See also [[Software Telemetry]] ## Telemetry System Engineering > the purpose of a telemetry system is to collect data at a place that is remote or inconvenient and to relay the data to a point where the data may be evaluated ## Telemetry Applications Handbook [https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD1038198.pdf](https://t.co/bRf6gYHVXv) > An electrical system for measuring a quantity, transmitting the result to a different location, and then, indicating or recording the quantity measured. Interpretation is not part of the telemetry process. > ある量を測定し、その結果を別の場所に送信し、その後、測定した量を表示または記録する電気システム。解釈はテレメトリー・プロセスの一部ではない。 ## Deep Space Telecommunications Systems Engineering > A telemetry system conveys data collected by scientific instruments, as well as engineering information on the status of spacecraft, to the Deep Space Network (DSN). These days, telemetry systems are entirely digital. Not since the Rangers and the Lunar Orbiters of the 1960s has an analog telemetry system been designed into a deep-space mission. Of course, an analog information source can be made compatible with a digital telemetry system through the processes of sampling and quantization. Accordingly, this chapter addresses the means of telemetering digital data from a spacecraft to the DSN. [Telemetry System | SpringerLink](https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4757-4923-6_5) ## [[2019__Artificial Intelligence Review__Machine learning in telemetry data mining of space mission - basics, challenging and future directions]] > Telemetry is a set of measurements and readings of embedded devices required to infer the validity and condition of all satellite subsystems in a spacecraft bus and payload. ## Dictionaly New Oxford American Dictionary > the process of recording and transmitting the readings of an instrument ## Wikipedia [Telemetry - Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Telemetry#cite_note-NTRS-1) > **Telemetry** is the [in situ](https://en.wikipedia.org/wiki/In_situ "In situ") [collection of measurements](https://en.wikipedia.org/wiki/Data_collection "Data collection") or other data at remote points and their automatic [transmission](https://en.wikipedia.org/wiki/Data_transmission "Data transmission") to receiving equipment ([telecommunication](https://en.wikipedia.org/wiki/Telecommunication "Telecommunication")) for monitoring.