(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部信号に基づいて、第１の時刻信号と第２の時刻信号とを含む所定周期の時刻信号を
出力する時刻信号出力部と、
前記時刻信号出力部から取得した前記時刻信号と発振器の発振信号とに基づいて、セン
サーの計測のトリガー信号を生成する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記第１の時刻信号と前記第２の時刻信号の間の時間に複数の前記トリガー信号を生成
し、
前記第２の時刻信号が入力された場合に、前記第１の時刻信号と前記第２の時刻信号の
間の前記トリガー信号の数が所定数に満たないと判定された場合は、前記第２の時刻信号
の入力タイミングに対応するタイミングで前記トリガー信号を出力する修正処理を行うこ
とを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記処理部は、
前記第１の時刻信号と前記第２の時刻信号の間の時間の前記トリガー信号の数が前記所
定数になるように、前記第２の時刻信号に基づいて、複数の前記トリガー信号の出力タイ
ミングを修正することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記処理部は、
前記発振器の前記発振信号に基づいてカウント値を出力するカウンターと、
前記カウント値が設定値となった場合に前記トリガー信号を出力するトリガー信号出力
部と、
を含むことを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記処理部は、
前記カウント値が前記設定値に達する前に前記第２の時刻信号が入力された場合に、前
記トリガー信号を生成する前記修正処理を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記処理部は、
前記カウント値が前記設定値に達する前に前記第２の時刻信号が入力された場合であり
、且つ前記第２の時刻信号の入力時の前記カウント値が所与の閾値よりも大きい場合に、
前記トリガー信号を生成する前記修正処理を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記処理部は、
前記カウント値が前記設定値に達する前に前記第２の時刻信号が入力された場合であっ
ても、前記第２の時刻信号の入力時の前記カウント値が所与の閾値以下の場合は、前記ト
リガー信号を生成する前記修正処理を行わないことを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記第２の時刻信号と前記カウント値に基づいて、前記第１の時刻信号と前記第２の時
刻信号の間の時間の前記トリガー信号の数を前記所定数にする前記設定値を設定する設定
部を含むことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記設定部は、
前記カウント値の情報を、前記時刻信号の前記所定周期に比べて長い期間において積算
した積算値に基づいて、前記設定値を修正することを特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求項３乃至８のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記第２の時刻信号が入力された場合に前記カウンターの前記カウント値をリセットす
ることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記トリガー信号の番号と、前記トリガー信号に基づいて前記センサーにより計測され
たセンサー信号とを対応付ける処理を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記時刻信号出力部は、前記外部信号としてＧＰＳ（Global Positioning System）衛
星信号を受信するＧＰＳ受信機であることを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記時刻信号出力部は、前記外部信号として無線信号を受信する無線受信機であること
を特徴とする制御装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の制御装置と、
前記センサーと、
を含むことを特徴とする計測システム。
【請求項１４】
第１の時刻信号と第２の時刻信号とを含む所定周期の時刻信号を取得する処理を行い、
前記時刻信号と発振器の発振信号に基づいて、前記第１の時刻信号と前記第２の前記時
刻信号の間の時間に、センサーの計測のトリガー信号を複数生成するトリガー信号生成処
理を行い、
前記トリガー信号生成処理において、
前記第２の時刻信号が入力された場合に、前記第１の時刻信号と前記第２の時刻信号の
間の時間の前記トリガー信号の数が所定数に満たないと判定された場合は、前記第２の時
刻信号の入力タイミングに対応するタイミングで前記トリガー信号を出力する修正処理を
行うことを特徴とするトリガー信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、計測システム及びトリガー信号生成方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々のセンサーを用いて土壌や構造物の状態検出（異常検知、モニタリング）を
行う計測システム（監視システム、モニタリングシステム）が知られている。ここでの構
造物は、建物、橋梁、法面といった人工構造物であってもよいし、自然斜面のような自然
構造物であってもよい。構造物の状態検出を行うことで、当該構造物の崩壊、崩落の発生
を抑止したり、崩壊等が起こった場合の被害拡大を抑止することが可能になる。或いは、
複数の振動センサーを用いた地震計も広く知られており、地震計では例えば地震源の推定
処理等が行われる。
【０００３】
このような土壌や構造物の状態検出では、対象となる土壌、構造物に対して複数のセン
サーが設置されることが多い。地震計での震源推定であれば、複数の観測点で振動を検出
し、振動が検出されたタイミングの時間差から震源を推定するためである。また、構造物
の状態解析においても、構造物の複数の点での傾斜に基づいて構造物の変形を推定する、
或いは構造物の複数の点での振動に基づいて、構造物に生じている振動の解析を行うとい
った手法が考えられ、複数のセンサーを利用する利点が大きい。
【０００４】
複数のセンサーを用いた解析を行う場合、各センサーのサンプリングタイミングの時間
差が充分に小さいこと、すなわちセンサー間でサンプリングタイミングの同期がとれてい
ることが重要となる。
【０００５】
特許文献１には、ＧＰＳ受信機からのクロックパルスに基づいて、時刻同期を行う手法
が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように、時刻同期を行う時刻発生装置とセンサーとを組み合わせて用いる
ことで、複数のセンサーを用いた場合にも、センサー間でのサンプリングタイミングの時
間差を小さくできると考えられる。
【０００８】
しかし、特許文献１では、センサーに対してサンプリングを実行させる信号（トリガー
信号）を出力する処理については具体的な開示はない。特に、ＧＰＳ信号に基づいて時刻
の補正を行う際には、それまでの推定時刻と補正後の時刻との間で飛びが発生する可能性
があり、トリガー信号の出力がスキップされてしまったり、過剰に行われたりするおそれ
があるが、特許文献１ではそのような状況を考慮していない。
【０００９】
本発明の幾つかの態様によれば、シンプルな制御により、単位時間当たりのトリガー信
号の出力数を調整可能な制御装置、計測システム及びトリガー信号生成方法等を提供でき
る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、外部信号に基づいて、第１の時刻信号と第２の時刻信号とを含む所
定周期の時刻信号を出力する時刻信号出力部と、前記時刻信号出力部から取得した前記時
刻信号と発振器の発振信号とに基づいて、センサーの計測のトリガー信号を生成する処理
部と、を含み、前記処理部は、前記第１の時刻信号と前記第２の時刻信号の間の時間に複
数の前記トリガー信号を生成し、前記第２の時刻信号が入力された場合に、前記第１の時
刻信号と前記第２の時刻信号の間の前記トリガー信号の数が所定数に満たないと判定され
