのキャリブレーション基準値を算出する。そして、プロセッサ（１２）は、算出した各クラスタのキャリブレーション基準値を、各クラスタへ通知する。

Description

制御装置、制御プログラム、及びセンサノード
　本発明は、制御装置、制御プログラム、及びセンサノードに関する。
　近年、無線通信部とセンサとを有するセンサノードを観測エリアに配置してセンシング情報を「収集周期（つまり、センシング値のサンプル周期）」で収集する「無線センサネットワーク」が提案されている。例えば、無線センサネットワークの各センサノードは、環境エネルギー（例えば、太陽光、振動等）を電気エネルギーに変換して発電する環境発電部と環境発電部によって発電された電気を蓄電するバッテリとを有している。そして、各センサノードは、バッテリに蓄電された電気を用いて動作する。
　また、無線センサネットワークの各センサノードで測定されたセンシング値は、ゲートウェイ装置を介して「制御装置（つまり、ネットワーク装置）」へ報告される。ここで、無線センサネットワークは、例えば、ツリー型のトポロジーを有する。すなわち、無線センサネットワークには、他のセンサノードで測定されたセンシング値の伝送を中継する「中継動作状態」にあるセンサノード（つまり、「中継ノード」）と、「非中継動作状態」にあるセンサノード（つまり、「エンドノード」）とが含まれる。各センサノードで測定されたセンシング値は、各センサノードから直接又は１つ以上の中継ノードを介してゲートウェイ装置へ伝送される。すなわち、無線センサネットワークは、「マルチホップ通信経路」を有している。
特開２００３－２７１２３１号公報
　ところで、センサ間では、種々の要因によってセンシング値にばらつきが生じる。例えば、第１に、センサの個体差によって、センシング値にばらつきが生じる（第１のばらつき要因）。また、第２に、センサを備える機器の個体差（工作精度等）によっても、センシング値にばらつきが生じる（第２のばらつき要因）。第３に、センサが設置される環境（例えば、振動、風、雨、いたずら等）によっても、センシング値にばらつきが生じる（第３のばらつき要因）。
　これに対して、例えば、第１のばらつき要因又は第２のばらつき要因については、センサノードの出荷前にキャリブレーションを実行する対策が考えられる。また、第３のばらつき要因については、センサノードを外部要因に影響を受けないような筐体設計とする対策が考えられる。
　しかしながら、いずれの対策も、キャリブレーション処理の負荷が大きい、対策コストが大きい等の問題がある。
　開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、センサネットワークにおけるキャリブレーション処理の負荷を低減できる、制御装置、制御プログラム、及びセンサノードを提供することを目的とする。
　開示の態様では、制御装置は、各センサノードがセンサと無線部とを有し且つマルチホップ通信が可能なセンサノード群における、センシング値のキャリブレーションを制御する。前記制御装置は、メモリと、前記メモリに接続されたプロセッサと、を具備する。前記プロセッサは、前記センサノード群を、各クラスタが中継ノードと無線通信を行う子ノードを有する部分クラスタを少なくとも１つ含む複数のクラスタに分け、各部分クラスタの中継ノードから、前記各部分クラスタにおけるセンシング値の平均値を収集し、前記収集した各部分クラスタの平均値から、各クラスタのキャリブレーション基準値を算出し、前記算出した各クラスタのキャリブレーション基準値を、前記各クラスタへ通知する。
　開示の態様によれば、センサネットワークにおけるキャリブレーション処理の負荷を低減できる。
図１は、実施例１の無線センサネットワークシステムの説明に供する図である。 図２は、実施例１の無線センサネットワークシステムの説明に供する図である。 図３は、実施例１の無線センサネットワークシステムの説明に供する図である。 図４は、実施例１の無線センサネットワークシステムの説明に供する図である。 図５は、実施例１のサーバの一例を示すブロック図である。 図６は、実施例１の第１の対応テーブルの一例を示す図である。 図７は、実施例１のサーバからキャリブレーション基準値が送信される際に用いられるパケットのフォーマット例を示す図である。 図８は、実施例１のセンサノードの一例を示すブロック図である。 図９は、実施例１の親ノードからサーバに向けて、センシング値平均を送信する際に用いられるパケットのフォーマット例を示す図である。 図１０は、実施例１のセンサノードの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１１は、図１０の続きを示すフローチャートである。 図１２は、図１１の続きを示すフローチャートである。 図１３は、図１１の続きを示すフローチャートである。 図１４は、実施例２の親ノードからサーバに向けて、センシング値平均を送信する際に用いられるパケットのフォーマット例を示す図である。 図１５は、実施例２の第２の対応テーブルの一例を示す図である。 図１６は、実施例２のキャリブレーション基準値の算出方法の説明に供する図である。 図１７は、実施例２の中継特化ノードへの移行命令信号のフォーマット例を示す図である。
　以下に、本願の開示する制御装置、制御プログラム、及びセンサノードの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本願の開示する制御装置、制御プログラム、及びセンサノードが限定されるものではない。また、実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
　［実施例１］
　［無線センサネットワークシステムの概要］
　図１～４は、実施例１の無線センサネットワークシステムの説明に供する図である。図１～４では、図１，２，３，４の順番で無線センサネットワークシステムが構築される手順が示されている。
　図１～４において、無線センサネットワークシステム１は、制御装置としてのサーバ１０と、サーバ１０と有線で直接的又は間接的に接続されるゲートウェイ（ＧＷ）３０と、センサノード５０－１～７とを有する。センサノード５０－１～７を特に区別しない場合、総称して「センサノード５０」と呼ぶことがある。ここでは、ゲートウェイ３０及びセンサノード５０の数をそれぞれ１つ及び７つとしているが、これに限定されるものではない。
　図４に示す無線センサネットワークシステム１におけるトポロジーは、「ネットワーク構成手順」に従ってネットワークを構成した結果の一例である。「ネットワーク構成手順」は、次の通りである。
　まず、図１に示すように、無線センサネットワークシステム１の「初期状態」では、ゲートウェイ３０とセンサノード５０－１～７とにおいてネットワークが構築されていない。無線センサネットワークシステム１は、無線センサネットワークシステム１の運用開始前、又は、サーバ１０からゲートウェイ３０及びセンサノード５０－１～７に対して、所定の時間間隔で「ネットワーク構築（再構築）命令信号」が送信される毎に、この初期状態となってもよい。
　図１に示すように、無線センサネットワークシステム１の「初期状態」では、センサノード５０－１～７のそれぞれは、「ビーコン」を送信する。すなわち、「初期状態」では、すべてのセンサノード５０は、「子ノードモード」として動作している。図１において、各センサノード５０を中心とした円（点線）は、送信された「ビーコン」が所定レベル以上の受信電力で到達する範囲を示している。
