JP2007300572A - センサネットシステム、センサネット位置特定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 端末の位置を特定する。
【解決手段】センサネットシステムにおいてセンサノードの通信を傍受するロケータノードを用いてセンサノードの位置を特定し、センサノードの位置及びID情報に基づいたサービスを行うシステムを提供する。
【選択図】 図40
【解決手段】センサネットシステムにおいてセンサノードの通信を傍受するロケータノードを用いてセンサノードの位置を特定し、センサノードの位置及びID情報に基づいたサービスを行うシステムを提供する。
【選択図】 図40
Description
本発明は、人や物の状態や位置等の状況変化を連続的に追跡可能なセンサネットワークシステムに関し、特に移動体の位置特定が有効な分野に関する。
従来から、建物や市街地等での人の行動に対するセキュリティ管理、倉庫や店舗等の流通過程の物品管理、医療施設や家庭での人の健康や安全管理、愛玩動物や家畜の状態監視等の分野では、人や物品、動物等の移動体に、個体を識別可能なIDを外部に伝達する手段を設けたタグをつけ、外部からタグの情報を読み取ることによって移動体の管理を行う方法が提案され、また実用化されてきた。
移動体を管理する上で、IDによる個体の識別に加えて重要な管理情報の一つに移動体の位置がある。移動体のIDと位置を、それらが観測された時間と組み合わせることによって、特定の移動体の現在地、移動の経路、複数の移動体間の関係、観測フィールドとの関係等の情報が得られる。上記の分野では、これらの情報から、例えば施設内作業者による立入り制限区域への侵入、商品の流通経路のトレース、患者の居場所確認等の状況を把握することができる。
移動体を管理する上で、IDによる個体の識別に加えて重要な管理情報の一つに移動体の位置がある。移動体のIDと位置を、それらが観測された時間と組み合わせることによって、特定の移動体の現在地、移動の経路、複数の移動体間の関係、観測フィールドとの関係等の情報が得られる。上記の分野では、これらの情報から、例えば施設内作業者による立入り制限区域への侵入、商品の流通経路のトレース、患者の居場所確認等の状況を把握することができる。
移動体の位置を特定する方法としては、IDを発信するタグとして携帯電話等の無線端末と、無線端末と通信する基地局を用いる方法が開示されている。例えば、無線通信基地局を通信領域が重ならないように配置し、無線端末が最も近い基地局と通信した時点で、その無線端末の位置を通信した基地局の位置とする方法である。また、特許文献1には、無線端末の信号が基地局に到達するまでの時間を計測する手段を設け、無線端末からの信号電波を少なくとも3つ以上の基地局が同時に受信し、電波が到達した時間差の計測結果に基づいて各基地局と端末間の距離を推定し、3辺測量の原理で位置を特定する方法が開示されている。さらに、特許文献2は、時間差の代わりに端末から受信した信号の電波強度の差から各基地局と端末間の距離を推定し、3辺測量の原理で位置を特定する方法を開示する。
世の中において、対象者の位置を管理するサービス、さらには位置を特定した者に対してその状況にあった情報を提供するサービスのニーズがある。そのため、例えば店舗における接客においては、顧客と店員の位置を把握し適切な指示を店員に出すことが求められる。またアトラクションの分野においては、自由に動くプレイヤーの位置を把握しつつ動作に応じたゲームを展開する必要がある。
このような施設環境で、特許文献1及び2のように3辺測量方式によって端末の位置を特定する場合、ひとつの端末が複数の基地局と同時に通信可能なように基地局を密に配置することは困難な場合がある。また、端末位置の推定を精度よく行うためには、それぞれの基地局の位置を予め正確に決定しておく必要がある。
特許文献1が開示する時間差を用いた距離推定に基づいた3辺測量の方法は、できるだけ高い測定精度を得るため、基地局が端末と通信した時間を正確に比較する必要があり、基地局間で厳密に時間同期を行う手段が必要となる。
特許文献2が開示する電波強度を用いた距離推定に基づいた3辺測量の方法は、できるだけ高い測定精度を得るために、電波強度を正確に計測する必要がある。しかし、上述したような施設環境では、壁や床、設置物の配置、存在する人や物品など、電波を吸収あるいは反射する物体の存在により電波強度に影響を及ぼす可能性が高い。また、湿度、他の電波の影響など、伝搬環境の静的、動的な状態によって電波強度が影響を受けるため、比較的長距離の通信を行った場合に誤差が大きくなる可能性がある。また、上記従来技術は通常、端末が測位のための信号を送信する必要がある。
特許文献2が開示する電波強度を用いた距離推定に基づいた3辺測量の方法は、できるだけ高い測定精度を得るために、電波強度を正確に計測する必要がある。しかし、上述したような施設環境では、壁や床、設置物の配置、存在する人や物品など、電波を吸収あるいは反射する物体の存在により電波強度に影響を及ぼす可能性が高い。また、湿度、他の電波の影響など、伝搬環境の静的、動的な状態によって電波強度が影響を受けるため、比較的長距離の通信を行った場合に誤差が大きくなる可能性がある。また、上記従来技術は通常、端末が測位のための信号を送信する必要がある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
表示部と、センシングデータを取得するセンサと、上記センシングデータ及びノードID情報を含む第1の送信データを生成する第1のコントローラと、上記第1の送信データを基地局に送信する第1の無線処理部と、を有するノードと、ロケータノードの検知領域にノードが存在する場合に上記ノードから上記基地局への送信データを傍受する第2の無線処理部と、上記送信データからノードID情報を抽出し上記抽出したノードID情報及びロケータノードID情報を含む第2の送信データを生成する第2のコントローラと、を有するロケータノードと、上記ノード及び上記ロケータノードから上記第1及び第2の送信データを受信し、第1のノードID情報、第2のノードID情報及び上記ロケータノードID情報、を抽出するノード通信処理部と、上記抽出したID情報をサーバに送信するノード管理部と、を有する基地局と、上記ID情報を受信するイベントアクション制御部と、上記ロケータノードID情報と上記ロケータノードの位置とを対応づけるロケータノード位置テーブルを記録する記録部と、上記受信したID情報及び上記ロケータノード位置テーブルを用いて上記ノードの位置を特定するデータベース制御部と、上記ノードの位置に基づいて上記イベントアクション制御部で決定される情報を上記基地局を介して上記位置が特定されたノードに送信するコマンド制御部と、を有するサーバ、から構成され、上記位置が特定されたノードの表示部は上記イベントアクション制御部で決定される情報を表示するセンサネットシステム。
基地局とセンサノード間の正確な距離の推定する必要がなくなり、基地局の厳密な位置決めが不要となる。また、基地局間の正確な時間同期が不要となり、基地局を密に配置する必要がなくなる。さらに、電波強度変動の影響を低減するための複雑な計算が不要となる。また、センサノードは測位のための信号を送信する必要はなく、センサノードの消費電力を低減することができる。さらに、センサノードの位置及びIDに付帯する情報を用いたサービスを提供することにより、接客業務の効率化、顧客サービスの向上、遊戯性の高いアトラクションの提供を可能にする。
本発明は、ロケータノードを用いてノードの位置を特定することにより、基地局の厳密な位置決めなど、複雑な処理を必要としないことを特徴とする。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、センサノードからの通信を傍受する位置特定用ロケータノードを用いてセンサノードの位置を特定するセンサネットワークシステムの構成図である。本明細書では一実施形態として、基地局BST、分散データ処理サーバDDS、ディレクトリサーバDRSを開示するが、これらの構成を1のデータ処理サーバ内に備え、1のデータ処理サーバで実行することも可能である。
<センサネットワークシステムSNS構成の概要>
センサノードWSN(無線センサノード)、MSN(無線モバイルセンサノード)は、所定の位置に設置され、あるいは所定の物あるいは人等に取り付けられ、環境に関する情報や取り付けられた物に関する情報を収集し、その情報を基地局BST−1〜nに送信するノードである。センサノードには、無線により基地局BST−1〜nに接続される無線センサノードWSN、無線モバイルセンサノードMSNと、有線によりネットワークNWK−nに接続される有線センサノードFSNが含まれる。
センサノードWSN(無線センサノード)、MSN(無線モバイルセンサノード)は、所定の位置に設置され、あるいは所定の物あるいは人等に取り付けられ、環境に関する情報や取り付けられた物に関する情報を収集し、その情報を基地局BST−1〜nに送信するノードである。センサノードには、無線により基地局BST−1〜nに接続される無線センサノードWSN、無線モバイルセンサノードMSNと、有線によりネットワークNWK−nに接続される有線センサノードFSNが含まれる。
固定的に設置される無線センサノードWSNは、例えば、搭載されたセンサが周期的に周囲の状況をセンシングして、予め設定された基地局BSTへ直接、あるいは無線を中継するルータRTRを介してセンシング情報を送信する。無線モバイルセンサノードMSNは、ヒトが持ち歩く、クルマに搭載する等、移動体に設置して移動可能であることを前提とし、至近の基地局BSTへ直接、あるいは至近のルータRTRを介してルータRTRが接続している基地局BSTへ情報を中継して送信する。
また、ロケータノードLCNは所定の位置に設置され、周囲に存在するセンサノードを検知して、検知したセンサノードの情報を基地局BST−1〜nへ直接、あるいは無線を中継するルータRTRを介して送信するノードである。ロケータノードLCNは、センサノードが基地局BST、あるいはルータRTRに送信した通信を傍受する機能を有し、ロケータノードLCNから予め定めた特定の距離内にセンサノードが出現した場合に該センサノードを検知して、検知情報を基地局BSTに送信する。
なお、ルータRTRは、センサノードWSNあるいはMSNと基地局の間に1つだけ存在しても良いし、複数のルータRTRを1本のパスで接続して中継するマルチホップ型、あるいは複数のルータRTRをメッシュ状に接続して中継するメッシュ型の中継ネットワークを構成しても良い。
ここで、無線センサノードの全体(総称)を指すときにはWSNまたはMSNとし、個々の無線センサノードを指すときには、WSN−1〜nあるいはMSN−1〜nのように添え字を付して表す。他の構成要素についても以下同様に、総称を示す際には添え字無しで表し、個々を示す際には添え字「−1〜n」を付すものとする。
各基地局BST−1〜nには、1つまたは複数の無線センサノードWSN、MSN、ロケータノードLCNが接続され、各基地局BST−1〜nは、ネットワークNWK−2〜nを介して各センサノードからのデータを収集する分散データ処理サーバDDS−1〜nに接続される。なお、ネットワークNWK−2〜nは、基地局BSTと分散データ処理サーバ(分散サーバ)DDSとを接続する。分散データ処理サーバDDSは、システム規模の大きさによって、その接続数を変えることができる。また、センサノードWSNまたはMSN、ロケータノードLCNと基地局BST間の通信は、今後特に説明しない限りは上述のように直接行われる場合も、ルータRTRによる中継ネットワークを介して行われる場合もあるものとし、本実施例で説明するセンサネットワークシステムには、該中継ネットワークを制御する機能を備えるものとする。中継ネットワークを制御する機能については、一般の無線中継ネットワークで使用されている機能を適用可能であるため、ここでは詳細には記述しない。
各分散データ処理サーバDDS−1〜nは、無線及び有線センサノード(以下、分散データ処理サーバDDSへの接続手段を特に限定しない場合には単に「センサノード」と表記する場合もある)や、ロケータノードLCNが検出したデータ等を格納するディスク装置DSKと、図示しないCPU及びメモリを備えて所定のプログラムを実行し、後述するようにセンサノードからの測定データを収集し、予め規定した条件に従って、データの格納、データの加工、さらにはネットワークNWK−1を介してディレクトリサーバ(管理サーバ)DRSもしくは他のサーバへの通知やデータ転送などのアクションを行う。なお、ネットワークNWK−1は、LANやインターネット等で構成される。
ここで、センサノードから収集したデータは、主には、センサノードを識別する固有のIDおよびセンシングされた数値データであり、また、ロケータノードLCNから収集したデータは、主にロケータノードLCNを識別する固有のIDおよびロケータノードLCNが検出したセンサノードを識別する固有のIDであり、各々が時系列に応じた変化を示すが、そのままではアプリケーションシステムAPSが容易に利用可能な形式にはなっていない。そこで、ディレクトリサーバDRSでは、予め設定された定義に基づいて、センサノードの出力データをアプリケーションシステムAPSが利用しやすい実世界モデル(ヒト、モノ、状態、など)に変換してアプリケーションシステムAPSに提供する。
なお、分散データ処理サーバDDS−1〜nがデータを収集する対象は、自身が接続されたネットワークNWK−2〜nの基地局BSTに所属するセンサノードやロケータノードLCN、他の基地局BSTから移動してきた無線センサノードMSNである。また、有線センサノードFSNは、分散データ処理サーバDDS−1〜nに接続するようにしてもよい。もちろん、有線センサノードFSNを基地局BSTに接続し、基地局BSTが有線センサノードFSNを無線センサノードと同等に管理することもできる。
ネットワークNWK−1には、分散データ処理サーバDDSから送られたセンシング情報に関連づけられた実世界モデルを管理するディレクトリサーバDRSと、ディレクトリサーバDRSや分散データ処理サーバDDS及び基地局BST、センサノードの設定及び管理を行う管理者端末ADTと、このディレクトリサーバDRSの情報を利用するアプリケーションシステムAPSが接続される。なお、管理者端末は、センサノードを管理するセンサ管理者と、センサネットワークのサービスを管理するサービス管理者用にそれぞれ用意しても良い。
ディレクトリサーバDRSは、図示しないCPU、メモリ及びストレージ装置を備えて所定のプログラムを実行し、後述するように、有意な情報に関連づけられたオブジェクトを管理する。すなわち、アプリケーションシステムAPSが、アプリケーションインタフェースを介して実世界モデルに対してアクセスを要求すると、ディレクトリサーバDRSは実世界モデルに該当する測定データを所有する分散データ処理サーバDDS−1〜nにアクセスし、該当する測定データを取得し、そのセンシングデータを、必要あればアプリケーションシステムAPSが利用しやすい形に変換してアプリケーションシステムAPSに渡す。
この例では、センサノードやロケータノードLCNを接続して通信を行う基地局BST、BSTを経由したセンサノードやロケータノードLCNの情報を収集する分散データ処理サーバDDS、分散データ処理サーバDDSのセンシング情報に関連づけられた実世界モデルを管理するディレクトリサーバDRSを用いてセンサネットシステムを構成したが、上述したように基地局BST、分散データ処理サーバDDS、ディレクトリサーバDRSを同一のハードウェア上に構成しても良い。なお、ノード−基地局間の通信を比較的近距離の無線等で構成する例では、ノードから通信可能な距離内に基地局を配置する必要がある。この時、基地局機能のみを分離すればひとつの基地局の構成は単純になり、サイズやコストを下げる事が可能になるため、観測フィールドの様々な場所に多数配置するができる。その結果として、フィールド全体を比較的安価に通信可能エリアにすることができる。一方で、分散データ処理サーバは、例えば1つの観測フィールドに1つ配置してフィールド全体のノードの管理やデータ収集を行い、また、ディレクトリサーバは、複数の観測フィールドを統括する構成にすれば、処理の分散化や、センサネットシステムの統括管理が行いやすくなるという効果が得られる。
図2は、図1に示したセンサネットワークシステムの機能ブロック図である。ここでは、説明を簡易にするため、図1の分散データ処理サーバDDS−1〜nのうち分散データ処理サーバDDS−1の詳細のみを示し、また、分散データ処理サーバDDS−1に接続された基地局BST−1〜nのうち基地局BST−1のみを示す。他の分散データ処理サーバDDSや基地局BSTも同様に構成される。以下、各部の構成について説明する。
<基地局BST>
基地局BSTは、予め設定された配下の無線センサノードWSN、MSN、有線センサノードFSN、およびロケータノードLCNについて管理を行い、各センサノード、ロケータノードLCNが測定したデータや、ノード自身の状態データ等を分散データ処理サーバDDSに送信する。
<基地局BST>
基地局BSTは、予め設定された配下の無線センサノードWSN、MSN、有線センサノードFSN、およびロケータノードLCNについて管理を行い、各センサノード、ロケータノードLCNが測定したデータや、ノード自身の状態データ等を分散データ処理サーバDDSに送信する。
ノード通信処理部NCPは、センサノードやロケータノードからの通信を受信し、受信内容に含まれるノードのアドレス情報を、アドレス変換テーブルACTを用いて分散データ処理サーバDDSを含む上位システムで使用するアドレスフォーマットに変換する。また、受信内容に含まれるセンシング結果や、残電池容量や通信リトライ回数等のセンサノード自身の状態等、種々のデータを抽出する。
本実施例においては、ノード−基地局間の通信時に、ノードを特定するアドレス情報として、ローカルアドレスとPAN(Personal Area Network) IDを用いる。ここで、PAN IDとは、1の基地局BSTと、基地局BSTに接続された無線センサノードWSN、およびロケータノードLCNで構成される無線ネットワーク単位で割り当てられるIDである。つまり、各構成要素がどのネットワークに属するかを識別するため、1のPANに属するノード、ロケータノード、基地局には同一のPAN IDが付与される。また、センサノードやロケータノードが持つローカルアドレスは、それぞれのノードが所属するPANの中でユニークになるように予め割り当てる。従って、PAN IDとローカルアドレスの組み合わせによってノードのIDはセンサネットシステムSNSの中で一意に決定される。また、後述するグローバルアドレスは、センサネットシステムの中で各ノードに付与されるか、あるいは予め各ノードに割り当てられているIDである。
ここで、本明細書では、センサノードが有するPAN IDであるS_PIDとローカルアドレスS_LADをセンサノードID情報、ロケータノードが有するL_PIDとローカルアドレスL_LADをロケータノードID情報と定義する。
一方で、センサノードやロケータノードは、他のセンサネットシステム、あるいは他の類似システムに所属するノードとの混同を避けるために、他のシステムに所属するノードが混在する可能性がある領域内では一意な識別を行う必要がある。また、分散データ処理サーバDDSやディレクトリサーバDRS、アプリケーションシステムAPSにおいて、他のシステムのノード情報を統合して処理する場合には、すべてのノードを一意に識別する必要がある。このために、各ノードには個体識別のためのグローバルアドレスを割り当てる。
通常、各PANに所属するノード数は、該ノード群が所属するセンサネットシステムSNS、および他のシステム全体に所属するノード数に対し少なくなる。したがって、グローバルアドレスを表現するのに必要なデータサイズに比べ、ローカルアドレスを表現するのに必要なデータサイズを小さくする事ができる。これにより、同一PAN内のノード−基地局間のローカルな通信の際には、通信時に付加するノードのアドレスデータサイズを小さくする事ができ、結果として全体の通信データ量を少なくする事が可能になる。特に帯域の制限された無線通信を行う場合では、通信データ量を少なくすることにより通信時間が短縮されるため、伝送路占有時間節約の面においても、センサノードの電力消費量削減の面においても有利になる。
上述したように、図2に示すノード処理部NCPがアドレス変換テーブルACTを用いて、ローカルアドレスからグローバルアドレスへの変換を行う。なお、図2では、ノード−基地局間通信で用いるノードのアドレスフォーマットと、分散処理サーバDDSを含む上位システムで使用するアドレスフォーマットが異なる場合の例を開示したが、通信データ量に制約が無い場合は、両者を同じにしても実用上問題が無い場合もある。その場合はアドレス変換テーブルACTは不要になる。
イベント監視部EVMは、ノード通信処理部NCPにより取得した該センサノードやロケータノードのID情報であるグローバルアドレスと、センシング結果やノード状態情報をイベントとして監視する。また、センシング結果やノードの状態等の内容に応じて、データ変換や異常判定等予め設定された判定条件に基づいて行われる処理結果をセンサノード管理部SNMに通知する。
コマンド制御部CMC−Bでは、後述する分散データ処理サーバDDS−1のコマンド制御部CMC−Dとの間でコマンドの送受を行う。例えば、分散データ処理サーバDDS−1からのコマンドに応じて、基地局BST−1のパラメータの設定を実行したり、基地局BST−1の状態パラメータの設定を実行したり、センサノードやロケータノードLCNの状態を分散データ処理サーバDDS−1へ送信したりする。
センサノード管理部SNMは、分散データ処理サーバのイベントアクション制御部EACとデータ通信を行う。具体的には、センサノード管理部SNMが管理するセンサノードやロケータノードLCNのセンシング結果やノードの状態情報の処理結果をイベント監視部EVMから受け取り、予め定めた送信条件に従ってNWK−2を介し、分散データ処理サーバDDSに送信する。
