傳感器網絡系統和傳感器節點的製作方法

2023-10-09 09:22:39 1

專利名稱：傳感器網絡系統和傳感器節點的製作方法
技術領域：
本發明涉及為了省電而進行以下這樣的間斷動作，即以 一定時間 間隔循環成為啟動狀態和停止狀態的傳感器節點的利用系統，特別涉 及在系統全體中取得時刻同步的技術。
背景技術：
以前，作為在傳感器網絡中使用的無線通信方式，有ZigBee。 例如，可以參考ZigBee規格，ZigBee Alliance發行，ZigBee Alliance 的Web網站(平成19年5月21日檢索)、網際網路〈URL: http:〃www.zigbee.org/>。
另外，作為根據地震確定震源位置的方法，以前有網格搜索法 (grid search)。例如，可以參考緊急地震速報的概要、與處理方法 有關的技術參考資料、氣象廳的Web網站(平成19年5月21日檢 索)、網際網路。
近年來，正在開發由具有了傳感器功能的小型無線傳感器節點 (以下稱為傳感器節點)、中繼機(Router Node)、基站、以及傳 感器網絡管理伺服器(以下稱為管理伺服器)構成的傳感器網絡系統。 傳感器節點對人或場所的狀態等(傳感器數據)進行觀測，通過中繼 機將觀測到的傳感器數據中繼到多跳越點(multihop)，經由基站發 送到管理伺服器。管理伺服器根據接收到的傳感器數據，執行各種處 理。
傳感器網絡系統中的關鍵設備(key device)是以小型、低功率 為特徵的傳感器節點。小型因而能夠附加在包含環境和人的所有目標 上，低功率因而不需要外部供電就能夠用電池運轉數年。進而，通過無線進行通信，因而能夠經由基站或中繼機配置到廣範圍。
作為傳感器節點的特徵動作，有間斷動作。這是以下這樣的動作 只在執行傳感探測(sensing)和數據發送這樣的任務時驅動必要的硬 件，在沒有需要執行的任務時，傳感器、高頻電路(RF)等外圍硬體 完全停止，微計算機也在低功率模式下休眠。通過進行間斷動作，傳 感器節點能夠用有限的電池進行長時間動作。
如果微計算機的規定的休眠時間結束，則計數器部件產生中斷， 由此微計算機恢復為通常動作模式。然後，依照規定的步驟，執行傳 感探測，發送傳感探測到的數據，在有發送給自己的數據的情況下， 通過輪詢(Polling)進行接收，進行該數據的處理。如果應該在該時 刻執行的全部任務結束，則再次進入規定時間的休眠。休眠期間中的 任務處理期間的長度為數10毫秒以上，長也只是l秒左右，所以傳 感器節點的大多時間處於休眠狀態。
另外，由於間斷動作的基本特徵在於"不需要執行任務時進行休 眠"，所以可以認為根據任務的調度(scheduling)方法而間斷動作的 實施方法多樣地變化。例如，在傳感器節點安裝了多個傳感器的情況 下，每個傳感器可以具有分別不同的傳感探測周期。另外，傳感探測、 數據發送、數據接收本來是分別獨立的任務，所以每個任務可以具有 獨立的動作周期，
作為這樣進行間斷動作的傳感器節點的從管理伺服器接收指示 (指令command)的接收方法，有定期地向發送方查詢是否有發送 給自己的指令的輪詢(Polling)方式。在該情況下，只要傳感器節點 自身不進行輪詢則不發送指令，因此傳感器節點可以依照自身的間斷 動作周期進行動作。在傳感器網絡所使用的無線通信方式，即ZigBee (非專利文獻1)的情況下，輪詢時的詢問分組的接收、直到接收與 之對應的應答的時間總共是10毫秒左右，因此例如即使在沒有數據 的狀況下實施輪詢，隨之產生的電力消耗的增大也非常小。
上述間斷動作方式是對於傳感器節點的低功率化、長壽命化是必 須的技術，但另一方面也會產生不適合。在無線暫時切斷而數據無法送達時、管理伺服器停止而無法發送等，因任意原因而數據無法送達 管理伺服器的情況下，也需要持續進行傳感探測，這時需要觀測時刻。 另外，在通信路徑中有了延遲的情況下，觀測時刻和在管理伺服器中 接收到的時刻有可能不一致。但是，為了正確地知道進行了傳感探測 的時刻，理想的是在傳感器節點中附加觀測時刻，需要在傳感器節點 中具有計時器，並且與基準時刻正確地一致。但是，在有多個傳感器 節點的情況下，理想的是根據指令設置時刻，但由於傳感器節點進行 間斷動作，所以無法始終發送指令。因此，可以考慮在傳感器節點進 行了輪詢的定時下，由管理伺服器隨時發出指令，但傳感器節點直到 接收到來自管理伺服器的回信為止需要等待，需要進行長時間啟動， 因此能量效率差。

發明內容
本發明的目的就在於解決這樣的現有的間斷動作方式中的問 題，提供能量效率好、使用了間斷動作方式的傳感器網絡系統。
為了解決上述現有的問題，在本發明中，在進行基站和中繼機和 傳感器節點所具有的計時器的時刻設定的情況下，中繼機在從傳感器 節點進行了指令發送請求的定時下取得該中繼機的最新時刻，並發出 時刻設定指令，由此進行發出了指令發送請求的傳感器節點的時刻設 定.
另外，在本發明的傳感器網絡系統中，中繼機具有與屬下的全部 每個傳感器節點對應的時刻設定需要標誌(Time Configuration Flag)，該中繼機從基站接收時刻設定指令，在進行了該中繼機所具 有的計時器的時刻設定的定時下，使該時刻設定需要標誌成為ON狀 態，該中繼機在接收到來自傳感器節點的指令發送請求時，確認時刻 設定標誌的狀態，只在標誌為ON時發送時刻設定指令，該中繼機在 接收到該時刻設定指令的回信的定時下，使該時刻設定需要標誌成為 OFF狀態，由此進行時刻*沒定。
進而，本發明的傳感器網絡系統是基站在其屬下具有多個中繼機和傳感器節點，並且具有對其屬下的節點進行管理的管理表的系統， 如果從管理伺服器向基站發送時刻設定指令，則該基站參考管理表， 馬上將時刻設定指令展開到該基站屬下的全部中繼機，由此進行中繼 機的時刻同步。
進而，在本發明的傳感器網絡系統中，傳感器節點在與基站連接 上的定時乃至定期地發出時刻請求指令，在從基站接收到對時刻請求 指令的回信的時刻，啟動計時器。基站在接收到時刻請求指令的時刻 取得基準時刻，在接收到傳感器節點的指令請求的定時下，向傳感器 節點發送該基準時刻。傳感器節點如果從基站接收到基準時刻，則停 止計時器，根據計時器停止時刻和計時器啟動時刻的差分，計算出計 時器啟動時間，將該計時器啟動時間與該基準時刻相加，從而進行時 刻設定。
根據本發明，能夠降低傳感器網絡系統的消耗電力，特別在傳感 器節點是電池驅動的情況下，能夠延遲該電池的壽命。


圖l是表示實施例1的傳感器網絡的全體系統結構的圖。
圖2是表示實施例1的傳感器節點的硬體結構的框圖。
圖3是表示實施例1的中繼機的硬體結構的框圖。
圖4是表示實施例1的基站的硬體結構的框圖。
圖5是表示實施例1的管理伺服器的硬體結構的框圖。
圖6是表示實施例1的傳感器節點的功能結構的功能框圖。
圖7是表示實施例1的中繼機的功能結構的功能框圖。
圖8是表示實施例1的基站的功能結構的功能框圖。
圖9是表示實施例1的傳感器網絡管理伺服器的功能結構的功能框圖。
圖IO是表示實施例1的中繼機和節點的時刻設定時序圖。
圖ll是表示實施例1的多個節點的情況下的時刻設定時序圖。
圖12是表示實施例1的中繼機的動作時序的PAD圖。圖13是實施例1的設定中繼機的實時時鐘(Rea卜Time Clock) 的流程圖。
圖14是實施例1的中繼機的指令發送時的流程圖。
圖15是實施例1的傳感器節點的動作時的流程圖。
圖16是表示實施例1的傳感器節點的觀測值表的時刻修正的圖。
圖17是實施例2的傳感器網絡系統的時刻設定時序圖。
圖18是說明實施例的傳感器節點之間的時刻同步的功能的圖。
圖19A是使用了實施例的時刻同步方式的傳感器網絡系統的應
用例子，即用於實現求出人物之間的影響力的功能的系統結構圖。
圖19B是使用了實施例的時刻同步方式的傳感器網絡系統的應
用例子，即用於實現求出人物之間的影響力的功能的系統結構圖。
圖19C是使用了實施例的時刻同步方式的傳感器網絡系統的應
用例子，即用於實現求出人物之間的影響力的功能的系統結構圖。
圖20是使用了實施例的時刻同步方式的傳感器網絡系統的應用
例子，即用於進行震源確定的傳感器網絡系統結構圖。
圖21是使用了實施例的時刻同步方式的傳感器網絡系統的應用