た場合は、前記第２の時刻信号の入力タイミングに対応するタイミングで前記トリガー信
号を出力する修正処理を行う制御装置に関係する。
【００１１】
本発明の一態様では、制御装置は、第１の時刻信号と第２の時刻信号の間のトリガー信
号の数が所定数に満たないと判定された場合に、トリガー信号を出力する。これにより、
時刻信号間でのトリガー信号の数を調整することができ、センサーからの計測データと他
のデータとの対応付けや、対応付けられた情報に基づく解析処理等を容易にすることが可
能になる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記第１の時刻信号と前記第２の時刻信号
の間の時間の前記トリガー信号の数が前記所定数になるように、前記第２の時刻信号に基
づいて、複数の前記トリガー信号の出力タイミングを修正してもよい。
【００１３】
これにより、時刻信号間のトリガー信号の数を所定数にそろえることが可能になる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記発振器の前記発振信号に基づいてカウ
ント値を出力するカウンターと、前記カウント値が設定値となった場合に前記トリガー信
号を出力するトリガー信号出力部と、を含んでもよい。
【００１５】
これにより、内蔵の発振器とカウンターを用いて時刻信号間のトリガー信号を出力する
ことが可能になる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記カウント値が前記設定値に達する前に
前記第２の時刻信号が入力された場合に、前記トリガー信号を生成する前記修正処理を行
ってもよい。
【００１７】
これにより、第２の時刻信号の入力タイミングでのカウント値に基づいて修正処理を行
うことが可能になる。
【００１８】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記カウント値が前記設定値に達する前に
前記第２の時刻信号が入力された場合であり、且つ前記第２の時刻信号の入力時の前記カ
ウント値が所与の閾値よりも大きい場合に、前記トリガー信号を生成する前記修正処理を
行ってもよい。
【００１９】
これにより、第２の時刻信号の入力タイミングでのカウント値と閾値とに基づいて修正
処理を行うことが可能になる。
【００２０】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記カウント値が前記設定値に達する前に
前記第２の時刻信号が入力された場合であっても、前記第２の時刻信号の入力時の前記カ
ウント値が所与の閾値以下の場合は、前記トリガー信号を生成する前記修正処理を行わな
くてもよい。
【００２１】
これにより、第２の時刻信号の入力タイミングでのカウント値と閾値とに基づいて修正
処理を行うか否かを判定することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記第２の時刻信号と前記カウント値に基
づいて、前記第１の時刻信号と前記第２の時刻信号の間の時間の前記トリガー信号の数を
前記所定数にする前記設定値を設定する設定部を含んでもよい。
【００２３】
これにより、トリガー信号の出力に用いるカウンターの設定値を設定することが可能に
なる。
【００２４】
また、本発明の一態様では、前記設定部は、前記カウント値の情報を、前記時刻信号の
前記所定周期に比べて長い期間において積算した積算値に基づいて、前記設定値を修正し
てもよい。
【００２５】
これにより、カウント値の履歴に基づいて設定値を修正するため、トリガー信号の出力
タイミングを安定させること等が可能になる。
【００２６】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記第２の時刻信号が入力された場合に前
記カウンターの前記カウント値をリセットしてもよい。
【００２７】
これにより、トリガー信号の出力タイミングの誤差の蓄積を抑止することが可能になる
。
【００２８】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記トリガー信号の番号と、前記トリガー
信号に基づいて前記センサーにより計測されたセンサー信号とを対応付ける処理を行って
もよい。
【００２９】
これにより、センサー信号（計測データ）とトリガー信号の番号を対応付けて管理する
ことが可能になる。
【００３０】
また、本発明の一態様では、前記時刻信号出力部は、前記外部信号としてＧＰＳ（Glob
al Positioning System）衛星信号を受信するＧＰＳ受信機であってもよい。
【００３１】
これにより、ＧＰＳ受信機を用いて時刻信号を出力することが可能になる。
【００３２】
また、本発明の一態様では、前記時刻信号出力部は、前記外部信号として無線信号を受
信する無線受信機であってもよい。
【００３３】
これにより、無線受信機を用いて時刻信号を出力することが可能になる。
【００３４】
また、本発明の他の態様は、上記の制御装置と、前記センサーと、を含む計測システム
に関係する。
【００３５】
また、本発明の他の態様は、第１の時刻信号と第２の時刻信号を含む所定周期の時刻信
号を取得する処理を行い、前記時刻信号と発振器の発振信号に基づいて、前記第１の時刻
信号と前記第２の時刻信号の間の時間に、センサーの計測のトリガー信号を複数生成する
トリガー信号生成処理を行い、前記トリガー信号生成処理において、前記第２の時刻信号
が入力された場合に、前記第１の時刻信号と前記第２の時刻信号の間の時間の前記トリガ
ー信号の数が所定数に満たないと判定された場合は、前記第２の時刻信号の入力タイミン
グに対応するタイミングで前記トリガー信号を出力する修正処理を行うトリガー信号生成
方法に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】建物におけるセンサーの配置例。
【図２】制御装置の簡単な構成例。
【図３】制御装置の詳細な構成例。
【図４】計測システムの構成例。
【図５】計測システムの外観例。
【図６】発振周波数に誤差が生じた場合の時刻信号とトリガー信号の波形図。
【図７】カウント値をリセットした場合の時刻信号とトリガー信号の波形図。
【図８】本実施形態の手法による時刻信号とトリガー信号の波形図。
【図９】発振周波数に誤差が生じた場合の時刻信号とトリガー信号の波形図。
【図１０】本実施形態の手法による時刻信号とトリガー信号の波形図。
【図１１】本実施形態の同期制御を説明するフローチャート。
【図１２】ペアリング後のデータ構造の例。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の
範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明さ
れる構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３８】
１．本実施形態の手法
まず本実施形態の概要について説明する。上述したように、種々のセンサーを用いて土
壌や構造物の状態検出を行う計測システムが知られている。例えば振動センサーを用いる
場合、計測システムは、橋梁やビルの振動特性の解析（モーダル解析）を行ってもよい。
或いは、計測システムは、土壌の振動を検出することで地震に関する情報を検出、解析す
る地震計として実現されてもよい。
【００３９】
このような土壌や構造物の状態検出では、対象となる土壌、構造物に対して複数のセン
サーを設置し、各センサー間での同期をとることが重要となる。例えば地震計の震源推定
では、各センサーが時系列に土壌の振動を検出することで、各センサーが設置された観測
点における地震による振動波形が検出される。当該波形から、各観測点でのＰ波の到達タ
イミング、Ｓ波の到達タイミング、Ｓ波の到達からＰ波の到達までの時間（Ｓ−Ｐ時間）
がわかる。これにより、各観測点から震源までの距離を推定可能となる。例えば、観測点
Ａから震源までの推定距離がｒＡであり、観測点Ｂから震源までの推定距離がｒＢであり
、観測点Ｃから震源までの推定距離がｒＣである、という情報が求められる。各観測点の
位置はセンサー設置時に既知であるため、各観測点の位置とｒＡ〜ｒＣとを用いることで
震源の位置を推定できる。
【００４０】
或いは、建物の振動を検出する際にも、複数のセンサーが利用される。図１は建物に対
するセンサーの設置例を表す模式図である。図１のＦ１〜Ｆ５はそれぞれ建物の１階〜５
階の床を表し、Ｃ５は５階の天井を表し、Ｐ１，Ｐ２は柱を表す。図１の例では、コンク
