CN105431343A - 交通工具群组监视 - Google Patents

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CN105431343A CN201480042475.5A CN201480042475A CN105431343A CN 105431343 A CN105431343 A CN 105431343A CN 201480042475 A CN201480042475 A CN 201480042475A CN 105431343 A CN105431343 A CN 105431343A
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Abstract

提供了用于单独地及作为关联的交通工具的群组来管理交通工具的解决方案。交通工具节点可位于群组中的每个交通工具上并且获得并处理来自同样位于该交通工具上的多个传感器的数据。交通工具节点可用被配置为使用无线通信解决方案与被指派给该群组的群组系统直接或间接通信。该群组系统可用获取整个关联交通工具的群组的监视数据，该监视数据可被用来管理关联交通工具的群组和/或群组中的一个或多个个体交通工具。该群组系统可以位于作为关联交通工具的群组的一部分行驶的交通工具上或者位于固定的位置。

Description

交通工具群组监视
对相关申请的引用
本申请要求2013年6月17日提交的、题目为“Vehiclegroupmonitoringsystem”的共同未决的美国临时申请No.61/956792的权益，该申请通过引用而并入本文。
技术领域
本公开一般地涉及交通工具监视，并且更特别地，涉及在多个相关的交通工具(例如，作为关联群组的一部分)正在行驶时监视所述交通工具的操作状况。
背景技术
包括汽车、飞机等在内的现代交通工具包含能够监视并跟踪交通工具的各种构件的操作状况的传感器系统。在构件的操作中被识别的问题被报告给交通工具的控制和监视系统。而且，例如，在交通工具正在进行维护时，有关交通工具的构件的操作的数据可以被下载到维护系统等。
无线传感器节点已经被实现在某些交通工具应用中。对于许多交通工具应用，功率采集被限制到小的功率量。结果，交通工具应用中使用的典型的无线传感器节点受到严重的功率限制，并且对于任何大量的数据具有很短(例如，几十英尺)的传输范围。
网状网络允许网络中的节点中继来自不能与给定节点直接通信的其它节点的数据。但是，这些网络很快地达到其中数据吞吐量变得远低于带宽所指示的吞吐量的饱和点，这是因为大部分的网络容量实际上由确定哪些节点可以向前传递数据以及经由哪些其它节点的节点占用。例如，通常所实现的众所周知的“Zigbee”802.15.4协议具有大约256kbps的理论带宽，但是对于相当大的阵列在实践中将会倾向于仅达到大约36kpbs—或约为理论容量的14％。在一种方法中，线性中继被实现以部分地缓解带宽问题，这是因为不再需要协商哪些节点可以传递信息以及传递到哪里。
发明内容
本发明的各方面提供了用于单独地以及作为关联交通工具的群组来管理交通工具的解决方案。交通工具节点可以位于群组中的每个交通工具上并且从同样位于该交通工具上的多个传感器获得并处理数据。交通工具节点可以被配置为使用无线通信解决方案与指派给该群组的群组系统直接或间接通信。群组系统可以获取针对整个关联交通工具的群组的监视数据，该监视数据可以被用来管理关联的交通工具的群组和/或群组中的一个或多个个体交通工具。群组系统可以位于作为关联交通工具的群组的一部分行驶的交通工具上或者位于固定的位置。
本发明的第一方面提供了一种方法，该方法包括：在位于第一交通工具上的交通工具节点上，确定被指派为管理与包含多个交通工具的关联交通工具的群组对应的数据的群组系统，其中所述群组系统位于远离第一交通工具处；在第一交通工具处于所述关联交通工具的群组内时，在所述交通工具节点处接收来自位于第一交通工具上的多个传感器的第一交通工具操作数据；在所述交通工具节点上处理所述操作数据以生成与第一交通工具对应的监视数据；并且从所述交通工具节点发送所述监视数据以在所述群组系统上进行处理。
本发明的第二方面提供一种系统，该系统包含：第一交通工具，包含：第一交通工具节点；以及多个传感器，其中第一交通工具节点被配置为执行一种方法，所述方法包括：确定与第一交通工具对应的群组系统，其中所述群组系统位于远离第一交通工具处；接收来自所述多个传感器的操作数据；处理所述操作数据以生成与第一交通工具对应的监视数据；并且发送所述监视数据以在所述群组系统上进行处理，其中第一交通工具节点具有小于1千米的通信范围。
本发明的第三方面提供一种系统，该系统包含：包含至少一个计算设备的群组系统；以及包含多个被管理的轨道交通工具的编组，其中所述多个被管理的轨道交通工具中的每一个都包含：交通工具节点；以及多个传感器，其中所述交通工具节点被配置为执行一种方法，所述方法包括：接收来自所述多个传感器的操作数据；处理所述操作数据以生成用于相应的轨道交通工具的监视数据；并且发送所述监视数据以在所述群组系统上进行处理，其中所述群组系统被指派为管理与所述多个被管理的轨道交通工具对应的数据以及所述编组中的多个交通工具节点与监视系统组之间的通信。
本发明的其它方面提供包括和/或实现本文所描述的某些或全部动作的方法、系统、程序产品以及它们各自的使用及生成方法。本发明的示例性方面被设计解决本文所描述的一个或多个问题和/或没有讨论的一个或多个其它问题。
附图说明
根据以下结合描绘本发明的各个方面的附图对本发明的各个方面所作的详细描述，本公开内容的这些及其它特征将更容易理解。
图1示出了根据实施例的包含关联交通工具的示例性群组的环境。
图2示出了根据实施例的位于交通工具上的示例性交通工具节点和示例性传感器节点的更详细视图。
图3示出了根据实施例的示例性群组系统的更详细视图。
图4示出了根据实施例的示例性轨道交通工具。
图5示出了根据实施例的包含具有位于其上的群组系统的火车头的示例性火车。
图6示出了根据实施例的示例性编组的顶视图。
图7示出了根据实施例的示例性知识图。
图8示出了根据实施例的示例性铁路站场。
图9示出了根据实施例的传感器节点的操作的示例性流程图。
图10示出了根据实施例的交通工具节点的操作的示例性流程图。
图11示出了根据实施例的包含交通工具节点的轨道交通工具的示例性群组。
应当注意，附图可以不是按比例绘制的。附图意在仅描绘本发明的典型方面，因此不应当被认为对本发明的范围进行限定。在附图中，相同的附图标记表示各图中的相同元件。
具体实施方式
发明人认识到了现有技术的交通工具监视方法的若干限制。例如，至今，还没有交通工具监视方法设法使用被指派为针对群组中的每个交通工具来管理监视数据的获取和转发的单个计算机系统、来监视并跟踪按照关联的群组行驶的多个交通工具的操作状况。结合火车或编组(consist)上包含的轨道交通工具来示出和描述本发明的示例性方面。但是，应当理解，本发明的实施例同样可应用于相关交通工具的其它群组。这些群组包括，例如，军事或商业护卫队(convoy)、多个交通工具的分组(例如，按照车队(platoons)、飞行编队(flights)、舰队(fleets)等)等。发明人认识到，当前的交通工具监视方法被限制于特定的交通工具和/或在交通工具正在被服务时获取数据。对一队交通工具的任何类型的监视都通过分析离线获取的数据来进行，并且其被限制于长期的编队管理计划。从这个意义上来说，这些方法都不能在交通工具正在行驶时整体地以及单独地考虑相关交通工具的群组的运动和功能。
另外，当前的交通工具监视方法并不很适于实现在诸如轨道交通工具之类的交通工具上，这些交通工具缺少机载的控制或导航系统，通常缺少能够产生和/或分发相当大量的电力等的机载发电源(例如，内燃机)。结果，在这样的交通工具上收集的数据不能在不确保可以将数据传达到可以采取动作的控制位置(诸如操作火车头)的情况下使用。轨道交通工具与火车头之间的距离会给任何这样的通信造成障碍。特别地，使用节能设计(通常为真正独立的、低至0维护的节点所需)来实现的节点的传输范围(例如，几十英尺)的限制使得在单个网络“跳(hop)”中桥接多辆汽车不可行。由于相关交通工具的群组中交通工具所位于的顺序的潜在变化，使用线性中继是不切实际的。而且，在较接近控制位置的节点(例如，在与具有大量(例如，50或更多)车辆的火车中的火车头较接近的轨道车辆上)上的带宽需求急剧上升，线路中的最后的节点不仅传输它自己的数据而且还传输所有之前的交通工具的数据。而且，数据要传输到的适当的控制位置会随时间变化(例如，轨道车辆被转移到具有不同火车头的另一火车)，使确定与其通信的适当位置(例如，火车头或轨道站场)成为了共享该数据的额外障碍。