また、センサノード管理部SNMは、自身が管理するセンサノードやロケータノードLCNの管理情報(稼動状態、残電力など)を保持する。そして、分散データ処理サーバDDS−1からセンサノードやロケータノードLCNに関する問い合わせがあった場合には、各センサノード、ロケータノードLCNに代わって、管理情報を通知する。つまり、多数のセンサノード、ロケータノードLCNを受け持つ分散データ処理サーバDDS−1は、センサノードやロケータノードLCNの管理を基地局BSTに委ねることで、自身の負荷を低減することができる。
また、センサノード管理部SNMは、イベント監視部EVMが異常を検出した場合には、センサノードやロケータノードLCNの管理情報を更新し、分散データ処理サーバDDS−1へ異常のあったセンサノードあるいはロケータノードLCNを通知する。なお、センサノードあるいはロケータノードLCNの異常とは、センサノードあるいはロケータノードLCNからの応答がない場合や、センサノードあるいはロケータノードLCNの電力が予め設定したしきい値以下になった場合、センシング値が予め定めた正常値の範囲を逸脱した場合など、センサノードあるいはロケータノードLCNの機能が停止または停止に至る状態を示す。
また、センサノード管理部SNMは、コマンド制御部CMC−DからセンサノードやロケータノードLCNに対するコマンド(出力タイミングの設定)を受けた場合には、このコマンドをセンサノードやロケータノードLCNに送信して設定を行い、設定の完了を示す通知をセンサノードやロケータノードLCNから受信した後に、センサノードやロケータノードLCNの管理情報を更新する。なお、センサノードやロケータノードLCNの出力タイミングは、例えば、無線センサノードWSNが基地局BST−1にデータを周期的に送信する際の周期を示す。
<分散データ処理サーバDDS>
分散データ処理サーバDDS−1は、以下の構成を備える。
ディスク装置DSKは、データベースDBを格納する。
コマンド制御部CMC−Dは、基地局BST及び後述するディレクトリサーバDRSと通信を行って、コマンド等の送受信を行う。
<分散データ処理サーバDDS>
分散データ処理サーバDDS−1は、以下の構成を備える。
ディスク装置DSKは、データベースDBを格納する。
コマンド制御部CMC−Dは、基地局BST及び後述するディレクトリサーバDRSと通信を行って、コマンド等の送受信を行う。
イベントアクション制御部EACは、基地局のセンサノード管理部からのデータを受信する。具体的には、センサノードやロケータノードLCNからの測定データを基地局BSTから受信するたびに、測定データに含まれるセンサノードやロケータノードLCNのIDを取得し、後述するテーブル(図27のイベントテーブルETB)からセンサノードやロケータノードLCNのIDに対応するイベントの発生ルールを読み込んで、測定データの値に応じたイベントの発生の有無を判定する。さらに、センサノードのIDに該当するイベントの発生に対応するアクションを実行する。
アクション実施の内容としては、アプリケーション開発者やシステム設計者などにより予め設定されたルールに基づいて、測定データを加工データに変換したり、測定データと加工データとをデータベース制御部DBCを通じてデータベースDBへ格納したり、また、ディレクトリサーバDRSに通知を行ったりなどの処理を含む。
本実施形態では、図1で示すように、複数の基地局BSTに対して、これらのいくつかを地域的(または、場所的)に集約する複数の分散データ処理サーバDDSを配置することで、多数のセンサノードおよびロケータノードLCNからの情報を分散して処理することが可能になる。例えば、オフィスなどではフロア毎に分散データ処理サーバDDSを設け、工場などでは建屋毎に分散データ処理サーバDDSを設ければよい。
分散データ処理サーバDDS−1のディスク装置DSKは、基地局BSTから受信したセンサノードWSN、MSN、FSN、ロケータノードLCNの測定データ、これらの測定データを加工した加工データ、基地局BSTや無線センサノードWSN、MSN、有線センサノードFSNおよびロケータノードLCNに関する装置データ、およびロケータノードLCNのID情報とロケータノードLCNの設置位置情報を予め関連づけたロケータノード位置テーブルをデータベースDBとして格納する。
分散データ処理サーバDDS−1のデータベース制御部DBCは、イベントアクション制御部EACから送られたセンサノードやロケータノードLCNの出力である測定データをデータベースDBに格納する。また、必要に応じて測定データを数値処理したり、他データと融合することにより得られる加工データをデータベースDBに格納したりする。なお、装置データは管理者端末ADTなどからの要求に応じて随時更新される。
さらに、ロケータノードLCNが検出したセンサノードID情報に対し、該ロケータノードID情報からロケータノード位置テーブルを用いて設置位置を呼び出してセンサノードの位置として関連づけ、センサノードの位置とセンシングデータを対応づけてディレクトリサーバDRSに送信する。なお、複数のロケータノードLCNのセンサノード検知領域の重複領域内にセンサノードが存在した際等、複数のロケータノードから同一のセンサノードのID情報が同期して送られてきた場合には、上記イベントアクション制御部EACで説明したイベント発生に対応するアクションの1つとして予め設定された、後述する複数のロケータノードがセンサノードを検知した場合の処理を実行することにより、センサノードの位置を関連づける。
<ディレクトリサーバDRS>
複数の分散データ処理サーバDDSを管理するディレクトリサーバDRSは、以下の構成を備える。 セッション制御部SESは、ネットワークNKW−1を介して接続されたアプリケーションシステムAPSや管理者端末ADTからの通信を制御する。
<ディレクトリサーバDRS>
複数の分散データ処理サーバDDSを管理するディレクトリサーバDRSは、以下の構成を備える。 セッション制御部SESは、ネットワークNKW−1を介して接続されたアプリケーションシステムAPSや管理者端末ADTからの通信を制御する。
モデル管理部MMGは、アプリケーションシステムが利用し易い実世界のモデル(オブジェクト)と、分散データ処理サーバDDSがセンサノードから収集した測定データもしくは加工データ、ロケータノードから収集したセンサノード検出情報に基づいて決定したセンサノードの位置情報との対応関係を実世界モデルテーブルMTBに設定した実世界モデルリストMDLによって管理する。
ディレクトリサーバDRSは、実世界モデルに相当する測定データもしくは加工データの存在場所の位置情報(URLなどのリンク)も管理している。つまり、アプリケーションシステム開発者は、実世界モデルを指定することで、時々刻々と変化するセンサノードやロケータノードLCNの測定情報にダイレクトにアクセス可能となる。センサノードやロケータノードLCNからの測定データ、加工データおよび位置情報データの履歴は、時間の経過につれて増大するのに対し、実世界モデル情報は時間が経過してもサイズが変化することはなく、その内容のみが変化する。この実世界モデルの詳細については後述する。
なお、実世界モデルテーブルMTBは、ディレクトリサーバDRSの所定のストレージ装置(図示省略)などに格納される。
ディレクトリサーバDRSのアクション制御部ACCは、分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部EACやコマンド制御部CMC−Dと通信を行って、アプリケーションシステムAPSや管理者端末ADTからのイベントアクションの設定要求を受け付ける。そして、受け付けたイベントまたはアクションの内容を実世界モデルテーブルMTBの情報を参照して解析し、解析結果に応じたディレクトリサーバDRSと分散データ処理サーバDDS−1〜n間の機能分担を設定する。なお、一つのアクションやイベントは、一つの分散データ処理サーバDDSだけではなく、複数の分散データ処理サーバDDS−1〜nに関与する場合もある。
検索エンジンSERは、セッション制御部SESが受け付けたオブジェクトに対する検索要求に基づいて、実世界モデルテーブルMTBの情報を参照し、分散データ処理サーバDDSのデータベースDBに対して検索を実行する。
なお、検索要求がクエリーであれば、クエリーの内容に従ったデータベースDBの対応付けと、クエリーのSQL(Structured Query Language)変換を実行し、検索を実行する。なお、検索対象となるデータベースDBは、複数の分散データ処理サーバDDSにまたがる場合がある。また、最新データ取得(ストリーム)はアクション制御部ACCのアクションの設定にて対応できる。例えば、該当のデータを常にアプリケーションシステムAPSに転送するようなアクションの設定を、該当する分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部EACに設定しておけばよい。
次に、装置管理部NMGは、ネットワークNWK−1に接続されてセンサネットワークを構成する分散データ処理サーバDDSと、分散データ処理サーバDDSに接続された基地局BST、基地局BSTに接続されたセンサノードやロケータノードLCNを統合的に管理するものである。装置管理部NMGでは、分散データ処理サーバDDS、基地局BST、センサノード、ロケータノードLCNの登録や検索に関するインターフェースを管理者端末ADT等に提供し、それぞれの装置の状態や、センサノードがロケータノードLCNの状態を管理する。
装置管理部NMGは、分散データ処理サーバDDSや基地局BST、センサノード、ロケータノードLCNに対してコマンドを発行することができ、このコマンドによりセンサネットワークのリソースを管理する。なお、センサノードやロケータノードLCNは上位となる基地局BSTのコマンド制御部CMC−Bを介して装置管理部NMGからコマンドを受け、基地局BSTは上位の分散データ処理サーバDDSのコマンド制御部CMC−Dを介して装置管理部NMGからコマンドを受ける。
なお、コマンド制御部CMC−Dを介して装置管理部NMGが発行するコマンドとしては、例えば、リセット、パラメータ設定、データ消去、データ転送、定型イベント/アクション設定等がある。
<センサノードの一例>
次に、センサノードの一例を図3および図4に示す。
<センサノードの一例>
次に、センサノードの一例を図3および図4に示す。
図3は、無線センサノードWSNの一例を示すブロック図である。
センサSSRは、測定対象の状態量(温度、湿度、照度、位置等)または状態量の変化を測定する。
アクチュエータAATは、LEDやスピーカー、振動モータ、液晶表示モニタ等の出力デバイスおよびそれらを駆動するドライバで構成される。
無線処理部WPRは、基地局BSTから送られてきたコマンドや応答等の無線通信を、アンテナANTを介してLNA(ローノイズアンプ)で増幅した後受信する受信回路と、センサノードWSNで生成した信号を、PA(パワーアンプ)で増幅した後アンテナANTを介して基地局BSTに送信する送信回路と、受信回路、送信回路をコントロ−ラCNTからの制御信号に基づいて制御する制御回路で構成される。
コントローラCNTは、予め設定された周期、もしくは不定期にセンサSSRの測定データを読み込み、この測定データに予め設定したセンサノードのIDを加えて無線処理部WPRに転送する。測定データにはセンシングを行った時間情報をタイムスタンプとして与える場合もある。また、無線処理部WPRを介して受信したコマンドや、センシング結果、予め指定されている処理手順に基づいてアクチュエータAATを制御し、出力デバイスを駆動する。さらに、電源POWを制御してセンサノードを構成する各要素の電力供給状態を制御する。なお、図3には図示していないが、コントローラCNTブロックには、種々のデータや制御プログラムを保持するためのメモリ等のストレージデバイスが含まれる。
また、コントローラCNTは受信したコマンドを解析して、所定の処理(例えば、設定変更など)を行う。また、コントローラCNTは、電源POWの残電力(または充電量)を監視し、残電力がしきい値を下回ると、無線処理部WPRから基地局BSTに対して電力がなくなる警報を送信する。
無線処理部WPRでは、限りのある電力で長時間測定を行うため、間欠的に動作して電力消費を低減させることが望ましい。例えば、図4で示すように、スリープ状態SLPではコントローラCNTはセンサSSRの駆動を停止し、所定のタイミングでスリープ状態から動作状態WAKに切り替わって、センサSSRを駆動して測定データを送信するように構成する。
電源POWは、基地局BSTと通信を行う無線処理部WPRと、各ブロックSSR、AAT、CNT、WPRに電力を供給する。また、電池(二次電池を含む)を利用するのが一般的であると考えられるが、それに限定されず、太陽電池や振動発電等の自律発電機構を具備する、あるいはモバイルセンサノードでなければ、外部電源から電源を供給する構成とすることもできる。
なお、図3は一つのセンサノードに一つのセンサSSR、およびアクチュエータAATを備えた例であるが、複数のセンサSSR、およびアクチュエータAATを配置しても良い。あるいは、センサSSRに代わって、固有の識別子IDを格納したメモリを設けても良く、センサノードをタグとして使用しても良い。また、無線モバイルセンサノードMSN、有線センサノードFSNも図3、図4と同様に構成することが可能である。
<ロケータノードの一例>
ロケータノードLCNの例を図7から図14に示す。
<ロケータノードの一例>
ロケータノードLCNの例を図7から図14に示す。
図7は、ロケータノードLCNの一構成例である。ロケータノードは、少なくとも、センサノードから基地局への通信を傍受及び基地局BSTとの通信を行う無線処理部WPRと、各ブロックCNT、WPRに電力を供給する電源POWと、無線処理部WPR、および電源POWを制御するコントローラCNTと、送受信を行うアンテナANTから構成される。コントローラCNTは、傍受した情報にロケータノードのIDを加えて無線処理部に転送する。図7におけるコントローラCNT、無線処理部WPR、電源POW、およびアンテナANTは、図3における無線センサノードWSNと全く同じ構成要素で構成する事ができる。ロケータノードLCNの主たる目的は、近傍のセンサノードの通信を傍受して、その情報を基地局BSTに伝送することであるため、図3に記載されているセンサSSR、アクチュエータAATは記載されていないが、図3の無線センサノードWSN構成例と同様に、センサSSRとアクチュエータAATを搭載していても良い。従って、図3の無線センサノードWSNと全く同じハードウェアでロケータノードLCNを構成する事も可能である。
ロケータノードLCNは、少なくとも近傍のセンサノードの通信を傍受するノード傍受モードと、基地局BSTとの間で通信を行う通信モードを備える。通常の通信モードでは、基地局BSTとの通信を安定に行うために、通信可能距離ができるだけ大きくなるように設定し、ノード傍受モードでは、アプリケーションの位置特定精度要求に応じて、センサノード検知領域NDAを設定する。このセンサノード検知領域の設定は、コントローラが無線処理部を制御することにより行う。
図7の構成例は、通信モードとノード傍受モードをひとつのハードウェア構成で実現する例である。例えば、通信モードにおけるロケータノードLCN−基地局BST間の最大通信可能距離をAm、ノード傍受モードにおける検知領域半径をBm(A>B)と設定する場合、図7の無線処理部WPRにおけるローノイズアンプLNAおよび受信回路において、通信モード時は最大Am遠方の基地局BSTから到達する電波を受信し、ノード傍受モード時は、最大Bmを超える距離だけ離れたセンサノードからの通信は検知しないようにする必要がある。
このための第1の方法は、RSSI(Received Signal Strength Indicator)と呼ばれる電波強度の指標を用いる方法である。つまり、該RSSIの値がBmであるセンサノードから発信された電波を傍受した際の強度を閾値とし、ノード傍受モード時には、傍受した電波のRSSIが該閾値より大きい場合にのみ、傍受した電波からセンサノードのID情報を取得して伝送する方法である。閾値を調整することにより検知領域の半径を変更することができる。
閾値を超えるかどうかの判定は、受信回路を制御する制御回路で行っても良いし、コントローラCNTで行う事も可能である。
第2の方法は、ローノイズアンプLNAのゲインを予め設定した距離に合わせて調整する方法である。通常、LNAのゲインは、受信した電波強度に応じて、これを最大利得で扱うようAGC(オートゲインコントロール)機能等によって調整する。これにより、受信電波の強度の差を吸収し、以降の受信処理に必要な信号レベルに増幅して受信処理を行うことが可能になる。ただし、受信レベルが小さすぎると、ノイズに埋もれる等により信号の信頼性が保証できなくなるため、AGCで最大に増幅してもある信号レベルを超えない信号は有効な信号とみなさず無視する等の処理が必要になる。
これに対し、予め設定した検知領域半径に等しい距離だけ離れたセンサノードの発信した電波強度を、受信可能な最小レベルとして扱うように設定すれば、該電波強度を下回る信号を受信した際には有効な信号として扱う事ができなくなる。そのための設定方法として、LNAのゲインを検知領域半径に等しい距離のノードが発信した電波強度が受信可能な最小レベルとなる値に固定すれば、ノード傍受モード時に、予め設定した検知領域内に存在するセンサノードの通信のみを検知する事が可能になる。また、ゲインの固定値を調整することにより検知領域の半径を変更する事ができる。また、LNAのゲインを、上記最小レベルを上限とし、AGCによって増幅することにより、以後の処理のための信号レベルを最適値に調整しても良い。この場合は、AGCで実際に適用した増幅率の情報を後の受信処理部に通知し、もとの信号レベル値がわかるようにする必要がある。
なお、上記第1の方法と、第2の方法を組み合わせて使用することも可能である。
一般に発信源から受信器のアンテナに届く無線電波は、発信源から直接届く直接波と、壁や床、天井、設置物等による反射、回折、透過の結果、複数の経路(マルチパス)を経由して届く間接波を重ね合せたものになる。それぞれの電波は、アンテナまでの経路が異なるために伝搬距離が異なり、その結果到達時間がずれる。このために生じる位相差によって、電波が強めあったり弱めあったりする(マルチパスフェージング)。電波の伝達条件は、発信源と受信回路の位置、周囲環境の空間的、時間的特性によって変化するため、到達した電波の強度は一定にはならない。この電波強度のゆれにより、検知領域の設定半径には誤差が生じることがある。通常、発信源と受信器アンテナ間の距離が長いほど、マルチパスフェージングの影響は大きくなると考えられる。
一方、ロケータノードLCNを用いてセンサノードの位置を特定する本発明の方法は、電波強度を用いた距離推定に基づいた3辺測量の方法に比べ、発信源と受信器アンテナ間の距離が短くなるため、マルチパスフェージングによる測定誤差の影響が小さくなることが期待できる。これにより、測定精度があがり、また電波強度変動の影響を低減する複雑な計算を必要としないため、処理速度が向上する。
図8は、上記通信モードとノード傍受モードを、それぞれに適したアンテナに切り替えることによって実現する例である。図8の構成では、通信用アンテナCATと傍受用アンテナSATを切り替えるスイッチを設け、通信時は通信用アンテナCATを接続し、ノード傍受時は傍受用アンテナSATを接続する。傍受用アンテナSATには、通信用アンテナCATより受信感度の低いアンテナを用い、アンテナ感度は、設定したい検知領域半径に合わせて調整する。
図9は、通信用と傍受用に受信回路を2つ用意する構成例である。無線処理部WPR内に、通信用処理部CPRと、傍受用処理部SPRを設ける。通信用処理部CPRは、通信モード時に基地局BSTの信号を受信するための受信回路と、基地局BSTに信号を発信するための発信回路を持つ。傍受用処理部SPRは、ノード傍受モード時に、予め設定した検知領域半径内に存在するセンサノードの通信のみを傍受するように調整した受信回路を持つ。制御回路は、通信モード時には通信用処理部CPRを用いて通信を行い、ノード傍受モード時には、傍受用処理部SPRを用いてセンサノードの通信を傍受する。本構成例の場合は、通信モードとノード傍受モードを同時に実行することが可能である。また、図10に示すように、通信用処理部に通信用アンテナCAT、傍受用処理部に傍受用アンテナSATを接続しても良い。
<ロケータノードによるセンサノードの位置の特定>
図5(A)〜(C)は、ロケータノードLCNによるモバイルセンサノード検知方法を説明する図である。ロケータノードLCNは、センサネットワークSNSの一構成要素として位置づけられ、センサノードと同じ通信方式によって基地局BSTと通信する。ロケータノードLCNは、前述したように予め設定された領域内でセンサノードから基地局への通信を傍受し、該センサノードのID等の情報を抽出して基地局BSTを介して分散データ処理サーバDDSに伝送する。
図5(A)〜(C)は、ロケータノードLCNによるモバイルセンサノード検知方法を説明する図である。ロケータノードLCNは、センサネットワークSNSの一構成要素として位置づけられ、センサノードと同じ通信方式によって基地局BSTと通信する。ロケータノードLCNは、前述したように予め設定された領域内でセンサノードから基地局への通信を傍受し、該センサノードのID等の情報を抽出して基地局BSTを介して分散データ処理サーバDDSに伝送する。
図5(A)は、ロケータノード及びセンサノードが基地局と通信領域内に存在し、かつセンサノードがロケータノードの検知領域内に存在する場合である。基地局は、センサノードからセンシングデータとセンサノードID情報を含むデータ、及びロケータノードから傍受したセンサノードID情報とロケータノードID情報を含むデータを受信する。また、サーバは、基地局から受信したデータに含まれる2つセンサノードID情報が同じ場合に、ロケータノードの位置をセンサノードの位置とする。これにより、センシングデータとノードの位置を対応づけることができる。