リート基礎上に設けられるセンサーＳｂ、柱Ｐ１の表面のうち１階の床上の位置に設けら
れるセンサーＳ１ｎ、柱Ｐ１の表面のうち３階の床上の位置に設けられるセンサーＳ３ｎ
、柱Ｐ１の表面のうち５階の床上の位置に設けられるセンサーＳ５ｎ、５階の天井裏に設
けられるセンサーＳ５ｓの５つのセンサーが建物に配置される。このように、建物の複数
の箇所にセンサーを設け、各センサーにおいて振動を検出することで、精度のよい振動解
析が可能になる。例えばセンサーＳ５ｎで大きな振動が検出された場合、下層階部分も大
きく揺れている（建物全体が大きく揺れている）こともあれば、上層階部分が下層階部分
に比べて大きく揺れている場合もある。或いは、建物全体が同じ方向に揺れていることも
あれば、ねじれが生じるように揺れていることもある。いずれにせよ、Ｓ５ｎの出力だけ
では建物がどのように振動しているかの特定は難しい。その点、Ｓ５ｎの出力とともに、
他の位置のセンサーの出力も参照すれば、建物の振動状態を精度よく推定することができ
るし、当該振動による建物への影響の解析も精度よく実行できる。
【００４１】
このように複数のセンサーからのセンサー信号（以下、計測データ）を利用して解析を
行う場合、計測データ間の同期が重要となる。同期がとれていない場合、地震計の例であ
れば、Ｐ波の到達タイミング等が実際のタイミングとずれてしまう。例えば、観測点Ａ，
Ｂに設置された振動センサーに対して、観測点Ｃに設置された振動センサーの時刻がδだ
け進んでしまっていた場合を考える。この場合、観測点Ｃでは、実際には時刻ｔでＰ波が
到達しているのに、時刻ｔ＋δで到達したことになり、地震波の到達に時間がかかる、す
なわちｒＣが大きいと誤判定してしまう。結果として、ｒＡ，ｒＢに対してｒＣが過剰に
大きくなってしまうため、震源の位置の推定精度が低下する。
【００４２】
また、建物の例でも同様である。例えば、Ｓ１ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ５ｎの３つのセンサーの
設置位置で柱Ｐ１が同じ方向に移動するような振動（周期、位相が等しい振動）をしてい
たとする。この例において、Ｓ３ｎのセンサーが１／２周期分だけ時刻がずれてしまって
いた場合、柱Ｐ１は上部と下部が所与の方向に移動する際に、真ん中部分は逆方向に移動
するような振動をしていると判定されてしまう。つまり、同期がとれないことで、建物の
振動状態を適切に判定できず、解析精度が低下する。
【００４３】
また、土壌や構造物の状態検出では、センサーからの計測データ以外のデータも用いる
ことがある。例えば、法面等の状態検出の際には、法面の表面状態を監視するカメラから
の画像情報や、法面周辺の気象情報（天候、風向風速、降雨量、周辺河川の水位等）を用
いることがある。この場合にも、適切な解析を行うためには計測データと、画像情報、気
象情報との同期が重要となる。
【００４４】
これに対して、特許文献１のように、ＧＰＳ信号を用いて時刻同期を行う時刻同期装置
が知られている。特許文献１では、ＧＰＳ受信機からの基準時刻と、発振器のパルス信号
をカウントするカウンターのカウント値に基づいて、現在時刻を求めている。このような
手法を用いれば、各センサーで用いる時刻のずれを抑止できると考えられる。
【００４５】
しかし、特許文献１に開示されている手法はあくまで時刻同期を行うものであり、セン
サーでのサンプリング（計測データの計測、出力）のトリガーとなるトリガー信号の出力
手法については詳細な開示がない。
【００４６】
計測データの解析を行う際には、単位時間当たりの計測データの数は重要である。単位
時間当たりの計測データの数が各センサーで等しければ、複数のセンサーからの計測デー
タの対応付けは容易である。例えば、単位時間内での１番目のデータ、２番目のデータ、
…、Ｎ番目のデータといったように計測データを順序づけておけば、所与のセンサーから
の１番目の計測データを、他のセンサーからの１番目の計測データと対応付けるという容
易な処理により、センサー間での計測データの対応付けが完了する。
【００４７】
また、その後の解析処理においても単位時間当たりの計測データの数がそろうことが重
要となる。例えば、平均や分散等の統計的なデータ処理を行う場合にも、単位時間当たり
のデータ数が一定となるため、処理が容易となる。例えば、各センサーから同数の計測デ
ータを抽出すれば、抽出対象となる区間の長さが自動的にそろうことになるし、所定の区
間を対象としてデータ抽出を行えば、計測データの母数が自動的にそろうことになる。つ
まり、データ数の調整、或いは処理対象区間の調整が非常に容易となるため、解析処理が
容易になる。
【００４８】
しかし、特許文献１等の従来手法では、時刻同期について開示しているが、単位時間当
たりの計測データの数、すなわちセンサーに対して出力する単位時間当たりのトリガー信
号の数については考慮していない。時刻補正を行う場合、補正前の時刻と補正後の時刻と
に差（時刻飛び）が生じる。そのため、単純に所定時刻になった場合、或いはカウンター
のカウント値が所定値になった場合にトリガー信号の出力を行うと、出力すべきタイミン
グでトリガー信号が出力されなかったり、すでに出力が完了しているはずのトリガー信号
を再度出力してしまうといったおそれが生じる。結果として、単位時間当たりの計測デー
タの数が一定とならず、計測データの対応付けや解析処理の処理負荷が大きくなってしま
う。
【００４９】
そこで本出願人は、単位時間当たりのトリガー信号数を考慮した手法を提案する。本実
施形態に係る制御装置１００は、図２に示したように、外部信号に基づいて、第１の時刻
信号と第２の時刻信号とを含む所定周期の時刻信号を出力する時刻信号出力部１１０と、
時刻信号出力部１１０からの時刻信号と発振器（後述する図３の発振器１３０）の発振信
号とに基づいて、センサー２１０の計測（センシング）のトリガー信号を生成する処理部
１２０を含む。そして処理部１２０は、第１の時刻信号と第２の時刻信号の間の時間に複
数のトリガー信号を生成し、第２の時刻信号が入力された場合に、第１の時刻信号と第２
の時刻信号の間の時間のトリガー信号の数が所定数に満たないと判定された場合は、第２
の時刻信号の入力タイミングに対応するタイミングでトリガー信号を出力する修正処理を
行う。
【００５０】
ここで、外部信号とは、時刻信号出力部１１０が外部（より具体的には、制御装置１０
０とは異なる外部機器）から取得する信号であり、例えば後述するＧＰＳ衛星信号である
。また、時刻信号とは、所定周期の信号であり、例えば時刻信号の周期ＴｔｉｍｅはＴｔ
ｉｍｅ＝１（ｓｅｃ）である。この場合の時刻信号は、１秒間隔で出力されるパルス信号
、すなわちＰＰＳ（pulse per second）信号である。
【００５１】
また、第１の時刻信号と第２の時刻信号は、所定周期毎に出力される時刻信号の１周期
分の信号に対応し、例えば１つのパルスに対応する。第２の時刻信号は、具体的には第１
の時刻信号に隣り合う信号（第１の時刻信号の次の信号）であり、第２の時刻信号である
パルスは、第１の時刻信号のパルスからＴｔｉｍｅだけ経過したタイミングで出力される
。後述する図６等の例では、第１の時刻信号とはタイミングｔＡで出力される信号であり
、第２の時刻信号とはタイミングｔＢで出力される信号である。
【００５２】
また、第２の時刻信号の入力タイミングに対応するタイミングとは、第２の時刻信号の
入力タイミング（例えばパルスの立ち上がりや立ち下がりのタイミング）と同じタイミン
グであってもよいし、第２の時刻信号の入力タイミングから所定時間だけ遅れたタイミン
グであってもよい。
【００５３】
本実施形態では、処理部１２０は、第１の時刻信号と第２の時刻信号の間の時間に複数
のトリガー信号を生成する。すなわち時刻信号の周期Ｔｔｉｍｅと、トリガー信号の周期
Ｔｔｒｇとは、Ｔｔｉｍｅ＞Ｔｔｒｇの関係にある。トリガー信号の周期Ｔｔｒｇはセン
サー２１０のサンプリングレートに対応する。サンプリングレートは、１００Ｈｚ，２０
０Ｈｚ，５００Ｈｚ等、種々の設定が可能であり、Ｔｔｒｇは、１０ｍｓｅｃ、５ｍｓｅ
ｃ、２ｍｓｅｃ等の値となる。詳細については後述するが、発振器１３０の発振周波数は
温度等に応じて変動するものであり、本実施形態で問題としている同期ずれについても、
発振周波数の変動が大きな要因である。そのため、トリガー信号の周期は厳密には一定と
ならず、発振周波数の変動に応じて変動してしまう。しかし、その変動を考慮しても、ト
