(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測したセンサデータをパケットに格納して無線送信するセンサ端末と、前記パケットを受信することにより前記センサデータを収集して上位ネットワークへ転送するデータ収集端末とを備えるセンシングシステムであって、
前記センサ端末は、
自端末で生成したセンサクロックをカウンタで計数することにより、一定の数値範囲で単調変化を繰り返すカウント値を出力するリアルタイムクロック回路と、
前記カウント値の変化に同期して周期的に前記パケットを送信するとともに、前記カウント値を前記パケットに付加して送信するセンサ制御回路とを備え、
前記データ収集端末は、
前記上位ネットワークから取得した基準時刻に同期した基準クロックを生成する基準クロック生成回路と、
前記パケットの受信に応じて、前記基準クロック生成回路から前記基準クロックの値を取得して、前記パケットの到着時刻を示すタイムスタンプとして記憶回路に保存する収集制御回路とを備え、
前記収集制御回路は、受信した複数のパケットに関する前記タイムスタンプとこれらパケットに付加されているカウント値とを統計処理し、得られたパケット送信間隔と先頭パケットの到着時刻を示す基準到着時刻とに基づいて、これらパケットに関する前記タイムスタンプを再計算する
ことを特徴とするセンシングシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のセンシングシステムにおいて、
前記収集制御回路は、前記統計処理に用いるパケット数に関する拘束長として、１より大きくて前記カウント値の最大値より小さい数を用いることを特徴とするセンシングシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のセンシングシステムにおいて、
前記収集制御回路は、前記統計処理の際、最後に受信した最新パケットから前記拘束長だけそれ以前に受信したパケット分に関するタイムスタンプを対象タイムスタンプとして前記記憶回路から読み出して統計処理することを特徴とするセンシングシステム。
【請求項４】
請求項２に記載のセンシングシステムにおいて、
前記収集制御回路は、前記パケットの受信に応じて新たなタイムスタンプを前記記憶回路に保存する際、すでに保存されているタイムスタンプ数が前記拘束長を下回る場合には、前記記憶回路に設けられている記憶領域の先頭から順に新たなタイムスタンプを保存し、前記タイムスタンプ数が前記拘束長に達している場合には、前記記憶領域の先頭に位置する最古のタイムスタンプを消去して残りのタイムスタンプを記憶領域の先頭から順に並ぶようシフトさせた後、前記記憶領域の最後尾に前記新たなタイムスタンプを保存し、前記統計処理の際、前記記憶領域に保存されているすべてのタイムスタンプを対象タイムスタンプとして前記記憶回路から読み出して統計処理することを特徴とするセンシングシステム。
【請求項５】
計測したセンサデータをパケットに格納して周期的に無線送信するセンサ端末と、前記パケットを受信して前記センサデータを収集して上位ネットワークへ転送するデータ収集端末とを備えるセンシングシステムで用いられるタイムスタンプ補正方法であって、
前記センサ端末のリアルタイムクロック回路が、自端末で生成したセンサクロックをインクリメンタルカウンタで計数することにより、一定の数値範囲で単調増加を繰り返すカウント値を出力するステップと、
前記センサ端末のセンサ制御回路が、前記カウント値の変化に同期して前記パケットを送信するとともに、前記カウント値を前記パケットに付加して送信するステップと、
前記データ収集端末の基準クロック生成回路が、前記上位ネットワークから取得した基準時刻に同期した基準クロックを生成するステップと、
前記データ収集端末の収集制御回路が、前記パケットの受信に応じて、前記基準クロック生成回路から前記基準クロックの値を取得して、前記パケットの到着時刻を示すタイムスタンプとして記憶回路に保存するステップと、
前記収集制御回路が、受信した複数のパケットに関する前記タイムスタンプとこれらパケットに付加されているカウント値とを統計処理し、得られたパケット送信間隔と先頭パケットの到着時刻を示す基準到着時刻とに基づいて、これらパケットに関する前記タイムスタンプを再計算するステップと
を備えることを特徴とするタイムスタンプ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ端末から無線送信されてデータ収集端末で受信したセンサデータに関するタイムスタンプを補正するためのタイムスタンプ補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
