ubiquitous computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • dialog...

83
Ubiquitous Computing Ubiquitous Computing 4 4 岩井将行 岩井将行 5/8

Upload: hanguyet

Post on 10-Jun-2018

222 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

Ubiquitous ComputingUbiquitous Computing44

岩井将行岩井将行

5/8

Page 2: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第1回第1回

ビキタ ピ グ 史 状• ユビキタスコンピューティングの歴史・現状

Page 3: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第2回第2回

近 離無線通信技術 特定 電 無線• 近距離無線通信技術(特定小電力無線、Bluetooth、ZigBee、wifi,ultrasonic)g , )

Page 4: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第3回第3回

電 タグ 仕組 応• 電子タグの仕組みと応用 RFID,NFC

Page 5: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第4回第4回

生 空 お び 応 加速度• 生活空間でのセンサおよびその応用(加速度

センサ、超音波センサ、圧力センサ、ジャイロ、ンサ、超音波 ンサ、圧力 ンサ、ジャイ 、マイク、

• GPS)• GPS)

Page 6: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第5回第5回

ネ ネ する き• センサネットワーク(ネットワーク化するときの

省電力化、プロトコル、再生可能エネルギー省電力化、 、再 可能 ネ ギ発電)

Page 7: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第6回第6回

中 試験• 中間試験

Page 8: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第7回第7回

様 な デバ• 様々な入力デバイス

• キネクト、Processingカメラ、Android(加速キネクト、Processingカメラ、Android(加速度,GPS)、Sunspot

Page 9: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第8回第8回

キ 実 デ タ 変換• コンテキスト‐1(実測データの変換、HMM)

Page 10: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第9回第9回

キ 学• コンテキスト‐2(学習、SVM)

Page 11: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第10回第10回

プ ジ 教材• ミニプロジェクト‐1(教材用センサシステムの説明))

• 数名単位でグループを構成し、各グループでユビキタスコンピ ティングを用いたシステユビキタスコンピューティングを用いたシステムを企画

• する。

Page 12: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第11回第11回

プ ジ 立案 計 実装• ミニプロジェクト‐2(テーマ立案、設計、実装環境の構築))

Page 13: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第12回第12回

プ ジ 計 デバ ザ評• ミニプロジェクト‐3(設計、デバック、ユーザ評価))

Page 14: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第13回以降第13回以降

第 プ ジ 表会• 第13回ミニプロジェクト‐4(発表会)

• 第14回予備

• 第15回期末試験第15回期末試験

Page 15: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第3回復習第3回復習

電 タグ 仕組 応• 電子タグの仕組みと応用 RFID,NFC

Page 16: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

RFID(Radio Frequency IDentificationRFID(Radio Frequency IDentification

電波による個体識別」の略)とは ID情報を埋め込ん• 電波による個体識別」の略)とは、ID情報を埋め込んだRFタグから、電磁界や電波などを用いた近距離(周波数帯によって数cm~数m)の無線通信によって情波数帯によって数cm 数m)の無線通信によって情報をやりとりする

• 非接触ICカードも、RFIDと同様の技術を用いており、広義のRFIDの一種に含まれる。非接触ICカードは乗車義の の 種 含まれる。非接触 カ ドは乗車カード(Suica、ICOCA、PASMO、PiTaPaなど)や電子マネー(Edy、iDなど)、社員証やセキュリティロックなどの認証用など色々な用途があるの認証用など色々な用途がある。– 日本では、FeliCa

Page 17: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973
Page 18: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

第4回第4回

生 空 お び 応 加速度• 生活空間でのセンサおよびその応用(加速度

センサ、超音波センサ、圧力センサ、ジャイロ、ンサ、超音波 ンサ、圧力 ンサ、ジャイ 、マイク、

• GPS)• GPS)

Page 19: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

iPhone4Sの部品リストの一部iPhone4Sの部品リストの 部• Appleのデュアルコアプロセッサ「A5」(PoP(Package on Package)技術でDRAMを実装している)• エルピーダメモリの512Mバイト低消費電力DDR2対応DRAM「B4064B2PF‐8D‐F」(SI#26521)• QualcommのマルチモードRFトランシーバ「RTR8605」• STMicroelectronicsのデジタル出力3軸MEMSジャイロモジュール「L3G4200DH」(パッケージには

