WO2017145430A1 - 無線センサ及び無線センサの制御方法 - Google Patents

無線センサ及び無線センサの制御方法 Download PDF

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WO2017145430A1
WO2017145430A1 PCT/JP2016/079035 JP2016079035W WO2017145430A1 WO 2017145430 A1 WO2017145430 A1 WO 2017145430A1 JP 2016079035 W JP2016079035 W JP 2016079035W WO 2017145430 A1 WO2017145430 A1 WO 2017145430A1
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WO
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data
destination device
wireless
wireless sensor
sensor
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Application number
PCT/JP2016/079035
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English (en)
French (fr)
Inventor
燦範 鄭
佐藤　剛
伸充 天知
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Definitions

  • the present invention relates to a wireless sensor and a wireless sensor control method, and more particularly, to a technique for suppressing an influence caused by data loss that may occur when wireless communication malfunctions.
  • a wireless sensor used in such a system is generally provided with a countermeasure when desired wireless communication cannot be performed with a destination device (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses a sensor node (wireless sensor in the present specification) that suppresses missing of sensed data while suppressing battery consumption. Specifically, when the sensor node determines that the communication state is unsuitable for data transfer, the sensor node stores the data in the memory, and transmits the data stored in the memory when the communication state becomes good. . In addition, new data is held using a ring buffer, and if the communication state does not become good for a long time, old data is discarded.
  • an object of the present invention is to provide a wireless sensor that suppresses the influence of data loss that may occur during wireless communication malfunction using a relatively small amount of memory.
  • a sensor that outputs data representing a result of sensing a target physical quantity
  • a communication circuit that wirelessly communicates with a destination device, data is acquired from the sensor, and wireless connection with the destination device is performed. If it is good, the communication circuit is used to transmit the data to the destination device, and if the wireless connection with the destination device is not good, a predetermined calculation is performed on the data to generate summary data, And a controller that transmits the summary data to the destination device using the communication circuit after the wireless connection with the destination device is restored.
  • the summary data is generated, and the summary data is transmitted to the destination device when the wireless connection is restored.
  • the required memory amount is greatly reduced, and the communication load at the time of communication recovery is also suppressed.
  • the amount of memory required to hold summary data can be easily determined. As a result, it is possible to obtain a wireless sensor that suppresses the influence of data loss that may occur during wireless communication malfunction using a relatively small amount of memory.
  • controller may generate data representing the statistics of the plurality of data as the summary data.
  • the controller may not perform the predetermined calculation during a period when the wireless connection with the destination device is good.
  • the communication circuit further communicates wirelessly with another wireless sensor, and the controller uses the communication circuit to output summary data generated by the other wireless sensor performing the calculation from the other wireless sensor.
  • the received summary data may be transmitted to the destination device.
  • the summary data of the other wireless sensor that cannot be directly connected to the destination device is transferred to the destination device without causing an excessive communication load. Can relay.
  • the wireless sensor transitions between an offline mode, an online mode, and a repeater mode according to a wireless connection state, and generates the summary data in the offline mode, and generates in the offline mode in the online mode.
  • the transmitted summary data is transmitted to the destination device, and then data output from the sensor is transmitted to the destination device in real time.
  • summary data received from another wireless sensor is transmitted to the destination device. You may send it.
  • the present invention is not only realized as the wireless sensor, but may also be realized as a wireless sensor control method, or may be realized as a computer program for controlling the wireless sensor.
  • the wireless sensor and the wireless sensor control method of the present invention it is possible to obtain a wireless sensor that suppresses the influence of data loss that may occur during wireless communication malfunction using a relatively small amount of memory.
  • the summary data may be various statistical data such as the maximum value, minimum value, average value, integrated value (integrated value), and number of the data.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an operating environment of the wireless sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the wireless sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of the structure of the wireless sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a radio packet format according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of the operating environment of the wireless sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the wireless sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example of the structure of the wireless sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a format of a radio packet according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of state transition of the wireless sensor according to the second embodiment.
  • the wireless sensor according to the first embodiment is a device that senses a target physical quantity and wirelessly transmits data representing the sense result to a destination device, and has a relatively small influence due to data loss that may occur during wireless communication malfunction. It has the structure for suppressing using this memory.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an operating environment of the wireless sensor 100 according to the first embodiment.
  • the wireless sensor 100 transmits data to the destination device 400 wirelessly.
  • the wireless sensor 100 acquires data representing the result of sensing the target physical quantity, and if the wireless connection with the destination device is good, transmits the data to the destination device, and the wireless connection with the destination device is good. Otherwise, a predetermined calculation is performed on the data to generate summary data, and the summary data is transmitted to the destination device after the wireless connection with the destination device is restored.
  • the physical quantity sensed by the wireless sensor 100 is not particularly limited, but may be temperature or acceleration, for example.
  • the calculation performed by the wireless sensor 100 is not particularly limited as long as the generated summary data is a calculation that is smaller than the accumulated amount that increases in accordance with the number of acquisitions as the data is sequentially acquired.
  • the wireless sensor 100 may generate data representing data statistics (for example, a maximum value, a minimum value, an average value, an integrated value (integrated value), and the number) as the summary data.
  • the summary data when the wireless sensor 100 senses temperature, the summary data may be a maximum temperature and a minimum temperature.
  • the summary data may be a maximum acceleration, a maximum speed (peak hold value of an integrated value of acceleration), and a displacement (integrated value of acceleration twice).
  • live data data that has not been subjected to the above-mentioned calculation is referred to as live data or simply data in order to distinguish it from summary data.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the wireless sensor 100.
  • the wireless sensor 100 includes a sensor 110, a communication circuit 120, an antenna 130, a controller 140, a battery 150, and a power switch 160.
  • Sensor 110 is a device that senses a target physical quantity and outputs data representing the sense result.
  • the sensor 110 senses a target physical quantity regardless of the state of wireless connection with the destination device 400, and outputs the data sequentially (for example, at a constant cycle).
  • the physical quantity sensed by the sensor 110 is not particularly limited, but may be temperature or acceleration, for example.
  • the sensor 110 is composed of a known device suitable for the physical quantity to be sensed.
  • the communication circuit 120 is a wireless circuit that performs wireless communication with the destination device 400.
  • the communication circuit 120 may be a wireless LAN (Local Area Network) adapter based on the IEEE 802.11 standard.
  • the communication circuit 120 only needs to be configured by a well-known wireless circuit that conforms to the communication standard to be used, and the communication packet in response to the loss of the communication packet caused by noise, a moving obstacle, or the like according to the communication standard. May be retransmitted.
  • the antenna 130 outputs the transmission signal acquired from the communication circuit 120 to the antenna, and outputs the reception signal acquired from the antenna to the communication circuit 120.
  • the controller 140 acquires data from the sensor 110, and if the wireless connection with the destination device 400 is good, the controller 140 controls the communication circuit 120 to transmit the data to the destination device 400.
  • the data transmitted at this time is live data that has not been subjected to computation for generating summary data.
  • the actual condition data may be data (row data) as it is acquired from the sensor 110 or may be a part of the row data.
