JP2009544263A

JP2009544263A - 積み重ねられた貨物専用コンテナ間のデータリンク確立

Info

Publication number: JP2009544263A
Application number: JP2009520978A
Authority: JP
Inventors: オーレル・ジュニア．・ジョン・ロバート
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-12-10
Also published as: KR20090042260A; US20080020724A1; WO2008011471A3; WO2008011471A2

Abstract

貨物専用コンテナの地理的な位置を決定するのに有益なコンテナ、トランスポンダ、方法およびシステムが提供される。貨物専用コンテナが幾層にも積まれている場合、衛星通信塔または地上通信塔の障害物のない眺望を欠くコンテナは、衛星通信塔または地上通信塔の障害物のない眺望を有するコンテナに超音波でコンテナＩＤ情報を送信することができる。障害物のない眺望を有するコンテナは、ＲＦ通信を使用して遠隔ネットワークにコンテナＩＤ情報を送信することができる。コンテナの地理的な位置は局所的に計算することができる。または、位置決定のためにＧＰＳデータまたは三辺測量データをリモートソースへ送信することによって遠くで計算することができる。

Description

背景

コンテナ輸送は運送業に革命をもたらした。その出現の前は、船舶、貨車および飛行機へあらゆる形状および大きさの貨物を積み降ろしするという仕事は、骨の折れる労働および網を使用した湾岸労働者の労働集約型で時間を消費する努力によって主に成し遂げられた。一定量の労働の集約（intensivity）を装備の集約と引き換えることによって、コンテナ輸送は貨物の積み降ろしに関わる時間の集約を削減した。たとえば、道路輸送のためのシャーシを提供する標準的大きさの貨物専用コンテナを持ち上げるために、専用のクレーンが用いられる。概して、運搬の間コンテナは積み重ねられる。それぞれのコンテナの内容はきわめて様々であり、その価値は高い可能性がある。幾層にも積み重ねられた個々のコンテナ４を概して示す積み重ね２を図示する図１に示すように、しばしばコンテナは幾層にも積み重ねられる。今までに存在した懸案事項は、コンテナをトラッキングすることを含む。たとえば船上で他のコンテナ４の下に積まれた特定の４０フィートコンテナ４は、見つけにくいことがありうる。（２０フィートコンテナ換算個数（20’s equivalent units ＴＥＵ）で測定される）これらの大きな規格化されたコンテナですら見失われやすい。いくつかのコンテナが移動する数週間の行路を考えると、中に入っている貨物の受取人、持ち主、運搬人および船荷主は大いに落胆し驚くだろうが、コンテナは長い時間行方不明になりやすい。長距離無線周波数識別（long-range radio frequency identification）のコンテナトラッキング（container tracking）の方法において、地上通信または衛星通信を用いて無線周波数（radio frequency）（ＲＦ）リンク経由で信号伝達するために、送信機を有するトランスポンダが船上またはコンテナに設置される。モニタ装置またはコントロールポイントから要求を受信したとき、該ＲＦ送信機はコード化された信号を送信する。トランスポンダ出力信号はトラッキングされ、よってトランスポンダおよびそれに関連する貨物専用コンテナの位置を絶えずモニタすることが可能になる。このことは概して、無線リンクが遮られない積み重ねの最上部のコンテナに対してよく機能するばかりである。送信機と受信機との間で干渉される場合、かさばったコンテナおよびそれらの内容は概して従来のＲＦ信号を減衰させる。このことによって、積み重ねの中のコンテナはトラッキングされないかもしれない。それゆえ、コンテナをトラッキングすることに関するこの問題を解決する必要性が存在する。

図１は、幾層にも積み重ねられたコンテナの正面図である。図２は、トランスポンダを装備したコンテナの斜視図を示す。図３は、衛星および基地局に囲まれた積み重ねの中に配置されたコンテナを示す図である。図４はコンテナに装着されたトランスポンダの工程を示すフローチャートである。図５は、トランスポンダのブロック図を示す。図６は、ルックアップテーブルの内容を反映する情報のレポートのプリントアウトを示す。