すべてのモノがインターネットに接続されるＩｏＴ（Internet of things）社会では、各種のセンサがネットワークに接続され、多種多量のデータを収集し、そのデータを解析することで人間の役に立つ情報を引き出すことが期待されている。図８は、ＩｏＴで用いられるセンサネットワークの構成例である。そのような中では様々なユースケース・ニーズに対して、センサを収容する端末が対応することが求められており、現在主流のスマートフォンのみでは運用に問題が生じる場合もある。【０００３】
特に、スマートフォンでは多台数の同時接続に難があり、その対応策として、センサ収容端末のネットワークの構成をツリー型にすることにより、接続台数の向上が見込まれる。図９は、一般的なセンサネットワークの構成例である。特に、近距離無線通信技術の１つであるBluetooth（登録商標）を拡張したＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）は、極低電力で通信が可能であり、センサとセンサ収容端末と間の無線通信方式として極めて有用な手法である。【０００４】
しかし、この手法を取る場合にはデータ収集端末（子）にてタイムスタンプを打つことが多く、子と親で時刻がずれているとセンシングに関する基準時間が不明確になるため、従来、様々な時刻同期手法が提案されている。図１０は、従来の時刻同期技術の研究動向である（非特許文献１など参照）。【０００５】
しかしながら、このような従来技術では、データ収集端末でタイムスタンプを打つ場合、センサとデータ収集端末間の通信に関わる遅延時間についてはキャンセルすることができず、タイムスタンプには常に誤差が生じるという問題点があった。一方、センサに一定周期で増加するインクリメンタルカウンタを利用した簡易タイムスタンプ機構が設けられる場合も増えてきているが、こちらはセンサデバイスのコスト削減のために制度の低い発振器が使用されている場合が多く、誤差を生じるという問題点があった。【０００６】
すなわち、センサに設けた簡易タイムスタンプ機構でタイムスタンプを打つ場合、インクリメンタルカウンタにより単調性が保証されるため、データ収集端末にデータが到達しないパケットロスがあった場合にもインクリメンタルカウンタを参照することで、それを認識することが可能である。一方、その精度は低く、一日に数秒程度の誤差を生じ、特に日数レベルで計測を行うウェアラブルデバイスでは結果が一致しなくなる。【０００７】
これに対して、データ収集端末のタイムスタンプは、非特許文献１で挙げられるような同期手法によれば１ｍｓ以下のレベルで上位ネットワークに対して同期をかけることが可能になるため、精度は非常に良い。しかし、パケットロスが発生した場合にはそれを時間から推定することしかできず、伝送遅延が発生した際にはその遅延でタイムスタンプに誤差を生じてしまう問題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】鈴木誠ほか、「無線センサネットワークにおける時刻同期技術の研究動向」、東京大学・先端科学技術研究センサー、森川研究室・技術研究報告書、No.2008001、2008年4月24日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、センサ端末に高度な時計機能を搭載することなく、データ収集端末でセンサデータに関する誤差の少ないタイムスタンプが得られるタイムスタンプ補正技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、本発明にかかるセンシングシステムは、計測したセンサデータをパケットに格納して無線送信するセンサ端末と、前記パケットを受信することにより前記センサデータを収集して上位ネットワークへ転送するデータ収集端末とを備えるセンシングシステムであって、前記センサ端末は、自端末で生成したセンサクロックをカウンタで計数することにより、一定の数値範囲で単調変化を繰り返すカウント値を出力するリアルタイムクロック回路と、前記カウント値の変化に同期して周期的に前記パケットを送信するとともに、前記カウント値を前記パケットに付加して送信するセンサ制御回路とを備え、前記データ収集端末は、前記上位ネットワークから取得した基準時刻に同期した基準クロックを生成する基準クロック生成回路と、前記パケットの受信に応じて、前記基準クロック生成回路から前記基準クロックの値を取得して、前記パケットの到着時刻を示すタイムスタンプとして記憶回路に保存する収集制御回路とを備え、前記収集制御回路は、受信した複数のパケットに関する前記タイムスタンプとこれらパケットに付加されているカウント値とを統計処理し、得られたパケット送信間隔と先頭パケットの到着時刻を示す基準到着時刻とに基づいて、これらパケットに関する前記タイムスタンプを再計算するようにしたものである。【００１１】
