(57)【要約】【課題】  観測局と集約局との間での緊急時のアクセスを可能とし、中継局が故障しても観測データの回収を可能とし、観測装置側の消費電力を抑えられるようにした観測データ回収システムおよび観測データ回収方法を提供する。【解決手段】  集約局１０ｋは、時刻に同期して観測局１０ａ〜１０ｈおよび中継局１０ｉ，１０ｊに対して観測データの無線送信を要求する。これらの複数の観測局は前記時刻に同期して起動し、自局への要求であれば、観測データを無線送信し、その後スリープ状態に戻る。集約局１０ｋは通常は所定のタイムスケジュールで複数の観測局から観測データを収集するが、必要に応じて緊急度の高い観測局から高頻度でその観測データを収集する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の地点に設けられた観測局による観測データを無線で集約局に回収するシステムであって、
前記集約局は、前記観測局に対して観測データの無線送信を要求する手段と、前記観測データを受信する手段とを備え、
前記複数の観測局は、前記集約局からの要求を受けて自身への要求であるか否かを判別する手段と、自身への要求であったとき前記観測データを無線送信する手段とを備えたことを特徴とする観測データ回収システム。
【請求項２】
複数の地点に設けられた観測局による観測データを無線で集約局に回収するシステムであって、
前記集約局は、時刻に同期して前記観測局に対して観測データの無線送信を要求する手段と、前記観測データを受信する手段とを備え、
前記複数の観測局は、前記時刻に同期して起動し動作終了後スリープ状態に戻る間欠動作制御手段と、前記集約局からの要求を受けて自身への要求であるか否かを判別する手段と、自身への要求であったとき前記観測データを無線送信する手段とを備えたことを特徴とする観測データ回収システム。
【請求項３】
前記観測局、前記集約局は、それぞれ同一構成の観測ユニットからなり、前記観測局は観測局として動作するモードでの観測ユニット、前記集約局は集約局として動作するモードでの観測ユニットであり、
前記集約局モードの観測ユニットは、所定の観測局モードの観測ユニットに対して中継指示を送信する手段を備え、
前記観測ユニットは、前記中継指示を受けたとき、中継局モードに切り替えて、観測局モードの観測ユニットに対して観測データの無線送信を要求して、該観測ユニットから観測データを収集する手段と、前記集約局モードの観測ユニットから観測データの無線送信要求があったとき前記収集した観測データを無線送信する手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の観測データ回収システム。
【請求項４】
次の第１〜第４のステップによって、複数の地点に設けられた観測局による観測データを集約局に回収する観測データの回収方法。
前記集約局が、中継局へ所定の観測局の観測データの中継を要求する第１のステップ。
前記中継局が、前記集約局からの前記中継の要求を受けて、前記所定の観測局に対して観測データの無線送信を要求し、該観測局からの観測データを一時記憶する第２のステップ。
前記集約局が、前記中継局へ観測データの無線送信を要求する第３のステップ。
前記中継局が、前記集約局からの観測データの無線送信の要求を受けて、前記一時記憶した観測データを無線により集約局へ送信する第４のステップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の観測点の観測データを無線通信によって回収する観測データ回収システムおよび観測データの回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠隔地の複数箇所に設置された観測局の観測データを集約局で回収するために、観測局と集約局との間で一対の無線機を設けてデータリンクを確立させていた。しかし、そのようなシステムでは、観測領域が広範囲になって多数の観測装置を設置する場合には、観測装置の数に応じた分だけ無線機を設けて、それぞれに無線の周波数チャンネルを割り当てなければならず、無線機の周波数帯域を有効利用できないという問題があった。
【０００３】