詳細な説明

適用できる参照番号が以下に持ち越される。

図２は、アクティブ型のトランスポンダ８を装備した貨物専用コンテナ４を示す。トランスポンダは、着信してくる信号を受信し自動的に応答する無線通信機である。特に衛星通信の場合、トランスポンダは数千マイルの距離を超えて作動しうる。アクティブ型のトランスポンダは、通信衛星および搭載宇宙船（on-board space vehicles）においてそれらを使用できるようにする精巧さを有しうる。着信してくる信号は、１つの周波数範囲または周波数帯で受信することができ、該信号は異なる帯域で再送信することが可能である。受信機周波数および送信機周波数は、あらかじめ割り当てられている。図２は、図（figures）の受信のために１つ、送信のためにもう１つの２つのアンテナを含むトランスポンダ８の実施形態を示す。しかし信号の送信および受信の両方のために１つのアンテナが使われうる。さらに、１つの実施形態においてトランスポンダ８は、本明細書で述べられる送受信のための様々なアンテナコンポーネント（antenna components）を収納する別個のアンテナセクション（antenna section）９を随意に有する。

図３はコンテナ４の積み重ね２を示した図である。衛星１０は、積み重ね２の中のコンテナ４の中にあるトランスポンダ（図示せず）と通信する。基地局（Base transceiver station ＢＴＳ）２４は、無線地上通信ネットワーク（wireless terrestrial communication network）２２の一部をなすが、積み重ね２の中のコンテナ４とも通信する可能性がある。トランスポンダ８はまず、衛星ネットワーク（satellite network）１４の一部をなす衛星１０のようなコンテナ４から遠く離れた場所との無線通信を試みる。他の実施形態において、トランスポンダ８は、地上通信ネットワーク２２の中のＢＴＳ２４との通信を試みる。地上通信ネットワーク２２は、セルラーディジタルパケットデータ（cellular digital packet data ＣＤＰＤ）ネットワークのような、たとえばディジタル携帯電話ネットワーク（digital cellular telephone network）または無線データ通信ネットワーク（wireless data communication network）を含みうる。地上通信ネットワーク２２はまた、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムまたは周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システムも含みうる。使用される無線通信の方法に関わらず、コンテナ４の中に置かれた物品の位置を整理および決定するために、図２のトランスポンダ８を通して船荷主１４、受取人１６または運搬人１８との交信が行われうる。船荷主１４は、船積みする物品を有する企業または個人を含む。受取人１６は、物品を受け取ることができる企業または個人のような存在を含む。運搬人１８は、物品を船積みまたは運搬する運輸サービスを提供する存在を含む。これは、船舶、貨車、航空機またはジェット機の操縦者を含む。

