JP2005031826A

JP2005031826A - センサデバイスおよびその制御方法

Info

Publication number: JP2005031826A
Application number: JP2003194006A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Aritsuka; 俊之在塚; Takashi Suzuki; 敬鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-02-03
Also published as: US7016812B2; US20050021296A1

Abstract

【課題】特定の外部アプリケーションの要求事項を満たすように性能レベルを変更することが可能な、また、センサデバイスの高効率動作およびセンサネットワークシステムの経済的運用が可能なセンサデバイスおよびその制御方法を提供する。
【解決手段】センサデバイスは、メモリと、外部アプリケーションを有する外部デバイスとの間で信号を送受信する無線コミュニケータと、これを制御する無線コントローラと、マイクロプロセッサと、メモリにスクリプトをロードするようプロセッサに指示するプロセスコントローラと、センサ及び外部アプリケーションから受信したリクエストに基づいて適切なセンサを活性化するセンサドライバコントローラとを具備する。プロセスコントローラは、外部アプリケーションから受信したリクエストに基づいて適切なスクリプトを実行するようプロセッサに指示するよう構成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にセンサネットワークシステムに関し、特に、センサネットワークシステムの効率性を高めるため、小型センサデバイスと、その小型センサデバイスを制御するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
センサネットワークシステムは、われわれの周囲における様々な日常的環境に接続された、広く普及したセンサデバイスで構成されている（例えば特許文献１参照）。このような環境として、人体の環境、建物の環境、生活用品の環境などがあげられる。例えば人体の環境では、センサデバイスは心拍数、体温、姿勢、手足の動き及び緊急事態などを監視することができる。例えば建物の環境の場合には、センサデバイスは、地震データ、構造支持部の動き、火災並びに洪水などを監視することもできる。
【特許文献１】
特開平１０−２４２４４３号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来型のセンサネットワークシステムには、センサが配置されている環境から検知データを収集するための個々のセンサを含むセンサデバイスと、外部デバイスに常駐し、無線通信を通じて該センサデバイスと交信する外部アプリケーションが含まれるのが一般的である。外部デバイスの例としては、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ、及び携帯電話があげられる。センサデバイス内のセンサは、外部アプリケーションからの外部リクエストに従って、接続されたターゲットから検知データを収集する。次にこの検知データは、無線通信を通じて外部デバイスに送り返される。センサデバイスは、外部デバイスに特定のフォーマットで検知データを送信する。センサデバイスは、多数の各種外部デバイスと同時に通信することができる。
【０００４】
しかし、従来型のセンサネットワークシステムには、ある特定の外部アプリケーションと互換性のある検知データは、別の外部アプリケーションとの互換性を確保することができないという問題があった。もう一つの問題点として、電力消費量が各種外部アプリケーション間で異なる可能性があるため、従来型のセンサデバイスは、特定のアプリケーションに合うように性能レベルを変更することができないという問題があった。さらに、別の問題点として、従来型のセンサデバイスは、検知データを送信する前に、ユーザやアプリケーションの要求に応じて、機密保護のためデータを暗号化する作業を行わないという問題があった。さらに、従来型のセンサデバイスは、検知データを外部デバイスに送り返す前に、ユーザやアプリケーションの要求に応じて、検知データを圧縮する作業を行わないという問題があった。これらの問題点が、センサネットワークシステムの効率を下げ、運用料金を不当に高くする原因となっていた。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、特定の外部アプリケーションの要求事項を満たすように性能レベルを変更することが可能なセンサデバイスおよびその制御方法を提供することを目的とする。また、センサデバイスの高効率動作化およびセンサネットワークシステムの経済的運用が可能なセンサデバイスおよびその制御方法を提供することを他の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
各種外部デバイス間における共通の互換性、センサデバイスコンポーネントの電力消費量管理、センサデバイスにおける処理能力、処理済み情報の暗号化及び処理済情報の圧縮などを可能にするセンサネットワークシステムが必要とされているということがすでに認識されている。概して、本発明は、インテリジェントセンサデバイスと該インテリジェントセンサデバイスを制御するための方法を提供することによってこのようなニーズを満たすことができる。本発明は、プロセス、装置、システム及びデバイスもしくは方法などとして、様々な手段で実現化することが可能であるということが十分理解されよう。
【０００７】
本願によって開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【０００８】