　次に、ゲートウェイ３０は、ビーコンを受信すると当該ビーコンの送信元のセンサノード５０に対して「リンク形成信号」を送信する。すなわち、ゲートウェイ３０は、当該ビーコンの送信元のセンサノード５０を自身の「子ノード」として受け入れる。なお、「リンク形成信号」は、「受入了承信号」と呼ばれることがある。ここで、１つの「親ノード」が受け入れ可能な「子ノード」の数には、制限（以下では、「部分クラスタサイズ制限数」と呼ぶことがある）が設けられている。ここでは、「部分クラスタサイズ制限数」が２であるものとして説明する。
　図１において、ゲートウェイ３０は、センサノード５０－１，２，３のそれぞれから送信されたビーコンを受信可能な位置に配設されているので、センサノード５０－１，２，３のうちの２つを自身の「子ノード」として受け入れ可能である。ここでは、例えばビーコンを受信した順番がセンサノード５０－１，２，３であったため、ゲートウェイ３０は、図２に示すように、センサノード５０－１，２のそれぞれとの間で無線リンクを形成する。ゲートウェイ３０によって「子ノード」として受け入れられたセンサノード５０－１，２は、図２に示すように、ビーコンの送信を停止する。これにより、センサノード５０－１，２がゲートウェイ３０以外の他のノード（センサノード５０）の「子ノード」として受け入れられることを防止することができる。この「ルール」によって、無線センサネットワークシステム１における「トポロジー」は、ツリー構造となる。
　そして、「親ノード」としてのゲートウェイ３０は、自身の「子ノード」、つまり、センサノード５０－１，２に対して、「親ノードモード」への「切替指示信号」を送信する。
　上記の「切替指示信号」を受信すると、センサノード５０－１，２のそれぞれは、「親ノードモード」での動作を開始する。
　例えば、センサノード５０－１は、ビーコンを受信すると当該ビーコンの送信元のセンサノード５０に対して「リンク形成信号」を送信する。すなわち、センサノード５０－１は、当該ビーコンの送信元のセンサノード５０を自身の「子ノード」として受け入れる。
　図２において、センサノード５０－１は、センサノード５０－３，４のそれぞれから送信されたビーコンを受信可能な位置に配設されているので、センサノード５０－３，４を自身の「子ノード」として受け入れ可能である。このため、図３に示すように、センサノード５０－１は、センサノード５０－３，４のそれぞれとの間で無線リンクを形成する。センサノード５０－１によって「子ノード」として受け入れられたセンサノード５０－３，４は、図３に示すように、ビーコンの送信を停止する。ここで、「親ノード」であるセンサノード５０－１と「子ノード」であるセンサノード５０－３，４との様に、「中継ノード」と当該中継ノードの「子ノード」とから成るグループを、以下では、「部分クラスタ」と呼ぶことがある。
　そして、センサノード５０－１は、自身の子ノード、つまり、センサノード５０－３，４に対して、センシング値の「送信指示信号」を送信する。「送信指示信号」を受信すると、センサノード５０－３，４のそれぞれは、自身のセンサのセンシング値を、自身の「親ノード」であるセンサノード５０－１に対して送信する。
　そして、センサノード５０－１は、自身の「部分クラスタ」における「センシング値平均」を算出する。すなわち、センサノード５０－１は、自身のセンサのセンシング値と、センサノード５０－３，４のそれぞれから報告されたセンシング値との平均を算出する。そして、センサノード５０－１は、算出した「センシング値平均」を、自身の親ノードであるゲートウェイ３０を介してサーバ１０へ送信する。ここで、親ノードであるセンサノード５０－１は、自身の部分クラスタのセンシング値平均とともに、自身の部分クラスタに含まれる各センサノード５０の識別情報をサーバ１０へ送信する。
　一方、センサノード５０－２も、センサノード５０－１と同等の処理を実行する。すなわち、センサノード５０－２は、センサノード５０－５を自身の子ノードとして受け入れ、自身のセンサのセンシング値とセンサノード５０－５から報告されたセンシング値とのセンシング値平均を算出する。そして、センサノード５０－２は、算出した「センシング値平均」を、自身の親ノードであるゲートウェイ３０を介してサーバ１０へ送信する。
　そして、センサノード５０－１，２のそれぞれは、自身の「子ノード」に対して、「親ノードモード」への「切替指示信号」を送信する。
　上記の「切替指示信号」を受信すると、センサノード５０－３，４，５のそれぞれは、「親ノードモード」での動作を開始する。
　例えば、センサノード５０－４は、ビーコンを受信すると当該ビーコンの送信元のセンサノード５０に対して「リンク形成信号」を送信する。すなわち、センサノード５０－４は、当該ビーコンの送信元のセンサノード５０を自身の「子ノード」として受け入れる。
　図３において、センサノード５０－４は、センサノード５０－６，７のそれぞれから送信されたビーコンを受信可能な位置に配設されているので、センサノード５０－６，７を自身の「子ノード」として受け入れ可能である。このため、図４に示すように、センサノード５０－４は、センサノード５０－６，７のそれぞれとの間で無線リンクを形成する。センサノード５０－４によって「子ノード」として受け入れられたセンサノード５０－６，７は、図４に示すように、ビーコンの送信を停止する。なお、図１～図４に示した例では、センサノード５０－６，７は、エンドノードとして動作する。
　そして、センサノード５０－４は、自身の子ノード、つまり、センサノード５０－６，７に対して、センシング値の「送信指示信号」を送信する。「送信指示信号」を受信すると、センサノード５０－６，７のそれぞれは、自身のセンサのセンシング値を、自身の「親ノード」であるセンサノード５０－４に対して送信する。
　そして、センサノード５０－４は、自身の「部分クラスタ」における「センシング値平均」を算出する。すなわち、センサノード５０－４は、自身のセンサのセンシング値と、センサノード５０－６，７のそれぞれから報告されたセンシング値との平均を算出する。そして、センサノード５０－４は、算出した「センシング値平均」を、自身の親ノードであるセンサノード５０－１を介してサーバ１０へ送信する。
　一方、サーバ１０は、無線センサネットワークシステム１の複数のセンサノード５０を、部分クラスタを少なくとも１つ含む複数の「クラスタ」に、センサノード５０の個数に基づいて分ける。例えば、サーバ１０は、１つのクラスタに含まれるセンサノード５０の個数（以下では、「クラスタサイズ制限数」と呼ぶことがある）を５個とする。この場合、センサノード５０－１及びセンサノード５０－３，４から成る部分クラスタ１とセンサノード５０－２及びセンサノード５０－５から成る部分クラスタ２との構成ノード数が５となるので、部分クラスタ１及び部分クラスタ２を合わせてクラスタ１とする。そして、クラスタ１に含まれないセンサノード５０－６，７は、周辺に他のセンサノード５０が在れば部分クラスタを形成し、形成した部分クラスタがサーバ１０によってクラスタ１以外の他のクラスタに分類されることになる。