例子，即用於配管的振動觀測的傳感器網絡系統結構圖。 圖22是實施例3的時刻設定時序圖。
具體實施例方式
以下，根據

本發明的實施例。 實施例1
圖l表示實施例1的傳感器網絡系統的系統結構的全體。傳感器 網絡系統包括安裝有進行傳感器節點的控制和關聯等的管理的中間 件(middleware)的管理伺服器4、多個基站l、多個中繼機2、多個 傳感器節點3。基站4和中繼機2和傳感器節點3通過無線連接，構 築個人區域網(Personal Area Network: PAN)。基站1和管理服務 器4通過乙太網(Ether)乃至USB ( Universal Serial Bus )等連接。
圖2是表示圖1的傳感器網絡系統所使用的傳感器節點3的硬體結構的一個具體例子的圖。
傳感器節點3包括進行無線發送接收的無線發送接收部件(RF Transceiver) 201、顯示部件202、按鍵203、傳感器(Sensor (s)) 204、作為處理部件的微處理器(Microprocessor) 205、具有絕對時 刻的實時時鐘(Real - time Clock ) 206、作為存儲部件的易失性存儲 器(Volatile Memory) 207和非易失性存儲器(Nonvolatile Memory ) 208和讀取專用存儲器(Read-Only Memory) 209、向節點的各部 件供給電力的電池(Battery) 210。
傳感器節點3在其硬體中在每一定周期分開進行使實時時鐘206 以外的電源成為OFF狀態的休眠狀態、使全部電路的電源成為ON 狀態的啟動狀態的2個動作。傳感器節點3在啟動狀態下，使用各種 各樣的傳感器204進行傳感探測。傳感探測出的信息與實時時鐘206 的時刻信息一起被微處理器205存儲在分組中，從無線發送接收部件 201通過無線發送到基站和中繼機，同時存儲在非易失性存儲器208 中。
操作按鍵203是接受用戶的操作的輸入設備，通過特定的按鍵操 作，能夠啟動傳感器節點3的特定動作，或者設定動作參數。
顯示部件202是用於向用戶顯示信息的輸出設備，例如在傳感器 節點3是為了環境測量用而設置在室內或室外的用途的情況下，能夠 顯示由傳感器部件204測量出的最新的測定值。這時，為了低電力化， 適合的是通常時不進行任何顯示，只在進行了特定的按鍵操作時顯示 該最新測定值。另外，在傳感器3是名片型或手錶型等便攜傳感器節 點的情況下，適合的是通常時顯示時刻信息，在從管理伺服器4接收 到文本消息的情況下顯示該消息，或者在接收到聲音消息時顯示該到 信信息，從而靈活運用。另外，可以與用戶的按鍵操作關聯地動作， 顯示階層化的操作菜單。通過依照該操作菜單而進行按鍵操作，應用 程序用戶(Application User)和系統管理者(System Manager)可 以設定傳感器節點的動作參數，或者確認通信失敗時的錯誤信息。
圖3是表示圖1的傳感器網絡系統的中繼機2的硬體結構的一個具體例子的圖。中繼機包括進行無線發送接收的無線發送接收部件
(RF Transceiver ) 301、顯示部件(Display) 302、按鍵(Button) 303、傳感器(Sensor (s) ) 304、微處理器(Microprocessor) 305、 具有絕對時刻的實時時鐘306、易失性存儲器(Volatile Memory )307、 非易失性存儲器(Nonvolatile Memory) 308、讀取專用存儲器(Read - Only Memory) 309。
中繼機使用存儲在易失性存儲器307中的時刻設定需要管理表 (Time Configuration Managing Table) 311，掌握與屬下的傳感器節 點對應的路徑。通過無線發送接收部件301接收從基站通過無線發送 到傳感器節點的指令,並通過無線向表311中存在的傳感器節點發送。 另外，接收從傳感器節點通過無線發送的傳感探測信息，通過無線向 基站發送接收到的傳感探測信息。
中繼機RT1由於不知道何時進行發送，而必須始終等待接收來 自傳感器節點、基站的數據，所以與傳感器節點不同，不使用電池， 而由外部供電而進行動作。在通過電源電路(Power Supply Circuit) 310對通過電源線(Power Line)供給的電力進行整流等的基礎上， 供給到各功能部件。
由於不需要擔心消耗電力，所以中繼機2的微處理器305不需要 如傳感器節點3的情況那樣進入休眠狀態。因此，在圖中省略中斷控 制部件(Interrupt Controller)和計時器部件(Timer),但在一般 的數據發送接收算法的範圍內靈活運用這些功能。
圖4是表示圖1的傳感器網絡系統中的基站1的硬體結構的一個 具體例子的圖。
基站除了具備用於經由IP網絡(IP Network)與管理伺服器 (Middleware Server) 4進行通信的LAN通信接口 ( LAN I/F ) 412 以外，與中繼機2的結構一樣，因此省略說明。另外，在該圖中，編 號401 410與圖3中的編號301 310對應。另外，在易失性存儲器 407中存儲有後述的綁定表(Binding Table ) 411。
圖5是表示圖l的傳感器網絡系統的管理伺服器4的硬體結構的一個具體例子的框圖。
傳感器網絡管理伺服器4包括處理部件(CPU) 501、外部通信 部件502、電源503、硬體驅動器504、作為用於從用戶發出命令的輸 入裝置的鍵盤505、作為顯示裝置的顯示器506、存儲器507。
傳感器網絡管理伺服器4經由外部通信部件502,進行以下動作 接收由基站1經由中繼機2從傳感器節點1收集到的數據；向基站1 發送指令。CPU501讀取存儲在存儲器507中的中間件等的程序，依 照程序的指示，對通過通信部件502取得的觀測值等數據進行加工， 將數據積蓄到硬碟驅動器504中，或者顯示在顯示器506上。將在後 面詳細說明在該管理伺服器4中執行的加工、顯示的具體例子。另外， CPU501對從鍵盤505輸入的用戶指令進行解釋，通過通信部件502 發送到基站1。
接著，圖6是表示本實施例的傳感器節點3的功能的框圖。 傳感器節點3的功能包括管理時刻的實時時鐘206;對觀測、 觀測值積蓄、事件(event)發出、輪詢發出進行管理的主(Main) 部件601;使用傳感器進行觀測的觀測部件602;發出觀測值等的事 件的事件發出部件604;向上級中繼機2乃至上級基站1發出用於確 認指令的有無的輪詢的輪詢發出部件605;進行事件或輪詢的發送的 發送部件606;對觀測值的積蓄進行管理的觀測值積蓄管理部件(事 件積蓄部件)607;積蓄觀測值，並通過觀測值表613進行管理的觀 測值積蓄部件603;對觀測值表613內的時刻未確定標誌(Time Unconfirmed Flag (表示觀測值沒有被確認的標誌))為ON的觀測 值進4亍時間標記(Timestamp)的^務正的觀測值時間標記修正部件 608;進行實時時鐘的設定乃至修正的RTC設定部件609;從上級中 繼機乃至上級基站接收指令的接收部件610;對接收到的指令進行分 析的指令分析部件611;對時刻設定以外的指令進行處理的其他指令 處理部件612。
在積蓄在觀測值積蓄部件603中的觀測值表613中保存有作為 觀測值的順序編號的序列編號614;存儲有觀測值是否已經設定了時刻的時刻未確定標誌615;觀測值616;該觀測值的時刻617。另外， 在圖2所示的傳感器節點3的硬體結構的基礎上，觀測值積蓄部件603 形成在非易失性存儲器203中。
另外，圖6的發送部件606、接收部件610相當於圖2中的無線 發送接收部件201。其他的主部件601、觀測部件602、事件發出部件 604 ~ RTC設定部件609、指令分析部件611、以及其他指令處理部件 612是在圖2的微處理器205中被執行的程序功能，通常這些程序被 存儲在ROM209等存儲部件中。
圖7是表示本實施例的中繼機2的功能的框圖。
