JP2009501344A - 所在及び在庫追跡のための過去エラー自動補正 - Google Patents

Abstract

【解決手段】貨物船上又はコンテナ置場内に保管されているコンテナの所在を追跡し、在庫を維持するためのシステムが提供されている。システムは、ＧＰＳやＩＮＳセンサの様なリアルタイム位置情報を入手するための１つ又は複数のセンサ、並びに、リアルタイム位置信号が遮断され又は信号に歪が生じた場合などに失われたデータを回復させると共に間違いのあるデータを補正するための事後処理を自動的に提供することができるように構成されたプロセッサを含んでおり、事後処理は、軌道を推定し、所在エラーを補正することによって行われる。事後処理測位技法は、記憶されている位置データに継続的に適用され、較正された位置の所在を反復的に求めて、較正された第２軌道区間をリアルタイムで提供する。次いで、較正された第２軌道を使用して、それが統計学的に信頼できるものになった時点で、過去のリアルタイム位置データ内のエラーが識別される。データベースに記憶されている在庫所在に自動的に補正が加えられ、コンテナについての位置エラーが補正される。

Description

（優先権主張）
２００５年７月５日出願の米国仮特許出願第６０／６９６，６１９号、Han-Shue Tan他による「所在及び在庫追跡のための過去エラー自動補正」（代理人事件番号ＴＲＡＣ−０１０００ＵＳ０ＴＡＷ）に対する優先権を主張する。

２００６年６月２９日出願の米国実用特許出願第１１／ＸＸＸ，ＸＸＸ、Han-Shue Tan他による「所在及び在庫追跡のための過去エラー自動補正」（代理人事件番号ＴＲＡＣ−０１０００ＵＳ１ＴＡＷ）に対する優先権を主張する。

（技術分野）
本発明は、船舶、鉄道車両、又はトラックによって運搬され、又は貨物置場に保管されているコンテナの所在を追跡することに関する。より具体的には、本発明は、衛星利用全地球測位システム（ＧＰＳ）と慣性航法システム（ＩＮＳ）を使用したコンテナの追跡と在庫に関する。ＩＮＳは、慣性センサ、速度センサ、及び回転又は移動方向を示すセンサをＧＰＳと組み合わせた合体型に置き換え又はそれにより支援されていてもよい。

位置又は所在追跡は、多くの在庫及び資材監視管理システムの重要な部分である。代表的な所在追跡システムでは、所在追跡のための位置の解を継続的又は周期的に提供するリアルタイム測位センサを採用している。それらセンサ及びシステムは、全地球測位システム（ＧＰＳ）、差分全地球測位システム（ＤＧＰＳ）、統合差分全地球測位システム慣性航法システム（ＤＧＰＳ／ＩＮＳ）、リアルタイム所在確認システム（ＲＴＬＳ）、ＲＴＬＳ／ＧＰＳ、ＲＴＬＳ／ＩＮＳ、トランスポンダ、超広帯域所在確認システム、又はそれらの何らかの組合せの様な、各種電子測位手段を使用し、三角測量又は既知の所在地に対する近接の何れかの原理に基づいて、車両、機器、又は在庫の位置を捕捉するのが一般的である。

例えば、米国特許第６，５７７，９２１号には、ＧＰＳ、ＩＮＳ、及び無線通信を使用して、コンテナ取り扱い機器のリアルタイム位置を追跡するコンテナ追跡システムが開示されている。米国特許第６，６５７，５８６号には、対象物に取り付けられたタグとそれぞれにＧＰＳ受信機が付いた遠隔読取装置を使用して、対象物の所在を確認するためのリアルタイム所在確認システム及び方法が記載されている。米国特許第６，２６６，００８号には、各コンテナにＧＰＳ受信機を取り付けることによって、貨物置場内の貨物コンテナの所在を割り出すシステム及び方法が開示されている。米国特許第６，６１１，７５５号には、通信状態センサと測位システムを使用した、艦隊管理システムのための時間管理方法が記載されている。米国特許第６，８７６，３２６号には、通信検索モード測距技法を使用した所在追跡システムが開示されている。

しかしながら、物理学の限界のために、リアルタイム測位システムは、一般に１００％の信頼性又は精度を実現できてはいない。無線波測位方法に関するそれら限界の例としては、視界位置信号又は付近の表面からの反射信号（多経路）の進路を遮断する障害物がある。センサ技術における実用面での限界としては、測定の偏り、又は周囲の震源によって生じる劣悪な信号対ノイズ比が挙げられる。それらの限界は、共通して、結果的に、精度不良、位置の見失い、又は所在のドリフトによる間違った位置データ、の様な測位エラーを発生させることになる。

