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技術 計器システムにおけるネットワークベースのトリガ方法および装置

出願人 アジレント・テクノロジーズ・インク
発明者 ジョン・シー・イードソンランディ・カヴァーストン
出願日 2006年1月23日 (14年11ヶ月経過) 出願番号 2006-013540
公開日 2006年8月3日 (14年5ヶ月経過) 公開番号 2006-202296
状態 拒絶査定
技術分野 測定値信号、等のための伝送方式
主要キーワード トリガライン トリガ生成回路 装備状態 トリガ検出器 一般通信用 測定レート 計器システム アプリケーションコントローラ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年8月3日)のものです。
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図面 (6)

課題

計器システムにおけるネットワークベーストリガ方法および装置を提供する。

解決手段

計器配線接続トリガラインなしでイベントを効果的に信号で伝えることを可能にする、計器システムにおけるネットワークベースのトリガのための技法が開示される。本教示による計器システム100は、ローカルエリアネットワークに接続された第1の計器及び第2の計器を含む。第1の計器は、第2の計器によって信号で伝えられたイベントに応答して動作を実行することができる。第2の計器は、ローカルエリアネットワークを介してトリガメッセージ60を転送することにより、第1の計器にイベントを信号で伝える。

概要

背景

計器システムは、対象となるデバイス若しくはシステム又は環境に関連する1つ又は複数の機能を実行するようにそれぞれ適合された計器の構成を含むことができる。計器システムの計器の例には、測定器アクチュエータ計器、アプリケーションコントローラ計算デバイスだけでなく、これらの機能の組み合わせを実行する計器も含まれる。

計器システムでは、或る計器に関連した動作が別の計器に関連したイベントに依存することが一般的である。たとえば、試験測定システムでは、アクチュエータ計器によって印加される刺激が測定器によって得られた測定値に依存するのが一般的である。その結果、計器システムは、適切な動作を行うことができるように、計器間でイベントを信号で伝えるための機構を含むことがある。

計器システムにおいてイベントを信号で伝えるための機構の1つのタイプは、計器間に引き回された配線接続(hardwired)のトリガラインを使用する。たとえば、イベントを検出する計器は、そのトリ出力ライントリガ信号を生成することによって、別の計器にそのイベントを信号で伝えることができる。この別の計器は、そのトリガ入力ラインを介してこのトリガ信号を受け取ることができ、これに応答して、適切な動作を行うことができる。

概要

計器システムにおけるネットワークベーストリガ方法および装置を提供する。計器が配線接続のトリガラインなしでイベントを効果的に信号で伝えることを可能にする、計器システムにおけるネットワークベースのトリガのための技法が開示される。本教示による計器システム100は、ローカルエリアネットワークに接続された第1の計器及び第2の計器を含む。第1の計器は、第2の計器によって信号で伝えられたイベントに応答して動作を実行することができる。第2の計器は、ローカルエリアネットワークを介してトリガメッセージ60を転送することにより、第1の計器にイベントを信号で伝える。

目的

計器システム100のアーキテクチャは、LANで部分的に生じるソフトリアタイムハードリアルタイムとの間の境界を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

ローカルエリアネットワークに接続され、イベント応答して動作を行うことができる第1の計器と、前記ローカルエリアネットワークに接続され、該ローカルエリアネットワークを介してトリガメッセージ転送することによって、前記第1の計器に前記イベントを信号で伝える第2の計器と、を備えている、計器システム

請求項2

前記第2の計器が前記動作を行うかどうかを判断することを可能にする1組の資格情報を、前記トリガメッセージが含んでいる、請求項1に記載の計器システム。

請求項3

前記第2の計器が前記トリガメッセージを無視するかどうかを判断することを可能にする1組の資格情報を、前記トリガメッセージが含んでいる、請求項1に記載の計器システム。

請求項4

前記動作が前記イベント後の或る間隔をおいて起こるように指定される作動を含む、請求項1に記載の計器システム。

請求項5

前記第2の計器が前記トリガメッセージを受信すると、変数測定値が該第2の計器内の循環バッファに保持されるようにされる前記変数の測定を、前記動作が含んでいる、請求項1に記載の計器システム。

