特許 7389611 時系列データ収集・分析支援システム及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-21

(45)【発行日】2023-11-30

(54)【発明の名称】時系列データ収集・分析支援システム及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04Q 9/00 20060101AFI20231122BHJP

   G01S 19/11 20100101ALI20231122BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

H04Q9/00 311J

G01S19/11

G05B23/02 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019194550

(22)【出願日】2019-10-25

(65)【公開番号】P2021068297

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-04-21

(73)【特許権者】

【識別番号】516003171

【氏名又は名称】イネーブラー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100136744

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 佳正

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】石井 真

【審査官】安藤 一道

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０２６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１０１３６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１００６５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１６４３６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｑ ９／００

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

Ｇ０１Ｓ １９／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＧＮＳＳ信号を受信できないＩｏＴ端末に対してｉＰＮＴからの時刻情報を提供し、前記ＩｏＴ端末から非同期で送信されるデータを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するシステムあって、
前記ｉＰＮＴからの時刻情報を管理し、
前記システムと同期をとっている無線通信端末のうちの親端末に対し、前記管理している前記ｉＰＮＴの時刻情報を提供するものであって、
前記親端末は、前記ＩｏＴ端末から非同期で受信したデータを、時刻刻印タイミングとなる単位時間ごとに集約し、前記集約されたデータに対して前記ｉＰＮＴからの前記時刻刻印タイミングでの時刻情報を刻印する
ことを特徴とするシステム。

【請求項2】

ＧＮＳＳ信号を受信できないＩｏＴ端末から非同期で受信したデータに対してｉＰＮＴからの時刻情報を与え、前記時刻情報が与えられた前記データを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するためのシステムであって、
前記ｉＰＮＴからの時刻情報を管理し、
前記ＩｏＴ端末から非同期で収集したデータを時刻刻印タイミングとなる単位時間ごとに集約し、
前記集約したデータに対して前記ｉＰＮＴからの前記時刻刻印タイミングでの時刻情報を刻印する
ことを特徴とするシステム。

【請求項3】

ＧＮＳＳ信号を受信できないＩｏＴ端末に対してｉＰＮＴからの時刻情報を提供し、前記ＩｏＴ端末から非同期で送信されるデータを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するシステム上で動作するプログラムあって、前記システム上で実行されたとき、
前記ｉＰＮＴからの時刻情報を管理させるステップと、
前記システムと同期をとっている無線通信端末のうちの親端末に対し、前記管理している前記ｉＰＮＴの時刻情報を提供させるステップと、
前記親端末に、前記ＩｏＴ端末から非同期で受信したデータを、時刻刻印タイミングとなる単位時間ごとに集約させ、前記集約されたデータに対して前記ｉＰＮＴからの前記時刻刻印タイミングでの時刻情報を刻印させるステップと
を実行することを特徴とするプログラム。

【請求項4】

ＧＮＳＳ信号を受信できないＩｏＴ端末から非同期で受信したデータに対してｉＰＮＴからの時刻情報を与え、前記時刻情報が与えられた前記データを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するためのシステム上で動作するプログラムであって、前記システム上で実行されたとき、
前記ｉＰＮＴからの時刻情報を管理させるステップと、
前記ＩｏＴ端末から非同期で収集したデータを時刻刻印タイミングとなる単位時間ごとに集約させるステップと、
前記集約されたデータに対して前記ｉＰＮＴからの前記時刻刻印タイミングでの時刻情報を刻印させるステップと
を実行することを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、広く時系列データを収集・分析を支援するためのシステム等に関し、より詳細には、時刻情報を有する時系列データを収集・分析を支援するためのシステム等に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発電所等のプラントにおいては、プラントに設置される各機器や工場内の製造装置などから、センサを介して、たとえばロギングデータ、プロセスデータ、イベントデータといった時系列センシング情報を毎秒収集し、これらを評価分析することによってプラントの保全が図られてきた。

【0003】

プラントでは、１つのサイトあたり数万点規模の稼働データが毎秒収集されていると言われている。プラント内で計測された稼働データを全て収集し、サーバ上のストレージにそのまま保管すると、日々数ギガバイトのデータがストレージに蓄積されることになるため、これらのデータを効率よく圧縮する工夫もなされている（特許文献１）。

【0004】

また、発電機の運転状況を監視及び診断するツールとして、次のような方法が提案されている（特許文献２）。

【0005】

すなわち、特許文献２によれば、発電機の運転を評価するコンピュータに実装された方法であって、ある時間にわたって前記発電機内の第１のセンサにより観測される一連のデータを含む診断データを前記第１のセンサから取得する段階と、コンピュータシステムにより、前記診断データを評価して、前記診断データが取得されたときに異常が存在するかどうかを判定する段階と、前記コンピュータシステムにより、前記異常が存在する判定に基づいて、異常を引き起こした前記発電機内のエラーの性質を示す故障コードを提供する段階と、を含む方法が開示されている。

【0006】

一方、屋内における高精度位置基準測定のための方法等も提案されており、たとえばＧＰＳ技術に基づいた実用的な高精度屋内測位結果の生成を実現する方法及び装置が提案されている（特許文献３）。

【0007】

すなわち、特許文献３によれば、屋内位置での高精度位置基準測定結果を提供するための、移動体通信ネットワークにおける方法であって、１つ又は複数のネットワークノードにおいて実行される方法であって、移動ユーザ機器がアクセス可能な、複数の位置のリストを提供するステップと、前記移動ユーザ機器に高精度測位を要求するステップと、高精度測位結果を取得し、前記高精度測位が失敗したかどうかを判定するステップと、前記移動ユーザ機器から受信した、前記複数の位置のリストからの１つの位置と、タイムスタンプ又は前記移動ユーザ機器のＩＤの少なくとも１つとを含む情報エンティティを保存するステップと、前記情報エンティティを他のネットワークノードへ供給するステップとを有する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】ＷＯ２０１１／１３５６０６

【文献】特開２０１２－０７５３０８号公報

【文献】特表２００９－５２５４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、従来、発電所等のプラント内の機器や装置に設置されたセンサから時系列データを収集する際には、各所から送られてくる時系列データのある程度の同期性が求められる（でなければ、機器や装置、あるいはプラント全体に生じている事象として評価できない）。一方で、同期性を高めるために特許文献３に記載されているような測位技術（たとえば、測位時刻のログをとることなど）をセンサごとに実装する場合には、全センサの測位の確実性とコストの面から実現のハードルは高くなってしまう。

【0010】

また、近年スマートビルディングと呼ばれるようなビルのＩＣＴ化が進んでいる。ビルディングなどの建築物については、一例として築年数の多いビルの老朽化が社会問題となっており、その健全性評価のためのシステム導入が施設側の要求として存在する。この場合、ビルや建物の耐震健全性システムを構築するにあたって、建物の各部に設置された加速度センサ間の時刻同期は必須といえる。ここで、その時刻同期源をＧＮＳＳ衛星信号とするならば、ＧＰＳのコモンビュー（ＧＰＳ Ｃｏｍｍｏｎ Ｖｉｅｗ）によって、どこでも高精度の時刻タイミング同期を実現できるが、各センサにＧＮＳＳ受信機を搭載するリッチな条件を確保することは容易ではない。

【0011】

そこで、本発明は、精度（確実性）とコストとのトレードオフの問題を克服した時系列データ収集・分析支援システム等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明にかかる時系列データ収集・分析支援システムは、ＧＮＳＳ信号を受信できないＩｏＴ端末に対してｉＰＮＴからの時刻情報及び位置情報を提供し、前記ＩｏＴ端末から送信されるデータを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するシステムあって、前記ｉＰＮＴからの時刻情報及び位置情報を管理し、前記システムと同期をとっている無線通信端末のうちの親端末に対し、前記管理している前記ｉＰＮＴの時刻情報及び位置情報を提供することを特徴とする。