  • the time point obtained by subjecting the raw data to unit conversion for example, conversion from a simple voltage value to a corresponding temperature value
  • noise removal for example, moving average of the last several raw data It may be data corresponding to the row data at.
  • the controller 140 If the wireless connection with the destination device 400 is not good, the controller 140 generates summary data from the actual data instead of transmitting the actual data. Then, after the wireless connection with the destination device 400 is restored, the communication circuit 120 is controlled to transmit the summary data to the destination device 400.
  • good wireless connection with the destination device 400 may be defined as a state where the wireless connection with the destination device 400 is simply established as a non-limiting example. Alternatively, it may be defined as a state in which a wireless connection with the destination device 400 is established and a throughput equal to or higher than the generation rate of the live data is output (that is, a live data can be transmitted to the destination device 400 in real time). According to the latter definition, when live data cannot be transmitted to the destination device 400 in real time due to a decrease in link speed or an increase in error rate, the wireless connection with the destination device 400 is established even if the wireless connection is established. It is determined that it is not good. The controller 140 acquires the wireless connection state from the communication circuit 120, and determines whether the wireless connection with the destination device 400 is good according to the wireless connection state.
  • the controller 140 may be constituted by, for example, a microcomputer having a processor, a memory, and an input / output port.
  • the microcomputer as the controller 140 acquires the actual data from the sensor 110 via the input / output port, holds the generated summary data in the memory, and controls the communication circuit 120 via the input / output port. .
  • the controller 140 When the sensor 110 outputs the sense result as an analog such as a voltage, the controller 140 further includes an AD (analog-digital) converter.
  • the AD converter converts the voltage into digital data, and the converted digital data is live. It may be handled as data.
  • the battery 150 supplies operating power to the sensor 110, the communication circuit 120, and the controller 140.
  • the power switch 160 switches between supply and interruption of the operating power.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of the component arrangement of the wireless sensor 100.
  • FIG. 3A is a top view and FIG. 3B is a side view.
  • the wireless sensor 100 is configured by storing a wiring board 180 on which a sensor 110, a communication circuit 120, an antenna 130, a controller 140, a battery 150, and a power switch 160 are mounted in a housing 190.
  • a wiring pattern disposed on the wiring board 180 is used for the antenna 130, and a slide switch is used for the power switch 160 as an example.
  • component arrangement of the wireless sensor 100 is not limited to the example of FIG.
  • the wireless sensor 100 should just be comprised by component arrangement
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a format of a wireless packet transmitted from the wireless sensor 100 to the destination device 400.
  • FIG. 4 shows an example of a format of a live data packet 300a including live data and a summary data packet 300b including summary data.
  • each of the live data packet 300a and the summary data packet 300b includes a header field 301, a type field 302, and a data field 303.
  • the header field 301 includes a preamble, a packet length, a transmission source address, and the like.
  • the type field 302 includes values “00” and “00” indicating whether the wireless packet is a live data packet 300a or a summary data packet 300b (that is, whether the data field 303 contains live data or summary data). 01 "is included.
  • the data field 303 includes live data or summary data indicated by type.
  • the destination device 400 can appropriately process the live data and the summary data included in the received wireless packet based on the type.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the wireless sensor 100.
  • the wireless sensor 100 When the power switch 160 is turned on, the wireless sensor 100 initializes each circuit block (S101). Subsequently, when the communication circuit 120 is instructed to start wireless communication from the controller 140, the communication circuit 120 attempts wireless connection with the destination device 400 and notifies the controller 140 of the state of wireless connection such as success or failure of the wireless connection and throughput. (S102).
  • the controller 140 determines whether the wireless connection with the destination device 400 is good based on the notification from the communication circuit 120 (S103). In this determination, as described above, when the wireless connection with the destination device 400 is established and the throughput exceeds the generation rate of the live data (that is, the live data can be transmitted to the destination device 400 in real time). The wireless connection with the destination device 400 may be determined to be good.
  • the wireless sensor 100 If it is determined that the wireless connection is not good (NO in S103), the wireless sensor 100 operates in the offline mode (S110). If it is determined that the wireless connection is good (YES in S103), the wireless sensor 100 is It operates in the online mode (S120).
  • the controller 140 instructs the communication circuit 120 to stop the wireless communication function to suppress battery consumption (S111).
  • the controller 140 acquires row data representing a sense result from the sensor 110 (S112), generates summary data using the acquired row data (S113), and holds the generated summary data in a memory (S114). ).
  • the generated summary data is retained by overwriting old summary data.
  • the summary data may be statistics of a plurality of live data (raw data itself, part of raw data, or data obtained by subjecting raw data to unit conversion or noise removal).
  • the statistic may be data representing a maximum value, a minimum value, an average value, an integrated value (integrated value), a number, and the like.
  • the maximum value, the minimum value, and the integrated value (integrated value) are generated by comparing or adding the previous summary data and new actual data.
  • the number is generated by incrementing the previous summary data.
  • the average value is generated by dividing the integrated value by the number of live data.
  • the controller 140 since the controller 140 generates new summary data from the previous summary data and the new actual data, it does not have a memory for storing the past actual data in order to generate the summary data.
  • One summary data is substantially the same size as one piece of live data (for example, about several bytes), and is extremely small compared to a plurality of pieces of live data that are sequentially generated while the wireless connection is not good.
  • the memory for generating the summary data and holding it by overwriting requires a memory having a capacity that a general microcomputer has, as well as the required amount as well as the format of the summary data.
  • the controller 140 determines whether to end or continue the operation (S115).
  • the criteria for the determination are not particularly limited, as an example, the determination is performed based on completion of acquisition of a predetermined number of row data, operation of the power switch 160, a decrease in power supply voltage due to battery 150 consumption, and the like. May be.
  • the controller 140 acquires subsequent live data, generates summary data, and holds summary data. For example, the controller 140 may provide a desired waiting time before acquiring subsequent row data by giving a delay by a timer to the determination.
  • the controller 140 performs control to stop the operation of each circuit block, and the wireless sensor 100 stops the function.
  • the controller 140 refers to the memory to check whether there is summary data that has not been transmitted to the destination device 400 (S121).
  • the controller 140 If there is summary data (YES in S121), the controller 140 reads the summary data from the memory and transmits it to the destination device 400 via the communication circuit 120 (S122). As described above, since the size of the summary data is small, the summary data can be transmitted to the destination device 400 without imposing an excessive load on the wireless communication. When the transmission is completed, the controller 140 may mark the summary data as having been transmitted or delete the summary data.
  • the controller 140 acquires data representing the sense result from the sensor 110 (S123), and transmits the acquired data to the destination device 400 via the communication circuit 120 (S124).
  • the data transmitted at this time is actual data that has not been subjected to a calculation for generating summary data.
  • the controller 140 determines whether to end or continue the operation (S125).
  • the criterion for the determination is the same as the criterion for determination in step S115.
  • the controller 140 acquires subsequent row data and transmits live data. For example, the controller 140 may provide a desired waiting time before acquiring subsequent row data by giving a delay by a timer to the determination.
  • the controller 140 instructs the communication circuit 120 to stop the wireless communication (S126), performs control to stop the operation of each circuit block, and the wireless sensor 100. Stops functioning.