本文所描述的本发明的实施例可以解决之前的方法的一个或多个限制。例如，实施例提供了具有作为网络的中心元素的交通工具的总体网络体系结构。网络操作可以包括动态识别包含交通工具节点的交通工具的关联群组，所述交通工具节点可以与关联的群组系统通信同时忽略其它本地群组系统。每个交通工具节点可以与所指派的群组系统通信、自动确定群组系统和/或响应于操作状况而动态改变群组系统。用于相关交通工具的群组的交通工具节点可以使用高效的数据中继设计，以在没有使个体交通工具节点过载的情况下确保数据吞吐量。实施例还提供了可以聚集并管理相应的交通工具的数据和/或具有比包含于交通工具上的个体传感器节点高的功率和/或计算能力的智能交通工具节点。智能交通工具节点的使用可以降低传感器的功率和/或计算要求，同时交通工具节点与传感器的整体可以提供先进的交通工具识别以及状况跟踪/监视。应当理解，这些创新仅仅是对本文所描述的创新的示例性说明。
如同上文所指出的，本发明的方面提供了用于单独地以及作为关联交通工具的群组来管理交通工具的解决方案。交通工具节点可以位于群组中的每个交通工具上并且获取和处理来自同样位于该交通工具上的多个传感器的数据。交通工具节点可以被配置为使用无线通信解决方案与被指派给该群组的群组系统直接或间接通信。该群组系统可以获取针对整个关联交通工具的群组的监视数据，该监视数据可以被用来管理关联交通工具的群组和/或群组中的一个或多个个体交通工具。群组系统可以位于作为关联交通工具的群组的一部分行驶的交通工具上或者位于固定的位置处。如本文所使用的，除非另有指出，否则术语“组(set)”指的是一个或多个(即，至少一个)，短语“任何解决方案”指的是任何现在已知的或者以后开发出的解决方案。
转至附图，图1示出了根据实施例的包含关联交通工具12A-12C的示例性群组10的环境。如本文所描述的，交通工具12A-12C按照使得交通工具12A-12C正在一起行驶的方式被使用。每个交通工具12A-12C被示出为包含位于其上的交通工具节点14A-14C和多个传感器16A-16C。在交通工具12A-12C的操作期间，传感器16A-16C可以获取操作数据并且使用任何解决方案将操作数据传达给相应的交通工具节点14A-14C。每个交通工具节点14A-14C可以被配置为处理该操作数据。另外，每个交通工具节点14A-14C可以传达针对交通工具12A-12C的监视数据以在群组系统18上进行处理。群组系统18可以被配置为对监视数据执行任何类型的处理。例如，群组系统18可以被配置为作为网关来操作，在这种情况下，群组系统18可以存储监视数据并将其转发给一个或多个监视系统20。另外，群组系统18可以被配置为处理监视数据，以便影响关联交通工具12A-12C的群组10行驶的方式的一个或多个方面。该影响可以包括例如暂时停止群组10以解决问题、调整群组10行驶的速度、改变群组10的原始路线等。例如，群组10可以最初开始以第一速度行驶、并且响应于检测到的问题而减速、在一段时间的操作之后响应于确认没有检测到的问题而加速等。
群组10可以使用任何解决方案来定义。例如，交通工具12A-12C(诸如编组、火车、半挂车的一部分等)可以彼此物理连接并且因此一起行使。如本文所使用的，如果两个交通工具(诸如交通工具12A、12C)直接连接(例如，经由位于每个交通工具上的耦接机构)或者如果它们间接连接(例如，经由与一个或多个中间的交通工具(诸如交通工具12B)的耦接)，则它们彼此物理连接。作为替代地，群组10可以由具有同一目的地、沿同一路线行驶等的多个独立操作的交通工具12A-12C来定义。在这种情况下，示例性的群组10包括护卫队、车队、舰队等。而且，示例性的群组10可以另外包括正同时沿着同一路线(诸如高速公路)行驶的另外不相关的交通工具12A-12C。在任一种情况下，群组10可以被预先定义、按照自组(adhoc)的方式被确定、被动态地改变等。
群组系统18可以位于任何不同位置处。例如，群组系统18可以位于群组10中的交通工具12A-12C上或者位于与群组10关联的另一交通工具上。从这个意义上来说，当群组10为火车时，群组系统18可以位于用来给火车提供动力的轨道车(例如，火车头)上。类似地，当群组10为半挂车时，群组系统18可以位于牵引车上。对于包含多个独立操作的交通工具12A-12C的其它类型的群组10，群组10中的交通工具12A-12C可以被指定为使用任何解决方案的控制交通工具(例如，引导车、指挥车等)。另外，群组系统18可以位于远离任何交通工具处。例如，群组系统18可以位于固定位置，例如，与交通工具12A-12C行驶的路线相邻。从这个意义上来说，群组系统18可以位于铁路站场中、与高速公路相邻、沿着航道等。而且，虽然示出了单个群组系统18，但是应当理解，群组10在单个行程期间可以使用多个不同的群组系统18。另外，在一个位置处可以存在多个可能的群组系统18。在这种情况下，群组10中的交通工具节点14A-14C可以被配置为与适当的群组系统18通信，如本文所描述的。在任一种情况下，每个交通工具节点14A-14C都可以在任何给定的时间处仅与单个群组系统18通信。
可以使用任何解决方案来实现每个交通工具节点14A-14C和传感器16A-16C。在一实施例中，传感器16A-16C被实现为能够使用无线通信解决方案与相应的交通工具节点14A-14C通信的节点。从这个意义上来说，图2示出了根据实施例的位于交通工具12上的示例性交通工具节点14和示例性传感器节点16的更详细视图。在一实施例中，每个节点14、16使用任何解决方案被永久或暂时地固定到交通工具的某位置，这确保了节点14、16将不会在使用期间脱离交通工具12并且节点14、16可以按照期望的方式起作用。每个节点14、16被示出为包含处理构件22、存储构件24、传感器构件26和电源构件28。每个构件22、24、26、28可以基于任何不同类型的操作特性来选择。在一实施例中，交通工具节点14及其相应的构件提供比传感器节点16高的计算能力。
处理构件22可以包括能够控制相应的节点14、16的操作的任何类型的构件。用于相应的节点14、16的适当的处理构件22可以使用任何解决方案来选择，例如，基于一个或多个操作特性(包括但不限于处理速度、功率需求、尺寸、存储器、设备控制能力等)来选择。类似地，用于相应的节点14、16的存储构件24可以使用任何解决方案来选择，例如基于一个或多个特性(包括但不限于存储容量、功率需求、存储类型、存储性能等)来选择。在一实施例中，用于每个节点14、16的存储构件24被选择为具有足够大的容量，以为相应的数据(例如，传感器数据)提供缓冲达目标时间段。在这种情况下，存储构件24可以保持和恢复可能已经在传输过程中丢失的、无法被传输的数据达该目标时间段等。
在一实施例中，交通工具节点14包括可以使传感器节点16较不复杂的一个或多个专门特征。这些较不复杂的传感器节点16因此会需要较小的功率(例如，为超低功率器件)、被构造为较小从而使得它们可以适配于额外的位置等。但是，应当理解，传感器节点16可以是任何尺寸的、具有任何期望量的计算能力(例如，以在将数据传输给交通工具节点之前处理数据)等。可以由交通工具节点14实现的示例性特征包括(但不限于)聚集接收自位于交通工具12上的所有传感器节点16的操作数据的能力；处理操作数据以生成针对交通工具12的监视数据的能力；等等。该处理可以包括，例如，噪声过滤、直接数据分析、趋势分析、模式识别等。在一示例性的实施例中，交通工具节点14可以对操作数据(诸如震动数据)执行快速傅立叶变换(FFT)，以检测可以指示各种缺陷的特定模式。而且，交通工具节点14可以融合接收自多个传感器节点16的操作数据，以分析交通工具操作的一个或多个方面、过滤掉(例如，来自发生故障的传感器的)不良数据等。
传感器构件26和/或电源构件28可以基于用于相应的节点14、16的特定应用来选择。特别地，节点14、16的传感器构件26可以被配置为在相应的交通工具12正在运动时获取任何不同类型的数据。示例性的传感器包括(但不限于)应变计、加速度计、振动、温度、声波等，这些项中的一项或多项可以被包含于传感器构件26中。在一实施例中，针对交通工具节点14和/或传感器节点16的传感器构件26包含GPS系统。
类似地，电源构件28可以包含用于与外部电源(在可用时)、电池、一个或多个发电设备等连接的接口。在一实施例中，用于传感器节点16的电源构件28包括能够在交通工具12正在运动时生成足够的电力来操作传感器节点16的发电设备。从这个意义上来说，电源构件28可以包含被配置为使用任何解决方案(例如，压电的解决方案、电磁的解决方案等)从交通工具12的运动中生成电力的功率采集设备。在另一实施例中，用于交通工具节点14的电源构件28可以包含可再生的电源(诸如尺寸足够大的太阳能板)以使用合理的太阳光量来生成用于操作交通工具节点14的相当大的电力。在这种情况下，电源构件28和/或整个交通工具节点14可以被安置在有利于在交通工具12的操作期间接收相当大的太阳光量的位置，诸如在交通工具12顶(root)上。但是，应当理解，太阳能板只是各种类型的发电设备的示例。例如，一实施例可以包括电磁式发电机、风力涡轮机，和/或其它类型的发电设备。
交通工具节点14被示出为包含通信构件30，该通信构件30可以操作地连接到天线构件32，同时传感器节点16包含通信构件34。通信构件34可以被配置为使用任何解决方案与交通工具节点14的通信构件30通信。例如，每个通信构件30、34可以包含用于交通工具节点14与传感器节点16之间的无线通信的收发器(诸如射频收发器)。适当的收发器可以使用任何解决方案来选择，例如基于包括(但不限于)操作范围、带宽、可编程性、安全性、尺寸、功率要求等在内的一个或多个操作特性来选择。