請求項6

前記トリガメッセージが、前記計器システム全体を通じて前記イベントを信号で伝えるための、予約された宛先アドレスを含んでいる、請求項1に記載の計器システム。

請求項7

前記第1の計器が、前記イベントに応答して前記トリガメッセージを生成するためのトリガ発生器回路を含み、該トリガ発生器は、前記第1の計器内の媒体アクセスコントローラに前記トリガメッセージを提供して、前記ローカルエリアネットワークを介して転送する、請求項1に記載の計器システム。

請求項8

前記イベントに応答して、事前に組み立てられたトリガメッセージにアクセスし、該事前に組み立てられたトリガメッセージを前記第1の計器内の媒体アクセスコントローラに提供して、前記ローカルエリアネットワークを介して転送するトリガ発生器回路を、前記第1の計器が含んでいる、請求項1に記載の計器システム。

請求項9

前記第2の計器が、物理インターフェースから前記ローカルエリアネットワークへの前記トリガメッセージを取得するトリガ検出器を含んでいる、請求項1に記載の計器システム。

請求項10

装備メッセージを生成することによって前記計器システムを装備状態にし、前記第1の計器が、装備状態にある場合に、前記トリガメッセージ以外の前記ローカルエリアネットワークへのアウトバウンドトラフィックを無効にするようにするデバイスをさらに備えている、請求項1に記載の計器システム。

技術分野

0001

本発明は、一般に、計器システムにおけるトリガに関し、特に、ネットワークベースのトリガに関する。

背景技術

0002

計器システムは、対象となるデバイス若しくはシステム又は環境に関連する1つ又は複数の機能を実行するようにそれぞれ適合された計器の構成を含むことができる。計器システムの計器の例には、測定器アクチュエータ計器、アプリケーションコントローラ計算デバイスだけでなく、これらの機能の組み合わせを実行する計器も含まれる。

0003

計器システムでは、或る計器に関連した動作が別の計器に関連したイベントに依存することが一般的である。たとえば、試験測定システムでは、アクチュエータ計器によって印加される刺激が測定器によって得られた測定値に依存するのが一般的である。その結果、計器システムは、適切な動作を行うことができるように、計器間でイベントを信号で伝えるための機構を含むことがある。

0004

計器システムにおいてイベントを信号で伝えるための機構の1つのタイプは、計器間に引き回された配線接続(hardwired)のトリガラインを使用する。たとえば、イベントを検出する計器は、そのトリガ出力ライントリガ信号を生成することによって、別の計器にそのイベントを信号で伝えることができる。この別の計器は、そのトリガ入力ラインを介してこのトリガ信号を受け取ることができ、これに応答して、適切な動作を行うことができる。

発明が解決しようとする課題

0005

あいにく、配線接続のトリガラインを使用する、イベントを信号で伝えるための機構は、計器間の一般通信用ローカルエリアネットワーク(LAN)を含む計器システムではさまざまな不利な点を有することがある。たとえば、トリガラインに必要とされる余分な配線によって、計器システムのコストが増加する可能性がある。これに加えて、余分な配線により、誤接続されたトリガケーブル又は欠落したトリガケーブルによって引き起こされるエラーの可能性が増加する。さらに、配線接続のトリガラインは、簡単なシステム再構成を可能にする方法では、システムソフトウェアにより制御できない場合がある。最後に、配線接続のトリガラインは、限られた量のイベント情報、たとえば単一ビットの情報しか提供しない場合がある。

課題を解決するための手段

0006

計器が配線接続のトリガラインなしでイベントを効果的に信号で伝えることを可能にする、計器システムにおける、ネットワークベースのトリガのための技法が開示される。本教示による計器システムは、ローカルエリアネットワークに接続された第1の計器及び第2の計器を含む。第1の計器は、第2の計器によって信号で伝えられたイベントに応答して動作を実行することができる。第2の計器は、ローカルエリアネットワークを介してトリガメッセージ転送することにより、第1の計器にイベントを信号で伝える。また、第1の計器と第2の計器とシステム装備(system arming)との内部アーキテクチャを含む、トリガメッセージの転送における待ち時間を処理するための技法も開示される。