【0013】

また、ＧＮＳＳ信号を受信できないＩｏＴ端末から受信したデータに対してｉＰＮＴからの時刻情報及び位置情報を与え、少なくとも前記時刻情報が与えられた前記データを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するためのシステムであって、前記ｉＰＮＴからの時刻情報・位置情報を管理し、前記ＩｏＴ端末からのデータを集約し、前記集約したデータに対して前記ｉＰＮＴの時刻情報及び位置情報を刻印することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明にかかる時系列データ収集・分析支援システム等によれば、精度（確実性）とコストとのトレードオフの問題を克服した時系列データ収集・分析支援システム等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムのシステム構成概念を説明する説明図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムのシステム構成概念を説明する説明図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるＳ２変調器の回路構成例を説明する説明図である。

【図4】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるＳ２変調器から送信される信号の構成概念を説明する説明図である。

【図5】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるＳ２復調器の回路構成例を説明する説明図である。

【図6】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるｉＰＮＴ送信機（ＩＭＥＳ－ＴＳ送信機）のシステム構成概念を説明する説明図である。

【図7】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるｉＰＮＴ送信機（ＩＭＥＳ－ＴＡＳ送信機の場合）のメッセージ構造を説明する説明図である。

【図8】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるｉＰＮＴ送信機（ＩＭＥＳ－ＴＡＳ送信機の場合）のメッセージ構造を説明する説明図である。

【図9】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおける受信機（ｉＰＮＴ受信機）のシステム構成概念を説明する説明図である。

【図10】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムにおける動作フローを説明するためのフローチャートである。

【図11】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムにおける処理の詳細フローを説明するためのフローチャートである。

【図12】本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムにおいて生成されるデータのデータ形式例を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（用語の定義）
はじめに、本実施例で使用される用語の定義を行う。
［ｉＰＮＴ］
ｉＰＮＴとは、「Indoor Position, Navigation, Timing」の略称であり、ＧＮＳＳ互換信号を用いて、屋内空間に高精度な時刻、タイミング、位置座標、メッセージ情報を放送して高精度時刻同期を実現する仕組みをいう。
具体的には、上空のＧＮＳＳ信号を受信したＴＡＳ装置で独自の時刻メッセージを生成し、そのメッセージを既存のＴＶ共視聴システムなどの伝送経路を利用して、建物内に放送として配信するなどがある。ここで、ＧＰＳ信号（ｉＰＮＴ信号）を送信したい任意の場所にｉＰＮＴ送信機を設置して、ＩＭＥＳＳ同様にｉＰＮＴ信号（ＧＮＳＳ信号）を送信する。そのｉＰＮＴを受信したＧＮＳＳ受信機では、位置情報やメッセージを読み取ると同時に時刻メッセージを読みとることで、高精度な同期信号（１ＰＰＳ）を出力できることとなる。
［ＩＭＥＳ］
ＩＭＥＳとは、「Indoor Messaging System」の略称であり、ＩＭＥＳ信号は、ＧＮＳＳ信号を補完するための疑似的な信号である。
［ＩＭＥＳＳ－ＴＳ信号］
ＩＭＥＳＳ－ＴＳとは、「Indoor Messaging System - Timing Sync」の略称であり、ＩＭＥＳＳ－ＴＳ信号は、典型的には、位置（Position）、時刻（Clock）、タイミング信号（Timing）を含む信号である。
［ＩＭＥＳＳ－ＴＡＳ信号］
ＩＭＥＳＳ－ＴＡＳとは、「Indoor Messaging System - Timing Authentication Sync」の略称であり、ＩＭＥＳＳ－ＴＡＳ信号は、ＩＭＥＳＳ－ＴＳ信号に認証情報が付加されたものである。
［刻印］
本実施形態における刻印とは、到来ないし受信したデータに対して時刻情報や認証情報を付加する処理をいう。時刻情報や認証情報が付加されたデータは、以後新たなデータのセットとして取り扱われることができる。

【0017】

（本発明の基本動作概念）
本発明の理解のために、まず、本発明の基本動作概念について説明する。本発明が適用された典型的なシーンは、ビルや施設に設置されたセンサデータからのデータを集約し、ＰＩＭＳ（操業情報管理システム）等の解析サーバへ伝送するものであるが、データを集約する装置としては、ゲートウェイ（Ｇａｔｅｗａｙ、ＧＷ）やハブ（Ｈｕｂ）といったネットワークノードが採用される。そして、本発明の一実施形態におけるネットワークノードでは、次の機能が実現される。

【0018】

（１）そのネットワークノードを通過するデータに時刻（及び必要に応じて認証キー）を刻印する機能。
（２）上記（１）のネットワークノードの地理的位置を示す位置情報を刻印する機能。
（３）屋内においては、ｉＰＮＴ送信機信号を受信したＧＮＳＳ端末から出力される位置情報・時刻情報・タイミングを利用してデータパケットごとにそのパケットが生成された時刻、位置（及び必要に応じて認証キー）を格納する機能。
（４）ｉＰＮＴからの送信を受信したＧＮＳＳ受信機からの出力を用いて、位置、時刻（及び必要に応じて認証キー）を刻印する機能。
（５）位置および時刻を利用した認証サービスの提供
「いつ」および「どこで」を証明するための認証サービス（例えば、後述するＴＯＴＰ）を提供できる。クラウドサービスやＥコーマスサービスなどにおいて、「だれが」を証明するためのユーザ認証に加えて、「いつ」および「どこで」という制約を制御できる。このような認証サービスを利用することで、例えば、クラウドサービスに対するジオフェンスとして優位に機能する。

【0019】

また、ビルの耐震健全性システムを構築するにあたっては、異なる場所に設置された加速度センサ間の同期をとり、同期されたデータを解析するためにデータを解析サーバ等へ伝送する必要があるが、本発明はこれを実現すべく構成されている。
また、本発明は、加速度センサ以外にも、設備周辺のＩｏＴセンサデータを収集及び伝送することも想定している。それらのデータには、センシングされた時点での時刻データ（時刻情報）が含まれていないことが多く、また、仮に時刻データ（時刻情報）が含まれていても時刻の基準が統一されていないので、たとえば異なる種類のセンサ同士のデータを組み合わせて解析する場合には時刻の統一化が必要であり、本発明はこれらを実現すべく構成されている。

【0020】

なお、一般的に、ＩｏＴセンサから集約されるＩｏＴデータについては、データの健全性・信ぴょう性などセキュリティ面での品質確保が課題になっている。その理由には、ＩｏＴセンサの多くは構造的・機構的にみてリッチではなく、ＰＣやスマートフォンのような情報端末装置と同様の暗号化技術等の実装が容易でないことなどが挙げられる。

【0021】

以下、本発明にかかる時系列データ収集・分析支援システム等ついて、図面を参照しながら詳述する。

【実施例1】

【0022】

図１に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムのシステム構成を示す。図１において、広義の時系列データ収集・分析支援システム１００は、ｉＰＮＴ送信機１０１、ｉＰＮＴ受信機１１０、ＩｏＴゲートウェイ（ＧＷ）１２０、振動センサ１３１、ＩｏＴセンサ１３２、ＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）通信機器１４１ａ、１４１ｂ、ＢＴ（Bluetooth：登録商標）通信機器１４２ａ、１４２ｂ、ＷｉＦｉ機器１４３ａ、１４３ｂ、ＩｏＴセンサ１５１～１５３を含む。１４１ａ、１４２ａ、１４３ａはそれぞれ親端末であり、１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂはそれぞれに対する子端末の関係にある。
また、ＩｏＴゲートウェイ（ＧＷ）１２０は、ＩｏＴ機器またはＩｏＴ端末であり、振動センサ１３１、ＩｏＴセンサ１３２等のＩｏＴセンサは、ＩｏＴ端末またはＩｏＴデバイスである。この点、ＩｏＴゲートウェイ（ＧＷ）１２０と振動センサ１３１、ＩｏＴセンサ１３２等のＩｏＴセンサは、ともにＩｏＴ端末としての機能を発揮するという性質を有する。