物理的及び実用面の限界を克服するために、多くのリアルタイム測位システムでは、補足的センサ又はデジタルマップを採用して、精度及び信頼性の向上を図っている。一例として、慣性航法システム（ＩＮＳ）及び全地球測位システム（ＧＰＳ）の相補的な性質が、統合型ＧＰＳ／ＩＮＳシステムが急激に人気が出てきた主たる理由である。ＧＰＳの長期的に高い精度をＩＮＳの高出力率、頑強性、及び信頼性と組み合わせると、優れた測位性能を作り出すことができる。ＧＰＳ、ＩＮＳ、及び統合型コンピュータの間でどのように情報が共有され処理されるかによって、統合型システムのアーキテクチャは、疎結合システム、密結合システム、深結合（超密結合）システムの３つの種類に分類される。これらの統合方法は、どれもリアルタイム測位性能を改善する。

ＧＰＳシステムを補うＩＮＳシステムに加えて、車両又は航空機の航法に現在位置のより的確な測定又は推定を提供できるようにするため、他の構成要素が使用されている。例えば、米国特許第６，７３１，２３７号、同第６，６９７，７３６号、同第６，６９４，２６０号、同第６，５１６，２７２号、同第６，４２７，１２２号、及び同第６，３１７，６８８号には、様々な線形及び非線形フィルタを使用して、ＧＰＳシステムを、慣性センサ又はユニット（ジャイロ及び加速度計）、高度計、コンパス、又は磁気計と統合し、リアルタイム測位の信頼性又は精度の何れかの改善を図るための様々な技法が記載されている。米国特許第６，８２６，４７８号、同第６，８０１，１５９号、及び同第６，６１５，１３６号には、記憶されている地図と所在地情報、第２センサのデータ、又は事前に設定されている周界閾値を組み込むことによって、リアルタイムＩＮＳ測位精度を高め又はリアルタイムエラーを補正するための様々な技法が開示されている。米国特許第６，８１０，３２４号では、高品質測定が利用できない場合には、高品質位置測定を、アップグレードされた低品質位置測定に置き換えることによって、リアルタイム測位精度の向上を図っている。米国特許第６，８５３，６８７号には、磁界近接に基づくピンガーをＲＦＩＤタグに組み込むことによって、ＲＴＬＳのリアルタイム性能を改善する方法が記載されている。米国特許第６，７６６，２４７号、同第６，７２８，６３７号、及び同第６，６１５，１３５号には、地図又は経由地案内をＧＰＳ又は他のセンサに組み込むことによって、測位制度を高める様々な特定の方法が開示されている。

しかしながら、上記の解決法は、在庫及び資材追跡環境での重要な課題の１つ、即ち、リアルタイム位置の解が不正確である、見当たらない、又は見失った場合にどうなるか、という問題を解決していない。そして、在庫データベースにその様な間違った情報が報告されるか入ってきたらどうなるであろうか。簡単な例として、拡張式緊密統合型ＧＰＳ／ＩＮＳ解法に基づくリアルタイム測位システムは、受信可能範囲のＧＰＳ衛星が４個よりも少ない区域に長時間入ってしまうと、真位置から遠くへドリフトしてしまうこともある。典型的な在庫又は又は資材追跡環境では、不正確な所在測定は、時間内に補正されないと、在庫又はデータベースエラーを発生させ、それが広範囲に広がる恐れがある。これは、特に、追跡信号が遮断されることもある倉庫内、コンテナ置場、又は鉄道基地でコンテナ又は車両の位置を追跡する場合に起こる。結果として生じたエラーは、多くの場合手作業による補正を必要とする。間違いの多い在庫データベースは、而して、遅延を発生させ、しばしば資材管理及び在庫制御に高価な補正手段が必要になる。

ＧＰＳをＩＳＮの様な別のシステムと組み合わせた場合にも、遭遇するエラーを補正するために、地理情報を適用して正確な測位点の解を入手するために事後処理型測位技法が使用されている。例えば、米国特許第６，８０４，６２１号には、測定された追跡データをデジタルマップ上の所在地と整列させて、地理的地図上所在地を補正する、事後処理型の方法が記載されている。

米国仮特許出願第６０／６９６，６１９号 米国実用特許出願第１１／ＸＸＸＸＸＸ 米国特許第６，５７７，９２１号 米国特許第６，６５７，５８６号 米国特許第６，２６６，００８号 米国特許第６，６１１，７５５号 米国特許第６，８７６，３２６号 米国特許第６，７３１，２３７号 米国特許第６，６９７，７３６号 米国特許第６，６９４，２６０号 米国特許第６，５１６，２７２号 米国特許第６，４２７，１２２号 米国特許第６，３１７，６８８号 米国特許第６，８２６，４７８号 米国特許第６，８０１，１５９号 米国特許第６，６１５，１３６号 米国特許第６，８１０、３２４号 米国特許第６，８５３，６８７号 米国特許第６，７６６，２４７号 米国特許第６，７２８，６３７号 米国特許第６，６１５，１３５号 米国特許第６，８０４，６２１号

位置情報の事後処理は、埋もれてまだ知られていないパラメータとノイズを識別し、過去の位置の解を解明することになる。貨物コンテナの様な対象物のリアルタイム位置データを監視し、信号が遮断されたり信号に歪みが生じたときには、自動事後処理を行ってタイムリーに位置データを補正し、高い信用性レベルで位置データを提供することができるシステムを提供することが望まれている。