リガー信号の周期は時刻信号の周期に比べて充分小さく、Ｔｔｉｍｅ＞Ｔｔｒｇの関係は
成立する。
【００５４】
つまり本実施形態の手法は、Ｔｔｉｍｅごとに精度の高い時刻信号が入力されるという
前提において、第１の時刻信号と第２の時刻信号との間でのトリガー信号の出力タイミン
グを調整する手法である。例えば、時刻信号がＰＰＳ信号であり、センサー２１０の理想
的なサンプリングレートが１００Ｈｚである場合、本実施形態の処理部１２０では、所与
のＰＰＳ信号（第１の時刻信号）と次のＰＰＳ信号（第２の時刻信号）の間の１秒間に、
トリガー信号が１００回出力されるような調整を行うことになる。
【００５５】
具体的には、本実施形態では、第１の時刻信号と第２の時刻信号の間のトリガー信号の
数が所定数に満たないと判定された場合は、第２の時刻信号の入力タイミングに対応する
タイミングでトリガー信号を出力する修正処理を行う。第１の時刻信号の入力から、次の
第２の時刻信号の入力までの間は、発振器１３０の発振周波数の誤差に起因して、トリガ
ー信号の出力タイミングが理想的なタイミングからずれていく。第２の時刻信号が入力さ
れることで、そのずれを解消する処理が可能になるが、例えば後述するようにカウンター
１２３１のリセットが実行されるため、そのままでは本来出力すべきトリガー信号が出力
されないまま、第２の時刻信号に基づく制御（次の１秒間の制御）が開始されてしまう場
合がある。
【００５６】
その点、本実施形態ではトリガー信号が足りないと判定された場合には、第２の時刻信
号の入力タイミングに対応するタイミングにおいてトリガー信号を追加する処理を行う。
言い換えれば、本実施形態の処理部１２０は、第１の時刻信号と第２の時刻信号の間の時
間のトリガー信号の数が所定数になるように、第２の時刻信号に基づいて、複数のトリガ
ー信号の出力タイミングを修正することになる。これにより、単位時間当たりのトリガー
信号の数を適切に調整することができ、センサー２１０を用いた状態検出処理を容易にす
ることが可能になる。
【００５７】
以下、本実施形態に係る制御装置１００や計測システム２００のシステム構成例を説明
した後、処理部１２０で行われる具体的な同期制御について説明する。
【００５８】
２．システム構成例
図３は、本実施形態に係る制御装置１００のシステム構成例である。制御装置１００は
、時刻信号出力部１１０と、処理部１２０と、発振器１３０を含む。処理部１２０は、同
期処理部１２１と、タイマー１２３と、計時部（ＲＴＣ，real-time clock）１２５と、
同期サンプリングカウンター生成処理部１２７と、ペアリング処理部１２９を含む。図４
は、制御装置１００を含む計測システム２００の構成例である。計測システム２００は、
制御装置１００と、センサー２１０を含む。ただし、制御装置１００や計測システム２０
０は、図３、図４の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成
要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００５９】
時刻信号出力部１１０は、外部信号としてＧＰＳ（Global Positioning System）衛星
信号を受信するＧＰＳ受信機である。ＧＰＳ受信機である時刻信号出力部１１０は、ＧＰ
Ｓ衛星から外部信号を受信する。ここでの外部信号とは、例えば絶対時刻を表す情報を含
む。例えばＧＰＳ受信機は、外部信号（ＧＰＳ衛星信号）に基づいて、図３に示したよう
に、ＵＴＣ時刻（Coordinated Universal Time）を表す情報であるＵＡＲＴと、ＰＰＳ信
号とを取得し、処理部１２０に対して出力する。ＵＡＲＴも時刻を表す情報であるが、本
実施形態における時刻信号は所定周波数の信号であり、狭義にはＰＰＳ信号である。なお
、時刻信号出力部１１０が出力する信号（時刻信号を含む）は、外部信号として受信した
信号そのものであってもよいし、外部信号に基づき求められる信号であってもよい。また
、ＧＰＳ受信機が出力する所定周波数（所定周期）の時刻信号とは、１ＨｚのＰＰＳ信号
には限定されず他の周波数（周期）の信号であってもよい。
【００６０】
ＧＰＳ信号は、内蔵発振器（本実施形態における発振器１３０に対応）に比べて周波数
の誤差が小さい高精度の信号であることが知られている。つまり、時刻信号出力部１１０
としてＧＰＳ受信機を用いることで、精度の高い時刻信号の取得が可能になる。
【００６１】
なお、時刻信号の周波数を高くした場合、より頻繁に精度の高い時刻信号が入力される
ため精度の高い同期制御が可能になるが、ＧＰＳ信号の受信頻度が高くなるため消費電力
が増大する。よって、時刻信号の周波数（周期）については精度と消費電力を勘案した値
とするとよい。
【００６２】
また、本実施形態の時刻信号出力部１１０はＧＰＳ受信機には限定されない。例えば、
時刻信号出力部１１０は、外部信号として無線信号を受信する無線受信機であってもよい
。無線通信（無線信号）を利用した時刻同期の仕組みとしてはＲＢＳ（Reference Broadc
ast Synchronization）、ＴＰＳＮ（Timing-sync Protocol for Sensor Networks）、Ｆ
ＴＳＰ（Flooding Time Synchronization Protocol）等の同期プロトコルが知られている
。つまり、本実施形態の時刻信号出力部１１０を無線受信機により実現することで、これ
らの同期プロトコルを広く適用可能となり、適切な時刻信号の出力が可能になる。
【００６３】
以下では時刻信号出力部１１０はＧＰＳ受信機であり、時刻信号がＰＰＳ信号であるも
のとして説明する。また、センサー２１０のサンプリングレートが１００Ｈｚであり、第
１の時刻信号と第２の時刻信号の間のトリガー信号（計測データ）の数を１００とする例
について説明する。当然、以下の説明において、時刻信号の周波数やサンプリングレート
を他の数値に置き換えることが可能である。
【００６４】
処理部１２０は、時刻信号出力部１１０からの時刻信号と、発振器１３０の発振信号と
に基づいて、センサー２１０に対して計測のトリガーとなるトリガー信号を出力する。こ
の処理部１２０の機能は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）により実現できる。ただし、処
理部１２０はＭＣＵに限定されず、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の各種プロセ
ッサや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit、ゲートアレイ等）など
のハードウェア、プログラムなどにより実現してもよい。なお、時刻信号出力部１１０で
あるＧＰＳ受信機（ＧＰＳチップ）と、処理部１２０（ＭＰＵ）は別体（それぞれ異なる
チップ）となっていてもよいし、時刻信号出力部１１０と処理部１２０が一体化（１チッ
プ）となっていてもよい。
【００６５】
同期処理部１２１は、時刻同期処理を行う。同期処理部１２１は、具体的にはセンサー
２１０へ出力されるトリガー信号の調整処理（修正処理）を行う。同期処理部１２１は、
カウンターリセット部１２１１と、設定部１２１２と、修正処理部１２１３を含む。
【００６６】
カウンターリセット部１２１１は、時刻信号が入力されたタイミングで、タイマー１２
３に含まれるカウンター１２３１のリセット処理を行う。設定部１２１２は、カウンター
１２３１の設定値の設定を行う。修正処理部１２１３は、時刻信号の入力タイミングでの
カウント値に基づいて、トリガー信号を出力する修正処理を行う。同期処理部１２１の各
部での処理の詳細は後述する。
【００６７】
タイマー１２３は、発振器１３０からの発振信号に基づいてトリガー信号の出力を行う
。タイマー１２３は、カウンター１２３１と、トリガー信号出力部１２３２を含む。カウ
ンター１２３１は、発振器１３０からの発振信号のカウントを行う。トリガー信号出力部
１２３２は、カウンター１２３１のカウント値が設定値に到達した場合に、センサー２１
０に対してトリガー信号を出力する。そのため、発振器１３０の理想的な発振周波数がｆ
ｘｏ（Ｈｚ）であり、センサー２１０のサンプリングレートがＳＰＳ（Ｈｚ）であるとす
れば、カウンター１２３１の設定値はｆｘｏ／ＳＰＳとすればよい。このようにすれば、
１秒当たりＳＰＳ個のトリガー信号の出力が期待される。ただし、発振器１３０の発振周
波数は温度等に依存して変動するため、ｆｘｏで一定となるものではない。つまり、サン