[[1]] > テレメトリーとは、遠隔地で測定値やその他のデータをその場で収集し、モニタリングのために受信装置（テレコミュニケーション）に自動的に送信することである[1]。 ## ChatGPT o1 definition Yes. In the most commonly cited IEEE reference work for term definitions, *IEEE 100: The Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms*, “telemetry” does appear. A representative definition (as found in the 7th edition) is along the lines of: > **Telemetry** – *The science and technology of automatic measurement and transmission of data by wire, radio, or other means from remote sources to receiving stations for recording and analysis.* Different IEEE standards may phrase it slightly differently, but they generally converge on the idea of automatically measuring data in one location and transmitting it elsewhere for monitoring, analysis, or control. ## ChatGPT o1 ## 1．はじめに：テレメトリーとは何か テレメトリー（Telemetry）とは、遠隔地の物理量・化学量・生体情報など、多様なデータを自動的に計測し、通信回線（無線・有線・光など）を介して送受信を行う技術、あるいはその仕組みを指します。語源はギリシャ語の「tēle（遠く）」と「metron（測る）」に由来し、「遠隔測定」もしくは「遠隔計測」と訳されることがあります。工学分野においては、**制御**、**観測**、**監視**など、多様なプロセスに応用されており、システムの保守や性能評価、障害予測などのための重要な基盤技術として機能しています。 --- ## 2．テレメトリーの歴史的発展 ### 2.1 19世紀後半から20世紀初頭の黎明期 - **電信技術の発展と初期の自動計測** テレメトリーの概念は電信技術の発展とともに徐々に生まれました。19世紀後半、電報によって遠隔地の情報を伝達する仕組みが社会に普及し始めると、離れた場所の物理量を自動的に測定・伝送したいという需要が生まれました。初期には、**水位や気圧、温度**などを単純な電気信号に変換し、電報網を利用して伝送する試みが行われました。 - **気象観測への応用** 19世紀末から20世紀初頭にかけて、気象庁や軍隊などが遠隔地の気象データを集めるためにテレメトリーに近いシステムを開発しました。気象観測用の気球や観測所で得られた気温や気圧などの情報を電信回線経由で送信し、気象予報や軍事作戦の計画に利用するという試みが行われました。 ### 2.2 20世紀中盤の発展：無線技術と産業応用 - **無線通信技術との統合** 20世紀に入ると、無線通信技術が急速に発展しました。特に第二次世界大戦期におけるレーダーや暗号通信の研究成果によって、高周波数帯域や微弱信号の増幅・復調などの技術が飛躍的に向上しました。これにより、有線回線に依存しない遠距離通信が可能となり、航空機や船舶、ロケットなどの移動体からテレメトリーデータを送る仕組みが整っていきました。 - **産業分野でのテレメトリの普及** 戦後、石油・ガス産業や電力業界、水道・下水道などのインフラ分野では、分散した施設やパイプラインを遠隔監視・制御する必要がありました。そこでSCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）システムと呼ばれる形でテレメトリー技術が活用されるようになります。