また、本発明にかかる上記センシングシステムのタイムスタンプ補正方法は、計測したセンサデータをパケットに格納して周期的に無線送信するセンサ端末と、前記パケットを受信して前記センサデータを収集して上位ネットワークへ転送するデータ収集端末とを備えるセンシングシステムで用いられるタイムスタンプ補正方法であって、前記センサ端末のリアルタイムクロック回路が、自端末で生成したセンサクロックをインクリメンタルカウンタで計数することにより、一定の数値範囲で単調増加を繰り返すカウント値を出力するステップと、前記センサ端末のセンサ制御回路が、前記カウント値の変化に同期して前記パケットを送信するとともに、前記カウント値を前記パケットに付加して送信するステップと、前記データ収集端末の基準クロック生成回路が、前記上位ネットワークから取得した基準時刻に同期した基準クロックを生成するステップと、前記データ収集端末の収集制御回路が、前記パケットの受信に応じて、前記基準クロック生成回路から前記基準クロックの値を取得して、前記パケットの到着時刻を示すタイムスタンプとして記憶回路に保存するステップと、前記収集制御回路が、受信した複数のパケットに関する前記タイムスタンプとこれらパケットに付加されているカウント値とを統計処理し、得られたパケット送信間隔と先頭パケットの到着時刻を示す基準到着時刻とに基づいて、これらパケットに関する前記タイムスタンプを再計算するステップとを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パケットの送信間隔と初期到着時刻の推定値に含まれる誤差が平均化されるため、これらに基づきタイムスタンプを推定することで、受信時に付与したタイムスタンプに含まれる誤差を低減することができる。したがって、時刻情報やカレンダー情報を計時できる高性能な時計機能をセンサ端末に搭載しなくても、データ収集端末においてセンサデータに関する誤差の少ないタイムスタンプを得ることが可能となる。このため、センサ端末の回路構成を大幅に簡素化でき、センシングシステム全体のコストを削減できるだけでなく、センサ端末での消費電力を削減でき、電池寿命を大幅に延長することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、センシングシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、パケット送信を示す説明図である。
【図３】図３は、タイムスタンプと計測推定時刻の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、カウント値に対する基準時刻のプロット例である。
【図５】図５は、本実施の形態にかかるタイムスタンプ補正の効果を示すグラフである。
【図６】図６は、図５の要部を拡大したグラフである。
【図７】図７は、タイムスタンプの記憶例である。
【図８】図８は、ＩｏＴで用いられるセンサネットワークの構成例である。
【図９】図９は、一般的なセンサネットワークの構成例である。
【図１０】図１０は、従来の時刻同期技術の研究動向である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるセンシングシステム１について説明する。
図１に示すように、このセンシングシステム１は、センサにより各種の物理量を計測して得られたセンサデータパケットに格納して無線送信する複数のセンサ端末２０と、センサ端末２０からのパケットを受信してセンサデータを収集し上位ネットワークＮＷの上位装置３０へ転送するデータ収集端末１０とから構成されている。
【００１５】
［センサ端末］
センサ端末２０には、主な構成として、センサ回路２１、リアルタイムクロック回路２２、無線通信回路２３、記憶回路２４、およびセンサ制御回路２５が設けられている。
【００１６】
センサ回路２１は、各種の物理量を計測するセンサである。例えば、人の生体情報を収集するセンシングシステムでは、体温、血圧、脈拍、加速度センサなど、身体状態や動作を計測するセンサが用いられるが、これらのセンサに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００１７】