交通工具节点14还可以被配置为与位于关联交通工具的群组中的另一交通工具12上的另一交通工具节点14通信和/或与群组系统18通信。在任一种情况下，通信构件30都可以包含一个或多个额外的发送器/接收器，该一个或多个额外的发送器/接收器使交通工具节点14能够经过较长的距离例如与位于另一交通工具上的交通工具节点、群组系统18等通信，如本文所描述的。例如，交通工具节点14可以使用被实现为通信构件30的一部分的较远程的无线通信收发器以实现通信功能。在一实施例中，通信构件30包含各自都具有不同的功率水平、信道等的多个收发器，以实现不同类型的通信。在一更特别的实施例中，通信构件30包含用来与附近的传感器节点16进行通信的短程通信系统(例如，基于收发器芯片的Nordic线)，以及用来与其它交通工具节点和/或群组系统18进行通信的较高功率的、较远程的收发器(诸如Nanotron公司的收发器)。
在一实施例中，交通工具节点14与传感器节点16之间的通信可以是直接的或间接的。例如，根据交通工具12的设计、传感器节点16的位置、存在于交通工具12中的货物等，传感器节点16可能不能与交通工具节点14直接通信。从这个意义上来说，交通工具节点14和传感器节点16可以实现其中通信网络中的所有节点14、16都可以根据需要彼此通信的网络设计，诸如网状通信网络。在这种情况下，每个传感器节点16都可以保持有关存在于通信范围内的其它传感器节点的数据。当需要与交通工具节点14通信时，传感器节点16可以通过一个或多个其它传感器节点16将它的数据中继到使用该数据的交通工具节点14。类似地，交通工具节点14通过一个或多个其它传感器节点向传感器节点16传输指令。无论如何，应当理解，每个传感器节点16主要与交通工具节点14、而不是与可能存在于通信范围内的其它传感器节点通信。
另外，交通工具节点14可以被配置为使得能够与群组系统18间接通信。例如，每个交通工具节点14都可以保持它可以与之通信的所有其它交通工具节点14的路由表(例如，基于之前的通信、由其它交通工具节点传输的消息的接收等)。路由表可以包括连接的动态性质的指示，并且可以使得任何其它交通工具节点14能够确定哪个交通工具节点14将会给它提供与群组系统18和/或任何其它交通工具节点14通信的最有效路线。在一实施例中，每个交通工具节点14周期性地将其当前的路由表公告/广播给所有其它交通工具节点14，并且每个交通工具节点14都可以处理所述路由表以确定用于与群组系统18和/或另一交通工具节点14通信的最有效的通信路线。
在一示例性的实施例中，交通工具节点14和/或传感器节点16被分别实现为处理节点和/或传感器节点，如在2009年5月20日提交的美国专利申请序列No.12/469167中所示出和描述的，该专利申请通过引用并入本文。
图3示出了根据实施例的示例性群组系统18的更详细视图。在这种情况下，群组系统18被实现为包含管理程序50的计算机系统，该管理程序50通过执行本文所描述的处理，使群组系统18在关联的交通工具12的群组10正在行驶时可操作以管理与所述群组10的通信以及与所述群组10对应的数据。
群组系统18被示出为包含处理构件42(例如，一个或多个处理器)、存储构件44(例如，存储层次)、输入/输出(I/O)构件46(例如，一个或多个I/O接口和/或设备)以及通信路径48。一般地，处理构件42执行至少部分地固定于存储构件44中的程序代码(诸如管理程序50)。在执行程序代码时，处理构件42可以处理数据，这会引起从存储构件44和/或I/O构件46读出变换的数据和/或将变换的数据写到存储构件44和/或I/O构件46，以进一步进行处理。路径48提供群组系统18中的每个构件之间的通信链路。I/O构件46可以包括一个或多个供人使用的I/O设备，这使得人类用户2能够与群组系统18和/或一个或多个通信设备交互，以使得系统用户2和/或监视系统20能够使用任何类型的通信链路与群组系统18通信。从这个意义上来说，管理程序50可以管理使得人类用户和/或系统用户2、20可以与管理程序50交互的接口(例如，图形用户接口、应用程序接口等)的组。而且，管理程序50可以使用任何解决方案来管理(例如，存储、检索、创建、操纵、组织、呈现等)数据(诸如管理数据56)。
在任何情况下，群组系统18都可以包含能够执行安装于其上的程序代码(诸如管理程序50)的一个或多个通用计算制品(例如，计算设备)。如本文所使用的，应当理解，“程序代码”指的是任何语言、代码或符号的任何指令集合，该指令集合促使具有信息处理能力的计算设备直接地执行特定的动作或者在下列项的任何组合之后执行特定的动作：(a)转换成另一种语言、代码或符号；(b)以不同的材料形式再现；和/或(c)解压缩。从这个意义上来说，管理程序50可以被实现为系统软件和/或应用软件的任何组合。
而且，管理程序50可以使用模块52的组来实现。在这种情况下，模块52可以使得群组系统18能够执行由管理程序50使用的任务组，并且模块52可以单独开发和/或与管理程序50的其它部分分离地实现。如本文所使用的，术语“构件”指的是使用任何解决方案来实现结合它来描述的功能的、具有或没有软件的硬件的任何配置，而术语“模块”指的是使得群组系统18能够使用任何解决方案来实施结合它来描述的动作的程序代码。当模块被固定于包含处理构件42的计算机系统(例如，群组系统18)的存储构件44中时，模块是实现动作的构件的主要部分。无论如何，应当理解，两个或更多个构件、模块和/或系统可以共享它们各自的硬件和/或软件中的一些/全部。而且，应当理解，本文所讨论的某些功能可以不被实现，或者额外的功能可以作为群组系统18的一部分而被包含。
当群组系统18包含多个计算设备时，每个计算设备都仅可以具有固定于其上的管理程序50的一部分(例如，一个或多个模块52)。但是，应当理解，群组系统18和管理程序50只是可以执行本文所描述的处理的各种可能的等同的计算机系统的代表。从这个意义上来说，在其它实施例中，由群组系统18和管理程序50提供的功能可以至少由包括具有或没有程序代码的通用和/或专用硬件的任何组合在内的一个或多个计算设备部分地实现。在每个实施例中，硬件和程序代码(若含有)可以分别使用标准的工程技术和编程技术来创建。
无论如何，当群组系统18包含多个计算设备时，计算设备可以在任何类型的通信链路上通信。而且，在执行本文所描述的处理时，群组系统18可以使用任何类型的通信链路来与一个或多个其它计算机系统(诸如交通工具12的交通工具节点14、监视系统20等)通信。在任一种情况下，通信链路都可以包括各种类型的光纤、有线和/或无线链路的任何组合；包括一种或多种类型的网络的任何组合；和/或使用各种类型的传输技术和协议的任何组合。
如本文所描述的，例如，当关联的交通工具12作为群组10正在行驶时，群组系统18可以管理与关联的交通工具12的群组10的通信以及与关联的交通工具12的群组10对应的数据，其可以被存储为管理数据56。虽然群组系统18被示为管理针对单个群组10的通信和数据，但是应当理解，群组系统18可以同时管理针对多个不同群组10的通信和数据。另外，群组系统18可以提供与群组10和/或一个或多个交通工具12对应的信息，以由一个或多个监视系统20和/或用户2进行处理。例如，示例性的用户2包括群组系统18位于其上的交通工具的机载控制或导航系统。监视系统20可以使用任何解决方案来实现为例如按照针对群组系统18所示的类似方式来配置的计算机系统。监视系统20可以提供对各种交通工具12的长期管理、对群组10的运动的高级监视等。例如，监视系统20可以包括拥有或以其它方式被分配有交通工具12且负责维护交通工具12、操作交通工具12、调度交通工具12的行程等的实体的编队管理系统。
而且，监视系统20可以通过暂时关注交通工具12的实体来提供对交通工具12的一个或多个方面的临时管理。从这个意义上来说，群组系统18和交通工具节点14可以提供各种实体可以通过其管理群组10中的一个或多个交通工具12的一个或多个方面的机制。例如，当交通工具12包括被用来运输货物的轨道交通工具时，交通工具节点14可以从与位于交通工具12上的货物对应的一个或多个传感器以及与交通工具12的构件的物理状况对应的一个或多个传感器获取操作数据。在这种情况下，拥有货物的实体可以访问与货物的位置和/或状况对应的实时数据，拥有交通工具12的实体可以访问与交通工具12的位置和/或状况对应的实时数据，正在管理作为火车的一部分的交通工具的运输的实体可以访问与火车的位置、火车上的每个交通工具12的状况等对应的实时数据。
在一示例性的实施例中，关联交通工具12的群组10是轨道交通工具。例如，群组10可以被定义为作为火车或其它类型的编组的一部分而被包含的那些轨道交通工具12。在这种情况下，本发明的方面可以提供使得能够在编组正在运动时使用接收自交通工具12的操作数据对编组的一个或多个方面进行管理的通信基础设施。这样的管理可以例如由位于用于控制编组的运动的轨道交通工具(诸如火车头)上的群组系统18、由存在于铁路站场中的群组系统18、由监视系统20等来执行。