プリングレートをＳＰＳに近い状態に保つためには、ｆｘｏの変動に応じて設定値も更新
するとよく、この更新処理が設定部１２１２において行われる。
【００６８】
計時部１２５は、制御装置１００に内蔵される時計（内蔵カレンダー）であり、例えば
リアルタイムクロックＲＴＣである。計時部１２５は、制御装置１００の電源が切られて
も計時を継続可能である。計時部１２５で計時される時刻は、時刻信号出力部１１０から
のＵＡＲＴ（ＵＴＣ時刻）に基づいて補正されてもよい。また、処理部１２０では、ＵＴ
Ｃ時刻をＪＳＴ時刻（Japan Standard Time）に変換する変換処理を行ってもよい。
【００６９】
同期サンプリングカウンター生成処理部１２７は、計測データと対応付けられるトリガ
ー信号の番号を生成する。ペアリング処理部１２９は、トリガー信号に基づいてセンサー
２１０により計測された計測データと、当該計測が行われたタイミング（トリガー信号の
出力タイミング）を表す情報とのペアリングを行う。ペアリングには、同期サンプリング
カウンター生成処理部１２７で生成されたトリガー信号の番号を用いる。ペアリング後の
データ構成については、図１２を用いて後述する。
【００７０】
発振器１３０は、例えば水晶振動子を用いた発振器である。水晶振動子は温度に応じて
発振周波数が変動する（温度特性を有する）ことが知られている。ただし、発振器１３０
は、ＣＲ発振回路やリングオシレーター等、他の構成の発振器であってもよい。
【００７１】
また、本実施形態の手法は、図４に示したように上記の制御装置１００と、センサー２
１０を含む計測システム２００に適用できる。
【００７２】
センサー２１０は、制御装置１００からのトリガー信号に基づいて、計測データを取得
し、取得された計測データを制御装置１００に出力する。センサー２１０は、土壌や構造
物の状態検出用のセンサーであり、傾斜センサー、振動センサー、水位センサー、撮像セ
ンサー、気象センサー等が考えられる。ただし、画像情報や気象情報は他の機器により取
得された情報を利用してもよく、計測システム２００から撮像センサーや気象センサーを
省略してもよい。また、計測システム２００は、上記以外のセンサーを含んでもよい。
【００７３】
傾斜センサーは、センサーが設置される構造物の傾斜を検出する。振動センサーは、構
造物の振動を検出する。傾斜センサー及び振動センサーは、例えば加速度センサーにより
実現できる。加速度センサーでは重力加速度が検出されるため、加速度信号から重力加速
度の変化を検出することで傾斜が検出される。また、振動は加速度の変動として現れるた
め、加速度の大きさから振動強度が検出されるし、加速度の周波数特性（例えばＦＦＴ（
Fast Fourier Transform）の結果）から振動周波数が検出される。傾斜や振動の検出手法
は広く知られているため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００７４】
水位センサーは、水位を検出するセンサーであり、例えば水圧を電気信号に変換する圧
力センサーにより実現できる。例えば、堤防等の構造物を監視対象とする場合、水をせき
止めるための壁面等の監視も重要であるが、水位も異常検出に重要となる。なぜなら、水
位が所定値を超えれば水があふれて水害が発生する可能性が高まるし、そうでなくても水
位の上昇により壁面等に対する水圧が大きくなり、壁面等の異常発生確率が高くなるため
である。また、水位センサーに代えて、或いは水位センサーとともに、土中水分センサー
や土中水位センサー等を利用してもよい。
【００７５】
撮像センサーは、構造物を撮像し、撮像画像を出力するセンサーである。撮像画像は、
静止画像であってもよいし、動画像であってもよい。撮像センサーは、デジタルカメラに
用いられる種々のセンサーを広く適用可能であり、ＲＧＢの各画素がベイヤー配列により
配置された素子等により実現される。或いは、撮像センサーは、モノクロ画像を出力する
センサーであってもよいし、光源が不十分な夜間等での出力を想定して、サーモグラフィ
ー技術を利用したセンサーであってもよい。
【００７６】
気象センサーは、温度、湿度、照度、紫外線量、降雨量、風速、風向、気圧等を計測す
るセンサーである。気象センサーは、広く知られた気象計により実現可能であるため、構
成の詳細な説明は省略する。
【００７７】
図５は、本実施形態に係る計測システム２００の外観図の例である。計測システム２０
０は、筐体１０と、センサー筐体２０と、太陽光パネル３０と、支柱４０と、台座５０と
を含む。ただし、計測システム２００は、図５の構成に限定されず、これらの一部の構成
要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７８】
筐体１０は、制御装置１００や、図３には不図示のバッテリー等が収容される筐体であ
る。センサー筐体２０は、筐体１０とケーブルにより接続され、センサー２１０を収容す
る筐体である。なお、図５ではセンサー筐体２０が１つである例を示しているが、複数の
センサー筐体２０が設けられてもよい。例えば、傾斜センサーや振動センサーは、構造物
の表面に設けられ、水位センサーは、計測対象の液体に少なくとも一部が浸る位置に設け
られ、撮像センサーは、構造物の所望の領域を撮像可能な位置、角度に設けられる。つま
り、センサー２１０の種類に応じて望ましい設置位置が異なるため、センサー筐体２０の
数、形状、設置位置、設置手法については種々の変形実施が可能である。或いは、筐体１
０に一部のセンサーを収容してもよい。
【００７９】
太陽光パネル３０は、太陽光の照射に基づいて電力を生成するパネルであり、複数の太
陽電池素子（セル）の配列により構成される。
【００８０】
支柱４０及び台座５０は、筐体１０や太陽光パネル３０を所望の位置に固定するための
部材である。筐体１０及び太陽光パネル３０は支柱４０に固定され、台座５０により支柱
４０が地面や床面に対して安定した姿勢を保持することで、筐体１０及び太陽光パネル３
０を所望の位置姿勢とする。なお、太陽光パネル３０は太陽光の照射を受ける必要がある
ため、太陽光が当たる位置に設けるとよく、場合によっては太陽光の照射状況に合わせて
姿勢を可変としてもよい。
【００８１】
計測システム２００は、図５に示したように外部からの電源供給を必要としない自立型
のシステムであってもよい。計測の対象となる土壌や構造物は、傾斜が急であったり、周
辺環境の整備が不十分であったりすることで、ユーザーによる機器の設置やメンテナンス
の負担が大きい場合も多い。つまり、電源供給用のケーブルの設置や、頻繁なバッテリー
交換が難しいことが多いと考えられる。その点、図５に示した自立型システムであれば、
電源供給用のケーブル設置は不要であるし、ユーザーによるメンテナンスの回数も少なく
できる。つまり、計測システム２００を自立型の構成とすることで、少ない負担で長期間
の計測が可能になるというメリットがある。
【００８２】
土壌や構造物のモニタリングでは、図５に示した計測システム２００を複数用いるとよ
い。例えば、構造物が法面等の斜面である場合、斜面の異なる箇所にセンサー筐体２０が
埋設されるように、図５の計測システム２００を配置する。或いは、図１を用いて上述し
たように、構造物が建物である場合、柱や床等、建物の異なる箇所にセンサー２１０を配
置すればよい。なお、図１の例では電源については図示していないが、図５と同様に太陽
光パネル３０を設置してもよいし、異なる電源を利用してもよい。図１のセンサーＳ１ｎ
のように、ユーザーによるメンテナンスが比較的容易な箇所については、バッテリーとし
て頻繁な交換を前提とする１次電池を用いることも妨げられない。
【００８３】
また、本実施形態の手法は、第１の時刻信号と第２の時刻信号を含む所定周期の時刻信
号を取得する処理を行い、時刻信号と発振器１３０の発振信号に基づいて、第１の時刻信
号と第２の時刻信号の間の時間に、センサー２１０の計測のトリガー信号を複数生成する
トリガー信号生成処理を行うトリガー信号生成方法に適用できる。本実施形態に係るトリ
ガー信号生成方法では、上記トリガー信号生成処理において、第２の時刻信号が入力され
た場合に、第１の時刻信号と第２の時刻信号の間の時間のトリガー信号の数が所定数に満
たないと判定された場合は、第２の時刻信号の入力タイミングに対応するタイミングでト
リガー信号を出力する修正処理を行う。
【００８４】
３．同期制御
次に本実施形態の処理部１２０で行われる同期制御の詳細について説明する。
【００８５】
３．１  カウンターリセット及びトリガー信号の追加出力