Appleのブランドで「AGD8 2132」の刻印がある)• STMicroelectronicsの3軸MEMS加速度センサーモジュール「LIS331DLH」(パッケージの刻印は

「33DH」)• Cirrus LogicのオーディオコーデックIC「CLI1560B0」(パッケージの刻印は「338S0987」)• TriQuintのマルチモード/クワッドバンド対応パワーアンプモジュール「TQM9M9030」/• TriQuintのバイアス制御パワーアンプ「TQM666052」• Avago TechnologiesのUMTS2100対応4×4パワーアンプ「ACPM‐7381‐TR1」• Skyworks SolutionsのWCDMA/HSUPA帯パワーアンプモジュール「SKY 77464‐20」• Qualcommのベースバンドチップセット「MDM6610」Qualcommのベ スバンドチップセット「MDM6610」• Qualcommの電源管理IC「PM8028」• Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973」)• 東芝のNANDフラッシュメモリ「THGVX1G7D2GLA08」(多値(MLC:Multi Level Cell)技術を適用した

16Gバイト品)16Gバイト品)• 村田製作所の無線モジュール「SW SS1919013」(IEEE 802.11a/b/g/n対応の無線LANとBluetooth 

4.0、FM送受信の3つの無線機能を集積したBroadcomの無線コンボチップ「BCM4330」を内蔵)

Page 20: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

iphone5iphone5

Page 21: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973
Page 22: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

• http://www.isuppli.com/Abstract/P27154_20121003172728.pdfp

Page 23: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

iPhone5siPhone5s

Page 24: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

iPhone5s

Page 25: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

iPhone5siPhone5s

Page 26: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

Galaxy S 4 Galaxy S IIIOS Android 4.2.2 (Jelly Bean) Android 4.1 (Jelly Bean)

1 6GHz 8コア Exynos / 1 9GHz Quad‐ Samsung Exynos 4 / Qualcomm 

プロセッサ

1.6GHz 8コア Exynos / 1.9GHz Quadcore Qualcomm製プロセッサ

(市場による)

Snapdragon S4 MSM8960

(市場による。ドコモの無印IIIは2コアSnapdragon)

メモリ 2GB 1GB / 2GB (バリエーションによる)

ディスプレイ5インチ(4.99インチ) フルHD Super AMOLED (有機EL) 4.8インチ Super AMOLED

画面解像度 1920 x 1,080 1280 x 720画面解像度 1920 x 1,080 1280 x 720保護ガラス Gorilla Glass 3 Gorilla Glass 2解像度(精細度) 441 ppi 306 ppiストレージ 16 / 32 / 64 GB + microSD (最大64GB) 16GB / 32GB + microSD(最大64GB)

背面カメラ 13Mピクセル裏面照射型センサ, AF 8Mピクセル裏面照射型センサ, AF

前面カメラ 2Mピクセル裏面照射型センサ 1.9Mメガピクセル裏面照射型センサ

携帯ネットワークGSM/EDGE/UMTS/DC‐HSPA+/LTE Cat 3 GSM/EDGE/UMTS/HSPA+/LTE

携帯ネットワ ク (帯域は市場による) (帯域は市場による)WiFi WiFi 802.11 a/ac/b/g/n, HT80 802.11 a/b/g/n, HT40Bluetooth 4.0 LE 4.0 LE位置情報 GPS / GLONASS GPS / GLONASS位置情報 GPS / GLONASS GPS / GLONASS外部接続 NFC / MHL 2.0 / IR LED NFC(ドコモ版は非搭載) / MHLSIM Micro‐SIM Micro‐SIMバッテリー容量 2600mAh Qiワイヤレス充電対応 2100mAh重量 130g 133g (ドコモ版は139g)寸法 136.6 x 69.8 x 7.9mm 136.6 x 70.6 x 8.6mmカラー Black Mist / White Frost Pebble Blue / Marble White