从这个意义上来说，图4示出了根据实施例的示例性轨道交通工具112A。轨道交通工具112A可以耦接至轨道交通工具112B、112C，并且作为编组110的一部分沿着轨道组行驶。轨道交通工具112A被示出为包含交通工具节点114A，该交通工具节点114A可以被配置为与位于轨道交通工具112A上的各种传感器116A-116D通信并从它们接收操作数据。每个传感器116A-116D都可以被配置为获取任何类型的操作数据。例如，示例性类型的操作数据包括与振动、应变、温度等对应的测量数据。应当理解，传感器116A-116D的特定配置(例如，数量、位置等)以及由传感器116A-116D获取的相应操作数据可以根据轨道交通工具112A的操作员所期望的信息、轨道交通工具112A的货物等而变化。例如，当轨道交通工具112A正在运载化学品时，可以在轨道交通工具112A上包含一个或多个化学品传感器。类似地，虽然传感器116A-116D被示为与轨道交通工具112A关联，但是应当理解，可以在由轨道交通工具112A运载的货物中包含一个或多个传感器116A-116D。例如，被增压的货物、被温控的货物等可以包含存在于被增压/被温控的区域内的一个或多个传感器116A-116D(例如，压力传感器、温度传感器等)。
无论如何，每个传感器116A-116D都可以被配置为使用任何解决方案与交通工具节点114A通信。例如，传感器116A-116D可以具有与交通工具节点114A的物理通信链路(例如，有线、光纤等)。当打算将传感器116A-116D附到轨道交通工具112A达延长的时间段时，当传感器116A-116D和/或其位置在轨道交通工具112A的制造期间中被安装时，当传感器116A-116D需要由交通工具节点114A供电时等等，这样的配置会是适用的。
在一实施例中，一个或多个传感器116A-116D被配置为使用无线通信解决方案与交通工具节点114A通信。在这种情况下，传感器116A-116D可以包含它自己的节点/单元(例如，计算设备)，该节点/单元能够进行短程(例如，大约100英尺或更短)的无线通信并且包含这样的通信所需的构件。而且，传感器116A-116D可以具有相应的唯一标识符，这可以确保交通工具节点114A可以识别操作数据的来源。在一实施例中，传感器116A-116D包含针对传感器116A-116D位于其上的相应的轨道交通工具112A和/或传感器116A-116D与其关联的轨道交通工具112A的构件的识别信息。这样的信息可以被用来识别传感器116A-116D将要与其通信的正确的交通工具节点114A、将操作数据与正确的交通工具及构件进行关联以进行长期的状况监视等。识别数据可以使用任何解决方案(例如，在安装期间被编程或以其它方式被设定，从操作上下文中动态地得出等)被存储在传感器116A-116D上。虽然一个或多个传感器116A-116D可以被实现为与交通工具节点114A分离的单元，但是应当理解，交通工具节点114A可以包含从被实现为交通工具节点114A的一部分的一个或多个传感器116A-116D获取数据的能力。从这个意义上来说，除了其自身可以作为传感器节点的交通工具节点114A外，轨道交通工具112A还可以具有任何数量的(零个或更多个)传感器节点。
在任何情况下，每个传感器116A-116D都被配置为与单个交通工具节点114A通信。在一实施例中，每个传感器116A-116D都通过向相应的交通工具节点114A注册来与交通工具节点114A建立通信。该注册可以使得传感器116A-116D辨别与其通信的相应的交通工具节点114A并且交通工具节点114A知道相应的传感器116A-116D。注册可以使用任何解决方案来实现。例如，对于传感器116A-116D与交通工具节点114A之间的有线连接，注册可以通过节点之间的物理连接来推断。
作为替代地，例如，对于使用传感器116A-116D与交通工具节点114A之间的无线通信的实施例，传感器116A-116D可以在传感器116A-116D的安装期间或之前被编程为具有相应的交通工具112A的交通工具节点114A的识别信息。在启动期间，传感器116A-116D可以使用该识别信息直接接触交通工具节点114A，并且交通工具节点114A可以更新用于交通工具112A的传感器116A-116D的列表。类似地，例如，在安装期间，作为更新/维护操作的一部分等，交通工具节点114A可以被编程为具有针对一个或多个相应的传感器116A-116D的识别信息。在一实施例中，交通工具节点114A和传感器116A-116D两者都被编程为具有识别。例如，交通工具节点114A和传感器116A-116D可以都被编程为具有针对交通工具112A的识别信息。随后，当传感器116A-116D开始通信时，交通工具节点114A可以确定交通工具节点114A与传感器116A-116D的交通工具112A识别信息是否匹配，如果匹配，则交通工具节点114A可以在由交通工具节点114A管理的网络上注册传感器116A-116D。
在一实施例中，针对每个传感器116A-116D的识别信息使得传感器116A-116D能够在系统(例如，交通工具的整个编队)中操作的所有传感器116A-116D中被唯一地识别。例如，识别信息可以包含互联网协议第4版(IPv4)或第6版(IPv6)地址。而且，群组系统118(和/或图1所示的监视系统20)可以包含识别传感器116A-116D与其关联的交通工具112A和/或交通工具112A的构件的数据。在这种情况下，与同一交通工具112A关联的传感器116A-116D和交通工具节点114A之间的注册不太重要。例如，传感器节点116D可以与位于交通工具112B上的交通工具节点114B或者位于交通工具112A上的交通工具节点114A通信。在任一种情况下，与交通工具112A对应的监视数据可以被提供用于在群组系统118上进行处理，并且群组系统118(和/或监视系统20)可以正确地识别与监视数据对应的交通工具112A和/或交通工具112A的构件。
在本实施例中，交通工具节点114A和与同一交通工具112A关联的每个传感器116A-116D之间的注册可以在操作期间发生和/或允许被动态改变。例如，交通工具节点114A可以保持有关它在延长的操作时段(例如，数小时、数天、数周或更长)内与之通信的各个传感器116A-116D中的每个传感器的信息。随着时间的推移，交通工具节点114A可以观察到，特定的传感器116A-116D的组几乎总是或总是存在于交通工具节点114A的范围内，而不管其操作状况(例如，停放于侧线上，火车的一部分，在铁路站场中等待指派给编组等)如何。一旦该关联超过了高的概率阈值，交通工具节点114A就可以向传感器116A-116D发送注册信号，通知传感器116A-116D它与交通工具节点114A关联。而且，类似的分析处理可以由群组系统118(和/或监视系统20)来实现，该群组系统118(和/或监视系统20)可以向各种交通工具节点114A-114B传输关联和注册。
如本文所描述的，群组系统118可以随群组110(例如，位于被包含于群组110中的交通工具或火车头上)一起运动，和/或可以是静止的。图5示出了根据实施例的包含群组系统218位于其上的火车头212A的示例性火车210。虽然火车210被示出为包含特定数量及类型组合的轨道交通工具，但是应当理解，火车210可以包含任何数量的任何类型组合的轨道交通工具。另外，虽然没有示出，但是应当理解，火车头212A可以包括本文所描述的交通工具节点。在一实施例中，群组系统218还被配置为实现本文所描述的交通工具节点的功能。无论如何，火车210包含多个轨道交通工具212A-212F，该多个轨道交通工具212A-212F中的至少一个是火车头212A。当火车包含多个火车头时，存在于火车头之一上的群组系统218可以被指定为用于与火车上的各种交通工具节点214B-214F通信的群组系统218。
无论如何，剩余的轨道交通工具212A-212F中的每一个被示为配备有相应的交通工具节点214B-214F。但是，应当理解，群组(诸如火车210)可以包含不包括交通工具节点214B-214F的一个或多个交通工具。另外，应当理解，交通工具节点214B-214F和群组系统218在相应的交通工具212A-212F上的布置只是交通工具节点214B-214F和群组系统218在交通工具212A-212F上的各种可能位置的示例。如所示的，交通工具节点214B-214F可以经由直接的通信链路(如针对交通工具节点214B-214D所示出的那样)或者间接的通信链路(如针对交通工具节点214E、214F所示出的那样)来与群组系统218通信。在后一种情况下，一个或多个交通工具节点214B-214F可以充当中继器，以便提供群组系统218与交通工具节点214E、214F之间的通信链路。虽然在图5中示出了单个中继器，但是应当理解，交通工具节点与相应的群组系统218之间的通信可以要求任何数量的中继器。