図３を用いて上述したように、処理部１２０は、発振器１３０の発振信号に基づいてカ
ウント値を出力するカウンター１２３１と、カウント値が設定値となった場合にトリガー
信号を出力するトリガー信号出力部１２３２を含む。カウンター１２３１のカウント値は
トリガー信号が出力されるとリセットされる。このようにすれば、内蔵の発振器１３０と
カウンター１２３１を用いて、トリガー信号を出力することが可能になる。
【００８６】
発振器１３０の発振周波数が理想的な値ｆｘｏで一定であれば、カウンター１２３１の
設定値をｆｘｏ／１００とすることで、センサー２１０のサンプリングレートを１００Ｈ
ｚとすることができる。その場合、トリガー信号の出力タイミングにずれは生じず、１秒
当たり１００個の計測データを取得可能となる。
【００８７】
しかし上述したように、発振器１３０の発振周波数は温度等に依存して変動してしまう
。例えば、発振周波数がｆｘｏよりも大きくなってしまうと、発振周波数がｆｘｏの場合
に比べて短い時間でカウント値が設定値に到達してしまう。逆に、発振周波数がｆｘｏよ
りも小さくなってしまうと、発振周波数がｆｘｏの場合に比べてカウント値が設定値に到
達するまで時間が長くなってしまう。
【００８８】
以下、具体的な波形図を用いて説明を行う。以下では、所与の時刻信号（第１の時刻信
号）の入力タイミングをｔＡ、次の時刻信号（第２の時刻信号）の入力タイミングをｔＢ
（＝ｔＡ＋１秒）とした場合に、（ｔＡ，ｔＢ］で表される区間、すなわちｔＡ＜ｔ≦ｔ
Ｂを満たす時刻ｔの集合である１秒を、単位時間として説明を行う。ただし、この区間は
便宜上のものであり、本実施形態における単位時間は種々の変形実施が可能である。
【００８９】
上述したように、理想的な状況では、タイミングｔＡにおいて前の単位時間での最後の
トリガー信号が出力され、ｔＡの１０ｍｓｅｃ後に、現在の単位時間での最初のトリガー
信号（トリガー信号の番号をｎとした場合に、ｎ＝０）が出力され、タイミングｔＢにお
いて現在の単位時間での最後のトリガー信号（ｎ＝９９）が出力される。
【００９０】
図６は、発振器１３０の発振周波数が理想値ｆｘｏに比べて小さくなってしまった場合
の時刻信号の波形ＰＰＳと、トリガー信号の波形Ｔｒｇを示す波形図である。なお図６、
及び後述する図７〜図１０は、所与の単位時間と、次の単位時間との境界付近の時間での
波形図を示している。
【００９１】
図６では発振器１３０の発振周波数がｆｘｏよりも小さいため、カウンター１２３１の
カウント値が設定値に到達するまでの時間が１０ｍｓｅｃよりも長くなってしまう。結果
として、各トリガー信号の出力タイミングは、理想的なタイミングに比べて遅くなり、本
来第２の時刻信号が入力されるタイミングｔＢで出力されるはずだったトリガー信号が、
Ａ１に示したようにｔＢよりも遅いタイミングとなってしまう。この場合、Ａ１に示した
トリガー信号は、（ｔＡ，ｔＢ］で表される区間外、すなわち次の単位時間でのトリガー
信号となってしまい、（ｔＡ，ｔＢ］で表される区間でのトリガー信号の数が所定値に満
たなくなってしまう。
【００９２】
また図６に示したように、発振器１３０の発振周波数が変動することで、本来ｔＢで出
力されるべきトリガー信号に図６のδｔに示した時間だけの誤差が生じる。このままでは
、ｔＢ＋δｔのタイミングでカウンター１２３１がリセットされ、そこから次のトリガー
信号を出力するためのカウントが開始されることになる。つまり時間とともに誤差が蓄積
され、理想的なトリガー信号の出力タイミングと、実際の出力タイミングとの乖離が大き
くなっていくおそれがある。
【００９３】
よって本実施形態では、処理部１２０（狭義にはカウンターリセット部１２１１）は、
第２の時刻信号が入力された場合にカウンター１２３１のカウント値をリセットする。こ
のようにすれば、タイミングｔＢにおいてカウント値がリセットされるため、次のトリガ
ー信号を出力するためのカウントの開始タイミングがｔＢとなる。そのため、図７に示し
たように、次の単位時間での最初のトリガー信号の出力をｔＢ＋１０ｍｓｅｃにある程度
近いタイミングとすることができ、誤差の蓄積を抑止できる。
【００９４】
しかし、第２の時刻信号の入力タイミングでカウンター１２３１のカウント値をリセッ
トした場合、それまでのカウント結果が破棄されてしまう。図７の例であれば、ｔＢのタ
イミングでは、あとδｔ分だけカウントアップできればカウント値が設定値に到達するす
る程度までカウントが進んでいたにもかかわらず、当該カウントがなかったことにされて
しまう。結果として、図７に示すように次の単位時間での最初のトリガー信号の出力タイ
ミングは調整できるものの、現在の単位時間での最後のトリガー信号の出力がスキップさ
れてしまい、現在の単位時間でのトリガー信号は所定値とならない。
【００９５】
そこで本実施形態では、処理部１２０は、カウント値が設定値に達する前に第２の時刻
信号が入力された場合に、トリガー信号を生成する修正処理を行う。例えば、カウント値
が設定値に達する前に第２の時刻信号が入力された場合に、修正処理部１２１３はトリガ
ー信号出力部１２３２に対して制御信号を出力し、トリガー信号出力部１２３２は、当該
制御信号に基づいてトリガー信号の出力を行う。
【００９６】
図８は、本実施形態の手法を適用した場合の、時刻信号の波形ＰＰＳとトリガー信号の
波形Ｔｒｇの関係を説明する波形図である。図６を用いて上述したように、タイミングｔ
Ｂではδｔに対応する分だけのカウントが不足しており、カウント値は設定値に到達して
いない。本実施形態では、図８に示したように、タイミングｔＢでトリガー信号を出力す
ることで、本来ｔＢで出力すべきであったトリガー信号をスキップすることなく、適切に
出力することが可能になる。上述してきた（ｔＡ，ｔＢ］を単位時間と考える例であれば
、現在の単位時間での最後のトリガー信号を適切に出力することが可能になる。
【００９７】
本実施形態の手法によれば、図６のように現在の単位時間で出力すべきトリガー信号が
次の単位時間にずれ込んでしまうことを抑止できるし、図７のようにカウンター１２３１
のリセットに伴いトリガー信号の出力がスキップされてしまうことも抑止できる。つまり
、単位時間当たりのトリガー信号を所定数とする制御が可能になる。
【００９８】
ただし、発振器１３０の発振周波数はｆｘｏよりも大きくなる場合もあり得る。図９は
、発振器１３０の発振周波数が理想値ｆｘｏに比べて大きくなってしまった場合の時刻信
号の波形ＰＰＳと、トリガー信号の波形Ｔｒｇを示す波形図である。
【００９９】
図９では発振器１３０の発振周波数がｆｘｏよりも大きいため、カウンター１２３１の
カウント値が設定値に到達するまでの時間が１０ｍｓｅｃよりも短くなってしまう。結果
として、各トリガー信号の出力タイミングは、理想的なタイミングに比べて早くなり、本
来第２の時刻信号が入力されるタイミングｔＢで出力されるはずだったトリガー信号が、
Ｂ１に示したようにｔＢよりもδｔ２だけ早いタイミングとなってしまう。
【０１００】
図９の場合にも、ｔＢ−δｔ２のタイミングでカウンター１２３１がリセットされ、そ
こから次のトリガー信号を出力するためのカウントが開始されることになるため、時間と
ともに誤差が蓄積されるおそれがある。よって処理部１２０（カウンターリセット部１２
１１）は、第２の時刻信号が入力された場合にカウンター１２３１のカウント値をリセッ
トするとよい。
【０１０１】
図１０がカウンター１２３１のカウント値のリセットを行う場合の、時刻信号の波形Ｐ
ＰＳと、トリガー信号の波形Ｔｒｇを示す波形図である。図１０に示したように、カウン
ト値のリセットを行うことで、次の単位時間での最初のトリガー信号の出力タイミングを
ｔＢ＋１０ｍｓｅｃに近いタイミングとすることが可能になる。
【０１０２】
ただし図１０の場合、現在の単位時間に含まれるｔＢ−δｔ２のタイミングにおいて、
１００番目（ｎ＝９９）のトリガー信号の出力が行われている。そのため、ｔＢでの第２
の時刻信号の入力の際に、改めてトリガー信号を出力しなくても、単位時間当たりのトリ
ガー信号は所定数となっている。
【０１０３】
よって処理部１２０では、第２の時刻信号の入力タイミングにおいて、必ずトリガー信
号の出力を行うのではなく、トリガー信号の数が所定数に満たない場合に出力を行うよう
にするとよい。例えば処理部１２０は、トリガー信号の番号ｎを参照してもよい。その場
合、処理部１２０（修正処理部１２１３）は、ｎ＜９９であればトリガー信号の出力を指
示し、ｎ＝９９であればトリガー信号を出力を指示しない。
