JP2020504483A - モバイル資産を監視するための方法およびシステム - Google Patents

モバイル資産を監視するための方法およびシステム Download PDF

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Abstract

地理的領域内のモバイル資産を監視するためのネットワークノード。ネットワークノードは、モバイル資産からインターネットオブシングス(IoT)信号を受信し、そこからモバイル資産の地理的位置情報が生成される到着時間差(TDOA)を生成するために、各々がIoT信号の到着時間(TOA)を表すそれぞれのタイムスタンプをネットワークアグリゲーションシステムに送信するように構成される、地理的領域内に配置されるいくつかのネットワークノードのうちのものである。

Description

様々な物理的資産の状態の利用可能性は、有益であるか、または不可欠でさえあり得る。例えば、セキュリティを提供すること、例えば、工業環境もしくは物流用途において特定の動作を最適化すること、および/または追跡される人に有用な指示を提供することのような様々な理由のため、移動するアイテムまたは人の位置を追跡することは有用であり得る。さらに、静止物体を監視することも有用であり得る。そのような静止物体は、例えば、センサを取り囲む環境に関する情報を取得するために問い合わせられ得るセンサであり得る。
概して、一態様において、本発明は、地理的領域内のモバイル資産を監視するためのネットワークノードに関する。ネットワークノードは、モバイル資産上に配置されるタグセンサからIoT信号を受信するように構成されるインターネットオブシングス(IoT)受信機と、IoT受信機に結合され、TOAモジュールによって受信されるIoT信号のTOAを表すタイムスタンプを生成するように構成される到着時間(TOA)モジュールと、IoT受信機およびTOAモジュールに結合され、IoT信号内に埋め込まれたRSSIデータ項目を抽出し、タイムスタンプとRSSIデータ項目とを送信するように構成される処理エンジンとを含み、ネットワークノードが、地理的領域内に配置される複数のネットワークノードのうちの1つであり、複数のネットワークノードが、モバイル資産からIoT信号を受信し、IoT信号に基づいて複数のネットワークノードによって生成されるタイムスタンプを含む複数のタイムスタンプをネットワークアグリゲーションシステムに送信するように構成され、複数のタイムスタンプに基づいて到着時間差(TDOA)が生成され、少なくともTDOAに基づいてモバイル資産の地理的位置情報が取得され、地理的位置情報が少なくともRSSIデータ項目を使用して認定される。
概して、一態様において、本発明は、地理的領域内のモバイル資産を監視するためのネットワークアグリゲーションシステムに関する。ネットワークアグリゲーションシステムは、コンピュータプロセッサと、実行されるとコンピュータプロセッサに、モバイル資産上に配置されるタグセンサからインターネットオブシングス(IoT)信号を受信するように地理的領域の周りに配置される複数のネットワークノードから、複数のネットワークノードのうちの対応する1つによって受信されるIoT信号の到着時間(TOA)を各々が表す複数のタイムスタンプを受信することと、複数のタイムスタンプに基づいて到着時間差(TDOA)を生成することと、少なくともTDOAに基づいてモバイル資産の地理的位置情報を生成することとを行わせる命令を記憶するメモリとを含み、複数のネットワークノードのうちのネットワークノードが、タグセンサからIoT信号を受信し、IoT信号に対する複数のタイムスタンプのうちのタイムスタンプを生成し、IoT信号内に埋め込まれた受信信号強度指標(RSSI)データ項目を抽出し、タイムスタンプとRSSIデータ項目とをネットワークアグリゲーションシステムに送信するように構成され、地理的位置情報が少なくともRSSIデータ項目を使用して認定される。
概して、一態様において、本発明は、地理的領域内のモバイル資産を監視するための方法に関する。方法は、インターネットオブシングス(IoT)信号を受信するように地理的領域内に配置される複数のネットワークノードのうちのネットワークノードによって、モバイル資産上に配置されるタグセンサからのIoT信号を受信するステップと、ネットワークノードによって、IoT信号に基づいて、複数のネットワークノードによって生成される複数のタイムスタンプのうちのIoT信号のタイムスタンプを生成するステップと、ネットワークノードによって、IoT信号内に埋め込まれた受信信号強度指標(RSSI)データ項目を抽出するステップと、複数のネットワークノードによって、複数のタイムスタンプと少なくともRSSIデータ項目とをネットワークアグリゲーションシステムに送信するステップとを含み、複数のタイムスタンプに基づいて到着時間差(TDOA)が生成され、少なくともTDOAに基づいてモバイル資産の地理的位置情報が取得され、地理的位置情報が少なくともRSSIデータ項目を使用して認定される。
本発明の他の態様は、以下の説明および添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのシステムを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのモデルを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのモデルを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのモデルを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのネットワークノードおよび通信プロトコルオーバレイを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのネットワークノードおよび通信プロトコルオーバレイを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するための方法のフローチャートを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するための方法のフローチャートを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するための方法のフローチャートを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するための方法のフローチャートを示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのシステムの一例を示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのネットワークノードの一例を示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するためのネットワークノードの一例を示す図である。 本発明の1つまたは複数の実施形態によるコンピューティングシステムを示す図である。
ここで本発明の具体的な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。様々な図中の同様の要素は、一貫性のために同様の参照番号によって示される。簡潔にするために、同様の要素は、すべての図においてラベル付けされているとは限らない。
本発明の実施形態の以下の詳細な説明では、本発明のより完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることは、当業者に明らかであろう。他の例では、説明を不必要に複雑にすることを避けるために、よく知られた特徴は、詳細に説明されていない。
