(57)【要約】【課題】本発明は、無線ノード監視システムに関し、詳しくは、無線通信リンクを備えたセンサ装置システムとネットワークに関し、より詳しくは、無線でデータを送信するセンサノードを監視してセンササンプリング時間を提供するシステムに関する。【解決手段】この方法では多数の無線ノードを提供するが、これらの無線ノードそれぞれは、レシーバ、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、およびカウンタを有する。カウンタはＲＴＣのティックをカウントする。この方法では、それぞれの無線ノードのレシーバによる受信のために共通ビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を送信し、共通ビーコンを受ければ、それぞれのカウンタを第１設定値にセッティングする。【選択図】図１
2013527637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．多数の無線センサノードを提供し、それぞれの無線センサノードがレシーバ、ＲＴＣ、およびカウンタを含み、前記ＲＴＣのティックを前記カウンタがカウントするステップ；
ｂ．前記無線センサノードそれぞれのレシーバの受信のために共通ビーコンを送信するステップ；および
ｃ．前記共通ビーコンを受信すれば、それぞれのカウンタを１番目設定値にセッティングするステップ；
を含むことを特徴とする、データサンプリング方法。
【請求項２】
無線センサノードごとにプロセッサを有し、前記プロセッサが前記カウンタを含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータサンプリング方法。
【請求項３】
前記プロセッサがスリープモードと正常モードを有し、多数の無線センサモードそれぞれのプロセッサを前記スリープモードで同時に覚ますステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のデータサンプリング方法。
【請求項４】
前記無線センサノードそれぞれがセンサを有し、カウンタが所定のセンサカウンタ値に到達すれば、前記センサでデータをサンプリングするステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータサンプリング方法。
【請求項５】
前記無線センサノードそれぞれがセンサを有し、多数の無線センサノードそれぞれのセンサで同時にデータをサンプリングするステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータサンプリング方法。
【請求項６】
前記センサがストレーンセンサ、振動センサ、ロードセル、トルクセンサ、圧力センサ、および加速度計からなる群より選択されることを特徴とする、請求項５に記載のデータサンプリング方法。
【請求項７】
前記無線センサノードそれぞれがトランシーバを有し、このトランシーバはセンサデータを送信しながら共通ビーコンを受信することを特徴とする、請求項１に記載のデータサンプリング方法。
【請求項８】
前記カウンタ値が所定の送信−カウンタ値に到達するとき、それぞれの無線センサノードから送信を行うステップをさらに含み、センサノードごとに送信−カウンタ値が異なることを特徴とする、請求項７に記載のデータサンプリング方法。
【請求項９】
前記無線センサノードが送信をするとき、ＴＤＭＡ送信スケジューリングを利用することを特徴とする、請求項８に記載のデータサンプリング方法。
【請求項１０】
前記無線センサノードそれぞれがエネルギー収獲素子を含み、前記エネルギー収獲素子で送信機を作動させるエネルギーを供給するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のデータサンプリング方法。
【請求項１１】
前記トランシーバがブルートゥース、ワイファイ、ジグビ（Ｚｉｇｂｅｅ）、ナノトロン（Ｎａｎｏｔｒｏｎ）、イーサネット、ノルディック（Ｎｏｒｄｉｃ）、セルラーリンク（ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｌｉｎｋ）、およびＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）からなる群より選択されたことを含むことを特徴とする、請求項７に記載のデータサンプリング方法。
【請求項１２】
前記送信をするとき、エラー修正を利用するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータサンプリング方法。
【請求項１３】
アクションカウンタ（ａｃｔｉｏｎ  ｃｏｕｎｔｅｒ）を提供するステップと、前記アクションカウンタが所定のアクション−カウンタ値に到達するとき、アクション（行為）を行うステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータサンプリング方法。
【請求項１４】
前記無線センサノードそれぞれがセンサをさらに含み、前記アクション（行為）がセンサでデータをサンプリングすることを含むことを特徴とする、請求項１３に記載のデータサンプリング方法。
【請求項１５】
前記無線センサノードそれぞれが第２タイマーをさらに含み、第２タイマーを利用して無線センサノード間の同期化エラーの大きさを決定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータサンプリング方法。
【請求項１６】
前記ＲＴＣの周波数が調節可能であり、前記第２タイマーを利用してＲＴＣの周波数を調節するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載のデータサンプリング方法。
【請求項１７】
ａ．多数の無線センサノードを提供し、それぞれの無線センサノードがレシーバとＲＴＣを含むステップ、
ｂ．共通ビーコンを送信し、このビーコンに基づいてそれぞれのセンサノード内のＲＴＣを同期化するステップ、および
Ｃ．前記無線センサノードそれぞれによって同時に行為を実行し、それぞれのセンサノードのタイミングが前記同期化されたＲＴＣによって決定されるステップ、
を含むことを特徴とする、行為（アクション）実行方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権）