図４はトランスポンダ８の工程を示すフローチャートである。図２、図３および図４に関して、１つの実施形態においてトランスポンダ８は、地上通信ネットワーク２２または衛星通信ネットワーク１４によって受信される信号の送信に関連するデータ通信リンク（本明細書では以降「通信リンク」と呼ぶ）を確立する。通信リンクが確立されると、トランスポンダ８は、リモートソースからの要求および他の情報を受信できるようにする「リッスン」モードに自らを設定する。リッスンモードはまた、スペクトラム拡散帯域（spread spectrum band of frequencies）に広がる信号を検出するためのスキャンを含む１つの帯域をスキャンすることも引き起こす。このリモートソースは、地上通信ネットワーク２２からの基地局２４、または衛星通信ネットワーク１４からの衛星１０を含みうる。トランスポンダ８はまた超音波振動子（ultrasonic transducer）も含む。超音波とは一般に２０ｋＨｚを超える周波数を有する音波を指す。この周波数の音波は人間の聴覚の上限を超えている。スチールのような密度の高い物体を突き抜けることができるという点で、超音波は多くの種類の通信信号に優る利点を有する。この性質は、航空エンジンの部品の超音波探傷検査（ultrasonic inspection）のような利用においてそれを有益にする。本明細書で述べられるようにこの透過性（penetration property）は大いに利用することが可能である。さらに、「リッスン」モードはまた、図３の積み重ね２の中の他のコンテナ４のような「リッスン」モードのトランスポンダ８の範囲にある他のコンテナ４に結合された他のトランスポンダ８からの超音波放射を該トランスポンダ８が受信できるようにもする。その結果、超音波リンクが確立されうる。超音波は、任意の積み重ねの中のコンテナ間の通信のために用いられるのみである。１つの好ましい実施形態において、２つまたはそれ以上のコンテナが衛星システムまたは地上システムへのＲＦ視認性（visibility）を有する場合、コンテナ４間のこの超音波リンクは問題解決に対して双方向である。結果として、特定のコンテナ４に結合されたどの振動子８が地上ネットワーク２２または（中継で）衛星通信ネットワーク１４への通信リンクを確立するのか、複数のコンテナ４はそれら自身の間で決定する。１つの実施形態において投票方式（voting scheme）は、そのような最も強いトランスポンダ８の信号受信および電池残量が最も多いトランスポンダ８に重み付ける。通信リンク優先度はこれらのような要因に基づく可能性がある。地上通信ネットワーク２２または衛星通信ネットワーク１４との通信リンクの間、トランスポンダ８は周期的に自らをリッスンモードから外して、基地局２４へのまたは衛星１０への中継（間接的な通信）のために要求された情報、識別（ＩＤ）情報などを送信するために自らを「トーク」モードに設定する。ネットワーク１４またはネットワーク２２のようなリモートソースへの「トーク」モード送信は、超音波周波数帯では発生しない。トランスポンダ８は、地上通信ネットワーク２２または衛星通信ネットワーク１４への中継に適した従来の高周波（ＲＦ）ディジタル無線周波数を使用して遠隔通信ネットワークへ情報を送信する能力を有する。図２に示されたトランスポンダ８の２つ以上のアンテナの実施形態は、このような目的のために有用である。コンテナが障害物の下に位置し、異なる積み重ねを含む異なる位置にコンテナを移動させる可能性があるために、コンテナ４が動きやすく微弱な信号受信の影響下にあるとき、トランスポンダ８は通信リンクが依然実行中であることを周期的に確認する。ある時点で通信システムまたは衛星システムと通信リンクが確立できない場合（多数の他のコンテナの下で積み重ね２の深くにコンテナ４が埋没しているときのような場合）、トランスポンダ８は、１つの実施形態において典型的にはたとえばスチールのような金属製のコンテナ４を通過し識別（ＩＤ）情報を超音波で周期的に放射する（emit）することができるようにする「トーク」モードに自らを設定する。地上通信ネットワーク２２または衛星通信ネットワーク１４と通信リンクを確立した積み重ね２の中またはその近くの他のコンテナ４の中のトランスポンダ８によって、この放射されたＩＤ情報が受信される可能性がある。図３に関して積み重ね２の中に、積み重ね２の底部に近いコンテナ４から積み重ね２の最上部のコンテナへ向かう矢印が示されている。この矢印は、衛星１０またはＢＴＳ２４を遮るもののない眺望を恐らく有する積み重ね２の最上部近くのコンテナ４への超音波放射を示している。地上通信ネットワーク２２または衛星通信ネットワーク１４との通信リンクを確立したことに関連する、コンテナ４によって経験される周期的なトークモードの１つの間、トランスポンダ８からのＩＤ情報および他のトランスポンダから受信したＩＤ情報は、トランスポンダ８の通信距離内にあって超音波放射されているが、衛星１０またはＢＴＳ２４へ送信される。たとえば、周期的なトークモードは１０秒おきに間隔を空けられる。