【０１０４】
或いは、第２の時刻信号の入力時のカウンター１２３１のカウント値を参照して、トリ
ガー信号を出力するか否かを決定してもよい。本実施形態の手法では、時刻信号の入力ご
とにトリガー信号の出力タイミングの調整を行うことを想定している。そのため、図６や
図９のような誤差（δｔ、δｔ２）が生じたとしても、当該誤差はさほど大きくならない
と考えられる。例えば、トリガー信号の間隔である約１０ｍｓｅｃに比べて、誤差δｔ、
δｔ２は充分小さく、数十〜数百μｓｅｃである。
【０１０５】
そのため、図６のようにトリガー信号の出力タイミングが遅れる例では、タイミングｔ
Ｂでのカウンター１２３１のカウント値は、０（リセット時の値）と設定値の間の数値と
なるが、設定値に近い値（例えば設定値の９０％以上）となる。逆に図９のようにトリガ
ー信号の出力タイミングが早くなる例では、タイミングｔＢでのカウンター１２３１のカ
ウント値は、０に近い値（例えば設定値の１０％未満）となる。そのため、０と設定値の
間の数値である所与の閾値を設定した場合、タイミングｔＢでのカウント値は、図６のケ
ースでは閾値よりも大きく、図９のケースでは閾値よりも小さくなる。
【０１０６】
具体的には、処理部１２０は、カウント値が設定値に達する前に第２の時刻信号が入力
された場合であり、且つ第２の時刻信号の入力時のカウント値が所与の閾値よりも大きい
場合に、トリガー信号を生成する修正処理を行う。一方、処理部１２０は、カウント値が
設定値に達する前に第２の時刻信号が入力された場合であっても、第２の時刻信号の入力
時のカウント値が所与の閾値以下の場合は、トリガー信号を生成する修正処理を行わない
。
【０１０７】
このようにすれば、第２の時刻信号入力時のカウンター１２３１のカウント値と、閾値
との大小関係に基づいて、トリガー信号を出力するか否かを決定することができる。ここ
での閾値は例えば設定値の１／２に相当する数値を用いればよい。或いは処理部１２０は
、カウント値が第１の閾値Ｔｈ１より大きい場合にトリガー信号を出力し、カウント値が
第２の閾値Ｔｈ２（＜Ｔｈ１）以下の場合にトリガー信号を出力しなくてもよい。すなわ
ち閾値を共通としなくてもよい。この場合、カウント値がＴｈ２より大きくＴｈ１以下の
場合には、想定以上の誤差が発生していると判定し、エラーを出力する等の変形実施が考
えられる。
【０１０８】
３．２  設定値の調整
時刻信号入力時にカウンター１２３１のカウント値をリセットすることで、誤差の蓄積
は抑止できる。しかし、発振器１３０の発振周波数が理想値ｆｘｏからずれてしまう以上
、カウント値が設定値となるタイミングは理想的なタイミング（１０ｍｓｅｃ間隔）とな
らず、次の単位時間の中でも誤差が生じてしまう。
【０１０９】
よって本実施形態では、発振器１３０の発振周波数のずれに応じて、カウンター１２３
１の設定値を変更するとよい。図３を用いて上述したように、本実施形態に係る制御装置
１００の処理部１２０は、第２の時刻信号とカウンター１２３１のカウント値に基づいて
、第１の時刻信号と第２の時刻信号の間の時間のトリガー信号の数を所定数にする設定値
を設定する設定部１２１２を含む。
【０１１０】
設定部１２１２において設定値を設定することで、発振器１３０の発振周波数の変動に
応じた設定値の更新が可能になり、更新を行わない場合に比べて、トリガー信号の出力タ
イミングの誤差を低減することが可能になる。
【０１１１】
具体的な設定手法の例を説明する。第２の時刻信号が入力されたタイミングでのカウン
ター１２３１のカウント値をＣｄｉｆｆとし、センサー２１０の理想的なサンプリングレ
ートをＳＰＳ（Ｈｚ）とし、第１の時刻信号と第２の時刻信号の間の時間でのカウンター
１２３１でのカウントの合計値をＣｒｅｆとし、現在の設定値をＣｔｒｇとする。理想的
には、Ｃｄｉｆｆ＝０であり、下式（１）が成り立つ。
Ｃｒｅｆ＝Ｃｔｒｇ×ＳＰＳ  …（１）
【０１１２】
しかし、図６に示したようにトリガー信号の出力タイミングが理想よりも遅くなる場合
には、下式（２）が成り立つ。下式（２）は下式（３）のように変形できる。
Ｃｒｅｆ＝Ｃｔｒｇ×（ＳＰＳ−１）＋Ｃｄｉｆｆ…（２）
Ｃｒｅｆ＝（Ｃｔｒｇ−（Ｃｔｒｇ−Ｃｄｉｆｆ）／ＳＰＳ）×ＳＰＳ  …（３）
【０１１３】
上式（１）と（３）を比較すればわかるように、上式（３）の右辺のうち、ＳＰＳに対
する乗数となっている部分を設定値Ｃｔｒｇとすれば、Ｃｄｉｆｆを０に近づけることが
可能になる。つまり、下式（４）を用いて設定値を更新すればよい。なお、下式（４）の
左辺のＣｔｒｇは新たな設定値を表し、右辺のＣｔｒｇは現在の設定値を表す。下式（４
）において、現在の設定値Ｃｔｒｇは既知であるし、ＳＰＳも既知である。つまり第２の
時刻信号入力時のカウンター１２３１のカウント値Ｃｄｉｆｆがわかれば、設定値の更新
が可能になる。
Ｃｔｒｇ＝Ｃｔｒｇ−（Ｃｔｒｇ−Ｃｄｉｆｆ）／ＳＰＳ  …（４）
【０１１４】
また、図９に示したようにトリガー信号の出力タイミングが理想よりも早くなる場合に
は、下式（５）が成り立ち、下式（５）は下式（６）のように変形できる。
Ｃｒｅｆ＝Ｃｔｒｇ×ＳＰＳ＋Ｃｄｉｆｆ…（５）
Ｃｒｅｆ＝（Ｃｔｒｇ＋Ｃｄｉｆｆ／ＳＰＳ）×ＳＰＳ  …（６）
【０１１５】
上式（１）と（６）を比較すればわかるように、下式（７）を用いて設定値Ｃｔｒｇを
更新すればよい。上式（４）と同様に、下式（７）において、左辺のＣｔｒｇは新たな設
定値を表し、右辺のＣｔｒｇは現在の設定値を表す。
Ｃｔｒｇ＝Ｃｔｒｇ＋Ｃｄｉｆｆ／ＳＰＳ  …（７）
【０１１６】
ただし、上式（４）や（７）のＣｄｉｆｆとして最新の１タイミングでのカウンター１
２３１のカウント値を用いた場合、設定値が頻繁に、大きな幅で変動する可能性があり、
トリガー信号の出力タイミングが安定しないおそれがある。よって設定部１２１２は、カ
ウント値の情報を、時刻信号の周期（所定周期Ｔｔｉｍｅ）に比べて長い期間において積
算した積算値に基づいて、設定値を修正するとよい。
【０１１７】
ここでのカウント値の情報とは、上述したように第２の時刻信号入力時のカウンター１
２３１のカウント値Ｃｄｉｆｆである。そして、カウント値の情報を時刻信号の周期Ｔｔ
ｉｍｅに比べて長い期間において積算した積算値とは、複数の時刻信号の入力時にそれぞ
れ取得された複数のＣｄｉｆｆの合計値、或いは合計値に対応する情報である。つまり、
処理部１２０（設定部１２１２）は、タイミングの異なる複数のＣｄｉｆｆを取得してお
き、その平均値を上式（４）や（７）におけるＣｄｉｆｆとすることで、設定値を修正す
る。このようにすれば、設定値の急激な変化を抑止でき、トリガー信号の出力タイミング
を安定させることが可能になる。なお、積算値に基づく設定値の修正では、複数のＣｄｉ
ｆｆの単純平均を用いるものには限定されず、加重平均を用いてもよいし、複数のＣｄｉ
ｆｆから求められる他の情報を用いてもよい。
【０１１８】
３．３  フローチャート
図１１は、本実施形態の同期制御を説明するフローチャートである。この処理が開始さ
れると処理部１２０（同期処理部１２１）は、現タイミングが時刻信号の取得タイミング
であるか否か、すなわち時刻信号出力部１１０から時刻信号が出力されたか否かを判定す
る（ステップＳ１０１）。
【０１１９】
ステップＳ１０１でＹｅｓの場合には、修正処理部１２１３は、カウンター１２３１の
カウント値が、所与の閾値（例えば設定値の１／２）より大きいか否かを判定する（ステ
ップＳ１０２）。カウント値が所与の閾値より大きい場合には、図６に示したケースと考
えられるため、図８に示したようにトリガー信号の出力を行う（ステップＳ１０３）。一
方、カウント値が所与の閾値以下の場合には、トリガー信号の出力は行わない。
【０１２０】
ステップＳ１０２でＮｏの場合、又はステップＳ１０３の処理後に、設定部１２１２は
設定値の更新処理を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、設定部１２１２は、カウン
ト値の平均値とセンサー２１０のサンプリングレートＳＰＳを用いて、上式（４）又は（
７）を用いた更新処理を行えばよい。そして、カウンターリセット部１２１１は、カウン
ター１２３１のリセットを行う（ステップＳ１０５）。
【０１２１】
また、ステップＳ１０１でＮｏの場合には、タイマー１２３では、カウンター１２３１
のカウント値が設定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。カウント値が