图6示出了根据实施例的示例性编组310的顶视图。如所示的，编组310包含一系列连接的轨道交通工具312A-312E。每个轨道交通工具312A-312E都具有相应的交通工具节点314A-314E。分别示出了交通工具节点314A-314C的示例性的通信范围315A-315C。在这种情况下，每个通信范围315A-315C被示出为具有大约200-250英尺(例如，60-75米)的半径，这使得交通工具节点314A-314C能够与位于多达大约2.5个轨道交通工具长度处的另一设备(例如，交通工具节点或群组系统)通信。但是，交通工具节点314A-314E可以被配置为具有显著较大的通信距离，例如，在600和1000英尺之间(例如，在180和305米之间)或更大。在一实施例中，在理想状况下的交通工具节点314A-314E的通信范围为大约1千米(例如，3281英尺)。当交通工具节点314A-314E与静止的群组系统以及在交通工具的操作期间可能保持在某一距离之外(例如，在相对长的货运火车上)的群组系统通信时，较大的通信范围会是有用的。
无论如何，如图所示，每个交通工具节点314A-314E都可以与相邻的交通工具节点314A-314E通信，并且数据可以按照这种方式在整个编组310中传播。但是，在这种情况下，交通工具节点314E将会为每个之前的交通工具节点314A-314D传播传输。通信范围315A-315C可以使得数据能够使用每个其它交通工具节点314A-314E来传播。例如，交通工具节点314A可以与交通工具节点314C通信，该交通工具节点314C可以与交通工具节点314E通信。以此方式，由任一交通工具节点314A-314E执行的传播相对于在使用相邻的交通工具节点314A-314E执行传播时执行的传播减少一半。对于较大的通信范围，可以跳过额外的交通工具节点，这将导致由任一交通工具节点314A-314E执行的传播进一步减少。例如，如图5所示，该通信范围可以足以使得能够在相距三个轨道交通工具(例如，大约250-300英尺或75-90米)的交通工具节点之间进行通信。对于在600和1000英尺之间(例如，在180和305米之间)或更大的通信范围，网络中的每个交通工具节点上的通信量都可以显著减小。例如，对于75英尺(23米)的平均轨道交通工具长度以及600英尺(180米)的无线电射程，将会有多达16个交通工具节点位于通信范围内(每侧8个)。虽然群组系统将被要求管理与许多交通工具节点的通信，但是它可以针对这样的目的来设计并且一般地将具有可用于实现所要求的相应的较高处理的额外功率。
应当理解，虽然所选择的中继器对应于距离，但是在实践中可能不是这种情况。例如，交通工具节点可以使用网络成本计算来动态地选择另一交通工具节点以用于中继相对于群组系统的通信。在这种情况下，在每个交通工具节点处，可以针对通信范围内的所有可能的目的地交通工具节点来汇总(compile)到达群组系统的网络成本。每个交通工具节点都可以选择具有与其关联的最低成本(例如，最小数量的中继器、最小的通信量等)的目的地交通工具节点以用于中继其通信。这样的处理可以是动态的，但是，一般存在数量相对较少的、从任何个体交通工具节点可到达的交通工具节点，所以该处理应当按照高效的多车辆跳(multi-carhopping)方式快速收敛。
交通工具节点314A-314E可以从多个信息来源获取数据，提供待由整个系统的一个或多个其它构件处理的信息等。例如，图7示出了根据实施例的示例性知识图。在这种情况下，每个交通工具节点414A-414F可以包含从各种来源得到的知识。例如，每个交通工具节点414A-414F可以包含机载知识，这些机载知识可以包括：使用位于同一交通工具上的相应的传感器获取的监视数据；编程的信息(诸如明确提供的信息(例如，识别))、随时间推移而得到的信息(例如，交通工具上的传感器的配置)、交通工具识别信息、地理位置信息(例如，交通工具、其它交通工具、群组系统等的地理位置信息)等。机载知识可以通过与包括其它交通工具节点414A-414F、群组系统418A、418B等在内的其它信息来源的通信来周期性地更新和补充。
信息可以由交通工具节点414A-414F使用直接和/或间接的通信链路来获得。例如，将交通工具节点414F用作示例性的交通工具节点，交通工具节点414F可以具有与交通工具节点414F可以从其接收信息的交通工具节点414D-414E及群组系统418B之间的直接通信链路。另外，交通工具节点414F可以经由与交通工具节点414A-414C及群组系统418A之间的间接通信链路来接收信息，交通工具节点414D-414E和/或群组系统418B可以充当该链路的中继器。
交通工具节点414A-414F可以被用来实现当前在铁路站场环境中没有可用的一项或多项新能力。例如，交通工具节点414A-414F可以提供更复杂的轨道交通工具识别解决方案。特别地，节点414A-414F可以具有比通常用于铁路行业中的标准的自动设备识别(AEI)标签或同样是通常在各种应用中所提出的其它类型的射频识别(RFID)标签大得多的通信范围。在铁路站场环境中，RFID(例如，AEI)读取器往往无法辨别和/或区分在不同的轨道上行驶的轨道交通工具，这些轨道交通工具都处于读取器的范围之内。通过向交通工具节点414A-414F提供额外的计算和/或通信能力，交通工具节点414A-414F可以更加了解路线、与其它轨道交通工具的关联等。结果，交通工具节点414A-414F可以提供明确的信息(包括与其它交通工具的当前关系)，而不仅仅是识别号。而且，交通工具节点414A-414F可以提供额外的信息，诸如与正在关联的交通工具上运输的货物对应的数据、货物和/或轨道交通工具的状况(例如，基于接收自轨道交通工具上的传感器的数据)等。
在一实施例中，交通工具节点(诸如交通工具节点414F)可以生成可以被存储为监视数据54(图3)的一般范围及方向分析数据。例如，交通工具节点414F可以生成到各种轨道交通工具412A、412B、火车头413等的距离的估计。当这样的数据与由(例如，交通工具节点414A-414F上的和/或群组系统418A、418B上的)多个交通工具节点414A-414F生成的类似数据结合时，可以生成关于交通工具相对位置的局部区域的一般物理拓扑结构。该数据可以被用来例如动态地确定并辨别轨道交通工具在编组(诸如完全组装的火车)中的顺序。交通工具节点414A-414F可以使用这样的知识来例如动态地识别用于与群组系统通信的一个或多个潜在的中间交通工具节点(该中间交通工具节点会由于交通工具节点相对于群组系统的相对运动而随时间改变)，预料/确定群组系统将是/不再是可访问的，预料/确定群组系统将是/不再是适合的群组系统，动态地从多个可能的群组系统中识别出群组系统等。
在一实施例中，交通工具节点414A-414F被配置为在包含位于交通工具节点414A-414F的通信范围内的多个群组系统418A-418B在内的环境中操作。例如，可以预料到铁路站场包含一个或多个交通工具节点414A-414F，并且存在于铁路站场中的一个或多个火车头同样可以包含交通工具节点。为了维持针对相应的轨道交通工具所收集的数据的一致性和完整性，交通工具节点414可以实现用于确定在任何时间点处它应当与之通信的群组系统418A、418B的系统性解决方案。而且，当在具有多个群组系统的位置中操作时，群组系统418A-418B可以被组织成层次结构，在该层次结构中一个群组系统可以向另一个群组系统提供指令。
例如，图8示出了根据实施例的示例性铁路站场。铁路站场被示出为包含位于固定位置的群组系统518A。另外还示出了两个火车头，每个火车头都具有相应的群组系统518B-518C。在这种情况下，可以假定群组系统518A-518C处于彼此的的通信范围内以及处于结合相应的轨道交通工具示出的每个交通工具节点514A-514G的通信范围内。铁路站场的群组系统518A可以被指定为铁路站场的管理群组系统。结果，群组系统518A可以向其它群组系统518B、518C传输指令，这些指令传递通过铁路站场。在一实施例中，每个交通工具节点514A-514G继续与相应的群组系统518A-518C通信，直到从该群组系统接收应当与另一群组系统通信的指令为止。
在另一实施例中，没有与任何群组系统518A-518C通信的交通工具节点514A-514G可以动态地确定将要与哪个群组系统518A-518C通信。在这种情况下，交通工具节点514A-514G可以确定轨道交通工具是否与火车头关联。若不关联，则交通工具节点514A-514G可以与铁路站场的群组系统518A通信(例如，因为它是铁路站场的管理群组系统)。从这个意义上来说，交通工具节点514A-514C被示出为位于作为没有火车头的编组510A的一部分的轨道交通工具上，交通工具节点514D被示出为位于没有与任何其它轨道交通工具附接的轨道交通工具上。结果，交通工具节点514A-514D可以与铁路站场的群组系统518A通信。