たとえば、**パイプラインの圧力・流量の連続監視**、**ダムや発電所の遠隔監視**、**鉄道の運行管理**などにテレメトリー技術が取り入れられました。 ### 2.3 宇宙開発とテレメトリー - **ロケット・人工衛星への応用** 1950年代後半から米ソを中心に宇宙開発競争が本格化すると、**打ち上げロケット**や**人工衛星**に搭載した各種センサーからのデータを地上局に送信する技術が必須となりました。これにより、テレメトリーはロケットの飛行状況や姿勢、宇宙空間での環境計測、人工衛星の健康状態モニタリングなどに不可欠な要素技術として急速に洗練されていきます。NASAをはじめとする宇宙機関は、軌道上での長距離通信を可能にする高度な変調方式や符号化方式を開発し、テレメトリーシステムの大幅な進歩をもたらしました。 - **深宇宙探査での技術革新** 月・火星・木星などへの探査ミッションでは、探査機からのデータを地球へ送り返す必要があります。数億キロメートルもの距離を通信しなければならないため、受信側（地上局）のパラボラアンテナやエラー訂正符号の開発が進み、現在の高感度・高精度なデジタル通信技術の確立に大きく貢献しました。 ### 2.4 現代：デジタル技術とネットワークの融合 - **デジタル化とコンピュータの普及** 20世紀後半から21世紀初頭にかけて、アナログ信号のデジタル化とコンピュータ技術の普及により、テレメトリーシステムはより高精度・高速・多チャンネル化が進みました。データはデジタル信号に変換され、誤り訂正や圧縮技術を駆使して効率的に送信されるようになり、インターネットや専用線と組み合わせることで、世界中どこからでもリアルタイムに計測データを取得・解析することが可能になりました。 - **IoT (Internet of Things) 時代への飛躍** センサーと通信モジュールのコスト削減・小型化により、工業分野を含むあらゆるシステムでテレメトリーが活用されるようになりました。いわゆるIoT技術の普及によって、工場や倉庫、農業設備、交通インフラ、医療機器などでセンシングと遠隔監視が組み合わされ、業務の効率化や高度なデータ分析が進んでいます。 --- ## 3．工学分野における定義と役割 ### 3.1 テレメトリーの一般的な定義 工学的には、テレメトリーは**「遠隔地の情報（計測値）を通信手段を用いて伝送し、受信側で解析・表示・蓄積を行うシステム」**と定義されます。情報の取得から解析までの一連のプロセスを指すこともあり、以下のようなサブシステムから構成されます。 1. **センサー・計測部** 対象となる物理量や化学量、生体信号などを正確に検出する。 2. **データ収集・変換部** アナログ信号をデジタル化したり、適切な符号化・圧縮を行う。 3. **通信部** 有線・無線・光通信などを介してデータを送信・受信する。 4. **受信・解析部** 受信したデータを復号・展開し、可視化・蓄積・解析を行う。 5. **制御フィードバック部（オプション）** 取得した情報を基に遠隔制御を行う。テレコマンド（telecommand）と呼ばれる場合もある。 ### 3.2 工学分野ごとの応用例 1. **機械工学** - エンジン性能監視：自動車レースや航空機エンジンの状態（回転数、温度、圧力など）をリアルタイムに取得し、メンテナンスや運用最適化に活用。 - 産業機器の予知保全：振動や応力などを常時モニタリングし、異常兆候を検知してダウンタイムを削減。 2. **電気・電子工学** - 発電所・変電所の遠隔監視：SCADAシステムを用いて電圧・電流・周波数などを監視し、負荷バランスや故障を管理。 - スマートメーター：家庭やビルの電力使用量をリアルタイムに集計し、効率的なエネルギー管理を可能にする。 3. **化学工学・プロセス工学** - プラント制御：化学反応器や精製装置の温度・圧力・流量を遠隔監視し、制御パラメータを適切に調整。 - バイオプロセス計測：バイオリアクター内の溶存酸素、pH、培養細胞の状態をモニタリングし、高品質な生産を実現。 4. **航空宇宙工学** - 航空機のフライトデータモニタリング：計器データを地上で受信し、機体の異常検知やフライト安全性向上に役立てる。 - 人工衛星・宇宙探査機のデータ通信：温度、姿勢、加速度などのオンボード計測を地上局に送信し、ミッション遂行を支援。 5. **土木工学** - ダム・橋梁の健康モニタリング：歪みや振動、傾きを常時監視し、災害や老朽化に対して早期警告を行う。 - 地盤計測：地滑りや地震計などの測定結果を遠隔送信し、防災対策に活用。 6. **医用工学・生体工学** - 遠隔医療：患者の心拍・血圧・酸素飽和度などをモニタリングし、医療機関でリアルタイムに把握する。 - ウェアラブルデバイス：健康管理やスポーツトレーニングなどで身体情報を測定し、クラウドにデータを送信して分析。 