すなわち、本発明に係るセンサデバイスは、メモリと、外部アプリケーションを有する外部デバイスとの間で信号を送受信するよう構成された無線コミュニケータと、無線コミュニケータを制御するよう構成された無線コントローラと、プロセッサと、メモリに一つまたは複数のスクリプトをロードするようプロセッサに指示するよう構成されたプロセスコントローラと、一つまたは複数のセンサと、外部アプリケーションから受信したリクエストに基づいて、一つまたは複数のセンサから一つまたは複数の適切なセンサを選択して活性化するよう構成されたセンサドライバコントローラとを具備して成り、プロセスコントローラが、外部アプリケーションから受信したリクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行するようプロセッサに指示するよう構成されていることを特徴とする。
【０００９】
プロセッサは、一つまたは複数のセンサからの検知データを、外部アプリケーションと互換性のあるフォーマットを有する変換済み検知データに変換するよう構成し、さらに、適切なロード済みスクリプトに従って変換済み検知データを処理して、処理済み情報を取得するよう構成してもよい。
【００１０】
プロセスコントローラは、外部アプリケーションを有する外部デバイスへの処理済み情報の伝送を開始するよう構成してもよい。この場合、処理済み情報は外部アプリケーションから受信したリクエストを満たすようにするとよい。
【００１１】
上記の本発明に係るセンサデバイスは、電源と、センサデバイスの利用可能パワーレベルを判断するために電源をモニタするよう構成され、無線コントローラ、センサドライバコントローラ、およびプロセスコントローラの少なくとも一つに利用可能パワーレベルを送信するよう構成されている電源モニタとをさらに具備してもよい。
【００１２】
無線コントローラは、利用可能パワーレベル、センサデバイスと外部デバイスとの間の伝送距離、およびセンサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一つに基づいて、無線制御パラメータテーブルを構築するように構成してもよい。
【００１３】
上記の本発明に係るセンサデバイスは、一つまたは複数のセンサによって検知された検知データを適切なロード済みスクリプトに接続するように構成された検知データセレクタをさらに具備してもよい。
【００１４】
プロセスコントローラは、さらに、処理済み情報を圧縮および暗号化するようプロセッサに指示するよう構成してもよい。また、プロセスコントローラは、利用可能パワーレベル、伝送能力、およびプロセッサの性能の少なくとも一つに基づいて、プロセス制御パラメータテーブルを構築するよう構成してもよい。
【００１５】
センサドライバコントローラは、利用可能パワーレベルおよびセンサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一方に基づいて、センサ制御パラメータテーブルを構築するよう構成してもよい。
【００１６】
上記の本発明に係るセンサデバイスは、利用可能パワーレベルおよびセンサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一方に基づいて、処理済み情報を伝送するためのスケジュールを構築するよう構成されたスケジューラをさらに具備してもよい。
【００１７】
本発明に係るセンサデバイスの制御方法は、センサデバイスのメモリに一つまたは複数のスクリプトをロードするプロセスと、外部アプリケーションからリクエストを受信するプロセスと、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて一つまたは複数の適切なセンサを活性化するプロセスと、活性化された一つまたは複数の適切なセンサから検知データを受信するプロセスと、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行するプロセスとを含んで成ることを特徴とする。
【００１８】
適切なロード済みスクリプトを実行するプロセスは、外部アプリケーションと互換性のあるフォーマットを有する変換済み検知データに検知データを変換するプロセスと、変換済み検知データを処理して処理済み情報を取得するプロセスとを含むようにしてもよい。
【００１９】
上記の本発明に係るセンサデバイスの制御方法は、外部アプリケーションを有する外部デバイスに処理済み情報を伝送するプロセスをさらに含んでいてもよい。この場合、処理済み情報が外部アプリケーションからのリクエストを満たすようにするとよい。また、上記の本発明に係るセンサデバイスの制御方法は、センサデバイスの電源をモニタリングしてセンサデバイスの利用可能パワーレベルを判断するプロセスをさらに含んでいてもよい。また、上記の本発明に係るセンサデバイスの制御方法は、センサデバイスの前記利用可能パワーレベルとハードウェアの能力とに基づいて、無線伝送レート、一つまたは複数の該当するセンサのサンプリング周波数、検知データの検知データ精度、および適切なロード済みスクリプトの少なくとも一つを変更するプロセスをさらに含んでいてもよい。また、上記の本発明に係るセンサデバイスの制御方法は、利用可能パワーレベル、センサデバイスと外部デバイスとの間の伝送距離、およびセンサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一つに基づいて、無線制御パラメータテーブルを構築するプロセスをさらに含んでいてもよい。また、上記の本発明に係るセンサデバイスの制御方法は、利用可能パワーレベル、伝送能力、およびプロセッサの性能の少なくとも一つに基づいて、プロセス制御パラメータテーブルを構築するプロセスをさらに含んでいてもよい。また、上記の本発明に係るセンサデバイスの制御方法は、利用可能パワーレベルおよびセンサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一方に基づいて、センサ制御パラメータテーブルを構築するプロセスをさらに含んでいてもよい。また、上記の本発明に係るセンサデバイスの制御方法は、利用可能パワーレベルおよびセンサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一方に基づいて、処理済み情報を伝送するためのスケジュールを構築するプロセスをさらに含んでいてもよい。