0007

本発明の他の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための最良の形態から明らかになる。

発明を実施するための最良の形態

0008

本発明を、その特定の例示の実施形態に関して説明し、それに応じて、図面を参照する。

0009

図1は、本教示による、ネットワークベースのトリガを含む計器システム100を示している。この計器システム100は、対象となる物体30に関連する機能を実行する1組の計器20〜24を含む。これらの計器20〜24はLANを介して通信する。このLANは、1組のネットワーク通信ライン50〜54及びネットワークスイッチ40を含む。一実施形態では、ネットワーク通信ライン50〜54及びネットワークスイッチ40は、イーサネット登録商標標準規格準拠する。

0010

計器20〜24は、対応する数組の入出力チャネル130〜134を介して変数を測定し、且つ/又は、対象となる物体30に刺激を印加する。対象となる物体30は、対象となる任意のデバイス、システム、又は環境とすることができる。たとえば、対象となる物体30は、試験/測定システムにおける被試験デバイスとすることができる。

0011

計器20〜24は、トリガメッセージを生成し、且つLANを介してこれらトリガメッセージを送信することにより、計器システム100においてイベントを信号で伝える。たとえば、計器20は、トリガメッセージ60を生成し、且つこのトリガメッセージ60を、ネットワーク通信ライン50及びネットワークスイッチ40を介して計器22及び24に送信することによって、イベントを信号で伝える。

0012

トリガメッセージ60は、1組の資格情報(qualifying information)70を含む。この資格情報70によって、トリガメッセージ60の受信者、たとえば計器22及び24は、トリガメッセージ60に対する適切な応答を決定することが可能になる。受信者によるトリガメッセージ60に対する応答例には、或る動作を行うこと、又は、トリガメッセージ60を無視することが含まれる。

0013

一実施形態では、トリガメッセージ60は、トリガメッセージを指定するための、予約された宛先アドレスを含むパケットで運ばれる。計器20〜24を含む計器システム100のデバイスのすべて及びネットワークスイッチ40は、トリガメッセージの予約された宛先アドレスを認識することができる。個々の各デバイスは、トリガメッセージをどのように処理するかを決定し、たとえば、或る動作の実行、そのトリガメッセージの無視、出力キューフラッシュ、他のトラフィックの阻止等を決定する。

0014

計器システム100のアーキテクチャは、LANで部分的に生じるソフトリアタイムハードリアルタイムとの間の境界を提供するものと見ることができる。トリガメッセージ60のタイミングは、ハードリアルタイム仕様を満たすことに関連するので、この境界は、LANで部分的に生じる。計器20〜24の1つ又は複数、たとえば計器20は、2つの実際のLAN入力又は仮想的なLAN入力を含むことができる。1つはハードリアルタイムを考慮したものであり、1つはソフトリアルタイムを考慮したものである。これに加えて、ネットワークスイッチ40は、トリガメッセージに対する高い優先度を可能にするのに使用できる仮想LANを提供するように構成することもできる。

0015

図2は、一実施形態における資格情報70を示している。この資格情報70は、トリガメッセージ60の生成を引き起こしたイベントの識別子72を含む。この識別子72は、たとえば、受信者が、トリガメッセージ60に応じて実行される適切な動作を判断するか、又は、トリガメッセージ60を無視するかどうかを判断するのに使用することができる。たとえば、識別子72が、計器22の機能に関連しないイベントを指定している場合に、計器22は、トリガメッセージ60を無視することができる。