中繼機2包括指令接收部件701、時刻設定處理部件1101、指令 發送處理部件1401、指令請求接收部件707、指令發出部件708、實 時時鐘206。另外，時刻設定處理部件1301具有時刻設定需要節點管 理部件(Time Configuration Manager )703和時刻設定管理部件702。 在指令發送處理部件1401中具有時刻設定狀況確認部件(Time Configuration Status Checking Part) 706、時刻取得部件705。另夕卜， 在圖3的易失性存儲器307中具有時刻設定需要節點管理表311。在 該時刻設定需要節點管理表311中保存有對每個傳感器節點分別分配 的傳感器節點ID709、用於判斷節點ID709的傳感器節點是否已經設 定了時刻的時刻設定需要標誌710。
中繼機2通過指令接收部件701接收從管理伺服器4發送的指 令。在接收到的指令是時刻設定(setTime)指令的情況下，對實時時 鍾306的時刻進行設定或修正的時刻設定部件702、使登記在時刻設 定需要節點管理表311中的傳感器節點的時刻設定需要標誌成為ON 的時刻設定需要節點管理部件703發揮功能。
另外，通過指令請求接收部件707接收來自傳感器節點3的輪詢。 時刻設定狀況確認部件706在從時刻設定需要節點管理表311內的傳 感器節點接收到輪詢時，確認該傳感器節點的時刻設定需要標誌710。 時刻取得部件705從實時時鐘306取得時刻。指令發出部件708向傳 感器節點3發出指令。這些功能當然是例如在圖3所示的微處理器305中順序被執行的程序，以下也一樣。
圖8是表示本實施例的基站1的功能的框圖。
基站1的功能包括與管理伺服器4進行通信的有線通信部件 801;對來自管理伺服器4的指令進行處理的指令處理部件805;用於 設定基站1的實時時鐘806的時刻設定部件806;在接收到時刻設定 指令時參照綁定表411，對時刻設定指令進行處理的時刻設定處理部
件807;向存在於綁定表411中的屬下的中繼機2乃至傳感器節點3 發出指令的指令發出部件804;與中繼機2乃至傳感器節點4進行無 線通信的無線通信部件803;對從中繼機2乃至傳感器節點4接收到 的事件進行處理的事件處理部件802。綁定表808保存有存儲了所 登記的節點是中繼機還是傳感器節點的種類存儲區域(Node Category Recorder) 809;各別地賦予每個節點的節點ID810。
圖9是表示本實施例的傳感器網絡管理伺服器4的網絡管理功能 的框圖。
管理伺服器4的網絡管理功能包括時刻設定管理部件902;接 收用戶指令910並傳送到時刻設定管理部件卯2、指令做成部件 (Action Manager )906，或向外部發送回信的外部請求受理部件卯l; 進行管理使得與NTP ( Network Time Protocol)等的基準時刻903取 得同步，並在每個任意時間發出時刻設定指令的計時器卯4;發出時 刻設定指令的時刻設定(setTime)指令發出部件905;與基站1進行 通信的與通信部件502相當的傳感器網絡通信部件907 (Profiled Adapter&ZigBee Adapter);進行來自基站l、中繼機2、傳感器節 點3的事件的發送的事件發送部件(Event Publisher ) 908;保存傳感 器節點3的觀測值的觀測值積蓄部件909。該觀測積蓄部件908當然 形成在圖5的硬碟驅動器504或存儲器507等存儲部件中，除了該積 蓄部件909和通信部件卯7以外的功能構成為處理部件(CPU) 501 的處理功能。
接著，說明在本實施例的傳感器網絡系統中使用各裝置的結構、 功能取得系統全體的時刻同步的動作。圖10是在傳感器節點3 (傳感器#1)以10分鐘為周期進行間 斷動作時的中繼機2與傳感器節點(傳感器# 1) 3之間的時刻設定時 序圖。另外，本圖由於是表示時刻設定時序的圖，所以省略了觀測等 時刻設定以外的動作。
如果傳感器#1從休眠期間1012恢復而進入到啟動期間1006， 則傳感器#1向上級中繼機2進行輪詢1007。在該時刻，中繼機2不 接收時刻設定(setTime),時刻設定需要節點管理表311內的時刻設 定需要標誌710為OFF (該圖中用白色顯示)，因此中繼機向傳感器 #1發送作為輪詢1007的應答的指令無1008。接收到該應答的傳感 器#1立即轉移到休眠期間1013。在此，啟動期間1006的長度即使 包含輪詢和應答的接收也只是數毫秒~數10毫秒左右。
然後，中繼機2如果取得由管理伺服器4發出的基準時刻1001， 則對該中繼機自身的實時時鐘306進行設定乃至修正，使登記在時刻 設定需要節點管理表311中的屬下的傳感器節點3的時刻設定需要標 志710成為ON (在該圖中為灰色顯示)。中繼機2在從等記在時刻 設定需要節點管理表311中的屬下的傳感器節點(傳感器#1)接收 到作為指令請求的輪詢1007時，確認時刻設定需要標誌710，在該標 志為ON時，回送指令有1009，並且從該中繼機自身的實時時鐘306 取得時刻(S1006)，向該傳感器#1發送作為時刻設定指令1010取 得的時刻(T2)。然後，中繼機3使該傳感器節點的該時刻設定需要 標誌710成為OFF。該傳感器#1如果接收到指令有1009的回信， 則維持接收等待狀態，根據接收到的時刻(T2)對該傳感器節點自身 的實時時鐘206的時刻進行修正。這時，傳感器#1的啟動期間1014 由於接收時刻設定指令而進行時刻設定，所以比啟動期間1006還長， 但合計為10毫秒~50毫秒左右，與休眠期間的長度的10分鐘相比只 是一瞬。
圖111是表示管理伺服器4和基站1和中繼機2和2臺傳感器節 點3之間的時刻設定時序圖。另外，在傳感器節點3有3臺以上的情 況下也是一樣的時序。首先，如果傳感器#1從休眠期間1106恢復而進入到啟動期間 1107，則傳感器#1對上級中繼機2進行輪詢1007。在該時刻，中繼 機2不接收時刻設定，時刻設定需要節點管理表1111內的時刻設定 需要標誌710全部為OFF,因此中繼機2向傳感器#1發送作為輪詢 1007的應答的指令無1008。接收到該應答的傳感器# 1立即轉移到休 眠期間1108。在此，啟動期間1107的長度即使包含輪詢和應答的接 收也只是數毫秒 數10毫秒左右。傳感器#2也一樣，如果在恢復後 進入啟動期間1111，則向上級中繼機2進行輪詢1103。中繼機與傳 感器#1 一樣回送指令無1104，接收到該回信的傳感器#2立即轉移 到休眠期間1112。
管理伺服器4如上述那樣，通過NTP與基準時刻取得同步。管 理伺服器定期或者在由用戶指定的定時下，向基站1發送作為時刻設 定指令的時刻(Tl)。該基站l使用接收到的時刻(Tl)，對自身的 實時時鐘406進行設定乃至修正(1101)。該基站3與實時時鐘設定 1101同時地，確認該基站能夠通信的節點的管理表即綁定表808，向 登記在該表中的屬下的中繼機發送作為時刻設定指令從管理伺服器4 取得的時刻(Tl)。在圖11中只記栽了一個中繼機2，但在有多個 登記在表中的中繼機的情況下，通過同樣地向全部中繼機發送時刻 (Tl)，來進行時刻同步。
中繼機2根據從上述基站接收到的時刻(Tl)，對該中繼機自 身的實時時鐘306進行設定乃至修正(1301)，針對登記在時刻設定 需要節點管理表311中的屬下的全部傳感器節點，使時刻設定需要標 志710成為ON。傳感器節點3a (傳感器# 1)在從休眠期間1108恢 復後，立即進行觀測(1102)，向上級中繼機2進行作為指令請求的 輪詢1107。傳感器#1的上級中繼機2如果從登記在時刻設定需要節 點管理表311中的屬下的傳感器節點接收到作為指令請求的輪詢 1107，則確認該傳感器節點的時刻設定需要標誌710，在該標誌為ON 時回送指令有1009，並且從該中繼機2自身的實時時鐘306取得時刻 (S1406)，作為時刻設定指令發送時刻(T2)。然後，如果從該傳感器#1接收到作為時刻設定指令應答的Ack，則使該傳感器節點的 時刻設定需要標誌710成為OFF。這時，傳感器# 1的啟動期間1109 由於接收時刻設定指令而進行時刻設定，所以比啟動期間1107還長， 但進行輪詢、時刻設定接收、觀測事件發送(1105)、回信(Ack) 的接收的處理時間的合計為10毫秒 50毫秒左右，與休眠期間的長 度的10分鐘相比只是一瞬。