【0023】

一実施形態において、ＬＰＷＡ通信機器１４１ａ、ＢＴ通信機器１４２ａ、及びＷｉＦｉ機器１４３ａは、それぞれＩｏＴゲートウェイ（ＧＷ）１２０と同期（時刻やタイミング等の同期）をとっている。

【0024】

一実施形態において、ｉＰＮＴ受信機１１０及びＩｏＴゲートウェイ（ＧＷ）１２０が本発明の一実施形態にかかる狭義の時系列データ収集・分析支援システム１００ｂを構成する（この場合、ｉＰＮＴ受信機１１０まで含めてＧＷとされる。）。なお、図示されるように、一実施形態において、ｉＰＮＴ受信機１１０からＩｏＴゲートウェイ（ＧＷ）１２０へ送信されるデータは、（１）ＧＰＳ時間、（２）位置情報及び／または認証情報、（３）ＰＰＳ（高精度な動機信号）、（４）１０ＭＨｚの基準信号、である。
さらに、本発明の他の実施形態においては、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムとしても実現される（図２～図６を参照して後述）。

【0025】

図１における振動センサ１３１は、直線振動、曲げ振動、ねじり振動のいずれかを測定するために、個体の変位（単位：ｍ）、速度（単位：ｍ／ｓ）、加速度（単位：ｍ／ｓ^２）を計測する公知のセンサである。計測手法としては、静電容量式、渦電流式、レーザドップラ式、電磁式のものが採用される。

【0026】

ＩｏＴセンサ１３２は、典型的には加速度センサや温度センサが挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。光電センサ、近接センサ、流量センサ、電流センサ、湿度センサ、近接センサ等、種々のセンサを採用することができる。
ＩｏＴゲートウェイ１２０に対して無線接続されるＩｏＴセンサ１５１～１５３についても同様である。

【0027】

図１に示されるように、ＩｏＴゲートウェイ１２０とＩｏＴセンサ１５１～１５３との無線接続形態としては、ＬＰＷＡ通信機器１４１ａ、１４１ｂを採用したり、ＢＴ通信機器１４２ａ、１４２ｂを採用したり、ＷｉＦｉ通信機器１４３ａ、１４３ｂを採用したりするなど、種々の接続形態を採用することができる。また、一実施形態において、ＬＰＷＡ通信機器１４１ａ、ＢＴ通信機器１４２ａ、及びＷｉＦｉ機器１４３ａといった無線通信の親機は、それぞれＩｏＴゲートウェイ（ＧＷ）１２０と時刻やタイミング等の同期をとっている。

【0028】

本発明の一実施形態において、各センサ（１３１～１３２、１５１～１５３）からは、時刻無しデータが送信される。これらのデータ送信のタイミングは、まちまちであり同期はとれていない。本発明の一実施形態においては、各センサから送られてくるまちまちのデータをＩｏＴＧＷ１２０に集約し、所定時間単位ごとにまとめて時刻情報等の刻印処理を行う。

【0029】

したがって、図１において、ＩｏＴゲートウェイ１２０から出力されるデータ（その詳細は後述）には、一実施形態において、「センサーデータパケット」、「ＩｏＴＧＷで受信した時刻」、及び「ＩｏＴＧＷで受信した位置」が含まれ、必要に応じて、さらに「ＩｏＴＧＷで受信した認証コード」が含まれる。

【0030】

本発明の一実施形態において、ＩｏＴゲートウェイ１２０からの出力データは、必要に応じて変調ないし変換されてネットワーク１６０を介して解析サーバ１７０へ送信される。解析サーバ１７０では、送信された出力データは、それぞれのＩＤ・種別によって区分されるなどして、図示しないデータベース（ＤＢ）に格納される。そして、格納解析サーバ１７０では、必要に応じてＤＢからデータ群が読み出され処理される（このとき、読み出されたデータは時刻の整流化ができている）。一実施形態において、時刻に基づき整流化されたデータ群は、耐震モニタアプリケーション１７１、スマートビル管理アプリケーション１７２、その他のアプリケーション１７３によって利用される（必要に応じて切り出され、処理され、図示しないユーザ端末に視覚的に提示される）。

【0031】

ここで、解析サーバ１７０、並びに、耐震モニタアプリケーション１７１、スマートビル管理アプリケーション１７２、その他のアプリケーション１７３は、解析システムを構成している。

【0032】

その他、一実施形態において、解析サーバ１７０からインターネット回線１９９を介して他のサーバや端末等への情報サービス提供がなされる。

【0033】

（解析システムの例示）
本発明の一実施形態において、解析システムには、ＯＳＩｓｏｆｔ社のＰＩ Ｓｙｓｔｅｍを採用することができる。ＰＩ Ｓｙｓｔｅｍは、設備等の操業パフォーマンス管理に必要な情報（生産実績、品質情報、設備稼働率など）をリアルタイムに視覚化及び共有化する、ＰＩＭＳ（操業情報管理システム）である。
本発明の一実施形態において、解析システムは、リアルタイムで時系列の予測的な情報を提供することができ、一例として、多種業種（石油・ガス、電力、採鉱、製造等）にわたるユーザやシステムと、複数のデータソースとから、高い信頼性を有する時系列データを収集、分析、可視化、及び共有することができる。

【0034】

また、解析サーバは、多種多様なインターフェイスと連携し、さまざまな形式、標準または命名規則を持つ活用頻度の高いデータ（時系列とイベントベースの両方）を複数のシステムまたはソースから収集することができる。収集された情報は、組み合わせ、比較、意味付けされ、統一された構造にデータを変換される。

【0035】

これらのデータは、リアルタイムにアクセス可能であり、可視化されユーザに提示されることができる。一実施形態において、可視化を実現するデバイスは、ＰＣ、ラップトップに限られず、タブレット、スマートフォンなどの携帯情報端末も広く含まれる。ユーザは提示された視覚化データに基づく迅速な意思決定が可能となる。

【0036】

図２に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムのシステム構成を示す。本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムは、図２に示される時刻同期システムにおけるサブシステムとして位置付けることもできる。この場合、図２において、Ｓ３送信機２２０は、図１のｉＰＮＴ送信機１０１に対応し、基地局３００－１は、図１のｉＰＮＴ対応ＧＮＳＳ受信機１１０に対応する。

【0037】

そして、図２に示された時刻同期システムは、「時刻同期システム」を含む移動体通信システムでもあり、このシステムは、図２示されるように、処理および機能が階層的に構成されていることが特徴である。ここでの処理および機能の各階層を「セグメント」と呼ぶ。そして、図２に示されるように、ＧＮＳＳ信号などから必要な情報を取得する処理および機能を「セグメント１」または「Ｓ１」というものとする。また、ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号またはＩＭＥＳ－ＴＳ信号の生成に必要な情報を伝送する処理および機能を「セグメント２」または「Ｓ２」というものとする。また、ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号またはＩＭＥＳ－ＴＳ信号の生成および送信に係る処理および機能を「セグメント３」または「Ｓ３」というものとする。