本願は２０１０年１月１１日出願の米国特許仮出願第６１／２９３，９４８（発明の名称「無線センサ同期化方法」）の便益を主張し、本明細書に組み込む。
【０００２】
（関連文献）
本願は先行技術文献欄に記載の刊行物に関連し、これらはすべて本明細書において組み込まれる。
【０００３】
（技術分野）
本発明は無線ノード監視システムに関し、詳しくは、無線通信リンクを備えたセンサ装置システムとネットワークに関し、より詳しくは、無線でデータを送信するセンサノードを監視してセンササンプリング時間を提供するシステムに関する。
【背景技術】
【０００４】
ネットワークのセンサを監視するのに、昔から無線センサノードを利用してきた。しかし、センサのサンプリング時間は、正確に決定して制御するのが極めて難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】３，６９５，０９６  Ｓｔｒａｉｎ  ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ
【特許文献２】４，２８３，９４１  Ｄｏｕｂｌｅ  ｓｈｅａｒ  ｂｅａｍ  ｓｔｒａｉｎ  ｇａｕｇｅ  ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ
【特許文献３】４，３６４，２８０  Ｄｏｕｂｌｅ  ｓｈｅａｒ  ｂｅａｍ  ｓｔｒａｉｎ  ｇａｕｇｅ  ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ
【特許文献４】７，１８８，５３５  Ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ  ｈａｖｉｎｇ  ｓｔｒａｉｎ  ｇａｕｇｅｓ  ｏｆ  ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｌｏｃａｔｉｏｎ
【特許文献５】６，６２９，４４６  Ｓｉｎｇｌｅ  ｖｅｃｔｏｒ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉ−ａｘｉｓ  ｌｏａｄ  ｃｅｌｌｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ  ａ  ｍｕｌｔｉ−ａｘｉｓ  ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ
【特許文献６】７，１７０，２０１  Ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
【特許文献７】７，０８１，６９３  Ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
【特許文献８】７，１４３，００４  Ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  ３６０  ｄｅｇｒｅｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ
【特許文献９】６，８７１，４１３  Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ  ｉｎｃｌｉｎｏｍｅｔｅｒ  ｆｏｒ  ａｎｇｌｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｗｉｔｈ  ａｃｃｕｒａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ
【特許文献１０】６，５２９，１２７  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｒｅｍｏｔｅ  ｐｏｗｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｏｆ  ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ，ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｍｏｄｕｌｅｓ
【特許文献１１】５，８８７，３５１  Ｉｎｃｌｉｎｅｄ  ｐｌａｔｅ  ３６０  ｄｅｇｒｅｅ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ａｎｇｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ
【特許文献１２】２００５０１４６２２０  Ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
【特許文献１３】２００５０１４０２１２  Ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
【特許文献１４】２００５０１１６５４５  Ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
【特許文献１５】２００５０１１６５４４  Ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
【特許文献１６】２００５０１０５２３１  Ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
【特許文献１７】２００４００７８６６２  Ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
【特許文献１８】２００６０１０３５３４  Ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ  ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｏｂｊｅｃｔｓ  ｉｎ  ａ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ
【特許文献１９】０９／７３１，０６６  Ｄａｔａ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｄｅｖｉｃｅ（Ａｔｔｏｒｎｅ  ｙＤｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １０２４−０３４）