本発明の各実施形態は、リアルタイム位置データを入手して報告することに加え、信号が受信されると自動的にリアルタイムで事後処理補正も提供する、改善された測位方法とシステムを提供している。

このシステムは、第１リアルタイム位置データを検出するのに、ＧＰＳの様な１つ又は複数の測位システムを採用している。幾つかの実施形態では、ＧＰＳデータの精度を高めるため及び運動データを提供するために、ＩＮＳ又は速度又は車輪センサの様な二次的センサも使用されている。次いで、第１リアルタイム運動軌道が求められ、要求に応じて報告される。何れの場合も、第１位置データは在庫データベースに記憶される。

自動エラー補正事後処理をタイムリーに提供するために、第１位置データを使って、フィルタを含んでいる数学的アルゴリズムを位置データに適用し、ノイズ及びエラー伝播モデル並びに第１位置データの信号の信号統計学的特性に基づいて不正確さを取り除くことによって、第２の較正後軌道の区間が継続的に求められる。フィルタは、反復法及び事後処理技法を適用し、ノイズ、バイアス、及び他のまだ知られていない項を識別し除去して、従来のリアルタイム解法よりも使用者に対する信用性を著しく高めた較正後軌道が得られるようにする。第１リアルタイム位置データのエラーは、第１リアルタイム軌道を第２較正後軌道と比較して、第１軌道の受容しがたいエラーを示している区間を識別することによって識別される。一実施形態では、データの差が特定の信用性又は信頼性レベルに関係付けられた規定の閾値を超えたときに、エラーと判定される。

実施例の中には、第１位置データがその後更新され、継続的に補正されて、修正された第２位置データが提供されるものもある。このシステムは、第１リアルタイム位置データによって発生したエラーの在庫記憶場所を、継続的且つ自動的に検知して識別する。このシステムは、而して、在庫又はデータベースのためのエラー補正データリストを提供し、在庫場所と状態エラーを報告するか、又は単に在庫を更新する。

以下は、本発明の実施形態の一例である。緊密統合型ＧＰＳ／ＩＮＳシステムは、受信可能範囲のＧＰＳ衛星が４個よりも少ない区域に長時間入ったとき、通例、そのリアルタイム位置の解を報告するが、この解は真の位置から遠くへドリフトしている恐れがある。本発明によるリアルタイム事後処理を提供することで、遭遇したノイズ又はエラーは補正される。事後処理システムは、ＧＰＳシステムが十分な受信可能範囲を回復して一定時間経た後、ＩＮＳ内の等価ノイズ及びドリフトの項を明確に識別する。事後処理型測位システムは、ＩＮＳによる位置の解を、「不良」ＧＰＳ受信範囲区域前後の「良好な」ＧＰＳデータ区間に当て填めて、それら「良好な」ＧＰＳ受信可能範囲区間と区間の間の区域における信頼できる過去軌道を解明する。調整可能なデータ区間を使用して、較正された過去軌道と「良好な」ＧＰＳ軌道区間の間で統計学的に良好な当て填めが実現されるまで、軌道当て填め技法を繰り返すことによって、本発明の実施形態は、リアルタイム位置の解を継続的に報告しながら、過去のリアルタイム位置エラーを高い確率で発見し補正することができる。

本発明の更なる詳細を、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、リアルタイム方式で、可動対象物のリアルタイム位置を追跡すると共に過去軌道を補正するための方法の基本作用を示しているフローチャートである。最初に図１では、ステップ１００で、位置センサからリアルタイムデータが入手される。位置センサは、通常、ＧＰＳセンサの様な測位センサとＩＮＳ又は速度センサの様な動きを示すセンサの組合せを含んでいる。一実施形態では、位置データは、位置センサからの信用性レベルパラメータ表示を含んでいる。入手された位置データは、在庫１０１に提供され記憶される。リアルタイム位置データは、更に、過去軌道データベース１０４に記憶されている過去軌道を判定するために、ステップ１０２に提供される。理想的には、ステップ１０２の過去軌道は、リアルタイムで入手され又は報告された、利用可能な位置の解を含んでいる。ステップ１０２からのリアルタイム位置情報は、ステップ１０６から始まる軌道エラーを判定する各ステップにも提供される。一実施形態では、ステップ１０２とステップ１０６は、軌道又はデータの信用性レベルの判定が利用できる場合には、その様な判定を含んでいる。

