(57)【要約】【課題】車両の車載装置が車両の使用状態を示すデータを送信する際の転送効率を向上させる。【解決手段】建設機械に搭載され、建設機械のコンポーネントの使用状態を示すデータを送信する車載装置（１００）であって、演算部１３３は、エンジンを監視するセンサ１１１〜１１６が出力した出力値を、出力値に応じて所定のセグメントに振り分け、セグメント別の出現頻度分布を示すマップを生成する。記憶部１３５には、エンジンの特性に基づいて予測されるマップの各セグメントの出現頻度分布に基づいて、セグメントをスキャンする順序を定めたスキャンテーブルが記憶される。演算部１３３は、スキャン順序データが示す順序に従って生成されたマップの各セグメントの出現頻度をスキャンして、マップデータを圧縮する。通信部１３７は、圧縮された圧縮データを送信する。【選択図】図１
2009111464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械に搭載され、前記建設機械のコンポーネントの使用状態を示すデータを送信するデータ送信装置（１００）であって、
前記建設機械のコンポーネントを監視するセンサ（１１１〜１１６のいずれか）が出力した出力値を、前記出力値に応じて所定のセグメントに振り分け、前記セグメント別の出現頻度分布を示すマップを生成するマップ生成手段（１３３）と、
前記建設機械のコンポーネントの特性に基づいて予測される前記マップの各セグメントの出現頻度分布に基づいて、前記セグメントをスキャンする順序を定めたスキャン順序データを記憶する手段（１３５）と、
前記マップ生成手段により生成されたマップのマップデータを圧縮する手段であって、前記スキャン順序データが示す順序に従って前記生成されたマップの各セグメントの出現頻度をスキャンして、前記マップデータを圧縮する圧縮手段（１３３）と、
前記圧縮手段によって圧縮された圧縮データを送信する送信手段（１３７）と、を備えるデータ送信装置。
【請求項２】
前記マップ生成手段が生成したマップの数が所定数以上になると、前記所定数以上のマップの各セグメントの出現頻度をセグメントごとに累積し、各セグメントの累積値に基づいて新たなスキャン順序データを生成して、スキャン順序データを更新する更新手段（１３３）をさらに備え、
前記送信手段は、さらに、前記更新手段によって更新された更新後のスキャン順序データを送信することを特徴とする請求項１記載のデータ送信装置。
【請求項３】
前記マップ生成手段は、回転数センサ（１１２）及びトルクセンサ（１１３）の出力値に基づいてトルクマップを生成することを特徴とする請求項１または２に記載のデータ送信装置。
【請求項４】
建設機械に搭載されたデータ送信装置（１００）が、前記建設機械のコンポーネントの使用状態を示すデータを送信する方法であって、
前記建設機械のコンポーネントを監視するセンサ（１１１〜１１６のいずれか）が出力した出力値を、前記出力値に応じて所定のセグメントに振り分け、前記セグメント別の出現頻度分布を示すマップを生成するステップと、
前記建設機械のコンポーネントの特性に基づいて予測される前記マップの各セグメントの出現頻度分布に基づいて、前記セグメントをスキャンする順序を定めたスキャン順序データが示す順序に従って、前記生成されたマップの各セグメントの出現頻度をスキャンして、前記マップデータを圧縮するステップと、
前記圧縮された圧縮データを送信するステップと、を有するデータ送信方法。
【請求項５】
建設機械に搭載されたデータ送信装置（１００）が、前記建設機械のコンポーネントの使用状態を示すデータを送信するためのコンピュータプログラムであって、
前記データ送信装置に、
前記建設機械のコンポーネントを監視するセンサ（１１１〜１１６のいずれか）が出力した出力値を、前記出力値に応じて所定のセグメントに振り分け、前記セグメント別の出現頻度分布を示すマップを生成するステップと、
前記建設機械のコンポーネントの特性に基づいて予測される前記マップの各セグメントの出現頻度分布に基づいて、前記セグメントをスキャンする順序を定めたスキャン順序データが示す順序に従って、前記生成されたマップの各セグメントの出現頻度をスキャンして、前記マップデータを圧縮するステップと、
前記圧縮された圧縮データを送信するステップと、を実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械などの車両の使用状態を示すデータを送信する技術に関し、特に送信するデータを車両の特性を利用して圧縮することにより、効率的にデータ転送を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、データを収集するサーバが、作業現場などで作業を行っている複数の車両に搭載されている車載装置から、それぞれの車両の使用状態を示すデータをネットワークを介して収集するシステムが知られている（例えば、特許文献１）。各車両の車載装置は、データ量の大きなデータを送信しなければならない場合もある。その際には、車載装置が転送するデータを圧縮することにより、転送効率を向上させることができる。
【０００３】