【0038】

以下の説明においては、いずれのセグメントに属する機能であるかを示すために、「Ｓ１」、「Ｓ２」、「Ｓ３」などの記載を付加して説明する場合がある。

【0039】

（図１に示されるシステムと図２に示されるシステムとの関係）
図１に示されるシステムは、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムの最良の形態の一つではあるがこれに制限されるものではない。図２に示されるシステムは、図１に示されるシステム構成の着想の元となるシステム構成例である。図２に示されるシステム内には、図１に示されるシステムの各機能が備わっているが、当業者は、設計上の種々のバリエーションを採用することができ、各モジュール間の対応関係は必ずしも固定的ではない。
以下、本発明の理解のために、図２に示されるシステムをベースとして、図１に示されるシステムにおけるモジュールとの対応関係を明らかにしながら、本発明の一実施形態における個別のモジュール機能等について説明する。

【0040】

なお、本発明の便宜上、図１における符号番号は、図１に固有のものであり、同じ符号番号が付された図２以降の符号番号のものとは基本的に別のものである。一方で、図２以降の符号番号で同一のものは、基本的に同じものを指している。

【0041】

図２において、基準ユニット１００は、ＧＮＳＳアンテナ１０２を介して受信されるＧＮＳＳ信号を処理するためのＧＮＳＳ受信機１１０と、ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号を生成するための伝送ＲＦ信号を生成するＳ２変調器１２０（Ｓ２ＴＸ）とを含む。図２においては、ＧＮＳＳ受信機１１０およびＳ２変調器１２０を基準ユニット１００内に実装した構成例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、それぞれの装置を独立に実装してもよい。本発明の一実施形態において、基準ユニット１００は、ＧＮＳＳ信号に基づいて時刻同期の基準となる情報を取得するが、時刻同期の基準となる情報については、ＧＮＳＳ信号に限らず、他の情報を用いてもよい。

【0042】

また、本発明の一実施形態において、基準ユニット１００が認証コードを生成するためのシークレットキーは、送信ユニット２００へ提供されるように構成されてもよい。この場合、基準ユニット１００は、任意の認証サーバ１０８が発行するシークレットキーを受信し、そのシークレットキーを含む伝送ＲＦ信号を送信ユニット２００へ送信するように構成されてもよい。また、認証サーバ１０８と基準ユニット１００との間は、インターネットやプライベートネットワークなどのネットワーク１０９を介して通信可能に構成されていてもよい。

【0043】

本発明の一実施形態において、送信ユニット２００は、基準ユニット１００から提供される時刻情報に基づいて、認証コードを生成することができる。すなわち、認証コードは、基準時刻取得部として機能するＧＮＳＳ受信機１１０により取得される時刻情報に基づいて算出される所定長さのメッセージに相当する。このような認証コードとしては、例えば、時刻の現在値などに依存するワンタイムパスワード（ＴＯＴＰ：Time-Based One-Time Password）を用いることができる。以下、認証コードを「ＴＯＴＰ」とも称す。このようなＴＯＴＰを位置および時刻の情報と組合せて送信することで、位置の認証などを実現することができる。

【0044】

また、送信ユニット２００は、Ｓ２変調器１２０から送信される伝送ＲＦ信号を復調するＳ２復調器２１０（Ｓ２ＲＸ）と、Ｓ２復調器２１０の復調結果からＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号を生成するＳ３送信機２２０（Ｓ３ＴＸ）とを含む。図２においては、Ｓ２復調器２１０およびＳ３送信機２２０を送信ユニット２００内に実装した構成例を示すが、それぞれの装置を独立に実装してもよい。

【0045】

本発明の一実施形態において、図２に示された時刻同期システムにより、少なくとも以下のようなサービスを提供することができる。
（１）屋内における測位サービスの提供
ＧＮＳＳ（ＧＰＳや準天頂衛星（Quasi-Zenith Satellite System：ＱＺＳＳ）など）からのＧＮＳＳ信号を受信できない屋内であっても、ＧＮＳＳと互換性を有する測位サービスおよび階層情報を提供できる。

【0046】

（２）ＧＮＳＳに同期した時刻情報の提供
ＧＮＳＳに同期した西暦年、月、日、時、分、秒の情報を提供できる。うるう年やうるう秒についても考慮される。

【0047】

（３）ＧＮＳＳに同期したタイミング源の提供
ＧＮＳＳ（ＧＰＳやＱＺＳＳなど）に同期したタイミング信号（例えば、１秒パルス信号／１ＰＰＳ信号）を提供できる。

【0048】

（４）ＧＮＳＳに同期した周波数源の提供
ＧＮＳＳ（ＧＰＳやＱＺＳＳなど）との比較校正に利用できる周波数源（クロック）を提供できる。

【0049】

（５）位置および時刻を利用した認証サービスの提供
「いつ」および「どこで」を証明するための認証サービス（例えば、後述するＴＯＴＰ）を提供できる。クラウドサービスやＥコーマスサービスなどにおいて、「だれが」を証明するためのユーザ認証に加えて、「いつ」および「どこで」という制約を制御できる。このような認証サービスを利用することで、例えば、クラウドサービスに対するジオフェンスとして優位に機能する。

【0050】

図３に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるＳ２変調器１２０の回路構成例を示す。図３に示されるとおり、Ｓ２変調器１２０は、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号生成回路１２１と、キャリア発振器１２５と、アップコンバート回路１２６とを含む。

【0051】

ＩＦ信号生成回路１２１は、ＧＮＳＳ受信機１１０からの入力信号を加工した上で、ＢＰＳＫ変調したＩＦ信号を出力する。入力信号は、時刻情報およびテレメトリ信号を含む。時刻情報およびテレメトリ信号の各組に対して、同期ワード（以下、「ＳＹＮＣワード」ともいう。）が付加されており、後述するように、送信ユニット２００のＳ２復調器２１０での復調処理を容易化するようになっている。
図３に示されるとおり、ＩＦ信号生成回路１２１は、変調回路１２２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）１２３と、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）１２４とを含む。

【0052】

本発明の一実施形態において、変調回路１２２は、ＧＮＳＳ受信機１１０からのタイミング信号に基づいて、ＧＮＳＳ受信機１１０からの入力信号に含まれる情報のうち時刻情報およびテレメトリ信号を抽出するとともに、ＳＹＮＣワードを付加した上で、ＮＲＺ－ＢＰＳＫ変調を行って変調信号を生成する。ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号に認証コードが含まれる場合には、変調回路１２２には認証コードが入力され、認証コードを含む変調信号が生成される。

【0053】

本発明の一実施形態において、ＮＲＺ－ＢＰＳＫ変調後の信号はＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタによって帯域が制限される。例えば、変調回路１２２は、伝送ＲＦ信号が重畳される伝送経路上の空チャネルに応じた周波数ＴＢＤ［ＭＨｚ］の入力を受けて、中心周波数をＴＢＤとする変調信号を出力する。本発明の一実施形態においては、変調信号のビットレートは１Ｍｂｐｓである。但し、変調信号の変調方式およびビットレートなどについては、上述の構成に特に限定されることなく、要求仕様やシステム構成などに応じて、適宜最適なものを選択することができる。例えば、ＢＰＳＫ（二位相偏移変調）変調に代えて、ＱＰＳＫ（四位相偏移変調）変調などを用いるようにしてもよいし、ＮＲＺ（Non Return to Zero）方式に代えて、ＮＲＺＩ（Non Return to Zero Inversion）方式などを用いるようにしてもよい。このような変調方式の変更に伴って、ビットレートなども適宜変更することができる。

【0054】

変調回路１２２から出力される変調信号は、ローパスフィルタ１２３にて帯域が制限された上で、デジタルアナログ変換器１２４にてアナログ変換されて、ＩＦ信号として出力される。なお、変調回路１２２または変調回路１２２およびその周辺回路については、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）を用いてデジタル処理するようにしてもよい。