本出願全体を通して、要素(すなわち、本出願における任意の名詞)に対する形容詞として序数(例えば、第1の、第2の、第3のなど)が使用される場合がある。序数の使用は、明示的に開示されていない限り、「の前」、「の後」、「単一の」のような用語および他のそのような専門用語の使用によるような、要素の特定の順序付けを暗示もしくは作成すること、または任意の要素を単一の要素のみに限定することを意味しない。むしろ、序数の使用は、要素間を区別することである。一例として、第1の要素が第2の要素とは異なり、第1の要素は、2つ以上の要素を包含してもよく、要素の順序付けにおいて第2の要素に続いても(先行しても)よい。
以下の図1A〜図6の説明において、本発明の様々な実施形態において、図に関して説明される任意の構成要素は、任意の他の図に関して説明される1つまたは複数の同様の名称の構成要素と同等であり得る。簡潔さのために、これらの構成要素の説明は、各図に関して繰り返されない。したがって、各図の構成要素の各々かつすべての実施形態は、参照によって組み込まれ、1つまたは複数の同様の名称の構成要素を有するすべての他の図内にオプションで存在すると仮定される。加えて、本発明の様々な実施形態によれば、図の構成要素の任意の説明は、任意の他の図中の対応する同様の名称の構成要素に関して説明される実施形態に加えて、それと併せて、またはその代わりに実施され得るオプションの実施形態として解釈されるべきである。
単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数の指示対象を含むことが理解されるべきである。したがって、例えば、「水平ビーム」への言及は、1つまたは複数のそのようなビームへの言及を含む。
「ほぼ」、「実質的に」などのような用語は、列挙された特性、パラメータ、または値が正確に達成される必要はないが、例えば、公差、測定誤差、測定精度限界、または当業者に知られている他の要因を含む偏差または変動が、特性が提供することを意図した効果を妨げない量で起こり得ることを意味する。
フローチャート内に示されたステップのうちの1つまたは複数は、省略され得、繰り返され得、および/または示された順序とは異なる順序で実行され得ることが理解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、フローチャート内に示されたステップの特定の配置に限定されると考えられるべきではない。
複数の従属請求項が導入されていないが、1つまたは複数の実施形態の従属請求項の主題が他の従属請求項と組み合わされてもよいことは、当業者には明らかであろう。
概して、本発明の実施形態は、地理的領域内のモバイル資産を監視するための方法およびシステムに向けられる。本発明の1つまたは複数の実施形態において、モバイル資産は、センサ(タグセンサと呼ばれる)でタグ付けされ、いくつかのネットワークノード(例えば、ゲートウェイ、アクセスポイントなど)が、タグセンサからインターネットオブシングス(IoT)信号を受信するために地理的領域の周りに配置される。各ネットワークノードは、IoT信号を受信すると到着時間(TOA)タイムスタンプを生成し、IoT信号内に埋め込まれた受信信号強度指標(RSSI)データ項目を抽出するように構成される。各ネットワークノードによって生成/抽出されたTOAタイムスタンプおよびRSSIデータ項目デバイスは、ネットワークアグリゲーションシステムに送信される。それに応答して、ネットワークアグリゲーションシステムは、ネットワークノードから受信したタイムスタンプに基づいて到着時間差(TDOA)を生成し、少なくともTDOAに基づいてモバイル資産の地理的位置情報を生成する。1つまたは複数の実施形態において、地理的位置情報は、少なくともRSSIデータ項目を使用して認定される。1つまたは複数の実施形態において、地理的領域内の複数のモバイル資産が個別にかつ同時に監視される。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、監視システムは、一次アクセスポイントに接続されるIoTアクセスポイントを含み、一次アクセスポイントは、今度は、TDOA処理要素を有するハブ-クラウドを含むネットワークアグリゲーションシステムに接続される。アクセスポイントは、任意の所与のタグセンサから送信されるIoT信号が少なくとも3つ以上のアクセスポイントによって受信され得るように、重複するIoT無線カバレッジを有する。各IoTアクセスポイントの位置は、事前に決定され、すべてのアクセスは、時間同期される。例えば、アクセスポイントの所定の位置および同期化は、各アクセスポイント内に設置される全地球測位システム(GPS)を使用して実施されてもよい。別の例では、各アクセスポイントの位置は、セットアップ時に記録されてもよく、他の同期方法も使用されてもよい。
図1Aは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、地理的領域(100)内の1つまたは複数のモバイル資産を監視するための監視システム(110)を示す。1つまたは複数の実施形態において、図1Aに示すモジュールおよび要素のうちの1つまたは複数は、省略され、繰り返され、および/または置換されてもよい。したがって、本発明の実施形態は、図1Aに示すモジュールの特定の配置に限定されると考えられるべきではない。
図1Aに示し、凡例(111)によって描かれているように、監視システム(110)は、地理的領域(100)の周りに配置されネットワークアグリゲーションシステム(120)と通信するいくつかのネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))を含む。本発明の1つまたは複数の実施形態において、ネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))は、地理的領域(100)内に静止している。例えば、ネットワークノードは、展開時に地理的領域(100)内のそれぞれの静止位置に配置され、その後に再展開されない限り、展開された既知の場所に留まってもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態において、モバイル資産(例えば、モバイル資産(101))は、家畜、モバイル採鉱機器、人間被験者、車両、農業、タンクのような石油およびガス資産、または、地理的領域(100)内で時々動く可能性がある任意の他の貴重なモバイル物体を含んでもよい。それに対応して、地理的領域(100)は、牧場、採掘場、遊び場、販売代理店の駐車領域(lot)もしくは駐車場(port)、精製所、または、資産が移動可能で追跡され得る任意の他の適切な公共もしくは私的空間を含んでもよい。