【特許文献２０】０９／７６８，８５８  ＆  １０／２１５，７５２（ｄｉｖｉｓｉｏｎａｌ）Ｍｉｃｒｏｐｏｗｅｒ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １０２４−０３７）
【特許文献２１】７，２５６，５０５  Ｓｈａｆｔ  ｍｏｕｎｔｅｄ  ｅｎｅｒｇｙ  ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０１４），（“ｔｈｅ‘５０５  ｐａｔｅｎｔ”）
【特許文献２２】１１／０８４，５４１  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０１６）
【特許文献２３】１１／０９１，２４４  Ｓｔｒａｉｎ  Ｇａｕｇｅ  ｗｉｔｈ  Ｍｏｉｓｔｕｒｅ  Ｂａｒｒｉｅｒ  ａｎｄ  Ｓｅｌｆ−Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０１７），（“ｔｈｅ‘２４４  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”）
【特許文献２４】１１／２６０，８３７  Ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ  ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｏｂｊｅｃｔｓ  ｉｎ  ａ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０１８）
【特許文献２５】１１／３６８，７３１  ａｎｄ  ６０／６５９，３３８  Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ，（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｏｓ．１１５−０１９  ＆  １１５−０２８）
【特許文献２６】１１／６０４，１１７，Ｓｌｏｔｔｅｄ  Ｂｅａｍ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０２２），（“ｔｈｅ‘１１７  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”）
【特許文献２７】１１／５８５，０５９，Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｄａｍａｇｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｓｙｓｔｅｍ（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０３６）
【特許文献２８】１１／５１８，７７７，Ｅｎｅｒｇｙ  Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｈｅａｌｔｈ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０３０）
【特許文献２９】６０／８９８，１６０  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｈａｒｖｅｓｔｅｒ，（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０５２）
【特許文献３０】６０／４９７，１７１  Ａ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０５１）
【特許文献３１】１２／３６０，１１１，“Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ  Ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｌｏａｄ  Ｓｅｎｓｏｒ，”ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０５９，ｆｉｌｅｄ  Ｊａｎｕａｒｙ  ２６，２００９（“ｔｈｅ‘１１１  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．”）。
【特許文献３２】６１／１６９，３０９，“Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｅｓ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，”ｆｉｌｅｄ  Ａｐｒｉｌ  １５，２００９，（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ１１５−０６７）
【特許文献３３】６１／１７９，３３６，“Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ＲＦＩＤ  Ｔａｇ  ｗｉｔｈ  Ｎｏｎ−Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｕｓｅ，”ｆｉｌｅｄ  Ｍａｙ  １８，２００９，（ａｔｔｏｒｎｅｙ  ｄｏｃｋｅｔ  ｎｕｍｂｅｒ  １１５−０６８）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａｒｍｓ、Ｓ．Ｗ．、Ｔｏｗｎｓｅｎｄ、ＣＰ．、Ｇａｌｂｒｅａｔｈ、Ｊ．Ｈ．、Ｃｈｕｒｃｈｉｌｌ、Ｄ．Ｌ、Ｐｈａｎ、Ｎ．、“Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｉｎｇ、ＲＦＩＤ、Ｄａｔａ  Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ、＆  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ”、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ６５ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｆｏｒｕｍ、Ｇｒａｐｅｖｉｎｅ、ＴＸ、ｔｏ  ｂｅ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  Ｍａｙ  ２９−３１、２００９；