【0055】

本発明の一実施形態において、アップコンバート回路１２６は、変調回路１２２からのＩＦ信号をキャリア発振器１２５からのキャリア波（例えば、１０ＭＨｚ）でアップコンバートして伝送ＲＦ信号として出力する。具体的には、アップコンバート回路１２６は、ミキサ１２７と、可変増幅器１２８と、ローパスフィルタ１２９とを含む。ミキサ１２７は、変調回路１２２からのＩＦ信号にキャリア発振器１２５からのキャリア波を乗じる。ミキサ１２７から出力される信号は、可変増幅器１２８およびローパスフィルタ１２９を経て、伝送ＲＦ信号として出力される。

【0056】

図４に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるＳ２変調器１２０から送信される信号の構成例を示す。図４に示されるとおり、Ｓ２変調器１２０においては、周期的に出力されるタイミング信号（１ＰＰＳ信号）４０１～４０３に同期して伝送ＲＦ信号４１１～４１３が生成される。典型的には、伝送ＲＦ信号４１１～４１３の各々に含まれるＳＹＮＣワード４１１１、４１２１、４１３１の開始位置とタイミング信号４０１～４０３の立ち上り（または、立ち下り）を一致させる。このような構成を採用することで、送信ユニット２００のＳ２復調器２１０において、時刻情報に加えて、タイミング信号を再現することができる。つまり、伝送ＲＦ信号４１１～４１３は、ＳＹＮＣワード４１１１、４１２１、４１３１に加えて、時刻情報４１１２、４１２２、４１３２を含んでおり、このＳＹＮＣワードを含む伝送ＲＦ信号は、タイミング信号が出力された時点を基準として配線上に送出される。

【0057】

以上のような回路構成を採用することで、ＧＮＳＳ受信機１１０からの入力信号を含む伝送ＲＦ信号を生成することができる。

【0058】

図５に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるＳ２復調器２１０の回路構成例を示す。

【0059】

一実施形態において、Ｓ２復調器２１０は、共同聴視システムおよび／またはＣＡＴＶ網を介して送信される伝送ＲＦ信号を復調して、伝送ＲＦ信号に含まれるデータを抽出する。

【0060】

本発明の一実施形態にかかる時刻同期システムにおいては、Ｓ２復調器２１０は、基準ユニット１００のＳ２変調器１２０から送信ユニット２００のＳ２復調器２１０までの伝送経路に依存する、伝送ＲＦ信号の伝送遅延を補正する機能（遅延補正機能）を有している。伝送遅延の補正量（補正時間）は、予め計測した固定値としてもよいし、伝送経路の状態に応じて動的に変化する可変値としてもよい。

【0061】

現実の共同聴視システムおよびＣＡＴＶ網を伝送経路として想定した場合には、伝送ＲＦ信号の伝送方向が一方向であり、かつ、伝送ＲＦ信号が特定の空きチャネルの周波数を占有するため、予め計測した一定の伝送遅延を用いれば十分である。但し、後述するような、遅延時間の自動補正機能を実装してもよい。

【0062】

図５に示されるとおり、Ｓ２復調器２１０は、Ｓ２変調器１２０から受信した伝送ＲＦ信号をＩＦ信号に変化した上で、デジタル信号に復調し、復調されたデジタル信号に含まれるＳＹＮＣワードを検出することで、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）に同期した復調データを出力する。具体的には、Ｓ２復調器２１０は、ダウンコンバート回路２１２と、復調回路２１４と、キャリア発振器２１７と、システム発振器２１８とを含む。

【0063】

ダウンコンバート回路２１２は、受信した伝送ＲＦ信号をキャリア発振器２１７からのキャリア波でダウンコンバートしてＩＦ信号（Ｉ成分およびＱ成分）として出力する。キャリア発振器２１７は、システム発振器２１８からのループ制御されたシステムクロックを分周して得られるクロックに従って、キャリア波を発生する。具体的には、ダウンコンバート回路２１２は、可変増幅器２１２１と、ミキサ２１２２と、増幅器２１２３，２１２５と、ローパスフィルタ２１２４，２１２６とを含む。

【0064】

伝送ＲＦ信号は、可変増幅器２１２１にて振幅を調整された後、ミキサ２１２２にてキャリア発振器１２５からのキャリア波が乗じられることで、ＩＦ信号としてのＩ成分およびＱ成分が出力される。ミキサ２１２２から出力される伝送ＲＦ信号のＩ成分は、増幅器２１２３およびローパスフィルタ２１２４を経て、復調回路２１４へ出力される。同様に、ミキサ２１２２から出力される伝送ＲＦ信号のＱ成分は、増幅器２１２５およびローパスフィルタ２１２６を経て、復調回路２１４へ出力される。

【0065】

復調回路２１４は、ダウンコンバート回路２１２から出力されるＩＦ信号を復調して、復調データを出力する。具体的には、復調回路２１４は、デジタルアナログ変換器２１４１，２１４２と、位相回転器２１４３と、ローパスフィルタ２１４４，２１４５と、ミキサ２１４６と、ビット同期部２１４７と、ＳＹＮＣ検知部２１４８と、データ抽出部２１４９と、シリアル／パラレル変換部２１５０と、遅延補正量保持部２１５１と、同期調整部２１５２と、位相比較部２１５３と、分周器２１５４，２１５９と、ループフィルタ２１５６，２１５７と、デジタルアナログ変換器２１５８と、増幅器２１６０とを含む。なお、復調回路２１４の全部または一部については、ＦＰＧＡを用いてデジタル処理するようにしてもよい。

【0066】

ダウンコンバート回路２１２からのＩ成分およびＱ成分は、それぞれデジタルアナログ変換器２１４１および２１４２にてデジタル信号に変換された上で、位相回転器２１４３へ出力される。Ｉ成分およびＱ成分は、位相回転器２１４３にてＢＰＳＫ復調され、それぞれの復調結果はミキサ２１４６へ出力される。また、Ｉ成分の復調結果はビット同期部２１４７に入力されてビット列に復調される。ＳＹＮＣ検知部２１４８は、ビット同期部２１４７から出力されるビット列に含まれるＳＹＮＣワードを検知することで、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）を生成する。ＳＹＮＣ検知部２１４８からのタイミング信号は同期調整部２１５２へ出力される。また、データ抽出部２１４９は、ＳＹＮＣ検知部２１４８が検知したＳＹＮＣワードに続くデータを抽出する。最終的に、データ抽出部２１４９により抽出されたデータは、シリアル／パラレル変換部２１５０にて所定のデータフォーマットに整形されて、復調データとして出力される。復調データはＳ３送信機２２０へ与えられる。なお、シリアル／パラレル変換部２１５０は、例えば、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）などの回路を用いて実現できる。
ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号にシークレットコードが含まれる場合には、伝送ＲＦ信号の復調結果に含まれるシークレットコードをセキュアに出力するためのインターフェイスをさらに実装するようにしてもよい。

【0067】

ミキサ２１４６は、コスタスループと称されるループの一部を構成し、ミキサ２１４６からの出力は、ループフィルタ２１５７およびデジタルアナログ変換器２１５８を経てシステム発振器２１８へフィードバックされる。システム発振器２１８は、復調回路２１４のシステムクロックを提供する発振器であり、例えば、伝送ＲＦ信号のキャリア波（例えば、１０ＭＨｚ）を１０倍した周波数である１００ＭＨｚのクロックを発生するとする。システム発振器２１８は、デジタルアナログ変換器２１５８からのフィードバック信号に応じて発信周波数を変化させる。システム発振器２１８としては、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ：Voltage Controlled Crystal Oscillator）または温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）が採用されてもよい。

【0068】

システム発振器２１８からのシステムクロックは、分周器２１５９にて１／１０に分周されて、受信した伝送ＲＦ信号のキャリア波として再生される。このように、伝送ＲＦ信号のキャリア波（１０ＭＨｚ）は、ＢＰＳＫ変調された信号をコスタスループで復調し、キャリア再生ループにて再生することで出力される。