1つまたは複数の実施形態において、各モバイル資産(例えば、モバイル資産(101))は、モバイル資産(例えば、モバイル資産(101))の監視を可能にするために、インターネットオブシングス(IoT)リンク(例えば、IoTリンク(106))を介して複数のネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))と通信するタグセンサ(例えば、タグセンサ(104))を備える。例えば、タグセンサ(104)は、IoTリンク(例えば、IoT(106))を使用して近くのネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))に送信するためのモバイル資産(101)の生理学的パラメータを測定してもよい。1つまたは複数の実施形態において、各IoTリンク(例えば、IoT(106))は、タグセンサの特定の範囲(例えば、タグセンサ(104)の範囲(105))内で確立されるおよび/または有効である。例えば、4つのIoTリンク(例えば、IoTリンク(106))が、タグセンサ(104)と4つのネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))との間に確立されるものとして示されている。対照的に、タグセンサ(104)の範囲(105)の外側の他のネットワークノード(例えば、ネットワークノードB(113))は、どのIoTリンクを使用してもタグセンサ(104)と通信していない。例えば、タグセンサ(104)とネットワークノードB(113)との間にIoTリンクが確立されない。時々、範囲(105)は、モバイル資産(101)、地理的領域(100)の天候/地形、タグセンサ(104)のバッテリ充電などのような様々な条件に応じて変化し得る。例えば、範囲(105)は、ネットワークノードA(112)が範囲(105)の外側に入るように特定の時点において変化し得る。これらの時点の間、3つのIoTリンクのみが、タグセンサ(104)と残りの3つのネットワークノードとの間に確立されたままおよび/または有効なままである。
1つまたは複数の実施形態において、地理的領域(100)の周りに配置されるネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))は、ワイヤレスネットワークを介して互いに通信する。例えば、ネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))間の距離は、1キロメートル(km)のオーダであり得、地理的領域(200)内の地形の性質によって変化し得る。ワイヤレスネットワークは、2.4GHzおよび5GHzにおけるWiFi通信スペクトルに基づいてもよい。例えば、802.11S規格は、ネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))がフルメッシュ型ネットワークとして互いに通信することを可能にするために使用され得る。メッシュ型ネットワークは、任意のネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))の利用可能性に基づく通信がネットワークノードA(112)からネットワークアグリゲーションシステム(120)へのようにネットワークを介してその宛先まで信号を渡すことを可能にする。1つまたは複数の実施形態において、地理的領域(100)またはその一部にわたるメッシュ型ネットワークは、ネットワークアグリゲーションシステム(120)への通信帯域幅要求を低減するために、一次ネットワークノードを介してネットワークアグリゲーションシステム(120)に接続される。例えば、一次ネットワークノードは、ネットワークアグリゲーションシステム(120)に渡す前に、メッシュ型ネットワークからのデータ送信を集約してもよい。図1Aに示すように、ネットワークノード(117)は、地理的領域(100)にわたって展開されるメッシュ型ネットワークのための一次ネットワークノードとして機能する。802.11S規格に加えて、またはその代わりに、フルメッシュ型ネットワーキングをサポートする任意の通信技術も使用されてもよい。
1つまたは複数の実施形態において、1つまたは複数のネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))は、ゲートウェイ、ワイヤレスアクセスポイント、またはそれらの組合せとして構成されてもよい。ゲートウェイは、異なるプロトコルを使用する別のネットワークとインターフェースするためのネットワークノードである。ワイヤレスアクセスポイント、または一般にアクセスポイントと呼ばれるものは、コンピュータまたは通信ネットワークへのWiFi接続を可能にするネットワーキングデバイスである。ネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))のさらなる詳細について、以下に図2A〜図2Bを参照して説明する。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、上記で説明したネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))およびネットワークアグリゲーションシステム(120)は、以下に図4A〜図4Dを参照して説明する方法を使用して監視システム(110)の機能を一緒に実行する。
図1B、図1C、および図1Dは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、TDOA位置特定技法のためのモデルを示す。図1B、図1C、および図1Dに示すように、上記の図1Aに示すネットワークノードを表すためにゲートウェイが使用される。具体的には、図1Bは、上記の図1Aに示すように範囲(105)内の4つのネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))を表すために、GW0、GW1、GW2、およびGWnとして示されるx-y平面内の4つのゲートウェイを示す。以下に説明するモデルは、x-y座標系の原点(0,0)にGW0を配置することに基づく。他のゲートウェイGW1、GW2からGWnは、それぞれの既知の場所(x1,y1)、(x2,y2)、...(xn,yn)に配置されてもよい。一例として、ゲートウェイ間の距離は、名目上1から2キロメートルであってもよい。1つまたは複数の実施形態において、ゲートウェイGW0からGWnは、静止している。言い換えれば、既知の場所(0,0)、(x1,y1)、(x2,y2)、...(xn,yn)は、時間とともに変化しない。1つまたは複数の実施形態において、ゲートウェイGW0からGWnは、場所を変更する場合がある。例えば、既知の場所(x1,y1)、(x2,y2)、...(xn,yn)は、各ゲートウェイ内に含まれるGPSを使用して決定されてもよい。
図1Bに示すエミッタは、上記の図1Aに示すタグセンサ(104)を表し、エミッタとR0、R1、R2、およびR3として示す対応するゲートウェイとの間の距離を有する特定の場所(x,y)を有する。
ゲートウェイjとエミッタとの間の距離は、j=0,1,2...nに対して
であり、ここで、n≧4である。
このゲートウェイは、座標系の原点に位置しているので、j=0に対して、
であることに留意されたい。
ここで、
を得るために、Rjを二乗し、根内の項を展開する。
なので、
は、上記の式の両側から減算され、
を得ることができる。
この式は、ここではxおよびyにおいて線形であることに留意されたい。この線形性は、2つの未知数xおよびyにおける1対の連立方程式を展開するために使用される。この文脈では、本明細書で説明するモデルは、線形代数モデルと呼ばれる場合がある。
送信される信号は、光の速度、C=3*108m/秒でエミッタ(すなわち、タグセンサ(104))から各ゲートウェイに進む。各ゲートウェイにおける対応する到着時間(TOA)は、
Tj=Rj/c
である。
基準として原点におけるゲートウェイのTOA、T0を使用し、到着時間差τj:
τj=Tj-T0=Rj/c-R0/c
を生成するために残りのゲートウェイのTOAと基準との差をとる。
または
を得るために、Rjを解き、それを二乗する。
j=1,2...nに対して、2R0は、以下の差をとり、その差をTDOAと比較して表すこと、または、
によって排除され得る。
xおよびyにおいて線形のn-1の式、
A2x+B2y=D2
...