　そして、サーバ１０は、クラスタ単位で、クラスタに含まれる部分クラスタのセンシング値平均に基づいて、「キャリブレーション基準値」を算出する。例えば、サーバ１０は、或るクラスタに複数の部分クラスタが含まれる場合、その複数の部分クラスタのそれぞれに対応する複数のセンシング値平均を、各部分クラスタに含まれるセンサノード５０の個数で加重平均することにより、そのクラスタの「キャリブレーション基準値」を算出する。
　そして、サーバ１０は、各クラスタについて算出した「キャリブレーション基準値」を、各クラスタに含まれる各センサノード５０へマルチホップ通信を利用して送信する。
　そして、各センサノード５０は、自身宛の「キャリブレーション基準値」を受信すると、その「キャリブレーション基準値」を用いてキャリブレーション処理を実行する。すなわち、各センサノード５０は、自身のセンサのセンシング値から受信した「キャリブレーション基準値」を差し引くことにより、「誤差値」を算出する。そして、各センサノード５０は、上記の「収集周期」毎に、自身のセンサのセンシング値に算出した「誤差値」を加算することによりセンシング値を補正し、補正後のセンシング値を自身の親ノードを介してサーバ１０へ報告する。
　以上のように無線センサネットワークシステム１においてキャリブレーション処理を実行することにより、センサノード５０の出荷前に個別にキャリブレーション処理を実行することを回避できるので、キャリブレーション処理の処理負荷を軽減することができる。また、無線センサネットワークシステム１のネットワーク構成手順においてキャリブレーション処理を実行することにより、ネットワーク構成手順とキャリブレーション処理とで重複する処理を排除できるので、キャリブレーション処理の処理負荷をさらに軽減することができる。
　［サーバの構成例］
　図５は、実施例１のサーバの一例を示すブロック図である。図５において、サーバ１０は、インタフェース（ＩＦ）部１１と、プロセッサ１２と、メモリ１３とを有する。プロセッサ１２の一例としては、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等が挙げられる。また、メモリ１３の一例としては、ＳＤＲＡＭ（Synchronous　Dynamic　Random　Access　Memory）等のＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。プロセッサ１２によって実行される各種処理機能は、当該各種処理機能に対応するプログラムがメモリ１３に記録され、各プログラムがプロセッサ１２で実行されることによって実現される。
　インタフェース部１１は、ゲートウェイ３０と直接的又は間接的に有線で通信するインタフェースである。インタフェース部１１は、センサノード５０から送信された種々の信号をゲートウェイ３０を介して受信してプロセッサ１２へ出力する。また、インタフェース部１１は、プロセッサ１２から受け取った種々の信号を、ゲートウェイ３０を介して各センサノード５０へ送信する。
　プロセッサ１２は、各部分クラスタの中継ノードから送信されてきた、センシング値平均と部分クラスタを構成する各センサノード５０の識別情報とを対応付けた「第１の対応テーブル」をメモリ１３に記憶させる。
　図６は、実施例１の第１の対応テーブルの一例を示す図である。図６において、第１の対応テーブルでは、各部分クラスタの識別情報（例えば、親ノードの識別情報）と各部分クラスタに含まれる子ノードの識別情報と各部分クラスタのセンシング値平均とが対応付けられている。図４に示したトポロジーの例では、センサノード５０－１を親ノードとする部分クラスタ識別情報（５０－１）と、部分クラスタ（５０－１）の子ノードであるセンサノード５０－３，４と、部分クラスタ（５０－１）のセンシング値平均α１とが対応付けられている。
　また、プロセッサ１２は、無線センサネットワークシステム１の複数のセンサノード５０を、各クラスタが部分クラスタを少なくとも１つ含む複数の「クラスタ」に、センサノード５０の個数に基づいて分ける。例えば、プロセッサ１２は、「クラスタサイズ制限数」を超えない範囲で、複数の部分クラスタをまとめることによってクラスタを形成する。
　そして、プロセッサ１２は、クラスタ単位で、クラスタに含まれる部分クラスタのセンシング値平均に基づいて、「キャリブレーション基準値」を算出する。例えば、プロセッサ１２は、或るクラスタに複数の部分クラスタが含まれる場合、その複数の部分クラスタのそれぞれに対応する複数のセンシング値平均を、各部分クラスタに含まれるセンサノード５０の個数で加重平均することにより、そのクラスタの「キャリブレーション基準値」を算出する。
　そして、プロセッサ１２は、各クラスタについて算出した「キャリブレーション基準値」と各クラスタに含まれる部分クラスタの識別情報（例えば、各部分クラスタの親ノードの識別情報）とを、ＩＦ部１１へ出力する。これにより、各クラスタについて算出した「キャリブレーション基準値」と各クラスタに含まれる各センサノード５０の識別情報とがゲートウェイ３０及びマルチホップ通信を介して、各クラスタに含まれる各センサノード５０へ送信される。
　図７は、実施例１のサーバからキャリブレーション基準値が送信される際に用いられるパケットのフォーマット例を示す図である。図７に示すように、例えば、サーバ１０は、「宛先アドレス」として部分クラスタ（５０－１）を含み、「キャリブレーション基準値」としてα１を含むパケットを送信する。図４に示した例では、部分クラスタ（５０－１）と同じクラスタに部分クラスタ（５０－２）も含まれる。このため、サーバ１０は、「宛先アドレス」として部分クラスタ（５０－２）を含み、「キャリブレーション基準値」として値β１を含むパケットも送信する。部分クラスタの親ノードに送信されたキャリブレーション基準値は、その親ノードによって子ノードへ転送される。
　メモリ１３は、センサノード５０から送信された各種情報、及び、プロセッサ１２で算出された各種情報を記憶する。
　［センサノードの構成例］
　図８は、実施例１のセンサノードの一例を示すブロック図である。図８において、センサノード５０は、環境発電部５１と、バッテリ５２と、センサ５３と、プロセッサ５４と、無線部５５と、メモリ５６とを有する。プロセッサ５４の一例としては、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等が挙げられる。また、メモリ５６の一例としては、ＳＤＲＡＭ（Synchronous　Dynamic　Random　Access　Memory）等のＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。プロセッサ５４によって実行される各種処理機能は、当該各種処理機能に対応するプログラムがメモリ５６に記録され、各プログラムがプロセッサ５４で実行されることによって実現される。
　環境発電部５１は、環境エネルギー（例えば、太陽光、振動等）を利用して発電し、発電した電気をバッテリ５２へ出力する。
　バッテリ５２は、環境発電部５１で発電した電気を蓄電し、蓄電した電気をプロセッサ５４及び無線部５５へ供給する。
　センサ５３は、測定したセンシング値をプロセッサ５４へ出力する。
　プロセッサ５４は、アンテナ及び無線部５５を介して制御信号を受信し、受信した制御信号に応じた処理を制御する。