他の実施形態においてトランスポンダ８は、地上通信ネットワーク２２のようなリモートソースへのＩＤ情報に加えて情報を送信することが可能である。さらに、この情報は衛星通信ネットワーク１４に中継することができる。たとえば、再び図２に関して、コンテナ４の内容は振動子８によってプリコード化および送信する（broadcast）ことができる。コード化された内容情報は、前述の衛星通信システムまたは地上通信システムに転送する（forwarded）ことができる。さらに、他の実施形態においては、トランスポンダ８は外部ソースから受信した通信に応答することができる。たとえば、要求メッセージの形式における位置情報または貨物情報への要求は、地上通信ネットワーク２２または衛星通信ネットワーク１４を通じてトランスポンダ８によって受信および応答される。

図３に関して、１つの実施形態において地上通信ネットワーク２２は、送信された情報を多数の基地局２４で受信する。三辺測量の周知の技術を用いてコンテナ４の位置を決定することができる。代わりに、少なくとも３つの基地局２４から受信したパイロット信号を用いて、トランスポンダ８が計算処理機能を含む実施形態においてはトランスポンダ８でコンテナ４の位置を計算することができる。この実施形態に関して、トランスポンダ８は、すべてのコンテナＩＤ送信のために計算された共通の位置をリモートソース（ネットワーク１４またはネットワーク２２）へ送信する。三辺測量の方法の精度およびコンテナが積み重ね２に散らばっている事実を考えると、コンテナは平均７５から１００フィートの間の精度でリポートされる。代わりに、リモートソースで計算されるコンテナの位置決定のために、三辺測量のデータがリモートソースへ中継されうる。

本明細書で述べるようなトランスポンダ８が、図５のブロック図に示されている。１つの実施形態においてトランスポンダ８は、ＲＦ送信機３３および超音波送信機３５を有する送信機３１を含む。いくつかの実施形態においてトランスポンダ８は、地上通信および中継を経由した衛星通信のためのＲＦアンテナ３７を含む。トランスポンダ８はまた、超音波周波数での通信のためのアンテナ３９も有する。地上通信受信機３０または衛星通信受信機３２はプロセッサ３４に結合される。地上通信受信機は超音波受信機４１およびＲＦ受信機４３を含みうる。しかしながら、いくつかの実施形態は地上通信受信機３０または衛星通信受信機３２のいずれかを含むかもしれないが、地上通信受信機３０および衛星通信受信機３２の両方は含まない。代わりにいくつかの実施形態は地上通信受信機３０および衛星通信受信機３２の両方を含むかもしれない。プロセッサ３４は、トランスポンダ８の通信モード（たとえばトークモードおよび受信モード）を実行するようにプログラムされている。プログラムおよびデータの格納は、プロセッサ３４に結合されたメモリ３６の中にある可能性がある。他の実施形態においてトランスポンダ８は、関連のコンテナ４の地理的な位置を決定することに関して使用される全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機４０を含む。ＧＰＳ受信機４０は、コンテナ４の位置決定および処理のために、遠く離れた場所へのＧＰＳ情報の転送のためにまたはコンテナ位置の決定のために、それがプロセッサ３４に転送する、位置決定のためのＧＰＳ衛星ネットワーク５０からのＧＰＳ信号を受信する。

少なくとも３つの衛星１０（図３に図示）の信号を連続追跡しているＧＰＳ受信機４０に関して、ＧＰＳ受信機４０の位置が関連のコンテナ４の位置であると仮定できるため、ＧＰＳ受信機およびその関連のコンテナ４の緯度および経度の位置が決定される。さらに、ＧＰＳ受信機４０およびその関連のコンテナ４の移動が同様にトラッキングできる。４つまたはそれ以上の衛星の遮られない眺望をコンテナ４が有するとき、高さ同様に緯度および経度を含むコンテナの３次元の位置を決定することができる。