傳感器節點3b (傳感器#1)如果接收到指令有1009的回信， 則維持接收等待狀態，根據接收到的時刻(T2)對該傳感器節點自身 的實時時鐘206的時刻進行修正。該傳感器#1從自身的實時時鐘206 取得時刻並附加到觀測值，作為觀測事件(1105)發送到中繼機2。 對於傳感器節點3b (傳感器#2)也是與傳感器#1的時刻設定時序 一樣的時序。
另外，在圖11中沒有表示，但也有多個傳感器節點3與基站1 直接連接的情況。在該情況下，基站1與傳感器節點3之間的時序是 在中繼機2和傳感器節點3之間的時序中將中繼機2置換為基站1的 時序，基站1和傳感器節點3當然分別同樣地進行動作。
接著，圖12表示本實施例中的中繼機2的動作PAD圖。
中繼機2在接收到的數據是來自傳感器節點3的觀測值等的事件 的情況下，進行以下處理向基站1進行轉送的事件轉送1203;在來 自傳感器節點3的輪詢的情況下進行的指令發送1401;在接收到來自 基站1的時刻設定指令時進行的時刻設定處理1301;在接收到時刻設 定以外的指令時進行的指令積蓄處理1204。
圖13是表示中繼機2的時刻設定處理部件1301中的時刻設定處 理時序的圖。中繼機2從管理伺服器4經由基站1，在指令接收部件 701中接收時刻設定指令(步驟S1302)。然後，時刻設定部件702 在時刻設定指令內的時刻，對中繼機自身的實時時鐘306進行設定(步 驟S1303)。然後，在時刻設定需要節點管理部件703中使在時刻設 定需要節點管理表311中管理的屬下的子節點的時刻設定需要標誌 710全部為ON (步驟S1304 )，結束(步驟S1305 )。圖14是表示中繼機2的指令發送時序的圖。中繼機2如果在指 令請求接收部件707中從傳感器節點3接收到作為指令請求的輪詢， 則判斷是否存在積蓄的指令(S1402 ),在存在指令的情況下，向傳 感器節點發送指令有(步驟S1404)。然後，在時刻設定狀況確認部 件706中確認時刻設定需要節點管理表311的該傳感器節點的時刻設 定需要標誌710 (步驟S1405)，在該標誌為ON的情況下，在時刻 取得部件705中從中繼機2的實時時鐘306取得當前時刻(步驟 S1406 )，從指令發出部件708發送時刻設定(setTime )指令(S1407 )， 使該傳感器節點的時刻設定需要標誌成為OFF (步驟S1408),確認 是否有其他積蓄的指令(S1402)。在時刻設定需要標誌710為OFF 的情況下，發送所積蓄的其他指令(S1409),進而確認是否有其他 積蓄的指令(S1402)。在沒有對該傳感器節點積蓄的指令的情況下， 向該傳感器節點發送指令無(S1403)，結束(S1410)。
圖15是本實施例的傳感器節點3的動作流程圖。
傳感器節點3如果按照一定間隔地進入到啟動狀態而啟動 (S1501)，則進行循環進入休眠狀態的休眠(S1514)的間斷動作。 在傳感器節點安裝有多個傳感器204的情況下，該啟動間隔可以對每 個傳感器設定各別的間隔。傳感器節點3如果啟動，則在圖6所示的 觀測部件602中進行觀測(S1502)，從輪詢發出部件605發出輪詢， 從發送部件606向上級中繼機2發送輪詢(S1503)。由接收部件610 接收來自中繼機2的回信，判斷是指令有還是指令無(S1504)，在 指令是有的情況下，接收該指令(S1505)。在指令分析部件611中 判斷接收到的該指令是否是時刻設定指令(S1506)，在時刻設定指 令的情況下，在RTC設定部件609中對自身的實時時鐘206進行設 定乃至修正(S1507)，在時間標記修正部件608中對觀測值表613 內的過去的觀測值中的時刻未確定標誌為ON的觀測值的時間標記進 行修正(S1508 )。在接收到的該指令不是時刻設定指令的情況下， 在其他指令處理部件612中進行該指令的處理(S1509)。
如果指令的處理結束，則傳感器節點3判斷自身是否已經設定了時刻(S1510)，在已經設定了時刻的情況下，從事件發出部件604 發出將當前時刻作為時間標記附加到觀測值的事件，將觀測事件從發 送部件606發送到上級中繼機2乃至上級基站1 (S1512)。在傳感器 節點3沒有設定時刻的情況下，不發送觀測值，但為了通知傳感器節 點3的存在，而向上級中繼機2乃至上級基站1發送心跳(HeartBeat) 事件(S1511)。
在發送事件後，傳感器節點3將觀測值與序列編號、時刻未確定 標誌、實時時鐘的時刻一起積蓄到存儲器中(S1513)，進行休眠 (S1514)。
圖16是用於說明上述圖15中的傳感器節點3的觀測值表613 的時間標記修正(1508)的圖。該圖(a) 、 (b)分別表示出時間標 記修正前後的傳感器節點3中的觀測值表613內的數據的一個例子。
傳感器節點3在從上級中繼機2乃至上級基站1接收時刻設定指 令並進行了時刻設定的定時下，計算出最新的觀測值的時間標記與時 刻設定指令的時刻的差分。然後，參照該傳感器節點的觀測值表613， 使該差分補足時刻未確定標誌為ON的觀測值的時間標記，從而修正 時刻，並使該時刻未確定標誌成為OFF，從而修正觀測值的時間標記。
上述差分也可以是時刻設定指令內的時刻與接收到時刻設定指 令的時刻的實時時鐘206修正前的時刻的差分。另外，時間標記的修 正的定時可以是該差分計算後的任意的定時。
另外，包含從傳感器節點3的發送部件606發送到上級中繼機2 乃至上級基站1的觀測值數據的觀測事件被全部發送到管理伺服器4， 積蓄在圖5、圖9的存儲部件中的觀測值積蓄部件909中，然後如後 述的其具體例子那樣，適當地進行加工處理。
實施例2
接著，作為實施例2，說明釆用圖17所示的其他時刻同步方式 的傳感器網絡系統。
圖17表示出在傳感器節點3 (傳感器)與基站1直接連接時， 在傳感器節點3要求了的定時下實施時刻同步的傳感器節點主導型時刻設定時序。傳感器節點3在與基站1連接時，或者定期地向基站l 發送時刻設定請求(1701)。基站1在發送該時刻設定請求的應答 (Ack) 1702的同時，取得基準時刻信息(1703 )。該基站接收到該 時刻設定請求後到取得該時刻信息所需要的時間是l毫秒左右。
傳感器節點3在接收到對該時刻設定請求的應答(Ack )的時刻， 啟動內部的計時器(1704)。基站1發送該應答並由傳感器節點3進 行接收為止的處理時間為1毫秒左右，因此可以認為與基站1接收時 刻設定請求並設定時刻所需要的時間近似地相同。
在此，計時器(Timer)是指內置在傳感器節點3的內部的微處 理器中的計時器，例如在^淨廿》歹夕乂 口-公司的H8S/2215的情 況下，時間精度為lppm，因此可以無視由於時刻設定造成的誤差。 但是，由於因中斷而需要進行時刻設定以外的處理，所以時間精度為 IO毫秒。另外，在休眠期間中，微計算機在低功率模式下進行休眠， 但計時器執行動作。
另外，傳感器節點3如果在下一次啟動時，發送作為指令請求的 輪詢指令(1704)，則基站l進行應答，向傳感器節點3發送作為第 二時刻設定指令而取得的時刻(1705)。該傳感器節點3在接收到來 自該基站l的第二時刻設定指令的時刻停止計時器(1708)，將用由 計時器測量出的時間補足了與第二時刻設定指令同時接收到的時刻 的時刻作為當前時刻，設置到自己的計時器的實時時鐘206 ( 1709)。
通過該時刻設定，與基站1時刻同步了的各傳感器節點3與實施 例1的圖11所示一樣，將積蓄了的觀測值作為觀測事件，直接發送 到基站l，但由於說明重複，所以在此省略。
圖18是說明使用基於上述的時刻同步方式的傳感器網絡系統， 由管理伺服器4使用在其觀測值積蓄部件909中積蓄的觀測值數據， 求出安裝傳感器節點的多個人物之間的影響力的應用系統的功能的 圖。如圖18(a)所示那樣，2人以上的人物1801和人物1802持有/ 安裝有傳感器節點3a和3b。例如人物1801和人物1802在對話中同 意人物1801的重要發言，人物1802進行點頭、發出同意人物1801的發言的發音、或記下發言這樣的任意的動作，可以說人物1802受 到人物1801的影響。另外，也有對方一接近就離去的負影響。這些 動作或發言不是隨機的，如圖18 (c)的框1803所示那樣，從基於人 物1801的加速度乃至聲音的觀測值波形的發言、動作的觀測延遲1 秒以內，在人物1802的加速度乃至聲音的觀測值波形中出現。