Anx+Bny=Dn
を形成するために、上記の式1を使用し、
、
から
に対してxの項およびyの項の対応する値を代入し、次いで、項を集め、ここで、
である。
上記のn-1の式を行列形式
において表現し、ここで、
および
である。
式2は、最小二乗法の解法に似た疑似逆行列手法を使用し、既知のゲートウェイ位置の関数としてxおよびy(すなわち、エミッタまたはタグセンサ(104)の位置に関する座標)について解かれてもよく、
ここで、(AB)Tは、(AB)の転置である。
上記の連立方程式は、エミッタが一対のゲートウェイ間でベースラインを二等分する線に沿って配置される場合、特異点を示す場合がある。特異点は、二等分上のエミッタと一対のゲートウェイとの間の距離が等しい結果である。図1Cおよび図1Dは、ゲートウェイの場所と共に特異点がどのように変化するかを示す。図1Cは、1キロメートルの正方形の角においてゲートウェイの場所を有する。暗い線は、特異点の場所を示す。言い換えれば、暗い線上の各点は、特異点に対応する。代数的手法は、すべての時間差に関する基準として原点を使用するので、原点と(1000,1000)メートルにおいて位置するゲートウェイとを通過する線に沿って特異点が現れないことに留意されたい。図1Dは、1つのゲートウェイが異なる場所(1500,1500)に移動されたときに、斜めに傾斜した線に関連する特異点がどのように変化するかを示す。
一般に、特異点によって引き起こされる問題は、低確率事象である。5つ以上のゲートウェイがエミッタまたはタグセンサ(104)からIoT信号を受信する場合、受信ジオメトリの異なる組合せを使用することは、特異点の可能性を軽減する。TOA測定値とRSSI測定値とを組み合わせて使用することは、4つのゲートウェイのうちのどれが任意の特異点によって影響されることなくエミッタを地理的位置特定(geolocate)するために使用されるかを選択することを可能にする。
図2は、本発明の1つまたは複数の実施形態による、地理的領域内の1つまたは複数のモバイル資産を監視するためのネットワークノードを示す。1つまたは複数の実施形態において、図2に示すモジュールおよび要素のうちの1つまたは複数は、省略され、繰り返され、および/または置換されてもよい。したがって、本発明の実施形態は、図2に示すモジュールの特定の配置に限定されると考えられるべきではない。
図2に示すように、ネットワークノードA(112)は、インターネットオブシングス(IoT)受信機(201)と、到着時間(TOA)モジュール(202)と、全地球測位システム(GPS)およびクロック同期化回路(203)と、処理エンジン(204)と、IoT無線アンテナ(205)とを含む。ネットワークノードA(112)のモジュールおよび要素の各々は、ネットワークノードA(112)の機能を実行するハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、またはハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素との組合せを含んでもよい。1つまたは複数の実施形態において、IoT受信機(201)は、上記の図1Aに示すモバイル資産(101)のタグセンサ(104)のような、モバイル資産上に配置されるタグセンサからIoT信号を受信するように構成される。IoT受信機(201)は、IoT無線アンテナ(205)を介してIoT信号を受信するためのRF受信機(201a)と、受信したIoT信号をプリアンブルとペイロードとを有するデジタル化信号に復調または他の方法で変換するためのデジタルベースバンドモデム(201b)とを含む。プリアンブルは、タグセンサの識別情報、IoT信号の送信タイムスタンプなどのようなペイロード情報のメタデータを含む。ペイロードは、モバイル資産の生理学的測定値、タグセンサのGPS位置などのような、タグセンサによって生成される情報を含む。例えば、IoT受信機(201)は、LoRAプロトコルまたは他のタイプのIoTプロトコルに基づいてもよい。言い換えれば、RF受信機(201A)は、LoRAまたは他のタイプのIoT信号を受信するように構成される無線周波数受信機である。デジタルベースバンドモデム(201b)は、LoRAまたは他のタイプのIoT信号を処理するように構成される変調器/復調器回路である。
1つまたは複数の実施形態において、受信されたIoT信号は、IoT信号の波形を復調または他の方法で復号することなくTOAタイムスタンプを生成するためにTOAモジュール(202)によって検出される。1つまたは複数の実施形態において、受信されたIoT信号は、IoT信号のペイロードを復号することなくプリアンブルに基づいてTOAタイムスタンプを生成するためにTOAモジュール(202)によって検出される。TOAタイムスタンプは、IoT信号がTOAモジュール(202)によって検出された時間を表す数値である。1つまたは複数の実施形態において、TOAモジュール(202)は、高精度で安定した内部クロックに基づいてTOAタイムスタンプを生成する。1つまたは複数の実施形態において、内部クロックは、GPSおよびクロック同期化回路(203)からの1PPS(パルス毎秒)タイムマークによって較正され、それと同期化される。例えば、内部クロックを供給するために、10ns未満のRMS(二乗平均平方根)ジッタを有する32MHzにおける温度安定型基準(disciplined)発振器が使用されてもよい。別の例では、1PPSタイムマークは、10ns未満のRMSジッタを有する32MHz周波数を生成する位相同期ループ(PLL)回路に提供されてもよい。
1つまたは複数の実施形態において、処理エンジン(204)は、タグセンサによって生成されるセンサ測定値と、タグセンサのGPS位置と、受信された信号強度指標(RSSI)のような信号統計とを含む変換されたIoT信号を復号するように構成される。処理エンジン(204)は、復号されたIoTペイロード情報およびRSSIをTOAタイムスタンプ情報と共に、メッシュ型ネットワークを介して、上記の図1Aに示すネットワークアグリゲーションシステム(120)に送信するようにさらに構成される。