Page 27: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

Nexus 5Nexus 5• 型番: LG‐D821• FCC ID: ZNFD820• OS: Android 4.4 KitKat• CPU: Qualcomm Snapdragon 800 (MSM8974) Quad‐core 2.26GHz• GPU: Adreno 330 (450MHz)• RAM: 2GB SK Hynix H9CKNNNBPTMRLR‐NTM LPDDR3‐1600 RAM

ROM 16GB 32GB S di k SDIN8DE4 NAND fl h• ROM: 16GB or 32GB Sandisk SDIN8DE4 NAND flash• サイズ: 137.84×69.17×8.59mm• 重量: 130g• ディスプレイ: 5インチ(4.95インチ) IPS 液晶マルチタッチ静電容量式ゴリラガラス3採用ディスプレイ: 5インチ(4.95インチ) IPS液晶 ルチタッチ静電容量式 リラガラス3採用

• 解像度: 1920×1080 Full‐HD (445ppi)• カメラ: 8MP(背面 CMOS) LED フラッシュ付き 1.3MP(前面 CMOS)• ネットワーク: LTE(800/850/900/1800/2100/2600MHz) W‐CDMA(800/850/900/1700/1900/2100MHz) 

( / / / )GSM(850/900/1800/1900MHz)• パケット通信: LTE Cat4, HSPA+, EDGE, GPRS• SIM Slot: microSIM• 通信: WiFi 802 11 a/b/g/n/ac Bluetooth 4 0 LE通信: WiFi 802.11 a/b/g/n/ac Bluetooth 4.0 LE• センサー: GPS, Gセンサー, デジタルコンパス, 近接センサー, 光センサー, 気圧センサー, NFC• 外部端子: microUSB (SlimPort対応)、3.5mmオーディオジャック

• バッテリー: BL‐T9 LG’s 3.8 V, Li‐Ion 2300mAh• 筐体カラー: ブラック、ホワイト

• 製造メーカー: LG• その他: デュアルマイク搭載、テザリング、ワイヤレス充電 (Qi) 対応

Page 28: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

PSP Vitaの中身PSP  Vitaの中身

Page 29: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

Wi d Ph 7 ハ ドウ アWindows Phone 7 ハードウェア

WVGA 800x480ARMv7 Cortex/ScorpionDirectX 9 対応WVGA 800x480

4ポイント マルチタッチ万画素以上500万画素以上の内蔵カメラ

5つのセンサー8GB以上

Page 30: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

What are MEMS?Micro‐Electro‐Mechanical Systems (MEMS)

Page 31: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

MEMS Pressure SensorsMEMS Pressure Sensors

• Pressure Sensors– 1960’s technologygy– Used primarily in Aerospace industry at theAerospace industry at the beginning.Companies:– Companies:

• KuliteH ll• Honeywell

Makes use of the Micromachining of glass and silicon (bulk etching).

Page 32: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

タニタ圧力センサタニタ圧力センサ

Page 33: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

オムロン気圧センサ• 50cmの高低差における気圧変化を検知するピエゾ抵抗方

式の絶対圧センサ。• COMS回路とMEMSセンサ部を一体化することで、パッケー

ジサイズが縦横3.8mm×高さ0.92mmと小型化を実現。

• 活動量計に搭載すれば従来 困難だった階段の上り下り• 活動量計に搭載すれば従来、困難だった階段の上り下りなど高低差のある運動の計測ができ、カーナビに搭載すれば、立体駐車場におけるナビゲーション精度の確保や高架道路と 般道との区別が可能になる高架道路と一般道との区別が可能になる

• 検出範囲は300~1,100hPa。約50cmの高低差の気圧変化に相当する6paの相対圧力精度に相当する6paの相対圧力精度

• 電池の長寿命化に貢献する0.3~9.0uAの低消費電

• 温度センサを内蔵しており、センサ周囲の温度変化に対する気圧変動の影響を補正する気圧変動の影響を補正

Page 34: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

海外の気圧センサ海外の気圧センサ

TDK傘下の独EPCOS 「T5300」• TDK傘下の独EPCOS 「T5300」– 2.2 x 2.6 x 0.9 mm³– 校正/温度補償済みのデジタル大気圧センサー校 /温度補償済 デジタ 大気– 分解能14ビットのシリアルデジタルインターフェース– スリープ時の消費電流がわずか2 μA、動作時でも2 mA未満