　例えば、プロセッサ５４は、サーバ１０から送信された「ネットワーク構築（再構築）命令信号」を受信すると、自センサノードを「子ノードモード」に移行させる。そして、プロセッサ５４は、「ビーコン」を生成し、生成したビーコンを所定周期で無線部５５及びアンテナを介して送信する。また、プロセッサ５４は、自センサノードの親ノードから送信された「受入了承信号」を受信すると、ビーコンの送信を停止する。
　また、プロセッサ５４は、センシング値の「送信指示信号」を受信すると、自センサノードの親ノードに対して、センサ５３で測定されたセンシング値を無線部５５及びアンテナを介して送信する。
　また、プロセッサ５４は、親ノードモードへの「切替指示信号」を受信すると、自センサノードを「親ノードモード」へ移行させる。そして、プロセッサ５４は、ビーコンをアンテナ及び無線部５５を介して受信すると、当該ビーコンの送信元のセンサノード５０に対して「リンク形成信号」を送信する。プロセッサ５４は、上記の「部分クラスタサイズ制限数」を上限として、受信したビーコンの送信元のセンサノード５０へリンク形成信号を送信する。すなわち、プロセッサ５４は、上記の「部分クラスタサイズ制限数」を上限として、受信したビーコンの送信元のセンサノード５０を自センサノードの子ノードとして受け入れる。そして、プロセッサ５４は、自センサノードの子ノードに対して、センシング値の「送信指示信号」を送信する。そして、プロセッサ５４は、送信した「送信指示信号」に応じて子ノードから送信されたセンシング値を受信すると、自センサノードが中継ノードとなる部分クラスタにおける「センシング値平均」を算出する。そして、プロセッサ５４は、算出した「センシング値平均」を、自センサノードの親ノードを介してサーバ１０へ送信する。そして、プロセッサ５４は、自センサノードの子ノードへ、親ノードモードへの「切替指示信号」を送信する。
　図９は、実施例１の親ノードからサーバに向けて、センシング値平均を送信する際に用いられるパケットのフォーマット例を示す図である。図９には特にパケットのペイロード部分が図示されている。図９に示すようにペイロード部分には、部分クラスタの識別情報（例えば、親ノードの識別情報）と当該部分クラスタに含まれる子ノードの識別情報と当該部分クラスタのセンシング値平均とが、対応付けられて格納されている。図４に示したトポロジーの例では、ペイロードに、センサノード５０－１を親ノードとする部分クラスタ識別情報（５０－１）と、部分クラスタ（５０－１）の子ノードであるセンサノード５０－３，４と、部分クラスタ（５０－１）のセンシング値平均α１とが、対応付けられて格納されている。
　また、プロセッサ５４は、サーバ１０から送信された「キャリブレーション基準値」を受信すると、キャリブレーション処理を実行する。すなわち、プロセッサ５４は、センサ５３のセンシング値から受信した「キャリブレーション基準値」を差し引くことにより、「誤差値」を算出する。そして、プロセッサ５４は、上記の「収集周期」毎に、センサ５３のセンシング値に算出した「誤差値」を加算することによりセンシング値を補正し、補正後のセンシング値を自センサノードの親ノードを介してサーバ１０へ報告する。
　［無線センサネットワークシステムの動作例］
　以上の構成を有する無線センサネットワークシステム１の処理動作の一例について説明する。ここでは、主に、センサノード５０の処理動作の一例について説明する。図１０～図１３は、実施例１のセンサノードの処理動作の一例を示すフローチャートである。図１０～図１３に示される処理フローは、例えば、無線センサネットワークシステム１の運用開始前、又は、サーバ１０からゲートウェイ３０及びセンサノード５０－１～７に対して、所定の時間間隔で「ネットワーク構築（再構築）命令信号」が送信される毎に実行される。
　無線センサネットワークシステム１が上記の「初期状態」になると、センサノード５０においてプロセッサ５４は、一定周期でのビーコンの送信を開始する（ステップＳ１０１）。上記の通り、無線センサネットワークシステム１の「初期状態」では、例えば、すべてのセンサノード５０が「子ノードモード」に移行している。
　プロセッサ５４は、制御信号を受信するまで待ち（ステップＳ１０２否定）、制御信号を受信すると（ステップＳ１０２肯定）、受信した制御信号が「受入了承信号」であるか否か、つまり、「リンク形成信号」であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
　受信した制御信号が「受入了承信号」である場合（ステップＳ１０３肯定）、プロセッサ５４は、自センサノードが子ノードとして受け入れられたので、ビーコンの送信を停止する（ステップＳ１０４）。そして、処理ステップは、ステップＳ１０２へ戻る。
　受信した制御信号が「受入了承信号」でない場合（ステップＳ１０３否定）、プロセッサ５４は、受信した制御信号がセンシング値の「送信指示信号」であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
　受信した制御信号が「送信指示信号」である場合（ステップＳ１０５肯定）、プロセッサ５４は、自センサノードのセンサ５３で測定されたセンシング値を、「送信指示信号」の送信元である自センサノードの親ノードに対して送信する（ステップＳ１０６）。そして、処理ステップは、ステップＳ１０２へ戻る。
　受信した制御信号が「送信指示信号」でない場合（ステップＳ１０５否定）、プロセッサ５４は、受信した制御信号が親ノードモードへの「切替指示信号」であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
　受信した制御信号が親ノードモードへの「切替指示信号」である場合（ステップＳ１０７肯定）、プロセッサ５４は、ビーコンをアンテナ及び無線部５５を介して順次受信する（ステップＳ１０８）。
　プロセッサ５４は、受信ビーコンの１つの送信元センサノードを「対象ノード」に設定する（ステップＳ１０９）。
　プロセッサ５４は、「受入了承信号」、つまり、「リンク形成信号」を、対象ノードへ送信する（ステップＳ１１０）。
　プロセッサ５４は、受信ビーコンのすべての送信元センサノードを「対象ノード」に設定したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
　受信ビーコンのすべての送信元センサノードを「対象ノード」に設定した場合（ステップＳ１１１肯定）、プロセッサ５４は、受入了承信号を送信したすべてのノードへ、センシング値の「送信指示信号」を送信する（ステップＳ１１２）。
　受信ビーコンのすべての送信元センサノードを「対象ノード」に設定していない場合（ステップＳ１１１否定）、プロセッサ５４は、受入了承信号を送信したノードの数が「部分クラスタサイズ制限数」に到達したか否かを判定する（ステップＳ１１３）。
　受入了承信号を送信したノードの数が「部分クラスタサイズ制限数」に到達していない場合（ステップＳ１１３否定）、プロセッサ５４は、次の送信元センサノードを「対象ノード」に設定する（ステップＳ１１４）。そして、処理ステップは、ステップＳ１１５へ戻る。一方、受入了承信号を送信したノードの数が「部分クラスタサイズ制限数」に到達した場合（ステップＳ１１３肯定）、処理ステップは、ステップＳ１１２へ進む。