【非特許文献２】Ａｒｍｓ、Ｓ．Ｗ．、Ｔｏｗｎｓｅｎｄ、ＣＰ．、Ｃｈｕｒｃｈｉｌｌ、Ｄ．Ｌ．、Ｇａｌｂｒｅａｔｈ、Ｊ．Ｈ．、Ｃｏｒｎｅａｕ、Ｂ、Ｋｅｔｃｈａｍ、Ｒ．Ｐ．、Ｐｈａｎ、Ｒ．、“Ｅｎｅｒｇｙ  Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ、Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｈｅａｌｔｈ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”、２ｎｄ  Ａｓｉａ−Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  ＳＨＭ、Ｍｅｌｂｏｕｒｎｅ、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２−４、２００８；
【非特許文献３】Ｓ．Ｗ．Ａｒｍｓ、Ｊ．Ｈ．Ｇａｌｂｒｅａｔｈ、ＣＰ．Ｔｏｗｎｓｅｎｄ、Ｄ．Ｌ．Ｃｈｕｒｃｈｉｌｌ、Ｂ．Ｃｏｒｎｅａｕ、Ｒ．Ｐ．Ｋｅｔｃｈａｍ、ＮａｍＰｈａｎ、“Ｅｎｅｒｇｙ  Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ  Ｔｉｍｉｎｇ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｉｒｃｒａｆｔ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｈｅａｌｔｈ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ、”ｔｏ  ｂｅ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｅｒｏｓｐａｃｅ  ＆  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＶＩＴＡＥ）、Ｍａｙ  １７−２０、２００９、Ａａｌｂｏｒｇ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ａｎｄ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｅｎｔｒｅ、Ａａｌｂｏｒｇ、Ｄｅｎｍａｒｋ；
【非特許文献４】“ＷＳＤＡ（登録商標）−Ｂａｓｅ−ｍＸＲＳＴＭ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｏｖｅｒｖｉｅｗ、”ＭｉｃｒｏＳｔｒａｉｎ、Ｉｎｃ．、Ｗｉｌｌｉｓｔｏｎ  Ｖｅｒｍｏｎｔ、２０１０；
【非特許文献５】Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｒａｎｇｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ（ｍＸＲＳＴＭ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ＦＡＱｓ、ＭｉｃｒｏＳｔｒａｉｎ、Ｉｎｃ．、Ｗｉｌｌｉｓｔｏｎ  Ｖｅｒｍｏｎｔ、６  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２０１０
【非特許文献６】Ｓｅｌｖａｍ、Ｋ．、“Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  Ｐｉｔｃｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｅｓ、Ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ”、Ｍａｓｔｅｒｓ  Ｔｈｅｓｉｓ、Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｅｎｔｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ、ＴＵ  Ｄｅｌｆｔ、ＥＣＮ−Ｅ−０７−０５３、Ｊｕｌｙ  ２５、２００７。
【非特許文献７】ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｈｏｏｆｔ、Ｅ．、Ｐ．Ｓｃｈａａｋ  ａｎｄ  ｖａｎ  Ｅｎｇｅｌｅｎ、Ｔ．、“Ｗｉｎｄ  ｔｕｒｂｉｎｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｒｅｐｏｒｔ  ＥＣＮ−Ｃ−０３−ｌ  ｌ  ｌ、ＥＣＮ、２００３。
【非特許文献８】ｖａｎ  Ｅｎｇｅｌｅｎ、Ｔ．、“Ｄｅｓｉｇｎ  Ｍｏｄｅｌ  ａｎｄ  Ｌｏａｄ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉ−ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｍｏｄｅ  Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  Ｐｉｔｃｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｈｉｇｈｅｒ  Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）”、Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｗｉｎｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ａｔｈｅｎｓ、Ｇｒｅｅｃｅ、２００６。
【非特許文献９】ｖａｎ  Ｅｎｇｅｌｅｎ、Ｔ．、“Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｄｅｓｉｇｎ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａｅｒｏ−ｈｙｄｒｏ−ｓｅｒｖｏ−ｅｌａｓｔｉｃ  ｌｉｎｅａｒ  ｍｏｄｅｌｓ  ｆｒｏｍ  ＴＵＲＢＵ”、Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｗｉｎｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｍｉｌａｎｏ、Ｉｔａｌｙ、２００７。