設定値以上の場合には、トリガー信号出力部１２３２はトリガー信号を出力し（ステップ
Ｓ１０７）、カウンター１２３１がリセットされる（ステップＳ１０８）。
【０１２２】
ステップＳ１０５，Ｓ１０８の処理後、又はステップＳ１０６でＮｏと判定された場合
は、処理部１２０は、同期制御を終了するか否かの判定を行い（ステップＳ１０９）、Ｎ
ｏの場合はステップＳ１０１に戻って処理を継続し、Ｙｅｓの場合には処理を終了する。
【０１２３】
３．４  ペアリング処理
上述してきたように、本実施形態の同期制御は、所与のセンサーからの計測データと他
のデータを適切に対応付けて構造物の解析等を行うための手法である。そのためには、単
位時間当たりのトリガー信号の出力回数を調整するだけでなく、取得された計測データを
他のデータとの対応付けが容易な形態で記憶することも重要である。
【０１２４】
単純には、計測システム２００（制御装置１００）は、トリガー信号の出力タイミング
に対応する時刻情報と、当該トリガー信号に基づいてセンサー２１０で取得された計測デ
ータとを対応付けて記憶する。複数のセンサー２１０（計測システム２００）を用いる場
合、各センサーからの計測データに対して、それぞれ時刻情報を対応付けておけばよい。
そして、複数のセンサーからの計測データを対応付ける場合には、同じ時刻（或いは差が
所定値以下となる時刻）で取得された計測データ同士を対応付ける。また、画像情報や気
象情報等の他のデータについても、取得タイミングを表す時刻情報が対応付けられている
と考えられるため、時刻情報に基づいて計測データと画像情報等の対応付けを行う。
【０１２５】
ただし、本実施形態では、第１の時刻信号と第２の時刻信号との間の時間の計測データ
の数が所定数となるような制御が行われる。そのため、例えば２０１６年４月１日１２時
００分００秒と、２０１６年４月１日１２時００分０１秒との間の１００個の計測データ
については、ミリ秒単位の時刻と厳密に対応付けなくとも、２０１６年４月１日１２時０
０分００秒の０番目の計測データ、２０１６年４月１日１２時００分００秒の１番目の計
測データ、…、２０１６年４月１日１２時００分００秒の９９番目の計測データ、といっ
たように、秒単位の時刻と、トリガー信号の番号の組み合わせにより管理可能である。こ
の場合、複数のセンサー２１０からの計測データの対応付けは、時刻情報とトリガー信号
の番号の組み合わせに基づいて行えばよく、容易に実行可能である。
【０１２６】
よって本実施形態の処理部１２０は、トリガー信号の番号（以下、トリガー番号と表記
）と、トリガー信号に基づいてセンサー２１０により計測されたセンサー信号（計測デー
タ）とを対応付ける処理を行う。同期サンプリングカウンター生成処理部１２７は、トリ
ガー番号を生成するとともに、計時部１２５から時刻情報（例えばＪＳＴ時刻）を取得し
、トリガー番号及び時刻情報をペアリング処理部１２９に出力する。ペアリング処理部１
２９は、トリガー番号及び時刻情報と、センサー２１０からの計測データを対応付けるペ
アリング処理を行う。このようにすれば、トリガー番号を含むデータ構造により計測デー
タを管理することや、トリガー番号を用いて他のセンサーの計測データや画像情報等との
対応付けを行うことが可能になる。
【０１２７】
図１２は、ペアリング処理後のデータ構造の例である。図１２に示したように、記憶さ
れるデータは時刻情報と、トリガー番号と、計測データとが対応付けられている。ここで
の計測データは、加速度センサー（振動センサー、傾斜センサー）からの３軸加速度を想
定しているが、計測データは他の形式であってもよい。時刻情報は、例えばＪＳＴ時刻で
あり、図１２に示したように年月日と時分秒を表す情報である。ここでは時刻信号間に取
得される計測データの識別、すなわち上述してきた例であれば１秒の中での１００個の計
測データの識別はトリガー番号により行えばよい。よって時刻信号ではミリ秒単位の情報
は保持していない。トリガー番号は、１００個の計測データを識別する必要があるため、
０から９９の範囲の整数となる。
【０１２８】
同期サンプリングカウンター生成処理部１２７におけるトリガー番号の生成は、例えば
カウンターを用いて行えばよい。ここでのカウンターは、０を初期状態（リセット状態）
とし、９９を上限とするカウンターであり、９９まで到達するとリセットが行われる。カ
ウンターは、計測データが取得された場合、或いは同期サンプリングカウンター生成処理
部１２７からペアリング処理部１２９に対してトリガー番号及び時刻情報の出力が行われ
た場合にカウントアップされる。つまりトリガー番号の生成において、タイマー１２３の
状態を参照しないことも可能である。もちろん、同期サンプリングカウンター生成処理部
１２７のカウンターは、タイマー１２３においてトリガー信号が出力された場合（狭義に
はタイマー１２３のカウンター１２３１がリセットされた場合）にカウントアップされる
構成であってもよい。
【０１２９】
なお、トリガー番号及び時刻情報の具体的な設定手法は種々考えられる。例えば時刻情
報を、時刻信号の取得間隔（周期Ｔｔｉｍｅ）に対応する分解能の情報とし、トリガー番
号を時刻信号間に出力されるトリガー信号数に対応する情報としてもよい。上述してきた
例のように、時刻信号がＰＰＳ信号であり、センサー２１０のサンプリングレートが１０
０Ｈｚである場合、時刻情報は上述したように１秒単位の情報となり、トリガー番号は０
〜９９の整数となる。時刻信号の間隔が０．５秒（時刻信号の周波数が２Ｈｚ）であり、
センサー２１０のサンプリングレートが１００Ｈｚである場合、時刻信号間に出力される
トリガー信号は５０となる。よってこの場合、時刻情報は０．５秒単位の情報とし、トリ
ガー番号は０〜４９の整数となる。
【０１３０】
或いは、時刻信号の取得間隔に関係なく、時刻情報を１秒単位の情報とし、トリガー番
号をセンサー２１０のサンプリングレートに対応する数値範囲としてもよい。すなわち、
時刻信号が１Ｈｚ（ＰＰＳ信号）であっても２Ｈｚであっても、ペアリング処理に用いる
時刻情報は１秒単位の情報とする。そしてトリガー番号は、センサー２１０のサンプリン
グレート１００Ｈｚであれば、時刻信号の取得間隔によらず０〜９９の整数を用いる。
【０１３１】
以上、本発明を適用した実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は、各
実施形態やその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を
逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した各実施
形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の
発明を形成することができる。例えば、各実施形態や変形例に記載した全構成要素からい
くつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態や変形例で説明した構成
要素を適宜組み合わせてもよい。また、明細書又は図面において、少なくとも一度、より
広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所に
おいても、その異なる用語に置き換えることができる。このように、発明の主旨を逸脱し
ない範囲内において種々の変形や応用が可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１０…筐体、２０…センサー筐体、３０…太陽光パネル、４０…支柱、５０…台座、
１００…制御装置、１１０…時刻信号出力部、１２０…処理部、１２１…同期処理部、
１２３…タイマー、１２５…計時部、１２７…同期サンプリングカウンター生成処理部、
１２９…ペアリング処理部、１３０…発振器、２００…計測システム、
２１０…センサー、１２１１…カウンターリセット部、１２１２…設定部、
１２１３…修正処理部、１２３１…カウンター、１２３２…トリガー信号出力部、
Ｐ１，Ｐ２…柱、Ｆ１〜Ｆ５…床、Ｃ５…天井、
Ｓｂ，Ｓ１ｎ，Ｓ３ｎ，Ｓ５ｎ，Ｓ５ｓ…センサー
【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】
0006693242.tif 000010
【図１０】
0006693242.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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