0016

資格情報70は、トリガメッセージ60を引き起こしたイベントの時刻を指定するタイムスタンプ74を含む。このタイムスタンプ74は、受信者が、動作を実行するかどうか、又は、トリガメッセージ60を無視するかどうかを判断するのに使用することができる。たとえば、識別子72が、計器22の機能に関連したイベントを指定しているが、タイムスタンプ74が、計器22の機能に関連しない時刻を指定している場合、計器22は、トリガメッセージ60を無視することができる。すなわち、計器22は、動作を行わない。計器22は、タイムスタンプ74の値に依存した動作を選択することもできるし、タイムスタンプ74の値に依存した計算を実行することもできる。

0017

資格情報70は、1組のアプリケーション文脈固有の情報(application context-specific information)76を含む。このアプリケーションの文脈に固有の情報76は、受信者が、トリガメッセージ60に応答して動作を行うのか、それとも、動作を行わないのかを判断する際に使用できるあらゆる情報を含むことができる。

0018

トリガメッセージ60に対する計器22及び24の応答は、トリガメッセージ60の受信後できるだけすぐに、事前プログラミングされた応答を実行することとすることができる。

0019

計器20にトリガメッセージ60を生成させることができるイベントの一例は、計器20の入出力チャネル130で信号を検出することである。この例では、イベントは、計器20の外部での発生を表す。たとえば、対象となる物体30の状態の変化に関連したイベントである。

0020

計器20にトリガメッセージ60を生成させることができるイベントの別の例は、計器20によって測定又は監視される変数がしきい値を横切ることである。この変数は、電源電圧等、計器20の内部のものである場合もあるし、対象となる物体30の特性等、計器20の外部のものである場合もある。

0021

計器20にトリガメッセージ60を発生させることができるイベントの別の例は、いくつかの変数が論理条件を満たすことである。たとえば、これは、いくつかのブール変数、たとえば対象となる物体30に関する変数が、これら変数のブール表現として定義されたイベントで監視される論理解析器で生じる場合がある。

0022

計器20にトリガメッセージ60を発生させることができるイベントのさらに別の例は、制御プログラムによって発行されたコマンドである。この場合、イベントは、監視テストプログラムの一部の場合もあるし、たとえば、実験の開始時を示す場合もある。

0023

トリガメッセージ60に対応するイベントの検出と、トリガメッセージ60の受信者による応答との間の待ち時間は、計器システム100が所望の仕様を満たす能力を制限する因子となる場合がある。この待ち時間は、さまざまな状況で克服することができる。

0024

待ち時間を克服できる1つの状況は、トリガメッセージ60に応答して行われる動作が、イベント後に或る間隔をおいて生じるように指定された、たとえば物理世界に変化を起こす作動である場合に生じる。このような作動の一例は、トリガメッセージ60を介して信号で伝えられたイベント後、100マイクロ秒で、対象となる物体30に印加される電圧を変化させることである。100マイクロ秒の間隔が、受信者へのトリガメッセージ60の転送の待ち時間よりも長い場合、因果関係制約が満たされる。トリガメッセージ60の受信者、たとえば計器22は、タイムスタンプ74を使用して、タイムスタンプ74で指定された時刻後、100マイクロ秒で、対象となる物体30に電圧を印加することができる。

0025

待ち時間を克服できる別の状況は、トリガメッセージ60に応答して行われる動作が、対象となる変数の非破壊測定である場合に生じる。このような状況では、計器は、対象となる変数を連続的に測定し、且つ測定値を循環バッファに記憶するように構成することができる。トリガメッセージ60が受信された時に、トリガメッセージ60の転送の待ち時間に等しい時間分だけ過去に取り込まれた測定値が循環バッファに記憶されるように、測定レートは、循環バッファの容量に応じて選択することができる。また、循環バッファ機構によって、トリガメッセージ60に対応するイベントの前後の間隔の間に測定値の収集を必要とする状況において、待ち時間を克服することが可能になる。循環バッファは、各バッファエントリが、連続番号又はタイムスタンプを含むように実施することができる。この連続番号又はタイムスタンプによって、循環バッファの内容と、トリガメッセージ60で指定された対応する連続番号又はタイムスタンプとの収集後の相関が可能になる。タイムスタンプ又は連続番号は、計器システム100全体を通じて一貫したものでなければならない。イベントのタイムスタンプは、トリガメッセージ60に含めることもできるし、トリガメッセージ60の受信者又は循環バッファの内容の受信者のいずれかの作用を後に受ける別個のメッセージを介して搬送することもできる。

