地震モニタリングに向けた高精度分散同期サンプリング

摘要

本稿では無線センサネットワークによって地震モニタリングを実現する際に問題となるサンプリングジッタの低減手法について述べる．地震現象を解析するためには，計測を行うセンサネットワークは高精度に地震現象を記録しなければならない．しかしながら，センサネットワークは分散システムであること，複数のタスクを並列して実行するという2つの特徴から，サンプリング誤差が顕在化する．この間題に対して，MAC，時刻同期プロトコル，タスクスケジューリングに関して検討を行い，同期サンプリング機構を開発した．本サンプリング機構によれば，シングルホップのネットワーク，100Hzのサンプリングにおいて，3.4usの精度で同期したサンプリングが可能となる．%This paper addresses the problem of sampling jitter on a wireless sensor network for earthquake moni toring. Since the earthquake monitoring has many data-sensitive applications such as structural health monitoring and seismology, a wireless sensor network must precisely capture earthquake phenomena. However, the precise earthquake capturing is difficult on wireless sensor networks because sampling error increases due to its distributed manner and scheduling delay. We mitigate the difficulty with a synchronized sampling mechanism with time slotted task scheduling. We analyzed the sampling jitter with a logic analyzer, and evaluated the measurement error with a shaking table experiment. The results show every sensor node can synchronously sample earthquake with up to 3.4 us jitter in a single-hop wireless network, and the jitter does not practically affect measurement quality.