【0069】

ＳＹＮＣ検知部２１４８は、伝送ＲＦ信号に含まれるＳＹＮＣワードを検知することで、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）を再生する。ＳＹＮＣ検知部２１４８からのタイミング信号は、同期調整部２１５２にて伝送遅延を補正された上で、システム発振器２１８により復調回路２１４の内部で生成されるタイミング信号（１Ｈｚ）と位相比較される。すなわち、位相比較部２１５３には、同期調整部２１５２からのタイミング信号と、分周器２１５４にてシステムクロックを分周して得られるタイミング信号とが入力される。位相比較部２１５３にて検出された位相差は、ループフィルタ２１５６を介して、位相回転器２１４３へフィードバックされる。つまり、これらのループ動作によって、コスタスループに入力される位相が適切に回転されることになり、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）とシステムクロックとの間で同期をとることができる。そして、例えば、分周器２１５４にてシステムクロックを分周して得られるタイミング信号が１ＰＰＳ信号として出力される。このとき、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）は伝送遅延を考慮して、伝送ＲＦ信号に含まれるＳＹＮＣワードが検知されるタイミングより前に出力されることになる。つまり、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）の出力は、ＳＹＮＣワードに続くデータの抽出より先に行われることになる。

【0070】

以上のとおり、Ｓ２復調器２１０は、複数に分岐した配線のいずれかの分岐に接続されるとともに、配線上を伝搬する変調信号（伝送ＲＦ信号）を復調する復調部として機能する。図１および図５に示すように、基本的には、１つの基準ユニット１００に対して複数のＳ２復調器２１０が設置される。

【0071】

本発明の一実施形態にかかる時刻同期システムにおいて採用される伝送ＲＦ信号の伝送遅延を補正する機能（遅延補正機能）は、主として、遅延補正量保持部２１５１および同期調整部２１５２により実現される。遅延補正量保持部２１５１に予め計測した一定の遅延時間を設定することで、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）が当該設定された時間だけ補正されることになり、これによって、伝送ＲＦ信号の伝送遅延を補正できる。より具体的には、Ｓ２復調器２１０は、配線上を伝搬する変調信号（伝送ＲＦ信号）に含まれるＳＹＮＣワードを検出すると、当該検出されたＳＹＮＣワードに引き続く情報を復調データとして出力するとともに、当該ＳＹＮＣワードを検出した時点より予め定められた補正時間だけ前の時点を基準としてタイミング信号（１ＰＰＳ信号）を出力する。このような遅延補正機能を適用することで、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）の出力と、復調データの出力とがずれることになるが、１ＰＰＳ信号は周期精度が高いので、その周期性を利用することで、ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号を生成および送信する際の問題にはならない。

【0072】

本発明の一実施形態にかかるＳ２復調器２１０での遅延補正機能によって、同一の時刻同期システムに接続される送信ユニット２００にて処理される伝送ＲＦ信号を±５００ｎｓ（目標値）の精度で同期した状態に維持できる。

【0073】

以上のような構成を採用することで、各宅内のターミナル１８に接続されるＳ２復調器２１０においては、伝送ＲＦ信号に対する復調処理および同期追跡処理を行い、位置情報、時刻情報、周波数信号などの情報、および、タイミング信号（１ＰＰＳ信号）を出力できる。

【0074】

図６に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるｉＰＮＴ送信機（ＩＭＥＳ－ＴＳ送信機、Ｓ３送信機２２０）のシステム構成を示す。

【0075】

本発明の一実施形態において、送信ユニット２００のＳ３送信機２２０におけるＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号の生成処理および送信処理について説明する。Ｓ３送信機２２０は、Ｓ２復調器２１０からの復調データおよびタイミング信号に基づいて、ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号を生成して送信する。例えば、基地局３００のＳ３受信機３２０がＧＮＳＳとしてＧＰＳに対応している場合には、ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号のＲＦ周波数は１．５７５４２ＧＨｚに設定される。但し、本システムを運用する先での電波行政上の制約などに応じて、ＲＦ周波数を適宜変更するようにしてもよい。さらに、ＧＰＳ以外の他の測位衛星システムとの互換性を有するようなシステムとして実装する場合には、対象となる測位衛星システムに応じた１または複数のＲＦ周波数を採用するようにしてもよい。

【0076】

図６に示されるとおり、Ｓ３送信機２２０は、デジタル処理ブロック２２１と、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）２２２と、アナログ処理ブロック２２３と、アンテナ２２４と、デジタル入出力インターフェイス２２５と、タイミングインターフェイス２２６と、発振器２２７と、デジタル処理ブロック２２１に電気的に接続されているアナログ処理ブロック２２３と、電源２２８とを備える。

【0077】

デジタル処理ブロック２２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２１４とを含む。ＥＥＰＲＯＭ２２２と、デジタル入出力インターフェイス２２５と、タイミングインターフェイス２２６と、発振器２２７とは、デジタル処理ブロック２２１と電気的に接続されている。また、アンテナ２２４は、アナログ処理ブロック２２３と電気的に接続されている。

【0078】

ＥＥＰＲＯＭ２２２は、デジタル処理ブロック２２１のＣＰＵ２２１２が実行するプログラム、ＩＭＥＳ信号およびＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号を生成するために必要なデータを格納している。ＥＥＰＲＯＭ２２２に格納されているプログラムおよび必要なデータは、Ｓ３送信機２２０が起動する時に読み出され、ＲＡＭ２２１４に転送される。ＥＥＰＲＯＭ２２２は、Ｓ３送信機２２０の外部から入力されたデータをさらに格納することができる。なお、プログラムおよび必要なデータを格納するための記憶装置は、ＥＥＰＲＯＭ２２２に限られず、少なくとも、データを不揮発的に保存できる記憶装置であればよい。

【0079】

デジタル処理ブロック２２１は、デジタル入出力インターフェイス２２５を介して、Ｓ２復調器２１０から取得した復調データ（位置情報、時刻情報、周波数信号などの情報）と、タイミングインターフェイス２２６を介してＳ２復調器２１０から取得したタイミング信号（１ＰＰＳ信号）とを受信して、ＩＭＥＳ信号およびＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号を生成するための源泉となるデータを生成する。デジタル処理ブロック２２１は、アナログ処理ブロック２２３に対して、生成したデータをビットストリームとして送出する。

【0080】

発振器２２７は、ＣＰＵ２２１２の動作を規定するクロック、あるいはキャリア波を生成するためのクロックを、デジタル処理ブロック２２１に供給する。

【0081】

アナログ処理ブロック２２３は、デジタル処理ブロック２２１から出力されたビットストリームを用いて、１．５７５４２ＧＨｚのキャリア波で変調して送信信号を生成し、アンテナ２２４に送出する。その信号は、アンテナ２２４より送出される。このようにして、ＩＭＥＳ信号およびＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号がＳ３送信機２２０から送出される。

【0082】

電源２２８は、Ｓ３送信機２２０を構成する各部に電力を供給する。なお、電源２２８は、図６に示されるように、Ｓ３送信機２２０に内蔵されてもよいし、外部からの電力の供給を受け付ける態様であってもよい。

【0083】

以上の説明においては、デジタル処理ブロック２２１における処理を実現するための演算処理装置としてＣＰＵ２２１２が用いられたが、その他の演算処理装置が使用されてもよい。あるいは、デジタル処理ブロック２２１をＦＰＧＡで構成してもよい。

【0084】

図６においては、クロック（Ｃｌｋ）がデジタル処理ブロック２２１からアナログ処理ブロック２２３に供給されているが、発振器２２７からアナログ処理ブロック２２３に直接に供給されてもよい。
また、図６においては、デジタル処理ブロック２２１とアナログ処理ブロック２２３とが別個に示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つのチップ上に混載ないし実装されてもよい。