図5(B)は、ロケータノードのみ基地局と通信領域内に存在し、かつセンサノードがロケータノードの検知領域に存在する場合である。基地局は、ロケータノードからの送信データのみ受信し、センサノードからの送信データを受信しない。これにより、サーバは、センサノードがロケータノードの検知範囲内かつ基地局と通信領域外に存在することを検出する。なお、該センサノードは、ロケータノードが属するセンサネットシステムが管理しているセンサノードでなくても良い。その場合は、ロケータノードの検知領域内に所属不明のセンサノードが存在する事を検出する。この時、センサノードの送信データが、該センサネットシステムが管理するセンサノードと同じフォーマットであれば、所属不明のセンサノードのID情報を取得し、フォーマットが異なる場合は、所属、およびID不明のセンサノードであることを示す情報をサーバに送信する。これにより、サーバ、あるいはアプリシステムにおいて、所属不明のセンサノードが存在する事をシステム管理者に通知する事ができる。
図5(C)は、ロケータノード及びセンサノードが基地局と通信領域内に存在し、かつセンサノードがロケータノードの検知範囲外に存在する場合である。基地局は、センサノードから受信する送信データからセンサノードID情報を抽出するが、抽出したセンサノードID情報と同じセンサノードID情報を含むデータをロケータノードから受信しない。これにより、サーバは、センサノードが基地局との通信範囲内かつロケータノードの検知範囲外に存在することを検出する。
このように、本発明ではロケータノードを用いて、ロケータノードの検知領域、及び基地局の通信領域の少なくとも何れかに存在するノードの位置を特定する。そのため、3辺測量方式と比較して、基地局と端末間の正確な距離を推定する必要がなく、基地局の厳密な位置決めが不要となる。また、基地局間の正確な時間同期が不要となる。基地局を密に配置することが不要となり、コストが低減される。さらに、ロケータノードは、壁や床、設置物など遮蔽物による電波強度に影響を与える要素を考慮して、ユーザが所望とする場所に設置できるため、電波強度変動を低減するための複雑な計算が不要となる。さらには、センサノードはあくまで基地局に対してセンシングデータを送信するだけであって、位置測位のための信号を基地局やロケータノードに送信する必要がない。そのため、センサノードの消費電力を低減することができる。
図6は、ロケータノードLCNによって移動体の位置を特定する概念を示している。ここでは人PS−1を移動体とし、人PS−1がモバイルセンサノードMSN−1を持っているものとする。LCN−1〜3はそれぞれロケータノードを表し、NDA−1〜3は、ロケータノードLCN−1〜3それぞれがセンサノードの通信を傍受可能なセンサノード検知領域を表している。今、人PS−1はロケータノードLCN−1の検知領域NDA−1内に存在するため、モバイルセンサノードMSN−1が基地局と通信を行った際に、ロケータノードLCN−1が該通信を傍受し、MSN−1のID情報を取得して分散データ処理サーバDDSに伝送する。分散データ処理サーバDDSは、各ロケータノードLCNの設置位置情報をテーブル(図2におけるDSK内のロケータノード位置テーブル)として管理しており、ロケータノードLCN−1によるモバイルセンサノードMSN−1検知情報に基づいて、MSN−1を持っている人PS−1の位置がロケータノードLCN−1付近であると判断する。次に、人PS−1がロケータノードLCN−2の検知領域NDA−2内に移動したとする。この領域内でモバイルノードMSN−1が通信を行うと、ロケータノードLCN−2がその通信を傍受することによってMSN−1の存在を検知し、MSN−1のID情報を該通信から取得して分散データ処理サーバDDSに伝送する。分散データ処理サーバDDSは、ロケータノード位置テーブルに基づいて、MSN−1を持っている人PS−1の位置がロケータノードLCN−2付近であると判断する。このように、移動体が移動しながらロケータノードLCNの検知領域NDA内で通信を行う度に、センサネットワークシステムSNSは、移動体の位置を、近傍のロケータノードLCNの位置として特定する事が可能になる。
図20〜22を用いて、センサノードの位置を特定する方法の詳細を説明する。
図20は、無線センサノードWSNが発信した通信を、ロケータノードLCNが傍受した場合のデータフローの例を説明する図である。
図20は、無線センサノードWSNが発信した通信を、ロケータノードLCNが傍受した場合のデータフローの例を説明する図である。
無線センサノードWSNからは、センサノードの送信時通信パケット例として図示するように、センサネットのPAN IDであるS_PIDとローカルアドレスS_LADをパケットヘッダに持ち、センサ値等のデータ(Data1、Data2...)をデータフィールドに持つパケットが基地局BSTに送信される。図3の無線センサノードの構成を例にとると、コントローラCNTからの指示等によりセンサSSRが取得したセンサ値(Data1、Data2...)は、コントローラCNT内の図示されていないストレージデバイスに保持されている該無線センサノードWSN自身のローカルアドレスS_LADと、自身が所属するPAN IDであるS_PIDとともに通信パケットに加工され、無線処理部WPRを介して送出される。
ロケータノードLCNで行う処理について、図21を用いて説明する。ロケータノードLCNは、ロケータノードの電源投入時、またはリセット時には(S101)、接続可能な基地局を検索して接続するために、複数存在する無線チャンネルch−i(i=1〜N)を順番に使用して(S102)、ロケータノードが持つグローバルアドレスと共に接続要求信号を送信する(S103)。これに対し特定の基地局から接続許可信号を受信した時に(S104)、そのチャンネルch−iを使用チャンネルとして決定し(S105)、該基地局が指定したPAN IDとローカルアドレスを取得して以降の通信で使用する(S106)。本フローは、基地局からの接続許可信号を受信するまで繰り返す(S107、S108)。どの無線チャンネルからも接続許可信号を受信しなかった場合は、応答できる基地局が通信範囲に無いものと判定し、指定時間スリープした後リトライする(S109)。
基地局との接続が確立した後、ロケータノードはノード傍受モードで待機し(S110)、定期的にノードからの通信検出を行ってノードの通信を検知した時にノードのPAN ID、ローカルアドレス、RSSIを取得する(S111、S112)。ノードの通信を検知できなかった場合はノード傍受モードに復帰する。
ノードのPAN ID、ローカルアドレス、RSSIを取得したら検知処理モードに移行し、検知処理を実行する(S113)。検知処理によって取得したノードのPAN IDとローカルアドレスが、予め定めた値の範囲に含まれる有効なPAN IDとローカルアドレスであった場合には(S114)、通信モードに移行し(S115)、ロケータノード自身のPAN ID、ローカルアドレスとともに、検知したセンサノードのPAN ID、ローカルアドレス、検知処理モードMODE、および通信を傍受した際の電波強度RSSIを基地局BSTに送信した後(S116)、ノード傍受モードに復帰する。
なお、取得したPAN IDとローカルアドレスが有効と認められなかった場合には、無視するか異常検知情報を基地局BSTに送信する等の例外処理を行った後(S117)ノード傍受モードに復帰する。
図7のロケータノードLCNの構成を例にとると、無線処理部WPRが無線センサノードWSNのパケットを傍受し、コントローラCNTに送る。コントローラCNTは、該パケットのパケットヘッダからS_PIDとS_LADを取得し、コントローラCNT内の図示されていないストレージデバイスに保持されているロケータノードLCN自身のローカルアドレスL_LADと、自身が所属するPAN IDのL_PIDとともに通信パケットに加工され、無線処理部WPRを介して送出される。
図20の例では、その他分散データ処理サーバDDSやアプリケーションで利用する情報として、図11〜14で説明するノード検知処理モード(逐次送信型のノード検出信号か、適時送信型のノード検出信号か)MODE、および無線センサノードWSNの通信を傍受した時の電波強度RSSIも合わせて送信している。ロケータノードLCNが図14で説明する適時通信型で動作している場合は、無線センサノードWSNがロケータノードLCNの検知領域から離脱した際に、ノード離脱信号を通信パケットとして送信する。この場合のデータフィールドには、少なくとも無線センサノードWSNのPAN IDであるS_PID、ローカルアドレスS_LAD、およびノード検知処理モード(適時通信型のノード離脱信号であることを示すモード)MODEを含む。
次に、基地局BSTで行う処理について図22を用いて説明するが、特に本発明に関連するセンサノードやロケータノードLCNからの通信パケットを受信した際の処理のみを記載し、初期設定や終了処理、サーバ間処理等、基地局BSTが行う他の処理に関する記載は省略する。
基地局は、ノードからの通信を受信する準備が完了した時点で(S201)、ノードからの通信を受信するモードで待機し(S202)、無線センサノードやロケータノードLCNから送信された通信パケットを受信した時(S203)、受信パケットヘッダからノードのPAN IDとローカルアドレスを取得する(S204)。そして、PAN IDが基地局BSTの所属するPAN IDと等しい場合に、正しいPAN IDと判定し(S205)、ローカルアドレス⇔グローバルアドレス変換テーブルを用いてPAN IDとローカルアドレスをグローバルアドレスに変換する(S206)。
受信した通信パケットが無線センサノードWSNから送信された場合は、PAN IDはS_PID、ローカルアドレスはS_LADとなり、グローバルアドレスはS_GADとなる。また、受信した通信パケットがロケータノードLCNから送信された場合は、PAN IDはL_PID、ローカルアドレスはL_LADとなり、グローバルアドレスはL_GADとなる。
基地局BSTは、センサネット管理部SNMで管理されているグローバルアドレスを照合し、受信したパケットに含まれるローカルアドレスを変換したグローバルアドレスが無線センサノードWSNに付与されたものである場合には(S208)、受信したパケットのデータフィールドからセンシングデータData1、Data2、...を取得する(S209)。データ処理サーバDDSに送信した後(S210)、ノードからの通信を受信するモードに復帰する。正しいPAN IDと判定されなかった際には、無視するか、異常検知情報として例外処理した後(S207)、ノードからの通信を受信するモードに復帰する。
受信したパケットに含まれるローカルアドレスを変換したグローバルアドレスがロケータノードLCNに付与されたものである場合には(S211)、データフィールドから検知した無線センサノードのPAN IDとローカルアドレスを取得する(S212)。該PAN IDが、基地局BSTが所属するPAN IDと等しい場合に、正しいPAN IDと判定し(S214)、ローカルアドレス⇔グローバルアドレス変換テーブルを用いてPAN IDとローカルアドレスをグローバルアドレスに変換する(S215)。正しいPAN IDと判定されなかった際には、無視するか、異常検知情報として例外処理した後(S217)、ノードからの通信を受信するモードに復帰する。そして、ロケータノードのグローバルアドレス、検知したセンサノードのグローバルアドレス、ノード検知処理モードMODE、検知した通信の電波強度RSSIを分散データ処理サーバDDSに送信する(S216)。受信したパケットが無線センサノードWSN、ロケータノードLCNのいずれでもない場合は、無視するか、異常検知情報として例外処理した後(S213)、ノードからの通信を受信するモードに復帰する。
分散データ処理サーバのDBCは、受信したWSNのS_GADとLCNに含まれるS_GADとを照合し、同じ場合には、L_GADの位置をS_GADの位置とする。さらに、ロケータノード位置テーブルを用いて、S_GADの位置を特定する。
なお、センサノードが別の基地局のネットワークに移動した場合には、ノードからの要求に対して通常その移動先の基地局のPAN IDが新たに付与されるが、その新しいPAN IDの付与が行われる前の段階で、センサノードが基地局と通信を行い、またロケータノードがその通信を傍受することもありうる。上記の説明では、そのようなセンサノードのPAN IDが、基地局の所属するPAN IDと異なる場合に、例えば無視するか、異常検知情報として処理する等の例外処理を行うようにしている。しかし、基地局BSTが、他のPANに所属する別の基地局BST’のローカルアドレス⇔グローバルアドレス変換テーブルを持つようにすれば、基地局BSTと同じPANに所属するロケータノードLCNが、別のPANに所属する無線センサノードWSN’の通信パケットを傍受した場合でも、該通信パケットに含まれるPAN IDとローカルアドレスをグローバルアドレスに変換することが可能になる。
また、ロケータノードの検知領域内に別のロケータノードが存在する場合、タイミングによっては、ひとつのロケータノードLCN−1が別のロケータノードLCN−2を検知する可能性がある。この場合は検知した側のロケータノードLCN−1が送信したノード検出信号パケットを、検知された側のロケータノードLCN−2が逆に検知し、ノード検出信号パケットを送信し、再びLCN−1がそのパケットを検知するといった巡回状態になる。そこで、ロケータノードのノード傍受モードに一定のパケット不感時間を設け、同一ノードから短時間に連続して送信された通信を検知した際には無視する等の制御を行う。
例えば、他のノードが発信した通信パケットをロケータノードLCNが検知して検出信号パケットを送信するまでの時間に、処理検出処理にかかる時間を加え、さらに適当なマージン時間を加えた時間を不感時間とすれば良い。この不感時間に比較して、同一のセンサノードが通信パケットを発信する間隔を十分長く設定すれば、センサノードからの通信を検出しそこなう事は無い。なお、各ノードが発信する通信パケットに、予めノードの種別をあらわす識別符号を付加しておき、ロケータノードがパケットを受信した時に、受信したパケットがロケータノードの識別符号を含む場合にはノード検知処理を行わないようにしても良い。あるいは、各ロケータノード内のストレージデバイスに、検知する可能性のあるロケータノードのローカルアドレスを保持しておき、検知処理を行う前にアドレス照合を行って、受信したパケットに含まれるローカルアドレスが、保持してあるロケータノードのローカルアドレスと一致する場合にはノード検知処理を行わないようにする事も可能である。
本実施例では、ロケータノードが送信するノード検出信号パケットのデータフィールドに検知したセンサノードのPAN IDとローカルアドレスを入れたが、ノード検出信号パケットヘッダのロケータノードのショートアドレス格納領域に検知したセンサノードのローカルアドレスを入れ、データフィールドにロケータノードが保持しているグローバルアドレスを入れて送信することも可能である。この場合、基地局は、センサノードからの通信パケットと同じ処理ルーチンを用いてパケットヘッダのローカルアドレスのみをグローバルアドレスに変換し、データフィールドに格納されているロケータノードのグローバルアドレスを、センサ値とみなしてそのまま分散データ処理サーバDDSに送信すれば良い。そのため、基地局内に、ロケータノードからのパケットかどうかを判定し、ロケータノードからのパケットの場合にのみデータフィールドからセンサノードのローカルアドレスを取得してグローバルアドレスに変換するという処理部を設ける必要がなくなり、基地局の処理が単純になる。
<ロケータノードの状態変化>
図11は、センサノードがロケータノードの検知領域内に存在する時の、センサノードの状態変化と、それに対応したロケータノードの状態変化を説明する図である。センサノードは、定期的、あるいはセンシング結果等なんらかのイベントドリブンで通信を行うものとし、通信モードと非通信モードを交互に繰り返しているとする(図11の下のグラフ)。
<ロケータノードの状態変化>
図11は、センサノードがロケータノードの検知領域内に存在する時の、センサノードの状態変化と、それに対応したロケータノードの状態変化を説明する図である。センサノードは、定期的、あるいはセンシング結果等なんらかのイベントドリブンで通信を行うものとし、通信モードと非通信モードを交互に繰り返しているとする(図11の下のグラフ)。
一方、ロケータノードはノード傍受モード、検知処理モード、通信モードの3つのモードを遷移するものとする(図11の上のグラフ)。ロケータノードが傍受モードにある時に(図21のS110)、センサノードが通信を行うと、ロケータノードはその通信を検知し、検知処理モードに移行する(図21のS113)。検知処理モードでは、傍受したセンサノードの信号からセンサノードのID情報を取得し、通信モードに移行して(図21のS115)、取得したセンサノードのID情報を送信(図21のS116)した後、また傍受モードに移行する。ロケータノードは、センサノードからの通信を傍受する度に逐次一連の動作を行う。このように、自動的に傍受モードに戻るため、より多くの情報を取得することができる。
図12は、ロケータノードの検知領域にセンサノードが2つ存在する場合の状態変化を説明する図である。ロケータノードは、センサノード1の通信を検知した時にはセンサノード1のID情報をノード1検出信号として送信し、センサノード2の通信を検知した時にはセンサノード2のID情報をノード2検出信号として送信する。仮に、ロケータノードがノード傍受モード以外のモード時にセンサノードの通信が起きた場合は、ロケータノードはセンサノードの通信を傍受する事ができないが、この場合は次の通信時に傍受する。ロケータノードがセンサノードの通信を傍受できない期間をできるだけ短くするために、ロケータノード、およびセンサノードの通信時間を短くする、あるいはセンサノードの通信を再送する等の工夫を行っても良い。
図13は、センサノードが移動して、ロケータノードの検知領域からはずれた際の状態変化を説明する図である。図中に示すようにセンサノードが検知圏内に存在している間は、図11と同様の状態変化を繰り返すが、センサノードが検知圏内から離脱した後は、ロケータノードはセンサノードの通信を検知できないため、ノード検出信号がロケータノードから送信されない。
図11から13は、いずれもロケータノードがセンサノードの通信を傍受するたびに検知信号を送信する逐次通信型の方法であるが、センサノードの通信頻度が高い場合や、ロケータノードの検知領域内に多数のセンサノードが存在する場合には、ロケータノードから送信される検知信号の通信頻度が高くなり、トラフィックが増加する。
そこで、図14に示すようにロケータノードが最初にセンサノードの通信を検知した時にノード検出信号を送信し、ロケータノードがセンサノードの通信を検知できなくなった時に離脱信号を送信する適時通信型の方法を用いても良い。
そこで、図14に示すようにロケータノードが最初にセンサノードの通信を検知した時にノード検出信号を送信し、ロケータノードがセンサノードの通信を検知できなくなった時に離脱信号を送信する適時通信型の方法を用いても良い。
図14においては、センサノードがロケータノードの検知領域に入った後、最初に行った通信をロケータノードが検知し、ノード検出信号を送信する。ロケータノードは、非検知判定時間を持ち、該非検知判定時間以内に同じセンサノードから次の通信を傍受した際には、センサノードの検知は行うが、検出信号は送信しない。センサノードが検知圏内から離脱した場合、あるいは他の要因で以後の通信が行われなかった場合等、最後に検知した通信から非検知判定時間以内に、ロケータノードが同じセンサノードから次の通信を検知できなかった場合には、ロケータノードは、非検知判定時間経過後にセンサノードが離脱したことを示す情報をセンサノードID情報に付加し、ノード離脱信号として送信する。
また、非検知判定時間はセンサノードごとに規定される時間であって、あるセンサノードの非検知判定時間以内に異なるセンサノードから通信を検知しても、非検知判定時間の計測には影響しない。非検知判定時間は、予め定めた一律の値を用いても良いし、あるいは検知したセンサノードの通信間隔に合わせて調整した値を用いても良い。このためには、ロケータノード内のメモリにセンサノードのIDあるいは種類と、それに対応して非検知判定時間を決定する情報を記述したテーブルを保持し、検知したセンサノードのIDからテーブルを参照することにより、非検知判定時間を決定して設定する。または、最初にノード検出信号を送信した際に分散データ処理サーバDDSに問い合わせ、非検知判定時間を決定する情報をDDSからのコマンドとして受信して設定する事も可能である。
ロケータノードを逐次通信型で動作させるか、適時通信型で動作させるかは、ロケータノードのコントローラCNTに予め選択した処理を行うように実装する事も可能である。また、両方の方法を備え、ロケータノードに付属させたディップスイッチ等により切り替えても良い。さらに、システム管理者やアプリケーション開発者が選択した方法を、ディレクトリサーバDRS、分散処理サーバDDS、および基地局BSTを経由してコマンドとしてロケータノードに送信し、切り替える事も可能である。無線通信の伝送路の混雑状況等を観測する手段を設け、伝送路が混雑している場合には適時通信型、そうでない場合には逐次通信型を選択して切り替えコマンドをロケータノードに送信する処理をセンサネットシステムSNSの機能によりアクションとして登録し、混雑状況をイベントとして取得した時に、分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部により判定して切り替えても良い。
<ロケータノードの配置>
図15〜18は、観測フィールドにロケータノードを配置する例である。図中の示した小さい丸がロケータノードLCN、大きい丸がその検知領域SNAを表している。
<ロケータノードの配置>
図15〜18は、観測フィールドにロケータノードを配置する例である。図中の示した小さい丸がロケータノードLCN、大きい丸がその検知領域SNAを表している。
図15は、観測フィールド全域を複数のロケータノードの検知領域SNAでカバーする設定例である。この設定では、検知領域の半径aを大きくすることにより、少ないロケータノードで観測フィールド全域をほぼカバーする事ができる。