そこで、本願出願人は、１周波の電波を用い、測位系の時刻に同期して各観測局と集約局との間でデータ通信を時分割的に行うようにした観測データ回収システムを出願している。（特許文献1参照。）
しかし、集約局は予め定められた位置にあるので、通信環境の良い状態で通信が行える観測装置の設置場所に制約が生じることになる。
【０００４】
そこで、本願出願人は上記の問題を解消した観測データ回収システムを出願している。（特許文献２参照。）
【特許文献１】特開２００２−２８８７７４公報
【特許文献２】特開２００４−１８５４５９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記特許文献２で示した観測データ回収システムでは次のような問題があった。
【０００６】
（１）観測装置が所定のスケジュールでしか動作しないため、緊急時に観測局と集約局との間でアクセスができない。
【０００７】
（２）所定の経路でしかアクセスできないため、中継装置が故障すると、観測データが回収できなくなる。
【０００８】
（３）スケジュールごとに無条件に制御信号が送信されるため、観測装置側の消費電力が大きくなり、たとえば太陽電池の容量不足により観測が途切れてしまうというおそれがある。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、観測局と集約局との間での緊急時のアクセスを可能とし、中継局が故障しても観測データの回収を可能とし、観測装置側の消費電力を抑えられるようにした観測データ回収システムおよび観測データ回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）この発明の観測データ回収システムは、複数の地点に設けられた観測局による観測データを無線で集約局に回収するシステムであって、集約局が、観測局に対して観測データの無線送信を要求する手段と、観測データを受信する手段とを備え、複数の観測局が、集約局からの要求を受け、自身への要求であるか否かを判別する手段と、自身への要求であったとき前記観測データを無線送信する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
（２）この発明の観測データ回収システムは、複数の地点に設けられた観測局による観測データを無線で集約局に回収するシステムであって、集約局が、時刻に同期して観測局に対して観測データの無線送信を要求する手段と、観測データを受信する手段とを備え、複数の観測局が、前記時刻に同期して起動し動作終了後スリープ状態に戻る間欠動作制御手段と、集約局からの要求を受け、自身への要求であるか否かを判別する手段と、自身への要求であったとき前記観測データを無線送信する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
（３）また、この発明の観測データ回収システムは、観測局、集約局をそれぞれ同一構成の観測ユニットで構成し、観測局として動作するモードでの観測ユニットを観測局、集約局として動作するモードでの観測ユニットを集約局とし、前記集約局が所定の観測装置に対して中継指示を送信する手段を備え、観測ユニットが中継指示を受けたとき、中継局モードに切り替えて、観測局モードの観測ユニットに対して観測データの無線送信を要求して、該観測ユニットから観測データを収集する手段と、集約局モードの観測ユニットから観測データの無線送信要求があったとき前記収集した観測データを無線送信する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
（４）この発明の観測データの回収方法は、次の第１〜第４のステップによって、複数の地点に設けられた観測装置による観測データを収集装置に回収することを特徴としている。
【００１４】
集約局が、中継局へ所定の観測局の観測データの中継を要求する第１のステップ。
【００１５】
中継局が、集約局からの中継の要求を受けて、所定の観測局に対して観測データの無線送信を要求し、該観測局からの観測データを一時記憶する第２のステップ。
【００１６】
集約局が、中継局へ観測データの無線送信を要求する第３のステップ。
【００１７】
中継局が、集約局からの観測データの無線送信の要求を受けて、前記一時記憶した観測データを無線により集約局へ送信する第４のステップ。