如果交通工具节点514A-514G当前正在与群组系统通信，例如，由于轨道交通工具与包含群组系统的火车头关联，则交通工具节点514A-514G可以继续与群组系统通信，直到它被指派给另一个群组系统或者不再能够与该群组系统通信。关于轨道交通工具是否与火车头关联的确定可以使用任何解决方案来实现。例如，对于交通工具节点514E-514G，轨道交通工具可以是进入铁路站场的火车510B的一部分。结果，交通工具节点514E-514G可以继续与群组系统518C通信，直到被从火车510B上拆分开。交通工具节点514E-514G可以使用任何解决方案来确定相应的轨道交通工具已经被从火车头上拆分开。在一实施例中，交通工具节点514E-514G从群组系统518C接收这样的指示，其进而可以从群组系统518A接收指示。在另一实施例中，交通工具节点514E-514G可以动态地确定解耦合已经发生。例如，交通工具节点514E-514G可以使用本文所描述的范围及方向分析数据来确定：相应的轨道交通工具不再与位于该轨道交通工具与火车头之间的轨道交通工具和/或与火车头自身同步运动。类似地，交通工具节点514E-514G可以将从相应的传感器节点接收到的操作数据评估为指示轨道交通工具被从一个或多个轨道交通工具上拆分开(例如，检测到指示从另一轨道交通工具脱离的动量变化)。无论如何，交通工具节点514E-514G可以与火车510B上的一个或多个其它的交通工具节点通信，以帮助每个交通工具节点514E-514G评估拆分是否已发生。而且，另一系统(诸如轨道交通工具拆分系统)可以传输指示拆分已经发生的信号，该信号进而可以由群组系统518C和/或交通工具节点514E-514G处理。
一旦交通工具节点确定它不再是火车510B的一部分时，交通工具节点514E-514G就可以开始与铁路站场的群组系统518A通信。类似地，交通工具节点可以使用任何解决方案来确定它与位于火车头上的群组系统关联。例如，群组系统518A可以向交通工具节点514D传输指示因为相应的轨道交通工具将被包含在含有火车头的火车上所以交通工具节点514D应当开始与群组系统518B通信的指令。作为替代地，交通工具节点可以使用范围及方向分析数据、操作数据、与位于火车中的其它轨道交通工具上的交通工具节点的通信、来自群组系统和/或装配系统的通信等，动态地确定相应的轨道交通工具已经被组装到火车头。而且，应当理解，管理群组系统518A可以向群组系统518B-518C和/或交通工具节点514A-514G发出任何不同类型的指令。另外，监视系统20(图1)同样可以向群组系统518A-518C发出不同类型的指令。示例性的指令包括(但不限于)：将火车中的轨道交通工具重新指派给不同的群组系统；更新软件；为另外的轨道交通工具指派交通工具节点以与群组系统518B-518C通信；从群组系统518B-518C下载累积的数据；等。
返回至图2，结合图9来描述示例性的传感器节点16的操作的各个方面，图9示出了根据实施例的传感器节点16的操作的示例性流程图。在动作601中，传感器节点16可以使用任何解决方案来变为活动的(例如，在进入休眠模式之后)。例如，传感器节点16最初可以在极低功率的待机操作模式中操作，在该待机操作模式中许多构件都没有被供电(休眠模式)。传感器节点14可以使用循环检查处理来确定是否满足唤醒条件，诸如触发事件(例如，接收自交通工具节点14的信号、交通工具12开始运动、特定的温度被感测到等)的发生。响应于唤醒条件被满足，传感器节点16可以开始在活动的模式中操作，在该活动的模式中所有的构件都被供电以进行操作，如同本文所描述的。
在动作603中，传感器节点16可以确定节点16是否可以与用于交通工具12的交通工具节点14通信。例如，传感器节点16可以验证在传感器节点16与交通工具节点14之间存在直接的通信链路(例如，无线的、有线的等)和/或之前使用的间接的通信链路(例如，经由其标识被保存在传感器节点16上的另一节点)。例如，传感器节点16可以发送确认消息并且等待来自交通工具节点14的响应被接收到。当传感器节点16未能识别出与交通工具节点14的直接的或之前使用的间接的通信链路时，传感器节点16可以设法使用任何解决方案来建立新的间接通信链路(例如，发送查询消息以由其它传感器节点处理，这些其它传感器节点可以在从该传感器节点到交通工具节点14的通信链路可用时响应)。在动作605中，传感器节点16可以周期性地重新尝试与交通工具节点14建立通信链路，直到通信链路被成功建立。
不管传感器节点16是否可以与交通工具节点14通信，在动作607中，传感器节点16都可以确定用于由传感器节点16进行数据收集的条件是否被满足。特定的条件组可以基于传感器节点16的配置而变化很大，该传感器节点16可以被配置为实现相当复杂的处理(若期望)。示例性的条件可以是时序相关的、是以操作环境的一个或多个属性(例如，振动水平、温度等)为条件的。当传感器节点16确定针对数据收集的条件尚未满足时，在动作609中，传感器节点16可以进入休眠周期达一段时间(例如，直到触发事件发生或经过了某一时间量)，在这段时间之后传感器节点16可以再次评估条件并尝试与交通工具节点14建立通信(若需要)。
否则，在动作611中，传感器节点16开始收集并存储数据。在一实施例中，传感器节点16可以被配置为实现多种传输模式之一。从这个意义上来说，在动作613中，传感器节点16可以确定传感器节点16是否应当自动发送待由交通工具节点14处理的数据或者仅响应于交通工具节点14的请求才这样做。当传感器节点16正在请求模式中操作时，在动作615中，传感器节点16可以确定交通工具节点14是否已经请求了该数据。当交通工具节点14已经做出了这样的请求或者传感器节点16正在自动传输模式中操作(并且与交通工具节点14的通信已经建立)时，在动作617中，传感器节点16可以发送操作数据以由交通工具节点处理。
不管传感器节点16是否发送了任何数据，在动作619中，传感器节点都可以检查操作数据以确定是否存在立即警报条件。这样的确定可以基于传感器节点16的特定配置而变化很大。针对被配置为监视冷藏车上的温度的传感器节点16的示例性警报条件可以是所检测的温度超过特定的阈值水平的时候。针对位于轮式卡车(wheeltruck)上的传感器节点16的另一示例性警报条件可以包括对特定的振动水平或振动模式的检测。但是，应当理解，这些警报只是示例性的。另外，应当理解，针对存在一个或多个警报的操作数据的处理可以由交通工具节点14而不是由传感器节点16来实现。在任何情况下，当警报条件存在时，在动作621中，传感器节点16可以发送中断消息以由交通工具节点14处理。该中断消息可以促使交通工具节点14和/或其它传感器节点16优先考虑来自传感器节点16的通信。另外，传感器节点16可以上载与警报条件对应的操作数据(例如，条件的识别、针对该条件所评估的原始数据等)。
在动作623中，传感器节点16可以执行自诊断测试组，以确定相对于传感器节点16自身的功能是否存在任何问题(例如，传感器的故障)。当问题被检测到时，在动作625中，传感器节点16可以发送中断消息以及自诊断数据以由交通工具节点14进行处理。在任一种情况下，在动作627中，传感器节点16可以确定当前的数据收集操作是否已完成。若尚未完成，则处理可以返回动作611，并且传感器节点16可以继续收集数据。当数据收集操作完成时，在动作629中，传感器节点16可以确定它是否将保持为活动的。如果是，则处理可以返回确认与交通工具节点16的通信链路。否则，在动作631中，传感器节点16可以重新进入操作的休眠模式。
现在结合图2和图10来描述示例性的交通工具节点14的操作的各个方面，图10示出了根据实施例的交通工具节点14的操作的示例性流程图。在动作701中，交通工具节点14开始活动的操作模式(例如，响应于来自另一系统(诸如交通工具12上或者在铁路站场处的另一系统)的命令，响应于检测到的事件(诸如发动机启动)等)。在动作703中，交通工具节点14对来自位于交通工具12上的各个传感器节点16的操作数据进行接收、处理、存储等。作为该动作的一部分，交通工具节点14可以例如当自动接收到来自传感器节点16的数据、请求来自传感器节点16的数据等的时候，管理交通工具节点14与各个传感器节点16之间的通信。另外，交通工具节点14可以基于操作数据来生成用于交通工具12的监视数据，如同本文所描述的。
在动作705中，交通工具节点14可以确定它是否被指派到群组系统18。例如，交通工具节点14可以具有用于与群组系统18通信的识别信息，该识别信息可以存储自在先使用的、该识别信息可以作为初始设定被提供等。作为替代地，例如，在最初被激活时，交通工具节点14可以不具有被指派的相应的群组系统18。在这种情况下，在动作707中，交通工具节点14搜索通信范围内的群组系统18(例如，通过发送查询并等待接收来自群组系统18的响应)。在动作709中，交通工具节点14可以确定群组系统18是否已经被找到(例如，在发送了预定数量的查询、接收到来自群组系统18的响应等之后)。当群组系统18已经被找到时，在动作711中，交通工具节点14可以指派它自己以开始与群组系统18通信。在任一种情况下，过程可以返回动作701。