【0085】

図７に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるｉＰＮＴ送信機（ＩＭＥＳ－ＴＳ送信機、Ｓ３送信機２２０）のメッセージ構造を示す。

【0086】

図７に示されるとおり、公知のＩＭＥＳ信号として規定される４つのメッセージタイプ（ＭＴ０，ＭＴ１，ＭＴ３，ＭＴ４）に加えて、ＩＭＥＳ－ＴＳ信号用に、メッセージフォーマット２６０Ａ（ＭＴ７）が採用されてもよい。図７に示すメッセージは一例であり、時刻同期に必要な情報を含むものであれば、どのようなメッセージフォーマットを利用してもよい。

【0087】

本発明の一実施形態において、メッセージフォーマット２６０Ａは、ＧＰＳＮａｖメッセージ互換のＧＰＳＷｅｅｋおよびＴＯＷ（Time Of Week）、月、日、時、分、秒の情報を含む。

【0088】

図８に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおけるｉＰＮＴ送信機（ＩＭＥＳ－ＴＡＳ送信機、Ｓ３送信機２２０）のメッセージ構造を示す。

【0089】

図８に示されるとおり、公知のＩＭＥＳ信号として規定される４つのメッセージタイプに加えて、ＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号として、メッセージフォーマット２７０が採用されてもよい。図８に示すメッセージは一例であり、時刻同期に必要な情報を含むものであれば、どのようなメッセージフォーマットを利用してもよい。

【0090】

図８に示すＩＭＥＳ－ＴＡＳ信号のメッセージフォーマット２７０（ＭＴ７）においては、「ページ」の概念を導入することにより、既存のメッセージフォーマットとの互換性を維持しつつ、より多くの情報を送信できるように拡張している。すなわち、メッセージフォーマット２７０については、メッセージタイプの値と、ページの値とを組合せることで、特定のメッセージタイプのメッセージについて、既存のワード数を超えたワード数のメッセージを送信することができる。図８には、メッセージフォーマット２７０は、４ワードのデータが３ページ分存在し得る例を示すが、これに限られることなく、ページ数については、必要な数まで拡張すればよい。

【0091】

図９に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムにおける受信機（ｉＰＮＴ受信機）のシステム構成例を示す。

【0092】

図９に示されるとおり、ＩＰＮＴ受信機９００は、プロセッサ９０２と、メインメモリ９０４と、出力部９０６と、入力部９０８と、フラッシュメモリ９１０と、ＧＮＳＳモジュール９２０（図１のｉＰＮＴ対応ＧＮＳＳ受信機１１０に対応）と、通信ポート９２２とを含む。一実施形態において、通信ポート９２２には、シリアルポート９２２１やイーサネット（登録商標）ポート（ＬＡＮポート）９２２２が含まれる。また、フラッシュメモリ９１０には、例えば、ＯＳ（Operating System）９１２と、ＡＰＩ（Application Program Interface）群９１４と、アプリケーション群９１６とが格納される。これらのエレメントは、内部バス９２４を介して接続される。

【0093】

プロセッサ９０２は、フラッシュメモリ９１０に格納されているプログラムをメインメモリ９０４に展開して実行することで、各種機能を実現する。メインメモリ９０４は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）またはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性メモリにより実現される。

【0094】

出力部９０６は、プロセッサ９０２での演算処理によって得られる結果をユーザへ通知するデバイスを包含する。例えば、出力部９０６は、ユーザへ視覚的に情報を通知するためのディスプレイまたはインジケータを含み、この場合には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどを用いて実現される。あるいは、出力部９０６は、ユーザへ聴覚的に情報を通知するためのマイクを含む。

【0095】

入力部９０８は、ユーザからの操作を受け付けるデバイスであり、例えば、ディスプレイ表面に配置されたタッチパネル、キーボード、マウスなどを用いて実現される。

【0096】

フラッシュメモリ９１０は不揮発性のメモリであり、各種のプログラムやデータを格納する。ＯＳ９１２は、ＩＰＮＴ受信機９００において各種アプリケーションを実行するための環境を提供する。ＡＰＩ群９１４は、アプリケーション群９１６での処理実行に必要な基本的な処理を担当する。アプリケーション群９１６は、各種ユーザアプリケーションなどを含む。

【0097】

ＧＮＳＳモジュール９２０は、ＧＮＳＳ信号を受信して、その受信したＧＮＳＳ信号に含まれる情報を取得する。

【0098】

図１０に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムにおける動作フローを説明するためのフローチャートを示す。

【0099】

図１０において、センサ１及びセンサ２は、図１における振動センサ１３１や、ＩｏＴセンサ１３２、１５１～１５３に対応する。図１０において、説明の便宜上、センサは２つしか表示されていないが、本発明はこれに限定されるものではなく、３以上のセンサを備えていてもよい。

【0100】

図１０におけるゲートウェイは、図１におけるＩｏＴＧＷ１２０に対応する。また、同図中の解析サーバは、図１における解析サーバ１７０に対応する。なお、図１０における解析サーバは、図示しない耐震モニタ、スマートビル管理等のアプリケーション（図１における１７１～１７３に対応）と連携動作する。
また、図１０中、ｔ１～ｔ１１は時系列の流れを示し、経時的に後述する動作や処理が行われるものである。

【0101】

まず、時刻ｔ１において、センサ１から生計測データがゲートウェイに送信される（ステップＳ１００１）。センサ１からは、後述するように時刻ｔ４、ｔ７、ｔ１０においても生計測データがゲートウェイに送信される（ステップＳ１００６、ステップＳ１０１１、ステップＳ１０１６）が、これらの送信タイミングの同期はとられていない（非同期送信）。

【0102】

時刻ｔ２において、センサ２から生計測データがゲートウェイに送信される（ステップＳ１００２）。センサ２からは、後述するように時刻ｔ５、ｔ９においても生計測データがゲートウェイに送信される（ステップＳ１００７、ステップＳ１０１５）が、これらの送信タイミングの同期はとられていない（非同期送信）。

【0103】

図１０において、ゲートウェイでは、センサ１及びセンサ２から送られてきた生計測データを集約し、定期／不定期に時刻情報を刻印する（ステップＳ１００３、ステップＳ１００８、ステップＳ１０１２、ステップＳ１０１７）。そして、ゲートウェイにて時刻情報が刻印された生計測データ（群）は、時間単位集合データとして解析サーバへ送信される（ステップＳ１００４、ステップＳ１００９、ステップＳ１０１３、ステップＳ１０１８）。
なお、本発明の一実施形態において、時刻情報を刻印するとは、集約した各生計測データに時刻情報を付加して１つのデータセットとする処理を行うことをいう。
また、本発明の一実施形態において、各生計測データには、計測値データのほか、各センサの位置情報を含めることができる（この場合は、各センサが自身の位置情報を記憶しているか、あるいは、各センサ自身が位置情報を記憶していない場合であっても、ゲートウェイの位置情報を代表的に利用して各センサの位置とすることもできる。）。

【0104】

次に、時刻ｔ３において、ゲートウェイからは、集約し時刻情報を刻印した生計測データ（群）を時間単位集合データとして解析サーバへ送信する（ステップＳ１００４）。

【0105】

ステップＳ１００４において時間単位集合データを受信した解析サーバでは、これを図示しない記憶領域に格納する（ステップＳ１００５）。一実施形態において、格納されたデータは、図示しないアプリケーション等によって利用される（ステップＳ１０９１）。
ここで、アプリケーション等によって利用されるデータのデータ形式等について、図１２を参照して説明する。

【0106】

図１２に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムにおいて生成されるデータのデータ形式例を示す。このデータ形式は、本発明の一実施形態における解析サーバ（図１の１７０）が取り扱うデータ形式である。