【発明の効果】
【００１８】
（１）集約局が、時刻に同期して観測局に対して観測データの無線送信を要求し、その観測局から観測データを回収することになり、所定のスケジュールで動作する従来のシステムとは異なり、集約局側から任意のタイミングで観測局にアクセス可能となる。そのため、例えば緊急時に緊急性を要する観測局から観測データを頻繁に回収するといったことも可能となる。また、スケジュールごとに無条件に観測局が動作する従来のシステムに比べて観測局の消費電力を抑えることができ、たとえば太陽電池の容量不足による観測の途切れなども回避できる。
【００１９】
（２）前記集約局が所定の観測局に対して中継指示を送信し、観測局がその集約局からの中継指示を受けたとき、その中継指示によって指示された観測局に対して観測データの無線送信を要求し、該観測局から観測データを収集し、上記中継指示を受けた観測局への集約局からの観測データの無線送信の要求があったとき、上記収集した観測データを集約局へ無線送信するようにしたので、所定の経路でしかアクセスできなかった従来の観測データ回収システムとは異なり、複数の観測局のうち任意の観測局を中継局として機能させることができるので、仮にそれまで中継局として機能していた観測ユニットが故障しても、他の観測ユニットを中継局として用いて観測データを中継させることにより、観測データの集約局への回収が可能となり、システム全体の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の第１の実施形態である観測データ回収システムおよび観測データの回収方法について図１〜図９を参照して順次説明する。
図１は観測データ回収システム全体の構成を示すブロック図である。図１において、１０ａ〜１０ｋはそれぞれ観測ユニットである。これらの観測ユニットは、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して、各観測ユニットの位置を測位して、それを観測データとして求める。この図に示す例では、これらの複数の観測ユニット１０ａ〜１０ｊのうち１０ｉ，１０ｊを中継局として用いている。また、観測ユニット１０ｋを集約局として用いている。
【００２１】
屋上に集約局１０ｋを設けた建物の居室内には、集約局１０ｋとの間で通信を行って、観測データを処理する監視装置１２を設置している。また、遠隔地にも監視装置１３を設置していて、この監視装置１２−１３間はインターネットまたはイントラネットを介して観測データ等を通信するように構成している。
【００２２】
集約局として機能する観測ユニット１０ｋは観測ユニット１０ｉ，１０ｊをそれぞれ中継局として機能させ、これらの観測ユニット１０ｉ，１０ｊを含む全ての観測ユニット１０ａ〜１０ｊによる観測データを回収する。また、観測局として機能する観測ユニット１０ｄから観測データを回収する。また、自身の観測ユニットの位置を観測する。
【００２３】
中継局として機能する観測ユニット１０ｉは、観測局として機能する観測ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｅから観測データを収集する。同じく中継局として機能する観測ユニット１０ｊは、観測局として機能する観測ユニット１０ｆ，１０ｇ，１０ｈから観測データを収集する。また、この中継局として機能する観測ユニット１０ｉ，１０ｊは、自身の観測ユニットの位置を観測する。
【００２４】
図２は観測装置および集約装置に共通する部分の構成を示すブロック図である。図２において、ＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳの測位系の時刻に同期した１秒周期信号（１ＰＰＳ）を出力する。また、ＧＰＳアンテナ１で複数のＧＰＳ衛星からの電波を受けて、そのＧＰＳアンテナ１の受信点を測位し、その測位に関するデータを観測データとして求める。この観測データは上記測位系の時刻に同期した正確な３０秒周期のタイミングで通信制御部３へ出力する。
【００２５】
通信制御部３はＧＰＳ受信機２からの観測データを受信し、観測ファイル形式でＡＴＡカード（メモリカード）４へ保存する。このＡＴＡカードへ保存した観測ファイルを無線通信により、転送・回収する。すなわち、この図２に示すユニットが観測局である場合には、通信制御部３は観測データを無線制御部５へ出力し、この装置が集約局である場合には、無線制御部５からの観測データを回収する。