　プロセッサ５４は、センシング値の「送信指示信号」を送信したすべての子ノードからセンシング値を受信するまで待つ（ステップＳ１１５否定）。そして、プロセッサ５４は、センシング値の「送信指示信号」を送信したすべての子ノードからセンシング値を受信すると（ステップＳ１１５肯定）、自センサノードが中継ノードとなる部分クラスタにおける「センシング値平均」を算出する（ステップＳ１１６）。
　プロセッサ５４は、算出したセンシング値平均及び各子ノードの識別情報を、自センサノードの親ノードを介してサーバ１０へ送信する（ステップＳ１１７）。なお、サーバ１０においてプロセッサ１２は、複数のセンサノード５０を、各クラスタが中継ノードと中継ノードとの間で直接的に無線接続している子ノードから成る部分クラスタを少なくとも１つ含む複数のクラスタに分ける。そして、プロセッサ１２は、各部分クラスタの中継ノードから、各部分クラスタにおけるセンシング値平均を収集し、収集した各部分クラスタのセンシング値平均から、各クラスタのキャリブレーション基準値を算出する。そして、プロセッサ１２は、算出した各クラスタのキャリブレーション基準値を、マルチホップ通信を介して各クラスタへ通知する。
　プロセッサ５４は、親ノードモードへの「切替指示信号」を、すべての子ノードへ送信する（ステップＳ１１８）。そして、処理ステップは、ステップＳ１０２へ戻る。
　受信した制御信号が親ノードモードへの「切替指示信号」でない場合（ステップＳ１０７否定）、プロセッサ５４は、受信した制御信号が「キャリブレーション基準値」であるか否かを判定する（ステップＳ１１９）。
　受信した制御信号が「キャリブレーション基準値」である場合（ステップＳ１１９肯定）、プロセッサ５４は、受信した「キャリブレーション基準値」でキャリブレーション処理を実行する（ステップＳ１２０）。すなわち、プロセッサ５４は、自センサノードのセンサ５３のセンシング値から受信した「キャリブレーション基準値」を差し引くことにより、「誤差値」を算出する。
　プロセッサ５４は、「収集周期」毎に、センサ５３のセンシング値に算出した「誤差値」を加算することによりセンシング値を補正し、補正後のセンシング値を自センサノードの親ノードを介してサーバ１０へ報告する（ステップＳ１２１）。
　受信した制御信号が「キャリブレーション基準値」でない場合（ステップＳ１１９否定）、プロセッサ５４は、受信した制御信号に応じた処理を実行する（ステップＳ１２２）。そして、処理ステップは、ステップＳ１０２へ戻る。
　以上のように本実施例によれば、サーバ１０においてプロセッサ１２は、複数のセンサノード５０を、各クラスタが中継ノードと中継ノードとの間で直接的に無線接続している子ノードから成る部分クラスタを少なくとも１つ含む複数のクラスタに分ける。そして、プロセッサ１２は、各部分クラスタの中継ノードから、各部分クラスタにおけるセンシング値の平均値を収集し、収集した各部分クラスタの平均値から、各クラスタのキャリブレーション基準値を算出する。そして、プロセッサ１２は、算出した各クラスタのキャリブレーション基準値を、マルチホップ通信を介して各クラスタへ通知する。
　このサーバ１０の構成により、無線センサネットワークシステム１においてキャリブレーション処理を実行できるので、センサノード５０の出荷前に個別にキャリブレーション処理を実行することを回避できる。この結果として、キャリブレーション処理の処理負荷を軽減することができる。
　また、プロセッサ１２は、複数のクラスタのうちの第１のクラスタに複数の部分クラスタが含まれる場合、その複数の部分クラスタにそれぞれ対応する複数の平均値を各部分クラスタに含まれるセンサノードの個数で加重平均することにより、第１のクラスタのキャリブレーション基準値を算出する。
　このサーバ１０の構成により、各部分クラスタの大きさを加味してクラスタのキャリブレーション基準値を算出できるので、キャリブレーションの精度を向上させることができる。
　また、センサノード５０においてプロセッサ５４は、親ノードモードへの切替指示信号を受信した場合、自ノードの周辺に存在する他のセンサノードから送信されたビーコンを受信し、受信したビーコンの送信元ノードを自ノードの子ノードとして受け入れ、子ノードに対して、センシング値の送信指示信号を送信する。そして、プロセッサ５４は、送信した送信指示信号に応じて子ノードからセンシング値を受け取った場合、自ノードのセンシング値と子ノードのセンシング値とを平均することにより、自ノード及び子ノードを含む部分クラスタのセンシング値平均を算出し、算出したセンシング値平均を、マルチホップ通信を介してサーバ１０へ送信し、親ノードモードへの切替指示信号を子ノードへ送信する。そして、プロセッサ５４は、センシング値の送信指示信号を受信した場合、自ノードのセンシング値を送信指示信号の送信元ノードへ送信する。
　このセンサノード５０の構成により、無線センサネットワークシステム１のネットワーク構成手順においてキャリブレーション処理を実行できる。これにより、ネットワーク構成手順とキャリブレーション処理とで重複する処理を排除できるので、キャリブレーション処理の処理負荷をさらに軽減することができる。
　［実施例２］
　実施例２は、キャリブレーション基準値を算出する際に用いる「使用対象センシング値」から、「異常値（つまり、「外れ値」）」と判定されるセンシング値を除外するとともに、除外されたセンシング値に対応するセンサノードを「中継特化ノード」とする、実施例に関する。なお、実施例２のサーバ及びセンサノードの基本構成は、実施例１のサーバ１０及びセンサノード５０と同じなので、図５及び図８を用いて説明する。
　［センサノードの構成例］
　実施例２のセンサノード５０において、プロセッサ５４は、実施例１と同様に、「親ノードモード」において、送信した「送信指示信号」に応じて子ノードから送信されたセンシング値を受信すると、自センサノードが中継ノードとなる部分クラスタにおける「センシング値平均」を算出する。そして、プロセッサ５４は、算出した「センシング値平均」に加えて、自センサノード及び自センサノードの子ノードのそれぞれのセンシング値を、自センサノードの親ノードを介してサーバ１０へ送信する。
　図１４は、実施例２の親ノードからサーバに向けて、センシング値平均を送信する際に用いられるパケットのフォーマット例を示す図である。図１４には特にパケットのペイロード部分が図示されている。図１４に示すようにペイロード部分には、部分クラスタの識別情報（つまり、親ノード識別情報）及び当該親ノードのセンシング値と、当該部分クラスタに含まれる子ノードの識別情報及び各子ノードのセンシング値と、当該部分クラスタのセンシング値平均とが、対応付けられて格納されている。
　また、実施例２のセンサノード５０において、プロセッサ５４は、サーバ１０から送信された、自センサノードに対する「中継特化ノードへの移行命令信号」を受け取ると、自センサノードを「中継特化ノードモード」へ移行させる。「中継特化ノード」とは、センシング値の収集タイミングにおいて、自センサノードのセンシング値を送信せず且つ自センサノードの子ノードのセンシング値を転送する、ノードである。
　［サーバの構成例］