タ転送は I2CおよびSPIプロトコルに準拠– ータ転送は、I2CおよびSPIプロトコルに準拠。

• 独ボッシュの子会社であるボッシュ・センサーテック「BMP180」– BMP180は気圧を基に高度を割り出す大気圧センサー– 測位誤差は17センチ。

大きさは縦3 6ミリ×横3 8ミリ×高さ0 93ミリ– 大きさは縦3.6ミリ×横3.8ミリ×高さ0.93ミリ– スマートフォンなどの小型機器にも十分に内蔵

Page 35: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

STマイクロSTマイクロ

動作電圧 1 71V 3 6V• ・動作電圧:1.71V~3.6V・測定範囲:260hPa~1260hPa

定 毎 毎・測定間隔:毎秒1回(最小)、毎秒25回(最大)対応イ タ または・対応インタフェース:SPIまたはI2C

・気圧測定精度:(標準)±0.1hPa、(最大)±0.2hPa・温度測定精度:(標準)±2℃・気圧測定データ出力長:24ビット・温度測定データ出力長:16ビット

Page 36: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

The AccelerometerThe Accelerometer• 1987 TRW NovaSensor 

Accelerometer First i i i lgeneration inertial sensor 

Poppy seed is on top to show scale.

Analog Devices 1993 Saab was the first

Ai b 3 i

Analog Devices – 1993 Saab was the first automobile company to include MEMS accelerometers to trigger airbags. 

Airbag3.avi

Combined standard CMOS technology with MEMS fabrication

Page 37: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

加速度センサ加速度センサ

Page 38: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

加速度センサの仕組み

• F=m*aF=m a• バネの伸縮距離をxとして F=k*x

* /• a=k*x/m• 静電容量型加速度センサ(アナログ・デバイセズ製)

• 代表的な低G加速度センサの検出素子部

Page 39: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973
Page 40: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

加速度センサと姿勢検知加速度センサと姿勢検知

Page 41: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

加速度センサの応用加速度センサの応用

Page 42: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

デジタルコンパスデジタルコンパス• 地球の地磁気を電気的に検出して、方位角(磁北)を求める機能を持つセンサ。• 代表的な応用例は、スマートフォンの地図アプリケーションで、進行方向に従って地図を回転させる機能

• 旭化成エレクトロニクスAKM– 電子コンパスの世界シェア約8割

• 携帯機器向け3軸電子コンパス新製品AK09911C• パッケージサイズ 8ピンWL‐CSP 1.2mm×1.2mm×0.5mm • 測定範囲 ±4900µT • 測定分解能 0.6µT/LSB • 測定時電流(平均) 2.4mA typ. @測定周波数100Hz• インターフェース I2Cバスインターフェース

自動キャリブレーション

• 地磁気以外の磁場を自動的に相殺して より正確な方位角情報を提供する調整技術 携帯機器の中で使われているスピーカなどの磁性部品か地磁気以外の磁場を自動的に相殺して、より正確な方位角情報を提供する調整技術。携帯機器の中で使われているスピ カなどの磁性部品から出ている磁場の影響を解消

• シリコンモノリシックホール素子と磁気収束板• シリコンモノリシックホール素子とは、磁気を検知するホール素子とその信号処理回路を、1つのチップの中に作りこんだもの。

• 磁気収束板とは、磁場を形成する磁力線が通りやすい材料でできた微小な部品で、これをチップの表面に配置して磁力線の向きを変える働きをさせることで、電子コンパスに必要な3軸の磁気成分を取得せることで、電子コンパスに必要な3軸の磁気成分を取得

• ○コンパス用途に適した3軸磁気センサ• ○磁気データ出力用A/Dコンバータ内蔵• ○3軸各成分16ビットデータ出力• ‐感度: 0.15 μT/LSB (typ.) 

