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プログラム、中継ノード位置算出装置及び中継ノード位置算出方法 コモンズ

国内特許コード P110006116
掲載日 2011年12月15日
出願番号 特願2008-090387
公開番号 特開2009-246654
登録番号 特許第5038215号
出願日 平成20年3月31日(2008.3.31)
公開日 平成21年10月22日(2009.10.22)
登録日 平成24年7月13日(2012.7.13)
発明者
  • 平井 力
  • 曽我 健一
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 プログラム、中継ノード位置算出装置及び中継ノード位置算出方法 コモンズ
発明の概要

【課題】ワイヤレスセンサネットワークを構成する中継ノードの適切な設置位置の算出。
【解決手段】リレー位置算出装置1では、リレーRの設置位置候補Pを設定し、この設置位置候補Pに設置されると仮定したリレーRを経由してセンサSそれぞれからゲートウェイGに至る通信経路網を算出し、この通信経路網に含まれるリレーRに対応する位置候補PをリレーRの最適な設置位置とする。通信経路網の算出は、先ず、1)全ての通信経路候補を対象として、評価が最良の通信経路網の厳密解を算出する厳密解算出処理を実行する。そして、厳密解の算出に至らずに処理開始からの経過時間が所定時間に到達した場合に、2)所定数の通信経路候補を対象として通信経路網の暫定解を繰り返し求め、評価がより良い準最適解を算出するヒューリスティクス処理が実行される。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


ワイヤレスセンサネットワークは、各所に設置されたセンサノードによる観測データ(センサデータ)を集約することで、対象物の状態を監視するためのネットワークシステムである。ワイヤレスセンサネットワークの一形態として、ワイヤレス通信機能及びルーティング機能を有する複数のセンサノードが、センサデータを収集するシンクノードを頂点として経路木状にワイヤレス接続されたセンサネットワークが知られている。このネットワークでは、各ノードが子ノードから受信したデータ及び自身のデータを集約して親データに送信することで、センサノードからのセンサデータを、その上位に位置している親ノードに集約しながらシンクノードまで転送される(例えば、特許文献1参照)。

【特許文献1】特開2006-287565号公報

産業上の利用分野


本発明は、ワイヤレスセンサネットワークにおける中継ノードの設置位置を算出する中継ノード位置算出方法等に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
監視対象の構造物の状態を監視するために予め設置位置が決定された複数のセンサノード及びデータ集約装置を備えたワイヤレスセンサネットワークにおいて、前記センサノードと前記データ集約装置間に介在して前記センサノードからのセンサデータを中継して転送す中継ノードを、前記構造物のどこへ設置すべきか求める処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記中継ノードを設置可能な前記構造物中の複数の位置候補を設定する位置候補設定手段、
前記センサノードそれぞれについて、当該センサノードから前記位置候補に設置されると仮定した中継ノードを経由して前記データ集約装置に至る通信経路であって、所定の経路条件を満たす通信経路候補を生成する経路候補生成手段、
前記生成された通信経路候補のうちから互いに同じ中継ノードを経由しない所定数の通信経路候補の組合せを前記センサノードそれぞれについて選出することで、全ての前記センサノードから前記データ集約装置に至る前記所定数分冗長な通信経路を含んだ通信経路網を算出する経路網算出手段、
前記算出された通信経路網に含まれる中継ノードの位置候補を、中継ノードの設置位置として決定する設置位置決定手段、
として前記コンピュータを機能させるとともに、
前記経路網算出手段が、当該通信経路網に含まれる中継ノードの総数が少ない程高く評価する評価基準に従って当該通信経路網を評価する評価手段と、当該評価手段の評価結果に基づいて通信経路網を決定する手段とを有し、
前記設置位置決定手段が、前記経路網算出手段により決定された通信経路網に含まれる中継ノードの位置候補を、中継ノードの設置位置として決定する、
ように前記コンピュータを機能させるためのプログラム。

【請求項2】
前記評価手段が、当該通信経路網を構成する経路の総経路長が短い程高く評価する基準を前記評価基準に含めて当該通信経路網を評価するように前記コンピュータを機能させるための請求項1に記載のプログラム。

【請求項3】
前記経路網算出手段が、前記中継ノードそれぞれに予め定められた最大通信容量を超えないよう、通信経路候補の組合せを選出する、
ように前記コンピュータを機能させるための請求項1又は2に記載のプログラム。

【請求項4】
前記経路条件には、センサノードから前記データ集約装置までの距離に応じた転送回数の上限である転送回数条件が少なくとも含まれ、
前記経路候補生成手段が、前記センサノードそれぞれについての通信経路候補を、当該センサノードから前記データ集約装置までの距離に対応する前記転送回数条件に定められた転送回数の上限を超えないように生成する、
ように前記コンピュータを機能させるための請求項1~3の何れか一項に記載のプログラム。

【請求項5】
前記構造物は立体的な構造物であり、
前記センサノードは前記構造物の各所の監視対象部分に設置され、
前記コンピュータは、前記複数のセンサノード及び前記データ集約装置の前記構造物への設置位置の3次元座標を記憶する記憶部を備えており、
前記位置候補設定手段が、前記複数の位置候補の3次元座標を設定し、
前記経路候補生成手段が、前記複数のセンサノード及び前記データ集約装置の3次元座標並びに前記複数の位置候補の3次元座標を用いて、前記センサノードそれぞれについて、当該センサノードから前記データ集約装置への基準方向に沿った順方向の経路のみで到達する通信経路を、当該基準方向と当該経路とのなす角度に基づいて選択することで通信経路候補として生成する
ように前記コンピュータを機能させるための請求項1~の何れか一項に記載のプログラム。