這樣，在圖18 (b)的傳感器節點3之間，根據例如以100ms 精度同步了的傳感器節點3a、 3b的傳感器信號，求出對話者之間的 時間軸上的動作相關性，由此能夠求出對話者之間的意思溝通，因此 傳感器節點3之間的同步了的觀測值是重要的，作為其同步方式，釆 用上述的時刻同步方式。因此，在以下的應用系統的說明中，採用上 述的時刻同步方式，各傳感器節點取得必要精度的時刻同步。
圖19A、圖19B、圖19C是表示在本應用系統中執行求出意思溝 通的處理，執行組織動力學分析的處理的全體流程的說明圖。
具體地說，圖19A、圖19B、圖19C表示從多個傳感器節點3 取得組織動力學數據開始，到作為組織活動性而圖示人物之間的關係 性和當前的組織的性能(performance)為止的一連串流程。
在本實施例中，按照適當的順序，執行組織動力學數據取得
(BMA )、性能輸入(BMP )、組織動力學數據收集(organizational dynamics data collection ) ( BMB )、相互數振排歹'J ( data alignment)
(BMC )、相關係數的學習(correlation coefficient learning ) ( BMD )、 組織活動性分析(organizational activity analysis) (BME)、以及 組織活動性顯示(organizational activity representation ) ( BMF )的 各處理。
首先，說明組織動力學數據取得(organizational dynamics data obtainment) (BMA)。圖19C所示的傳感器節點3A ( TRa )具有 加速度傳感器(TRAC )、紅外線發送接收器(TRIR)、麥克風(TRMI) 等傳感器類、微型計算機(省略圖示)以及無線發送功能。傳感器類 檢測各種物理量，取得表示檢測出的物理量的觀測值數據。例如加速 度傳感器(TRAC )檢測傳感器節點3A ( TRa )的加速度(即安裝有傳感器節點3A (TRa)的人物A (省略圖示)的加速度)。紅外線發 送接收器(TRIR)檢測出傳感器節點3A (TRa)的面對狀態(即傳 感器節點3A(TRa)與其他傳感器節點3面對的狀態)。另外，傳感 器節點3A ( TRa )與其他傳感器節點3面對的情況表示安裝了傳感器 節點3A (TRa)的人物A與安裝了其他傳感器節點3的人物面對。 麥克風(TRMI)檢測傳感器節點3A (TRa)的周圍的聲音。傳感器 節點3A (TRa)也可以具備以上以外的傳感器(例如溫度傳感器、照 度傳感器等)。本應用例子的系統具備多個傳感器節點3(圖19C的傳感器節點 3A(TRa) 傳感器節點3J (TRj))。各傳感器節點3分別被安裝 在一個人物上。例如傳感器節點3A (TRa)安裝在人物A上，傳感 器節點3B (TRb)安裝在人物B (省略圖示)上。這是為了對安裝各 傳感器節點的人物(安裝者)之間的關係進行分析，進而圖示組織的 性能。另外，傳感器節點3B (TRb) ~傳感器節點3J (TRj)也與傳 感器節點3A(TRa)—樣，具備傳感器類、微型計算機以及無線發送 功能。在以下的說明中，在對傳感器節點3A(TRa) 傳感器節點 3J(TRj)的任意一個進行說明的情況，以及不需要特別區別這些傳 感器節點3的情況下，記栽為傳感器節點3 (TR)。各傳感器節點3 (TR)始終(或短間隔地循環)執行基於傳感 器類的傳感探測。另外，各傳感器節點3 (TR)以規定的間隔通過無 線發送所取得的數據(傳感探測數據)。發送數據的間隔可以與傳感 探測間隔一樣，也可以是比傳感探測間隔大的間隔。向這時發送的數 據附加進行了傳感探測的時刻、進行了傳感探測的傳感器節點3(TR) 的固有的ID。統一地執行數據的無線發送是為了通過抑制因發送產生 的電力消耗，從而安裝在人上而長時間地維持傳感器節點3 (TR)的 可使用狀態。另外，為了以後的分析，理想的是在全部的傳感器節點 3 (TR)中設定同一傳感探測間隔。圖19C所示的性能輸入(BMP)是輸入表示性能的值的處理。在此，性能是根據任意的基準判斷的主觀或客觀的評價。例如在規定的定時下，安裝了傳感器節點3 (TR)的人物輸入該時刻的業務達成 度、對組織的貢獻度以及滿足度等基於任意的基準的主觀的評價(performance)的值。規定的定時可以是例如數小時一次、 一日一 次、或會議等事件結束了的時刻。安裝了傳感器節點3 (TR)的人物 可以操作該傳感器節點3 (TR),或者操作客戶端(CL)那樣的PC(Personal Computer)，輸入性能的值。或者也可以將手寫記下的值 以後統一地用PC進行輸入。或者，也可以以後用PC統一地輸入手 寫填寫的值。另外，輸入了的性能值被用於學習相關係數。因此，如 果取得了對進行某種程度的學習充分的量的性能值，則不一定需要進 一步輸入值。可以根據個人的性能計算出與組織有關的性能。可以定期地輸入 營業額或成本等客觀的數據、以及顧客的問巻調查結果等已經數值化 了的數據作為性能。如生產管理等中的錯誤發生率等那樣，在能夠自 動得到數值的情況下，可以自動地輸入所得到的數值作為性能的值。通過無線從各傳感器節點3 (TR)發送的數據在圖19C的組織 動力學數據收集(BMB)中被收集，並存儲在資料庫中。例如對每個 傳感器節點3(TR),換一種說法，對每個安裝了傳感器節點3(TR) 的人物，作成數據表。收集到的數據根據固有的ID被分類，按照進 行了傳感探測的時刻的順序存儲在數據表中。在沒有對每個傳感器節 點3 ( TR)作成表的情況下，在數據表中需要表示傳感器節點3的ID 信息或人物的欄。另外，圖中的數據表A (DTBa)簡化了數據表的 例子而表示。另外，在性能輸入(BMP)中輸入了的性能的值與時刻信息一 起存儲在性能資料庫(PDB)中。另外，順序地將在組織動力學數據 收集(BMB)中收集到的數據表/資料庫積蓄在圖5的存儲部件中。接著，在圖19C所示的相互數據排列(BMC)中，為了對與任 意的2個人物有關的數據(換一種說法，這些人物所安裝的傳感器節 點3 (TR)取得的數據)進行比較，根據時刻信息對與2個人物有關的數據進行排列(alignment)。排列了的數據被存儲在表中。這時， 與2個人物有關的的數據中的同一時刻的數據被存儲在同一記錄(行) 中。同一時刻的數據是指包含在同一時刻由2個傳感器節點3 (TR) 檢測出的物理量的2個數據。在與2個人物有關的數據不包含同一時 刻的數據的情況下，也可以使用最近的時刻的數據作為近似相同的時 刻的數據。在該情況下，最近的時刻的數據被存儲在同一記錄中。這 時，理想的是例如根據最近時刻的平均值對存儲在同一記錄中的數據 的時刻進行統一調整。另外，可以將這些數據存儲得能夠基於時序進 行數據的比較，也可以不一定存儲在表中。另外，圖19C的結合表(CTBab)是簡化了將數據表A(DTBa) 和數據表B (DTBb)結合後的表的例子而表示。其中，省略了數據 表B (DTBb)的詳細圖示。結合表(CTBab)包含加速度、紅外線 和聲音的數據。但是，也可以作成每個數據種類的結合表，例如只包 含加速度數據的結合表、或只有聲音的結合表。接著，在本應用例子中，為了根據組織動力學數據計算關係性， 或預測性能，而執行相關係數的學習(BMD)(參照圖19B)。相關係數的學習(BMD)是求出意思溝通的處理。例如對於在 對話中對方的重要發言，大多進行點頭等任意的動作。這些動作不是 隨機的，而是按照某個定時進行的。該定時是在對方的發言或進行了 動作之後馬上。因此，在傳感器節點3之間，根據作為同步了的觀測值的傳感器 信號，求出傳感器節點安裝者即對話者之間的時間軸上的動作的相關 性，由此能夠求出對話者之間的意思溝通，因此很明顯傳感器節點3 之間的同步了的觀測值數據是重要的。對話者1801持有傳感器節點3a (傳感器#1)對話者1802持有 傳感器節點3b (傳感器#2)。這時，從基站1向上述2臺傳感器節 點分別發送時刻設定指令，例如以10毫秒(ms)以下的誤差進行同 步。在圖18中，對話者有2名，但對話者也可以是有多人的情況。 