【非特許文献１０】ｖａｎ  Ｅｎｇｅｌｅｎ、Ｔ．ａｎｄ  Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｈｏｏｆｔ、Ｅ．、“Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  Ｐｉｔｃｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ”、Ｒｅｐｏｒｔ  ＥＣＮ−Ｃ−０３−１３８、ＥＣＮ、２００３。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、センサのサンプリング時間を正確に決定して制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、データサンプリング方法に関する。この方法では多数の無線ノードを提供するが、これらの無線ノードそれぞれは、レシーバ、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、およびカウンタを有する。カウンタはＲＴＣのティック（ｔｉｃｋ）をカウントする。この方法では、それぞれの無線ノードのレシーバによる受信のために共通ビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を送信し、共通ビーコンを受ければ、それぞれのカウンタを第１設定値にセッティングする。
【０００９】
本発明は、アクション（行為）を実行する方法にも関する。この方法は多数の無線センサノードを提供するが、それぞれの無線センサノードがレシーバとＲＴＣを含む。この方法も共通ビーコンを送信し、このビーコンに基づいてそれぞれのセンサノード内のＲＴＣを同期化する。この方法も無線センサノードそれぞれによって同時に行為を行い、それぞれのセンサノードのタイミングが同期化されたＲＴＣによって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】無線センサノード内の素子と接続状態を示すブロック図である。
【図２】サンプリングを同期化する３つのセンサノードを示すフローチャートである。
【図３】３つのセンサそれぞれのサンプル開始点を表示する３つの無線センサノードを示すオシロスコープグラフである。
【図４】１時間に渡って収集されたサンプルパルスの開始点を表示する３つの無線センサノードに対するドリフトを示すオシロスコープグラフである。
【図５】短いスパイクは２５６Ｈｚで起こるセンササンプルを示し、長いパルスは送信を現すＴＤＭＡ方式を利用した同期化ネットワークで動作する３つのセンサを示すオシロスコープグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明者は、センサによってデータを取る行為のように、多数の無線ノードによって１つの行為（アクション）を同時に実行する方法を発見したが、無線ノードごとにレシーバ（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）、リアルタイムクロック（ＲＴＣ：Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）、およびカウンタ（ｃｏｕｎｔｅｒ）を備える。ＲＴＣの出力は、方形波のような波形を有する。ＲＴＣが１回ティックするたびに方形波が形成され、カウンタはこのようなティックをカウントする。それぞれの無線ノードのレシーバは、共通ビーコン（ｂｅａｃｏｎ）を受信する。共通ビーコンを受信したカウンタは、１番目設定値にリセットされる。このようにＲＴＣが効果的に同期化されれば、カウンタが行為のための設定値に到達したとき、すべての無線センサノードが同時にこの行為を取る。
【００１２】
無線センサノード
一実験によれば、図１のブロック図から分かるように、無線センサノード２０それぞれは、２．４ＧＨｚトランシーバチップ２４に連結したマイクロプロセッサ２２とセンサシグナルチェーン２６を有する。センサ２８ａ〜ｄがセンサシグナルチェーン２６に連結され、センサシグナルチェーンはマルチプレクサ３０（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）、計器増幅器３２、利得増幅器３４（ＰＧＡ）、アンチエイリアスフィルタ３６（ａｎｔｉ−ａｌｉａｓｉｎｇ  ｆｉｌｔｅｒ）、および１６−ビットＡ／Ｄコンバータ３８を有する。２ＭＢ非揮発性メモリ４６、４８のようなメモリがマイクロプロセッサ２２に連結される。バッテリ５０やエネルギー収穫機５２のような電源が、すべての素子に動力を供給するように連結される。マイクロプロセッサ２２に精密時計５４が連結される。
【００１３】
Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｉｎｃ．のＰＩＣ  １８Ｆ４６２０マイクロプロセッサと、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．のトランシーバチップＣＣ２４２０と、Ｍａｘｉｍ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＰｒｏｄｕｃｔｓのＲＴＣ  ＤＳ３２３４を使用した。
【００１４】
それぞれのノードに内蔵されたファームウエアは、下記の特徴を支援するようにプログラムされた。
−無線データ送信
−非揮発性メモリへのデータロギング（ｄａｔａ  ｌｏｇｇｉｎｇ）
−ホイートストンブリッジ（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ  ｂｒｉｄｇｅ）型センサレイを支援する最大４マルチプレキシド（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）センサチャネル
−１０、１２、１６−ビットＡ／Ｄ変換
−±３０μｓ以内の同期サンプリング（理論的に最悪の場合は、再同期速度が２０秒である±６０μｓである）
−プログラマブルサンプリング速度３２〜５１２Ｈｚ
−電力節減のためのバッファ送信
−受信確認と同じ基地局反応