○シリアルインタ フ ス• ○シリアルインターフェース• ‐ I2C バスインターフェース 標準モードと、高速モード、ハイスピードモード(2.5MHzまで)でPhilips I2C specification Ver.2.1に対応 ‐ 4線式

SPI • ○動作モード: • ‐パワーダウン、単発測定、連続測定、トリガ測定、セルフテスト、ヒューズROMアクセス• ○測定データ読み出しタイミング通知機能(データレディ)

○磁気 サオ バ 検出機能• ○磁気センサオーバーフロー検出機能• ○発振器内蔵○パワーオンリセット回路内蔵○内部磁場発生器によるセルフテスト機能• ○ノイズサプレッションフィルタ(NSF)内蔵○温度センサ内蔵

Page 43: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

ジャイロセンサジャイロセンサ

Page 44: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

ジャイロセンサの仕組みジャイロセンサの仕組み

Page 45: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

ジャイロセンサの応用ジャイロセンサの応用

Page 46: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

ジャイロセンサのその他の仕組みジャイロセンサのその他の仕組み

Page 47: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

ジャイロセンサのその他の仕組みジャイロセンサのその他の仕組み

Page 48: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

ジャイロセンサのその他の仕組みジャイロセンサのその他の仕組み

Page 49: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

GPSの種類GPSの種類

Page 50: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

方式 概要 長短 精度(最良) 要途サービス提供者

+アシスト不要10~20m

カ ナビ自立型GPS 衛星からデータだけで測位

+アシスト不要‐測定に数十秒必要

地域,季節、時刻により変動

カーナビPC用GPS受信機

A‐GPS衛星からの時刻信号と、モバイル網からの補正データ等で

測位

+測定が早い‐アシスト情報を得るために通信

が必要数m~数十m 携帯電話

測位 必要

DGPS

基準局でのGPS測位により衛

星毎の誤差成分を検出し補正情報として送信。この補正情

+精度向上‐地上基準局が必要

‐補正データ受信手段が必要

数cm~1m 提供される補正情報に

依存~10cm: StarFire

~1m:

StarFire海上保安庁

米C G dG S 情報として送信。 の補正情報で補正し、測位海保のDGPS説明

補正デ タ受信手段が必要 1m海保

~20m:沿岸警備隊

米Coast Guard

RTK‐GPS精度向上

RTK GPSReal Time Kinematic 

GPS基準点との相対測位

+精度向上‐基準点が必要

1cm

測量日本GPSデータサービス VRS方式

ジェノバ VRS方式

ネットワーク型RTK‐GPS

共用基準点からのデータによ

+精度向上+自ら基準点を設けなくても測量

可 ジ ノ VRS方式三菱電機 FKP方式VRS方式

FKP方式

共用基準点からのデ タによる相対測位

可‐センターとの通信手段が必要

(FKPなら受信のみ)(VRSなら送受信)

1cm

アンテナが静止した状態で衛 +精度向上スタティック法

アンテナが静止した状態で衛星から電波を受信し測位する

方法の総称

+精度向上‐移動体に適用不可

‐測定時間が長い

1mm測量

+L2は波長が長いので電離層の

影響が小さく長距離基線測量で測量

2周波利用 L1とL2の二波を使用して測位影響が小さく長距離基線測量で

も精度劣化が少ない‐P(Y)コード受信機は米特許のた

め高価

1mm 10kmを超える距離を1級の精度

で測量するのは2周波利用と定められている

Page 51: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

GPS誤差要因GPS誤差要因

【伝搬遅延】

1電離層の影響(電子密度は昼前後極大で深夜極小、夏至に高く冬至に低い)

2水蒸気の影響(夏と冬、昼と夜で水蒸気量が周期的に変化)

3気圧の影響(気圧変化5mbで伝搬遅延1cm)

4衛星配置(低角度の場合)4衛星配置(低角度の場合)

【ノイズ】【ノイズ】

1上空視通の問題(データ数が少ない)

2基線長が長くなる

3多重反射(マルチパス)