軌道エラーが発生したか否かを後で判定できるようにする較正後軌道を提供するために、ステップ１０６では、位置エラーの発生が予想される場合の後続位置をより的確に求める数学的フィルタ又は推定式を使用して、データをフィルタにかけた後のリアルタイム位置データに基づいて、軌道が求められる。一実施形態では、推定式は、位置データ内のノイズとエラーの累積効果を勘定に入れた数学的な項又はパラメータを含んでいる。別の実施形態では、推定式は、更に、軌道較正処理におけるノイズ及びエラーの伝播を記述しているノイズ及びエラーモデルを含んでいる。ステップ１０６で、軌道は、ノイズとエラーの項を推定し較正することにより事後処理され、より信頼できる過去軌道が得られる。別の実施形態では、ステップ１０６は、事後処理された軌道を、パラメータを較正することによって、信頼できる過去のリアルタイム軌道の選択された区間に整合させる当て填め段階を含んでいる。ステップ１０８では、計算された軌道が評価され、その軌道が受容できないと判定された場合には、反復回帰又は当て填め処理を介して戻され、ステップ１０８で再度、評価を受ける前に、ステップ１０６でフィルタリング後位置データが更に精度よく計算し直される。軌道又は軌道の或る区間がステップ１０８の評価に合格すると、処理はステップ１１０に進み、フィルタリング後位置データに基づいて較正後軌道が求められる。

軌道エラーを判定するために、ステップ１１０からの較正後軌道は、ステップ１１２で、データベース１０４からの過去の軌道と比較され、位置エラーが識別される。ステップ１１２で、軌道エラーが事前に設定された範囲を超えていると判定された場合、後のステップ１１６で、在庫１０１を更新するために補正メッセージが送られる。一実施形態では、エラー補正情報は、更に、過去軌道データベース１０４を更新するために送られる。位置センサによって新しいデータが継続的に提供される都度、上記各ステップは繰り返し実行され、過去のリアルタイム位置のエラーが補正される。

図２は、図１のものに変更を加え２種類のセンサを含んだ、リアルタイム位置追跡の方法を示すフローチャートであり、較正とエラー補正の更なる詳細を併せて説明している。図１から引き継がれている各ステップには同じ符号をつけており、以降の図面に引き継がれている各ステップ又は構成要素も同様である。最初に、図２では、ステップ２００でＧＰＳセンサの様な第１位置センサからセンサ信号が入手され、ステップ２０２で処理されて、リアルタイム位置データが提供される。一実施形態では、位置データは、位置センサからの信用性レベルパラメータを含んでいる。リアルタイム位置データは、次いで、ステップ２０４でデータベース１０１に提供され記憶される。一実施形態では、位置データは、アイテム１０１に更に詳しく示しているように報告される。ステップ２１２で、第１位置センサからのリアルタイム位置データが処理されて、過去軌道データベース１０４に記憶される一次運動軌道が作成される。

更にステップ２０８では、第２位置センサが使用され、運動データが収集される。収集された運動データは、軌道の形態であるか、或いはステップ２１４で軌道を計算するために使用されるかの何れかである。一実施形態では、第２位置センサは、ＩＮＳセンサである。別の実施形態では、第２位置センサは、慣性センサ及び速度又は車輪センサを含んでいる。第２のＩＮＳシステムセンサを設けたことで、第１センサデータが遮断され又はデータに歪が生じても、ステップ２１０では、途切れのない位置データが提供される。第１位置センサによって失われた位置データは、第２位置センサからのデータから計算され、次いで、ステップ２０４で位置を求めるために提供される。他の実施形態では、ステップ２０８から運動データは、ステップ２０２のリアルタイム位置の解にも使用される。

ステップ２１２又は２１４の何れかで、過去の軌道が求められると、過去軌道データはデータベース１０４に記憶される。軌道リアルタイム位置情報は、更に、ステップ２１２又は２１４からステップ２１８に提供され、事後処理後軌道データを受容可能な標準内に設定する較正を行えるようにする。一実施形態では、ステップ１０４で記憶された軌道データは、ステップ２１８でも使用される。過去の軌道は、ステップ２１８で、上で説明したように、位置エラーの発生が予想される場合に後続位置をより的確に求める数学的フィルタ又は推定式を使用してデータをフィルタにかけた後の軌道データを使用して求められる。一実施形態では、推定式は、位置データ内のノイズとエラーの効果を勘定に入れた数学的な項又はパラメータを含んでいる。別の実施形態では、推定式は、更に、軌道較正でのノイズ効果の伝播を記述しているノイズ及びエラーモデルを含んでいる。ステップ２１８で、軌道は、ノイズとエラーの項を推定し較正することにより事後処理され、より信頼できる過去の軌道が得られる。別の実施形態では、ステップ２１８は、事後処理された軌道を、パラメータを較正することによって、信頼できる過去のリアルタイム軌道の選択された区間により良好に整合させる当て填め段階を含んでいる。信頼できる軌道の区間の較正データ長の様な較正判定基準は、ステップ２１６で、ステップ２１２と２１４から提供された第１リアルタイム位置と第１軌道値を使用して確定される。

対比データはステップ２２０で調べられ、受容可能な信頼性領域内に在るか否かが判定され、そうでない場合には、データはステップ２１６の再較正に戻され、その後ステップ２１８で再度比較が行われる。何回か反復した後、データが受容可能な信頼性区域内に入れば、ステップ１１０でそのデータを使用して第２事後処理後軌道が生成される。