図16は、同じ数のロケータノードを用いて、比較的小さい検知半径bをもつ検知領域を設定した例である。この設定では、少ないロケータノードで高い精度で位置を特定する事が可能であるが、観測フィールドの全域をカバーしていないため、センサノードの位置を特定できない領域がある。このような場合には、例えばモバイルセンサノードが検知された時間とロケータノードの配置をもとにモバイルセンサノードの移動速度、および移動方向を計算し、最後に観測された地点から現在までの移動方向と距離を時間積分することにより、おおよその位置を推定することができる。これにより、少ないロケータノードでも観測フィールドの全域をカバーすることができる。移動速度、移動方向の計算、およびこれに基づく位置推定は、アプリケーションシステムAPSかディレクトリサーバDRSで行う。
図17は、比較的小さい検知半径bの検知領域を持つ多数のロケータノードを、観測フィールドに密に配置する例である。この設定によれば、高い位置特定精度で観測フィールド全体を網羅する事が可能である。
図18は、観測フィールドの状況に合わせてロケータノードLCNの配置、および検知領域SNAの半径を設定する例である。例えば、おおよその位置がわかればよい領域は大きな検知半径dのロケータノードを粗く、細かく位置を特定したい領域には小さな検知半径bのロケータノードを密に配置する。その中間の領域には、中間の検知半径cのロケータノードを配置することにより、ロケータノードの数を大きく増やさずに、必要な精度と網羅性を実現することができる。
このように、ロケータノードの数と配置、検知領域の検知半径を調整することにより、観測フィールド、およびアプリケーションに最適な設定で位置特定を行う事が可能になる。
図19は、ロケータノードLCNのノード傍受モード時に、アンテナに指向性を持たせる、もしくはアンテナの周囲に電波遮蔽物を設置する等により検知領域に指向性を制御した場合の例である。例えば店舗の商品陳列棚にロケータノードを設置し、モバイルセンサノードの位置を特定するアプリケーションを想定した場合、モバイルセンサノードが陳列棚の間の通路のどちら側にあるかを把握したい場合には、アンテナの回りに遮蔽物を設置する、指向性のあるアンテナを用いる等により検知領域の形状が上方からみて例えば半円になるように制御すれば、検知領域を設定した方向のみに限定する事が可能になる。また、例えば金属性の陳列棚等、十分な電波遮蔽を得られる設置物を遮蔽物として利用しても良い。
<センサネットワークの設置例>
図23は、分散データ処理サーバDDSに接続されるセンサノードおよびロケータノードの設置例を示す図である。図5の例では、オフィスビルの各フロアに基地局、ロビー、廊下、部屋、エレベータ等にロケータノードを設置し、ビル内にいる人にモバイルセンサノードを設置した例を示している。この例では、無線センサノードを適用した例として説明するが、分散データ処理サーバとセンサノードとを無線通信で接続するか、有線通信で接続するかは、適宜選択すればよい。
<センサネットワークの設置例>
図23は、分散データ処理サーバDDSに接続されるセンサノードおよびロケータノードの設置例を示す図である。図5の例では、オフィスビルの各フロアに基地局、ロビー、廊下、部屋、エレベータ等にロケータノードを設置し、ビル内にいる人にモバイルセンサノードを設置した例を示している。この例では、無線センサノードを適用した例として説明するが、分散データ処理サーバとセンサノードとを無線通信で接続するか、有線通信で接続するかは、適宜選択すればよい。
図23のビル内には、例えば1階には、居室1に基地局BST−1、第1会議室に基地局BST−2が設置されている。また、2階には、居室3に基地局BST−3、第2会議室にBST−4−2が設置されている。さらに、3階には、居室5に基地局BST−5、第3会議室に基地局BST−6が設置されている。エレベータの籠ELVに基地局BST−7が設置されている。
一方、ビル内の各所、人等の移動体の位置を特定したい場所に、ロケータノードLCNを設置する。図5では、出入り口、ロビー、会議室、居室にそれぞれLCN−1〜10が設置されている。ビル内にいる人PS−1は、例えば名札形状のモバイルセンサノードMSN−1を装着する。また、WSN−1からWSN−10は、据置き型の無線センサノードを示している。これらの無線センサノードは、例えば出入り口に設置して人感センサで人の出入りを検知したり、居室や会議室に設置して温度センサ、湿度センサ、照度センサで気温、湿度、明るさの絶対量あるいは変化を検知したりする。
センサノードMSN−1、およびWSN−1からWSN−10、およびロケータノードLCN−1〜10は、それぞれがビル内に配置された基地局BST−1からBST−7のいずれかと無線通信を行うことによってセンサを用いて検知した状態量または状態量の変化、あるいはセンサノードを検知した際のノード検出信号を送信する。基地局BST−1からBST−7は、センサノードやロケータノードから受信した状態量または状態量の変化を、図1に示したネットワークNWK−2からNWK−Nを介して分散データ処理サーバDDSに送信する。
<センサネットワークの動作概念>
次に、センサネットワークSNSの動作の概要について、図24を用いて説明する。図24は、実世界モデルの具体的な形であるオブジェクトとセンサノードの測定データの関連を示すブロック図である。
次に、センサネットワークSNSの動作の概要について、図24を用いて説明する。図24は、実世界モデルの具体的な形であるオブジェクトとセンサノードの測定データの関連を示すブロック図である。
図1、2を用いて説明したディレクトリサーバDRSは、図24に示すように実世界モデルとして予め以下に述べるようなオブジェクト(OBJ−1からOBJ−6)を生成し、実世界モデルテーブルMTBの実世界モデルリストMDLに定義する。ここでは、図23のオフィスビルを利用する人物PS−1の場合を示し、図24に示した無線センサノードMSN−1を、この人物が装着しているものとする。
モバイルセンサノードMSN−1の位置情報は、測定データ1(図25のデータ格納先)が指し示す分散データ処理サーバDDSに格納されるよう、装置管理部NMGで定義されている。モバイルセンサノードMSN−1の位置情報は、MSN−1を検出したロケータノードLCNの位置として定義する。
そして、実世界モデルテーブルMTBの実世界モデルリストMDLには、人PS−1の位置というオブジェクト(OBJ−1)は、測定データ1(LINK−1)という格納先にデータの実体があることが定義され、実世界モデルと実際のデータの格納位置との対応関係が管理されている。つまり、実世界モデルリストMDLにおいて、人PS−1の位置(OBJ−1)というオブジェクトは、測定データ1(LINK−1)に対応する分散データ処理サーバDDSの格納位置に関連付けられている。図24の例では、人PS−1の位置を示す無線センサノードMSN−1の位置情報(どこの基地局BSTに存在するか)は、例えば分散データ処理サーバDDS−1のディスク装置DSK1に格納される。
アプリケーションシステムAPSからは、PS−1位置(OBJ−1)の値はディレクトリサーバDRSの実世界モデルテーブルMTBに存在するようにアクセスできるが、実際のデータはディレクトリサーバDRSではなく、予め設定された分散データ処理サーバDDS−1のディスク装置DSK1に格納されるのである。
また、PS−1移動速度(OBJ−2)というオブジェクトは、移動するセンサノードMSN−1の移動速度情報が測定データ2(LINK−2)に格納されるよう、実世界モデルテーブルMTBに定義される。モバイルセンサノードMSN−1の移動速度の求め方は特に限定しないが、最も単純な方法としては移動するセンサノードMSN−1を検出するロケータノードLCNが切り替わる時間から求めることができる。さらに、測定データ2に対応する分散データ処理サーバDDSと格納位置が定義される。例えば、分散データ処理サーバDDS−2のディスク装置DSK2に格納する。
PS−1ノード装着(OBJ−3)というオブジェクトは、名札型無線センサノードMSN−1のクリップ等に取り付けたスイッチ等により着脱を検出することによって判定したノード装着状態が測定データ3(LINK−3)に格納されるよう、実世界モデルテーブルMTBに定義される。さらに、測定データ3に対応する分散データ処理サーバDDSと格納位置が定義される。例えば、MSN−1に取り付けられたスイッチの状態は、例えば分散データ処理サーバDDS−3のディスク装置DSK3に格納する。
周囲気温(OBJ−4)というオブジェクトは、人PS−1が接続した基地局(例えばBST−1)に接続している無線センサノード(例えば図23におけるWSN−3)の温度センサが測定した温度情報が測定データ4(LINK−4)に格納されるよう、実世界モデルテーブルMTBに定義される。さらに、測定データ4に対応する分散データ処理サーバDDSと格納位置が定義される。例えば、無線センサノードWSN−3からの温度は、例えば分散データ処理サーバDDS−4のディスク装置DSK4に格納する。
PS−1ゲート通過(OBJ−5)というオブジェクトは、人PS−1が接続した基地局(例えばBST−1)に接続している無線センサノード(例えばWSN−2)の人感センサが測定した人検知情報が測定データ5(LINK−5)に格納されるよう、実世界モデルテーブルMTBに定義される。さらに、測定データ5に対応する分散データ処理サーバDDSと格納位置が定義される。例えば、図23における無線センサノードWSN−2からの人検知情報は分散データ処理サーバDDS−5のディスク装置DSK5に格納する。
周囲明るさ(OBJ−5)というオブジェクトは、人PS−1が接続した基地局(例えばBST−1)に接続している無線センサノード(例えば図23におけるWSN−3)の照度センサが測定した照度情報が測定データ6(LINK−6)に格納されるよう、実世界モデルテーブルMTBに定義される。さらに、測定データ6に対応する分散データ処理サーバDDSと格納位置が定義される。例えば、無線センサノードWSN−3からの照度は、例えば分散データ処理サーバDDS−6のディスク装置DSK6に格納する。
このように、実世界モデルテーブルMTBに定義された各オブジェクトOBJは、測定データに対応する格納先(LINK)を格納しており、アプリケーションシステムAPSからは目的のデータがディレクトリサーバDRSに存在するように見えるが、実際のデータは分散データ処理サーバDDSに格納される。
そして、情報の格納先LINKには、センサノードが測定した測定データまたは測定データをアプリケーションシステムが利用しやすい形に変換した加工データなど、アプリケーションシステムが利用可能なデータの格納位置が設定されている。センサノードからの測定データは各分散データ処理サーバDDSで収集・蓄積され、さらに、後述するようにイベントアクションが設定されていれば、測定データに対して加工などが加えられ、加工データとして所定の分散データ処理サーバDDSに格納されていく。
実際のセンサノードからのデータ収集、データの蓄積、データの加工は分散データ処理サーバDDSで行われ、ディレクトリサーバDRSでは、実世界モデルと情報の格納先及びセンサノードの定義などが管理される。
これにより、アプリケーションシステム開発者はセンサノードの所在を意識する必要がなく、オブジェクトOBJを検索することで、センサノードの測定値(または加工データ)に対応する所望のデータを得ることができるのである。
そして、ディレクトリサーバDRSは、オブジェクトOBJ毎の格納先(リンク先)を管理し、実際のデータは分散データ処理サーバDDSが格納し、処理するので、センサノードの数が膨大になったとしても、データ処理サーバDDSの負荷が過大になるのを防ぐことができるのである。つまり、多数のセンサノードを使用しながら、ディレクトリサーバDRSと分散データ処理サーバDDS及びアプリケーションシステムAPSを接続するネットワークNWK−1のトラフィックが過大になるのを抑制できるのである。
測定開始から所定時間経過した状態では、分散データ処理サーバのディスク装置DSK1〜6にセンサノードからの実際の測定データが書き込まれ、時間の経過とともにデータ量は増大する。しかしながら、ディレクトリサーバDRSの実世界モデルテーブルMTBのモデルリストMDLに設定されたオブジェクトOBJ−1〜6に対応する格納先LINK−1〜6は、時間が経過しても情報量は変化することなく、格納先LINK−1〜6が指し示す情報の内容が変化するだけである。
なお、図24の例では、オブジェクト毎に異なるデータ処理サーバに格納している例を示しているが、異なるオブジェクトを同じデータ処理サーバのディスク装置に格納することができることはいうまでもない。データ処理の扱い易さ等から、どのオブジェクトの測定データをどのデータ処理サーバに格納するかを決めておけばよい。
<測定データとイベントの関係>
次に、分散データ処理サーバDDSで収集される測定データと、測定データに基づくイベントアクションの関係を図25、図26、図27に示す。
<測定データとイベントの関係>
次に、分散データ処理サーバDDSで収集される測定データと、測定データに基づくイベントアクションの関係を図25、図26、図27に示す。
図25は、ディレクトリサーバDRSが管理するセンサ情報テーブルSTBの例である。センサ情報テーブルSTBは実世界モデルテーブルMTBに格納されている。センサ情報テーブルSTBには、測定データに付与されるデータID毎に、センサ種別、センシング情報の意味、計測値、設置場所、センシングの間隔、データ格納先が格納されている。ここでは、一つのセンサノードが複数種類のセンシングデータと関連づけられることを考慮して、測定データ毎にIDを付与しているが、一つのセンサノードが一種類のセンシングデータとしか関連づけられない場合は、データIDに代えてセンサノードIDを用いることができる。また、図25に示したセンサ情報テーブルに格納する情報の例は一例であって、センサネットワークシステムの管理の必要性に応じて格納する情報の増減は可能である。
図26において、分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部EACには、ディレクトリサーバインターフェースDSIを介して、基地局BSTから収集される測定データをイベントに対応付けるイベントテーブルETBを備える。イベントテーブルETBは、図27で示すように、センサノード毎に割り当てられて測定データに付与されるデータID(DID)と、測定データに関してイベントの発生判断条件であるEVTと、測定データをデータベースDBに格納するか否かを決定するデータ格納DHLとから1レコードが構成されている。
例えば、図中、データIDが「XXX」の測定データは、その値がA1より大のときにイベントの発生をディレクトリサーバDRSに通知する。またデータIDが「XXX」の測定データは、データ到着時にディスク装置DSKに測定データを書き込むように設定される。
分散データ処理サーバDDSでは、基地局BSTから受信した測定データを、まず、センシングデータID抽出部IDEで受け付け、測定データに付与されているIDであるデータIDを抽出する。また、センシングデータID抽出部IDEは、測定データを最新データメモリLDMに送る。
抽出されたデータIDはイベント検索部EVSに送られて、イベントテーブルETBを検索し、データIDが一致するレコードがあれば、当該レコードのイベント内容EVTと測定データをイベント発生判定部EVMに送る。
イベント発生判定部EVMでは、測定データの値とイベント内容EVTを比較して、条件を満たせばイベントの発生を、ディレクトリサーバインターフェースDSIを通じてディレクトリサーバDRSに通知する。また、イベント発生判定部EVMは、データ格納DHLの要求を最新データメモリに伝える。
DB制御部DBCは、イベントテーブルETBのデータ格納DHLがYESとなっているデータについては、最新データメモリLDMからデータを受け取り、ディスク装置DSKに書き込みを行う。
分散データ処理サーバDDSは、ディレクトリサーバインターフェースDSIがディレクトリサーバDRSより測定データの参照要求を受信した場合、データアクセス受け付け部DARに当該アクセス要求を送る。
データアクセス受け付け部DARでは、アクセス要求が最新のデータであれば、アクセス要求に含まれるデータIDに対応する測定データを最新データメモリLDMから読み込んで、ディレクトリサーバインターフェースDSIへ返送する。あるいは、アクセス要求が過去のデータであれば、アクセス要求に含まれるデータIDに対応する測定データをディスク装置DSKから読み込んで、ディレクトリサーバインターフェースDSIへ返送する。
このように、分散データ処理サーバDDSでは、基地局BSTから収集したセンサノードのデータのうち、最新のデータを最新データメモリLDMに保持し、さらに、後で参照が必要と予想されるデータについてのみディスク装置DSKに記録する。また、イベントが発生時のデータのみ、データをディスク装置DSKに記録する設定も可能である。この場合には、周期的(観測間隔)に収集するデータによるディスク使用量増加を防ぐことができる。以上の方法により、ひとつの分散データ処理サーバDDSで複数の基地局BST(つまり、多数のセンサノード)を管理することが可能となる。
<アクション制御部>
図28は、ディレクトリサーバDRSのアクション制御部ACCの詳細を示すブロック図である。
図28は、ディレクトリサーバDRSのアクション制御部ACCの詳細を示すブロック図である。
アクション制御部ACCは、複数の分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部EACから受信したイベント発生に基づいて、予め設定した動作(アクション)を自動的に行うものである。
このため、アクション制御部ACCは、セッション制御部SESを介してアプリケーションシステムAPSからアクション設定を受け付けるアクション受け付け部ARCと、受け付けたアクションを、モデル管理部(MMG)を介して実世界モデルテーブルMTBの情報を参照して分析し、分析結果に応じてディレクトリサーバDRSと分散データ処理サーバDDS間の機能(または負荷)分担を設定するアクション分析部AANと、アクションの定義及び実行を管理するアクション管理部AMGと、アプリケーションシステムAPSからの設定要求に応じたイベントとアクションの関係を格納するアクションテーブルATBと、アクションテーブルATBで定義されたイベントを監視するように分散データ処理サーバDDS−1〜nに指令を送出するイベント監視指示部EMNと、各分散データ処理サーバDDS−1〜nで発生したイベント通知を受信するイベント受信部ERCと、受信したイベントとアクションテーブルATBの定義に基づいて、所定動作を実行するアクション実行部ACEとから構成される。
アクションの登録について、図29のタイミングチャートを参照しながら説明する。図29では、まず、アプリケーションシステム管理者がアプリケーションシステムAPSからディレクトリサーバDRSのアクション制御部ACCに接続し、アクションの設定を要求する。例えば、アクションの一例として、出入口等のゲートをXさんが通過するのを監視し、アプリケーションシステムAPSに通知を送信する、というアクションを設定する場合について説明する。
アクション制御部ACCのアクション受付部ARCは、このアクションの設定要求を受け付けると、アクション分析部AANに当該アクションの設定を要求する。アクション分析部AANは、監視対象のデータIDを選択し、さらにその測定データがどのようになったらイベントを発生させるか決定する。すなわち、「Xさんのゲート通過」という実世界の事象をセンサネットシステムに蓄積されるセンシングデータにより判定可能なモデルとして構築する。
ここで、Xさん=人PS−1の場合、図24に示したように既に実世界モデルテーブルMTBにモデルが定義されているので、実世界モデルリストMDLからデータID(「X2」とする)とデータを格納する情報格納先(分散データ処理サーバDDS1)を取得する。
次に、アクション管理部AMGでは、「Xさんのゲート通過」というイベントを分散データ処理サーバDDSで発生させるため、上記選択したセンサノードを管理する分散データ処理サーバDDSに対して「Xさんのゲート通過」というイベントを発生するように指令を送出する。そして、アクション管理部AMGは、アクションテーブルATBに「アプリケーションシステムに通知を送信する」というアクションを設定し、当該アクションを実行するイベントのIDとして、上記センサノードIDを設定する。
ディレクトリサーバDRSのアクション管理部AMGから指令を受けた分散データ処理サーバDDSでは、図30で示すように、実世界モデルリストMDLから取得したデータID=X2について、ゲート通過という条件「00」と、アクションとして行うべきイベントの通知先にディレクトリサーバDRSのアクション制御部ACCを登録する。
具体的に、図24の例を用いて説明する。ディレクトリサーバDRSはオブジェクトOBJ−1(無線センサノードMSN−1の位置情報)を管理するデータ処理サーバDDS−1に対して、図30に示すイベントテーブルETBを登録させる。ここで、条件「00」が当該ゲートを通信範囲に含む基地局のIDとすれば、人PS−1が当該ゲートを通過したときにオブジェクトOBJ−1(無線センサノードMSN−1の位置情報)に対応するデータID(X2)の値は「00」の値を返すことになる。このように、実世界の事象とセンシング情報とが関係づけられ、X2=00の条件が成立した場合に、データ処理サーバDDS−1はディレクトリサーバのアクション制御部ACCに対して、イベント発生を通知する。
いうまでもなく、以上のイベント発生条件は一例である。例えば、ゲートに付加された人感センサの情報と人PS−1の位置情報との双方を用いてイベント発生条件とすることも可能であろう。
また、図31のアクションテーブルATBはディレクトリサーバDRSのアクションデーブルATBであり、監視対象のイベントIDを示すデータID欄には、「PS−1のゲート通過」を示すデータID=X2が設定される。また、イベントの条件欄には、分散データ処理サーバDDS−1からのイベント発生の受信が設定され、ディレクトリサーバDRSが実行するアクション欄には、アプリケーションシステムAPSへの通知が設定される。さらに、アクションのパラメータ欄にはアプリケーションシステムAPSを示すIPアドレスが設定される。
アクション管理部AMGがアクションテーブルATBに登録するアクションは、図31で示すように、データID=X2のイベントを受信したことをイベントの条件とし、アプリケーションへシステムへの通知というアクションを、パラメータ欄に記載したアドレスに対して実行するよう設定する。