【００２０】
本発明に係るセンサデバイスを制御するための一つまたは複数の命令からなる一つまたは複数のシーケンスが格納されたコンピュータ読み取り可能な媒体は、センサデバイスのメモリに一つまたは複数のスクリプトをロードするプロセスと、特定のセンサ情報を取得するためのリクエストを外部アプリケーションから受信するプロセスと、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて、一つまたは複数の適切なセンサを活性化するプロセスと、活性化された一つまたは複数の適切なセンサから検知データを受信するプロセスと、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行するプロセスとを一台または複数台のプロセッサに実行させる命令を、前記一つまたは複数の命令からなる一つまたは複数のシーケンスが含んでいることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るセンサデバイスおよびその制御方法の好適な実施の形態について、以下に説明する。
【００２２】
一つの実施例では、メモリと、外部アプリケーションを有する外部デバイスとの間で信号を送受信するよう構成された無線コミュニケータと、無線コミュニケータを制御するよう構成された無線コントローラと、プロセッサと、さらにメモリ、一つまたは複数のセンサ、及び外部アプリケーションから受信したリクエストに基づいて一つまたは複数の適切なセンサを活性化するように構成されたセンサドライバコントローラに一つまたは複数のスクリプトをロードするようプロセッサに指示するように構成されたプロセスコントローラからなり、該プロセスコントローラが、さらに外部アプリケーションから受信したリクエストに基づいて適切なスクリプトを実行するようプロセッサに指示するように構成されていることを特徴とするセンサデバイスが提供されている。
【００２３】
別の実施例では、センサデバイスを制御するための方法を提供している。この方法は、センサデバイスのメモリへ一つまたは複数のスクリプトをローディングするプロセス、外部アプリケーションからリクエストを受信するプロセス、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて一つまたは複数の適切なセンサを活性化するプロセス、一つまたは複数の適切なセンサから検知データを受信するプロセス、並びに外部アプリケーションからのリクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行するプロセスで構成されている。
【００２４】
さらにもう一つの実施例では、センサデバイスを制御するための一つもしくは複数の命令からなる一つもしくは複数のシーケンスを格納するためのコンピュータ読み取り可能媒体が提供されており、該一つもしくは複数の命令からなる一つもしくは複数のシーケンスには、一台または複数台のプロセッサで実行するときに、センサデバイスのメモリに一つまたは複数のスクリプトをロードするプロセスと、特定のセンサ情報を取得するためのリクエストを外部アプリケーションから受信するプロセスと、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて一つまたは複数の適切なセンサを活性化させるプロセスと、一つまたは複数の適切なセンサから検知データを受信するプロセスと、さらに外部アプリケーションからのリクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行するプロセスとを、一台または複数台プロセッサに実行させる命令が含まれていることを特徴とする。
【００２５】
本発明のセンサデバイスにより、検知データは、多数の各種外部アプリケーションとの互換性を確保することができる。各種外部アプリケーション間で異なる電力消費量を満たすこともできる。したがって、本発明のセンサデバイスは、特定の外部アプリケーションの要求事項を満たすように性能レベルを変更することができる。本発明のセンサデバイスは、伝送前に処理済み情報を圧縮及び暗号化するように構成することも可能である。したがって、本発明のセンサデバイスは、高い効率性の下に動作するインテリジェントデバイスであり、しかもセンサネットワークシステムを経済的に運用するのに大きく貢献する。
【００２６】
本発明は、上記のように構成され、さらに他の機能や代替法も構成に取り込んだ、方法、システム、機器ならびにコンピュータ読み取り可能な媒体からなる他の実施例も包含している。
【００２７】
次に、本発明に係るセンサデバイスおよびその制御方法の好適な実施例につき、具体的な実施例を用いて添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２８】
尚、本発明を完全に理解できるように、以下では多数の特定の詳細な説明を行っているが、当業者にとっては、これら特定の詳細な説明の一部またはすべてがなくても、本発明が実施可能であるということは十分理解されよう。
【００２９】
図１は、本発明の実施例に従ったセンサデバイスのハードウェアのブロック図である。該センサブロックには、一つまたは複数のセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、…Ｓｎが含まれており、ｎは正の整数を表している。センサＳ１…Ｓｎは、体温、大気温、四肢の動き、姿勢、地震データ、加速度、速度、振動、心拍数、血圧、火災、水、湿度、沈殿、有毒な化学物質、放射能条件、有害な化学物質、無害な化学物質、煙霧、煙、高度、コンパス方位、紫外線、酸素含有量、一酸化炭素含有量、建物における構造の挙動などの、環境条件を検知するよう構成されている。