7. **情報工学・ソフトウェア工学** - サーバ・ネットワーク監視：CPU使用率やメモリ使用量、通信量をテレメトリーとして収集し、トラブルシューティングや負荷分散に活用。 - 分散システムでのログ収集：マイクロサービス環境でのサービス間通信やコンテナの稼働状況をリアルタイムに集約し、可観測性（observability）を高める。 --- ## 4．テレメトリーの技術的要素 ### 4.1 通信方式と変調技術 テレメトリーでは多様な通信方式が用いられます。**有線**では光ファイバやイーサネット、シリアル通信などが一般的であり、**無線**では衛星通信・携帯通信・Wi-Fi・Bluetooth・LPWA（LoRaWAN、Sigfoxなど）などが広く利用されます。さらに、遠距離・高信頼性が求められる場合には、**変調方式**（PSK, QAM など）や**符号化方式**（エラー訂正符号など）の選択が重要になります。 ### 4.2 セキュリティと信頼性 遠隔地から重要なデータを伝送する場合、**データの機密性**や**整合性**が大きな課題です。暗号化や認証技術によって不正なアクセスやデータ改ざんを防ぎ、再送制御や冗長構成によって通信途絶やデータ欠損を最小限に抑える設計が必要です。また、産業分野や宇宙分野などでは、万一の通信途絶が大きな損害につながるため、フェイルセーフ設計やバックアップ回線などの導入が不可欠となります。 ### 4.3 時系列データ解析とビッグデータ テレメトリーによって収集されるデータは、**連続的あるいは周期的な時系列データ**であることが多いです。大規模システムや多チャンネルセンサーから膨大なデータが集まる場合、適切な**データベース**や**クラウドコンピューティング**基盤を整備し、リアルタイム分析や機械学習による異常検知を行うことで、より高度なインサイトを引き出すことが可能となります。 --- ## 5．まとめと展望 テレメトリーは、産業革命以降の社会インフラの整備から始まり、軍事・宇宙・産業・医療など幅広い分野で多様な要件に応じて発展してきました。電信や無線通信の発展、宇宙開発競争やコンピュータ技術の進歩、そして近年のIoT時代の到来など、歴史的に大きな転換点を経ながら、その重要性を増し続けています。 今後は、5G/6Gや低軌道衛星通信といった**高速・高信頼通信技術**の普及や、センサーの超低消費電力化により、さらに多くの場面でテレメトリーが活用されると考えられます。特に**自動運転**や**ドローン**、**遠隔手術**など、人命や社会インフラに直接関わる領域での需要は一段と高まり、そこで得られたビッグデータを解析することで新しい価値を創出することが期待されます。 テレメトリーは単なる「遠隔計測」にとどまらず、**リアルタイム制御**や**予知保全**、**災害対策**、**新しいサービスの創出**を支える基盤技術として、今後も工学分野を横断しながら発展を続けていくでしょう。 --- ### 参考文献例 - O’Neil, J. et al. _Telemetry Systems Engineering_. Artech House, 2019. - NASA Official Site. “Telemetry & Communications.” (各種宇宙探査ミッションの技術資料) - IEEE Standards Association. _IEEE Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems_. - P. F. Zweifel, _SCADA and telemetry systems: principles and practices_, Institution of Engineering and Technology, 2020. --- 以上のように、テレメトリーは19世紀末の電報技術から連綿と発展し、今日ではネットワーク技術と融合して、あらゆる工学分野で不可欠なインフラとなっています。通信技術と計測技術の継続的な進歩により、データ収集と制御のリアルタイム化・自動化がさらに高度化することが期待されます。 # Gemini 2.0 Flash Thinking ## 工学分野における「テレメトリー」の歴史と定義の詳細な考察 工学分野における「テレメトリー」は、遠隔地に存在する対象物の情報を計測し、それを通信手段を用いて送信し、受信側で表示・記録・分析する技術体系を指します。この技術は、物理的にアクセスが困難な場所や危険な場所、あるいは広範囲に分散した対象物の状態を把握するために不可欠であり、その歴史は工学の進歩と深く結びついています。 ### テレメトリーの定義 テレメトリーの定義は、時代や応用分野によって微妙なニュアンスの違いがありますが、共通する要素は以下の通りです。 * **遠隔計測 (Remote Measurement):** 計測対象に物理的に接触することなく、センサーや計測器を用いてデータ収集を行うこと。 * **データ伝送 (Data Transmission):** 収集したデータを、無線、有線、光ファイバーなどの通信手段を用いて送信すること。 * **データ受信・処理 (Data Reception and Processing):** 送信されたデータを受信し、目的に応じて表示、記録、分析、制御などの処理を行うこと。 より包括的な定義としては、以下の要素を含めることができます。 * **リアルタイム性 (Real-time Capability):** 多くの応用において、データをほぼ瞬時に伝送・処理する能力が求められます。 * **信頼性 (Reliability):** 過酷な環境下や長期間の運用においても、安定したデータ収集・伝送が可能なこと。 * **多様なデータ型 (Diverse Data Types):** 温度、圧力、流量、電圧、位置情報、画像、音声など、様々な種類のデータを扱えること。 * **双方向通信 (Two-way Communication):** 一部の高度なシステムでは、遠隔地から計測器や制御対象に対してコマンドを送信することも可能です。 ### テレメトリーの歴史 テレメトリーの歴史は、19世紀後半に気象観測や初期の電気通信技術の発展とともに始まりました。以下に、主要な発展段階を年代順に示します。 **1. 前史 (19世紀後半 - 20世紀初頭):** * **初期の気象観測:** 気球に取り付けた計測器から、旗や信号弾を用いて情報を伝達する試みが行われました。これは、現代的な意味でのテレメトリーとは異なりますが、遠隔地の情報を取得しようとする初期の試みと言えます。 * **電気通信の基礎技術:** 電信や電話の発明は、データ伝送の基盤となる技術を提供しました。 **2. 黎明期 (1920年代 - 1930年代):** * **有線テレメトリーの登場:** 水力発電所の水位や送電線の電圧などを、有線回線を通じて遠隔監視するシステムが登場しました。これは、産業分野におけるテレメトリーの始まりと言えます。 * **無線テレメトリーの萌芽:** 初期のアマチュア無線家などが、実験的に無線によるデータ伝送を試みました。 **3. 発展期 (1940年代 - 1950年代):** * **軍事・航空宇宙分野での応用:** 第二次世界大戦中、ミサイルや航空機の飛行試験において、テレメトリーが重要な役割を果たすようになりました。無線技術の発展により、リアルタイムでの飛行データの収集が可能となり、開発効率が大幅に向上しました。 * **パルスコード変調 (PCM) の導入:** アナログデータをデジタルデータに変換して伝送するPCM技術が登場し、ノイズ耐性とデータ精度の向上が図られました。これは、現代のデジタルテレメトリーの基礎となる技術です。 * **FM/FMテレメトリー:** 周波数変調 (FM) を二重に使用する方式が開発され、複数のセンサーからのデータを同時に伝送することが可能になりました。 **4. 多様化期 (1960年代 - 1980年代):** * **宇宙開発の進展:** 人工衛星や宇宙探査機の運用にテレメトリーは不可欠となり、より高度な耐環境性や長距離伝送能力を持つシステムが開発されました。 * **医療分野への応用:** 心電図 (ECG) や脳波 (EEG) などを無線で送信するモバイルテレメトリーが登場し、患者のモニタリングに革命をもたらしました。 * **産業分野での普及:** 石油・ガスプラント、化学工場、電力網など、様々な産業分野でプラントの監視や制御にテレメトリーが広く利用されるようになりました。 * **デジタル技術の進展:** マイクロプロセッサーの登場により、より小型で高性能なテレメトリーシステムが開発され、データ処理能力も向上しました。 **5. ネットワーク化・スマート化期 (1990年代 - 現在):** * **インターネットとモバイル通信の普及:** インターネットや携帯電話網を利用したテレメトリーシステムが登場し、地理的な制約が大幅に緩和されました。 * **IoT (Internet of Things) の隆盛:** 様々なセンサーがネットワークに接続され、大量のデータを収集・分析するIoTの概念が普及し、テレメトリーはその重要な要素技術となっています。 * **ビッグデータ解析とAIの活用:** 収集された大量のテレメトリーデータを、ビッグデータ解析技術や人工知能 (AI) を活用して分析し、異常検知、故障予測、最適化などに役立てる動きが活発化しています。 * **ウェアラブルデバイスの普及:** スマートウォッチやフィットネストラッカーなどのウェアラブルデバイスを通じて、生体情報をリアルタイムでモニタリングするテレメトリーが一般的になりました。 ### 工学分野全体におけるテレメトリーの応用 テレメトリーは、工学分野全体にわたって広範に応用されています。以下に、主要な応用分野と具体的な例を示します。 **1. 航空宇宙工学:** * **飛行試験:** 航空機やロケットの飛行中の各種データ (速度、高度、姿勢、エンジン性能など) をリアルタイムで収集し、開発・評価に役立てます。 * **人工衛星・宇宙探査機運用:** 衛星の状態監視、姿勢制御、搭載機器の制御、科学観測データの地球への送信などに利用されます。 * **有人宇宙飛行:** 宇宙飛行士の生体情報 (心拍数、血圧など) を地上でモニタリングし、安全確保に貢献します。 **2. 自動車工学:** * **車両開発:** 試験走行中の車両から各種データ (エンジン性能、ブレーキ性能、操舵情報など) を収集し、車両の性能評価や改善に役立てます。 * **モータースポーツ:** レース中の車両からリアルタイムでデータを収集し、チームが戦略を立てたり、車両のトラブルシューティングを行ったりするために利用されます。 * **コネクテッドカー:** 車両の位置情報、走行状況、故障情報などをサービスプロバイダーに送信し、ナビゲーション、緊急通報、メンテナンスサービスなどに利用されます。 **3. 環境工学:** * **気象観測:** 気象衛星や気象ブイから、気温、湿度、風速、降水量などのデータを収集し、気象予報や気候変動の研究に役立てます。 * **水質モニタリング:** 河川、湖沼、海洋などの水質を自動的に測定し、汚染状況の把握や環境保全に貢献します。 * **大気汚染モニタリング:** 大気中の有害物質濃度を測定し、環境政策の策定や健康被害の抑制に役立てます。 **4. 医療工学:** * **患者モニタリング:** ICU (集中治療室) や手術室などで、患者のバイタルサイン (心電図、血圧、呼吸数など) をリアルタイムで監視します。 * **在宅医療:** 高齢者や慢性疾患患者の自宅での状態をモニタリングし、早期の異変発見や適切な医療介入を支援します。 * **スポーツ医学:** アスリートの運動中の生理学的データを収集し、トレーニング効果の評価やパフォーマンス向上に役立てます。 **5. 産業工学:** * **プラント監視:** 石油・ガスプラント、化学工場、発電所などの設備の状態を監視し、異常検知、故障予測、効率的な運転管理に役立てます。 * **製造業:** 生産ラインの稼働状況、製品の品質、設備の故障予兆などをモニタリングし、生産性の向上や品質管理に貢献します。 * **建設業:** 建設機械の稼働状況、作業員の安全状況などを監視し、現場の効率化や安全確保に役立てます。 **6. エネルギー工学:** * **電力系統監視:** 発電所、送電線、変電所などの状態を監視し、電力供給の安定化や効率化に貢献します。 * **再生可能エネルギー:** 太陽光発電や風力発電設備の発電量、気象条件などをモニタリングし、発電量の予測や設備の効率的な運用に役立てます。 **7. その他:** * **防災・減災:** 地震、津波、火山活動などの自然災害を早期に検知し、警報発令や避難誘導に役立てます。 * **農業:** 土壌水分、気温、日照時間などのデータを収集し、効率的な灌漑や施肥管理に役立てます。 * **交通システム:** 交通量、車両速度、交通渋滞状況などをリアルタイムで把握し、交通管制や情報提供に役立てます。 ### テレメトリーの将来展望 テレメトリーは、今後も技術革新とともに進化し、その応用範囲はさらに拡大すると予想されます。 * **IoTの深化:** より多くのセンサーがネットワークに接続され、収集されるデータ量は飛躍的に増加するでしょう。 * **AI・機械学習の活用:** 大量のテレメトリーデータをAIや機械学習技術を用いて解析し、より高度な異常検知、故障予測、最適化などが実現されるでしょう。 * **5G/6Gなどの高速通信技術の普及:** 大容量データをリアルタイムに伝送することが可能となり、より高度な制御や遠隔操作が実現されるでしょう。 * **小型化・低消費電力化:** より小型で低消費電力なセンサーや通信モジュールが開発され、様々な環境への組み込みが容易になるでしょう。 * **セキュリティの強化:** データの機密性や完全性を確保するためのセキュリティ技術の重要性がますます高まるでしょう。 ### まとめ テレメトリーは、遠隔地の情報を計測・伝送・処理する重要な工学技術であり、その歴史は工学の進歩とともに発展してきました。航空宇宙、自動車、環境、医療、産業など、幅広い分野で不可欠な技術として活用されており、IoT、AI、高速通信技術などの進展により、その重要性は今後ますます高まることが予想されます。テレメトリーは、私たちの生活をより安全で便利にし、様々な社会課題の解決に貢献する、未来を拓くための重要な技術と言えるでしょう。