−捨てられたデータパケット（ｄｒｏｐｐｅｄ  ｄａｔａ  ｐａｃｋｅｔｓ）の自動再送信
−ＴＤＭＡ送信スケジューリング（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）。
【００１５】
センサタイミング
一実施形態において、それぞれの無線センサノードは、ＲＴＣのような高精密温度補正時計とマイクロプロセッサを備えており、マイクロプロセッサにカウンタが付いている。このようなＲＴＣの出力は、マイクロプロセッサの入力ポートに直ぐに送られる。ＲＴＣは一定の間隔でティックし、ＲＴＣのティックがマイクロプロセッサのカウンタによってカウントされるが、このようなカウンタの特定の設定値で行為が実行される。このように、スリープモード（ｓｌｅｅｐ  ｍｏｄｅ）でマイクロプロセッサを覚ましたり、センサをサンプリングしたり、送信機にデータを送信するなどの行為が予め設定された時間や時間帯に起こるようになるが、この過程が図２のフローチャートに示されている。
【００１６】
作動中に、ＲＴＣのティックは、センサ計測時間を決定するカウンタ１と、データ送信時間を決定するカウンタ２と、ビーコンよりも先に受信モードに設定するカウンタ３に伝達される。あるカウンタが設定値に到達すれば、このカウンタがインタラプト信号（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  ｓｉｇｎａｌ）を送り、１００ステップにおいて、インタラプト信号によってマイクロプロセッサ２２がスリープモードから覚め、サンプリングやロギングや送信に必要な素子が覚め、それぞれのカウンタがリセットされる。
【００１７】
カウンタ１がインタラプト信号を提供したら、１０１〜１０３ステップにおいて、マイクロプロセッサ２２がセンサ計測を実行し、非揮発性メモリにデータをロギングする。続いて、１０４ステップにおいて、マイクロプロセッサ２２がセンサシグナルチェーンとメモリチップをスリープモードに転換する。
【００１８】
１０５〜１０７ステップにおいて、カウンタ２がインタラプト信号を提供したら、マイクロプロセッサ２２がロギングされたセンサデータからのパッケージデータを非揮発性メモリに保存し、トランシーバ２４はこのデータを送信する。続いて、１０８ステップにおいて、マイクロプロセッサ２２によってトランシーバ２４がスリープモードに入る。
【００１９】
１０９〜１１１ステップにおいて、カウンタ３がインタラプト信号を提供したら、マイクロプロセッサ２２はビーコンを受信する前にトランシーバ２４を受信モードに設定し、ビーコンが受信されれば、すべてのカウンタ値をリセットする。続いて、１１２ステップにおいて、マイクロプロセッサ２２がトランシーバ２４をスリープモードに設定する。
【００２０】
１１３ステップにおいて、マイクロプロセッサ２２は、次のカウンタのインタラプト信号を待機しながらスリープモードに入る。
【００２１】
実験において、ＲＴＣは３２ｋＨｚでティックし、本発明者は２５６Ｈｚでセンサをサンプリングした。このようなサンプリング速度において、ＲＴＣが３２、７６８／２５６＝１２８回ティックするたびにセンサをサンプリングした。したがって、マイクロプロセッサ内のカウンタの設定値は、初期値よりも大きい１２８であった。
【００２２】
さらに高い周波数で作動するＲＴＣを使用することもできるが、このようなＲＴＣは時間解像度（ｔｉｍｅ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が高く、例えば、送信開始信号を受けた無線センサノードによって実行される行為よりも大きい同期化を行うことができる。しかし、クロックの速度が速いほどさらに大きい電力が必要となるため、電力消費を最小化する必要がある場合には、遅いＲＴＣを使用する必要がある。
【００２３】
本発明は、与えられたＲＴＣ周波数に対する同期化を改善する方法も提供する。例えば、さらに遅いＲＴＣを使用しながらも時間差を補正するために、第２のクロックを追加で使用する各種無線モードにおける行為の同期化を改善することができるが、これについては後述して説明する。
【００２４】
センササンプリング行為とデータ送信行為とその他の行為は、それぞれ異なる速度で起こる。例えば、センサによってデータをサンプリングする行為が、データを送信する行為よりもさらに頻繁に起こることがある。センサからデータを取るような行為を実行するタイミングは、カウンタによって収集されたＲＴＶのティック回数を追跡し続けて設定値と比べて行われる。データを収集して送信するような１種以上の行為のために、複数の設定値を使用することもある。
【００２５】
例えば、上述したセンサノードでは１秒あたり２５６回のサンプリングをしたが、このノードでユーザが１秒あたり４回のデータ送信を所望することがある。この場合には、サンプル−カウンタが１２８回ティックするたびにＲＴＣをリセットするように設定し、１秒あたり２５６回の速度でサンプリングするようにする。一例として、６４回のデータサンプルが記録されるたびに送信−カウンタが送信を行うように設定することができる。
【００２６】
他の速度で他の行為をスケジュールするのに、他のカウンタを使用することができる。
【００２７】
ビーコンとセンサ同期化
センササンプルを同期化して複数のセンサノード間の送信をスケジュールするのに共通ビーコンを使用する。一例として、図１に示す基地局装置６０や指定された無線センサノードによって１秒ごとにビーコンが送られる。ビーコンは指定されたカウンタ値で生じ、無線センサノード全体がビーコンを受信したとき、センサノード全体が指定された値に一致するように自体カウンタを調節する。例えば、指定された値がカウンタ値＝２０であることがある。ビーコンを受けた無線センサノードそれぞれは自体カウンタ値を２０に調節する。
【００２８】
したがって、それぞれの無線センサノード内のカウンタメモリ位置がビーコンを受信したときと同じ値に調節され、このようなカウンタメモリ位置は、ＲＴＣがティックするたびに該当ノードで１つずつアップデートされ続ける。ビーコンがすべてのカウンタを同期化して直ぐにＲＴＣがすべて同じ速度でティックするため、ＲＴＣと自体カウンタを基盤としたそれぞれの無線センサノードの行為が他のすべての無線センサノードの行為と同期化する。ＲＴＣの速度差によるすべてのドリフト（ｄｒｉｆｔ）は、次のビーコンが受信されるときに再修正される。