在該情況下，從全部對話者中指定涵蓋全部人員的組，對各個組進行處理。接著，在圖19B的相關係數的學習(BMD)中表示用於使用圖 18的系統進行相關係數的學習的處理流程。通過定期地使用新的數椐 重新計算該性能，來更新相關係數，是更有效的。以下的說明是根據 加速度數據計算出相關係數的例子。但是，也可以代替加速度數據而 使用聲音數據等的時序數據，並按照同樣的步驟計算相關係數。另外，在本應用例子中，由前面使用圖5、圖9說明了的管理服 務器4,特別由其處理部件(CPU) 501執行圖19B所示的相關係數 的學習(BMD)。但是，實際上，也可以由管理伺服器4以外的裝置 執行相關係數的學習(BMD)。首先，管理伺服器4將用於計算相關係數的數據的寬度T設定 為數日 數周左右，選擇該期間的數據。接著，管理伺服器4執行加速度頻率計算(BMDA)。加速度頻 率計算(BMDA )是根據按照時序排列的加速度數據求出頻率的處理。 頻率被定義為一秒的波的振動數，即是表示振動的激烈程度的指標。 但是，為了計算出正確的頻率，需要進行傅立葉變換，對計算量產生 負擔。可以通過傅立葉變換而紮實地計算頻率，但在本應用例子中， 為了簡化計算，使用過零值(zero-cross data )作為相當於頻率的數 據，過零值是指一定期間內的時序數據的值成為0的次數，更正確地 說，是對時序數據從正的值變化到負的值，或從負的值變化到正的值 的次數進行計數的結果。例如，如果將加速度的值從正變化為負後， 接著其值再從負變化到正的期間作為l周期，則根據計數的過零的次 數，可以計算出每l秒的振動數。可以將這樣計算出的每l秒的振動 數作為加速度的近似頻率使甩。進而，本應用例子的傳感器節點3 (TR)具備三軸方向的加速 度傳感器，因此通過對同一期間的三軸方向的過零值進行合計，計算 出一個過零值。由此，特別可以檢測出左右以及前後方向的細小的振子運動，而作為表示振動的激烈程度的指標使用。作為計數過零值的"一定的期間"，用秒或分鐘的單位設定比連續 的數據的間隔(即原始的傳感探測間隔)大的值。理想的是用於分析的觀測值對於對話者1801和對話者1802是相 同的時間寬度，例如有l日(24小時)。進而，觀測值理想的是連續 乃至周期地對值進行代入，在缺少觀測值的情況下，代入表示缺少的 值，例如NUIX。在幀化處理(Framing) ( BMDB )中，是將觀測值的時間寬度 分割為單一寬度的處理。例如在l日(24小時)的觀測值時間寬度的 情況下，可以是l個小時左右.將分割的寬度的大小稱為幀長度。輸 入傳感器信號有多個傳感器信號，但幀分割的定時和寬度(幀長度) 全部是一樣的。另外，不需要使幀與幀的間隔一定與幀分割後的時間 一致。例如在假設幀與幀的區間(幀區間)為6分鐘的情況下，表示 最初的幀的開始時間和下一幀的開始時間的間隔是6分鐘。接著，在每個幀中對輸入觀測值求出相互相關係數(cross-correlation calculation) ( BMDC )。相互相關表示2個傳感器信號 的時間變化的相互關係。如下這樣定義2個觀測值的相互相關係數柳, 0—,, 一、,'=—r r乂(i)xA(t):人物A的時刻t時的特徵量Xi的值，: 0 T的時間範圍內的人物A的特徵量Xi的平均值。 進而，在求出相互相關係數之前，為了提高相互相關係數的精度， 而檢查包含在幀內的觀測值的值。對用於相互相關處理中的同時期的 2個傳感器信號的雙方都沒有缺少的個數進行計數，求出缺少率，對缺少率高的幀不進行相互相關處理。可以另外指定缺少率的閾值。最後，由於相互相關函數輸出許多值，所以需要涵蓋全體的值。 因此，通過求出對輸入觀測值的每個幀求出的相互相關函數的平均 值，來進行涵蓋處理BMDD，求出相關矩陣(BMDE)。接著，使用 相關矩陣(BMDE)，根據加速度數據預測6個性能。圖19A所示的組織活動性分析(BME)是以下這樣的處理根 據與結合表中的任意2個人物有關的加速度、聲音、面對等的數據， 求出人物之間的相關性，進而計算出組織的性能。該處理也基本上由 管理伺服器4，特別是其處理部件(CPU) 501執行。由此，能夠一邊取得數據， 一邊實時地預測組織的性能並向用戶 提示，如果是壞的預測，則促使行動向好的方向變化。即，能夠以短 的周期進行反饋。首先使用圖19A說明使用了加速度數據的計算。加速度頻率計 算(EA12 )、個人特徵量抽出(personal feature extraction ) ( EA13 )、 人物之間的才目互才目關i十算(cross — correction calculation ) ( EA14 ) 以及組織特徵量計算(EA15)分別是與相關係數的學習(BMD)中 的加速度頻率計算(BMDA)、個人特徵量抽出(BMDB)、相互相 關計算(BMDC)以及組織特徵量計算(BMDD)相同的步驟，因此 省略它們的說明。通過這些步驟，計算出組織特徵量(xl........xm)。另外，管理伺服器4取得在步驟EA15中計算出的組織特徵量(xl........ xm)、通過相關係數的學習(BMD)計算出的與各性能有關的相關係數(A1........ A6) (EA16)，使用它們計算出各性能的指標的值，Pi = aw + a2x2 +......+ amxm ...... ( 2 )該值成為組織性能的預測值(EA17)。如後述那樣，平衡地顯示表示組織性能的6個指標的最新值。進 而，將某一個指標的值的履歷作為指標預測履歷顯示為時序圖。另外，為了決定用於顯示組織構造的參數(組織構造參數)，而 使用根據人物之間的相互相關值求出的任意人物之間的距離 (EK41)。在此，人物之間的距離不是地理距離，而是表示人物之 間的相關性的指標。例如，人物之間的關係越強(例如人物之間的相 互相關性強)，則人物之間的距離越短。另外，根據人物之間的距離， 執行分組(EK42),由此決定顯示中的組。分組是指以下這樣的處理作成處於密切關係的人物之間的組，使得將處於特別密切關係的至少2個人物A和B作為一個組(group )， 另外將處於其他密切關係的至少2個人物C和D作為一個組，進而 將這些人物A、 B、 C、 D作為大的組。另外，將在後面說明基於人物之間的相互相關計算(EA14)求 出任意人物之間的相關性的距離(EK41)並顯示該距離的方法的一 個例子(參考圖8)。接著，說明基於紅外線數據的計算。紅外線數據包含表示何時誰 與誰面對的信息。管理伺服器4使用紅外線數據對面對履歷進行分析 (EI22)。然後，管理伺服器4根據面對履歷，決定用於顯示組織構 造的參數(EK43)。這時，管理伺服器4可以根據面對履歷計算出 任意人物之間的距離，根據該距離決定參數。例如，計算出距離，使 得2個人物在規定的期間內面對的次數越多，則這些人物之間的距離 越短(即關係強)。例如，管理伺服器4可以決定參數，使得將一個人物的全部面對 次數的合計反映到節點的大小上，將人物之間的短期的面對次數反映 到節點之間的距離上，將任意人物之間的長期的面對次數反映到連接 的粗細上。在此，節點是指為了表示各人物而在客戶端(CL)的顯示 器(CLOD)上顯示的圖形。連接(link)是指顯示為將2個節點之 間連接起來的線。其結果是到當前為止，無論對方是誰，與越多的人 物面對的人物，越是用大的節點表示。最近面對越多的人物的組合， 則越是用接近的2個節點表示。長期越多地面對的人物的組合，越是 用通過粗的連接而結合了的2個節點表示。另外，管理伺服器4可以將身上佩帶了傳感器節點3的用戶的屬 性信息反映到組織構造的顯示上。例如，可以根據人物的年齡決定表 示該人物的節點的顏色，也可以根據職位決定節點的形狀。接著，說明基於聲音數據的計算。如已經說明了的那樣，通過代 替加速度數據而使用聲音數據，可以與^^用加速度數據的情況一樣， 計算出人物之間的相互相關。但是，通過從聲音數據中抽出聲音的特 徵量(EV32)，將該特徵量與面對數據組合地進行分析，也能夠抽出會話特徵量(EV33 )。會話特徵量是指例如表示會話中的聲音的音調、 說話的節奏或會話的平衡性的量。會話的平衡性是表示2個人物的一 個單方地說話、還是2人對等地對話的量，根據2個人物的聲音而抽 出。