次いで、ステップ１１０からの第２較正後軌道を使用して新しい位置データが作成され、それがステップ１１２でデータベース１０４からの過去の第１位置と比較されて、過去位置エラーが更新され又は補正される。ステップ１１６で、エラーは受容可能限界外であることが分かると、補正された位置エラーで履歴データベースが更新される。別の実施形態では、過去リアルタイム位置データにエラーが確認されたことを報告するメッセージが生成され、ユーザーの表示装置に提供される。

図２の方法は、而して、リアルタイム及び事後処理測位のアルゴリズムを使用して、可動対象物の位置の追跡及び過去の軌道の補正を継続的に提供する。図２の或る特定のステップ及びデータベースに着目して説明しているが、ステップの組合せ又はそれらの変型も提供できるものと理解頂きたい。例えば、別の実施形態では、データベース１０１は、第１位置データに加え、位置補正を含む第２位置データを含んでいてもよい。別の実施形態では、データベース１０１は、リアルタイム軌道を記憶するためのみならず、事後処理較正後軌道を記憶するのにも使用され、軌道データベース１０４と組み合わされている。全ての軌道情報が記憶されていると、事後処理測位アルゴリズムを使用して、過去の軌道を継続的に較正し、それら較正後の過去の位置に信頼できる区間があれば、その様な区間を過去軌道データベース内で更新することができる。

図３は、可動対象物の過去の位置を補正し追跡するのに使用される本発明システムの構成要素のブロック図を示している。この実施形態では、リアルタイム位置情報は、ＤＧＰＳシステム３０１として図示されている第１センサシステム３０１と、ＩＮＳシステム３０２として図示されている第２センサシステムから得られる。第１センサシステム３０１はＤＧＰＳシステムとして図示され、第２センサシステム３０１はＩＮＳシステムとして図示されているが、本発明の実施形態では他の運動センサを使用してもよいと理解頂きたい。また、ＤＧＰＳシステムの様な単一システムを単独で使用することも考えられる。図３以降の図面では、第１センサ３０１と第２センサ３０２を全般的に見ていく。

ＤＧＰＳシステム３０１とＩＮＳシステム３０２は、追跡される物品３００（例えば、車両、コンテナなど）の上に置かれるか、又は遠隔的に配置して、追跡される物品３００の位置をセンサで検知するようにしてもよい。差分ＧＰＳユニット３０１とＩＮＳユニット３０２は、緊密結合ＤＧＰＳ／ＩＮＳシステムとして図示されており、この場合、位置と軌道は合体型プロセッサ３０４で求められる。代わりに、ＧＰＳユニット３０１とＩＮＳユニと３０２は、疎結合にして、別体の対話式プロセッサを備えていてもよい。リアルタイム位置解法は、更に、図示の様な追加的なデジタルマップ３０５、又は速度センサや車輪センサの様な他のセンサ、及びコンパスによって支援されていてもよい。

図３のシステムは、更に、メモリ装置単独とすることもできる位置在庫１０１を含んでいるか、又は位置データとエラー情報を報告するための表示装置を含んでいる。通信モジュール３０６は、単純にメモリ制御装置でも、もっと複雑なプロセッサでもよいが、位置在庫１０１とのデータのやり取りにこの通信モジュール３０６が使用される。通信モジュール３０６は、ＤＧＰＳ／ＩＮＳプロセッサ３０４から位置データを受信し、データをＤＧＰＳ／ＩＮＳプロセッサ３０４に提供して、位置在庫１０１からの軌道の計算を行えるようにする。

エラー補正モジュール３１０は、位置データ、特に既に在庫１０１に送られたものについて、その中のエラーを補正するために設けられている。エラー補正モジュール３１０は、プロセッサ又は必要とされるタスクを実行できるように構成された、ＦＰＧＡやＡＳＩＣの様な論理で構成されている。エラー補正モジュール３１０は、本発明の一実施形態では、プロセッサ３０４と組み合わされている。エラー補正モジュールは、メモリと、以下に説明する位置エラー補正のタスクを実行するモジュールとを、内部に含んでいる。

位置エラー補正モジュール３１０は、最初に、プロセッサ３０４から位置情報を受信する軌道データベース１０４を含んでいる。過去軌道情報は、データベース１０４から軌道分析モジュール３１４に送られる。軌道分析モジュール３１４は、軌道エラーが受容可能限界内か否かを判定する。範囲内にない場合、較正ステップ２１６を使用して、軌道分析３１４が再度実行される前に、事後処理後軌道当て填めのために判定基準とデータ区間が変更される。軌道は、先に説明したように、位置エラーの発生が予想される場合は、後続位置をより的確に求める数学的フィルタ又は推定式を使用して、ステップ３１８で求められる。軌道分析モジュール３１４が、データは受容可能限界内にある判定すると、較正後軌道がモジュール１１０で生成され（それまでに軌道分析の一環として生成されていない場合）、比較器１１２を使用して、較正後軌道がデータベース１０４からの過去の軌道と比較される。比較によって、１０４からの過去の軌道が受容可能限度外であることが示された場合、モジュール１１６から補正情報が提供され通信モジュール３０６に戻される。次いで、通信モジュール３０６は、位置在庫１０１の位置データを更新し、及び／又は代わりにエラーが報告されるようにする。