  • the wireless sensor 100 configured as described above generates summary data and transmits the summary data to the destination device when the wireless connection is restored.
  • the required memory amount is reduced, and the communication load at the time of communication recovery is also suppressed.
  • the wireless sensor according to the second embodiment is configured by adding a function of relaying summary data of other wireless sensors to the destination device to the wireless sensor of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of the operating environment of the wireless sensor 200 according to the second embodiment.
  • the wireless sensor 200 is similar to the wireless sensor 100 of FIG. 1, in addition to wirelessly transmitting its own data (including live data and summary data) to the destination device 400.
  • the summary data of the other wireless sensors 201 and 202 are relayed to the destination device 400.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the wireless sensor 200.
  • the wireless sensor 200 is configured by adding a real-time clock 270 to the wireless sensor 100 of FIG. 2 and changing the communication circuit 220, the controller 240, and the power switch 260.
  • the same constituent elements as those of the wireless sensor 100 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted as appropriate, and matters different from the wireless sensor 100 will be mainly described.
  • the communication circuit 220 is a wireless circuit that performs wireless communication with other wireless sensors in addition to wireless communication with the destination device 400.
  • the communication circuit 220 is the same as the communication circuit 120 except that it additionally has a wireless communication function with other wireless sensors.
  • the controller 240 performs an operation of controlling the relay of summary data of other wireless sensors as a repeater mode in addition to the control operation executed by the controller 140 in each of the offline mode and the online mode.
  • the controller 240 may be configured by the same microcomputer as the controller 140, and the repeater mode may be added by changing a program.
  • the power switch 260 is changed from a slide switch as the power switch 160 to a tact switch.
  • the tact switch is, for example, a momentary-on type push switch. Each time the tact switch is turned on, the controller 240 performs control to switch between a standby mode and an offline mode, which will be described later.
  • the real-time clock 270 is a device that is backed up by the battery 150 and maintains and outputs the current time.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example of the component arrangement of the wireless sensor 200.
  • FIG. 8A is a top view and FIG. 8B is a side view.
  • the wireless sensor 200 seals a wiring board 280 mounted with a sensor 110, a communication circuit 220, an antenna 130, a controller 240, a battery 150, a power switch 260, and a real-time clock 270 in a housing 290. Configured.
  • the housing 290 is sealed watertight or airtight.
  • the power switch 260 formed by a tact switch is pressed by the outside of the housing 290 and becomes conductive. With such a configuration, the wireless sensor 200 has high environmental resistance.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a format of a wireless packet transmitted from the wireless sensor 200 to the destination device 400.
  • FIG. 9 shows an example of a format of a relay data packet 300c including summary data of other wireless sensors in addition to the live data packet 300a and the summary data packet 300b shown in FIG.
  • the relay data packet 300 c includes a header field 301, a type field 302, a transmission source address field 304, and a data field 303.
  • the type field 302 indicates whether the wireless packet is a live data packet 300a, a summary data packet 300b, or a relay data packet 300c (that is, the live data, summary data, and summary data of other wireless sensors in the data field 303).
  • the value “00”, “01”, and “10” is included.
  • the transmission source address field 304 includes the address of the wireless sensor that transmitted the summary data.
  • the data field 303 includes live data, summary data, or summary data of other wireless sensors indicated by type.
  • the destination device 400 can appropriately process live data, summary data, and summary data of other wireless sensors included in the received wireless packet based on the type.
  • FIG. 10 is a state transition diagram showing an example of the operation of the wireless sensor 200.
  • the mode described in FIG. 10 is synonymous with a state.
  • the wireless sensor 200 transitions to the offline mode S210.
  • the controller 240 makes a connection request to the destination device 400 via the communication circuit 220, acquires row data from the sensor 110, generates summary data, and executes a loop that holds the summary data To do.
  • This loop is the same as the loop constituted by steps S112 to S115 in FIG.
  • the connection request to the destination device 400 is continuously performed while the loop is executed.
  • the sensor 110 in the wireless sensor 200 may be an acceleration sensor.
  • the controller 240 acquires the raw data representing the acceleration from the sensor 110, the controller 240 calculates the velocity and the displacement from the acceleration. Then, the maximum values of acceleration, velocity, and displacement and the time of occurrence of each maximum value are generated as summary data and stored in the memory. The generation time of each maximum value is acquired from the real-time clock 270. Such summary data is useful for later knowing how much and when the object on which the wireless sensor 200 is mounted has moved.
  • the wireless sensor 200 transitions to the online mode S220.
  • the controller 240 transmits the summary data held in the offline mode S210 to the destination device 400 via the communication circuit 220.
  • the controller 240 executes a loop for acquiring row data from the sensor 110 and transmitting live data based on the row data to the destination device 400 via the communication circuit 220. This loop is the same as the loop constituted by steps S123 to S125 of FIG.
  • the destination device 400 can receive data representing acceleration in real time from the wireless sensor 200 in the online mode S220, and can monitor the movement of an object on which the wireless sensor 200 is mounted.
  • the wireless sensor 200 In the online mode S220, when a good wireless connection with the destination device 400 cannot be obtained, the wireless sensor 200 returns to the offline mode S210.
  • the wireless sensor 200 When there is a summary data relay request from another wireless sensor in the online mode S220, the wireless sensor 200 accepts the request if the throughput of the wireless connection with the destination device 400 is higher than the generation rate of the live data. Transition to repeater mode S230.
  • the summary data relay request is issued, for example, from another wireless sensor (for example, the wireless sensor 201 in FIG. 6) in which good wireless connection with the destination apparatus 400 cannot be obtained for a long time in the offline mode S210.
  • the controller 240 switches the communication circuit 220 between a wireless LAN access point connected to another wireless sensor and a wireless LAN client connected to the destination device 400. Specifically, the controller 240 switches the communication circuit 220 to a wireless LAN access point, receives summary data from other wireless sensors, and temporarily stores it. Then, the communication circuit 220 is switched to the wireless LAN client, and summary data of other wireless sensors is transmitted to the destination device 400. As described above, since the summary data size is small, summary data of other wireless sensors can be relayed to the destination device 400 without imposing an excessive load on wireless communication.
  • the wireless sensor 200 disconnects from the other wireless sensors and returns to the online mode S220.
  • the relay operation of summary data of other wireless sensors is not limited to the above.
  • the communication circuit 220 can simultaneously establish two wireless connections between the destination device 400 and another wireless sensor, the wireless sensor 200 simply relays summary data of the other wireless sensor through the two wireless connections. May be.
  • the summary data of the wireless sensor may be relayed to the destination device 400 in multiple stages via two or more wireless sensors.
  • the summary data of the wireless sensor 202 is relayed to the destination device 400 via the wireless sensor 201 and the wireless sensor 200.
  • the intermediate-stage wireless sensor (for example, wireless sensor 201) in the multi-stage relay is not shown in FIG. 10, but immediately transitions from the offline mode S210 to the repeater mode S230 without wireless connection with the destination device 400.
  • the offline mode S210 may be returned immediately from the repeater mode S230.