【００２９】
ドリフト（Ｄｒｉｆｔ）
それぞれのセンサノードにあるＲＴＣは所定の許容誤差を有するが、このような許容誤差は、他のセンサノードのクロックに対する自体クロックの最大ドリフトを示す。例えば、許容誤差が±３ｐｐｍであるＲＴＣの最大ドリフトは、１秒あたり±３μｓである。
【００３０】
周期的な同期化がないドリフトの大きさを示すテストを実施した。２時間に渡るテスト初期にのみ時間同期化ビーコンを受け、−４０℃〜＋８５℃の温度に露出したシステムのタイミング正確度は最大５ｍｓであることが明らかになった。
【００３１】
無線センサノード間のセンササンプリングが極めて多く逸脱しないように、本発明では、無線センサノード全体がビーコンに同期化するようにした。ビーコン再同期化速度は、ユーザの必要に応じて変わることがある。ビーコン間隔の短いほど同期化が改善され、ビーコン間隔の長いほど電力が節減される。
【００３２】
同期化の正確度
ＲＴＣの１回以上のティックによってカウントがドリフトされたら、センサノードはタイミングを調節するだけである。このために、センサノードの最適の同期化時間解像度は±１／（ＲＴＣ出力周波数）である。
【００３３】
以上で説明した方法を利用し、多数のそれぞれの無線センサが長い時間に渡ってサンプリングを同期的に維持することを確認するテストを行った。このテストにおいて、３つのセンサノードをそれぞれ異なるストレーンゲージに連結し、２５６Ｈｚの同期化サンプリングモードに設定した。図３のような方形パルスをキャプチャするのにオシロスコープ（ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ）を使用し、３つのセンサそれぞれのサンプリング開始点を表示した。
【００３４】
それぞれの時間ドリフトのよりも正確な影響を求めるために、このようなセットアップを利用してさらなる同期化テストを行った。このテストにおいて、３つのセンサノードそれぞれのサンプルパルスの開始点を多チャネルオシロスコープのグラフモードを利用して１時間に渡って収集し、図４のようなドリフトグラフを求めた。１秒あたり２５６個のサンプルのデータ獲得速度において、それぞれのセンサのすべてサンプル数は９２１、６００個であった。このようなテスト結果から得た相対的時間ドリフトは、図４のスクリーンキャプチャで表示されたサンプルパルスの開始点から分かるように±３０ｍｓであり、この値は２秒間隔で繰り返されるビーコン同期化から予想される値と一致する。
【００３５】
同期化精密調整のための第２クロック
上の実施形態において、センサノードはウェークアップ（ｗａｋｅｕｐ）とサンプリングタイマとして３２ｋＨｚ  ＲＴＣを使用した。上述したように、このときの最適の同期化精密度は±１／３２ｋＨｚや±３０μｓであった。
【００３６】
第２クロックを速度がさらに速いものを使用してサンプリング同期化を精密調節すれば、正確度を高めることができる。ビーコンを受けたＲＴＣカウンタが指定された値に設定され、第２クロックが作動を開始する。第２クロックは２０ＭＨｚ程度の高速で動作し、ビーコンが到着した後、その次の３２ｋＨｚのＲＴＣがティックするまでの時間を測定する。このように測定された時間差がセンサノードに保存され、連続するそれぞれのサンプリングタイムスタンプを調整することができる。このような第２タイマーの解像度は、μｓ単位であることができる。ここでは、解像度が１／２０μｓである。この方法を利用すれば、サンプリングタイムスタンプの解像度をウェークアップタイマの解像度よりもさらに高めることができる。マイクロプロセッサのシステムクロックが第２クロックを提供することができる。第２クロックを使用しても電力消費に悪影響を及ぼさないが、これはマイクロプロセッサが既に動作してビーコンを受けてシステムクロックが動作するためである。
【００３７】
一方、Ｉｎｔｅｒｓｉｌ社のＩＳＬ１２０２０Ｍのように周波数を調節することができるＲＴＣに対し、第２クロックを利用してビーコンが到着した後、その次のＲＴＣカウンタがティックするときまでの遅延時間を測定する。次に、このように測定された時間を参考してＲＴＣカウンタの周波数を調節する。この作業をそれぞれの無線センサノードごとに行えば、すべての無線センサノードのＲＴＣの周波数が第２クロックの解像度内で同期化される。
【００３８】
それぞれのＲＴＣの内蔵メモリやレジスタは、ＲＴＣの周波数を含んでＲＴＣの動作モードを決定する値を有する。これらの値を変えて周波数を調節することができる。このような値は、所望する周波数変化を測定した計算によって決定される。
【００３９】
多くのセンサノードのＲＴＣが時間が経過しながら次第に広がる反面、ＲＴＣの同期化はそれぞれのビーコンに対して繰り返される。例えば、ビーコンの周期が１秒あたり１回であれば、同期化が再保存される周期も１秒あたり１回である。周波数正確度が±３ｐｐｍであるクロックの場合、２つのノードが６μｓのビーコン間隔だけ広がることができる。
【００４０】
この方法を利用し、同期化の正確度をＲＴＣの許容誤差と再同期化速度で限定する。±３ｐｐｍのＲＴＣと１秒のビーコンアップデート速度において、センサノードは、±３μｓのビーコン範囲内で同期化したサンプリングを示す。
【００４１】
一例として、データ収集とセンサノード配列からの時間同期化を促進するために、ＷＳＤＡ（登録商標）  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｄａｔａ  ＡｇｇｒｅｇａｔｏｒＴＭのようなデータ集合ノードや、ＷＳＤＡ（登録商標）−Ｂａｓｅ−ｍＸＲＳＴＭのような基地局が開発されたが、これらはすべてアメリカバーモント州のＭｉｃｒｏＳｔｒａｉｎ社で開発されたものであり、有無線センサネットワークからデータを収集することができる。ストレーンセンサを含んだセンサノード配列をＢｅｌｌ  Ｍ４１２ヘリコプターに設置した。ＷＳＤＡからの時間基準をすべてのネットワークノードに知らせて各ノードの精密時計を同期化した。ＷＳＤＡはタイミング基準手段であり、ＧＰＳを利用した。
【００４２】
ＷＳＤＡは、無線センサネットワークにおけるデータ収集とタイミング管理を担当した。ＷＳＤＡは、ＧＰＳレシーバ、タイミングエンジン、Ｌｉｎｕｘ２．６運用のマイクロプロセッサコア、ＣＡＮバスコントローラ、および無線コントローラを特徴とし、大容量内蔵データ保存が可能であることは勿論、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、セルリンク（ｃｅｌｌｌｉｎｋ）を利用してデータをオンラインデータバスに直接送信することもできる。