4超高圧送電線や雷

5アンテナケーブルのくびれやくぼみ

6ケーブルとコネクターの接続不良

Page 52: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

Detection of a single E coli CellDetection of a single E.coli Cell

AFM of E.Coli CellsSingle Cell on Cantilever

Resonance Shift due to Single Cell

From the webpage of Prof. Harold G. Craighead School of Applied and

htt // h ll d /bi ht l

Craighead , School of Applied and Engineering Physics, Cornell University 

http://www.hgc.cornell.edu/biomems.html

Page 53: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

Detection of Single DNAg

Gold dot = 40nmSiN thi k 90SiN thickness = 90nm

By changing the coating (Nano) one can functionalize the cantilever to detect single strands of DNA.Mass resolution is on the order of under 1 ato gram (10‐18grams)

http://www.hgc.cornell.edu/Nems%20Folder/Enumeration%20of%20Single%20DNA.html

Page 54: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

アプリケーションの要求角速度アプリケーションの要求角速度

・カーナビゲーションシステム 約10 deg/sカ ナビゲ ションシステム 約10 deg/s・車体制御 約30 deg/s・カメラの手ぶれ補正 約100 deg/sカメラの手ぶれ補正 約100 deg/s・ゲームコントローラ 約300 deg/s・ゴルフのトッププレーヤーのスイング検知・ゴルフのトッププレーヤーのスイング検知約3000 deg/s

Page 55: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

村田制作君村田制作君• http://www.youtube.com/watch?v=UPHdFLUpdr8

Page 56: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

超音波センサ超音波センサ

Page 57: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

超音波距離センサの構成

Page 58: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

超音波センサの校正超音波センサの校正

Page 59: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

超音波の波形と計測超音波の波形と計測

Page 60: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

超音波と指向性超音波と指向性

Page 61: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

日本セラミック(パラメトリックスピーカ)

• http://www.nicera.co.jp/pro/ut/ut‐04.html

Page 62: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

イグノーベル賞イグノーベル賞

// /• http://mobiquitous.com/speechjammer‐e.html

Page 63: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

レーザレンジセンサレーザレンジセンサ

ザ式障害物検知• 型・レーザ式障害物検知用センサ広検出範囲

• http://www.hokuyo‐t j /02 /07 / b 05l ht laut.co.jp/02sensor/07scanner/ubg_05ln.html

Page 64: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

TraditionalPublic Stores

Make commercials1‐way broadcast 交通

Pedestrians Publicdisplay 

commercial

Storescompanies

N dTown 

IndicatorSystem St

monitoringNeeds anaysys

System StorescompaniesPedestrians

Specific commercialannouncement

Latest indicators

announcementmonitor and maintainthe dynamism of town 

Estate Developing companies64

Page 65: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

既存手法:交通量計測交通

30分から1時間の測定単位粒度• 30分から1時間の測定単位粒度

• 測定結果が単純

– 右から左に通るか あるいは右 ら 通る ある

– 左から右に通るかの判定

• 測定結果の時間

ト• コスト

• 計測場所

65

Page 66: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

レーザレンジセンサの特徴交通

レーザレンジセンサの特徴

精度な距離計測に用いられる。 ドイツSICK社 LMS‐200 測距性能:最大80 m 距離分解能 1cm 計測角180度計測角180度 角分解能0.5

照射するレーザ光は安全クラス1 人体に影響がない 照射するレ ザ光は安全クラス1、人体に影響がない。

工場のオートメーションシステムやセキュリティシステムに利用

プライバシの問題が少ない。

理論的 は 時間計測が 能 理論的には24時間計測が可能

66

Page 67: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

R1:歩行者の自然な状態を計測する技術 交通技術

歩行者 何も持た な

交通

• 歩行者に何も持たせない

• 計測点は人の足高さ計測点は人の足高さ

– 年齢、身長に影響されない。

目を傷める心配がない– 目を傷める心配がない。

15cm‐20cm

30m

5

67

Page 68: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

R2:死角のない広域分散計測体制交通

死角のな 広域分散計測体制

つでは必ず影ができる(人による影)– 一つでは必ず影ができる(人による影)