上述のように、一つのイベント発生から一つのアクションを行うものを単一アクションとし、上記のようなアクションの設定は図32で示す流れとなる。すなわち、アプリケーションシステムAPSからディレクトリサーバDRSのアクション制御部ACCに対してアクションの設定要求が行われ、アクションの分析とイベントの監視指示がアクション制御部ACCで生成され、分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部EACにてイベントテーブルETBが定義される。その後、アクション制御部ACCのアクション管理部AMGは、イベント受信部ERCに対して、上記設定したイベント(データID=X2)の監視を指示する。これにより一連のアクションの設定が完了したことをアクション制御部ACCはアプリケーションシステムに通知する。
<アクションの実行>
図33は、設定したアクションの実行を示すタイムチャートである。
図33は、設定したアクションの実行を示すタイムチャートである。
監視対象のセンサノードの測定データがイベント発生条件の「00」に変化して、Xさんのゲート通過が判定されると、分散データ処理サーバDDS−1は、データID=X2に関するイベント通知を発生する。
このイベント発生は、分散データ処理サーバDDSからディレクトリサーバDRSに通知され、図28のイベント受信部ERCが受信する。ディレクトリサーバDRSのアクション管理部AMGは、受信したイベントのIDから図31のアクションテーブルATBを検索し、該当するアクションの有無を判定する。受信したID=X2のイベントは、アクションテーブルATBに定義があるので、アクション管理部AMGは、アクション実行部ACEに対してアクションテーブルATBのアクションとパラメータを通知する。
アクション実行部ACEは、アプリケーションシステムAPSに対して人PS−1がゲートを通過した旨を連絡し、アクションを実行する。そして、アプリケーションシステムAPSはアクション結果を受信する。
なお、以上は一つのイベント発生でひとつのアクションを行う例について述べたが、2つ以上のイベント発生条件が全て成立したらあるアクションを実行するように設定してもよく、一つのイベント発生で複数のアクションを行うように設定することもできる。
以上述べたような、イベント−アクション制御は、ディレクトリサーバで実行することも、データ処理サーバで実行することも可能であり、これはイベントとアクションの内容によって定めることが望ましい。例えば、イベントの判定が一つのデータ処理サーバに格納されているデータで実行できるのであればディレクトリサーバの負荷、通信経路の負荷を軽くするためにも、データ処理サーバで実行することが望ましい。一方、複数のデータ処理サーバにデータが分散している場合には、ディレクトリサーバで実行しても良いし、ある一つのデータ処理サーバにイベントの判定を割り当てても良い。
<ロケータノード−センサノード間の距離推定>
図34〜36は、ロケータノードLCNの検知領域SNAの設定方法を説明する図である。
図34には、ロケータノードLCN−1〜3が配置されており、無線センサノードWSNがある。各々のロケータノード、およびセンサノードはセンサネットシステムSNSに所属するいずれかの基地局に接続しているものとする。今、各ロケータノードLCN−1〜3の現在の検知領域SNA−1−a、SNA−2−a、SNA−3−aは、検知半径がそれぞれ1−a、2−a、3−aに設定されているとする。図34の状態では、センサノードWSNは、いずれのロケータノードの検知領域内にも存在しないため、ロケータノードLCN−1〜3には検知されない。ただし、基地局との間の通信が確立されていれば、センサノードから基地局へデータが送信され、センサネットシステムSNSの基地局BST、分散データ処理サーバDDS、ディレクトリサーバDRSの各階層で接続されているセンサノードは管理されるため、WSNが存在する事はわかっている。このような状況の場合に、センサノードWSNの場所を特定するために、検知領域SNAの検知半径を調整する。
図34〜36は、ロケータノードLCNの検知領域SNAの設定方法を説明する図である。
図34には、ロケータノードLCN−1〜3が配置されており、無線センサノードWSNがある。各々のロケータノード、およびセンサノードはセンサネットシステムSNSに所属するいずれかの基地局に接続しているものとする。今、各ロケータノードLCN−1〜3の現在の検知領域SNA−1−a、SNA−2−a、SNA−3−aは、検知半径がそれぞれ1−a、2−a、3−aに設定されているとする。図34の状態では、センサノードWSNは、いずれのロケータノードの検知領域内にも存在しないため、ロケータノードLCN−1〜3には検知されない。ただし、基地局との間の通信が確立されていれば、センサノードから基地局へデータが送信され、センサネットシステムSNSの基地局BST、分散データ処理サーバDDS、ディレクトリサーバDRSの各階層で接続されているセンサノードは管理されるため、WSNが存在する事はわかっている。このような状況の場合に、センサノードWSNの場所を特定するために、検知領域SNAの検知半径を調整する。
図35は、ロケータノードLCN−1〜3の検知領域の検知半径を、SNA−1−b、SNA−2−b、SNA−3−bに広げた様子を示している。各ロケータノードLCN−1〜3は、それぞれが予め定めたノード非検知判定時間を超過してもセンサノードを検知しなかった場合に、コントローラCNTに予め設定しておいた処理機能を用いてそれぞれの検知領域の検知半径を広げる。図35では、この処理により、ロケータノードLCN−3の検知領域SNA−3−bにセンサノードWSNが入るため、ロケータノードLCN−3がセンサノードWSNを検知することができるようになる。この時、センサノードWSNとロケータノードLCN−3の距離は、3−aから3−bの間であると推定する事ができる。
図36は、図35のタイミングで検知領域を拡大した後、それぞれに設定されているノード非検知判定時間を超過しても未だセンサノードを検出していないロケータノードLCN−1、2が、さらに検知領域を拡大した様子を示している。図36においては、ロケータノードLCN−2の検知領域SNA−2−cの範囲にセンサノードWSNが入ったことにより、ロケータノードLCN−2がセンサノードWSNを検知することができるようになる。この時、センサノードWSNとロケータノードLCN−2の距離は、2−bから2−cの間であると推定する事ができる。
同様にLCN−1についてもセンサノードWSNが検知できるまで検知領域を拡大していくことが可能である。この結果、3つ以上のロケータノードから同時にひとつのセンサノードWSNを検出することができれば、推定した距離を用いて3辺測量を行うことにより、センサノードWSNの座標を計算することができる。
同様にLCN−1についてもセンサノードWSNが検知できるまで検知領域を拡大していくことが可能である。この結果、3つ以上のロケータノードから同時にひとつのセンサノードWSNを検出することができれば、推定した距離を用いて3辺測量を行うことにより、センサノードWSNの座標を計算することができる。
上記で説明した検知領域拡大方法とは逆に、それぞれのロケータノードごとに予め定めた一定時間の間に、規定の頻度以上同一の、あるいは複数のセンサノードを検出した場合に、センサノードが検知できなくなるまで検知領域を縮小することもできる。この場合は、最後にセンサノードを検知できた検知領域半径を、設定値に固定する。
このように、一連の検知領域調整方法を、複数のセンサノードが存在する観測フィールドで時間的に連続して行えば、観測フィールド内のロケータノードの検知領域を自動的に調整する事が可能になる。
上記で説明したロケータノードの検知領域SNAの調整自体は、各ロケータノードのコントローラが無線処理部を制御することにより行う。検知領域調整開始のトリガは、分散データ処理サーバDDSのコマンド制御部からの制御コマンドを、基地局BSTを介してロケータノードが受け取ることによって与えられる。また、検知領域を広げるもしくは狭めるといった検知半径の調整要否、及び調整する程度の判断はイベントアクション制御部において行われ、その判断結果を上記制御コマンドに含めることも可能である。
分散データ処理サーバDDSでは、イベントアクション制御部EACにおいて、センサノードが基地局に接続されていることが確認されているにも関わらず、予め定めた時間を経過しても、該センサノードが所属する基地局に所属するいずれのロケータノードからも該センサノードの検出信号を受信しないという条件をイベントとして登録する。また、ロケータノードに対し検知領域調整開始コマンドをコマンド制御部CMC−Dを介して発行するというアクションを登録する。そして、該イベントが発生したときに、該アクションを実行する。
ロケータノードは、検知領域の調整が完了した際に、その時の検知領域半径設定値を、基地局、分散データ処理サーバDDSを介してディレクトリサーバDRSに通知する。ディレクトリサーバDRSでは、検知領域半径の情報に基づいて、検出したセンサノードの位置精度を実世界モデル情報として図24に示した実世界モデルテーブルMTBに格納し、アプリケーションシステムAPSからの要求に従って分散データ処理サーバ、基地局を介してロケータノードに通知する。
なお、各ロケータノードに対する基地局からのコマンドが、ロケータノードから基地局への送信に対する応答としてロケータノードに送信される通信方式を用いている場合は、ロケータノードから基地局への送信がなければコマンドを受信することができない。ロケータノードは通常傍受モードで待機しているため、図9あるいは図10に示したように通信モードと傍受モードを並列動作可能な構成である場合を除き、ノード検出信号、あるいはノード離脱信号を送信した時にのみコマンドを受信可能である。そこで、各ロケータノードに、センサノードを検知していない時間を計測する手段を設け、予め定めた一定時間センサノードを検出しなかった場合には、ロケータノードから基地局に、センサノード非検知信号を送信し、検知領域調整を指示するコマンドを受信するようにしても良い。あるいは、上位システムに問い合わせずに直ちに検知領域調整を開始することも可能である。
なお、各ロケータノードに対する基地局からのコマンドが、ロケータノードから基地局への送信に対する応答としてロケータノードに送信される通信方式を用いている場合は、ロケータノードから基地局への送信がなければコマンドを受信することができない。ロケータノードは通常傍受モードで待機しているため、図9あるいは図10に示したように通信モードと傍受モードを並列動作可能な構成である場合を除き、ノード検出信号、あるいはノード離脱信号を送信した時にのみコマンドを受信可能である。そこで、各ロケータノードに、センサノードを検知していない時間を計測する手段を設け、予め定めた一定時間センサノードを検出しなかった場合には、ロケータノードから基地局に、センサノード非検知信号を送信し、検知領域調整を指示するコマンドを受信するようにしても良い。あるいは、上位システムに問い合わせずに直ちに検知領域調整を開始することも可能である。
この時、ロケータノードに時間計測手段を設け、検知領域調整を行うタイミングを予め特定の時間に設定することによって同期させ、対象となるロケータノードの検知領域半径を一斉に変更するようにしてもよい。これにより、センサノードが通信を行った際に、すべての対象ロケータノードが新しい検知領域で検知処理を行う事ができるため、調整を早く完了することができる。
また、対象とするセンサノードがモバイルセンサノードMSNであった場合には、センサノードが移動する可能性があるため、検知領域半径を一斉に変更することにより、全てのロケータノードが、モバイルセンサノードの発信した同じ通信を元に調整を行うことが可能になり、より正確な検知領域半径調整を行うことができる。
<複数のロケータノードがセンサノードを検知した場合>
図37に示すように、複数のロケータノード(例えばLCN−1、LCN−2、LCN−3)がひとつのセンサノードWSNを検知した場合、いずれかのロケータノード位置をセンサノードWSNの位置として決定することが必要となる。ロケータノードの位置をセンサノードの位置とするのではなく、より細かい位置特定が必要な場合には、電波強度RSSI等を加重とする加重平均を取ることにより、ロケータノード間の中間的な位置を推定することも可能であるが、ここでは、どれか1つのロケータノードを選択する方法について開示する。
図37に示すように、複数のロケータノード(例えばLCN−1、LCN−2、LCN−3)がひとつのセンサノードWSNを検知した場合、いずれかのロケータノード位置をセンサノードWSNの位置として決定することが必要となる。ロケータノードの位置をセンサノードの位置とするのではなく、より細かい位置特定が必要な場合には、電波強度RSSI等を加重とする加重平均を取ることにより、ロケータノード間の中間的な位置を推定することも可能であるが、ここでは、どれか1つのロケータノードを選択する方法について開示する。
第1の方法は、各ロケータノードが傍受したセンサノードの送信信号のRSSIを測定する手段を設け、その絶対値が最も大きいロケータノードを選択する方法である。
第2の方法は、各ロケータノードによるセンサノードの検知の時間連続性に基づいて決定する方法である。図38は、ロケータノードLCN−1〜LCN−3のそれぞれが、センサノードWSNの各通信のタイムスロット毎にセンサノードWSNを検知した例を表している。図中の矢印は、ロケータノードがセンサノードを検知したことを示す。複数のロケータノードがセンサノードを検知した時は、図に示すように、その時点からみて過去に連続して検知したスロット数が最も多いロケータノードが選択される。これにより、人の通過等、電波伝搬に影響を及ぼす物体の通過等により突発的にセンサノード検知状態が変化した場合の影響を回避する事が可能になる。この判定処理は、分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部において実行する。この時、ロケータノードによるセンサノードの検出履歴は、分散データ処理サーバのディスクDSK内のデータベースDBに測定データ/属性として格納しておく。なお、第1の方法と第2の方法を組み合せて用いても良い。また、前述したように、1のロケータノードのみセンサノードを検知するよう各ロケータノードの検知領域を縮小してもよい。
<ロケータノードの動作タイミング>
ロケータノードは、基地局との通信を行っている時以外は、センサノードの通信を傍受するノード傍受モードで待機する事を想定している。したがって、通常は常時無線処理部が動作していることになり、結果として電力消費が大きくなる。このため、小型電池等による長時間連続動作は困難である。そこで、ロケータノードの電力消費を節減する方法を開示する。
ロケータノードは、基地局との通信を行っている時以外は、センサノードの通信を傍受するノード傍受モードで待機する事を想定している。したがって、通常は常時無線処理部が動作していることになり、結果として電力消費が大きくなる。このため、小型電池等による長時間連続動作は困難である。そこで、ロケータノードの電力消費を節減する方法を開示する。
第1の方法は、センサノードが通信するタイミングに合わせてノード傍受モードに移行し、それ以外の時間はスリープする方法である。無線通信のプロトコルによっては、同一のPANに所属するノードが同期して通信を行うタイミングを調整する。例えばZigBee無線規格では、PAN全体を調整するコーディネータと呼ばれるデバイスが、定期的にビーコン信号を発信し、他のノードは、ビーコン信号によって規定された期間のみ通信を行う。このような通信方式を用いる場合は、ロケータノードについても、ビーコン信号によって規定された通信期間のみセンサノードの通信を傍受すれば良いため、この期間以外の期間はスリープすることによって電力消費を節減することができる。
ロケータノードの電力消費を節減する第2の方法は、センサノードが通信することをなんらかの手段で検知し、該検知結果をトリガにノード傍受モードに移行する方法である。例えば、センサノードが通信する直前に、例えばスピーカーや赤外線LED等、センサノード自身が持つアクチュエータATTを動作させ、出力された音や光などの情報を発信する。ロケータノードは、該情報をロケータノードが持つ検知手段で検知する。
図39は、本方法を適用する場合のロケータノードの構成例である。図39は、図7で説明したロケータノードの構成例に、センサSSRを追加したものである。センサSSRは、電源POWから電力を供給され、例えばマイク等の音圧を感知するセンサが、予め定めた音圧レベルを超える音をセンシングした場合や、フォトダイオード等の赤外線受光センサが、予め定めた発光量を検知した等、センシング対象を検知するのに十分な量の情報をセンシングした際に、割込信号をコントローラCNTに伝送する機能を有する。コントローラCNTは、割込信号部INTが該割込信号を受信した際に、ロケータノードをノード傍受モードに移行する。センサの消費電力が十分小さく、また、割込信号を受信してノード傍受モードに移行するのに必要な機能以外の機能を停止することが出来る場合には、センサノードの電力消費を節減することができる。センサSSRの例としては、例えば移動体の動きを検知する人感センサやマイクロ波センサ、センサノードが通信の直前にスピーカーから出力した可聴音または超音波等を検出するマイク、ノードが通信の直前に赤外線LEDを発光させ、これを受光するフォトダイオードやフォトトランジスタ等がある。なお、ここでは、図7の構成への追加例についてのみ記載するが、図8〜図10の構成についても同様に追加可能なことは明らかである。
<ロケータノード機能のその他の応用方法>
ここまでに開示したロケータノードの機能は、基本的に専用ハードウェアを用いて実現することを想定しているが、ロケータノードの機能は、通常のセンサノードの構成で実現できる。そのため、例えば観測フィールドに据え置いて使用する据置型センサノードをロケータノードとして使用したり、無線マルチホップネットワークやメッシュネットワークの中継器や基地局の無線処理部をロケータノードとして使用したりすることも可能である。さらに、モバイルセンサノードMSNをロケータノードとして使用することもできる。
これにより、モバイルセンサノードを持って移動することにより、据置型センサノードの設置位置を特定することができる。この場合は、例えばモバイルセンサノードにGPS等の位置特定手段を設け、据置型センサノードを検知した時のモバイルセンサノードの位置をGPSで計測し、据置型センサノードのID情報と共に基地局に伝送し、据置型センサノードの位置を特定する。さらに、モバイルセンサノードによって他のモバイルセンサノードを検知すれば、人のプレゼンス情報として利用する事ができる。
<センサネット応用システム>
図40は、端末の位置情報を利用するセンサネットワーク応用システムの説明図である。また、図49は端末の位置情報を利用するセンサネットワーク応用システムの構成図である。
<ロケータノード機能のその他の応用方法>
ここまでに開示したロケータノードの機能は、基本的に専用ハードウェアを用いて実現することを想定しているが、ロケータノードの機能は、通常のセンサノードの構成で実現できる。そのため、例えば観測フィールドに据え置いて使用する据置型センサノードをロケータノードとして使用したり、無線マルチホップネットワークやメッシュネットワークの中継器や基地局の無線処理部をロケータノードとして使用したりすることも可能である。さらに、モバイルセンサノードMSNをロケータノードとして使用することもできる。
これにより、モバイルセンサノードを持って移動することにより、据置型センサノードの設置位置を特定することができる。この場合は、例えばモバイルセンサノードにGPS等の位置特定手段を設け、据置型センサノードを検知した時のモバイルセンサノードの位置をGPSで計測し、据置型センサノードのID情報と共に基地局に伝送し、据置型センサノードの位置を特定する。さらに、モバイルセンサノードによって他のモバイルセンサノードを検知すれば、人のプレゼンス情報として利用する事ができる。
<センサネット応用システム>
図40は、端末の位置情報を利用するセンサネットワーク応用システムの説明図である。また、図49は端末の位置情報を利用するセンサネットワーク応用システムの構成図である。
応用システムの対象となる観測フィールドは、例えば店員が接客を行う店舗や、アトラクションを含むアミューズメント施設等である。これらの観測フィールドに対し、店員や、アトラクションの入場客等の移動体にモバイルセンサノードMSNを設置し、また観測フィールド内の要所にロケータノードLCNを配置する。さらに、観測フィールドの種々の状態を観測するために、例えば温度センサを搭載したワイヤレスセンサノードWSNや、感圧スイッチセンサを搭載したセンサノードであるスイッチノードSWNを配置する。
これらのノードは、センサネットワークシステムSNSの基地局BSTと通信を行い、分散データ処理サーバDDSを介してアプリケーションシステムAPSと接続する。
モバイルセンサノードMSNは、移動体やその周囲の状態をセンサを用いてセンシングする。また、無線処理部によって、人の操作に基づいたアラーム情報等を基地局BSTに送信する一方、基地局BSTからは、制御コマンドの他に、アプリケーションシステムが生成した種々の情報を受信し、MSNに備え付けられている液晶モニタやスピーカー等の表示デバイスに表示する。MSNの位置は、前述したように要所に配置したロケータノードLCNによって特定される。
ロケータノードLCNは、検知したモバイルセンサノードMSNのID情報を、ロケータノードLCN自身のID情報とともに基地局BSTを介して分散データ処理サーバDDSに送信する。
ワイヤレスセンサノードMSNは、センシングした環境情報を、基地局BSTを介して分散データ処理サーバDDSに送信する。
スイッチノードSWNは、人が乗った/降りた等によりスイッチが押された/離されたことをセンサにより検知し、スイッチの状態を、基地局BSTを介して分散データ処理サーバDDSに送信する。
分散データ処理サーバDDSは、センシング情報やアラーム、ノードID等の各種ノード情報を基地局BSTから受信する。また、ノード間の関係やセンシング情報等に基づいて位置情報等のアプリケーションシステムAPSが必要な情報を生成してアプリケーションシステムAPSに送信する。