例如，管理伺服器4可以決定顯示的參數，使得將該會話的平衡 性反映到節點之間的角度上。具體地說，例如在2人對等地會話的情 況下，可以水平地顯示表示該2人的節點。在2人中的一人剛說完話 的情況下，可以將表示正在說話的人物的節點顯示在另一個人物的節 點的更上方。 一人單方地說話的傾向越強，則顯示為連接表示2個人 物的節點的線與基準線所成的角度越大(在圖19A的組織構造顯示 (FC31)的例子中，為角度0AB或eCD)。在此，基準線例如是指被 設定為顯示器的橫方向(即水平方向)的線。基準線也可以不顯示在 顯示器上。組織活動性顯示(BMF)是以下這樣的處理根據通過以上說 明了的處理計算出的組織性能預測和組織構造參數，作成指標平衡顯 示(index balance indication ) ( FA11)、指標預領'J履歷(index forecast record ) ( FB21)、以及組織構造顯示(representation of organization structure) ( FC31)等，將它們顯示在客戶端(CL )的顯示器(CLOD ) 等上。圖19A的組織活動性(FD41)是顯示在客戶端(CL)的顯示器 (CLOD)上的畫面的一個例子。在圖19A的例子中，首先顯示選擇出的顯示期間、和希望顯示 的單元或多個成員。在此，單元(unit)表示由多個人物組成的組織。 可以顯示屬於一個單元的全部成員，也可以顯示作為單元的一部分的 多個成員。在圖19A的例子中，作為3種圖來顯示根據上述顯示期間 和單元等所示的條件分析出的結果。在指標預測履歷(FB21)的圖中，作為例子，表示出"成長"的 性能的預測結果的履歷。由此，能夠將成員的哪個行動對組織的成長 為正(plus)、進而從負轉換為正有什麼效果與過去的行動履歷對照在組織構造顯示(FC31)中，對構成組織的小組的狀況、各人 物在組織中實質負擔的作用、以及任意人物之間的平衡性等進行可視 化。指標平衡顯示(FA11)表示所設定的6個組織性能預測的平衡。 由此，能夠觀察到當前的組織的優點和缺點。 實施例3接著，說明使用了時刻同步方式的傳感器網絡系統的實施例3。 圖20是使用傳感器網絡系統檢測地震的震源2001的應用系統。 作為地震的震源位置確定的方法，可以使用網格搜索(grid search) 法(例如參考非專利文獻2)。在使用網格搜索法以100m以下的精 度確定震源位置的情況下，需要具有加速度傳感器或振動傳感器的3 臺以上的傳感器節點，按照100m間隔配置各傳感器節點，需要以20 毫秒的精度進行時刻同步。圖21是使用傳感器網絡系統觀測配管的振動的系統。通過使用 該傳感器網絡系統計算出在配管2101中傳播的波動2102的相位差， 來計算出在配管中傳播的波動的節和腹的位置。由此，能夠確定波動 的產生位置，計算出應力。為了實現以上功能，需要知道以200Hz在 配管中傳播的波動的相位差，需要以數毫秒的精度對各傳感器節點進 行時刻同步。說明實現這樣的系統的時刻同步精度的時刻同步方式的實施例3。圖22是說明在傳感器節點3經由中繼機2通過多跳越與基站1 連接時，降低時刻的偏差的實施例3的時刻同步方式的時序圖。基站從自身的實時時鐘406取得時刻tl (2201 )，並將tl發送 到中繼機。中繼機如果接收到上述時刻tl，則馬上從自身的實時時鐘 306取得時刻t2( 2202)，計算出t2與tl的差刺ATI = t2 - tl X 2203 )。 接著，該中繼機從自身的實時時鐘306取得時刻t3 (2204)，將上述 ATI和t3發送到基站。接收到ATI和t3的上述基站馬上從自身的實時時鐘406取得時刻t4 (2205)，使用上述AT1、 t3、 t4計算出延遲 (2xAt = t4 - t3 + ATI) ( 2206 )。通過以上過程計算出的At是基站 和中繼機的時刻設定時的延遲。在上述延遲At在每次測定時都變化 的情況下，多次測定At並計算出平均值，由此能夠提高精度。在中 繼機與中繼機連接的情況下，也可以在該中繼機之間計算出延遲。接著，基站定期或按照用戶指定的定時，從自身的實時時鐘406 取得時刻(2207)，發送時刻設定指令(2208)。這時，將從自身的 實時時鐘406取得的當前時刻t5和延遲At同時作為時刻設定指令發 送。接收到該時刻設定指令的中繼機使用包含在時刻設定指令中的該 時刻t5和延遲At的差分(T2-t5-At)，對自身的實時時鐘進行設 定乃至修正(2209 )。該中繼機在接收到來自傳感器節點的輪詢(2210 ) 的定時下，從該中繼機的實時時鐘取得時刻t6 (2211)，將該時刻t6 和延遲At作為時刻設定指令發送(2212)。接收到該時刻設定指令 的該傳感器節點使用該時刻t6和延遲At的差分(T3—6-At)，對自 身的實時時鐘進行設定乃至修正。本方法產生延遲的原因是基站和中繼機的固件從實時時鐘取得 時刻並通過無線發送接收部件發送的處理時間、以及從通過無線發送處理內不進入到中斷處理的情況下，為數10毫秒左右。基站和中繼 機和傳感器節點的實時時鐘、微計算機、無線發送接收部件都使用相 同的電路。因此，可以將中繼機與傳感器節點之間的延遲看作是與基 站與中繼機之間的延遲相同。在基站與多個中繼機連接的情況下，在基站與全部的中繼機之間 同樣地計算出延遲At，並計算出平均值，由此能夠降低因個體差造成 的延遲的離散。在無線數據發送不成功的情況下，按照發送時間間隔數毫秒地循 環進行3次再送。因此，本方法的誤差是無線再送造成的誤差，為從 數毫秒到IO毫秒左右。作為網格型多跳越的傳感器網絡的特長，可以自由地選擇通信路徑。利用它，避免延遲多的路徑而進行時刻設定，能夠提高時刻精度。具體地說，由中繼機預先存儲上述延遲At，在中繼機每次接收到時刻設定指令時，計算出At的分散om。該(Tm可以看作是通信成本。在時刻設定時，通過優先使用該(rAt低的路徑進行時刻設定，能夠進行 高精度的時刻設定。以上，根據本發明的各實施例，傳感器節點能夠維持間斷動作地 進行時刻校準，另外，只在中繼機的時刻與基準時刻同步的情況下進 行時刻校準，因此能夠將時刻的偏差抑制為最小限，並且能夠削減無 用的等待時間，結果是能夠降低消耗電力，特別在傳感器節點是電池 驅動的情況下，能夠延長其電池壽命。
權利要求
1.一種傳感器網絡系統，包括基站、與上述基站無線連接的中繼機、與上述基站乃至上述中繼機無線連接的傳感器節點，上述基站和上述中繼機始終動作，上述傳感器節點間歇地動作，其特徵在於上述中繼機在進行上述基站、上述中繼機和上述傳感器節點所具有的時鐘的時刻設定的情況下，在從上述傳感器節點進行了指令發送請求的定時下，將基於上述中繼機的最新時刻的時刻設定指令發送到進行了上述指令發送請求的上述傳感器節點，上述傳感器節點在接收到上述中繼機的上述最新時刻時，根據上述中繼機的上述最新時刻，進行時刻設定。
2. 根據權利要求l所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述基站在其屬下具有多個上述中繼機和上述傳感器節點，並具有對屬下的上述中繼機和上述傳感器節點進行管理的管理表，如果接 收到來自經由網絡連接的管理伺服器的時刻指定指令，則參照上述管 理表，將時刻設定指令立刻展開到屬下的全部上述中繼機，從而進行 上述中繼機的時刻同步。
3. 根據權利要求l所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 在上述中繼機中，具有保存與屬下的全部上述傳感器節點的每個對應的時刻設定需要標誌的存儲部件，接收來自上述基站的時刻設定指令，在設定了上述中繼機的上述 最新時刻的定時下，將保存在上述存儲部件中的上述時刻設定需要標 志設置為ON狀態，在從上述傳感器節點接收到上述指令發送請求時， 確i/w上述時刻設定需要標誌的ON/OFF狀態，只在上述時刻設定需要 標誌為ON狀態的情況下，向發送了上迷指令發送請求的上述傳感器 節點發送基於上述中繼機的上述最新時刻的上述時刻設定指令，在接收到該時刻設定指令的回覆的定時下，將保存在上述存儲部 件中的上述時刻設定標誌設置為OFF狀態。