1つまたは複数の実施形態において、処理エンジン(204)は、シミュレートされたIoT信号の生成および送信をサポートするようにさらに構成される。シミュレートされたIoT信号は、タグセンサ(例えば、タグセンサ(104))からのIoT信号と同じプロトコルに準拠する信号である。IoT信号とは対照的に、シミュレートされたIoT信号は、任意のタグセンサによって生成される代わりに関連する処理エンジン(例えば、処理エンジン(204))を使用してネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))によって生成される。1つまたは複数の実施形態において、ネットワークノードA(112)のシミュレートされたIoT信号は、ネットワークノードA(112)が監視ネットワーク(110)の診断テストおよび較正のためのシミュレートされたモバイル資産として機能するように、ネットワークノードA(112)のGPS位置を含む。本明細書で使用されるとき、シミュレートされたモバイル資産は、実際のIoT信号を送信するタグセンサを有するモバイル資産として機能するためにシミュレートされたIoT信号を生成し送信するネットワークノードである。
1つまたは複数の実施形態において、GPSおよびクロック同期化回路(203)は、少なくとも2つの機能を果たすGPSユニットを含む。GPSユニットは、ネットワークノードA(112)の地理的位置(geo-position)の長期的で正確な測定を提供する。この測定された地理的位置は、監視ネットワーク(110)の展開中にネットワークノードA(112)が正確に配置されることを必要としない。第2に、GPS信号は、ネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))内の内部クロックを監視ネットワーク(110)全体にわたって同期させる1PPSタイミング基準を提供する。内部クロックは、上記のTOAタイムスタンプを生成するために使用される。監視ネットワーク(110)全体にわたるネットワークノード内部クロックの同期化は、異なるネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))によって生成されるTOAタイムスタンプが、同期化されたまたは他の方法で一貫した基準で比較されることを可能にする。
1つまたは複数の実施形態において、GPSおよびクロック同期化回路(203)は、GPS1PPSタイミングパルスをネットワークノードA(112)の安定した内部クロックと同期させる信号調整回路をさらに含む。この安定した内部クロックは、TOAタイムスタンプを生成するためにTOAモジュール(202)によって使用される。GPS信号が利用できない可能性がある時間中、この内部クロックは、TOAタイムスタンプを生成するために同期化タイミングを提供し続けるのに十分に安定している。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、上記で説明したネットワークノードA(112)の構成要素は、以下の図4A〜図4Dを参照して説明する方法を使用して監視システム(110)の機能をまとめて実行する。
図3は、本発明の1つまたは複数の実施形態による、地理的領域内の1つまたは複数のモバイル資産を監視するためのIoT通信プロトコルオーバレイを示す。1つまたは複数の実施形態において、図3に示すモジュールおよび要素のうちの1つまたは複数は、省略され、繰り返され、および/または置換されてもよい。したがって、本発明の実施形態は、図3に示すモジュールの特定の配置に限定されると考えられるべきではない。
図3に示すように、IoT通信プロトコルオーバレイは、アクセスポイントと通信するタグセンサまたは他のデバイスへの、アクセスポイント(例えば、上記の図1および図2Aに示すネットワークノードA(112))による正確なタイムベースの配信を可能にするように設計される。IoT通信プロトコルオーバレイは、そうでなければ複数のタグセンサが同時にデータを送信することを試みるときに生じる可能性がある衝突を低減または排除するために、通信のために使用されるべき周波数帯域およびタイムスロットの形態におけるデータ交換のための規則をさらに確立する。1つまたは複数の実施形態において、前述のIoT信号およびシミュレートされたIoT信号は、本明細書で説明されるIoT通信プロトコルオーバレイに基づく。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、IoT通信プロトコルオーバレイは、LoRaまたはSigFoxのような既存のIoTプロトコルだけでなく、802.11Wi-Fiプロトコルのような他のプロトコルを拡張するためにも使用されてもよい。図3は、スーパフレーム(602)およびフレーム(604)が確立されるIoT通信プロトコルオーバレイ(600)を示す。各フレームの始まりは、アクセスポイントによって発せられるビーコン(612)によってマークされる。ビーコンは、アクセスポイントの範囲内のIoTデバイスへの様々なデータの通信を含んでもよく、またはそれに続いてもよい。データは、アクセスポイントがそのGPSユニットから取得した可能性がある正確なタイムベースを含んでもよい。データは、IoT通信プロトコルオーバレイの仕様をさらに含んでもよく、したがって、アクセスポイントと通信することになっているIoTデバイスに、データ送信のためにそれらに割り当てられるタイムスロットのタイミングおよび周波数を通知する。
次いで、ビーコンの後に通信スロット(616)内でセンサデータの送信が続けられてもよい。各通信スロットは、固定された持続時間であってもよく、設定された周波数において配置されてもよい。図3の例示的なIoT通信プロトコルオーバレイ(600)において、フレームは、24の通信スロットを含む。8の通信スロットのグループは、異なる周波数を使用して同時に送信されてもよい。通信スロットは、任意の方法において割り当てられてもよい。例えば、特定のIoTデバイスによる通信は、単一の割り当てられた通信スロット、または、必要ならば、異なる周波数(チャネル)において並列におよび/もしくは後で生じ得る複数の通信スロットを使用して実行されてもよい。通信衝突を防ぐために、通信スロットは、複数のデバイスに割り当てられ得ない。フレーム(x04)は、ビーコンガードタイム(x14)で終了し、その間、IoT通信プロトコルオーバレイに依存するいずれのIoTデバイスによる通信も許可されなくてもよい。しかしながら、基礎となるIoT通信プロトコルを使用して通信することができるだけで、IoT通信プロトコルオーバレイを使用して通信することができない他のIoTデバイスが、ビーコンガードタイム中に通信してもよい。