リアルタイムクロック回路２２は、センサ端末２０内で生成したセンサクロックをカウンタで計数し、得られたカウント値を出力する回路部である。このカウンタは、入力されたセンサクロックを１つずつ計数するため、得られたカウント値は、カウンタのビット幅に相当する一定数値範囲で単調変化を繰り返す値となる。本実施の形態では、カウンタがインクリメンタルカウンタからなり、カウンタ値が１ずつ単調増加する場合を例として説明するが、デクリメンタルカウンタを用いてもよく、この場合はカウンタ値が１ずつ単調減少することになる。
【００１８】
無線通信回路２３は、データ収集端末１０との間で無線通信を行う回路部である。
記憶回路２４は、センサデータの計測および送信に用いる各種処理データを記憶する半導体メモリである。
【００１９】
センサ制御回路２５は、ＣＰＵ／ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとプログラムとを協働させてなる演算処理部から構成されて、センサ回路２１から計測結果を示すセンサデータをパケットに格納し、リアルタイムクロック回路２２から出力されるカウント値の変化に同期して、すなわち１ずつインクリメントされるのに同期して、無線通信回路２３からデータ収集端末１０へ周期的に送信する機能と、パケットを送信する際、リアルタイムクロック回路２２から取得したカウント値をパケットに付加して送信する機能とを有している。
【００２０】
［データ収集端末］
データ収集端末１０には、主な構成として、無線通信回路１１、基準クロック生成回路１２、記憶回路１３、および収集制御回路１４が設けられている。
【００２１】
無線通信回路１１は、センサ端末２０との間で無線通信を行う回路部である。
基準クロック生成回路１２は、例えば上位ネットワークＮＷの時刻サーバから取得した時刻情報に基づいて基準クロックを出力する回路部である。
記憶回路１３は、無線通信回路１１でセンサ端末２０から受信したパケットの到着時刻を示すタイムスタンプを記憶する半導体メモリである。
【００２２】
収集制御回路１４は、ＣＰＵ／ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとプログラムとを協働させてなる演算処理部から構成されて、無線通信回路１１でセンサ端末２０からのパケットを受信するごとに、基準クロック生成回路１２から基準クロックを取得し、受信したパケットの到着時刻を示すタイムスタンプとして記憶回路１３に保存する機能と、受信した複数のパケットに付加されているカウント値と、記憶回路１３から読み出したこれらパケットのタイムスタンプとを統計処理することにより、これらパケットのうち最初に受信した先頭パケットの到着時刻を示す初期到着時刻とこれらパケットの送信間隔を示すパケット送信間隔とを推定する機能とを有している。
【００２３】
また、収集制御回路１４は、これら初期到着時刻およびパケット送信間隔の推定値に基づいて、これらパケットに関するタイムスタンプを再計算することにより、パケット受信時に付与したタイムスタンプを補正する機能と、これらセンサデータとタイムスタンプとの組を上位装置３０へ転送する機能とを有している。このタイムスタンプについては、例えばＵＮＩＸ時刻など上位ネットワークＮＷの基準時刻に基づくものであることから、一般的には時刻情報だけではなくカレンダー情報も含まれている。これにより、センサ端末２０に全体的な時刻情報やカレンダー情報を計時する時計機能を搭載せず、簡素な構成のカウンタしか搭載しない場合でも、上位装置３０で、センサデータに関する時刻情報およびカレンダー情報を取得することが可能となる。
【００２４】
なお、データ収集端末１０の収集制御回路１４については、処理負担のある統計処理を行う必要があるため、マイクロプロセッサとして計算能力の高いものが望ましい。また、基準クロック生成回路１２については、上位ネットワークＮＷの基準時刻と同期させるため、例えば非特許文献１に記載された時刻同期手法など、公知の時刻同期手法を実装しておけばよい。
【００２５】
一方、センサ端末２０のセンサ制御回路２５については、取得したセンサデータのパケットに、インクリメンタルカウンタのカウント値を付加するだけなので、マイクロプロセッサとして高い性能のものを選択する必要はない。動作周波数が遅いほど消費電力が小さいため、例えば５０ＭＨｚ以下の動作周波数のマイクロプロセッサであってもよい。
【００２６】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図２を参照して、本実施の形態にかかるセンシングシステム１の動作について説明する。