4. 根據權利要求2所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 在上述中繼機中，具有保存與屬下的全部上述傳感器節點的每個對應的時刻設定需要標誌的存儲部件，接收來自上述基站的上述時刻設定指令，在設定了上述中繼機的 上述最新時刻的定時下，將保存在上述存儲部件中的上述時刻設定需 要標誌設置為ON狀態，在從上述傳感器節點接收到上述指令發送請 求時，確認上述時刻設定需要標誌的ON/OFF狀態，只在上述時刻設 定需要標誌為ON狀態的情況下，向發送了上述指令發送請求的上述 傳感器節點發送基於上述中繼機的上述最新時刻的上述時刻設定指 令，在接收到該時刻設定指令的回覆的定時下，將保存在上述存儲部 件中的上述時刻設定標誌設置為OFF狀態。
5. 根據權利要求3所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述傳感器節點根據基於來自上述中繼機的上述時刻設定指令而設定的上述傳感器節點的最新時刻，在向保存的觀測值附加了時刻 後，向上述中繼機發送該觀測值。
6. 根據權利要求4所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述傳感器節點根據基於來自上述中繼機的上述時刻設定指令而設定的上述傳感器節點的最新時刻，在向保存的觀測值附加了時刻 後，向上述中繼機發送該觀測值。
7. 根據權利要求5所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述傳感器節點在向上述中繼機發送了上述觀測值後，在將附加了上述時刻的上述觀測值存儲在上述傳感器節點的存儲部件中後，成 為上述間歇動作的休眠狀態。
8. 根據權利要求6所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述傳感器節點在向上述中繼機發送了上述觀測值後，在將附加了上述時刻的上述觀測值存儲在上述傳感器節點的存儲部件中後，成 為上述間歇動作的休眠狀態。
9. 根據權利要求5所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 還具備經由網絡與上述基站連接，並且由與上述網絡連接的通信部件、處理部件和存儲部件構成的管理伺服器，其中上述管理伺服器經由上述基站接收由上述中繼機接收到的上述 觀測值，並積蓄在上述存儲部件的觀測值積蓄部件中。
10. 根據權利要求6所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述管理伺服器由與上述網絡連接的通信部件、處理部件和存儲部件構成，經由上述基站接收由上述中繼機接收到的上述觀測值，並 積蓄在上述存儲部件的觀測值積蓄部件中。
11. 根據權利要求9所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述管理伺服器的上述處理部件根據存儲在上述觀測值積蓄部件中的從第一上述傳感器節點發送的上述觀測值以及從第二上述傳 感器節點發送的上述觀測值，計算出安裝了第一上述傳感器節點的第 一安裝者與安裝了第二上述傳感器節點的第二安裝者之間的影響力。
12. 根據權利要求10所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述管理伺服器的上述處理部件根據存儲在上述觀測值積蓄部件中的從第一上述傳感器節點發送的上述觀測值以及從第二上述傳 感器節點發送的上述觀測值，計算出安裝了第一上述傳感器節點的第 一安裝者與安裝了第二上述傳感器節點的笫二安裝者之間的影響力。
13. 根據權利要求ll所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 第一、第二上述傳感器節點分別具有加速度傳感器，第一、第二上述傳感器節點將上述加速度傳感器的輸出數據作為 上述觀測值進行發送，上述管理伺服器的上述處理部件根據上述加速度傳感器的輸出 數據，求出第一、第二上述安裝者的動作的相關性，從而計算出上述 影響力。
14. 根據權利要求12所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 第一、第二上述傳感器節點分別具有加速度傳感器，第一、第二上述傳感器節點將上述加速度傳感器的輸出數據作為上述觀測值進行發送，上述管理伺服器的上述處理部件根據上述加速度傳感器的輸出 數據，求出第一、第二上述安裝者的動作的相關性，從而計算出上述 影響力。
15. —種傳感器網絡系統，包括驀站、與上述基站無線連接的傳 感器節點，上述基站始終動作，上述傳感器節點間歇地動作，其特徵 在於上述傳感器節點定期或在與上述基站連接了的定時下發出時刻 請求指令，在從上述基站接收到對上述時刻請求指令的回覆的時刻， 啟動內部的計時器，上述基站在接收到來自上述傳感器節點的上述時刻請求指令的 時刻，取得基準時刻，在從上述傳感器節點接著接收到指令發送請求 的時刻，向上述傳感器節點發送上述基準時刻，上述傳感器節點在接收到上述基準時刻的時刻停止上述計時器， 根據計時器停止時刻與計時器啟動時刻的差分，計算出上述計時器的 啟動時間，將從上述基站接收到的上述基準時刻與上述計時器啟動時 間相加，從而進行時刻i殳定。
16. 根據權利要求15所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述傳感器節點在上述時刻設定後，將上述傳感器節點所積蓄的觀測值發送到上述基站。
17. 根據權利要求16所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 還具備經由網絡與上述基站連接，並且由與上述網絡連接的通信部件、處理部件和存儲部件構成的管理伺服器，其中上述管理伺服器從上述基站接收由上述基站接收到的上述觀測 值，並積蓄在上述存儲部件的觀測值積蓄部件中。
18. 根據權利要求17所述的傳感器網絡系統，其特徵在於 上述管理伺服器的上述處理部件根據存儲在上述觀測值積蓄部件中的從第一上述傳感器節點發送的上述觀測值以及從第二上述傳 感器節點發送的上述觀測值，計算出安裝了第一上述傳感器節點的第一安裝者與安裝了第二上述傳感器節點的第二安裝者之間的影響力。
19. 一種傳感器節點，與始終動作的基站無線連接，進行間歇動 作，其特徵在於具有處理部件、存儲部件、無線發送接收部件和實時時鐘，其中 在上述處理部件中，定期或在與上述基站連接了的定時下發出時刻請求指令，在從上 述基站接收到對上述時刻請求指令的回覆的時刻，啟動計時器，在發出了上述時刻請求指令後，在接著向上述基站發送了指令發 送請求時，在接收到來自上述傳感器節點的上述時刻請求指令的時 刻，接收上述基站所取得的基準時刻，在接收到上述基準時刻的時刻停止上述計時器，根據計時器停止 時刻與計時器啟動時刻的差分，計算出上述計時器的啟動時間，將上 述基準時刻與上述計時器啟動時間相加，從而進行上述實時時鐘的時 刻設定。
20. 根據權利要求19所述的傳感器節點，其特徵在於 上述處理部件是內置有能夠以低消耗功率模式動作的計時器的微處理器，將上述微處理器所內置的上述計時器作為計算上述啟動時 間的上述計時器使用。
全文摘要
本發明涉及具有為了省電而以一定時間間隔進行循環處於啟動狀態和停止狀態的間斷動作的傳感器節點的傳感器網絡系統，特別地與傳感器節點的間斷動作匹配地在系統全體中取得時刻同步。管理伺服器在每個指定期間發出用於向各基站設定時刻的時刻設定指令。各中繼機在根據從基站接收到的時刻對自身的時刻進行設定乃至修正後，為了將時刻設定指令展開到屬下的全部傳感器節點，而將各傳感器節點用的時刻設定需要標誌設置為ON。中繼機在從傳感器節點接收到作為指令請求的輪詢時，取得該時間的時刻，使用該時刻生成時刻設定指令，並發送到該傳感器節點。
文檔編號H04L29/08GK101321180SQ20081000586
公開日2008年12月10日 申請日期2008年2月15日 優先權日2007年6月7日
發明者大串穣, 室啟朗, 小高俊之, 浦野雄大, 脅坂義博 申請人:株式會社日立製作所