　実施例２のサーバ１０において、プロセッサ１２は、各部分クラスタの中継ノードから送信されてきた、部分クラスタの識別情報（つまり、親ノード識別情報）及び当該親ノードのセンシング値と、当該部分クラスタに含まれる子ノードの識別情報及び各子ノードのセンシング値と、当該部分クラスタのセンシング値平均とを対応付けた「第２の対応テーブル」をメモリ１３に記憶させる。
　図１５は、実施例２の第２の対応テーブルの一例を示す図である。図１５において、第２の対応テーブルでは、部分クラスタの識別情報（つまり、親ノード識別情報）及び当該親ノードのセンシング値と、当該部分クラスタに含まれる子ノードの識別情報及び各子ノードのセンシング値と、当該部分クラスタのセンシング値平均とが対応付けられている。
　また、実施例２のサーバ１０において、プロセッサ１２は、実施例１と同様に、無線センサネットワークシステム１の複数のセンサノード５０を、各クラスタが部分クラスタを少なくとも１つ含む複数の「クラスタ」に、センサノード５０の個数に基づいて分ける。例えば、プロセッサ１２は、「クラスタサイズ制限数」を超えない範囲で、複数の部分クラスタをまとめることによってクラスタを形成する。
　ここで、実施例２のサーバ１０において、プロセッサ１２は、或クラスタについて収集したセンシング値に「外れ値」が存在する場合、その外れ値に対応するセンシング値を除外して、「キャリブレーション基準値」を算出する。例えば、プロセッサ１２は、或クラスタに含まれる各センサノード５０のセンシング値に基づいて、「Trim　mean」を用いて、外れ値を除外した平均値を算出し、当該算出した平均値を「キャリブレーション基準値」とする。「Trim　mean」とは、従来から用いられている、異常値を除いた平均値を算出するためのアルゴリズムである。
　図１６は、実施例２のキャリブレーション基準値の算出方法の説明に供する図である。図１６では、説明を簡単にするために、センサノード＃Ａ～＃Ｄの４つのセンサノード５０を含むクラスタを一例として挙げている。図１６では、センシング値の一例として「湿度」が挙げられている。図１６において、センサノード＃Ａ～＃Ｄのセンシング値（湿度値）は、それぞれ、「６３」、「６０」、「１１８」、「６２」である。これらを単純平均すると、「７５．８」となり、これらの中央値は、「６２．５」である。これらのセンサノード＃Ａ～＃Ｄのセンシング値（「６３」、「６０」、「１１８」、「６２」）に対して、「Trim　mean」を適用すると、外れ値（「１１８」）が排除された平均値（「６１．７」）を算出することができる。
　そして、実施例２のサーバ１０において、プロセッサ１２は、実施例１と同様に、各クラスタについて算出した「キャリブレーション基準値」と各クラスタに含まれる部分クラスタの識別情報（例えば、各部分クラスタの親ノードの識別情報）とを、ＩＦ部１１へ出力する。これにより、各クラスタについて算出した「キャリブレーション基準値」と各クラスタに含まれる各センサノード５０の識別情報とがゲートウェイ３０及びマルチホップ通信を介して、各クラスタに含まれる各センサノード５０へ送信される。
　また、実施例２のサーバ１０において、プロセッサ１２は、上記の「外れ値」に対応するセンサノード５０を含む部分クラスタの識別情報（例えば、各部分クラスタの親ノードの識別情報）と、上記の「外れ値」に対応するセンサノード５０の識別情報とを含む、上記の「中継特化ノードへの移行命令信号」を生成し、ＩＦ部１１へ出力する。
　図１７は、実施例２の中継特化ノードへの移行命令信号のフォーマット例を示す図である。図１７に示すように、例えば、サーバ１０は、「宛先アドレス」として部分クラスタ（５０－１）を含み、「中継特化ノードへの移行命令信号の対象であるセンサノードの識別情報」として、センサノード（５０－４）を含む、「移行命令信号」を送信する。
　以上のように本実施例によれば、サーバ１０において、プロセッサ１２は、各部分クラスタに含まれる各センサノードのセンシング値をさらに収集する。そして、プロセッサ１２は、或クラスタについて収集したセンシング値に外れ値が存在する場合、外れ値に対応するセンシング値を除外して、そのクラスタのキャリブレーション基準値を算出する。
　このサーバ１０の構成により、外れ値を排除した上でキャリブレーション基準値を算出することができるので、キャリブレーション基準値の精度を向上させることができる。
　また、サーバ１０において、プロセッサ１２は、外れ値に対応するセンサノードを、「中継特化モード」へ移行させる。
　このサーバ１０の構成により、センサノードから周期的に報告されるセンシング値の対象から、外れ値に対応するセンシング値を除くことができるので、サーバ１０において収集したセンシング値の精度を向上させることができる。また、外れ値に対応するセンサノードを中継局として動作させることができるので、マルチホップ通信を安定させることができる。
１　無線センサネットワークシステム
１０　サーバ
１１　インタフェース部
１２，５４　プロセッサ
１３，５６　メモリ
３０　ゲートウェイ
５０　センサノード
５１　環境発電部
５２　バッテリ
５３　センサ
５５　無線部

Claims (7)

  1. 　各センサノードがセンサと無線部とを有し且つマルチホップ通信が可能なセンサノード群における、センシング値のキャリブレーションを制御する制御装置であって、
    　メモリと、
    　前記メモリに接続されたプロセッサと、
    　を具備し、
    　前記プロセッサは、
    　前記センサノード群を、各クラスタが中継ノードと無線通信を行う子ノードを有する部分クラスタを少なくとも１つ含む複数のクラスタに分け、
    　各部分クラスタの中継ノードから、前記各部分クラスタにおけるセンシング値の平均値を収集し、
    　前記収集した各部分クラスタの平均値から、各クラスタのキャリブレーション基準値を算出し、
    　前記算出した各クラスタのキャリブレーション基準値を、前記各クラスタへ通知する、
    　ことを特徴とする制御装置。
  2. 　前記プロセッサは、第１のクラスタに複数の部分クラスタが含まれる場合、前記複数の部分クラスタにそれぞれ対応する複数の平均値を各部分クラスタに含まれるセンサノードの個数で加重平均することにより、前記第１のクラスタのキャリブレーション基準値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記プロセッサは、各部分クラスタに含まれる各センサノードのセンシング値をさらに収集し、
    　第１のクラスタについて収集したセンシング値に外れ値が存在する場合、前記外れ値に対応するセンシング値を除外して、前記第１のクラスタのキャリブレーション基準値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 　前記プロセッサは、前記外れ値に対応する第１のセンサノードを、前記第１のセンサノード自身のセンシング値を送信せず且つ前記第１のセンサノードのセンシング値を転送するモードへ移行させる、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
  5. 　各センサノードがセンサと無線部とを有し且つマルチホップ通信が可能なセンサノード群における、センシング値のキャリブレーションを制御する制御装置に、