  • the wireless sensor 200 configured as described above generates summary data when the wireless connection with the destination device 400 is not good, and transmits the summary data to the destination device when the wireless connection is restored. To do. Thereby, compared with the case where a plurality of live data corresponding to the raw data output from the sensor is held until communication is recovered, the required memory amount is reduced, and the communication load at the time of communication recovery is also suppressed. As a result, it is possible to obtain a wireless sensor that suppresses the influence of data loss that may occur during wireless communication malfunction using a relatively small amount of memory.
  • the wireless sensor 200 relays summary data of other wireless sensors to the destination device 400.
  • a wireless sensor that cannot be directly wirelessly connected to the destination apparatus 400 can transmit summary data to the destination apparatus 400 via the wireless sensor 200.
  • the wireless sensor 200 performs an appropriate operation in each mode by appropriately switching between the three modes of the offline mode S210, the online mode S220, and the repeater mode S230 according to the state of the wireless connection.
  • communication performance such as data transfer capacity and summary data transmission frequency can be optimized.
  • the example of the wireless sensor in which the sensor 110 is a temperature sensor or an acceleration sensor has been described.
  • a wireless sensor can be applied to, for example, a system that is mounted on a cart that automatically carries cargo in a factory and that monitors the operation status of the cart.
  • the present invention can be applied to a system that is attached to a barber / beauty appliance, a cooking appliance, an exercise appliance or the like used by a user and evaluates whether the user can use the appliance successfully.
  • the present invention can be applied to a health care system worn by a user and collecting the user's body temperature and exercise amount.
  • a pressure sensor or an infrared sensor as the sensor 110, it is possible to collect the blood pressure, blood flow rate, pulse rate, etc. of the user.
  • the mode shifts immediately to the creation of summary data.
  • the timing for shifting to the summary data creation is adjusted according to the free space of the memory for storing data. It is also possible.
  • the present invention can be widely used in various sensor systems as a wireless sensor and a wireless sensor control method.

Landscapes

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Abstract

センシングした物理量を表すデータを出力するセンサ（１１０）と、宛先装置（４００）と無線通信する通信回路（１２０）と、センサ（１１０）からデータが出力されたとき、宛先装置（４００）との無線接続が良好であれば、通信回路（１２０）を用いて前記データを宛先装置（４００）へ送信し、宛先装置（４００）との無線接続が良好でなければ、前記データに所定の演算を行って要約データを生成し、宛先装置（４００）との無線接続が回復してから、通信回路（１２０）を用いて当該要約データを宛先装置（４００）へ送信するコントローラ（１４０）と、を備える。

Description

無線センサ及び無線センサの制御方法
　本発明は、無線センサ及び無線センサの制御方法に関し、特に、無線通信の不調時に起こり得るデータの欠落による影響を抑制する技術に関する。
　昨今、目的の物理量をセンスして得られたデータを無線で宛先装置へ逐次送信する無線センサを用いて、当該無線センサから送られたデータを当該宛先装置で取得、解析するシステムが実用化されている。そのようなシステムで用いられる無線センサは、一般に、宛先機器との間で所望の無線通信ができない場合の対策が施される（例えば、特許文献１を参照）。
　特許文献１は、電池の消耗を抑制しながらもセンスしたデータの欠落を抑制するセンサノード（本明細書での無線センサ）を開示している。具体的に、当該センサノードは、通信状態がデータ転送に不適であると判断する場合にデータを当該メモリに格納し、通信状態が良好となったときに当該メモリに格納されたデータを送信する。また、リングバッファを用いて新しいデータを保持し、長期に亘って通信状態が良好とならない場合は、古いデータを破棄する。
特開２００７－１８４７５４号公報
　特許文献１の無線センサによれば、使用する環境での通信状態に見合った量のメモリを搭載することで、データの欠落を回避できる可能性がある。しかしながら、実環境における通信状態を正確に想定することは困難であるため、データの欠落を確実に回避するためにはかなりの量のメモリを無線センサに搭載する必要がある。
　大量のメモリを搭載することは、安価な無線センサを実現するための障害となる。また、無線通信が不通の際に膨大な量のデータが蓄積されることで、無線通信が回復した際の送信による通信負荷が過大となり、蓄積したデータが全て転送できないなどの実際的な問題も生じ得る。