【００２６】
またこの通信制御部３は、制御コマンドで無線制御部５の起動・スリープの動作モードの切り替え制御を行う。また、この装置が集約装置である場合には、接続されているモデムなどの通信機器８へ、回収した観測データを転送する。
【００２７】
無線制御部５は上記１ＰＰＳによりＧＰＳの測位系時刻に同期した通信制御を行う。すなわち、後述するように１秒単位または３０秒単位で通信制御を行う。また、無線制御部５は無線受信した通信データを通信制御部３へ出力する。さらに、通信制御部３から入力した通信データを無線送信する。６はその送受信用アンテナである。
【００２８】
図３は、複数の観測ユニットをそれぞれ所定のモードで動作させることによって、複数の観測局で求められた観測データを回収する際の、各観測ユニットのモードの例を示している。ここで、観測ユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｄはそれぞれ観測局として動作し、観測ユニット１０ｉは中継局として動作し、観測ユニット１０ｋは集約局として動作する。中継局１０ｉは観測局１０ａ，１０ｂからの観測データを収集し、集約局１０ｋは中継局１０ｉからそれらの観測データを回収する。また、集約局１０ｋは観測局１０ｄから直接観測データを回収する。
【００２９】
図４は、前記観測局−中継局間、中継局−集約局間、観測局−集約局間でのデータ伝送のフレームの例を示している。このデータ伝送は、ＧＰＳ受信機（図２に示したＧＰＳ受信機２）から出力される１ＰＰＳ信号に同期して行う。図４においてＴは、１ＰＰＳに同期した正確な１秒であり、フレーム１は上り送信（下り受信）フレームであり、たとえば１×１８バイト分のデータからなる。また、フレーム２は下り送信（上り受信）フレームであり、たとえば３２×１８バイト分のデータからなる。なお、ここで観測データの送信側から受信側の方向を「下り」、その逆を「上り」と表している。
【００３０】
上記フレーム１には観測データの無線送信を要求するコマンド、観測ユニットのモードを指示するコマンドなどである。また、フレーム２は観測データである。
【００３１】
次に、観測局・中継局・集約局の動作内容を図５〜図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
図５は観測局の全体の処理手順を示すフローチャートである。まず、電源起動直後、ＧＰＳ受信機２、通信制御部３および無線制御部５を初期化する（Ｓ１）。
【００３３】
上記初期化処理の後、無線制御部５を起動し、集約局からの観測データの無線送信の要求（以下単に「呼び出し」と言う。）を待つ。この呼び出しがあれば、後述する処理手順によって集約局へ観測データを無線送信する（Ｓ２）。
【００３４】
その後、ＧＰＳ受信機２が求めた観測データを内部メモリへ記録し、ＲＴＣ時刻（通信制御部３の内部に備えているリアルタイムクロック回路の時刻）を校正する。そして、１時間ごとにＧＰＳ受信機２からの観測データをＲＭＧファイル形式でＡＴＡカードへ保存する。また、所定時間（例えば１時間）以上継続して測位異常が発生した場合に、ＧＰＳ受信機２をリセットする。（Ｓ３）。
【００３５】
そして、次回に観測データ受信をタイミングで起動するためにアラームを設定し、通信制御部３をスリープモードにする（Ｓ４→Ｓ５）。
その後、ＧＰＳ受信機２からの観測データの受信タイミング（３０秒周期の信号）で、観測ユニット（自分自身）を起動する（Ｓ６）。
【００３６】
したがって、３０秒ごと（秒の桁が００または３０のタイミング）で通信制御部３はスリープモードから起動し、ＧＰＳ受信機から観測データの受信処理を行う。そして００秒の時には上述したように集約局からの呼び出しの有無を検知して、それに応じた処理を行う。
【００３７】
図６は図５のステップＳ２の無線通信処理の手順を示すフローチャートである。まず、無線制御部５を起動する（Ｓ１１）。そして、無線制御部の現在のモードが「観測局モード」であれば、無線制御部５が安定するまでの時間（たとえば１秒）経過するのを待って、自局呼び出しの有無を判定する（Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４）。自局の呼び出しが無ければ、ここで無線制御部を直ちに再びスリープ状態として処理を終了する（Ｓ１４→Ｓ２０）。したがって、自局呼び出しがない限り、電力消費は最低限に抑えられる。