– 広域なエリアを複数台でカバーするシステムが必要要

– 無線でのノード間の接続

68

Page 69: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

R3:インディケータ解析の即時性の確立:クラスター化アルゴリスムの開発

交通

クラスタ 化アルゴリスムの開発

まちインデ ケ タ• まちインディケータ

• システムスクリーン画面

• 時間凝縮クラスター生成法

69

Page 70: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

人の群れの様子交通

人の群れの様子

70

Page 71: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

歩行者の行動はランダム交通

歩行者の行動はランダム

• In fact, pedestrians do not always move randomly. They pick their pathsIn fact, pedestrians do not always move randomly. They pick their paths based on preferences

PDF: the probability density function of movement directions, bin size is 5o.

D1RWP D1RWP

71D2

Page 72: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

ユーザ歩行性の指数交通

時系列:通常の速度計測

difficult to identify the usersdifficult to identify the users

離散型フーリエ変換

72秋葉原 (1.152m/s) JR 7時 (1.296m/s) JR 8時 (1.321m/s)

Page 73: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

一日の動き交通

日の動き

73

Page 74: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

滞留指数交通

• 一定速度以下で歩行した人の低速度の歩行割合

• 人が滞留している状態

算出方法

V(i t) (Cluster(i t) vx^2 +  V(i,t)=(Cluster(i,t).vx^2 + Cluster(i,t).vy^2)^(1/2)Z(i)  { (i ) ( d)  Z(i)= {v(i,t) (t_start….t_end) <threshhold}/total{V(i,t)}

74

Page 75: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

平日12:00‐13:00滞留指数交通

75

Page 76: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

休日12:00‐13:00滞留指数交通

76

Page 77: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

小型レーザレンジセンサの活用交通

77

Page 78: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

小型レーザレンジセンサ付きセンサノード

交通

センサノード

78

Page 79: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

ASIMOASIMO

h // h d j / b i / /• http://www.honda.co.jp/robotics/u3x/

• http://www honda co jp/ASIMO/about/technhttp://www.honda.co.jp/ASIMO/about/technology2011/

Page 80: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

naonao

• http://en.wikipedia.org/wiki/Nao_%28robot%29

• https://www.youtube.com/watch?v=nNbj2G3GmAoGmAo

• https://www.youtube.com/watch?v=2STTNYNテクニカル・スペック

Height 58 cmWeight 4,3 kg

F4lkg , g

Autonomy 90 min. (constant walking)Degrees of freedom 21 to 25CPU x86 AMD GEODE 500 MHzCPU x86 AMD GEODE 500 MHzBuilt‐in OS LinuxCompatible OS Windows, MacOS, Linux

l h bProgramming languages C++, C, Python, UrbiVision Two CMOS 640 x 480 cameras[2]

Connectivity Ethernet, Wi‐Fi

Page 81: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

BostonTech BigDog(Googleが買収)BostonTech BigDog(Googleが買収)

• AlphaDog• https://www.youtube.com/watch?v=SSbZrQp‐https://www.youtube.com/watch?v SSbZrQpHOkh // b / h? R7 XBE• https://www.youtube.com/watch?v=R7ezXBEBE6U

Page 82: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

演習4演習4

次世代の携帯電話を考案してスケ チにしてみ• 次世代の携帯電話を考案してスケッチにしてみてください。

学籍番号 氏名を明記– 学籍番号 氏名を明記– センサとその役割– 特徴を図に書き入れること。特徴を図に書き入れること。

• ※自宅課題Google Android Studioをいれてこよ• ※自宅課題Google Android Studioをいれてこよう

• http://developer android com/sdk/installing/studhttp://developer.android.com/sdk/installing/studio.html

Page 83: Ubiquitous Computing 4 - cps.im.dendai.ac.jp · • Dialog Semiconductorの電源管理IC「D1881A」(パッケージの刻印は「338S0973

参考参考

h // d hi• http://www2.denshi.numazu‐ct.ac.jp/mirsdoc2/mirs0105/tech/num0002a/MIRS0105‐TECH‐0002.htm

• http://www.epsontoyocom.co.jp/gyroportal/about htmlbout.html

• http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/0903/24/news112.html