【0107】

図１２に示されるように、データ１２００は、タイムスタンプ情報（時刻情報）１２０１と内容データ１２０２とからなる。タイプスタンプ情報１２０１は、ゲートウェイによって生計測データに対して刻印された時刻情報である。一実施形態において、年月日及び時分秒のデータ形式が採用されている。

【0108】

また、内容データ１２０２には、各生計測データの数値の列（１以上の列）が格納されている。本発明の一実施形態において、内容データ１３０２には、下表のようなデータ項目が含まれる。

【表1】

本発明の一実施形態においては、上記センサＩＤ、計測値、及びセンサ位置情報を必須とし、付加的にセンサの位置情報を含めることもできる（その場合は、各センサが自身の位置情報を記憶している）。
あるいは、センサの位置情報に関し、ＧＷの位置情報が代表的に利用されて、各センサの位置情報とされてもよい。

【0109】

図１０に戻り、ゲートウェイでの時刻情報刻印（ステップＳ１００８）に着目すると、ここでの時刻情報刻印対象データは、時刻ｔ４においてセンサ１から送信されてきた生計測データと時刻ｔ５においてセンサ２から送信されてきた生計測データである。同ステップで時刻情報を刻印された生計測データ（群）は、時間単位集合データとして解析サーバへ送信される（ステップＳ１００９）。ステップＳ１００９において時間単位集合データを受信した解析サーバでは、これを図示しない記憶領域に格納する（ステップＳ１０１０）。一実施形態において、格納されたデータは、図示しないアプリケーション等によって利用される（ステップＳ１０９２、ステップＳ１０９３）。

【0110】

次に、ゲートウェイでの時刻情報刻印（ステップＳ１０１２）に着目した場合には、ステップＳ１００３やステップＳ１００８とは異なった処理がなされている。つまり、ステップＳ１０１２において集約された生計測データは、センサ１から送信されてきたデータのみである。このように、本発明の一実施形態においては、必ずしも時刻刻印のタイミングごとに、全てのセンサからの生計測データの到来を待つことはない。個別の事情（作動タイミングのゆらぎ）によって、所定の時刻刻印タイミングに到来が間に合わなかった生計測データ（ここでは、センサ２からの到来データ）は、切り捨てることができる。

【0111】

ステップＳ１０１２において時刻情報を刻印された生計測データ（群）は、時間単位集合データとして解析サーバへ送信される（ステップＳ１０１３）。ステップＳ１０１３において時間単位集合データを受信した解析サーバでは、これを図示しない記憶領域に格納する（ステップＳ１０１４）。一実施形態において、格納されたデータは、図示しないアプリケーション等によって利用される（ステップＳ１０９４）。

【0112】

次に、ゲートウェイでの時刻情報刻印（ステップＳ１０１７）に着目した場合には、ステップＳ１００３やステップＳ１００８、また、ステップＳ１０１２とは異なった処理がなされている。つまり、ステップＳ１０１８において集約された生計測データは、センサ１及びセンサ２から送信されてきたデータであるが、データ到来の順序がこれまでと異なっている。このように、本発明の一実施形態においては、必ずしも全てのセンサからの生計測データの到来順序は問題とされない。

【0113】

ステップＳ１０１７において時刻情報を刻印された生計測データ（群）は、時間単位集合データとして解析サーバへ送信される（ステップＳ１０１８）。ステップＳ１０１８において時間単位集合データを受信した解析サーバでは、これを図示しない記憶領域に格納する（ステップＳ１０１９）。一実施形態において、格納されたデータは、図示しないアプリケーション等によって利用される（図１０において、不図示）。

【0114】

図１１に、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムにおける処理の詳細フローを示す。図１１に示されたフローは、図１に示された時系列データ収集・分析支援システムでの処理を前提とする。

【0115】

図１１のステップＳ１１０１において処理を開始すると、ステップＳ１１０２へ進み、ｉＰＮＴ受信機１１０においてｉＰＮＴ信号が受信される（ステップＳ１１０２）。次に、ステップＳ１１０３へ進み、ｉＰＮＴ受信機１１０において１ＰＰＳ（一例として、クロック１０ＭＨｚ）ごとの同調信号が生成される。本発明の一実施形態において、生成信号は、ｉＰＮＴ受信機１１０内で継続して処理される。また、一実施形態において、この信号は、屋外ＧＮＳＳと同期されてもよい。

【0116】

次に、ステップＳ１１０４へ進み、一実施形態において、ｉＰＮＴ１１０内にてＮＭＥＡメッセージ生成処理がなされる（ＮＭＥＡメッセージとは、米国海洋電子機器協会（NationalMarineElectronics Association）が定めた規格で、受信機とナビゲーション機器の通信に使用されるプロトコルである。）。ここでは、時刻情報を取り出すことができる。次に、ステップＳ１１０５へ進み、一実施形態において、ｉＰＮＴ１１０内にてＮＭＥＡ－ＩＮＰＴメッセージ生成処理がなされる（ＮＭＥＡ－ｉＰＮＴメッセージとは、ＮＭＥＡメッセージにｉＰＮＴに関する情報が加わった通信プロトコルである。）。ここでは、時刻＋位置＋メッセージ情報を取り出すことができる。
本発明の一実施形態において、これらの情報は、ＩｏＴＧＷ１２０へ送信される。

【0117】

次に、ステップＳ１１０６へ進み、ＩｏＴＧＷ１２０において各センサからのデータ収集が行われる。一例として、図１０のステップＳ１００１、Ｓ１００２、Ｓ１００６、Ｓ１００７、Ｓ１０１１、Ｓ１０１５、Ｓ１０１６である。
そして、ステップＳ１１０７に進み、ＩｏＴＧＷ１２０において収集されたデータ（群）に対する時間情報の刻印処理がなされる。一実施形態において、ここでの刻印処理で採用される時刻情報は、ＩｏＴＧＷ１２０におけるデータの受付時間である。これらの刻印処理は、一例として、図１０のステップ１００３、Ｓ１００８、Ｓ１０１２、Ｓ１０１７である。

【0118】

そして、ステップＳ１１０８へ進み、ＩｏＴＧＷ１２０から解析サーバ１７０へ刻印済みのデータ（群）が送信される。これらの送信処理は、一例として、図１０のステップ１００４、Ｓ１００９、Ｓ１０１３、Ｓ１０１８である。

【0119】

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の実施形態について、様々な局面から具体的に説明したが、特許請求の範囲、明細書、要約書、図面に記載された全ての技術的要素、ならびに、方法ないし処理ステップは、これら要素及び／又はステップの少なくとも一部が相互に排他的となる組み合わせを除く任意の組み合わせによって、本発明にかかるシステムならびにプログラムの構成要素ないし構成段階となりうる。

【0120】

また、本発明は、上述した実施形態のいずれの個別具体的な詳細記載に制限ないし限定されることはない。さらに、本発明の技術的範囲は、上述の説明のみによってではなく、特許請求の範囲の記載によってその外延が特定されるものであり、特許請求の範囲と均等となる置換ないし変更も本発明の技術的範囲となるものである。

【符号の説明】

【0121】

１００ 時系列データ収集・分析支援システム
１０１ ｉＰＮＴ送信機
１１０ ｉＰＮＴ受信機
１２０ ＩｏＴゲートウェイ（ＧＷ）
１３１ 振動センサ
１３２ ＩｏＴセンサ
１４１ａ、１４１ｂ ＬＰＷ
１４２ａ、１４２ｂ ＢＴ
１４３ａ、１４３ｂ ＷｉＦｉ
１５１、１５２、１５３ ＩｏＴセンサ
１６０ ネットワーク（専用線、ローカルネットワーク、インターネット等）
１７０ 解析サーバ
１９９ インターネット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】