アプリケーションシステムAPSは、分散処理データサーバDDS、およびその他の図示していないアプリケーションシステムが接続している他のシステムからの情報を用いてアプリケーション動作を行い、ユーザ向け情報として、顧客向けの商品や施設情報や、従業員向けの行動指示情報、子供向け行動指示情報等を生成して基地局BSTを介してモバイルセンサノードMSNに送信する。
<店舗向けセンサネット応用システム>
図41は、観測フィールドとして従業員が接客を行う店舗を想定した場合のセンサネット応用システムの一実施例である。本実施例では、高額商品や複雑な操作を必要とする商品等を扱い、比較的大規模なスペースを持つ店舗、例えば百貨店、家電量販店、洋服店、家具店、スポーツ用品店など、店員が買物客に対して接客を行う店舗を想定している。
<店舗向けセンサネット応用システム>
図41は、観測フィールドとして従業員が接客を行う店舗を想定した場合のセンサネット応用システムの一実施例である。本実施例では、高額商品や複雑な操作を必要とする商品等を扱い、比較的大規模なスペースを持つ店舗、例えば百貨店、家電量販店、洋服店、家具店、スポーツ用品店など、店員が買物客に対して接客を行う店舗を想定している。
このような店舗で効率的な接客を行うために、買物客の位置及び店員の位置を把握し、店員を適切な位置に配置できるよう店員に指示を出す必要がある。また、買物客が興味を持つ商品に関する情報を店員に提示する必要がある。さらには、店員がもつ商品に関する専門知識や経験等を反映した接客スキルを予め把握し、これを活かしたサービスを提供することが有効である。以下、センサネット応用システムについて説明する。商品を陳列するための棚等が配置されている店内に、モバイルセンサノードMSNを装着した店員が必要人数おり、店内を必要に応じて移動しながら接客業務を行っている。また、店内要所には、モバイルセンサノードの位置を特定するためのロケータノードLCNが配置されている。さらに、人の乗降によりスイッチが動作する感圧スイッチを備えたセンサノードであるスイッチノードSWNが要所に配置されている。これらのノードは、基地局BSTを介してネットワークNWKを経由してセンサネットワークシステムSNSの分散データ処理サーバDDSに接続している。ネットワークNWKには、店舗での接客支援に必要なアプリケ−ションを実行するアプリケーションシステムも接続している。管理者は、施設の構造や配置物の配置にあわせてロケータノードを配置できるため、表示及び隠蔽効果によって売り上げ向上、接客サービス向上を図ることができる。
ロケータノードLCNは、店員が装着したモバイルセンサノードMSNがノード検知領域SNA内に入り、基地局BSTに対し通信を行った際に、該通信を傍受する。MSNのID情報を抽出し、自分自身のID情報と共に基地局BSTを介して分散データ処理サーバDDSに送信する。これにより、分散データ処理サーバDDS、ディレクトリサーバDRS、アプリケーションシステムAPSは、MSNがLCNの近くにいるという情報を得る。
スイッチノードSWNは、人の乗降によってスイッチが動作するマット型感圧スイッチセンサを備えたセンサノード等で構成される。スイッチノードSWNは、店内各所の商品の付近に設置され、買物客が商品に近づいてスイッチノードSWNに乗った時、または買物客が商品から離れてスイッチノードSWNから降りた時に、その情報を送信する。スイッチノードSWNは、通常は節電のためにスリープ状態にしておき、スイッチが動作した時のみに起動して通信を行っても良い。その際は、例えばタイマを設定して適当な時間間隔で通電し、ハートビート信号を送信すれば、正常動作していることを定期的に通知することが可能である。
モバイルセンサノードMSNは、店員に装着され、必要な頻度で定期的にID情報等を送信し、必要に応じて制御コマンドや表示情報を受信する。これにより、例えば接客対応可否、接客指示などがMSNの液晶ディスプレイ等に表示され、店員が入力ボタンにより接客対応可否、指示確認、作業(接客、運搬、商品検索他)開始/完了などを選択して、基地局に送信することが可能になる。
基地局BSTは、センサノードやロケータノードからの通信を受信し、センサネットシステムSNSの分散データ処理サーバDDSに送信する。また、分散処理サーバDDSからの通信を受信し、対象となるノードに送信する。基地局BSTは、売場に設置するものとし、必要なノードと通信が行えるように、無線環境に応じて必要な台数を設置する。
分散データ処理サーバDDSは、各種センサノードとロケータノードから取得した情報に基づいて、アプリケーションシステムが業務調整、指示を行うのに必要な情報等を生成し、アプリケーションシステムAPSに送信する。また、アプリケーションシステムが生成した業務調整、指示情報を基地局BSTを介してモバイルセンサノードMSNに送信する。
以下、本センサネット応用システムを用いた店舗接客支援アプリケーションの動作例を図50、52、54、55、60を用いて説明する。
(1)スイッチノードSWNは、買物客が来店し、特定の商品の近くに一定時間とどまったことを検知してイベントとして送信する(S305、S602〜S604)。
(2)分散データ処理サーバは、該イベントをトリガに滞在時間を計測する(S605)。
(3)滞在時間が予め定めた時間間隔を超えた場合には、買物客が商品に興味を持っていると判定する(S609、S610)。
(4)買物客の居場所の周辺に担当店員(その商品の説明・販売誘導が可能)がいるかを確認する。このために、店員のID情報、商品に対するスキルや担当業務等の情報、店員の現在位置(S501〜S503により判定)、現在の状態等の情報をリスト(図60)としてディレクトリサーバDRSの実世界モデルテーブルMTBに保持しておく。
(5)該当する店員を検索し(S611)、該店員が装着しているモバイルセンサノードMSNの通信機能を用いて接客を指示する(S612〜S617)。以下、リストを用いて接客を指示する店員を検索する詳細な手順を示す。
(5−1)当該店員が現在対応可能か(接客・その他作業中/待機中)を判断する。判断方法としては、例えば以下の方法を用いる
(5−1−1)対応可否をモバイルセンサノードMSNの通信機能を用いて問い合わせ、店員が応答する。
(5−1−2)店員の近くに別の客がいるかを店員の近くに設置されているスイッチノードの状態により確認する。
(5−1−3)店内を撮影しているカメラをモバイルセンサノードの位置方向に向け、監視者が見て確認するか、あるいは画像処理技術を用いて店員の状態を推定する、等の手段を用いる。
(5−2)対応可能と判定した場合、接客指示情報を店員のモバイルセンサノードMSNに送信し、MSNのディスプレイに表示する。これを確認した店員がMSNのボタンスイッチを用いて応答し、接客を開始する。
なお、(5−1)の判定のための情報として、店員が、作業開始時と完了時に、それぞれ接客、運搬等作業開始通知、および作業完了および待機開始通知をモバイルセンサノードMSNのボタンで送信しても良い。
(5−3)対応不可能と判定した場合は、他の対応可能な店員を接客に好適な順位に従って検索して呼び出し、上記(5−1)、(5−2)を繰り返す。S611において、呼び出す店員は買物客に最も近い店員となるように設定してもよいし、例えば以下のように呼び出し順位を予め設定しておいてもよい。
(順位1)近くに居る該当商品担当者
(順位2)離れた場所にいる該当商品担当者
(順位3)全ての商品に対応可能なフリーの店員
(順位4)他商品担当者
(順位5)マネージャ
これらすべての店員が対応不可の場合には、例えばアラーム情報を周辺店員に通知し、買物客に待ってもらうよう説明することを指示する等の処理を行う。以上により、接客支援を行うことが可能になる。
(1)スイッチノードSWNは、買物客が来店し、特定の商品の近くに一定時間とどまったことを検知してイベントとして送信する(S305、S602〜S604)。
(2)分散データ処理サーバは、該イベントをトリガに滞在時間を計測する(S605)。
(3)滞在時間が予め定めた時間間隔を超えた場合には、買物客が商品に興味を持っていると判定する(S609、S610)。
(4)買物客の居場所の周辺に担当店員(その商品の説明・販売誘導が可能)がいるかを確認する。このために、店員のID情報、商品に対するスキルや担当業務等の情報、店員の現在位置(S501〜S503により判定)、現在の状態等の情報をリスト(図60)としてディレクトリサーバDRSの実世界モデルテーブルMTBに保持しておく。
(5)該当する店員を検索し(S611)、該店員が装着しているモバイルセンサノードMSNの通信機能を用いて接客を指示する(S612〜S617)。以下、リストを用いて接客を指示する店員を検索する詳細な手順を示す。
(5−1)当該店員が現在対応可能か(接客・その他作業中/待機中)を判断する。判断方法としては、例えば以下の方法を用いる
(5−1−1)対応可否をモバイルセンサノードMSNの通信機能を用いて問い合わせ、店員が応答する。
(5−1−2)店員の近くに別の客がいるかを店員の近くに設置されているスイッチノードの状態により確認する。
(5−1−3)店内を撮影しているカメラをモバイルセンサノードの位置方向に向け、監視者が見て確認するか、あるいは画像処理技術を用いて店員の状態を推定する、等の手段を用いる。
(5−2)対応可能と判定した場合、接客指示情報を店員のモバイルセンサノードMSNに送信し、MSNのディスプレイに表示する。これを確認した店員がMSNのボタンスイッチを用いて応答し、接客を開始する。
なお、(5−1)の判定のための情報として、店員が、作業開始時と完了時に、それぞれ接客、運搬等作業開始通知、および作業完了および待機開始通知をモバイルセンサノードMSNのボタンで送信しても良い。
(5−3)対応不可能と判定した場合は、他の対応可能な店員を接客に好適な順位に従って検索して呼び出し、上記(5−1)、(5−2)を繰り返す。S611において、呼び出す店員は買物客に最も近い店員となるように設定してもよいし、例えば以下のように呼び出し順位を予め設定しておいてもよい。
(順位1)近くに居る該当商品担当者
(順位2)離れた場所にいる該当商品担当者
(順位3)全ての商品に対応可能なフリーの店員
(順位4)他商品担当者
(順位5)マネージャ
これらすべての店員が対応不可の場合には、例えばアラーム情報を周辺店員に通知し、買物客に待ってもらうよう説明することを指示する等の処理を行う。以上により、接客支援を行うことが可能になる。
このように、予めノードのIDと対応づけて、店員のスキルレベル、担当業務情報などノード所持者の属性情報を記録しておく。本発明によりノードの位置を特定するとともに、予め記録した属性情報とノードの位置とを対応づける。それにより、位置だけでなく属性情報を考慮したノード管理情報を提供することができ、買物客に対してより有効なサービスを提供することが可能となる。
なお、買物客用カートにモバイルセンサノードMSNを装着し、買物客の位置把握や買物客への情報提示を行っても良い。また、来店中の子供や高齢者等にモバイルセンサノードMSNを装着し、動態を把握し、安全行動指示を行っても良い。
図50に、店舗向けセンサネット応用システムで用いるスイッチノードSWNの動作を説明するフローを示す。スイッチノードSWNは、通常はスリープ状態になっており、人の乗降によってスイッチ等が動作するマット型感圧スイッチセンサのスイッチON、またはOFFによってスリープ解除して動作を開始する。人の乗降によってスイッチが動作した時、スイッチノードのスリープが解除される(S301)。スイッチノードでは、スリープ解除時に必要なプログラムロード等の初期化処理を行い(S302)、つぎにスイッチセンサの値を読み出してスイッチの状態を判定する(S303、S304)。スイッチがONの場合は、スイッチセンサの状態としてONデータを基地局に送信する(S305)。スイッチがOFFの場合は、スイッチセンサの状態としてOFFデータを基地局に送信する(S306)。その後、スイッチノードを構成する各モジュールの電源を所定の順番に切断する等、スリープするために必要な終了処理を行った後(S307)、スリープする(S308)。なお、図50は、センサノード(スイッチノードSWNはセンサノードの一種)のリセット時、あるいは初回立ち上げ時に行う基地局との接続処理が完了した以降の動作を説明するフローである。したがってこれらのフローは省略しているが、基地局との接続処理はセンサネットシステムSNSの通常の処理として別途行われるものとする。
図51に、店舗向けセンサネット応用システムで用いるスイッチノードSWNの構成を示す。図3で説明したワイヤレスセンサノードWSNのセンサとして感圧スイッチを接続し、感圧スイッチがOFFからONに切り替わった時、およびONからOFFに切り替わった時に割込信号をコントローラCNTに伝送する機能を有する。コントローラCNTは、該割込信号を受信した際に、スリープ解除し、スイッチの状態(ON/OFF)を取得して無線処理部WPRのスリープを解除して取得したスイッチの状態を基地局に送信する。
なお、本実施例ではスイッチセンサノードを用いる例を開示するが、買物客が商品に近づいたことを検知できるセンサノードであればよい。
図52に、店舗向けセンサネット応用システムで用いるモバイルセンサノードMSNの動作を説明するフローを示す。モバイルセンサノードMSNは、定期的に通信を行うものとし、通信完了後から次の通信のタイミングまでは電力消費節減のためスリープする。初期状態は、モバイルセンサノードが次の通信のタイミングを迎え、スリープ解除された状態を表す(S401)。モバイルセンサノードMSNのスリープが解除されると、立ち上げに必要な初期化処理が実行された後(S402)、MSNのID情報と、センサデータを基地局に送信する(S403)。その後、一定時間基地局からの応答を待ち、応答を受信する(S404)。受信した応答にモバイルセンサノードMSNに対する処理要求であるコマンドが含まれる場合であって(S405)、かつそのコマンドがモバイルセンサノードMSNの動作変更等の設定コマンドである場合は(S409)、設定コマンドのパラメータに従ってノードの設定を更新する(S410)。コマンドが設定コマンドでは無く表示コマンドである場合は(S411)、モバイルセンサノードMSNに設けられた液晶ディスプレイやスピーカー等の表示デバイスに、表示コマンドとともに送信された表示データか、予めモバイルセンサノードMSNに記憶されており、表示コマンドによって指定された表示データを表示する(S412)。表示コマンドが応答要求を含む場合は(S413)、モバイルセンサノードMSNに設けられたボタンスイッチ等の入力デバイスにより、ユーザが応答を選択して入力する(S414)。モバイルセンサノードMSNは入力された応答データを基地局に送信し(S415)、基地局から次の応答を待つ(S404)。コマンドが設定コマンドでも表示コマンドでも無い場合は、無視するか、異常検知情報を基地局に送信する等の例外処理を実行する(S416)。基地局からの応答にコマンドが含まれない場合は(S405)、モバイルセンサノードMSNをスリープさせるのに必要な電源制御等の終了処理を実行した後(S406)、スリープタイマをリセットしてスリープ処理を行い(S407)、スリープ開始状態に移行する(S408)。なお、図50と同様に、本フローも基地局との接続処理が完了した以降の動作を説明するフローであるため、基地局との接続処理に関する説明は省略する。
図53は、店舗向けセンサネット応用システムで用いるモバイルセンサノードMSNの構成例である。図3で説明したワイヤレスセンサノードWSNの構成の、アクチュエータAATとして液晶ディスプレイを接続し、ここに店員が判別できる文字等を表示する。また、ボタンスイッチを接続し、店員がこれを用いて応答を選択して入力する。
図54に、店舗向けセンサネット応用システムで用いるロケータノードの動作を説明するフローを示す。ロケータノードの動作は図21で説明した通りであるため、ノード傍受モード(図21におけるS110〜S117)の概要のみ説明する。ロケータノードLCNがノード傍受モードで待機中に(S501、図21におけるS110に相当)、モバイルノードの通信を傍受した時(S502)、ロケータノードLCNは傍受したモバイルノードのID情報と自分のID情報を基地局に送信し(S503)、ノード傍受モードに復帰する(S501)。図50と同様に、本フローも基地局との接続処理が完了した以降の動作を説明するフローであるため、基地局との接続処理に関する説明は省略する。
図55は、上記で示した店舗向けセンサネット応用システムの動作例に対応する、店舗向けセンサネット応用システムにおけるセンサネットシステムSNSの動作フローを説明する図である。本フローは、センサネットシステムSNS全体の動作のうち、店舗向けセンサネット応用システムにおける接客支援機能の実行に関連する部分のみを示している。
買物客が到来していない間は、センサネットシステムSNSはイベント待ち状態にある(S601)。今、図50に示したフローに従って、店内に存在するスイッチノードSWNのうちの1つであるSWN−iが動作した時、分散データ処理サーバDDSは、スイッチノードSWN−iのスイッチ状態データ及びスイッチノードのID情報を、基地局BSTを介して受信する(S602)。そして、分散データ処理サーバのデータベース制御部は、データベースに記録されているスイッチノードのID情報とその位置とを対応づけるノード位置テーブル(図49)を参照し、スイッチノードの位置を特定する。また、分散データ処理サーバのイベントアクション制御部は、スイッチの状態を判定する(S603)。スイッチ状態がONの場合、ディレクトリサーバのモデル管理部は、SWN−iが所属する売場の状態を表す実世界モデルとして、実世界モデルテーブルMTBのSWN−iの状態を買物客到来状態に移行する(S604)。また、分散データ処理サーバのイベントアクション制御部は、買物客の滞在時間を計測するためのタイマを起動して計測を開始する(S605)。また、タイマが予め定めた時間を経過した時に、タイマ計測完了を通知するアクションを分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部EACに登録し(S606)、イベント待ち状態に復帰する(S601)。スイッチの状態を判定した結果がOFFだった場合は(S603)、実世界モデルテーブルMTBのSWN−iの状態を買物客不在状態に移行し(S607)、買物客の滞在時間を計測するためのタイマをリセットして(S608)イベント待ち状態に復帰する(S601)。タイマ計測が完了したことを分散データ処理サーバDDSのイベントアクション制御部EACが判定した時(S609)、実世界モデルテーブルMTBのSWN−iの状態を買物客待機状態に移行する(S610)。ディレクトリサーバのアクション制御部は、実世界モデルテーブルMTBに登録、更新されている店員の現在の位置や状態(作業中、待機中等)、商品に対するスキルや担当業務等の実世界モデル情報を判定条件に用いて、接客を担当する店員の候補を好適順に選択する(S611)。また、その判定条件及び好適順に選択するアクションは分散データ処理サーバのイベントアクション制御部に登録され実行される。
店員の位置は、図54に示したフローに従って、店内に配置したロケータノードLCNが、店員が所持するモバイルセンサノードMSNを検知することによって特定する。
図60に店員状態を保持する実世界モデルリストの例を示す。例えば、売場Aへの来客に対し接客依頼を行う場合、各店員の担当業務、現在位置、スキルレベルに従って、売場Aに対する依頼順位は、リストに登録されている現在の位置と、担当業務の適合度、および売場Aの商品に対するスキルレベルの高さに基づいて判定する。図60では、担当業務が売場Aで現在位置も売場A、かつ売場Aのスキルが5の佐藤さんが好適順位1位、売場Aにいてスキルレベルが4で担当業務がフリーの渡辺さんが2位というように設定される。
図60に店員状態を保持する実世界モデルリストの例を示す。例えば、売場Aへの来客に対し接客依頼を行う場合、各店員の担当業務、現在位置、スキルレベルに従って、売場Aに対する依頼順位は、リストに登録されている現在の位置と、担当業務の適合度、および売場Aの商品に対するスキルレベルの高さに基づいて判定する。図60では、担当業務が売場Aで現在位置も売場A、かつ売場Aのスキルが5の佐藤さんが好適順位1位、売場Aにいてスキルレベルが4で担当業務がフリーの渡辺さんが2位というように設定される。
そして、分散データ処理サーバDDSのコマンド制御部CMC−Dにおいて、接客依頼コマンドを発行する。図52に示したフローに従って、選択した店員が所持するモバイルセンサノードMSNに対し、MSNに設けた表示機能を用いて接客依頼を行い、接客可否をモバイルセンサノードMSNに設けた入力デバイスを店員が操作することによって受け取る(S612)。店員からの応答をイベントアクション制御部が接客可能と判定した場合(S613)、コマンド制御部は、選択した店員への接客指示を、モバイルセンサノードMSNを通して行い(S614)、イベントアクション制御部は、タイマをリセットして(S608)イベント待ち状態に復帰する(S601)。接客指示は、例えば北に10mのように店員の位置に基づく指示でもいいし、売り場Aのように買物客が存在する場所を示す指示でもよい。店員からの応答をイベントアクション制御部が接客不可と判定した場合(S613)、S611において判定した選択候補の店員が残っているとき(S615)、次の好適順位の店員を選択し(S616)、S613の判定条件がyesになるか、S615の判定条件がnoになるまで接客依頼を繰り返す(S612)。選択候補の店員全てに接客依頼を行っても接客可能な店員がおらず、接客可能な店員が残っていない場合は(S615)、売場責任者や買物客周辺の店員にアラートを出して買物客への説明を要請する等の接客可能店員不在時処理を実行し(S617)、タイマをリセットして(S608)イベント待ち状態に復帰する(S601)。
図60の例では、まず好適順位1位の佐藤さんに接客依頼を行うが、佐藤さんは接客中のため別の客の接客は不可という応答を返す。そこで、次に好適順位2位の渡辺さんに接客依頼を行う。図60の例では、渡辺さんは待機中のため接客可能という応答を返し、接客を開始する。