【００３０】
データコンバータＣ１…Ｃｎは、それぞれセンサＳ１…Ｓｎに接続されている。データコンバータの例として、アナログ―デジタルコンバータがあげられる。データコンバータＣ１…Ｃｎは、入力ポートコントローラＣＴＬによって制御される。中央処理装置（ＣＰＵ）は、プログラム命令を実行する目的で取り付けられている。メモリには、ＣＰＵによって実行されるプログラムやデータをロードするランダムアクセスメモリのＲＡＭと、プログラムや初期データを格納する読み取り専用メモリのＲＯＭが含まれている。無線通信ポートＲＦにより、外部デバイスとの無線通信が可能である。ただし、本発明は、無線通信に限定されないことに注意されたい。本発明は、有線通信を使用した場合にも実現可能である。
【００３１】
通信ポートＲＦに接続されたアンテナＡＮＴを介して信号が送受信される。タイマＴＭＲが、周期的プロセスを制御するために備え付けられている。クロックＣＬＫは、ハードウェアプロセスの同期をとることを目的として備え付けられている。電源コントローラＰＷＣは、電力の供給状態をモニタし、センサデバイスの電圧を制御する。バッテリや発電機などといった電源ＰＷＲＳＰＬが、センサデバイスに電力を供給する。図１に示されているセンサデバイスの全寸法は、例えば１ｃｍ×１ｃｍ×０．３ｃｍ程度である。ただし、センサデバイスはこの寸法には限定されず、全体サイズがそれより大きくても小さくてもよい。
【００３２】
図２は、本発明の実施例に従ったセンサデバイスのハードウェアのさらに詳細なブロック図である。センサデバイスＤ１…Ｄｎは、データサンプリングと検知データの変換を制御する。センサドライバＤ１…Ｄｎは、ソフトウェアアプリケーションであることが好ましいが、ハードウェアであってもよい。電源モニタＰＷＲＭＯＮは、バッテリまたは発電機などの電源から利用可能な電力をモニタする。センサドライバコントローラＤＲＶＣＴＬは、サンプリング周波数やセンサＳ１…Ｓｎの検知データの精度などの実行パラメータを、電力条件やセンサデバイスのハードウェア能力に基づいて制御する。センサ制御パラメータテーブルのＳＮＲＴＢＬは、所与の電源レベルに関するサンプリング周波数とデータの精度を格納する。
【００３３】
検知データセレクタＳＥＬは、各プロセスで必要なセンサＳ１…Ｓｎを選択し、例えばロードされるスクリプトであるような適切なプロセスにセンサＳ１…Ｓｎの出力を接続する。プロセスＰＲＣ１…ＰＲＣｎは、検知データを処理して、処理済み情報ＩＮＦ１…ＩＮＦｎを取得する。処理済み情報ＩＮＦ１…ＩＮＦｎを暗号化し、外部アプリケーションのある外部デバイスに伝送してもよい。プロセスコントローラＰＲＣＣＴＬは、電力条件などといった性能パラメータに従ってＣＰＵによる実行可能なプロセスを制御する。プロセス制御パラメータテーブルＰＲＣＴＢＬは、ファンクションプロシージャや実行パラメータを格納する。スケジューラＳＣＤは、外部アプリケーションに送信する処理済み情報のスケジューリングを行う。無線コミュニケータＲＦは、無線を通じて、スケジュールに従って外部アプリケーションに処理済み情報を送信する。無線コントローラＲＦＣＴＬは、利用可能電力など、性能パラメータに従って、伝送パワーと伝送レート（例えば、ビット数／秒、ｂｐｓ）を制御する。無線伝送パラメータテーブルＲＦＴＢＬは、伝送パワー、伝送レート及び所与の性能パラメータに関する伝送インタバルを格納する。
【００３４】
図３は、本発明の実施例に従った電源と電源モニタのブロック図である。電源モニタＰＷＲＭＯＮは、電源ＰＷＲＳＰＬの利用可能電力をモニタする。例えば、ＰＷＲＭＯＮは、電源ＰＷＲＳＰＬから印加される電圧を測定することによって、利用可能電力をモニタする。次に電源モニタＰＷＲＭＯＮは、センサドライバコントローラＤＲＶＣＴＬ、プロセスコントローラＰＲＣＣＴＬ及び無線コントローラＲＦＣＴＬなどの他のコンポーネントに電力モニタ情報を送信する。
【００３５】
図４の（Ａ）は、本発明の実施例に従ったセンサ制御パラメータテーブルＳＮＲＴＢＬの例の図である。
【００３６】
図４の（Ｂ）〜（Ｄ）は、本発明の実施例に従った個別のプロセスのセンサ制御パラメータテーブルである。当初、最大周波数及び精度は、ハードウェアの能力と利用可能電力を考慮して設定されている。
【００３７】
各センサのサンプリング周波数とデータの精度は、既定最大値またはそのセンサからの要求値のどちらか低いほうの値より小さいほうとして決定される。図４Ａのセンサ制御パラメータテーブルＳＮＲＴＢＬは、図４の（Ｂ）〜（Ｄ）のセンサ制御パラメータテーブルから得られる情報を使用して、センサドライバコントローラＤＲＶＣＴＬによって構築される。図４の（Ｂ）〜（Ｄ）のセンサ制御パラメータテーブルには、ロード済みスクリプトにおける要求事項もしくは外部アプリケーションの要求事項が含まれていてもよい。図４の（Ｂ）〜（Ｄ）の情報が変更になると、図４Ａのセンサ制御パラメータテーブルＳＮＲＴＢＬがそれに従って更新される。一例として、利用可能電力がやや低めになったときには、センサドライバコントローラＤＲＶＣＴＬが、それに基づいてサンプリング周波数とデータの精度を変更する。
【００３８】
図５は、本発明の実施例に従ったアナログ−デジタルコンバータＡＤＣの動作原理を表す概念図である。この例では、センサドライバＤ１が既定のサンプリング周波数に従ってアナログ−デジタルコンバータＡＤＣを駆動し、レジスタＲＥＧに変換済みの検知データを格納する。レジスタＲＥＧの必要なサイズは、センサドライバコントローラＤＲＶＣＴＬによって決定される。他のドライバＤ２…Ｄｎも同様の方法で動作する。
【００３９】
図６は、本発明の実施例に従った検知データセレクタＳＥＬの概念図である。変換済みデータを格納するレジスタは、検知データセレクタＳＥＬ内のポートに接続されている。各ポートは該当するプロセスＰＲＣ１…ＰＲＣｎに接続されている。選択に関するルールが、センサパラメータテーブルＳＮＲＴＢＬに格納される。