合計で、IoT通信プロトコルオーバレイ(600)は、72の通信スロット(616)を提供する。したがって、単一のスーパフレーム(602)内で最大72の個々の通信が実行され得る。これらの72の通信がすべてのIoTデバイスにサービスするのに不十分である場合、プロトコルオーバレイは、本発明から逸脱することなく様々な方法において修正されてもよい。例えば、スーパフレームは、4つ以上のフレームを含むように構成されてもよい。加えて、または代替的には、フレームは、4つ以上の連続した通信スロットを含んでもよく、および/または、追加の通信スロットの同時送信を可能にするために、追加の周波数(チャネル)が使用されてもよい。同じIoT通信プロトコルオーバレイは、サイトにわたるすべてのアクセスポイントによって使用されてもよい。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、基礎となるIoT通信プロトコルにおいて利用可能なすべてのチャネルがIoT通信プロトコルオーバレイによって使用されるわけではない。IoT通信プロトコルオーバレイと連携するように設計されていないが、基礎となるIoTプロトコルを使用することができるデバイスをサポートするために、利用可能にされていないチャネルが使用されてもよい。そのようなチャネルは、無線で提供されるファームウェアのような長い送信にも使用されてもよい。
図1Aの考察に戻ると、1つまたは複数の実施形態において、ネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))は、ネットワークアグリゲーションシステム(120)とインターフェースし、ネットワークアグリゲーションシステム(120)は、ネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))を介して被監視モバイル資産(例えば、モバイル資産(101))から受信するデータの処理を実行する。例えば、ネットワークアグリゲーションシステム(120)は、以下にさらに説明するように、各モバイル資産(例えば、モバイル資産(101))の位置、行動、および/または生理を決定するために、受信したデータを処理してもよい。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、ネットワークアグリゲーションシステム(120)は、処理ハブ(210)と情報クラウド(230)とを含む。ハブ(210)およびクラウド(230)は、上記の図1B〜図1Dを参照して説明した線形代数モデルのような到着時間差(TDOA)技法に基づいてタグセンサでタグ付けされたモバイル資産を地理的位置特定するために、複数のネットワークノード(例えば、ネットワークノードA(112))からTOAタイムスタンプをまとめて集約する。IoT信号を発するタグセンサを地理的位置特定するために、最低3つのネットワークノードからのTOAタイムスタンプが使用され得ることに留意されたい。4つ以上のネットワークノードからのTOAタイムスタンプは、前述の線形代数モデルの使用がタグセンサ位置を計算することを可能にするために好ましい。
1つまたは複数の実施形態において、ハブ(210)は、インターネットの有線バックホールアップリンク、セルラバックホールアップリンク、および/または衛星バックホールアップリンクを介してクラウド(230)内のコンピューティングデバイスとインターフェースする。ハブ(210)は、図4A〜図4Dのフローチャートを参照して説明したステップのうちの少なくともいくつかを実行するように構成されるコンピューティングデバイスと、ハブが1つまたは複数のアクセスポイント(例えば、ネットワークノードA(112)、ネットワークノードB(113)、ネットワークノード(114〜119))、クラウド(230)、およびユーザアプリケーションを実行するユーザコンピューティングデバイスとインターフェースすることを可能にする1つまたは複数の通信インターフェースとを含む。ハブのコンピューティングデバイスは、例えば、単一のプリント基板回路(PCB)上にコンピューティングデバイスのすべての構成要素を含む組み込みシステム、または、システムオンチップ(SOC)、すなわち、コンピューティングデバイスのすべての構成要素を単一のチップに集積する集積回路(IC)であり得る。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数のプロセッサコアと、関連するメモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)と、1つまたは複数のネットワークインターフェース(例えば、イーサネット（登録商標、以下同じ）インターフェース、Wi-Fiインターフェース、Bluetooth（登録商標）インターフェースなど)と、記憶デバイス、入力および出力デバイスなどとのインターフェースとを含んでもよい。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数の記憶デバイス(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリなど)と、多数の他の要素および機能とをさらに含んでもよい。本発明の一実施形態において、コンピューティングデバイスは、以下にさらに説明する方法を実行するための機能を含み得るオペレーティングシステムを含む。当業者は、本発明がコンピューティングデバイスの前述の構成に限定されないことを認識するであろう。