0026

図3は、本技法による、ネットワークベースのトリガで使用される計器20の要素を示している。計器22〜24も、同様の要素を含むことができる。計器20は、ネットワーク通信用の機構を含む。この機構は、1組のアプリケーションコード120、プロトコルスタック122、媒体アクセスコントローラ124、及びネットワーク通信ライン50への物理インターフェース126を含む。

0027

計器20は、当該計器20に関連したイベントを処理するためのフロントエンド回路110を含み、LAN上のトリガメッセージを介して他の計器により信号で伝えられたイベントに応答する。計器20に関連したイベントには、計器20によって検出されたイベントが含まれる。フロントエンド回路110は、イベント検出器発生器112を含む。このイベント検出器/発生器112は、入出力チャネル130上の測定された信号に応答してイベント信号150を生成する。この測定された信号は、たとえば、対象となる物体30に関して測定された信号である。イベント信号150は、トリガ発生器114を起動する。これに応答して、トリガ発生器114は、トリガメッセージ60を生成し、ネットワーク通信ライン50を介して転送する。

0028

トリガ発生器114は、媒体アクセスコントローラ124にトリガメッセージ60を直接提供し、ネットワーク通信リンク50を介して転送する。それによって、トリガメッセージ60がアプリケーションコード120によって生成され且つプロトコルスタック122を通って下層に送られた場合に生じる待ち時間及びジッタが回避される。一実施形態では、トリガ発生器114は、トリガメッセージ60を収容したパケットを記憶するメモリを含む。このパケットは、事前に組み立てられ、イベント信号150に応答して媒体アクセスコントローラ124に向かうために待機している。アプリケーションコード120は、このパケットを事前に組み立てることができ、トリガ発生器114は、そのパケットに関連情報を挿入することができる。この関連情報は、たとえば、イベント識別子、タイムスタンプ、アプリケーションの文脈に固有の情報等である。一実施形態では、トリガ発生器114は、トリガメッセージ60の送信後になるまで、媒体アクセスコントローラ124に他の保留中送出パケットの送信を抑制させる。

0029

計器20は、トリガ検出器116を含む。このトリガ検出器116は、物理インターフェース126を通じてネットワーク通信ライン50を介して受信された入力トリガメッセージを検出する。トリガ検出器116は、各入力パケットプリアンブル部及び宛先アドレス部を検査することによって入力トリガメッセージを検出する。トリガ検出器116は、入力トリガメッセージを認識すると、その入力トリガメッセージの資格情報を検査して、その入力トリガメッセージを無視するかどうかを判断することもできる。トリガ検出器116は、入力トリガメッセージをフロントエンド回路110のトリガ応答回路118に提供する。このトリガ応答回路118は、入力トリガメッセージに対する応答を実行する。

0030

一実施形態では、トリガ検出器116及びトリガ応答回路118は、装備状態(armed state)及び非装備状態(unarmed state)を含む。装備状態では、次の入力トリガメッセージが、トリガ検出器116及びトリガ応答回路118を起動する。非装備状態では、入力トリガメッセージの受信による効果はない。

0031

図4は、トリガメッセージの転送の際の待ち時間及びジッタを引き起こす場合があるネットワークスイッチ40の要素を示している。図示する実施形態のネットワークスイッチ40は、入力キュー140、バックプレーン142、及び出力キュー144を含む。入力キュー140は、バックプレーン142が空きになるまで、入力メッセージを保持する。バックプレーン142の待ち時間は、出力キュー144の待ち時間と比較して小さくてもよい。たとえば、出力キュー144は、同じ宛先を有する複数のパケットを保持する場合、大きな待ち時間を課す場合がある。一実施形態では、ネットワークスイッチ40は、たとえばMACアドレスに基づいて、指定された宛先へトリガメッセージを経路指定するように事前に構成され、IP処理及びその関連した遅延が回避される。