【請求項6】
前記経路網算出手段が、
前記評価基準に従った評価が最良となる前記通信経路網の厳密解を、探索的手法又は列挙的手法に基づく厳密解算出処理によって算出する厳密解算出処理手段と、
前記通信経路網の暫定解を繰り返し求め、前記評価基準に従った評価がより良い解を算出していく発見的手法に基づくヒューリスティクス処理によって前記通信経路網の準最適解を算出するヒューリスティクス処理手段と、
を有するように前記コンピュータを機能させるための請求項1~の何れか一項に記載のプログラム。

【請求項7】
前記経路網算出手段が、前記厳密解算出処理手段による前記厳密解算出処理を先に実行し、前記厳密解の算出に至らずに処理開始からの経過時間が所定時間に到達した場合に前記厳密解算出処理を中止し、前記ヒューリスティクス処理手段による前記ヒューリスティクス処理を実行するように前記コンピュータを機能させるための請求項に記載のプログラム。

【請求項8】
既存の通信経路網に対する新たなセンサノードの設置位置を設定する新センサ設置位置設定手段、
前記新たなセンサノードから前記データ集約装置に至る通信経路であって、前記所定の経路条件を満たす通信経路候補を生成する新センサ用経路候補生成手段、
前記新たなセンサノードそれぞれについて、前記新センサ用経路候補生成手段により生成された通信経路候補のうちから互いに同じ中継ノードを経由しない所定数の通信経路候補の組合せであって、前記既存の通信経路網に含まれる既存の中継ノード以外の新たな中継ノードの数がより少ない組合せを選出することで、前記新たなセンサノードから前記データ集約装置に至る前記所定数分冗長な通信経路を含んだ通信経路網を算出する新センサ包含経路網算出手段、
として前記コンピュータを機能させるための請求項1~の何れか一項に記載のプログラム。

【請求項9】
前記位置候補設定手段が、前記中継ノードを前記構造物に配置可能な範囲を格子状に区切り、該格子位置を前記位置候補として設定するように前記コンピュータを機能させるための請求項1~の何れか一項に記載のプログラム。

【請求項10】
監視対象の構造物の状態を監視するために予め設置位置が決定された複数のセンサノード及びデータ集約装置を備えたワイヤレスセンサネットワークにおいて、前記センサノードと前記データ集約装置間に介在して前記センサノードからのセンサデータを中継して転送す中継ノードを、前記構造物のどこへ設置すべきかを算出する中継ノード位置算出装置であって、
前記中継ノードを設置可能な前記構造物中の複数の位置候補を設定する位置候補設定手段と、
前記センサノードそれぞれについて、当該センサノードから前記位置候補に設置されると仮定した中継ノードを経由して前記データ集約装置に至る通信経路であって、所定の経路条件を満たす通信経路候補を生成する経路候補生成手段と、
前記生成された通信経路候補のうちから互いに同じ中継ノードを経由しない所定数の通信経路候補の組合せを前記センサノードそれぞれについて選出することで、全ての前記センサノードから前記データ集約装置に至る前記所定数分冗長な通信経路を含んだ通信経路網を算出する経路網算出手段と、
前記算出された通信経路網に含まれる中継ノードの位置候補を、中継ノードの設置位置として決定する設置位置決定手段と、
を備え
前記経路網算出手段は、当該通信経路網に含まれる中継ノードの総数が少ない程高く評価する評価基準に従って当該通信経路網を評価する評価手段と、当該評価手段の評価結果に基づいて通信経路網を決定する手段とを有し、
前記設置位置決定手段は、前記経路網算出手段により決定された通信経路網に含まれる中継ノードの位置候補を、中継ノードの設置位置として決定する、
中継ノード位置算出装置。

【請求項11】
監視対象の構造物の状態を監視するために予め設置位置が決定された複数のセンサノード及びデータ集約装置を備えたワイヤレスセンサネットワークにおいて、前記センサノードと前記データ集約装置間に介在して前記センサノードからのセンサデータを中継して転送す中継ノードを、前記構造物のどこへ設置すべきかを算出する中継ノード位置算出方法であって、
前記中継ノードを設置可能な前記構造物中の複数の位置候補を設定するステップと、
前記センサノードそれぞれについて、当該センサノードから前記位置候補に設置されると仮定した中継ノードを経由して前記データ集約装置に至る通信経路であって、所定の経路条件を満たす通信経路候補を生成するステップと、
前記生成された通信経路候補のうちから互いに同じ中継ノードを経由しない所定数の通信経路候補の組合せを前記センサノードそれぞれについて選出することで、全ての前記センサノードから前記データ集約装置に至る前記所定数分冗長な通信経路を含んだ通信経路網を算出するステップと、
前記算出された通信経路網に含まれる中継ノードの位置候補を、中継ノードの設置位置として決定するステップと、
を含み、
前記通信経路網を算出するステップは、当該通信経路網に含まれる中継ノードの総数が少ない程高く評価する評価基準に従って当該通信経路網を評価する評価ステップと、当該評価ステップでの評価結果に基づいて通信経路網を決定するステップとを含み、
前記設置位置を決定するステップは、前記決定された通信経路網に含まれる中継ノードの位置候補を、中継ノードの設置位置として決定するステップである、
中継ノード位置算出方法。
産業区分
  • 伝送方式
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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