さらにもう１つの実施形態においては、図３および図５に関して、コンテナ４の位置を計算するために衛星ネットワーク１０または地上ネットワーク２２を用いて、トランスポンダ８は、リモートサーバー４５のような遠く離れた場所へ受信したＧＰＳ信号を転送する。たとえば伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を使用するかまたは非同期転送モード（ＡＴＭ）ネットワーク４７を使用して、リモートサーバー４５はアクセスされうる。他の実施形態においては、コンテナのトラッキングおよび計算のためにＢＴＳ２４は、トランスポンダ８からネットワークマネージメントセンター（network management center ＮＭＣ）５８へＧＰＳデータを中継する。

再び図３に関して、船荷主１４、受取人１６または運搬人１８はＮＭＣ５８を通して、積載された物品または品物に関わる情報を要求する場合がある。ＮＭＣ５８は、特定の物品または品物とコンテナを一致させる電子通信ルックアップテーブル（electronic look-up table）を有しうる。図２および図３に関してＮＭＣ５８は、「トーク」モードにあり、かつ自らに関するコンテナＩＤまたは積み重ね２の他のコンテナ４のＩＤを送信しているトランスポンダ８に接続しているトランスポンダ８からの目当てのＩＤ情報を受信する場合がある。

図６は、前述のルックアップテーブルの内容を反映した情報のレポートのプリントアウトを示す。テーブル６は、商品コード、品目詳細、経度および緯度におけるコンテナ位置、該品物または物品の目的地、船荷主およびコンテナＩＤを含む検索情報を記録する。積載された品目に関する情報を即座に参照できるように、ルックアップテーブル情報はアップデートすることができる。通常、コンテナの中の品目は長い間そこにある。無人に見える場所に積み重ねられたコンテナの情景は、世界中で共通の情景である。コンテナおよびその内容の行方がしばらくの間分からなくなることは、前述のものを別にすれば現在に至るまで共通して起こることであり続ける。

本明細書の発明は特定の実施形態に関して述べられてきたが、これらの実施形態は単に本発明の原理および利用の一例であると理解されるべきである。たとえば、送信機と受信機が全体で述べられ示されているが、受信機と送信機がトランシーバー中の１つのユニットとして結合されうることが予期される。それゆえ、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の精神と範囲から離れることなく、例示された実施形態に多数の変更がなされうることおよび他の処理が考案されうることが理解されるべきである。