【００４０】
図７の（Ａ）は、本発明の一つの実施例に従ったプロセス制御パラメータテーブルＰＲＣＴＢＬの図である。
【００４１】
図７の（Ｂ）〜（Ｄ）は、本発明の一つの実施例に従った個別のプロセスのプロセス制御パラメータテーブルの図である。プロセス制御パラメータテーブルＰＲＣＴＢＬには、ファンクションプログラムＦＮＣ１…ＦＮＣｎ及び検知データ処理に使用されるパラメータセットＰＲＭ１…ＰＲＭｎが格納される。処理スクリプトで使用されるファンクションＦＮＣ１…ＦＮＣｎ及びパラメータＰＲＭ１…ＰＲＭｎは、プロセスコントローラＰＲＣＣＴＬによって決定される。これらの処理スクリプトは、メモリ内にロードされるスクリプトである。プロセスコントローラＰＲＣＣＴＬは、ＣＰＵの性能、電力消費量ならびに伝送能力などといった性能パラメータを考慮する。
【００４２】
図８は、本発明の実施例に従ったプロセスコントローラＰＲＣＣＴＬの概念図である。プロセスＰＲＣ１…ＰＲＣｎには、ロード済みスクリプトが含まれ、それらの使用法は、プロセスコントローラＰＲＣＣＴＬによって制御される。この例では、ＰＲＣ１に、入力として検知データとともにパラメータセットＰＲＭ１を使用するファンクションＦＮＣ１を実行するスクリプトがある。ＦＮＣ１とＰＲＭ１は、プロセス制御パラメータテーブルＰＲＣＴＢＬを参照することによってそれらを選択する、プロセスコントローラＰＲＣＣＴＬによって設定される。この例では、センサＳ１の検知データは、１６ビットレジスタに格納され、１０Ｈｚのレートでリフレッシュされる。ファンクションＦＮＣ１は、２５ＨｚのレートでセンサＳ３の検知データ格納レジスタを参照する。ファンクションＦＮＣ１は、検知データを処理し、情報ＩＮＦ１を計算し、１０Ｈｚのレートで外部アプリケーションに処理済み情報を送信する。プロセススクリプト、ファンクションプログラム及びパラメータセットは、（最初にあるいはステータスが変わった時点で）無線通信を通じて、外部アプリケーションからロードすることができる。
【００４３】
図９は、本発明の実施例に従ったスケジューラＳＣＤの動作原理を表す概念図である。この例では、プロセスＰＲＣ１、ＰＲＣ２及びＰＲＣ３が、処理済み情報ＩＮＦ１、ＩＮＦ２及びＩＮＦ３をそれぞれ１０Ｈｚ、１Ｈｚ及び１００Ｈｚのレートで出力する。スケジューラＳＣＤは、外部アプリケーションに処理済み情報ＩＮＦ１…ＩＮＦｎを送信するためのスケジューリングを行う。
【００４４】
図１０は、本発明の実施例に従った処理済み情報ＩＮＦ１…ＩＮＦｎの伝送時期の設定を行うためスケジューラＳＣＤによって使用されるスケジュールである。このスケジュール例によれば、スケジューラＳＣＤは、無線コントローラＲＦに毎秒１０回のレートで処理済み情報ＩＮＦ１を送信し、スケジューラＳＣＤは、無線コントローラＲＦに毎秒１回のレートで処理済み情報ＩＮＦ２を送信し、さらにスケジューラＳＣＤは、無線コントローラＲＦに毎秒１００回のレートで処理済み情報ＩＮＦ３を送信する。この例では、無線伝送レートは、上記伝送を処理するのに十分な速さであると想定している。
【００４５】
ｂｐｓ値で表される実効伝送レートは、データを送信するのに必要な伝送パワーと，伝送エラーを補正するためのデータ再送信頻度に依存して決定される。センサデバイスと受信機との間の距離が比較的遠い場合には、データの送信にさらに大きな伝送パワーが必要となる。電力消費量は、伝送パワーと伝送時間の積に比例するので、一定消費電力で伝送パワーを上げるためには伝送レートを下げねばならない。
【００４６】
伝送エラーが頻繁に発生する場合には、データを再送することによって伝送エラーを補正しようとするために伝送データが増えてしまうので、実効伝送レートが低くなる。無線伝送レートが必要なレートを下回る場合には、処理済み情報データの一部を利用可能なレートの範囲内で伝送し、そのデータの残りの部分をセンサデバイス内のメモリに格納しておく。十分近くにデータを取得できる受信機が存在しないという極端な事例では、処理済み情報データのすべてをメモリに格納しておく。無線伝送条件が回復し、伝送レートに十分な余裕ができたなら（必要とされているレートより高いレートが回復したなら）、スケジューラＳＣＤが、格納されているデータだけでなく、新たに処理された情報データもさらに高い伝送レートで送信する。
【００４７】
メモリが満杯になる前に通常の動作条件に復帰しない場合には、古いデータは廃棄される。このような場合には、データの処理時に外部アプリケーションが認識できるように、データにはすべて時刻情報を押しておかねばならない。
【００４８】
図１１は、本発明の実施例に従った無線コントローラＲＦＣＴＬの動作原理を表す概念図である。無線コントローラＲＦＣＴＬは、伝送パワーと無線コミュニケータＲＦの伝送レートを制御する。使用する伝送パワーと伝送レートは無線制御パラメータテーブルＲＦＴＢＬに格納される。
【００４９】
図１２は、本発明の実施例に従った制御パラメータテーブルＲＦＴＢＬの図である。これらのパラメータは、無線コントローラＲＦＣＴＬによって、センサデバイスと外部デバイスならびにセンサデバイスのハードウェア能力を考慮して判断される。
【００５０】
図１４は、本発明の一つの実施例に従ったセンサデバイスを制御するための単純化された方法のフローチャートである。この方法の各プロセスは、図１〜図１３に関して説明されている、一つまたは複数のセンサデバイスコンポーネントによって実行される。説明上、図１４の各プロセスを、通常センサデバイスによって実施されるとして記述する。
【００５１】
この例では、該方法は、センサデバイスのメモリ内に一つまたは複数のスクリプトがロードされるステップ１０２から開始する。この時点で、他のファンクションとパラメータもセンサデバイスのメモリにロードされる。スクリプトは、センサデバイスに対しリクエストを送信する、各外部アプリケーションによって使用される適切なプロセス、パラメータ及びファンクションプログラムを決定するソフトウェアプログラムである。センサデバイスは、外部アプリケーションからの無線リクエストを受信するまで待つ。センサデバイスがリクエストを受信しない場合には、そのセンサデバイスはローパワーモードで動作し、利用可能電源を節減する。