　そこで、本発明は、無線通信の不調時に起こり得るデータの欠落による影響を比較的少量のメモリを用いて抑制する無線センサを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、目的の物理量をセンスした結果を表すデータを出力するセンサと、宛先装置と無線通信する通信回路と、前記センサからデータを取得し、前記宛先装置との無線接続が良好であれば、前記通信回路を用いて前記データを前記宛先装置へ送信し、前記宛先装置との無線接続が良好でなければ、前記データに所定の演算を行って要約データを生成し、前記宛先装置との無線接続が回復してから、前記通信回路を用いて当該要約データを前記宛先装置へ送信するコントローラと、を備える。
　この構成によれば、前記宛先装置との無線接続が良好でない場合、前記要約データを生成し、無線接続の回復時に当該要約データを前記宛先装置へ送信している。これにより、前記センサから逐次取得された複数のデータを通信が回復するまで保持する場合と比べて、必要なメモリ量が大幅に削減され、通信回復時の通信負荷も抑制される。また、要約データを保持するために必要なメモリ量は容易に決定できる。その結果、無線通信の不調時に起こり得るデータの欠落による影響を比較的少量のメモリを用いて抑制する無線センサが得られる。
　また、前記コントローラは、前記要約データとして、前記複数のデータの統計量を表すデータを生成してもよい。
　この構成によれば、前記宛先装置との無線接続が良好でない期間に逐次取得された複数のデータから、例えば、前記複数のデータの最大値、最小値、平均値、積算値（積分値）、及び個数などの統計量を生成することができる。これにより、前記複数のデータから有用でかつサイズが非常に小さい要約データが生成されるので、要約データを保持するためのメモリ量及び通信回復時の通信負荷を大幅に抑制できる。
　また、前記コントローラは、前記宛先装置との無線接続が良好である期間、前記所定の演算を行わないとしてもよい。
　この構成によれば、データをリアルタイムに前記宛先装置へ送信できるとき、前記演算のための電力がカットされるので、前記無線センサの省電力化に役立つ。
　また、前記通信回路は、さらに、他の無線センサとも無線通信し、前記コントローラは、前記通信回路を用いて、他の無線センサから当該他の無線センサが前記演算を行って生成した要約データを受信し、受信した当該要約データを前記宛先装置へ送信してもよい。
　この構成によれば、要約データのデータ量が小さいことから、前記宛先装置と直接接続できない状態にある前記他の無線センサの要約データを、過大な通信負荷を発生させることなく、前記宛先装置へ中継できる。
　また、前記無線センサは、無線接続の状態に応じて、オフラインモード、オンラインモード、及びリピータモードを遷移し、前記オフラインモードでは、前記要約データを生成し、前記オンラインモードでは、前記オフラインモードで生成された前記要約データを前記宛先装置へ送信した後、前記センサから出力されるデータをリアルタイムに前記宛先装置へ送信し、前記リピータモードでは、他の無線センサから受信した要約データを前記宛先装置へ送信してもよい。
　この構成によれば、無線接続の状態に応じて前記３つのモードを適時に遷移して各モードで適した動作を行うことで、データの転送容量や要約データの送信頻度といった通信性能の最適化を図ることができる。
　なお、本発明は、前記無線センサとして実現されるだけでなく、無線センサの制御方法として実現されてもよく、また、無線センサを制御するためのコンピュータプログラムとして実現されてもよい。
　本発明の無線センサ及び無線センサの制御方法によれば、無線通信の不調時に起こり得るデータの欠落による影響を比較的少量のメモリを用いて抑制する無線センサが得られる。前記要約データは、例えば、前記データの最大値、最小値、平均値、積算値（積分値）、及び個数などの各種の統計データであってもよい。これにより、宛先装置との無線接続が長期に亘ってできなかった場合でも、有用な統計データを非常に少ない量のメモリで保持し、通信の回復時に、過大な通信負荷を生じることなく、前記宛先装置に送信することができる。
図１は、実施の形態１に係る無線センサの動作環境の一例を模式的に示す図である。 図２は、実施の形態１に係る無線センサの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る無線センサの構造の一例を模式的に示す図である。 図４は、実施の形態１に係る無線パケットのフォーマットの一例を示す図である。 図５は、実施の形態１に係る無線センサの動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態２に係る無線センサの動作環境の一例を模式的に示す図である。 図７は、実施の形態２に係る無線センサの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図８は、実施の形態２に係る無線センサの構造の一例を模式的に示す図である。 図９は、実施の形態２に係る無線パケットのフォーマットの一例を示す図である。 図１０は、実施の形態２に係る無線センサの状態遷移の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、及びステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
　（実施の形態１）
　実施の形態１に係る無線センサは、目的の物理量をセンスし、センス結果を表すデータを宛先装置へ無線で送信する装置であり、無線通信の不調時に起こり得るデータの欠落による影響を比較的少量のメモリを用いて抑制するための構成を有している。
　図１は、実施の形態１に係る無線センサ１００の動作環境の一例を模式的に示す図である。図１に示されるように、無線センサ１００は、データを宛先装置４００へ無線で送信する。無線センサ１００は、目的の物理量をセンスした結果を表すデータを取得し、宛先装置との無線接続が良好であれば、前記データを前記宛先装置へ送信し、前記宛先装置との無線接続が良好でなければ、前記データに所定の演算を行って要約データを生成し、前記宛先装置との無線接続が回復してから当該要約データを前記宛先装置へ送信する。
　無線センサ１００がセンスする物理量は、特には限定されないが、例えば、温度や加速度であってもよい。また、無線センサ１００が行う演算は、生成された要約データが、データの逐次取得に伴い取得個数に応じて増える蓄積量よりも小さくなる演算であれば、その内容は特には限定されない。無線センサ１００は、前記要約データとして、データの統計量（一例として、最大値、最小値、平均値、積算値（積分値）、及び個数など）を表すデータを生成してもよい。
　具体的に、無線センサ１００が温度をセンスする場合、前記要約データは、最高温度及び最低温度であってもよい。また、無線センサ１００が加速度をセンスする場合、前記要約データは、最高加速度、最高速度（加速度の積分値のピークホールド値）、及び変位（加速度の２回積分値）であってもよい。
　以下では、上述の演算がなされていないデータを、要約データと区別するために、実況データ若しくは単にデータと言う。
　図２は、無線センサ１００の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図２に示されるように、無線センサ１００は、センサ１１０、通信回路１２０、アンテナ１３０、コントローラ１４０、電池１５０、電源スイッチ１６０を備える。
　センサ１１０は、目的の物理量をセンスしてセンス結果を表すデータを出力するデバイスである。センサ１１０は、宛先装置４００との無線接続の状態によらず目的の物理量をセンスし、前記データを逐次に（例えば一定周期で）出力する。センサ１１０がセンスする物理量は、特には限定されないが、一例として、温度や加速度であってもよい。センサ１１０は、センスする目的の物理量に適した周知のデバイスで構成される。
　通信回路１２０は、宛先装置４００と無線通信する無線回路である。通信回路１２０は、限定はされないが、一例として、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）アダプタであってもよい。通信回路１２０は、使用する通信規格に適合する周知の無線回路で構成されればよく、通信規格に応じて、雑音や移動障害物などのために生じた通信パケットの喪失に対して当該通信パケットを再送する機能を有していてもよい。