図60の例では、まず好適順位1位の佐藤さんに接客依頼を行うが、佐藤さんは接客中のため別の客の接客は不可という応答を返す。そこで、次に好適順位2位の渡辺さんに接客依頼を行う。図60の例では、渡辺さんは待機中のため接客可能という応答を返し、接客を開始する。
図42〜46に本接客支援アプリケーションの店舗管理者向け表示画面の例を示す。
図42は、買物客が店内に存在しない状態を表している。モバイルセンサノードMSNの位置は、人型のアイコンとして店舗フロアマップの中の対応位置に表示する。その他、ロケータノードLCN、スイッチノードSWN、基地局BSTの所在を示すアイコンをそれぞれ表示する。ロケータノードLCNのアイコンは、モバイルセンサノードMSNが検知領域内に存在している間ハイライト表示する。現在は、2名の店員が左下と右上で待機中であることを示している。
図43は、買物客が来店して左上の商品陳列棚の前に滞在している例である。スイッチノードSWNの検知情報に基づいて、買物客を表すアイコンをスイッチノード位置に表示する。このとき、スイッチノードアイコンの表示を変える等により、人を検知したことを表している(上記(1))。
図44は、買物客の滞在時間が予め設定した時間を超過したことを、スイッチノードSWNの表示を変更することによって表している(上記(3))。
図45は、上記アプリケーション動作の結果、近くにいる店員が買物客の接客にアサインされた事を、買物客と店員とを線で結ぶことで表している(上記(5−2))。
図46は、図45でアサインされた店員が、買物客がいる場所まで移動し、接客を開始したことを表している。この時、店員の位置を特定したロケータノードが変更され、新たに左上のロケータノードがハイライト表示されている。また、店員の状態が待機中から接客中に変わったことをアイコンの形状を変える事で表示する。さらに、買物客の状態が被接客中に変わった事をアイコンの形状を変える事で表示する。同時に別の店員がさらに別のロケータノード位置に移動した様子も示している。この店員は、状態が待機中から作業中に変わった事をアイコンの形状を変えることで表示する。このように、店舗フロアの状況として、同時に複数のセンサノードの位置や、状態等の情報に合わせて適切なアイコンで表示することにより、店舗管理者は、店舗の店員や客の状況をリアルタイムで詳細に把握する事が可能になる。
図47は、店舗の状態が変化した時のイベント内容を、時間や発生場所等の情報とともにリスト表示した例である。また、店員の氏名や担当業務等の個人情報と、現在の居場所、状態、およびその時間をリスト表示した例である。これらの情報は、イベントが発生するたびにリアルタイムで更新される。これにより、店舗管理者は、現在の店舗や店員の状態をリアルタイムで詳細に把握する事が可能になる。
<アトラクション施設向けセンサネット応用システム>
図48は、観測フィールドとして子供等が遊戯を行うアトラクション施設を想定した場合のセンサネット応用システムの一実施例である。本実施例では、大型の屋内施設等の中に、来場客が入り、施設内各所に設けられた遊戯設備にアクセスして種々のロールを実行するアトラクションを想定している。このような施設内でも、管理者は施設の構造や配置物の配置にあわせてロケータノードを配置できるため、表示及び隠蔽効果によって売り上げ向上、接客サービス向上を図ることができる。
図48は、観測フィールドとして子供等が遊戯を行うアトラクション施設を想定した場合のセンサネット応用システムの一実施例である。本実施例では、大型の屋内施設等の中に、来場客が入り、施設内各所に設けられた遊戯設備にアクセスして種々のロールを実行するアトラクションを想定している。このような施設内でも、管理者は施設の構造や配置物の配置にあわせてロケータノードを配置できるため、表示及び隠蔽効果によって売り上げ向上、接客サービス向上を図ることができる。
観測フィールド内の来場客は、モバイルセンサノードMSNを所持し、施設内を自由に、またはアトラクションシナリオに従って誘導されながら移動する。観測フィールド要所には、モバイルセンサノードMSNの位置を特定するためにロケータノードLCNが設置する。ロケータノードのノード検知領域は、アトラクションの目的、形状等に合わせて調整する。また、観測フィールド内要所には、種々の状態、例えば温度、湿度、明るさ等の状態を検知するセンサを備えたワイヤレスセンサノードWSNを設置する。さらに観測フィールド内に存在するモバイルセンサノードMSN、ワイヤレスセンサノードWSN、ロケータノードLCNと必要な時に通信を行う基地局BSTを設置する。基地局BSTは、有線/無線ネットワークを介し、機械室等に設置されている図示されていないセンサネットワークシステムSNSに接続されている。
さらに、来場客に対しアトラクション内容を表示するディスプレイDSPや、来場客とインタラクティブなアトラクションを行うためのインタフェース装置IFD、施設内の状況を観測するカメラCAMが設置される。
来場客が持つモバイルセンサノードMSNは、必要な頻度で基地局BSTと通信し、ID情報やセンシング情報、ボタン押下情報等を送信するとともに、基地局BSTから表示情報を受信して液晶ディスプレイ、スピーカー等の表示装置に表示する。
ロケータノードLCNは、モバイルノードMSNがノード検知領域SNA内に入り通信を行ったことを検知して、該モバイルノードMSNのID情報と、自分自身のID情報を、基地局BSTを介してセンサネットワークシステムSNSに送信する。
ワイヤレスセンサノードWSNは、設置位置周辺の温度、湿度、明るさ等の物理量を、装備されている温度センサ、湿度センサ、照度センサ等により観測し、観測データを、基地局BSTを介してセンサネットワークシステムSNSに送信する。
ワイヤレスセンサノードWSNは、設置位置周辺の温度、湿度、明るさ等の物理量を、装備されている温度センサ、湿度センサ、照度センサ等により観測し、観測データを、基地局BSTを介してセンサネットワークシステムSNSに送信する。
図56にアトラクション施設向けセンサネット応用システムのアプリケーションシステムAPSの構成例を示す。アプリケーションシステムAPSは、アトラクションのアプリケーションを実行し、センサネットシステムSNSとの接続による連携動作制御や入出力デバイスの制御等を行うアプリサーバ、アプリケーションの実行に必要な履歴情報等を格納するデータベース、アトラクション施設の映像を取得するカメラCAM−1、2、・・・n、来場者に映像を提示するディスプレイDSP−1、2、・・・m、および文字や映像を表示する表示デバイスや、音声や効果音を表示する音響出力デバイスと、キーボードやボタン、タッチパネル、マイク等の情報選択、入力デバイスを備え、アトラクション施設来場者がインタラクティブなアトラクションを実行するためのインタフェース装置IFD−1、2、・・・kを備える。
図61にデータベースDBに記録する来場客情報及び提示コンテンツの例を示す。図61に示すように、来場客のIDと氏名、来場回数、入場からの経過時間、所持しているモンスター情報などを対応づけて記録する。また、ディスプレイDSP提示コンテンツ、モバイルセンサノードMSN提示コンテンツ、インターフェース装置IFD提示コンテンツを予め記録する。それぞれのコンテンツとしては、モンスターゲット及びバトルモードで取り得るすべての所定の条件に対応するコンテンツデータが格納されており、その中から来場者の位置や入力情報等に基づいた条件判定によって選択、決定されたコンテンツが提示対象となる。所定の条件に対応するコンテンツデータとして、図61に示すように、例えばモンスターゲットモードではモード開始もしくは終了時の映像や音響、文字、モンスターゲットもしくはゲット失敗時の映像や音響、文字などが格納される。また、来場客のIDは、来場客が保持するモバイルセンサノードのIDと対応づけて記録しているため、各モバイルセンサノードに提供するコンテンツは、来場客情報つまりノードに付帯された情報も考慮して選択、決定される。
図57は、アトラクション施設向けセンサネット応用システムで用いるモバイルセンサノードMSNの構成例である。図3におけるセンサSSRとして、MSNの動きをとらえる加速度センサと、ユーザが選択/入力を行うためのボタンスイッチ、ユーザの声や周囲の音をとらえるマイクを備える。また、アクチュエータAATとして、ユーザが判別可能な文字や記号、画像を表示する液晶ディスプレイ、音声や音響を出力するスピーカー、振動モータ、LEDを備える。
以下、アトラクションの実行例を説明する。
<モンスターゲットシナリオ>
(1)観測フィールドの各所に、モンスターが生息しているという設定のモンスター生息地を設け、ロケータノードLCN、およびディスプレイDSPを設置する(図48)。
(1)観測フィールドの各所に、モンスターが生息しているという設定のモンスター生息地を設け、ロケータノードLCN、およびディスプレイDSPを設置する(図48)。
(2)来場客が近づき、来場客が持つモバイルセンサノードMSNがノード検知領域SNA内に入り基地局と通信を行ったことをロケータノードLCNが検知し、ロケータノードはMSNのID情報を送信する(図54)。
(3)センサネットワークシステムSNSが、上記モンスター生息地に来場客が接近したことを判定し、アプリケーションシステムAPSに通知する。アプリケーションシステムAPSは、ディスプレイDSPおよび付属するスピーカーに来場客の接近条件に応じて予め設定してあるモンスターの映像や音響を表示する(後述する図58(A)および図59(A))。この時、カメラCAMによって取得した来場客や、周囲の映像をディスプレイDSPに合わせて表示することによって臨場感を高めても良い。
(4)来場客が映像を見て、映像の動きに合わせてモバイルセンサノードMSNを予め決められている手順で振る、あるいはMSNについているボタンを押す等の動作を行う。MSNには、動きを検出するための加速度センサあるいは振動検知センサ、ボタン、マイク等を備えておく(図58(B))。
(5)映像のタイムスタンプと、モバイルセンサノードMSNからの上記(4)の情報取得時間、および動作内容の解析結果を比較し、一定の条件に合致した場合には、モンスターゲットが成功したとみなし、ディスプレイDSPおよび付属するスピーカーにモンスターゲットに対応する映像や音響を表示する。また、同時にモバイルセンサノードMSNのディスプレイやスピーカーにゲットしたモンスターの映像や音響を表示する。さらに、MSNに装備されている振動モータを振動させるかLEDを点滅させることにより来場客に知らせる(図59(B)および図58(C))。
(6)モンスターゲットが失敗した場合は、(5)と同様にモンスターが逃げる映像や音響等、失敗した事を通知する情報をディスプレイDSP、モバイルセンサノードMSNに表示する(図59(B)および図58(C))。
(6)モンスターゲットが失敗した場合は、(5)と同様にモンスターが逃げる映像や音響等、失敗した事を通知する情報をディスプレイDSP、モバイルセンサノードMSNに表示する(図59(B)および図58(C))。
また、来場客が施設内をどのように移動したかをロケータノードLCNの検出信号の履歴に基づいて記憶しておき、移動経路によって対象となるモンスターを変える等により、よりアトラクション性を高めることができる。また、ワイヤレスセンサノードWSNを用いて観測した環境情報に基づいて対象となるモンスターを変えても良い。
<バトルシナリオ>
(1)施設内にバトルフィールドとして設定した領域を設け、ロケータノードLCN、およびディスプレイDSPを設置する(図48)。
(1)施設内にバトルフィールドとして設定した領域を設け、ロケータノードLCN、およびディスプレイDSPを設置する(図48)。
(2)来場客が2人以上近づき、それぞれの来場客が持つモバイルセンサノードMSNがノード検知領域SNA内に入り通信を行ったことをロケータノードLCNが順次検知し、それぞれのMSNのID情報を送信する(図54)。
(3)センサネットワークシステムSNSが、上記バトルフィールドに来場客が2人以上接近したことを判定してアプリケーションシステムAPSに通知し、APSに接続しているディスプレイDSPおよび付属するスピーカーに予め設定してあるバトルフィールドに関連する映像や音響を表示する(図58(A)および図59(C))。
(4)来場客が3人以上の場合は、例えば、データベースに管理されているMSNのIDや、移動経路、予め取得しておいた個人情報等に基づいて組分けすることにより、アトラクション性を高めても良い。
(5)各モバイルセンサノードMSNのディスプレイに、データベースから検索されたこれまでに来場客がゲットしたモンスターを表示し、来場客がバトルするモンスターを選択して選択結果を送信する。ゲットしたモンスター情報は、モバイルセンサノードMSN内のメモリに保持しておいても良い。なお、選択したモンスターを送信するトリガとして、ボタンを押す、モバイルセンサノードMSNを投げる動作を加速度センサによって検知する等を用いても良い(図58(C)および図59(D))。
(6)ディスプレイDSPおよび付属するスピーカーに来場客が選択したモンスター同士が戦っている映像や音響を表示する(図59(E))。この映像や音響は、予め全ての組み合わせに対し、バトルのバリエーションを複数用意した中から選択して表示しても良いし、コンピュータグラフィクス等によりバトルストーリーの展開に合わせて新たに生成して表示する事も可能である。この時、カメラCAMによって取得した来場客や、周囲の映像をディスプレイDSPに合わせて表示することによって臨場感を高めても良い。
(7)よりインタラクティブ性を高めるために、モバイルセンサノードMSNに装備したボタンや、加速度センサ、マイク等を用いて来場客が入力した情報をサーバに送信し、該情報の解析結果に基づいて表示する映像や音響を変化させても良い。また、周辺に設置しているインタフェース装置への入力や、カメラCAM映像解析結果を用いることも可能である。
(8)データベースに管理されている来場客に付随する個人情報、移動経路、モンスターの強さ、入力した情報等に基づくか、あるいはランダムに勝敗を決定する(図59(E))。このとき、勝った方の来場客に、負けた方の来場客が選択して戦ったモンスターの所有権が移動する等のアプリケーション動作を行うことにより、よりアトラクション性を向上させても良い。
この他、モバイルセンサノードMSNにロケータノードの機能を持たせ、他のモバイルセンサノードMSNの接近を検知することにより、それぞれのMSNに付随する情報に基づいて来場客同士をグルーピングしても良い。バトルフィールドにおいて、このようにしてグルーピングしたグループ同士の接近を検知した際には、グループ間でバトルを行うようにアプリケーション動作を設定しておけば、よりアトラクション性を高める事が可能になる。来場客に所有権を持たせるモンスターは、アトラクション施設内でゲットしたもの以外に、インターネット経由で施設外からアプリケーションにアクセスし、予め登録しておいたものを使用するようにアプリケーション動作を設定しておく事も可能である。
上記モンスターゲットシナリオ及びバトルシナリオで説明したように、本実施例では、ノードを保持する来場客の個人情報、施設内での移動経路、現在までに提供したコンテンツ、現在所持しているモンスターの種類、強さ、経験値等のデータ、入場してからの時間などのノードに付帯する情報を各ノードのIDと対応づけてデータベースに記録する。さらに、DSPやIFDもしくはノードのディスプレイに表示する各アクション(モンスターゲット、バトルなど)に対応するコンテンツもデータベースに記録する。また、本発明によりモバイルセンサノードの位置を特定するとともに、記録したノードに付帯する情報とノードの位置とを対応づける。この対応づけを参照することにより、アプリケーションサーバは、位置だけでなくノードに付帯する情報を考慮してアクションに対応するコンテンツを検索し提供することが可能となる。これにより、来場客に対してアトラクション性の高い、有効なサービスを提供することができる。
上記で示したアトラクション施設向けセンサネット応用システムを用いたアトラクションの動作フローを図58、図59で説明する。
図58(A)〜(C)は、センサネット応用システムの構成要素であるセンサネットシステムSNSの動作フローを表す。また、図59(A)〜(E)は、センサネット応用システムの構成要素であるアプリケーションシステムAPSの動作フローを表す。また、以下説明するモバイルセンサノードがモンスターゲットモードまたはバトルモードである場合に提示するコンテンツは、アプリケーションサーバが種々のプログラムを実行することにより提供される。このプログラムは、提供するサービスのシナリオを規定する。本実施例では、各モードに対応して例えばモンスターゲットモードプログラム、バトルモードプログラムなどが準備される。つまり、予めストーリーの分岐を含めたフローを規定し、各分岐における条件等を管理する。取得するノードの位置情報及び管理する来場客情報(各ノードに付帯された情報)に基づいてこのプログラムを実行し、図59(A)〜(E)で実行される。また、これらのプログラムは一般のコンピュータシステムと同様にアプリサーバ内のハードディスク等の記憶装置(非表示)に格納されており、プログラムメモリ(非表示)にロードされてCPU(非表示)で実行される。なお、これらのアプリケーションシステムの機能をセンサネットシステムの構成を用いて実現することも可能である。センサネットシステムSNSおよびアプリケーションシステムAPSは、連携して動作する。
センサネットシステムSNSは、センサノードやロケータノード、およびアプリケーションシステムAPSからのイベント受信を待って待機している(図58(A)〜(C)のS701)。アトラクション施設に設置されているロケータノードの1つであるLCN−iが、来場客の1人が所持しているモバイルセンサノードMSN−jを検出した時(S702)、LCN−iがモンスター生息地に設置されたロケータノードである場合は(S703)、ディレクトリサーバのアクション制御部はMSN−jのSNSの実世界モデルにおける状態をモンスターゲットモードに移行する(S704)。LCN−iがバトルフィールドに設置されたロケータノードである場合は(S703)、MSN−jを所持する来場客のSNSの実世界モデルにおける状態をバトルモードに移行する(S705)。そして、分散データ処理サーバのデータベース制御部はMSN−jの位置を判定し、ディレクトリサーバのセッション制御部を介してAPSに通知する(S706)。その後、イベントアクション制御部は、MSN−jを所持する来場客の状態がモンスターゲットモードまたはバトルモードになった時点から時間計測を開始し(S707)、イベント待ち状態に復帰する(S701)。
一方、アプリケーションシステムAPSは、センサネットシステムSNSからのイベント受信を待って待機している(図59(A)〜(C)のS1001)。MSN−jを所持する来場客の実世界モデルにおける状態がモンスターゲットモードの場合に、図58(A)のフローに従って、センサネットシステムSNSからロケータノードLCN−iによるモバイルセンサノードMSN−jの検出情報、およびMSN−jの位置情報を受信した時(S1002)、アプリケーションシステムAPSのアプリサーバは、MSN−jに付帯する情報(MSN−jを所持する来場客の個人情報、移動経路や、現在所持しているモンスターの種類等のデータ、入場してからの経過時間等)をデータベースDB(S1004、すなわち図56のDB)から検索し(S1003)、取得したMSN−jに付帯する情報とMSN−jの検出位置の情報をもとにディスプレイDSPに提示するコンテンツをデータベースDBから検索して取得する。
また、アプリサーバは、DSP提示コンテンツを出力するDSPを例えばロケータノードLCN−iに最も近いDSPに決定する(S1005)。その際、MSN−jの検出位置情報から、MSN−jがどのモンスター生息地にいるかを判定し、それに合ったコンテンツを検索する。このときのDSP提示コンテンツは、モンスター生息地に来場客が到達したことを示す映像や音響、来場客がゲット可能なモンスター、もしくは来場客がモバイルセンサノードの入力デバイスを用いてモンスターゲット動作を行って、ゲットしたいモンスターの候補をIFDから選択する等の動作を促す映像や音響である。
なお、提示するコンテンツに来場客等をカメラCAMで撮影した映像を含めても良い。また、取得したMSN−jに付帯する情報とMSN−jの検出位置からインタフェース装置IFDを制御するプログラムの設定パラメータ(表示情報、ユーザによる選択候補等)を決定する。IFD制御プログラム実行先のIFDを、例えばロケータノードLCN−iに最も近いIFDに決定する(S1006)。その後、アプリサーバは、決定したDSP提示コンテンツの表示時間経過と、モバイルセンサノードMSN−jやIFDによりユーザが入力した情報の取得時間との対応付けを行うための時間計測を開始する(S1007)。この時、センサネットシステムSNSにおける時間計測(S707)とアプリケーションシステムにおける時間計測(S1007)の同期を正確に行うために、センサネットシステムSNSとアプリケーションシステムAPSの時間を合わせておく。そして、DSP提示コンテンツを、出力先として決定したDSPに出力する(S1008)。また、IFD制御パラメータに従って、IFD制御プログラム実行先として決定したIFDの制御プログラムを実行する(S1009)。その後、イベント待ち状態(S1001)に復帰する。
センサネットシステムSNSは、図58(B)に示したように、イベント待ち状態で(S701)モバイルセンサノードMSN−jの通信を受信した時(S801)、実世界モデルテーブルにおけるMSN−jを所持する来場客の実世界モデルにおける状態がモンスターゲットモードである場合は(S802)、データベース制御部は、受信データからユーザがDSPへの提示コンテンツを見て入力したボタン入力値、マイクからの音声入力値、加速度センサのセンシング値等のユーザ入力情報を取得する(S803)。そして、ボタン入力によって決定された選択値や、入力音声の音圧レベル絶対値に基づいて分類した選択値、加速度センサのセンシング値の時間変化パターンを分類した選択値等の、ユーザ入力情報の判定結果をアプリケーションシステムAPSに送信し(S804)、イベント待ち状態に復帰する(S701)。MSN−jを所持する来場客の実世界モデルにおける状態が、モンスターゲットモードでもバトルモードでもなく、定期的なID情報とセンシング結果を送信するモードの場合は(S802)、ID情報とセンシングしたデータを取得して(S805)イベント待ち状態に復帰する。