【００２７】
図２に示すように、センサ端末２０のセンサ制御回路２５は、センサ回路２１で計測したセンサデータをパケットに格納し、リアルタイムクロック回路２２からインクリメンタルカウンタのカウント値ｎの変化に同期して、無線通信回路１１からデータ収集端末１０へ一定の送信間隔で周期的に送信する。この際。センサ制御回路２５は、リアルタイムクロック回路２２からカウント値ｎを取得してパケットＰに付加して送信する。
【００２８】
図２の例では、パケットの送信間隔とインクリメンタルカウンタのカウント動作とが同期しており、カウント値ｎは送信するパケットごとに１ずつ単調増加している。このため、最初に送信される先頭パケットＰ0のカウント値ｎ＝０であり、後続するパケットＰ１，Ｐ２，…ごとにカウント値ｎが１ずつ増加することになる。このカウント値ｎは、インクリメンタルカウンタのビット幅に応じた最大値Ｎmaxを有しており、カウント値ｎがＮmaxに到達した後、ゼロにリセットされ再び単調増加することになる。
【００２９】
一方、データ収集端末１０の収集制御回路１４は、無線通信回路１１でセンサ端末２０からのパケットを受信するごとに、基準クロック生成回路１２から基準クロックを取得し、受信したパケットの到着時刻を示すタイムスタンプＴとして記憶回路１３に保存する。
【００３０】
基準クロック生成回路１２は、収集制御回路１４が上位ネットワークＮＷ上の時刻サーバなどの装置から定期的に取得した時刻情報に基づいて、上位ネットワークＮＷの精密な時刻と同期した基準クロックを生成している。これにより、各パケットの精密な到着時刻を示すタイムスタンプが記憶回路１３に保存されることになる。
【００３１】
図３の、タイムスタンプと計測推定時刻の関係を示すグラフに示すように、パケットに付加されているカウント値ｉがパケットごとに１ずつ増加する場合、データ収集端末１０における先頭パケットＰ0の到着時刻である初期到着時刻Ｔ0とし、パケットＰの送信間隔をＴpacketとすると、カウント値がｉであるパケットＰｉに関するタイムスタンプｔは、次の式（１）で求められることになる。
【数１】
0006649517.tif 000002
【００３２】
しかしながら、センサ端末２０のセンサクロックが基準より遅い場合、送信間隔Ｔpacketが長くなるため、計測推定時刻ｔは、図３（ａ）に示すように、当初の特性３１より後側に引き伸ばされた特性３２を示すことになる。一方、センサ端末２０のセンサクロックが基準より速い場合、送信間隔Ｔpacketが短くなるため、計測推定時刻ｔは、図３（ａ）に示すように、当初の特性３３より前側に縮められた特性３４を示すことになる。また、センサ端末２０からデータ収集端末１０までの伝送遅延が存在するため、初期到着時刻Ｔ0に誤差が生じる場合も考えられる。
【００３３】
本発明では、複数のパケットに関するタイムスタンプとカウント値とを統計処理することにより、各センサデータのタイムスタンプに含まれる誤差を低減するようにしたものである。
先頭パケットＰ0からＰNmax-1までのＮmax個のパケットＰを受信したとし、これらパケットＰk（ｋ＝０〜Ｎmax-1の整数）のタイムスタンプをＴkとした場合、最小二乗法に基づいて、送信間隔Ｔpacketは次の式（２）で推定され、初期到着時刻Ｔ0は次の式（３）で推定される。
【００３４】
【数２】
0006649517.tif 000003
【数３】
0006649517.tif 000004
【００３５】
これら送信間隔Ｔpacketと初期到着時刻Ｔ0の推定値は、それぞれが含む伝送遅延やマイクロプロセッサでの処理優先度などに起因する誤差が平均化されるため、タイムスタンプに含まれる誤差を低減することができる。したがって、得られた送信間隔Ｔpacketと初期到着時刻Ｔ0の推定値を前述した式（１）に適用すれば、各センサデータのタイムスタンプを精度よく推定、すなわち再計算することができ、パケット受信時に付与したタイムスタンプを補正することが可能となる。特に、加速度や電圧波形などの比較的高いサンプリングレートが求められるセンシングアプリケーションに対して、極めて有用である。
【００３６】
図４に示す、カウント値に対する基準時刻のプロット例では、基準時刻としてＵＮＩＸ（登録商標）時刻が用いられている。ＵＮＩＸ時刻は正確であるがトレンドに対して正規分布低緯度のバラツキが存在するため、本発明を適用するとその傾きを正確に測定することが可能である。
【００３７】