　アンテナ１３０は、通信回路１２０から取得した送信信号を空中線へ出力し、空中線から取得した受信信号を通信回路１２０へ出力する。
　コントローラ１４０は、センサ１１０からデータを取得し、宛先装置４００との無線接続が良好であれば、通信回路１２０を制御して当該データを宛先装置４００へ送信する。　　　
　このとき送信されるデータは、要約データを生成するための演算が施されていない実況データである。実況データは、センサ１１０から取得されたままのデータ（ロウデータ）であってもよく、ロウデータの一部からなるものであってもよい。また、ロウデータに単位換算（例えば、単純な電圧値から対応する温度値への変換など）やノイズ除去（例えば、直近の数個のロウデータの移動平均など）を施して得られる、その時点でのロウデータに対応するデータであってもよい。
　コントローラ１４０は、宛先装置４００との無線接続が良好でなければ、当該実況データを送信する代わりに、当該実況データから要約データを生成する。そして、宛先装置４００との無線接続が回復してから、通信回路１２０を制御して当該要約データを宛先装置４００へ送信する。
　ここで、宛先装置４００との無線接続が良好であることは、限定されない一例として、単純に宛先装置４００との無線接続が確立している状態として定義されてもよい。また、宛先装置４００との無線接続が確立し、かつ実況データの発生レート以上のスループットが出ている状態（つまり、実況データをリアルタイムに宛先装置４００へ送信できる状態）として定義されてもよい。後者の定義によれば、リンク速度の低下やエラーレートの上昇などにより実況データをリアルタイムに宛先装置４００へ送信できない場合は、たとえ無線接続が確立していても、宛先装置４００との無線接続は良好でないと判定される。コントローラ１４０は、通信回路１２０から無線接続の状態を取得し、当該無線接続の状態に応じて、宛先装置４００との無線接続が良好であるか否かを判定する。
　コントローラ１４０は、例えば、プロセッサ、メモリ、入出力ポートを有するマイクロコンピュータで構成されてもよい。コントローラ１４０としてのマイクロコンピュータは、前記入出力ポートを介してセンサ１１０から前記実況データを取得し、生成した前記要約データを前記メモリに保持し、前記入出力ポートを介して通信回路１２０を制御する。
　センサ１１０がセンス結果を電圧などのアナログで出力する場合、コントローラ１４０は、さらにＡＤ（アナログ－デジタル）コンバータを有し、当該ＡＤコンバータで電圧をデジタルデータに変換し、変換後のデジタルデータを実況データとして扱ってもよい。
　電池１５０は、センサ１１０、通信回路１２０、及びコントローラ１４０に動作電力を供給する。
　電源スイッチ１６０は、前記動作電力の供給及び遮断を切り替える。
　図３は、無線センサ１００の部品配置の一例を模式的に示す図である。図３の（ａ）は上面図であり（ｂ）は側面図である。図３に示されるように、無線センサ１００は、センサ１１０、通信回路１２０、アンテナ１３０、コントローラ１４０、電池１５０、電源スイッチ１６０を搭載した配線基板１８０を、筐体１９０に格納して構成される。アンテナ１３０には、一例として、配線基板１８０上に配置された配線パターンが用いられ、電源スイッチ１６０には、一例として、スライドスイッチが用いられる。
　なお、無線センサ１００の部品配置は、図３の例には限られない。無線センサ１００は、無線センサ１００が搭載される機器又は器具に適した部品配置で構成されればよい。
　図４は、無線センサ１００から宛先装置４００へ送信される無線パケットのフォーマットの一例を示す図である。図４には、実況データを含む実況データパケット３００ａ及び要約データを含む要約データパケット３００ｂのフォーマットの一例が示されている。図４に示されるように、実況データパケット３００ａ及び要約データパケット３００ｂの何れも、ヘッダフィールド３０１、種別フィールド３０２、及びデータフィールド３０３から構成される。
　ヘッダフィールド３０１には、プリアンブルやパケット長および送信元アドレスなどが含まれる。
　種別フィールド３０２には、無線パケットが実況データパケット３００ａ及び要約データパケット３００ｂの何れであるか（つまり、データフィールド３０３に実況データ及び要約データの何れが含まれるか）を示す値“００”及び“０１”が含まれる。
　データフィールド３０３には、種別で示される実況データ又は要約データが含まれる。
　宛先装置４００では、種別に基づいて、受信した無線パケットに含まれる実況データ及び要約データを適宜に処理することができる。
　次に、上述のように構成される無線センサ１００の動作について、フローチャートを参照しながら説明する。
　図５は、無線センサ１００の動作の一例を示すフローチャートである。
　無線センサ１００は、電源スイッチ１６０が入ると、各回路ブロックを初期化する（Ｓ１０１）。続いて、通信回路１２０は、コントローラ１４０から無線通信の開始を指示されることで、宛先装置４００との無線接続を試み、無線接続の成否及びスループットなどの無線接続の状態をコントローラ１４０に通知する（Ｓ１０２）。
　コントローラ１４０は、通信回路１２０からの通知に基づいて、宛先装置４００との無線接続が良好か否かを判定する（Ｓ１０３）。当該判定では、前述したように、宛先装置４００との無線接続が確立し、かつ実況データの発生レート以上のスループットが出ている（つまり、実況データをリアルタイムに宛先装置４００へ送信できる）場合に、宛先装置４００との無線接続が良好であると判定してもよい。
　無線接続が良好でないと判定された場合（Ｓ１０３でＮＯ）、無線センサ１００はオフラインモードで動作し（Ｓ１１０）、無線接続が良好であると判定された場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）、無線センサ１００はオンラインモードで動作する（Ｓ１２０）。
　まず、オフラインモードＳ１１０の動作を説明する。
　オフラインモードＳ１１０において、コントローラ１４０は、通信回路１２０に無線通信機能の停止を指示して電池の消耗を抑える（Ｓ１１１）。
　次に、コントローラ１４０は、センサ１１０からセンス結果を表すロウデータを取得し（Ｓ１１２）、取得したロウデータを用いて要約データを生成し（Ｓ１１３）、生成した要約データをメモリに保持する（Ｓ１１４）。生成した要約データは、古い要約データを上書きすることによって保持される。
　ここで、要約データは、前述したように、複数の実況データ（ロウデータそのもの、又はロウデータの一部、若しくはロウデータに単位変換やノイズ除去を施したデータ）の統計量であってもよい。当該統計量は、一例として、最大値、最小値、平均値、積算値（積分値）、及び個数などを表すデータであってもよい。具体的に、最大値、最小値、及び積算値（積分値）は、直前の要約データと新たな実況データとの比較又は加算により生成される。個数は、直前の要約データのインクリメントにより生成される。平均値は、積算値を実況データの個数で除することで生成される。
　このように、コントローラ１４０は、直前の要約データと新たな実況データとから新たな要約データを生成するので、要約データを生成するために過去の実況データを蓄積しておくメモリを有しない。また、１つの要約データは、１つの実況データと略同じ大きさ（例えば、数バイト程度）であり、無線接続が良好でない間に逐次に発生する複数の実況データと比べれば極めて小さい。そのため、要約データを生成しかつ上書きによって保持するためのメモリは、要約データの形式が定まると同時に所要量が定まるとともに、一般的なマイクロコンピュータが有している程度の容量のメモリで足りる。
　要約データを保持した後、コントローラ１４０は、動作を終了するか継続するかを判断する（Ｓ１１５）。当該判断の基準は特には限定されないが、一例として、予定数のロウデータの取得完了や、電源スイッチ１６０の操作や、電池１５０の消耗に伴う電源電圧の低下などに基づいて、当該判断を行ってもよい。
　動作を継続すると判断された場合（Ｓ１１５でＹＥＳ）、コントローラ１４０は、後続する実況データの取得、要約データの生成、及び要約データの保持を行う。コントローラ１４０は、例えば、当該判断にタイマーによる遅延を持たせることで、後続するロウデータの取得前に所望の待機時間を設けてもよい。
　動作を継続しないと判断された場合（Ｓ１１５でＮＯ）、コントローラ１４０は、各回路ブロックの動作を停止させる制御を行い、無線センサ１００は機能を停止する。