当交通工具节点14确定群组系统18在动作705中被指派时，在动作713中，交通工具节点14可以确定交通工具节点14是否仍然可以与群组系统18直接或间接通信(例如，通过发送消息并等待来自群组系统18的响应，发送消息以由其它交通工具节点14处理等)。当交通工具节点14不能重新建立与群组系统18的通信时，交通工具节点14可以重新尝试建立通信，直到群组系统18在动作715中确定用于重新建立与被指派的群组系统18的通信的时段已期满或者通信在动作713中被成功地重新建立。当该时段已经期满时，处理可以继续进行到动作707，在动作707中交通工具节点14搜索另一群组系统18。
动作705-715使得即使在多个群组系统18存在于交通工具节点14的通信范围内时、交通工具节点14与群组系统18之间的关系也能够保持。例如，在铁路站场中，可能存在若干群组系统18(例如，安装在铁路站场处、在火车头上等)且它们在同时操作。但是，会期望每个交通工具节点14即使在另一个群组系统18更接近于该交通工具节点14时也保持其与特定群组系统18的关联。例如，交通工具节点14可以位于附接到正在经过铁路站场的火车的轨道交通工具上。在一实施例中，交通工具节点14可以保持其与特定群组系统18的关联，直到交通工具节点14被引导以改变群组系统18(例如，由该群组系统18或另一群组系统)，或者交通工具节点14不能与关联的群组系统18通信达预定的时间段。结果，交通工具节点14将保持其与火车的群组系统18的关联，(即使群组系统18可能位于若干传输跳之外)而不是切换到可能位于更近处的群组系统18。这允许并激励编组和火车被看作是通信系统内的概念性单元。
一旦交通工具节点14确认了与群组系统18的通信，在动作717中，交通工具节点14就可以使用任何解决方案来更新其与群组系统18间的状态，例如，通知交通工具节点14它是活动的并且获得操作数据等。在动作719中，交通工具节点14可以确定它是否应当提供交通工具12的监视数据以由群组系统18进行处理。例如，交通工具节点14可以确定是否已经接收到来自群组系统18的数据请求，自之前的自动上载之后时间段是否已经期满，交通工具节点14是否具有根据需求上载数据的权限等。响应于确定应当提供监视数据，在动作721中，交通工具节点14可以发送监视数据以由群组系统18进行处理。
在动作723中，交通工具节点14可以确定交通工具节点14是否已经被指派到新的群组系统18(例如，已经接收到来自当前的群组系统18的重新指派指令)。如果是，则处理继续进行到动作711，在该动作711中交通工具节点14指派它自己以开始与新的群组系统18通信。当交通工具节点14尚未被重新指派时，在动作725中，交通工具节点14可以确定是否已经接收到需要处理的群组系统18的任何指令。如果是，则在动作727中，交通工具节点14可以处理该指令。在动作729中，交通工具节点14可以确定是否存在任何错误/故障状况(例如，交通工具节点14方面的麻烦、传感器节点16的故障、由交通工具节点14和/或传感器节点16进行的交通工具12的问题状况的检测等)。如果是，则在操作731中，交通工具节点14可以发送与错误/故障状况对应的数据以由群组系统18处理。在任一种情况下，处理可以返回操作701。虽然各种状况(例如，重新指派、指令、错误等)的评估被示为串行地执行，但是这些动作可以并行地和/或以不同的顺序来执行。例如，交通工具节点14可以从传感器节点16接收与警报条件对应的数据作为中断，作为响应，交通工具节点14可以与处理中的当前动作并行地和/或优先于处理中的当前动作地处理警报条件。
在操作期间，交通工具节点14和/或交通工具节点的群组可以不与群组系统18关联达延长的时间段。例如，交通工具节点14可以先被激活，一个或多个轨道交通工具12可以被留在任何群组系统18的通信范围之外的侧线上达一段时间等。图11示出了根据实施例的包含交通工具节点814A-814C的轨道交通工具812A-812C的示例性群组810。当没有群组系统18(图1)可用时，如箭头813A-813C所示，每个交通工具节点814A-814C都可以继续操作并从位于每个轨道交通工具812A-812C上的各种传感器获取数据。另外，每个交通工具节点814A-814C都可以周期性地轮询附近的区域(如箭头和虚线圆弧所示)。在这种状态下，交通工具节点814A-814C可以继续作为群组810来操作。从这个意义上来说，交通工具节点814A-814C可以彼此通信、共享状态信息。一旦单个交通工具节点814A-814C与群组系统18成功通信，它就可以充当使得群组810中的其它交通工具节点814A-814C能够与群组系统18通信的中介。
如同本文所描述的，可以指示交通工具节点814A-814C的通信范围内的群组系统18不响应由交通工具节点814A-814C发送的查询，这是因为交通工具节点814A-814C不是被指派给群组系统18的交通工具节点的群组的一部分。但是，群组系统18在特定情况下可以临时与一个或多个交通工具节点814A-814C通信。例如，在操作期间，一个或多个交通工具节点814A-814C可以检测警报条件。但是，在没有与交通工具节点814A-814C通信的群组系统18的情况下，不能进行动作以处理该警报条件。在这种情况下，交通工具节点814A-814C可以针对可用的群组系统18更改轮询，以指示存在一个或多个警报条件。响应于接收到这样的轮询，群组系统18可以接收并处理关于警报条件的信息，该信息可以由群组系统18转发给另一群组系统、监视系统20(图1)等，以进行动作。
返回到图1，如本文所描述的，群组系统18可以管理各个监视系统20与交通工具节点14A-14C之间的通信，其中每个监视系统20都可以属于仅有权获得有关交通工具节点14A-14C的子集的信息和/或管理交通工具节点14A-14C的子集的实体。类似地，交通工具节点14A-14C可以管理各个传感器16A-16C与监视系统20之间的通信，其中每个监视系统20都可以属于仅有权获得有关传感器16A-16C的子集的信息和/或管理传感器16A-16C的子集的实体。在这种情况下，群组系统18和/或交通工具节点14A-14C可以实现通信安全协议，该通信安全协议仅允许每个监视系统20获得已授权给该监视系统20的那些交通工具12A-12C和/或传感器16A-16C的信息和/或为它们提供指令。类似地，群组系统18和/或交通工具节点14A-14C可以限制群组10与未被授权有关于群组10的任何信息的其它系统之间的通信。
例如，对于给定的群组10(诸如火车)，监视系统20可以属于各种实体，包括：管理整个火车的铁路公司；各自都可以管理火车上的轨道交通工具的子集的一个或多个装运公司；各自都可以管理存在于轨道交通工具的子集上的货物的一个或多个制造厂家；等等。在这种情况下，群组系统18和/或交通工具节点14A-14C可以将对信息的请求限制为、将指令等限定为仅为针对适当实体的那些监视系统20。例如，装运公司可能能够获得与其轨道交通工具对应的传感器数据，但是不能获得与火车上的其它轨道交通工具对应的传感器数据；制造厂家可能能够找到其货物的位置信息和/或状态信息，但是找不到轨道交通工具和/或火车的任何其它属性；等等。这样的安全性可以使用任何安全的通信解决方案(例如，公钥基础设施(PKI))等来实现。
虽然本发明的各个方面都已经结合包含于编组(诸如火车)中的轨道交通工具进行了示出和描述，但是应当理解，本发明的实施例可以以各种类型的轨道及非轨道应用来实现。例如，实施例可以被实现于军事交通工具(空中、陆地或海洋交通工具)的群组中。在这种情况下，在交通工具上包含本文所描述的传感器、交通工具节点及群组系统可以允许群组中的交通工具的操作由各种实体适当地且自动地跟踪，允许检测群组中的交通工具的一个或多个构件的潜在或实际故障，监视由一个或多个交通工具运载的货物的状况，更好地协调群组的操作等。
实施例可以被实现于诸如轨道交通、出租车、公交车等之类的公共交通环境中。在诸如公交车/出租车应用之类的应用中，群组可以基于临时行驶于同一线路上的交通工具而动态地形成和修改。这样的自组的群组形成可以使得能够在交通工具之间共享各种信息。在群组系统处于通信范围内(例如，与通常行驶的道路相邻，在车库处等)时，交通工具上的交通工具节点随后可以共享信息。操作信息还可以包括与已占用座位的百分比以及其它操作统计数据对应的数据，这些数据可以被用于更好地规划路线等。
另外，交通工具可以仅包含可以位于卡车、轨道交通工具、船舶等上的储藏集装箱本身。在这种情况下，群组可以基于装运的集装箱来定义。而且，多个不同的群组可以基于到特定实体(例如，公司)的托运、行驶到共同目的地(例如，港口)的装运中的集装箱的较大分组，以及包括整个货物清单(例如，对于给定的船舶)的集装箱的更大分组来定义。在这种情况下，实施例可以监视货物和/或集装箱的状况，验证所有关联的集装箱装运到适当的中转及最终目的地等。