図４は図３に対する変更を示しており、２つの一般的なセンサ３０１と３０２を、過去軌道判定を提供するための構成要素の更なる詳細と共に説明している。図４は、構成要素がどの様に分散されるかを詳しく示しており、較正後軌道は航法コンピュータ４００を使用して求められ、エラー補正は別体のエラー補正モジュール４２０で実行されている。エラー補正モジュール４２０は、而して、航法コンピュータ４００とは切り離して設けられ、恐らくは追跡される物品３００上に在るのではなく、別の静止している場所に在る。

軌道を判定するために、航法コンピュータ４００は、第１位置センサ３０１から、そして恐らくは通信モジュール３０６を介して位置在庫１０１から、データを受信するために接続されている一次軌道生成器４０２を含んでおり、追跡される物品３００の移動の軌道を計算できるようになっている。同様に、航法コンピュータは、第２位置センサ３０２に接続されている二次軌道生成器４０４を含んでいる。二次軌道生成器は、第２センサ３０２が運動データを提供しない場合には、通信モジュール３０６を介して位置在庫１０１にも接続されている。軌道生成器４０２と４０４は、同期装置４０５で同期化され、過去軌道生成器４０６にデータを提供する。過去軌道生成器４０６は、４０２からの一次軌道データが正確であるか否かを判定し、正確でない場合には、軌道を提供するために二次軌道生成器４０４を含める策を取る。過去軌道生成器４０６は、少なくとも１つの過去軌道を、過去軌道データベース１０４に提供する。一実施形態では、過去軌道は、位置在庫１０１に送られた過去の位置データを含んでいる。過去軌道生成器４０６は、更に、較正後軌道判定モジュール４０８に対する出力を提供する。モジュール４０８は、図３のモジュール３１４、２１６、及び３１８を組み合わせた機能を提供しており、別々のモジュールに切り離すこともできる。次いで、モジュール４０８の出力は、較正後軌道がまだ生成されていなければ、較正後軌道生成器１１０に提供される。

エラー補正モジュールは、生成器１１０からの較正後軌道データ並びにデータベース１０４からの過去軌道を受け取り、エラーが受容可能限度内にあるか否かを判定する、軌道エラー識別器１１２を含んでいる。受容可能限度内にない場合、過去エラー補正器１１６は、通信モジュール３０６にメッセージを送り、更に補正された更新を過去軌道データベース１０４に送る。次いで、通信モジュール３０６は、位置在庫１０１を更新し、エラー情報を報告モジュール４２２と警告モジュール４２４に提供するように機能する。なお、通信モジュール３０６を使用しているが、通信は、過去エラー補正器１１６と警告モジュール４２４の間での様に、直接行ってもよいことに留意されたい。また、航法コンピュータ４００とエラー補正モジュール４２０の間でデータを転送するために、一実施形態においては無線通信装置の様な装置が含まれている。一実施形態では、航法コンピュータ４００とエラー補正モジュール４２０は組み合わされている。また、位置在庫は、先に説明したようにデータを見ることができるようにするために、ユーザーインターフェースに接続されている。

図５は、リアルタイムデータが捕捉されている間に又は捕捉された後に起こった事象に対するエラー補正を提供するために、図１に変更を加えたフローチャートである。データベースへの記録事象は、位置精度に敏感であり、特に、そのような事象が在庫取引を、例えば、或る時刻に或る場所からコンテナをピッキングすること、又は幾つかの在庫をあちこち移動させることを、示している場合にはそうである。事象は、誤ったデータをいろいろな方式で提供するために起こることもある。例えば、追跡される物品が第１位置センサ３０１としてＧＰＳセンサを有しており、ＧＰＳ受信を遮断するトンネルを通過したとすると、ＩＮＳの様な第２位置センサ３０２が位置データを提供する。しかしながら、ＩＮＳデータは、実際の所在地とは大きくかけ離れている恐れがあり、特にＧＰＳ位置データを参照しないままＩＮＳシステムを使用する時間が長くなるほど、そのような恐れがある。同様の事象は、或る場所でＧＰＳデータを提供している衛星の幾つかが、例えば、遮断や反射が原因で活動しなくなった場合にも起こり、その場合には、受信されるデータの精度は著しく低下するが、後で作動状態に戻ると極めて精度の高いデータを提供する。

事象発生時にエラーを補正するために、最初に、位置在庫１０１が設けられているユーザーインターフェース又は制御装置に警告を発して、それまでに取得した位置データに影響を及ぼすかリンクされているか何れかの事象が起きたときを示す、状態センサ５００が含まれている。状態センサ５００は、追跡される物品に取り付けられるか、第１位置センサ３０１が置かれているところ、又は事象が観測され得るところに取り付けられる。

位置在庫及び事象管理システム１０１は、位置データを事象軌道データベース５０４に提供することによって状態センサ５０５に応答し、間違った過去データが作成されるかそれにリンクされるか何れかとなる事象が発生していた間の軌道を求めることができるようにしている。一実施形態では、事象軌道データベース５０４は、過去軌道データベース１０４と組み合わされているが、図５では説明し易くするために別々になっている。