0032

図5は、本技法による、ネットワークベースのトリガの待ち時間を最小にするために設けられた装備状態及び非装備状態を含む計器システム100の一実施形態を示している。装備メッセージ(arming message)62が、計器システム100を装備状態にするのに使用される。図示した実施形態では、コントローラ60、たとえばアプリケーションコントローラが、装備メッセージ60を生成し、且つネットワーク通信リンク56を介してネットワークスイッチ40及び計器20〜24にその装備メッセージを転送することにより、計器システムを装備状態にする。他の実施形態では、計器20〜24の1つ又は複数が、装備メッセージ62を生成することができる。計器システム100は、トリガメッセージの生成後又タイムアウト間隔後に、非装備状態に自動的に戻ることができる。

0033

装備状態では、計器20〜24のトリガ生成回路は、内部イベント又は外部イベントによる即時の起動に利用可能である。たとえば、計器20のイベント検出器/発生器112及びトリガ発生器114は、装備状態において、計器20の外部イベント又は内部イベントによる即時の起動に利用可能である。これに加えて、計器20〜22からのアウトバウンドネットワークトラフィックは、装備状態では、トリガメッセージの転送の遅延を防止するために抑制される。たとえば、計器20において、媒体アクセスコントローラ124が、トリガ発生器114によって生成されたトリガメッセージを送信するのに必要とされる場合、プロトコルスタック122からのアウトバウンドネットワークトラフィックが、装備状態では、媒体アクセスコントローラ124の競合を防止するために抑制される。すでに進行中のメッセージは、装備メッセージが受信された時に無効にすることができる。

0034

これに加えて、装備メッセージ62は、ネットワークスイッチ40に、出力キュー144を無効にさせたり、フラッシュさせたりすることができる。これによって、ネットワークスイッチ40におけるトリガメッセージの処理の遅延を最小にすることが可能になる。装備状態にある間、ネットワークスイッチ40内への他のネットワークトラフィックは、当該トラフィックがトリガメッセージの宛先デバイス目標としている場合に、ネットワークスイッチ40の入力においてキューに入れることもできるし、ネットワークスイッチ40の出力において無効にすることもできる。

0035

ネットワーク通信リンク50〜56を共有できる、たとえばリピータといった他のデバイスは、装備状態の間、送信を抑制する。

0036

装備状態にある間、計器20〜24が受信する唯一パケットタイプは、トリガメッセージである。アプリケーションが、資格情報を有しない単一のタイプのトリガメッセージのみを必要とする場合、計器は、トリガメッセージの最初のプリアンブルビットでトリガすることができ、それによって、復号時間が確保される。アプリケーションが複数のタイプのトリガメッセージを許容する場合、個々の計器によって競合を管理することができる。これに加えて、ネットワークスイッチ40は、競合がある場合に、複数のタイプのトリガメッセージに優先順位をつけるように構成することができる。

0037

本発明の上記詳細な説明は、例示の目的で提供されたものであり、網羅することを目的とするものでもなければ、開示した正確な実施形態に本発明を限定することを目的とするものでもない。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。

図面の簡単な説明

0038

本教示による、ネットワークベースのトリガを含む計器システムを示す図である。
一実施形態におけるトリガメッセージの1組の資格情報を示す図である。
本技法による、ネットワークベースのトリガで使用される計器の要素を示す図である。
トリガメッセージの転送の際の待ち時間及びジッタを引き起こす場合があるネットワークスイッチの要素を示す図である。
本技法による、ネットワークベースのトリガの待ち時間を最小にするために設けられた装備状態及び非装備状態を含む計器システムを示す図である。

符号の説明

0039

20、22、24:計器
30:対象となる物体
40:ネットワークスイッチ
60:トリガメッセージ
70:資格情報
100:計器システム

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