    　前記センサノード群を、各クラスタが中継ノードと無線通信を行う子ノードを有する部分クラスタを少なくとも１つ含む複数のクラスタに分け、
    　各部分クラスタの中継ノードから前記各部分クラスタにおけるセンシング値の平均値を収集し、
    　前記収集した各部分クラスタの平均値から各クラスタのキャリブレーション基準値を算出し、
    　前記算出したキャリブレーション基準値を、前記マルチホップ通信を介して前記各クラスタへ通知する、
    　処理を実行させることを特徴とする制御プログラム。
  6. 　センサと無線部とを有し且つマルチホップ通信が可能なセンサノードであって、
    　メモリと、
    　前記メモリに接続されたプロセッサと、
    　を具備し、
    　前記プロセッサは、
    　親ノードモードへの切替指示信号を受信した場合、自ノードの周辺に存在する他のセンサノードから送信されたビーコンを受信し、前記受信したビーコンの送信元ノードを自ノードの子ノードとして受け入れ、前記子ノードに対して、センシング値の第１の送信指示信号を送信し、
    　前記送信した第１の送信指示信号に応じて前記子ノードからセンシング値を受け取った場合、自ノードのセンシング値と前記子ノードのセンシング値とを平均することにより、自ノード及び前記子ノードを含む部分クラスタのセンシング値平均を算出し、前記算出したセンシング値平均を、前記マルチホップ通信を介して制御装置へ送信するとともに、親ノードモードへの切替指示信号を前記子ノードへ送信し、
    　センシング値の第２の送信指示信号を受信した場合、自ノードのセンシング値を前記第２の送信指示信号の送信元ノードへ送信する、
    　ことを特徴とするセンサノード。
  7. 　前記プロセッサは、自ノードを含むクラスタのキャリブレーション基準値を受信した場合、自ノードのセンシング値を、前記キャリブレーション基準値を用いて校正する、
    　ことを特徴とする請求項６に記載のセンサノード。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020155100A (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Ｄｅｌｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． 遠隔較正システム及びそのセンサの遠隔較正方法
JP2021100223A (ja) * 2019-12-23 2021-07-01 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング 送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、送信プログラム及び受信プログラム
JP2021139835A (ja) * 2020-03-09 2021-09-16 Smk株式会社 センサユニット及びセンサユニットの較正方法
CN114745687A (zh) * 2022-03-17 2022-07-12 广东电网有限责任公司 一种分布式采集监测方法、设备及存储介质

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11086290B2 (en) * 2016-10-18 2021-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd Electronic apparatus for monitoring state of machine tool and control method thereof
US10721683B2 (en) 2017-08-18 2020-07-21 Blackberry Limited Method and system for battery life improvement for low power devices in wireless sensor networks
US10674443B2 (en) * 2017-08-18 2020-06-02 Blackberry Limited Method and system for battery life improvement for low power devices in wireless sensor networks
CN112424845A (zh) * 2018-06-28 2021-02-26 索尼公司 信息处理装置、信息处理方法和程序
US11169239B2 (en) * 2018-09-28 2021-11-09 Intel Corporation Methods and apparatus to trigger calibration of a sensor node using machine learning
US11238028B2 (en) * 2019-04-12 2022-02-01 Aclima Inc. Signal processing for multi-sensor groups
JP7166217B2 (ja) * 2019-04-25 2022-11-07 Thk株式会社 処理装置、処理済みデータの収集方法、及びデータ収集システム
US11307186B2 (en) 2019-05-10 2022-04-19 Aclima Inc. Integration and active flow control for environmental sensors
FI20196014A1 (en) * 2019-11-26 2021-05-27 Sensire Oy Arrangements for calibration of sensors and the device and method thereof
CN114323104A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 沈阳环境科学研究院 一种车辆环境检测传感器在线校准系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005221386A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Hitachi Ltd 物理量センサの較正データ管理方法、物理量センサ、較正装置および物理量センシングシステム
JP2007041660A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Nec Corp センサネットワーク、センサノード及びそのプログラムと、センサ情報検索方法
JP2009211574A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Hitachi Ltd 作業品質を測定するサーバ及び作業品質を測定するセンサネットワークシステム
JP2009540709A (ja) * 2006-06-12 2009-11-19 エヌイーシー ヨーロッパ リミテッド 無線センサネットワークの運用方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0569587A (ja) 1991-09-11 1993-03-23 Fuji Xerox Co Ltd 光書き込みヘツドの光量補正装置