特許文献２には、車両に対して画像データを配信する際に、画像データを圧縮して配信を行う車両配信システムが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１７３９５４号公報
【特許文献２】特表２００６−５１７０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各車両からサーバへ転送されるデータを一般的な圧縮手法で圧縮すると、確かにある程度のデータが削減されるので、一定の圧縮効果が認められる。
【０００５】
しかしながら、その圧縮効果はあまり大きいものではなく、さらに圧縮効率を向上させて、データ転送の効率を向上させたいというニーズがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、車両の車載装置が車両の使用状態を示すデータを送信する際の転送効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施態様に従う建設機械に搭載され、前記建設機械のコンポーネントの使用状態を示すデータを送信するデータ送信装置（１００）は、前記建設機械のコンポーネントを監視するセンサ（１１１〜１１６のいずれか）が出力した出力値を、前記出力値に応じて所定のセグメントに振り分け、前記セグメント別の出現頻度分布を示すマップを生成するマップ生成手段（１３３）と、前記建設機械のコンポーネントの特性に基づいて予測される前記マップの各セグメントの出現頻度分布に基づいて、前記セグメントをスキャンする順序を定めたスキャン順序データを記憶する手段（１３５）と、前記マップ生成手段により生成されたマップのマップデータを圧縮する手段であって、前記スキャン順序データが示す順序に従って前記生成されたマップの各セグメントの出現頻度をスキャンして、前記マップデータを圧縮する圧縮手段（１３３）と、前記圧縮手段によって圧縮された圧縮データを送信する送信手段（１３７）と、を備える。
【０００８】
好適な態様では、前記マップ生成手段が生成したマップの数が所定数以上になると、前記所定数以上のマップの各セグメントの出現頻度をセグメントごとに累積し、各セグメントの累積値に基づいて新たなスキャン順序データを生成して、スキャン順序データを更新する更新手段（１３３）をさらに備え、前記送信手段は、さらに、前記更新手段によって更新された更新後のスキャン順序データを送信するようにしてもよい。
【０００９】
好適な実施態様では、前記マップ生成手段は、回転数センサ（１１２）及びトルクセンサ（１１３）の出力値に基づいてトルクマップを生成するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る建設機械などの車両からデータを収集するデータ収集システムについて、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るデータ収集システムの全体構成図である。本実施形態では、ブルドーザ、パワーショベル、ダンプトラック及びホイールローダなどの建設機械の使用状態を示す情報を収集するデータ収集システムについて説明する。
【００１２】
本システムは、建設機械に搭載される車載装置１００と、１台以上の車載装置からデータを収集するセンタに配置されるサーバ３００とを備える。
【００１３】
車載装置１００は、建設機械のコンポーネントの使用状態を示すデータをサーバ３００へ送信する。本実施形態では、コンポーネントの一例としてエンジンを例に説明する。従って、本実施形態に係る車載装置１００は、建設機械を駆動するエンジン１１０と、コントローラ１３０とを備える。
【００１４】
エンジン１１０には、エンジン１１０の状態を検出するための種々のセンサを備える。本実施形態では、エンジン１１０には、ブローバイ圧センサ１１１と、回転数センサ１１２と、トルクセンサ１１３と、水温センサ１１４と、油温センサ１１５と、燃料ポンプラックセンサ１１６とが設けられている。
【００１５】
コントローラ１３０は、例えばコンピュータシステムにより構成され、以下に説明するコントローラ１３０内の個々の構成要素または機能は、例えば、コンピュータプログラムを実行することにより実現される。
【００１６】
コントローラ１３０は、エンジン１１０の各センサ１１１〜１１６が出力した信号を受け付けるセンサ信号入力部１３１と、センサ信号入力部１３１が受け付けた各センサ１１１〜１１６の出力信号に基づいて所定の処理を実行する演算部１３３と、データを記憶する記憶部１３５と、サーバ３００と通信を行う通信部１３７とを備える。
【００１７】
演算部１３３は、センサ信号入力部１３１が取得したセンサ１１１〜１１６の出力値に基づいて、所定のマップを生成する。例えば、演算部１３３は、回転数センサ１１２及びトルクセンサ１１３が出力した信号に基づいて、エンジンの使用状態を示すトルクマップを生成する。
【００１８】
図２は、トルクマップ５００の一例を示す。トルクマップ５００は、横軸に回転数センサ１１２の出力であるエンジン回転数、縦軸にトルクセンサ１１３の出力であるエンジントルクをとり、同図に示すように、横軸及び縦軸をそれぞれ８分割して得られた６４個のセグメントを有する。トルクマップ５００は、エンジンの回転数センサ１１２とトルクセンサ１１３の出力値のペアについて、一定時間の間のセグメントごとの出現頻度を示す。