【００４３】
それぞれの無線センサノードがＧＰＳに同期化する間、ＧＰＳ信号を受けてビーコンを送信する単一基地局や無線センサデータ集合器のため、さらに多くの電力が消費される。この場合、無線センサノードは、自体ＧＰＳラジオ（ｒａｄｉｏ）が不必要となる。
【００４４】
無線センサノードにストレーンゲージ、加速度計、負荷／トルクセル、サーモカップル（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）、およびＲＦＩＤがある。多様なサンプリング速度でデータが収集されてタイムスタンプされた後、ＷＳＤＡのＳＱＬデータベースに集まった。
【００４５】
したがって、ＷＳＤＡは、データを収集するための核心場所を提供する他に、それぞれのセンサモードの内蔵された精密時計を同期化させるビーコン機能も提供する。例えば、ノードサンプリングを初期化したりノード時計を同期化しろというネットワーク命令語に対する無線ノードネットワーク初期同期化は、±４μｓに測定された。
【００４６】
送信スケジューリング（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）
データをタイムスタンプした後に送信する前に、暫くの間バッファリングした。サンプリングした後にデータを送信することとは反対に、バッファリングにより、センでは無線始動とパッケージオーバーヘッドに対する電力を節減することができる。また、多くの無線センサノードが互いに干渉せずに同じ無線チャネルでデータを送信することができるように、送信時間を多様に操作することができた。
【００４７】
送信衝突を避けて１つの基地局が支援する無線センサの数を最大化するために、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式を利用した。この方式は、ネットワーク内のセンサノードごとにそれぞれ固有のタイムスロット（ｔｉｍｅｓｌｏｔ）を割り当てる。センでは自身に割り当てられた時間帯にのみデータを送信するため、衝突が全く起こらない。
【００４８】
長い時間に渡って時分する安全性を立証するテストを行った。図５のオシロスコープキャプチャは、ＴＤＭＡ送信体系を利用しながら同期ネットワークで動作する３つのセンサを示す。この場合、短いスパイクは２５６Ｈｚで起こるセンササンプリングを示し、長いパルスは送信を示す。これらのセンサは、２つのサンプリング周期（または２つのタイムスロット）が互いに広がってＴＤＭＡ位置を維持するように設定された。
【００４９】
ネットワークでタイムスロットの大きさを一定に維持するように決定したが、送信周波数はサンプリング速度と稼動センサチャネルの数に応じて変わる。このようにすることで、構成が互いに異なる多様なセンサノードが同じネットワークから容易に支援を受けることができる。タイムスロットの大きさは、１／２５６または３．９ｍｓで選択した。このような大きさのタイムスロットは送信に十分であり、次のタイムスロットに先立って十分なバッファが可能である。
【００５０】
エラー修正
基地局は、これらの多様な値の不正確度によって損傷したり損失したデータを自動で認識する。基地局は、配達成功の確認や再送信データ要請を通じ、受信されたパッケージごとに迅速に応答する。
【００５１】
データ送信専用のタイムスロットの他にも、再送信のためのタイムスロットもセンサごとに割り当てられた。損失したり損傷したデータの場合、再送信が許可されるまで無線ノードがこのデータをバッファに臨時で保存する。
【００５２】
拡張性
基地局ごとにそれぞれのセンサノードに必要な帯域幅を基準として適切な数のセンサを支援することができる。センサノードの帯域幅は、サンプリング速度と利用されるセンサチャネルの数に応じて左右されるが、このようなセンサチャネルの数は１秒あたりのタイムスロットの数を決定する。すべてのセンサノードを再送信を通じたエラー修正に利用する場合、それぞれのノードに必要な帯域幅は２倍になる。下の表は、エラー修正を考慮して各ノードに関連する実際「帯域幅」を総帯域幅の割合として提示する。例えば、このモデルによれば、２５６Ｈｚでサンプリングしながらエラー修正を支援するネットワーク３−チャネル無線センサノードが現在３２個の無線センサノードや９６個の別途のストレーンゲージを支援することができる。
【００５３】
ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式では、ローカルネットワークの集合容量を追加周波数チャネルとして線形に拡張することができる。多様な基地局が同じソースを通じて同期化され、基地局ごとに固有の周波数チャネル（ＦＤＭＡ）でセンサ群を作動させることができる。例えば、別途の周波数チャネルに８つの基地局を併合するようにネットワークを拡張すれば、ネットワークの容量が２５６個の同期化したセンサノードに拡張し、ノードごとに２５６Ｈｚで３つのストレーンゲージをサンプリングすることができる。
【００５４】
エネルギー収獲
航空機の構造的負荷を追跡するために、同期化したエネルギー収獲無線センサネットワークを開発した。テストによれば、これらのセンサは、リアルタイムエラー修正をしながら成功的にサンプリングと送信タイミングを同期化した。本システムは、多様なセンサ配列とサンプリング速度を利用する多数の別途のセンサノードを支援するまで拡張できることを示した。また、センサノードがエネルギー収穫量よりも少ない電力を消費しながらも、サンプリング速度は最大５１２Ｈｚに至った。
【００５５】
以上の説明はあくまでも例示に過ぎず、当業者であれば添付の特許請求の範囲で定義された本発明の精神と範囲を逸脱しなくても、多様な変形が可能であろう。
【図３】
2013527637.tif 000003
【図４】
2013527637.tif 000004
【図５】
2013527637.tif 000005
【図１】
2013527637.tif 000006
【図２】
2013527637.tif 000007
【国際調査報告】
2013527637.tif 000008
2013527637.tif 000009