一方、アプリケーションシステムAPSは、図59(B)に示すようにイベント待ち状態で(S1001)、センサネットシステムSNSからMSN−jによるユーザ入力情報を受信する(S1101)。
アプリサーバは、図59(A)のS1008で出力したDSP提示コンテンツの各シーンにおけるタイムスタンプ、モバイルセンサノードMSN−jのユーザ入力情報取得時間およびその値、S1003で取得したMSN−jに付帯する情報(例えばゲットしたいモンスターの種別等)、IFDから取得するユーザが入力した情報の取得時間およびその値に基づいて、予め設定されたモンスターゲット条件を用いて、アプリケーションとして用意されたモンスターゲットプログラムによりモンスターゲットの可否判定、およびゲットしたモンスターの種類や経験値、強さ等の特性を決定する(S1102)。
来場客がモンスターをゲットできた場合(S1103)、アプリサーバは、ゲットしたモンスターに対応するDSP提示コンテンツをデータベースDBから検索して取得する(S1104)。また、ゲットしたモンスターに対応するMSN−j提示コンテンツをデータベースDB(S1004)から検索して取得する(S1105)。モンスターをゲットできなかった場合は(S1103)、モンスターゲット失敗に対応するDSP提示コンテンツをデータベースDB(S1004)から検索して取得する(S1106)。また、モンスターゲット失敗に対応するMSN−j提示コンテンツをデータベースDB(S1004)から検索して取得する(S1107)。
そして、DSP提示コンテンツをアプリケーションシステムAPSに接続した所定のDSPから出力する(S1108)。また、MSN−j提示コンテンツ出力要求をセンサネットシステムSNSに送信する(S1109)。その後、イベント待ち状態に復帰する(S1001)。
センサネットシステムSNSは、図58(C)に示すフローに従い、イベント待ち状態において(S701)、アプリケーションシステムAPSから、モバイルセンサノードMSN−jへの提示コンテンツ出力要求を受信した時(S901)、モバイルセンサノードMSN−jに対し提示コンテンツ出力コマンドを送信する(S902)。モバイルセンサノードMSN−jは、液晶ディスプレイやスピーカー等の出力デバイスに、上記出力コマンドに従って、ゲットしたモンスターの情報や画像、鳴き声、あるいはモンスターゲット失敗を示す情報や画像等、コマンドによって指定された提示コンテンツを出力する。
以下、モバイルセンサノードがバトルモードである場合における、センサネットシステムSNSとアプリケーションシステムAPSのフローの詳細について説明する。
MSN−jを所持する来場客の実世界モデルにおける状態がバトルモードの場合に、アプリケーションシステムAPSが、図59(C)に示すようにイベント待ち状態で(S1001)、図58(A)のフローに従ってセンサネットシステムSNSからMSN−j、および別のモバイルセンサノードMSN−kからのユーザ入力情報を受信したとき(S1201)、アプリサーバは、MSN−jおよびMSN−kに付帯する情報(MSN−jおよびMSN−kを所持する来場客の個人情報、移動経路、現在所持しているモンスターの種類等のデータ、入場してからの経過時間等)をデータベースDB(S1004)から検索し(S1202)、取得したMSN−jおよびMSN−kに付帯する情報とMSN−jおよびMSN−kの検出位置の情報をもとにディスプレイDSPに提示するコンテンツをデータベースDB(S1004)から検索して取得する。また、DSP提示コンテンツを出力するDSPを、例えばロケータノードLCN−iに最も近いDSPに決定する(S1203)。
その際、MSN−jおよびMSN−kがどのバトルフィールドにいるかを判定し、それに合ったコンテンツを検索する。このときのDSP提示コンテンツは、バトルモード開始を示す映像や音響、バトルに使用できるモンスター、来場客がモバイルセンサノードを用いてモンスターを選択する動作、IFDを用いてバトルストーリーを選択する動作を促す映像や音響である。なお、提示するコンテンツに来場客等をカメラCAMで撮影した映像を含めても良い。また、取得したMSN−jおよびMSN−kに付帯する情報とMSN−jおよびMSN−kの検出位置からインタフェース装置IFDを制御するプログラムの設定パラメータ(表示情報、ユーザによる選択候補等)を決定する、IFD制御プログラム実行先を例えばロケータノードLCN−iに最も近いIFDに決定する(S1204)。
その後、アプリサーバは、決定したDSP提示コンテンツの表示時間経過と、モバイルセンサノードMSNやIFDからユーザが入力した情報取得時間の対応付けを行うための時間計測を開始する(S1205)。この時、センサネットシステムSNSにおける時間計測(S707)とアプリケーションシステムにおける時間計測(S1205)の同期を正確に行うために、センサネットシステムSNSとアプリケーションシステムAPSの時間を合わせておく。そして、DSP提示コンテンツを出力先として決定したDSPに出力する(S1206)。また、IFD制御パラメータに従いIFD制御プログラム実行先として決定したIFDにおいて制御プログラムを実行する(S1207)。そして、イベント待ち状態(S1001)に復帰する。
センサネットシステムSNSが、図58(B)のフローを用いてバトルモードにおけるMSN−jおよびMSN−kのユーザ入力情報を取得しアプリケーションシステムAPSに送信したとき、アプリケーションシステムAPSは、図59(D)に示すように、イベント待ち状態(S1001)でセンサネットシステムSNSからMSN−j、およびMSN−kによるユーザ入力情報を受信する(S1301)。図59(C)のS1206で出力したDSP提示コンテンツの各シーンにおけるタイムスタンプと、モバイルセンサノードMSN−j、およびMSN−kからユーザが入力した情報の取得時間およびその値(例えばバトルに使用するモンスターのID)、S1202で取得したMSN−jおよびMSN−kに付帯する情報、IFDからユーザが入力した情報の取得時間およびその値(例えば選択したバトルストーリーの選択値)に基づいて、予め設定しておいたバトル条件を用いて、アプリケーションシステムAPSに予め用意されたバトルプログラムにより、バトルシナリオ(バトルを行う山や川等の仮想的な場所、使用するモンスターの表示画像や鳴き声、バトルの進行手順等)を決定する(S1302)。また、バトルシナリオの決定には、MSN−j、MSN−kを所持するそれぞれの来場客がバトルに使用するモンスターの種類や経験値、強さ等の特性も反映させる。そして、決定したバトルシナリオに対応するDSP提示コンテンツをデータベースDB(S1004)から検索して取得する(S1303)。また、決定したバトルシナリオに対応するMSN−jおよびMSN−kへの提示コンテンツ(自分と対戦相手のモンスターの強さなどの情報)をデータベースDB(S1004)から検索して取得する(S1304)。
そして、取得したDSP提示コンテンツをアプリケーションシステムAPSに接続した所定のDSPから出力する(S1305)。このときのDSP提示コンテンツは、決定したバトルストーリーに基づいたバトルの実行状況を表示する映像や音響である。また、バトル実行中に、来場客がモバイルセンサノードを用いてモンスターに攻撃や防御を選択して指示する動作や、攻撃の際に使用する技等を選択する動作を促す映像や音響である。
また,MSN−J及びMSN−Kへの提示コンテンツ(攻撃や防御の選択肢や,攻撃に使用する技の選択肢等)出力要求をセンサネットシステムSNSに送信する(S1306)。その後、イベント待ち状態に復帰する(S1001)。
センサネットシステムSNSは、モンスターゲットモードの時と同様に、図58(C)に示すフローに従って、アプリケーションシステムAPSから出力要求されたモバイルセンサノードへの提示コンテンツを、モバイルセンサノードMSN−jおよびMSN−kの出力デバイスから出力する。
センサネットシステムSNSは、モンスターゲットモードの時と同様に、図58(C)に示すフローに従って、アプリケーションシステムAPSから出力要求されたモバイルセンサノードへの提示コンテンツを、モバイルセンサノードMSN−jおよびMSN−kの出力デバイスから出力する。
図59(E)は、バトル実行中に来場客からの指示に従ってバトル進行条件を変更する場合の動作フローである。アプリケーションシステムAPSがイベント待ち状態の時に(S1001)、図58(B)のフローに従って、MSN−jまたはMSN−kからのユーザ入力情報(攻撃や防御等の選択値や攻撃に使用する技の選択値等)を受信すると(S1401)、アプリサーバは、図59(D)のS1305で出力したDSP提示コンテンツの各シーンにおけるタイムスタンプと、モバイルセンサノードMSN−jまたはMSN−kのユーザ入力情報取得時間およびその値(例えば攻撃や防御等の選択値や攻撃に使用する技の選択値等)、S1202で取得したMSN−jおよびMSN−kに付帯する情報に基づいて、バトルストーリーの分岐点等の選択ポイントにおけるバトル進行パラメータ選択値(例えばモンスターAがモンスターBを攻撃する進行パターン)を決定する(S1402)。そして、決定したバトルストーリーに対応するDSP提示コンテンツをデータベースDB(S1004)から検索して取得する(S1403)。また、決定したバトルシナリオに対応するMSN−jまたはMSN−kへの提示コンテンツ(攻撃や防御等の選択肢の決定値や攻撃に使用する技の選択肢の決定値)をデータベースDB(S1004)から検索して取得する(S1404)。
そして、取得したDSP提示コンテンツをアプリケーションシステムAPSに接続した所定のDSPから出力する(S1405)。このときのDSP提示コンテンツは、バトルストーリー分岐点において設定したバトル進行パラメータに基づいて決定したバトルの実行状況を表示する映像や音響である。また、図59(D)のS1305で提示したDSP提示コンテンツと同様に、バトル実行中に、来場客がモバイルセンサノードを用いてモンスターに次の攻撃や防御を選択して指示する動作や、次の攻撃の際に使用する技等を選択する動作を促す映像や音響である。また、MSN−jおよびMSN−kへの提示コンテンツ出力要求をセンサネットシステムSNSに送信する(S1406)。その後、イベント待ち状態に復帰する(S1001)。
センサネットシステムSNSは、モンスターゲットモードの時と同様に、図58(C)に示すフローに従って、アプリケーションシステムAPSから出力要求されたモバイルセンサノードへの提示コンテンツを、モバイルセンサノードMSN−jまたはMSN−kの出力デバイスから出力する。
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々変形可能であり、上述した各実施例を適宜組み合わせることが可能であることは当業者に理解されよう。
以上、本発明の例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々変形可能であり、上述した各実施例を適宜組み合わせることが可能であることは当業者に理解されよう。
以上のように、本発明によれば店舗等の流通過程において、移動体である人の位置を特定する事が可能になるため、店舗内作業者による接客業務効率化や、顧客サービス向上が可能になる。また、アトラクション施設等において、移動体である人の位置を特定する事が可能になるため、アトラクション参加者の位置に基づいたより遊戯性の高いアトラクションを提供することが可能になる。
DRS:ディレクトリサーバ、DDS:分散データ処理サーバ、WSN、MSN、FSN:センサノード、LCN:ロケータノード、BST:基地局、NDA:ノード検知領域、MMG: モデル管理部、MTB:実世界モデルテーブル、NWK:ネットワーク、APS:アプリケーションシステム、SNS:センサネットワークシステム。
Claims (20)
- 表示部と、センシングデータを取得するセンサと、上記センシングデータ及びノードID情報を含む第1の送信データを生成する第1のコントローラと、上記第1の送信データを基地局に送信する第1の無線処理部と、を有するノードと、
ロケータノードの検知領域にノードが存在する場合に上記ノードから上記基地局への送信データを傍受する第2の無線処理部と、上記送信データからノードID情報を抽出し上記抽出したノードID情報及びロケータノードID情報を含む第2の送信データを生成する第2のコントローラと、を有するロケータノードと、
上記ノード及び上記ロケータノードから上記第1及び第2の送信データを受信し、第1のノードID情報、第2のノードID情報及び上記ロケータノードID情報、を抽出するノード通信処理部と、上記抽出したID情報をサーバに送信するノード管理部と、を有する基地局と、
上記ID情報を受信するイベントアクション制御部と、上記ロケータノードID情報と上記ロケータノードの位置とを対応づけるロケータノード位置テーブルを記録する記録部と、上記受信したID情報及び上記ロケータノード位置テーブルを用いて上記ノードの位置を特定するデータベース制御部と、上記ノードの位置に基づいて上記イベントアクション制御部で決定される情報を上記基地局を介して上記位置が特定されたノードに送信するコマンド制御部と、を有するサーバ、から構成され、
上記位置が特定されたノードの表示部は上記イベントアクション制御部で決定される情報を表示するセンサネットシステム。 - 請求項1に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記情報は、上記位置が特定されたノードの保持者に対する問い合わせ情報であって、
上記ノードは入力部をさらに有し、
上記入力部を介して上記問い合わせ情報に対する応答が入力されると、上記第1の無線処理部は上記応答を上記基地局を介して上記イベントアクション制御部に送信し、
上記イベントアクション制御部は、上記応答に基づいて上記ノードとは異なるノードへの上記情報の送信の要否を判定するセンサネットシステム。 - 請求項1または2に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記記録部は、据置型の上記ノードのID情報とその位置とを対応づけるノード位置テーブルを記録し、
上記データベース制御部は、上記据置型のノードのID情報及びセンシングデータを受信すると上記ノード位置テーブルを用いて上記据置型のノードの位置を特定し、
上記イベントアクション制御部は、上記センシングデータから上記据置型のノードの状態の判定を行い、上記判定の結果が所定の条件を満たす場合に、上記据置型のノードの位置に基づいて上記情報を決定するセンサネットシステム。 - 請求項1乃至3の何れかに記載のセンサネットシステムにおいて、
上記イベントアクション制御部は、上記特定されたノードの位置と上記ノードの保持者の情報とを対応づけ、上記対応づけられたノードの保持者の情報に基づいて1のノードを選択し、
上記コマンド制御部は、上記基地局を介して上記選択されたノードに上記情報を送信するセンサネットシステム。 - 請求項3または4に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記イベントアクション制御部は、上記据置型のノードが存在する位置に最も近いノードを選択するセンサネットシステム。 - 請求項1乃至5の何れかに記載のセンサネットシステムにおいて、
上記センサネットシステムは表示装置と接続され、
上記表示装置は、少なくとも上記ロケータノードが存在する位置を含む地図を表示し、かつ、上記位置が特定されたノードを上記地図の対応位置に表示するセンサネットシステム。 - 請求項6に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記表示装置は、上記据置型のノードをさらに上記地図に表示し、上記位置が特定されたノードと上記据置型のノードとの関連づけがなされたことを表示するセンサネットシステム。 - 請求項1に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記センサネットシステムは、情報出力部と上記情報出力部を制御するアプリケーションサーバとを有するアプリケーションシステムと接続され、
上記アプリケーションサーバは、上記サーバから受信する上記ノードの位置に基づいて映像、文字、音声の少なくとも何れかのコンテンツを決定し、上記情報出力部に上記コンテンツを出力させるセンサネットシステム。 - 請求項8に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記アプリケーションシステムはさらに、上記ノードの位置と、予め取得した上記ノードの保持者の情報、上記ノードの移動履歴、上記ノードが所持しているコンテンツの少なくとも何れかとを対応づけて記録する記録装置を有し、
上記アプリケーションサーバは、上記記録装置に記録されたデータに基づいて、上記情報出力部に出力させるコンテンツを決定するセンサネットシステム。 - 請求項8または9に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記ノードは入力部をさらに有し、
上記情報出力部に出力されるコンテンツに対する応答が上記入力部もしくは上記情報出力部を介して入力されると、
上記アプリケーションサーバは、上記入力される入力情報及び入力時間と、上記情報出力部に表示されるコンテンツに関して予め定められた条件との比較を行い、上記比較の結果に基づいて上記情報出力部に表示するコンテンツを決定するセンサネットシステム。 - 請求項10に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記アプリケーションサーバは、上記比較の結果に基づいて決定されたコンテンツを上記ノードの表示部に表示させる指示を上記ノードに送付し、
上記指示を受けたノードの表示部は、上記決定されたコンテンツを表示するセンサネットシステム。 - 請求項11に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記アプリケーションサーバは、複数の上記ノードの入力部から入力される入力情報及び入力時間を用いて上記比較を行い、上記比較の結果に基づいてコンテンツを決定し、
上記複数のノードの表示部は、上記決定されたコンテンツを表示するセンサネットシステム。 - ノードは、センシングデータを取得し、上記センシングデータ及びノードID情報を含む第1の送信データを生成し、上記第1の送信データを基地局に送信し、
ロケータノードは、上記ロケータノードの検知領域にノードが存在する場合に上記ノードから上記基地局への送信データを傍受し、上記送信データからノードID情報を抽出し、上記抽出したノードID情報及びロケータノードID情報を含む第2の送信データを生成し、
上記基地局は、上記ノード及び上記ロケータノードから上記第1及び第2の送信データを受信し、第1のノードID情報、第2のノードID情報及び上記ロケータノードID情報を抽出し、上記抽出したID情報をサーバに送信し、
サーバは、上記ID情報を受信し、上記ロケータノードID情報と上記ロケータノードの位置とを対応づけるロケータノード位置テーブルを記録し、上記受信したID情報及び上記ロケータノード位置テーブルを用いて上記ノードの位置を特定し、上記ノードの位置に基づいて決定される情報を上記基地局を介して上記位置が特定されたノードに送信し、
上記位置が特定されたノードは、上記情報を表示するセンサネット位置特定方法。 - 請求項13に記載のセンサネット位置特定方法であって、
上記サーバは、据置型の上記ノードのID情報とその位置とを対応づけるノード位置テーブルを記録し、
上記据置型のノードのID情報及びセンシングデータを受信すると上記ノード位置テーブルを用いて上記据置型のノードの位置を特定し、上記センシングデータから上記据置型のノードの状態の判定を行い、上記判定の結果が所定の条件を満たす場合に、上記据置型のノードの位置に基づいて上記情報を決定するセンサネット位置特定方法。 - 請求項13または14に記載のセンサネット位置特定方法であって、
上記サーバは、上記特定されたノードの位置と上記ノードの保持者の情報とを対応づけ、上記対応づけられたノードの保持者の情報に基づいて1のノードを選択し、上記基地局を介して上記選択されたノードに上記情報を送信するセンサネット位置特定方法。 - 請求項14または15に記載のセンサネット位置特定方法であって、
上記サーバは、上記据置型のノードが存在する位置に最も近いノードを選択するセンサネット位置特定方法。 - 請求項13乃至16の何れかに記載のセンサネット位置特定方法であって、
上記ノード、上記ロケータノード、上記基地局、上記サーバからなるセンサネットシステムは表示装置に接続され、
上記表示装置は、上記ロケータノードが配置される場所を示す地図を表示し、かつ、上記位置が特定されたノードを上記地図の対応位置に表示するセンサネット位置特定方法。 - 請求項17に記載のセンサネットシステムにおいて、
上記表示装置は、上記据置型のノードをさらに上記地図に表示し、上記位置が特定されたノードと上記据置型のノードとの関連づけがなされたことを表示するセンサネット位置特定方法。 - 請求項13に記載のセンサネット位置特定方法において、
上記ノード、上記ロケータノード、上記基地局、上記サーバからなるセンサネットシステムはアプリケーションシステムに接続され、
上記アプリケーションシステムは、上記サーバから受信する上記ノードの位置に基づいて映像、文字、音声の少なくとも何れかのコンテンツを決定し出力するセンサネット位置特定方法。 - 請求項19に記載のセンサネット位置特定方法において、
上記アプリケーションシステムはさらに、上記ノードの位置と、予め取得した上記ノードの保持者の情報、上記ノードの移動履歴、上記ノードが所持しているコンテンツの少なくとも何れかとを対応づけて記録し、上記録されたデータに基づいて、上記出力するコンテンツを決定するセンサネット位置特定方法。
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