図５に示すグラフは、複数のセンサ端末２０から４０ｍｓ間隔一定で並行して送信されたパケットをデータ収集端末１０で受信した際における、パケットのタイムスタンプ間隔の頻度分布を実験により計測した計測結果を示している。
【００３８】
タイムスタンプの補正を適用していない未適用の場合、実際の４０ｍｓ間隔を中心として２０ｍｓや６０ｍｓへのばらつきが生じていることがわかる。この原因は、センサ端末２０とデータ収集端末１０との間の通信に関わる遅延時間による誤差、さらには並行して送信されたパケットの受信処理に要する処理負担による処理遅延などが考えられる。
【００３９】
一方、本実施の形態にかかるタイムスタンプ補正を適用した場合、図６に示すように、受信したパケットのタイムスタンプ間隔は、±３σの信頼区間幅が２５０μｓであった。このことは、９９．７％の確率でタイムスタンプ間隔が４０ｍｓ±１２５μｓの信頼区間に収まっていることを意味しており、本実施の形態にかかるタイムスタンプ補正による高い効果を示している。
【００４０】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、センサ端末２０において、センサ制御回路２５が、一定の数値範囲で単調増加を繰り返すリアルタイムクロック回路２２からのカウント値の変化に同期して周期的にパケットを送信するとともに、カウント値を取得してパケットに付加して送信し、データ収集端末１０において、収集制御回路１４が、パケットの受信に応じて、基準クロック生成回路１２から上位ネットワークＮＷの基準時刻に同期した基準クロックの値を取得して、パケットの到着時刻を示すタイムスタンプとして記憶回路１３に保存し、受信した複数のパケットに関するタイムスタンプおよびカウント値を統計処理し、得られたパケット送信間隔と先頭パケットの到着時刻を示す基準到着時刻とに基づいて、これらパケットに関するタイムスタンプを補正するようにしたものである。
【００４１】
これにより、送信間隔Ｔpacketと初期到着時刻Ｔ0の推定値に含まれる誤差が平均化されるため、これらに基づきタイムスタンプを推定することで、受信時に付与したタイムスタンプに含まれる誤差を低減することができる。したがって、時刻情報やカレンダー情報を計時できる高性能な時計機能をセンサ端末２０に搭載しなくても、データ収集端末１０においてセンサデータに関する誤差の少ないタイムスタンプを得ることが可能となる。
このため、センサ端末２０の回路構成を大幅に簡素化でき、センシングシステム１全体のコストを削減できるだけでなく、センサ端末２０での消費電力を削減でき、電池寿命を大幅に延長することが可能となる。
【００４２】
また、送信間隔Ｔpacketと初期到着時刻Ｔ0の推定値に基づいて、タイムスタンプを推定できるため、センサ端末２０とデータ収集端末１０との間でパケットロスが発生した場合でも、上位ネットワークＮＷに同期した正確な基準時刻によりセンサデータの測定・補正を行うことが可能となる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかるセンシングシステム１について説明する。
第１の実施の形態で説明した、ｎが０からＮmaxまでを利用して最小二乗法を利用した方法は、非常に精度が高い。しかし、Ｎmaxが大きい値であった場合、これらすべてのデータを取りきるまでパケットのタイムスタンプが確定しないという課題がある。これは、特にリアルタイム性を求められるアプリケーションでは問題となる。加えて、データ収集端末１０にＮmaxに応じた大きなメモリ領域を必要とするため、そのためのコストも課題となる。
【００４４】
本実施の形態は、データ収集端末１０の収集制御回路１４において、統計処理に用いるパケット数に関する拘束長として、カウント値の最大値より小さい数を用いて、統計処理を行うことにより、送信間隔Ｔpacketと初期到着時刻Ｔ0とを推定するようにしたものである。本実施の形態にかかるセンシングシステム１におけるその他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００４５】
このように、１＜Ｎ’max＜Ｎmaxを満たす独自の拘束長Ｎ’maxを用いて計算を行うことで、リアルタイム性を改善し、データ収集端末１０におけるタイムスタンプ蓄積メモリの容量を下げ、コストを低減することが可能となる。
このＮ’maxの値の選び方としては、任意の整数をＭとしたときにＮ’max＋１＝Ｎmax／Ｍが整数となるものとすると好ましい。これはｎがＮmax→０に戻る際に生じる値の変化から影響を受けないようにするための工夫である。ＭＰＵの性質から一般的にＮ’max＋１は２の乗数であるため、Ｍは２の乗数を選ぶと問題が少ない。