【００５２】
ステップ１０４は、センサデバイスが外部アプリケーションからリクエストを受信した場合の処理である。該リクエストは、心拍数や四肢の動きなどといった特定のセンサ情報の受信を要求するためのものであってもよい。このような場合には、センサデバイスは、ステップ１０６で、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて、一つまたは複数の適切なセンサを活性化させる。ステップ１０８では、センサデバイスが、センサから一つまたは複数の適切なセンサから検知データを受信する。
【００５３】
次に、センサデバイスは、ステップ１１０で外部アプリケーションからのリクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行する。ステップ１１０は、外部アプリケーションと互換性のあるフォーマットを有する変換済み検知データに検知データを変換し、処理済み情報を取得するために変換済みの検知データを処理することができる。
【００５４】
次に、ステップ１１２では、処理済み情報がリクエストを発行した外部アプリケーションを有する外部デバイスに伝送される。この伝送は、無線伝送を通じて行ってもよい。あるいは、この伝送は、例えばインターネット接続などといったネットワークを使用する有線伝送を介して行ってもよい。識別番号（ＩＤ）などの一部のヘッダ情報が処理済み情報に添付される。このヘッダ情報により、特定の外部アプリケーションが、どの処理済み情報がその特定の外部アプリケーション用であるかを判断することができる。さらに、ステップ１１２で伝送されるデータパケットは、データ伝送を効率的に行うために，より小さいサイズのサブパケットに分割することができる。これらのサブパケット通信には，例えばＴＣＰ／ＩＰやＵＤＰ等の既定の通信プロトコルを用いてもよい。この例では、該方法が使用されている。
【００５５】
センサデバイスを制御するための他の処理には、センサデバイスの利用可能なパワーレベルを判定するためのセンサデバイスの電源のモニタ、無線制御パラメータテーブルの構築、プロセス制御パラメータテーブルの構築、センサ制御パラメータテーブルの構築ならびに処理済み情報を伝送するためのスケジュールの構築などの各プロセスが含まれる。
【００５６】
本発明の各部分は、当業者にとって明らかであるような本発明の開示の教示に従ってプログラムされた従来の汎用のもしくは専用のデジタルコンピュータまたはマイクロプロセッサを用いて実現化してもよい。
【００５７】
図１３は、本発明の実施例に従ったセンサ制御法のソフトウェアによる実現化のブロック図である。センサデバイスのＣＰＵでは、リアルタイムマルチタスクオペレーティングシステム（図示せず）が動作している。タスクルーチンは、オペレーティングシステムのタスク管理ルールに従って実行される。このようなタスクルーチンの例として、プロセスコントローラタスクＰＲＣＣＴＬＴＳＫ、無線コントローラタスクＲＦＣＴＬＴＳＫ、プロセス１タスクＰＲＣ１ＴＳＫ…プロセスｎタスクＰＲＣｎＴＳＫ、無線コミュニケータタスクＲＦＴＳＫ、センサドライバコントローラタスクＤＲＶＣＴＬＴＳＫ及びパワーモニタタスクＰＷＲＭＯＮＴＡＳＫなどがあげられる。ドライバルーチンは、既定のインタバルで割り込みルーチンによって呼び出される。このようなドライバルーチンの例として、センサドライバ１ルーチンＤ１ＤＲＶ…センサドライバｎルーチンＤｎＤＲＶがあげられる。
【００５８】
当業者にとって明らかなように、本発明の開示の教示内容に従って熟練プログラマが適切なソフトウェアコードをすぐに作成することができる。本発明は、アプリケーション固有の集積回路を作成するか、当業者にとってすぐに明らかであるような従来のコンポーネント回路の適切な従来型コンポーネント回路ネットワークを相互接続することによって実現してもよい。
【００５９】
本発明には、コンピュータを制御するのに、あるいはコンピュータに本発明のプロセスのどれかを実行させるのに使用することのできる、命令が格納される記憶媒体（複数も可）などのコンピュータプログラム製品も含まれている。該記憶媒体には、フロッピー（登録商標）ディスク、ミニディスク（ＭＤ）、光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、マイクロドライブ及び光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、フラッシュメモリデバイス（フラッシュカードも含む）、磁気もしくは光カード、ナノシステム（分子メモリＩＣを含む）、ＲＡＩＤデバイス、リモートデータ記憶／アーカイブ／ウェアハウジングもしくは任意の種類の命令及び／またはデータを格納するのに適した媒体もしくはデバイスをはじめとする、任意の種類のディスクなどが含まれる。
【００６０】
本発明には、コンピュータ読み取り可能媒体（複数も可）のどれか一つに格納された、汎用及び専用コンピュータもしくはマイクロプロセッサのハードウェア双方を制御し、本発明の成果を利用して人間のユーザもしくはそれ以外の機構とコンピュータまたはマイクロプロセッサが対話するのを可能にするためのソフトウェアも含まれている。このようなソフトウェアには、デバイスドライバ、オペレーティングシステム及びユーザアプリケーションなどが含まれていてもよい。最終的には、このようなコンピュータ読み取り可能媒体には、さらに、上記のような本発明を実施するためのソフトウェアも含まれる。
【００６１】