本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、クラウド(230)は、複数の/多数のネットワーク型コンピューティングデバイスによって形成されてもよい。これらのコンピューティングデバイスは、任意の方法で地理的および組織的に分散されてもよい。例えば、これらのコンピューティングデバイスのうちのいくつかは、データセンタ内に配置されてもよいが、他のそのようなコンピューティングデバイスは、個々の物理的または仮想サーバであってもよい。例示的なコンピューティングシステムは、クラウド内で使用され得るように図6に示されている。ハブ(210)上で実行されるネットワークアグリゲーションシステム(120)の機能と、クラウド(230)内のコンピューティングデバイス上で実行されるネットワークアグリゲーションシステム(120)の機能とは、別々に実行されてもよいが、ハブ(210)およびクラウド(230)は、例えば、バックホールリンクを介して相互接続され、したがって、ハブ(210)上で実行される機能とクラウド(230)内のコンピューティングデバイス上で実行される機能との間の同期を可能にする。したがって、同じ情報は、ユーザアプリケーションがハブ(210)を介して接続するかまたはクラウド(230)を介して接続するかにかかわらず、利用可能であり得る。例えば、バックホールリンクが中断され、したがって、同期が利用できない時間中、一時的な矛盾が存在する可能性がある。さらに、追加の、例えば、より複雑なデータ処理がクラウド内で実行され得るので、クラウドに接続するとき、追加の処理から生じる追加のデータが利用可能であり得る。しかしながら、そのようなデータは、それらがバックホールリンクを介してハブ(210)に同期されている場合、ハブ(210)を介しても利用可能であり得る。
当業者は、本発明から逸脱することなく、図1Aに示すハブ/クラウド構成から逸脱する他の構成が存在し得ることを認識するであろう。例えば、クラウド(230)へのインターフェースを含まない監視システム(110)では、ネットワークアグリゲーションシステム(120)の機能は、ハブ(210)上でのみ実行されてもよい。そのようなシナリオでは、ハブは、「自己バックホール」に設定され、すなわち、ハブは、センサデータを収集し統合してもよく、そうでなければクラウド内で実行される処理の一部またはすべてでさえ実行してもよい。同様に、アクセスポイントがクラウド(230)と直接インターフェースする監視システム(110)では、ネットワークアグリゲーションシステム(120)の機能は、クラウド内でのみ実行されてもよい。この場合、典型的にはハブによって提供される機能であっても、すべての機能がクラウド内で提供されてもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態において、監視システム(110)の構成は、ハブの有無にかかわらず、透明であってもよく、すなわち、センサまたは他のデバイスは、ハブの存在にかかわらず、同じように動作してもよい。同様に、ハブが存在するかどうかにかかわらず、ユーザは、同じ監視システムを体験し得る。本発明の1つまたは複数の実施形態において、ハブ(210)および/またはクラウド(230)は、以下の図4A〜図4Dを参照して説明する方法を使用して、監視システム(110)の、特にネットワークアグリゲーションシステム(120)の機能を実行する。
図4A〜図4Dは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、地理的領域内の1つまたは複数のモバイル資産を監視するための方法フローチャートを示す。図4A〜図4Dに示すプロセスは、例えば、図1〜図3を参照して上記で論じた1つまたは複数の構成要素によって実行されてもよい。図4A〜図4Dに示す1つまたは複数のステップは、本発明の異なる実施形態の間では、省略され、繰り返され、および/または異なる順序で実行されてもよい。したがって、本発明の実施形態は、図4A〜図4Dに示すステップの特定の数および配置に限定されると考えられるべきではない。
図4A〜図4Dに示す方法フローチャートは、例えば、モバイル資産から取得された位置および/または生理学的信号を追跡するために使用されてもよい。方法フローチャートは、時間とともに繰り返し実行されてもよく、したがって、ユーザがモバイル資産を継続的に監視し、例えば、モバイル資産が移動したとき、変化を検出することを可能にする。
図4Aは、地理的領域内の1つまたは複数のモバイル資産を監視するための一般的な方法フローチャートを示す。最初にステップ400において、タグセンサを備えるモバイル資産から監視データが収集される。収集は、例えば、IoT通信プロトコルオーバレイによって提供されるタイムベースに基づいてスケジュールされるように生じてもよく、または、例えば、要求に応じてもしくは特定のイベントが検出されたときに自発的に生じてもよい。1つのタグセンサによるデータ収集は、他のタグセンサによるデータ収集から独立してもよい。収集されたデータは、アクセスポイントに送信され得るまで、タグセンサによってバッファリングされてもよい。
ステップ402において、タグセンサは、IoTリンクを使用して、収集されたデータを1つまたは複数のネットワークノード(例えば、アクセスポイント、ゲートウェイなど)に提供する。各タグセンサは、IoT通信プロトコルオーバレイによって指定されるように、特定の時間および特定の周波数帯域において通信スロットを使用し、したがって、同じ通信スロットを使用する複数のタグセンサによる送信干渉を回避する。タグセンサの送信は、範囲内の1つまたは複数のネットワークノードによって受信されてもよい。
ステップ404において、受信されたデータは、データを受信したネットワークノードによって処理されてもよい。処理は、データを集約すること、データをフィルタリングすること、データを融合すること、データを圧縮すること、および/またはデータを暗号化することを含んでもよい。処理は、他のアクセスポイントとのデータの交換をさらに含んでもよい。例えば、TDOAデータは、ネットワークノードに対するタグセンサの位置を決定するために、ネットワークノード間で交換されてもよい。