虽然本发明的方面在本文中被示出并描述为用于管理与关联交通工具的群组的通信以及与所述群组对应的数据的方法和系统，但是应当理解，本发明的方面还提供了各种可替代的实施例。例如，在一实施例中，本发明提供了固定于至少一种计算机可读介质中的计算机程序，该计算机程序在被执行时使得计算机系统(诸如图3所示的群组系统18)能够管理与关联交通工具的群组的通信和/或与所述群组对应的数据。从这个意义上来说，计算机可读介质包含使得计算机系统能够实现本文所描述的处理的一部分或全部的程序代码(诸如管理程序50(图1))。应当理解，术语“计算机可读介质”包括现在已知的或以后开发出的任何类型的有形表示介质中的一种或多种，计算设备可以从这些介质得到、复制或(以其它方式)传输程序代码的副本。例如，计算机可读介质可以包括：一个或多个便携式存储制品；计算设备的一个或多个存储器/存储构件；纸张；等等。
在另一实施例中，本发明提供了一种提供程序代码(诸如管理程序50(图1))的副本的方法，该程序代码使得计算机系统能够实现本文所描述的处理的一部分或全部。在这种情况下，计算机系统可以处理该程序代码的副本，以生成并发送数据信号组以在第二个不同的位置处接收，该数据信号组的一个或多个特性按照使得在该数据信号组中编码该程序代码的副本的方式来设定和/或改变。类似地，本发明的实施例提供了一种获取程序代码的副本的方法，该方法包括计算机系统接收本文所描述的该数据信号组，将该数据信号组转译成固定于至少一个计算机可读介质中的计算机程序的副本。在任一种情况下，该数据信号组都可以使用任何类型的通信链路来发送/接收。
在另一实施例中，本发明提供了一种生成用于管理与关联交通工具的群组的通信以及与所述群组对应的数据的方法。在这种情况下，该生成可以包括配置计算机系统(诸如群组系统18(图3))，以实现本文所描述的管理与关联交通工具的群组的通信以及与所述群组对应的数据的方法。另外，该生成可以包括配置每个交通工具上的传感器、交通工具节点等。该配置可以包括：获得(例如，创建、保持、购买、修改、使用、向公众提供等)具有或没有一个或多个软件模块的一个或多个硬件构件，设立构件和/或模块以实现本文所描述的处理。从这个意义上来说，该配置可以包括将一个或多个构件部署到计算机系统，该部署可以包括下列项中的一项或多项：(1)将程序代码安装在计算设备上；(2)向计算机系统添加一个或多个计算和/或I/O设备；(3)并入和/或修改计算机系统以使其能够执行本文所描述的处理；等等。
前面关于本发明的各个方面的描述已经出于说明和描述的目的而给出。从这个意义上来说，本文所描述的处理可以被修改为包括更少的或额外的动作、按照不同顺序和/或同时执行的动作等。类似地，本文所描述的硬件的配置可以被修改为包含额外的构件、可替代的构件和/或构件的配置等。前面的描述并非意为穷尽性的或者将本发明限定于所公开的精确形式，显然，许多修改和变化都是可以的。对本领域技术人员而言显而易见的此类修改和变化被包含在所附权利要求书所限定的本发明的范围之内。

Claims (22)

1.一种方法，包括：
在位于第一交通工具上的交通工具节点上，确定被指派为管理与包含多个交通工具的关联交通工具的群组对应的数据的群组系统，其中所述群组系统位于远离第一交通工具处；
在第一交通工具处于所述关联交通工具的群组内时，在所述交通工具节点处接收来自位于第一交通工具上的多个传感器的第一交通工具操作数据；
在所述交通工具节点上处理所述操作数据以生成与第一交通工具对应的监视数据；并且
从所述交通工具节点发送所述监视数据以在所述群组系统上进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收包括：
发送对所述操作数据的请求以由传感器节点进行处理，其中所述传感器节点是所述多个传感器中的传感器；并且
从所述传感器节点接收对所述请求的响应，其中所述发送和接收使用无线通信协议。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述群组系统位于与第一交通工具不同的第二交通工具上。
4.根据权利要求3所述的方法，其中第二交通工具与第一交通工具物理连接，其中第一交通工具不包含机载的控制或导航系统。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述交通工具节点位于第一交通工具顶上，其中第一交通工具节点具有小于1千米的通信范围。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述发送包括基于下列项中的至少一项动态地选择所述关联交通工具的群组中的多个可能的中间交通工具节点之一：针对所述多个可能的中间交通工具节点中的每个节点的范围及方向分析数据或者网络成本计算，其中所述发送包括将所述监视数据发送到所选择的中间交通工具节点以转发到所述群组系统。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述交通工具节点处接收由所述群组系统产生的对所述监视数据的请求，其中所述发送响应于该接收。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括由所述交通工具节点基于所述处理来识别至少一个错误状况，其中所述发送响应于所述识别。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述交通工具节点上：
确定所述群组系统不再能访问；
周期性地尝试与所述群组系统重新建立通信达重建时间段；并且
响应于在所述重建时间段期间未能与所述群组系统重新建立通信而搜索新的群组系统。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述交通工具节点上：
接收将所述交通工具节点重新指派给第二群组系统的指令；
响应于所述指令而与第二群组系统建立通信；并且
响应于所述建立而停止与所述群组系统的通信。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述交通工具节点上生成与所述多个交通工具及所述群组系统对应的范围及方向分析数据，其中所述发送使用所述范围及方向分析数据。
12.一种系统，包含：
第一交通工具，包含：
第一交通工具节点；以及
多个传感器，其中第一交通工具节点被配置为执行一种方法，所述方法包括：
确定与第一交通工具对应的群组系统，其中所述群组系统位于远离第一交通工具处；
接收来自所述多个传感器的操作数据；
处理所述操作数据以生成与第一交通工具对应的监视数据；并且
发送所述监视数据以在所述群组系统上进行处理，
其中第一交通工具节点具有小于1千米的通信范围。
13.根据权利要求12所述的系统，其中第一交通工具属于包含多个交通工具在内的关联交通工具的群组，其中所述群组系统被指派为在所述关联交通工具的群组正在行驶时管理与所述多个交通工具对应的数据。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括：
包含第二交通工具节点的第二交通工具，其中第二交通工具在所述关联交通工具的群组中正在行驶；以及
所述群组系统，其中所述群组系统被配置为管理所述关联交通工具的群组中的每个交通工具节点与监视系统组之间的通信。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述群组系统位于第一交通工具或第二交通工具之一上。
16.根据权利要求14所述的系统，其中第一及第二交通工具物理连接，其中第一或第二交通工具中的至少一个不包含机载控制或导航系统。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个传感器包含被配置为使用无线通信解决方案与所述交通工具节点通信的至少一个传感器节点。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述至少一个传感器节点包含能够在所述交通工具移动时生成操作所述至少一个传感器节点所需的足够电力的发电源，并且其中所述交通工具节点包含能再生的发电构件。
19.一种系统，包括：
包含至少一个计算设备的群组系统；以及
包含多个被管理的轨道交通工具的编组，其中所述多个被管理的轨道交通工具中的每一个都包含：
交通工具节点；以及
多个传感器，其中所述交通工具节点被配置为执行一种方法，所述方法包括：
接收来自所述多个传感器的操作数据；
处理所述操作数据以生成用于相应的轨道交通工具的监视数据；并且
发送所述监视数据以在所述群组系统上进行处理，其中所述群组系统被指派为管理与所述多个被管理的轨道交通工具对应的数据以及所述编组中的多个交通工具节点与监视系统组之间的通信。
20.根据权利要求19所述的系统，还包含与多个连接的轨道交通工具连接的火车头，其中所述群组系统位于所述火车头上。
21.根据权利要求19所述的系统，其中每个交通工具节点具有小于1千米的通信范围，其中至少一个交通工具节点动态地识别至少一个其它的交通工具节点以充当用于所述至少一个交通工具节点与所述群组系统之间的通信的中继器。
22.根据权利要求19所述的系统，其中所述群组系统位于铁路站场处，其中所述群组系统被配置为将多个连接的轨道交通工具指派给位于所述编组将附接到的火车头上的另一个群组系统。
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