汎用及び専用コンピュータもしくはマイクロプロセッサのプログラム（ソフトウェア）には、本発明のプロセスに従って、特定のセンサ情報を取得するためのリクエストを外部アプリケーションから受信し、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて一つまたは複数の適切なセンサを活性化し、一つまたは複数の適切なセンサから検知データを受信し、外部アプリケーションからのリクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行する一つまたは複数のスクリプトを、センサデバイスのメモリにロードするなど、本発明の教示内容を実現化するためのソフトウェアモジュールが含まれている。
【００６２】
前述の仕様では、本発明について、特定の実施例を参照しながら説明してきた。ただし、本発明の広範囲に渡る目的と原理から逸脱することなく様々な修正及び変更を本発明に加えることも可能であることは明らかである。したがって、仕様及び図面は、それぞれ限定的な意味をもつものではなく、図解することを目的として記載されている。
【００６３】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかなように、本発明に係るセンサデバイスおよびその制御方法によれば、特定の外部アプリケーションの要求事項を満たすように性能レベルを変更することが可能となる。また、センサデバイスの高効率動作およびセンサネットワークシステムの経済的運用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に従ったセンサデバイスのハードウェアのブロック図である。
【図２】本発明の実施例に従ったセンサデバイスのハードウェアのさらに詳細なブロック図である。
【図３】本発明の実施例に従った電源及び電力モニタのブロック図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施例に従ったセンサ制御パラメータテーブルの例、（ｂ）は本発明の実施例に従った個別のプロセス用のセンサ制御パラメータテーブル、（ｃ）は本発明の実施例に従った個別のプロセス用のセンサ制御パラメータテーブル、（ｄ）は本発明の実施例に従った個別のプロセス用のセンサ制御パラメータテーブルである。
【図５】本発明の実施例に従ったアナログ−デジタルコンバータの動作原理の概念図である。
【図６】本発明の実施例に従った検知データセレクタの概念図である。
【図７】（ａ）は本発明の一つの実施例に従ったプロセス制御パラメータテーブルＰＲＣＴＢＬ、（ｂ）は本発明の一つの実施例に従った個別のプロセス用のプロセス制御パラメータテーブル、（ｃ）は本発明の一つの実施例に従った個別のプロセス用のプロセス制御パラメータテーブル、（ｄ）は本発明の一つの実施例に従った個別のプロセス用のプロセス制御パラメータテーブルである。
【図８】本発明の実施例に従ったプロセスコントローラの概念図である。
【図９】本発明の実施例に従ったスケジューラの動作原理の概念図である。
【図１０】本発明の実施例に従った、処理済み情報の伝送時期を設定するためスケジューラによって使用されるスケジュールの図である。
【図１１】本発明の実施例に従った無線コントローラの動作原理の概念図である。
【図１２】本発明の実施例に従った制御パラメータテーブルの図である。
【図１３】本発明の一つの実施例に従ったセンサ制御法のソフトウェアによる実現方法のブロック図である。
【図１４】本発明の一つの実施例に従ったセンサデバイスを制御するための単純化された方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１０２センサデバイスの制御方法の最初のプロセス
１０４符号１０２の次のプロセス
１０６符号１０４の次のプロセス
１０８符号１０６の次のプロセス
１１０符号１０８の次のプロセス
１１２符号１１０の次のプロセス。

Claims

メモリと、
外部アプリケーションを有する外部デバイスとの間で信号を送受信するよう構成された無線コミュニケータと、
該無線コミュニケータを制御するよう構成された無線コントローラと、
プロセッサと、
前記メモリに一つまたは複数のスクリプトをロードするようプロセッサに指示するよう構成されたプロセスコントローラと、
一つまたは複数のセンサと、
前記外部アプリケーションから受信したリクエストに基づいて、前記一つまたは複数のセンサから一つまたは複数の適切なセンサを選択して活性化するよう構成されたセンサドライバコントローラとを具備して成り、
前記プロセスコントローラは、前記外部アプリケーションから受信した前記リクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行するよう前記プロセッサに指示するよう構成されていることを特徴とするセンサデバイス。
請求項１において、
前記プロセッサは、前記一つまたは複数のセンサからの検知データを、前記外部アプリケーションと互換性のあるフォーマットを有する変換済み検知データに変換するよう構成されていると共に、前記適切なロード済みスクリプトに従って前記変換済み検知データを処理して、処理済み情報を取得するよう構成されていることを特徴とするセンサデバイス。
請求項２において、
前記プロセスコントローラは、前記外部アプリケーションを有する前記外部デバイスへの前記処理済み情報の伝送を開始するよう構成され、前記処理済み情報は前記外部アプリケーションから受信した前記リクエストを満たしていることを特徴とするセンサデバイス。
請求項１において、
電源と、
前記センサデバイスの利用可能パワーレベルを判断するために前記電源をモニタするよう構成されていると共に、前記無線コントローラ、前記センサドライバコントローラ、および前記プロセスコントローラの少なくとも一つに前記利用可能パワーレベルを送信するよう構成されている電源モニタと
をさらに具備して成ることを特徴とするセンサデバイス。
請求項４において、
前記無線コントローラは、前記利用可能パワーレベル、前記センサデバイスと前記外部デバイスとの間の伝送距離、および前記センサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一つに基づいて、無線制御パラメータテーブルを構築するように構成されていることを特徴とするセンサデバイス。