また、位置在庫及び事象管理システム１０１は、事象が発生したときに、軌道の事後処理を提供するための較正を目的として、ステップ１０６にデータを送る。次いで、ステップ１０６と１０８の反復又は回帰処理で較正後位置データが生成され、ステップ１１０で事象データに対する較正後軌道が生成される。

図５では較正後事象軌道の評価のためにステップ５０２と５０６が設けられている。一実施形態では、ステップ５０２及び５０６は、リアルタイムデータ収集のために同じ機能を果たす各ステップ１１２及び１１６と組み合わされており、各ステップは同時に作動する。ステップ５０２で、データベース５０４からの過去軌道は、ステップ１１０からの較正後事象軌道と比較される。過去軌道が、ステップ５０２で、受容可能限度を超えるエラーを有していると判定された場合、ステップ１１０からの較正後軌道がステップ５０６で使用され、位置在庫１０１と事象軌道データベース５０４に補正されたデータが提供される。

位置在庫及び事象管理システム１０１は、全ての事象データが調べられ、受容可能限度内にあると判定されるまで、較正のために事象データを送り続ける。一実施形態では、在庫エラーの伝播が起こる可能性があるときは、事象データの再検査を最適化するために、事象見直しの規則と論理がステップ１０１で使用される。

図６は、図４のシステムに、図５の方法のステップに説明されている事象エラー補正を提供するために変更を加えたものを示している。図４のシステムは、事象を検知する状態センサ５００を含むと共に、事象データの補正を可能にする事象及び資材追跡部６０４を含むように変更されている。過去軌道データベース１０４は、図５の事象軌道データベース５０４と過去軌道データベース１０４を組み合わせた機能を提供しているが、それらは別々であってもよい。同様に、軌道エラー識別器１１２は、較正後データと過去データの間のエラーを識別する役目を果たすが、別体の事象エラー識別器を使用してもよい。

作動時、状態センサ５００によって事象が検出されると、位置在庫及び事象管理１０１が、事象及び資材追跡部６０４を作動させて、事象中に受信されたデータを再度処理させる。事象及び資材追跡部６０４は、較正用のデータをモジュール４０８に提供し、生じたエラーが検出され、補正データが通信モジュールに戻される。一実施形態では、事象及び資材追跡部６０４は、更に、過去エラーが既に伝播して更なる在庫エラーを生み出している場合には、事象再追跡手続きの計画を立てる。図４と同じように、図６でも、航法コンピュータ４００と事象補正モジュール４２０の構成要素は、組み合わせて単一のユニットにしてもよいし、特定の設計要件に最適に貢献できるように分解してもよい。

図７は、複数の可動物品７００₁〜７００_Nを追跡し、位置エラーを補正するための、本発明によるシステムアーキテクチャのブロック図を示している。可動物品７００₁〜７００_Nは、それぞれ図６に示す構成要素を含んでいるが、航法コンピュータ４００₁〜４００_Nの様な幾つかの構成要素は、組み合わせて、可動物品７００₁〜７００_Nから離して、別体の静止ユニットにしてもよいと理解頂きたい。同様に、図７に示す在庫及び事象エラー補正モジュール４２０の様な静止構成要素は、切り離して、各可動物品７００₁〜７００_N上に含まれていてもよい。図７では、追跡及びエラー補正構成要素は、図６によるブロック図に示しているが、図１に示しているものの様なより限られた構成要素を使用してもよいものと理解頂きたい。

以上、本発明について詳細に説明してきたが、これは、当業者に本発明をどの様に構成し使用するかを教示することのみを目的とするものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲に規定されているが、多くの追加的変更もその範囲内に包含されるものとなる。

リアルタイム方式で、可動対象物のリアルタイム位置を追跡し、その過去の軌道を補正するための方法の基本的作用を説明するフローチャートである。 図１のものに変更を加え２つのセンサを含み、較正とエラー補正の追加詳細を併せて説明している、リアルタイム位置追跡の方法を説明するフローチャートである。 可動対象物の過去の位置を補正及び追跡するために使用される本発明のシステムの構成要素を説明するブロック図である。 図３のシステムに２つのセンサを含むように加えた変更を示すと共に、過去軌道を求めるための構成要素を更に詳細に説明する説明図である。 リアルタイムデータが捕捉された後で、位置情報に影響を及ぼす事象が起きた場合のエラー補正を提供するために、図１のものに変更を加えたフローを説明するフローチャートである。 図５の方法の各段階に説明されている事象エラー補正を提供するために変更された図４のシステムを説明する説明図である。 本発明により、複数の可動物品を追跡して位置エラーを補正するためのシステムアーキテクチャを説明するブロック図である。

Claims (16)