【００１９】
演算部１３３は、生成したマップデータをさらに圧縮してもよい。例えば、演算部１３３は、エンジンの回転数センサ１１２とトルクセンサ１１３の出力値のペアに基づいて生成したトルクマップを圧縮する。本実施形態では、ランレングス符号化、離散コサイン変換、量子化、及びエントロピー符号化を行って圧縮する。
【００２０】
ここで、一般的なランレングス符号化では、２次元のマトリックス上に配置されたデータを、左上からジグザグにスキャンして符号化を行う。これに対して、本実施形態では、コンポーネントの特性に基づいて予測される、マップの各セグメントの出現頻度分布に基づいて定められたスキャン順序を、予めスキャンテーブルに定義しておく。スキャンテーブルは、同じ値（例えば０）を取る確率が高い（変化量が少ない）セグメントを予め予測し、それらのセグメントが連続するようにスキャン順序を定めている。どのセグメントが同じ値（例えば０）を取る確率が高いかは、それぞれのコンポーネントの特性に基づいて定める。予め定められたスキャンテーブルは、記憶部１３５に格納しておく。そして、演算部１３３は、このスキャンテーブルに示すスキャン順序に従ってトルクマップをスキャンしながらランレングス符号化を行う。
【００２１】
例えば、トルクマップの出現頻度が“０”となる確率が最も高いセグメント群が、図２における領域Ａ及びＢであるとき、スキャンテーブルにおいて、領域Ａ及びＢに属するすべてのセグメントのスキャン順位が最も高くなるようにスキャン順序を定める。トルクマップの出現頻度が“０”となる確率が、領域Ａ，Ｂの次に高いセグメント群が、領域Ｃ及びＤであるとき、領域Ｃ及びＤに属するセグメントのスキャン順位が、領域Ａ及びＢのセグメントの次になるように、スキャンテーブルにおいてスキャン順序を定める。
【００２２】
演算部１３３は、このランレングス符号化の後に、さらに、離散コサイン変換、量子化、及びエントロピー符号化を行ってマップデータを圧縮する。
【００２３】
なお、スキャンテーブルは、圧縮データを復元する際にも必要となるので、サーバ３００の記憶部３５０にも同じスキャンテーブルが記憶されている。
【００２４】
上述のように、コンポーネントの特性を考慮したスキャンテーブルを用いて圧縮することにより、圧縮効率を向上させることができる。
【００２５】
スキャンテーブルは、予め定められたものを固定的に用いてもよいし、動的に変更してもよい。例えば、演算部１３３が、コンポーネントの使用実績に基づいて新たなスキャンテーブルを生成して、所定の周期で更新するようにしてもよい。記憶部１３５に記憶されているスキャンテーブルが、演算部１３３によって更新されると、更新後のスキャンテーブルがサーバ３００へ送信され、サーバ３００が記憶部３５０に保持しているスキャンテーブルも更新される。
【００２６】
再び図１を参照すると、サーバ３００は、例えばコンピュータシステムにより構成され、以下に説明するサーバ３００内の個々の構成要素または機能は、例えば、コンピュータプログラムを実行することにより実現される。
【００２７】
サーバ３００は、車載装置１００との間の通信を行う通信部３１０と、車載装置１００から受信したデータに対する所定の演算処理を行う演算部３３０と、車載装置１００から取得したデータなどを記憶する記憶部３５０とを備える。
【００２８】
演算部３３０は、例えば、車載装置１００から送られてくる圧縮されたマップデータを復元する。
【００２９】
記憶部３５０には、スキャンテーブル及び復元したマップデータなどが記憶される。
【００３０】
次に、図３及び図４に示すフローチャートに従って、本システムのデータ送受信処理の手順を説明する。
【００３１】
まず、図３を参照すると、センサ信号入力部１３１が、所定の時間間隔で各センサ１１１〜１１６が出力する信号を取得する（Ｓ１００）。
【００３２】
演算部１３３は、センサ信号入力部１３１が取得した信号のうち、回転数センサ１１２及びトルクセンサ１１３が出力した値のペアを、トルクマップデータに展開する（Ｓ１１０）。
【００３３】
演算部１３３は、所定の時間かけて生成されたトルクマップデータを、スキャンテーブルに示すスキャン順序に従ってランレングス符号化する（Ｓ１２０）。演算部１３３は、ランレングス符号化を行った結果を用いて離散コサイン変換を行い（Ｓ１３０）、離散コサイン変換後のデータを量子化し（Ｓ１４０）、さらにエントロピー符号化する（Ｓ１５０）。ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理によりトルクマップデータが圧縮される。
【００３４】
通信部１３７は、上記圧縮処理で圧縮されたデータをサーバ３００へ送信する（Ｓ１６０）。
【００３５】
次に、図４を参照すると、サーバ３００では、通信部３１０が車載装置１００から送られてきた圧縮データを受信する（Ｓ２００）。
【００３６】
演算部３３０は、受信した圧縮データを復元するために、逆エントロピー符号化（Ｓ２１０）、逆量子化処理（Ｓ２２０）及び逆離散コサイン変換（Ｓ２３０）を行う。さらに、演算部３３０は、記憶部３５０に記憶されているスキャンテーブルを用いて、逆ランレングス符号化を行い、トルクマップを復元する（Ｓ２４０）。