請求項１において、
前記一つまたは複数のセンサによって検知された検知データを前記適切なロード済みスクリプトに接続するように構成された検知データセレクタをさらに具備して成ることを特徴とするセンサデバイス。
請求項２において、
前記プロセスコントローラは、さらに、前記処理済み情報を圧縮および暗号化するようプロセッサに指示するよう構成されていることを特徴とするセンサデバイス。
請求項４において、
前記プロセスコントローラは、前記利用可能パワーレベル、伝送能力、および前記プロセッサの性能の少なくとも一つに基づいて、プロセス制御パラメータテーブルを構築するよう構成されていることを特徴とするセンサデバイス。
請求項４において、
前記センサドライバコントローラは、前記利用可能パワーレベルおよび前記センサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一方に基づいて、センサ制御パラメータテーブルを構築するよう構成されていることを特徴とするセンサデバイス。
請求項４において、
前記利用可能パワーレベルおよび前記センサデバイスのハードウェア能力の少なくとも一方に基づいて、前記処理済み情報を伝送するためのスケジュールを構築するよう構成されたスケジューラをさらに具備して成ることを特徴とするセンサデバイス。
センサデバイスのメモリに一つまたは複数のスクリプトをロードするプロセスと、
外部アプリケーションからリクエストを受信するプロセスと、
前記外部アプリケーションからの前記リクエストに基づいて一つまたは複数のセンサを活性化するプロセスと、
活性化された一つまたは複数のセンサから検知データを受信するプロセスと、
前記外部アプリケーションからの前記リクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行するプロセスと
を含んで成ることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
請求項１１において、
前記適切なロード済みスクリプトを実行するプロセスは、前記外部アプリケーションと互換性のあるフォーマットを有する変換済み検知データに前記検知データを変換するプロセスと、前記変換済み検知データを処理して処理済み情報を取得するプロセスとを含んで成ることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
請求項１２において、
前記外部アプリケーションを有する外部デバイスに処理済み情報を伝送するプロセスをさらに含み、前記処理済み情報は前記外部アプリケーションからの前記リクエストを満たしていることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
請求項１１において、
前記センサデバイスの電源をモニタリングして前記センサデバイスの利用可能パワーレベルを判断するプロセスをさらに含んで成ることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
請求項１４において、
前記センサデバイスの前記利用可能パワーレベルとハードウェアの能力とに基づいて、無線伝送レート、一つまたは複数の該当するセンサのサンプリング周波数、検知データの検知データ精度、および前記適切なロード済みスクリプトの少なくとも一つを変更するプロセスをさらに含んで成ることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
請求項１４において、
前記利用可能パワーレベル、前記センサデバイスと前記外部デバイスとの間の伝送距離、および前記センサデバイスの前記ハードウェア能力の少なくとも一つに基づいて、無線制御パラメータテーブルを構築するプロセスをさらに含んで成ることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
請求項１４において、
前記利用可能パワーレベル、伝送能力、およびプロセッサの性能の少なくとも一つに基づいて、プロセス制御パラメータテーブルを構築するプロセスをさらに含んで成ることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
請求項１４において、
前記利用可能パワーレベルおよび前記センサデバイスの前記ハードウェア能力の少なくとも一方に基づいて、センサ制御パラメータテーブルを構築するプロセスをさらに含んで成ることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
請求項１４において、
前記利用可能パワーレベルおよび前記センサデバイスの前記ハードウェア能力の少なくとも一方に基づいて、前記処理済み情報を伝送するためのスケジュールを構築するプロセスをさらに含んで成ることを特徴とするセンサデバイスの制御方法。
センサデバイスを制御するための一つまたは複数の命令からなる一つまたは複数のシーケンスが格納されたコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
前記センサデバイスのメモリに一つまたは複数のスクリプトをロードするプロセスと、
特定のセンサ情報を取得するためのリクエストを外部アプリケーションから受信するプロセスと、
前記外部アプリケーションからの前記リクエストに基づいて、一つまたは複数の適切なセンサを活性化するプロセスと、
活性化された一つまたは複数の適切なセンサから検知データを受信するプロセスと、
前記外部アプリケーションからの前記リクエストに基づいて適切なロード済みスクリプトを実行するプロセスと
を一台または複数台のプロセッサに実行させる命令を、前記一つまたは複数の命令からなる一つまたは複数のシーケンスが含んでいることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体。