　次に、オンラインモードＳ１２０の動作を説明する。
　オンラインモードＳ１２０において、コントローラ１４０は、メモリを参照して、宛先装置４００へ送信されていない要約データがあるか否かを確認する（Ｓ１２１）。
　要約データがある場合（Ｓ１２１でＹＥＳ）、コントローラ１４０は、当該要約データをメモリから読み出し、通信回路１２０を介して宛先装置４００へ送信する（Ｓ１２２）。前述したとおり、要約データのサイズは小さいので、無線通信に過大な負荷を与えることなく、要約データを宛先装置４００へ送信することができる。なお、送信が完了したとき、コントローラ１４０は、当該要約データに送信済みのマークを付けるか、又は当該要約データを削除してもよい。
　次に、コントローラ１４０は、センサ１１０からセンス結果を表すデータを取得し（Ｓ１２３）、取得したデータを、通信回路１２０を介して宛先装置４００へ送信する（Ｓ１２４）。このとき送信されるデータは、前述したように、要約データを生成するための演算が施されていない実況データである。
　実況データを送信した後、コントローラ１４０は、動作を終了するか継続するかを判断する（Ｓ１２５）。当該判断の基準はステップＳ１１５での判断の基準と同様である。
　動作を継続すると判断された場合（Ｓ１２５でＹＥＳ）、コントローラ１４０は、後続するロウデータの取得及び実況データの送信を行う。コントローラ１４０は、例えば、当該判断にタイマーによる遅延を持たせることで、後続するロウデータの取得前に所望の待機時間を設けてもよい。
　動作を継続しないと判断された場合（Ｓ１２５でＮＯ）、コントローラ１４０は、通信回路１２０に無線通信の停止を指示するとともに（Ｓ１２６）、各回路ブロックの動作を停止させる制御を行い、無線センサ１００は機能を停止する。
　以上のように構成された無線センサ１００は、宛先装置４００との無線接続が良好でない場合、要約データを生成し、無線接続の回復時に当該要約データを前記宛先装置へ送信する。これにより、前記センサから出力されたロウデータに対応する複数の実況データを通信が回復するまで保持する場合と比べて、必要なメモリ量が削減され、通信回復時の通信負荷も抑制される。その結果、無線通信の不調時に起こり得るデータの欠落による影響を比較的少量のメモリを用いて抑制する無線センサが得られる。
　（実施の形態２）
　実施の形態２に係る無線センサは、実施の形態１の無線センサに、他の無線センサの要約データを宛先装置へ中継する機能を追加して構成される。
　図６は、実施の形態２に係る無線センサ２００の動作環境の一例を模式的に示す図である。図６に示されるように、無線センサ２００は、図１の無線センサ１００と同様、無線センサ２００自らのデータ（実況データ及び要約データを含む）を宛先装置４００へ無線で送信することに加えて、他の無線センサ２０１、２０２の要約データを宛先装置４００へ中継する。
　図７は、無線センサ２００の機能的な構成の一例を示すブロック図である。無線センサ２００は、図２の無線センサ１００にリアルタイムクロック２７０を追加し、通信回路２２０、コントローラ２４０、及び電源スイッチ２６０を変更して構成されている。以下では、無線センサ１００と同一の構成要素には同一の符号を付して適宜説明を省略し、無線センサ１００とは異なる事項について主に説明する。
　通信回路２２０は、宛先装置４００との無線通信に加えて、さらに他の無線センサとも無線通信をする無線回路である。通信回路２２０は、他の無線センサとの無線通信機能を追加的に有している以外は、通信回路１２０と同様である。
　コントローラ２４０は、オフラインモード及びオンラインモードのそれぞれでコントローラ１４０が実行する制御動作に加えて、さらにリピータモードとして他の無線センサの要約データの中継を制御する動作を行う。コントローラ２４０は、例えば、コントローラ１４０と同一のマイクロコンピュータで構成されてもよく、リピータモードはプログラムの変更によって追加されてもよい。
　電源スイッチ２６０は、電源スイッチ１６０としてのスライドスイッチから、タクトスイッチに変更される。タクトスイッチは、例えばモーメンタリオン型のプッシュスイッチであり、タクトスイッチが導通するたびに、コントローラ２４０は後述するスタンバイモードとオフラインモードを切り替える制御を行う。
　リアルタイムクロック２７０は、電池１５０でバックアップされ、現在時刻を維持し出力するデバイスである。
　無線センサ２００の他の構成要素は、無線センサ１００の構成要素と同一のため、説明を省略する。
　図８は、無線センサ２００の部品配置の一例を模式的に示す図である。図８の（ａ）は上面図であり（ｂ）は側面図である。図８に示されるように、無線センサ２００は、センサ１１０、通信回路２２０、アンテナ１３０、コントローラ２４０、電池１５０、電源スイッチ２６０、及びリアルタイムクロック２７０を搭載した配線基板２８０を、筐体２９０に密封して構成される。
　筐体２９０は水密又は気密にシールされる。タクトスイッチで構成される電源スイッチ２６０は、筐体２９０の外部から押圧を受けて導通する。このような構成により、無線センサ２００は高い耐環境性能を有する。
　図９は、無線センサ２００から宛先装置４００へ送信される無線パケットのフォーマットの一例を示す図である。図９には、図４に示される実況データパケット３００ａ及び要約データパケット３００ｂに加えて、他の無線センサの要約データを含む中継データパケット３００ｃのフォーマットの一例が示されている。図９に示されるように、中継データパケット３００ｃは、ヘッダフィールド３０１、種別フィールド３０２、送信元アドレスフィールド３０４、及びデータフィールド３０３から構成される。
　種別フィールド３０２には、無線パケットが実況データパケット３００ａ、要約データパケット３００ｂ、及び中継データパケット３００ｃの何れであるか（つまり、データフィールド３０３に実況データ、要約データ、及び他の無線センサの要約データの何れが含まれるか）を示す値“００”、“０１”、及び“１０”が含まれる。
　送信元アドレスフィールド３０４には、要約データを送信した無線センサのアドレスが含まれる。
　データフィールド３０３には、種別で示される実況データ、要約データ、又は他の無線センサの要約データが含まれる。
　宛先装置４００では、種別に基づいて、受信した無線パケットに含まれる実況データ、要約データ及び他の無線センサの要約データを適宜に処理することができる。
　次に、上述のように構成される無線センサ２００の動作について、状態遷移図を参照しながら説明する。
　図１０は、無線センサ２００の動作の一例を示す状態遷移図である。図１０に記載のモードは、状態（ステート）と同義である。
　無線センサ２００に電池１５０が挿入されると、各回路ブロックで初期化動作が行われ、無線センサ２００は待ち受け状態に入る（スタンバイモードＳ２００）。
　スタンバイモードＳ２００において電源スイッチ２６０が押されると、無線センサ２００はオフラインモードＳ２１０に遷移する。オフラインモードＳ２１０において、コントローラ２４０は、通信回路２２０を介して宛先装置４００への接続要求を行うとともに、センサ１１０からロウデータを取得し、要約データを生成し、当該要約データを保持するループを実行する。当該ループは、図５のステップＳ１１２～Ｓ１１５で構成されるループと同じである。宛先装置４００への接続要求は、当該ループを実行している間、継続的に行われる。
　無線センサ２００におけるセンサ１１０は、特に、加速度センサであってもよい。コントローラ２４０は、センサ１１０から、加速度を表すロウデータを取得すると、当該加速度から速度及び変位を算出する。そして、要約データとして、加速度、速度、及び変位の各々の最大値と各最大値の発生時刻とを生成し、メモリに保持する。各最大値の発生時刻は、リアルタイムクロック２７０から取得される。このような要約データは、無線センサ２００を搭載した対象物がいつどの程度動いたかを後で知るために役立つ。
　オフラインモードＳ２１０において、宛先装置４００との良好な無線接続が得られた場合、無線センサ２００はオンラインモードＳ２２０に遷移する。オンラインモードＳ２２０に遷移すると直ちに、コントローラ２４０は、オフラインモードＳ２１０で保持した要約データを、通信回路２２０を介して宛先装置４００へ送信する。続いて、コントローラ２４０は、センサ１１０からロウデータを取得し、当該ロウデータに基づく実況データを、通信回路２２０を介して宛先装置４００へ送信するループを実行する。当該ループは、図５のステップＳ１２３～Ｓ１２５で構成されるループと同じである。