【００３８】
上記の自局呼び出しがあれば、その呼び出しが停止するまでエコーバックを送信する（Ｓ１４→Ｓ１５）。その後、集約局側からのファイル転送要求によってＡＴＡカード４内の観測ファイルを集約局へ転送する（Ｓ１６→Ｓ１７）。集約局からスリープ要求を受信した時、または自局の呼び出し時に指定された時間が経過すれば、上記観測ファイルの転送を終了する（Ｓ１８→Ｓ２０）。集約局は、上記観測ファイルを完全に受信すれば、この観測局に対してスリープ要求を送信することによって、観測局の無線制御部を直ちにスリープ状態とする。また、電波状況の悪化や集約局側の動作状況に応じて、観測局に対してスリープ要求が送信できない場合に備えて、集約局は観測局を自動的にスリープ状態にするまでの時間を呼び出し時に指定する。このように集約局の無線通信の時間を最小限なものとすることにより、観測局（または後に述べる中継局）としての観測ユニットの電力消費を最低限なものとする。
【００３９】
もし、集約局から中継指示を受信すれば、自局を「中継局モード」へ切り替えてスリープ状態にする（Ｓ１６→Ｓ１９→Ｓ２０）。その後、０秒エポックでこの観測ユニットの無線制御部が起動すれば、現在モードは「中継局モード」となっているので、指定された観測局を呼び出す（Ｓ１２→Ｓ２１）。この指定された観測局とは、上記中継指示と共に指定されるものである。その後、無線制御部が安定するまで（１秒）待って、上記指定された観測局からの応答があれば、その観測局から観測ファイルを回収し、ＡＴＡカードへ保存する（Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２５）。観測ファイルの回収が終了すれば、または呼び出し時に指定された時間が経過すれば、上記指定観測局に対してスリープ要求を送信する（Ｓ２４，Ｓ２５→Ｓ２６）。その後、自局を「観測局モード」へ戻し、スリープ状態とする（Ｓ２７→Ｓ２０）。
【００４０】
次に、集約局の処理手順について図７・図８を参照して説明する。
まず初期化処理を行う（Ｓ３０）。その後、スケジュール時刻になれば、後述する無線通信処理（複数の観測局から観測ファイルを収集する処理）を行う（Ｓ３１→Ｓ３５）。また、スケジュール時刻以外でも緊急時の手動操作により、無線通信処理を行う（Ｓ２７→Ｓ３０）。その後、収集した観測ファイルを監視装置へＦＴＰで転送する（Ｓ３６）。
【００４１】
無線通信処理を実行する時刻以外では監視装置（パソコン）との接続ポートを自動着信待ちにする（Ｓ３３）。その後、ＧＰＳ観測データの受信処理を行う（Ｓ３４）。これは観測局と同じ処理であり、観測局と同様に集約局の測位を行う。
【００４２】
図８は図７のステップＳ３５の無線通信処理の手順を示している。
〈直接観測局を呼び出す場合〉
まず無線制御部を起動し、観測局を呼び出す（Ｓ４１→Ｓ４２）。その後、無線制御部が安定するまで（１秒）待って、観測局から応答があれば、その観測局から観測ファイルを回収し、ＡＴＡカードへ保存する（Ｓ４３→Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４９）。
【００４３】
観測ファイルの回収が終了すれば、または通信時間が所定時間経過すれば、スリープ要求を送信する（Ｓ５０）。
【００４４】
〈中継局を介して観測局を呼び出す場合〉
無線制御部を起動し、中継局として機能させる観測ユニットを呼び出す（Ｓ４１→Ｓ４２）。呼び出し応答があれば、無線制御部を「中継モード」へ切り替える（Ｓ４３→Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６）。スリープ要求を受信すれば、または所定の通信時間が経過すれば、無線制御部を「観測局モード」へ戻す（Ｓ４７→Ｓ４８）。
【００４５】
中継の失敗時は、接続可能な観測ユニットへ中継指示を出し、再び呼び出しを行う（Ｓ４４→Ｓ５１→Ｓ５２→Ｓ５３→Ｓ４２）。
【００４６】