1. 位置追跡システムにおいて、
   可動対象物の第１位置データを提供するために前記可動対象物に関係付けられた測位ユニットであって、前記対象物の動きを示す第１リアルタイム軌道を提供することができるようにする、測位ユニットと、
   前記第１位置データを記憶するためのデータ記憶ユニットと、
   前記第１位置データから較正後第２軌道データを生成するための航法処理モジュールと、
   前記航法処理モジュールからの前記第２較正後軌道データを、前記第１軌道データと比較して、前記第１位置データ中の補正を表す補正データを生成するためのエラー補正計算モジュールと、を備えている追跡システム。
2. 前記データ記憶ユニットに記憶されている前記第１位置エラーのデータエラーの場所を表すメッセージを提供するための、前記エラー補正モジュールに接続されている報告モジュールを更に備えている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記測位ユニットは、
   前記第１位置データを求めるために、前記可動対象物のリアルタイム位置データを提供するための第１位置センサと、
   前記可動対象物の前記第１軌道の判定を支援する以下の情報、即ち、線運動データ、角運動データ、線速度データ、角速度データ、線加速度データ、及び角加速度データ、の内の少なくとも１つを提供する第２センサと、を備えている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１位置センサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機を含んでおり、
   前記第２センサは、慣性航法システム（ＩＮＳ）からの少なくとも１つの構成要素を含んでいる、請求項３に記載のシステム。
5. 前記測位ユニットは、前記第１リアルタイム位置データを提供するための少なくとも１つのセンサと、前記第１軌道を判定するプロセッサを含んでおり、
   前記航法モジュールは、前記測位ユニットからの少なくとも１つの出力を使用し、前記記憶されている位置データをフィルタに掛けて前記第２軌道の少なくとも或る区間を前記第１軌道よりも精度よく提供するためのアルゴリズムを使って、前記第１リアルタイム位置データから前記第２軌道データを生成する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記航法モジュールは、事前に設定された標準に基づき前記区間が統計学的に信頼できるものになるまで、数式を何度も使用して前記第２軌道を反復的に較正することにより、前記第２軌道の調整可能な区間を生成する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記エラー補正計算モジュールは、前記補正後データを前記データ記憶ユニット内の前記第１位置データの幾つかと入れ替えて記憶することにより、前記第１位置データを前記補正後データで更新する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記エラー補正計算モジュールは、前記第１位置データを前記補正後データで更新して、第２位置データを提供し、前記第２位置データを前記データ記憶ユニットに記憶する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記エラー補正計算モジュールは、ユーザーインターフェースに前記補正後データを報告する、請求項１に記載のシステム。
10. 前記測位ユニットは、
    位置データを受信するためのセンサと、
    前記センサからの前記位置データと相関付けて、前記第１位置データと前記第１リアルタイム軌道を提供するためのデジタルマップと、を備えている、請求項１に記載のシステム。
11. 前記測位ユニットは、前記可動対象物内に在り、
    前記航法処理モジュールと前記エラー補正計算モジュールは、前記可動対象物から離れたところに在り、前記測位ユニットに無線で繋がっている、請求項１に記載のシステム。
12. 前記測位ユニットと前記航法処理モジュールは、前記可動対象物内に在り、
    エラー補正計算モジュールは前記可動対象物から離れたところに在って、前記測位ユニットと前記航法処理モジュールに無線で繋がっている、請求項１に記載のシステム。
13. 前記測位ユニット、前記航法処理モジュール、及び前記エラー補正計算モジュールは、前記可動対象物内に在る、請求項１に記載のシステム。
14. 可動対象物の位置データを提供するための方法において、
    前記可動対象物の第１位置データをリアルタイムで入手する段階と、
    前記第１位置データを、少なくとも１つの時間系列で記憶する段階と、
    部分的に前記第１位置データに基づいて第１軌道を求める段階と、
    事後処理推定フィルタを採用することにより、前記可動対象物の前記位置データの動きを計算して、前記対象物の動きを前記第１軌道よりもより正確に描いている第２軌道を提供する段階と、
    前記第１軌道を前記第２軌道と相関付けて、前記第１位置データ内の補正を要する区間を識別する段階と、
    前記第１位置データ内の補正を表す補正データを生成する段階と、から成る方法。
15. 在庫データを記憶し、プロセッサで可動対象物を追跡できるようにしている読み取り可能記憶媒体を有するプロセッサを備えている資材追跡在庫システムにおいて、前記記憶媒体は、
    前記可動対象物の第１位置データを少なくとも１つの時間系列で記憶し、
    部分的に前記第１位置データに基づいて前記可動対象物の動きを表している第１軌道を記憶し、
    第２軌道が前記第１軌道よりも正確に前記対象物の動きを描くように事後処理推定アルゴリズムを含んでいるフィルタを使用して前記第１位置データから入手した、前記可動対象物の動きを表している第２軌道を記憶し、
    前記第１軌道と前記第２軌道との比較に基づき、前記第１位置データに対する修正を表している修正後位置データを記憶する、システム。
16. 前記記憶媒体は、データベースに前記可動対象物の事象データを更に記憶し、
    前記プロセッサは、前記可動対象物の修正後位置データに基づき、前記事象順序を見直すことによって、前記事象データを更に修正する、請求項１５に記載のシステム。

Images