　宛先装置４００は、オンラインモードＳ２２０の無線センサ２００から、加速度を表すデータをリアルタイムに受信し、無線センサ２００を搭載した対象物の移動を監視することができる。
　オンラインモードＳ２２０において、宛先装置４００との良好な無線接続が得られなくなった場合、無線センサ２００は、オフラインモードＳ２１０に戻る。
　無線センサ２００は、オンラインモードＳ２２０において、他の無線センサから要約データの中継要求があった場合、宛先装置４００との無線接続のスループットが実況データの発生レートよりも高ければ、当該要求を受け入れてリピータモードＳ２３０に遷移する。要約データの中継要求は、例えば、オフラインモードＳ２１０のまま長期に亘って宛先装置４００との良好な無線接続が得られない他の無線センサ（例えば、図６の無線センサ２０１）から発行される。
　リピータモードＳ２３０において、コントローラ２４０は、例えば、通信回路２２０を、他の無線センサと接続する無線ＬＡＮアクセスポイントと、宛先装置４００と接続する無線ＬＡＮクライアントとに切り替える。具体的に、コントローラ２４０は、通信回路２２０を無線ＬＡＮアクセスポイントに切り替えて、他の無線センサから要約データを受信して一時的に記憶する。そして、通信回路２２０を無線ＬＡＮクライアントに切り替えて、他の無線センサの要約データを宛先装置４００へ送信する。前述したとおり、要約データのサイズは小さいので、無線通信に過大な負荷を与えることなく、他の無線センサの要約データを宛先装置４００へ中継することができる。
　リピータモードＳ２３０において、他の無線センサの要約データを中継し終わると、無線センサ２００は、他の無線センサとの接続を切断してオンラインモードＳ２２０に戻る。
　なお、他の無線センサの要約データの中継動作は、上記には限定されない。例えば、通信回路２２０が、宛先装置４００と他の無線センサとの２つの無線接続を同時に確立できる場合、無線センサ２００は、単純に当該２つの無線接続を通して他の無線センサの要約データを中継してもよい。
　また、無線センサの要約データは、２つ以上の無線センサを経由して多段に宛先装置４００へ中継されてもよい。例えば、図６では、無線センサ２０２の要約データは、無線センサ２０１及び無線センサ２００を経由して宛先装置４００へ中継される。多段の中継における中間段の無線センサ（例えば、無線センサ２０１）は、図１０には示されていないが、オフラインモードＳ２１０から、宛先装置４００との無線接続なしに直ちに、リピータモードＳ２３０に遷移し、また、リピータモードＳ２３０から直ちにオフラインモードＳ２１０に戻ってもよい。
　以上のように構成された無線センサ２００は、無線センサ１００と同様、宛先装置４００との無線接続が良好でない場合、要約データを生成し、無線接続の回復時に当該要約データを前記宛先装置へ送信する。これにより、前記センサから出力されたロウデータに対応する複数の実況データを通信が回復するまで保持する場合と比べて、必要なメモリ量が削減され、通信回復時の通信負荷も抑制される。その結果、無線通信の不調時に起こり得るデータの欠落による影響を比較的少量のメモリを用いて抑制する無線センサが得られる。
　また、無線センサ２００は、他の無線センサの要約データを宛先装置４００へ中継する。これにより、宛先装置４００と直接無線接続できない無線センサが、無線センサ２００を経由して、要約データを宛先装置４００へ送信することが可能になる。
　また、無線センサ２００は、無線接続の状態に応じてオフラインモードＳ２１０、オンラインモードＳ２２０、及びリピータモードＳ２３０の３つのモードを適時に遷移して各モードで適した動作を行う。これにより、データの転送容量や要約データの送信頻度といった通信性能の最適化を図ることができる。
　（変形例）
　以上、本発明の実施の形態に係る無線センサ及び無線センサの制御方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施した形態や、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　実施の形態では、センサ１１０が温度センサや加速度センサである無線センサの例を述べた。このような無線センサは、例えば、工場内で貨物を自動運搬するカートに搭載され、当該カートの運行状況を監視するシステムに適用できる。また、ユーザが使う理美容器具、調理器具、運動器具などに取り付けられ、当該ユーザが当該器具をうまく使えているかを評価するシステムに適用することもできる。また、ユーザが身に着け、当該ユーザの体温や運動量を収集するヘルスケアシステムに適用することもできる。ヘルスケアシステムへの適用では、センサ１１０に圧力センサや赤外線センサを用いることで、ユーザの血圧、血流量、脈拍数などを収集することもできる。
　また、実施の形態では、宛先装置との接続が不調となると直ちに要約データの作成にモード遷移しているが、データ保存するメモリの空き容量に応じて、要約データ作成に移行するタイミングを調整することも可能である。
　本発明は、無線センサ及び無線センサの制御方法として、各種のセンサシステムに広く利用できる。
　　１００、２００、２０１、２０２　無線センサ
　　１１０　センサ
　　１２０、２２０　通信回路
　　１３０　アンテナ
　　１４０、２４０　コントローラ
　　１５０　電池
　　１６０、２６０　電源スイッチ
　　１８０、２８０　配線基板
　　１９０、２９０　筐体
　　２７０　リアルタイムクロック
　　３００ａ　実況データパケット
　　３００ｂ　要約データパケット
　　３００ｃ　中継データパケット
　　３０１　ヘッダフィールド
　　３０２　種別フィールド
　　３０３　データフィールド
　　３０４　送信元アドレスフィールド
　　４００　宛先装置

Claims (7)

  1. 　目的の物理量をセンスした結果を表すデータを出力するセンサと、
    　宛先装置と無線通信する通信回路と、
    　前記センサからデータを取得し、前記宛先装置との無線接続が良好であれば、前記通信回路を用いて前記データを前記宛先装置へ送信し、前記宛先装置との無線接続が良好でなければ、前記データに所定の演算を行って要約データを生成し、前記宛先装置との無線接続が回復してから、前記通信回路を用いて当該要約データを前記宛先装置へ送信するコントローラと、
    　を備える無線センサ。
  2. 　前記コントローラは、前記要約データとして、前記データの統計量を表すデータを生成する、
    　請求項１に記載の無線センサ。
  3. 　前記コントローラは、前記宛先装置との無線接続が良好である期間、前記所定の演算を行わない、
    　請求項１又は２に記載の無線センサ。
  4. 　前記通信回路は、さらに、他の無線センサとも無線通信し、
    　前記コントローラは、前記通信回路を用いて、他の無線センサから当該他の無線センサが前記演算を行って生成した要約データを受信し、受信した当該要約データを前記宛先装置へ送信する、
    　請求項１～３の何れか１項に記載の無線センサ。
  5. 　前記無線センサは、無線接続の状態に応じて、オフラインモード、オンラインモード、及びリピータモードを遷移し、
    　前記オフラインモードでは、前記要約データを生成し、
    　前記オンラインモードでは、前記オフラインモードで生成された前記要約データを前記宛先装置へ送信した後、前記センサから出力されるデータをリアルタイムに前記宛先装置へ送信し、
    　前記リピータモードでは、他の無線センサから受信した要約データを前記宛先装置へ送信する、
    　請求項４に記載の無線センサ。
  6. 　目的の物理量をセンスした結果を表すデータを取得し、
    　宛先装置との無線接続が良好であれば、前記データを前記宛先装置へ送信し、
    　前記宛先装置との無線接続が良好でなければ、前記データに所定の演算を行って要約データを生成し、前記宛先装置との無線接続が回復してから当該要約データを前記宛先装置へ送信する、
    　無線センサの制御方法。
  7. 　前記要約データとして、前記データの統計量を表すデータを生成する、
    　請求項６に記載の無線センサの制御方法。
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