JP2003271231A (ja) 2002-03-15 2003-09-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 検出器ドリフトの推定装置、及び、検出器の監視システム
GB0401629D0 (en) * 2004-01-26 2004-02-25 British Telecomm Ad hoc sensor networks
JP4277783B2 (ja) 2004-11-09 2009-06-10 沖電気工業株式会社 通信装置、ノード装置及びネットワークシステム
JP2006321620A (ja) * 2005-05-19 2006-11-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 環境情報収集システムおよび環境情報収集方法
US20070211681A1 (en) * 2006-03-09 2007-09-13 Spinwave Systems, Inc. Method and System for Frequency Agility in a Wireless Sensor Network
JP4767329B2 (ja) * 2009-02-20 2011-09-07 三菱電機株式会社 ネットワークシステムおよび通信方法
US8849926B2 (en) * 2010-08-06 2014-09-30 Simon Fraser University System and method for self-calibrating, self-organizing and localizing sensors in wireless sensor networks
KR101785047B1 (ko) * 2011-10-21 2017-10-12 현대모비스 주식회사 요 레이트 센서 값 보정 장치 및 방법
CN102665277B (zh) * 2012-04-26 2015-09-02 江阴普适惠通科技有限公司 一种对无线传感器网络中节点进行定位的方法
JP6024406B2 (ja) * 2012-11-14 2016-11-16 富士通株式会社 通信方法、通信プログラム、および、ノード装置
JP6249201B2 (ja) * 2012-11-26 2017-12-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ネットワークシステム
JP6004005B2 (ja) * 2012-12-06 2016-10-05 富士通株式会社 通信装置、システム、および通信方法
WO2014164547A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-09 Aclima Inc. Distributed sensor system with remote sensor nodes and centralized data processing
JP5971412B2 (ja) * 2013-05-24 2016-08-17 富士通株式会社 通信方法、システム、および通信プログラム
JP2015019189A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 大日本印刷株式会社 同期システム、基準装置、同期方法及び同期プログラム
CN103582007A (zh) * 2013-11-26 2014-02-12 无锡清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心 传感器网络的路由方法、装置及传感器节点和网络
KR102191427B1 (ko) * 2014-01-23 2020-12-15 한국전자통신연구원 센서 네트워크 시스템 및 센서 데이터를 처리하는 방법
US9728084B2 (en) * 2015-02-25 2017-08-08 Here Global B.V. Method and apparatus for providing vehicle classification based on automation level

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005221386A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Hitachi Ltd 物理量センサの較正データ管理方法、物理量センサ、較正装置および物理量センシングシステム
JP2007041660A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Nec Corp センサネットワーク、センサノード及びそのプログラムと、センサ情報検索方法
JP2009540709A (ja) * 2006-06-12 2009-11-19 エヌイーシー ヨーロッパ リミテッド 無線センサネットワークの運用方法
JP2009211574A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Hitachi Ltd 作業品質を測定するサーバ及び作業品質を測定するセンサネットワークシステム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020155100A (ja) * 2019-03-18 2020-09-24 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Ｄｅｌｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． 遠隔較正システム及びそのセンサの遠隔較正方法
JP2021100223A (ja) * 2019-12-23 2021-07-01 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング 送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、送信プログラム及び受信プログラム
JP7398270B2 (ja) 2019-12-23 2023-12-14 株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング 送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、送信プログラム及び受信プログラム
JP2021139835A (ja) * 2020-03-09 2021-09-16 Smk株式会社 センサユニット及びセンサユニットの較正方法
JP7347271B2 (ja) 2020-03-09 2023-09-20 Smk株式会社 センサユニット及びセンサユニットの較正方法
CN114745687A (zh) * 2022-03-17 2022-07-12 广东电网有限责任公司 一种分布式采集监测方法、设备及存储介质

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