【００３７】
そして、演算部３３０は、復元したトルクマップデータを記憶部３５０に格納する（Ｓ２５０）。
【００３８】
これにより、コンポーネントの特性に応じた高い圧縮率でマップデータを圧縮して、車載装置１００からサーバ３００へ転送することができる。
【００３９】
次に、図５及び図６に示すフローチャートに従って、スキャンテーブルの更新処理について説明する。
【００４０】
まず、図５を参照すると、演算部１３３は、図３のステップＳ１１０において生成したトルクマップデータを記憶部１３５に保存する（Ｓ３００）。
【００４１】
演算部１３３は、記憶部１３５に保存されているトルクマップデータのマップ数が所定数以上であるか否かを判定する（Ｓ３１０）。記憶部１３５に保存されているトルクマップデータのマップ数が所定数以上でないときは、ステップＳ３２０をスキップして処理を終了する（Ｓ３１０：Ｎｏ）。記憶部１３５に保存されているトルクマップデータのマップ数が所定数以上であるときは（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、演算部１３３は、図６に示すスキャンテーブルの最適化処理を行う（Ｓ３２０）。
【００４２】
図６を参照すると、複数のマップのトルクマップデータが記憶部１３５に蓄積されているときに、演算部１３３がそれらのトルクマップデータを読み出す（Ｓ４００）。演算部１３３は、読み出したすべてのトルクマップデータに基づいて、累積トルクマップを生成する（Ｓ４１０）。累積トルクマップとは、すべてのトルクマップのそれぞれ対応するセグメントごとに、それぞれの出現頻度を累積したものである。
【００４３】
演算部１３３は、上記処理で生成した累積トルクマップに基づいて、スキャンテーブルを生成する（Ｓ４２０）。例えば、演算部１３３は、各セグメントの累積値が最も小さいものから順にセグメントを並べて、スキャンテーブルを生成する。このとき、累積値が等しいセグメントがあるときは、左上のセグメントを優先させる。
【００４４】
演算部１３３は、現在使用しているスキャンテーブルを記憶部１３５から読み出し（Ｓ４３０）、ステップＳ４２０で新たに生成したスキャンテーブルと比較する（Ｓ４４０）。
【００４５】
記憶部１３５から読み出したスキャンテーブルと新たに生成したスキャンテーブルが相違する場合には（Ｓ４４０：Ｎｏ）、記憶部１３５に格納されているスキャンテーブルを新たに生成したスキャンテーブルに更新するとともに（Ｓ４５０）、更新後のスキャンテーブルをサーバ３００へ送信する（Ｓ４６０）。
【００４６】
サーバ３００では、通信部３１０が車載装置１００から送られた更新後のスキャンテーブルを受信して、記憶部３５０のスキャンテールブルを更新する（Ｓ４７０）。これにより、車載装置１００及びサーバ３００のスキャンテールブルが、最適なスキャンテーブルに更新される。
【００４７】
上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【００４８】
例えば、上述した実施形態では、トルクマップを圧縮して転送する場合を例に挙げて説明をしたが、これ以外にも建設機械のコンポーネントの使用状態を示すデータを、その特性に応じて圧縮して転送することもできる。
【００４９】
また、コンポーネントの使用状態を示すデータは時系列の相関が大きいので、複数のマップデータをそれぞれフレームデータに見立てて、フレーム間の相関を利用した動画圧縮のアルゴリズムを適用して圧縮するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ収集システムの全体構成図である。
【図２】トルクマップ５００の一例を示す。
【図３】データ送受信処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】データ送受信処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】スキャンテーブルの更新処理手順を示すフローチャートである。
【図６】スキャンテーブルの最適化処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１００    車載装置
１１０    エンジン
１１１    ブローバイ圧センサ
１１２    回転数センサ
１１３    トルクセンサ
１１４    水温センサ
１１５    油温センサ
１１６    燃料ポンプラックセンサ
１３０    コントローラ
１３１    センサ信号入力部
１３３    演算部
１３５    記憶部
１３７    通信部
３００    サーバ
３１０    通信部
３３０    演算部
３５０    記憶部
５００    トルクマップ
【図１】
2009111464.tif 000003
【図２】
2009111464.tif 000004
【図３】
2009111464.tif 000005
【図４】
2009111464.tif 000006
【図５】
2009111464.tif 000007
【図６】
2009111464.tif 000008