以上のようにして、集約局として動作する観測ユニットは、観測局から直接または中継局を経由して複数の観測ファイルをスケジュールに合わせて収集する。
【００４７】
このように、観測ユニットを観測局として、または観測局兼中継局として機能させるようにしたことにより、例えば図９に示すように観測ユニットＣを中継局として用いる経路（実線の矢印）と、観測ユニットＡを中継局として用いる経路（破線の矢印）のいずれの経路でも、集約局が観測ユニットＡ〜Ｃの観測ファイルを収集できるようになる。
【００４８】
また、予備の集約局を予め設置しておくか、所定の観測ユニットを集約局として機能させることにより、図９に示すように、観測ユニットＢを中継局として作用させて、予備の集約局で観測ユニットＡ〜Ｃの観測ファイルが収集可能となる。
【００４９】
次に、第２の実施形態である観測データ回収システムおよび観測データの回収方法について図１０を参照して説明する。
第１の実施形態では、集約局が時刻に同期して観測局に対して観測データの無線送信を要求し、観測局が時刻に同期して起動し、集約局からの要求に応じて観測データを無線送信するようにし、その後にスリープ状態に戻るようにした。この第２の実施形態では、各観測局は常時待ち受け状態にしておき、集約局から送信要求があったとき、それに応答して観測データを無線送信する。
【００５０】
図１０は、観測局の全体の処理手順を示すフローチャートである。まず、電源起動直後、ＧＰＳ受信機２、通信制御部３および無線制御部５を初期化する（Ｓ１′）。
【００５１】
上記初期化処理の後、無線制御部５を起動し、集約局からの観測データの無線送信の要求（呼び出し）を待つ。この呼び出しがあれば、後述する処理手順によって集約局へ観測データを無線送信する（Ｓ２′）。
【００５２】
その後、ＧＰＳ受信機２が求めた観測データを内部メモリへ記録し、ＲＴＣ時刻（通信制御部３の内部に備えているリアルタイムクロック回路の時刻）を校正する。そして、１時間ごとにＧＰＳ受信機２からの観測データをＲＭＧファイル形式でＡＴＡカードへ保存する。また、所定時間（例えば１時間）以上継続して測位異常が発生した場合に、ＧＰＳ受信機２をリセットする。（Ｓ３′）。
【００５３】
図１０のステップＳ２′の処理は、図６に示した処理内容から観測局のスリープ関係の処理（ステップＳ２０，Ｓ２６）を除いたものに等しい。
【００５４】
また、集約局の処理内容は図７に示した処理と同じである。但し、そのステップＳ３５の無線通信処理では、図８に示した処理内容から集約局のスリープ関係の処理（ステップＳ５０，Ｓ５５）を除いたものに等しい。
【００５５】
このようにして、各観測局は常時待ち受け状態にしておき、集約局から送信要求があったとき、それに応答して観測データを無線送信する。この場合、各観測局は待機時にも受信回路での電力消費が生じるが、最も電力消費が大きいのは無線送信時である。各観測局は、実際に送信が必要な時点でのみ観測データを無線送信するので、無線送信時間が最小限の時間となり、全体の電力消費は大きく抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】観測データ回収システムおよび観測データの回収方法を適用したシステム構成図
【図２】観測ユニットの構成を示すブロック図
【図３】観測データの回収経路の例を示す図
【図４】局間での双方向のデータ伝送のタイミングを示す図
【図５】第１の実施形態における観測局の全体の処理手順を示すフローチャート
【図６】図５における無線通信処理の手順を示すフローチャート
【図７】集約局の全体の処理手順を示すフローチャート
【図８】図７の無線通信処理の手順を示すフローチャート
【図９】局間でのデータの流れを示す図
【図１０】第２の実施形態における観測局の全体の処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
【００５７】
１０−観測ユニット
１０ａ〜１０ｈ−観測局
１０ｉ，１０ｊ−中継局
１０ｋ−集約局
１２−監視装置
１３−監視装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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