Claims

コンテナであって、
送信機と受信機とを含む装着されたトランスポンダを備え、前記受信機は、他のコンテナに装着された他のトランスポンダからのＩＤ情報を受信することができ、前記送信機は、前記コンテナのＩＤ情報と前記他のコンテナのＩＤ情報とを送信できる、コンテナ。
前記トランスポンダが、他のコンテナとの間の超音波通信のための振動子とリモートソースとの通信のためのＲＦアンテナとを含む、請求項１に記載のコンテナ。
前記リモートソースが、地上通信ネットワーク、衛星通信ネットワークおよびこれらの組み合わせからなる、請求項２に記載のコンテナ。
前記受信機が超音波通信受信機と無線周波数受信機とを含む、請求項１に記載のコンテナ。
前記送信機が超音波通信送信機と無線周波数送信機とを含む、請求項１に記載のコンテナ。
コンテナとともに使用されるトランスポンダであって、
受信機と、
送信機と、
プロセッサとを備え、
前記プロセッサは、遠隔通信ネットワークとの通信リンクが確立できなかった場合に、前記トランスポンダが装着された関連するコンテナのＩＤを前記送信機に放射させるようプログラムされ、
前記プロセッサは、前記トランスポンダが前記通信リンクを確立した間、前記遠隔通信ネットワークからの通信と、他のトランスポンダが関連し装着されている他のコンテナの前記他のトランスポンダから放射されたＩＤ情報とを、前記受信機に受信させるようさらにプログラムされ、
前記プロセッサは、前記自身に関連するコンテナのＩＤと、前記通信ネットワークとの通信リンクを確立できない前記他のトランスポンダに関連する前記他のコンテナのＩＤとを、前記送信機に送信させるよう加えてプログラムされる
トランスポンダ。
他のコンテナとの間の超音波通信のための振動子と遠隔通信ネットワークとの通信のためのＲＦアンテナとを含む、請求項６に記載のトランスポンダ。
前記遠隔通信ネットワークが、地上通信ネットワーク、衛星通信ネットワークおよびこれらの組み合わせからなる、請求項７に記載のトランスポンダ。
前記受信機が超音波通信受信機と無線周波数受信機とを含む、請求項６に記載のトランスポンダ。
前記送信機が超音波通信送信機と無線周波数送信機とを含む、請求項６に記載のトランスポンダ。
コンテナをトラッキングする方法であって、
遠隔通信ネットワークとの通信リンクが確立できない場合、関連するコンテナのコンテナＩＤ情報を放射し、
前記通信リンクの確立の間、前記通信システムと前記他のトランスポンダが装着された他の関連するコンテナのＩＤ情報を放射する複数の他のトランスポンダとからの通信を受信し、
前記関連するコンテナの前記コンテナＩＤ情報と、前記通信ネットワークと通信リンクを確立できない前記他のトランスポンダから受信した前記他の関連するコンテナの前記ＩＤ情報とを送信すること
を含む、方法。
コンテナＩＤ情報を放射することが超音波周波数を用いて発生する、請求項１１に記載の方法。
前記コンテナ情報を送信することが、ＲＦ通信経由で遠隔通信ネットワークに前記コンテナ情報を送信することを含む、記請求項１１に記載の方法。
ＧＰＳデータを受信することと、前記ＧＰＳデータを用いて前記コンテナの地理的な位置を計算することとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記コンテナの地理的位置を計算するために前記ＧＰＳデータが遠く離れた場所へ転送される、請求項１４に記載の方法。
少なくとも３つのパイロット信号をそれぞれ３つの地上の通信ソースから受信することと、前記コンテナの地理的な位置を計算することとをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
前記地上の通信ソースが基地局である、請求項１６に記載の方法。
三辺測量データを受信することと、前記三辺測量データを用いて前記コンテナの地理的位置を計算することとをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
コンテナをトラッキングするシステムであって、
コンテナの積み重ねから離れた少なくとも１つの通信ネットワークと、
複数のトランスポンダとを備え、各トランスポンダは前記積み重ねの中の関連するコンテナに装着されており、
前記複数のトランスポンダのうちの一部は、前記通信ネットワークと通信リンクを確立することができる場合には、コンテナＩＤ情報を受信でき、前記少なくとも１つの通信ネットワークにコンテナＩＤ情報を直接送信することができ、
前記通信ネットワークと通信リンクを確立できないトランスポンダは、前記通信リンクを確立することができる前記複数のトランスポンダのうちの前記一部による受信のためにＩＤ情報を放射することによって、関連するコンテナＩＤ情報を送信できる、
システム。
前記複数のトランスポンダの各々が、前記コンテナをトラッキングすることにおける使用のためにＧＰＳデータを受信するためのＧＰＳ受信機を含む、請求項１９に記載のコンテナをトラッキングするためのシステム。
前記通信リンクを確立することができる前記複数のトランスポンダのうちの前記一部による受信のためにＩＤ情報を放射することが、超音波放射を用いて果たされる、請求項１９に記載のシステム。
各トランスポンダが、他のコンテナとの間の超音波通信のための第１のアンテナとリモートソースとの通信のための第２のアンテナとを含む、請求項１９に記載のシステム。
前記少なくとも１つの通信ネットワークが、地上通信ネットワーク、衛星通信ネットワークおよびこれらの組み合わせからなる、請求項１９に記載のシステム。
各トランスポンダが超音波通信を受信するための受信機を含む、請求項１９に記載のシステム。
各トランスポンダが、前記少なくとも１つの通信ネットワークを通じての要求メッセージを含む無線周波数通信を受信するための受信機を含む、請求項１９に記載のシステム。
前記要求メッセージが、コンテナ位置情報またはコンテナの内容への要求からなる、請求項２５に記載のシステム。