【００４６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態にかかるセンシングシステム１について説明する。
前述した第２の実施の形態では、拘束長Ｎ’maxが全て揃わないと推定が終了しないため、リアルタイム性については未だ課題が残る。
【００４７】
本実施の形態は、統計処理の際、収集制御回路１４が、最後に受信した最新パケットから拘束長だけそれ以前に受信したパケット分に関するタイムスタンプを対象タイムスタンプとして記憶回路１３から読み出して統計処理するようにしたものである。本実施の形態にかかるセンシングシステム１におけるその他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００４８】
この際、より具体的には、収集制御回路１４が、パケットの受信に応じて新たなタイムスタンプを記憶回路１３に保存する際、すでに保存されているタイムスタンプ数が拘束長を下回る場合には、記憶回路１３に設けられている記憶領域の先頭から順に新たなタイムスタンプを保存し、タイムスタンプ数が拘束長に達している場合には、記憶領域の先頭に位置する最古のタイムスタンプを消去して残りのタイムスタンプを記憶領域の先頭から順に並ぶようシフトさせた後、記憶領域の最後尾に新たなタイムスタンプを保存する。
また、統計処理の際、記憶領域に保存されているすべてのタイムスタンプを対象タイムスタンプとして記憶回路１３から読み出して統計処理する。
【００４９】
これにより、統計処理に使用する拘束長分パケットが、統計処理ごとに１つずつシフト（スライド）しながら使用されることになる。すなわち、統計処理に使用するＮ’maxの拘束長は変化させず、ｉ番目のパケットのパラメータ推定にはｉ，ｉ−１，ｉ−２，…，ｉ−Ｎ’max＋１番目のパケットを使用するものとなる。
この場合、送信間隔Ｔpacketは次の式（４）で推定され、初期到着時刻Ｔ0は次の式（５）で推定される。
【００５０】
【数４】
0006649517.tif 000005
【数５】
0006649517.tif 000006
【００５１】
しかし、この方法ではｎがＮmax→０に変化した際に誤差を生じるため、これを補正する必要がある。この補正方法として、ある整数０＜ｊ＜ｉ−Ｎ’maxに対してＴj+1−Ｔj＜−Ｔthが成り立つときにはＴj+1，Ｔj，…，Ｔi-N'max+1のそれぞれにＴpacket＊Ｎmaxを加算して計算を行う方法である。しきい値Ｔthの選び方は任意であるが、処理時間や伝送時間の誤差による時間の揺らぎや一時的なパケットロスを防止するためにＮmax／２程度とすると良好に動作する。
【００５２】
逆に、これ以上の時間差はコネクション切断を意味する。図７は、タイムスタンプの記憶例である。パケットがＮ’max個に達するまでは、タイムスタンプに関する記憶回路１３の記憶領域を１つずつ増やして新たなタイムスタンプを格納し、Ｎ’max個に達した後は最も古いタイムスタンプから１つずつ消去して、残りのタイムスタンプをシフトさせ、最後に新たなタイムスタンプを格納する。
【００５３】
この方法によれば、パケット受信開始時においては、パケット数が少なく推定されるタイムスタンプの精度が不安定であるが、Ｎ’maxに近づくにつれて徐々に最小二乗法による平均化処理が効いてくるため、推定精度が改善する。加えて、パケット数がＮ’maxに到達してからは、新たなパケットが受信されてすぐに統計処理が行われるためレイテンシが削減され、リアルタイム性が向上する。
【００５４】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…センシングシステム、１０…データ収集端末、１１…無線通信回路、１２…基準クロック生成回路、１３…記憶回路、１４…収集制御回路、２０…センサ端末、２１…センサ回路、２２…リアルタイムクロック回路、２３…無線通信回路、２４…記憶回路、２５…センサ制御回路、３０…上位装置、ＮＷ…上位ネットワーク。
【図１】
0006649517.tif 000007
【図２】
0006649517.tif 000008
【図３】
0006649517.tif 000009
【図４】
0006649517.tif 000010
【図５】
0006649517.tif 000011
【図６】
0006649517.tif 000012
【図７】
0006649517.tif 000013
【図８】
0006649517.tif 000014
【図９】
0006649517.tif 000015
【図１０】
0006649517.tif 000016