ステップ406において、処理されたデータは、ネットワークノードとハブとをインターフェースする広帯域リンクを使用してハブに提供される。ステップ406は、オプションであり、使用されるシステム構成内にハブが存在する場合にのみ実行される。ハブが存在しない場合、処理されたデータは、代替的にクラウドに提供されてもよい。システムがハブ、クラウド、またはその両方を使用するように構成されているかどうかにかかわらず、処理されたデータは、ハブ上、クラウド内、またはハブ上およびクラウド内で実行されているハブ/クラウドアプリケーションによって受信される。
ステップ408において、データ分析は、ハブ上で実行されるアプリケーションによって実行される。データ分析は、位置追跡のような様々な用途に一般的なモジュールと、動物の生理学的パラメータの監視などのような特定の用途に特有の他のモジュールとを含んでもよい。データ分析は、加えて、または代替的にクラウド内で実行されてもよい。
ステップ410において、処理された監視データは、クラウドにアップロードされる。このステップは、クラウド環境を含むシステムにおいて、およびハブとクラウドの組合せを含むシステムにおいて実行されてもよい。したがって、タグセンサから取得されたデータは、クラウドを介しておよびハブを介して等しくアクセス可能であってもよい。
ステップ412において、ユーザは、ハブ上で実行されている、クラウド内で実行されている、またはハブ上およびクラウド内で実行されているハブ/クラウドアプリケーションを使用して、処理された監視データへのアクセスを提供される。ユーザは、ハブ/クラウドアプリケーションとインターフェースすることができる任意のタイプのコンピューティングデバイスを使用して、処理された監視データにアクセスしてもよい。ユーザは、テキスト、グラフィックス、チャートなどを含み得る、処理された監視データの視覚化を取得してもよい。ユーザは、処理された監視データの時間履歴にアクセスしてもよく、さらにまた、タグセンサから取得された未処理のまたは部分的に処理されたデータにアクセスしてもよい。特定の構成可能な条件下で、ユーザに警報が提供されてもよい。例えば、モバイル資産(例えば、動物)が特定の領域を離れている場合、(例えば、病気を示す無運動、または、例えば、捕食者を示す過度の動きのような)異常な運動パターンが検出された場合、または生理学的測定値が指定された範囲を超えている場合、警報が提供されてもよい。
図4Bは、ネットワークノードによって実行される、上記の図4Aに示すステップ404の詳細を示す。最初に、ステップ420において、少なくとも第1の時間期間中、GPSタイミングパルスが利用可能でありネットワークノードによって受信されるとき、ネットワークノード(例えば、アクセスポイント、ゲートウェイなど)の内部クロックがGPSタイミングパルスに同期される。同期化に応答して、少なくとも、GPSタイミングパルスが利用不可能でありネットワークノードによって受信されない第2の時間期間の全体にわたって、内部クロックは、所定の安定レベルに維持される。このようにして、GPSタイミングパルスは、監視システムの複数のネットワークノードを同期させるために使用される。
ステップ422において、ネットワークノードによって受信されるIoT信号の到着時間(TOA)タイムスタンプが、ネットワークノードの内部クロックに基づいて生成される。1つまたは複数の実施形態において、単一のタグセンサのIoT信号は、前述のGPSタイミングパルスを使用して同期されるそれぞれの内部クロックに基づいてそれぞれのTOAタイムスタンプを生成する複数のネットワークノードによって受信される。
ステップ424において、IoT信号は、プリアンブルとペイロードとを有するデジタル化信号に変換される。1つまたは複数の実施形態において、TOAタイムスタンプは、IoT信号が変換される前に、IoT信号を検出することに基づいて生成される。1つまたは複数の実施形態において、TOAタイムスタンプは、ペイロードを復号することなくプリアンブルに基づいて生成される。
ステップ426において、IoT信号内に含まれる情報がペイロードから抽出される。1つまたは複数の実施形態において、情報は、受信信号強度指標(RSSI)データ項目、タグセンサの全地球測位システム(GPS)位置、およびモバイル資産の他の被監視パラメータのうちの1つまたは複数を含む。例えば、被監視パラメータは、生理学的パラメータを含んでもよい。具体的には、GPS位置は、GPS信号が利用可能でタグセンサによって受信されるときに、タグセンサによってIoT信号内に埋め込まれる。
ステップ428において、TOAタイムスタンプ、およびIoT信号からの抽出された情報は、ネットワークアグリゲーションシステムに送信される。1つまたは複数の実施形態において、TOAタイムスタンプ、RSSIデータ項目、タグセンサのGPS位置、および監視されるパラメータのうちの1つまたは複数が、監視システムのネットワークノードによって形成されるメッシュ型ネットワークを介してネットワークアグリゲーションシステムに送信される。具体的には、メッシュ型ネットワーク内の各ネットワークノードは、別のネットワークノードから送信される抽出された情報を、メッシュ型ネットワークのアドホックネットワーク経路を介してネットワークアグリゲーションシステムに中継してもよい。
1つまたは複数の実施形態において、TOAタイムスタンプを送信することは、受信されたIoT信号の許容可能な品質を示す所定の基準を満たすRSSIデータ項目に基づく。言い換えれば、ネットワークノードは、TOAタイムスタンプをネットワークアグリゲーションシステムに送信する前に、RSSIデータ項目が許容可能なIoT信号品質を示す所定の基準を満たすことを判定する。IoT信号のRSSIデータ項目が所定の基準を満たさず、許容できないIoT信号品質を示す場合、IoT信号のTOAタイムスタンプは、ネットワークアグリゲーションシステムに送信されるのを防止される。
図4Cは、ネットワークアグリゲーションシステムによって実行される、上記の図4Aに示すステップ408の詳細を示す。最初にステップ430において、複数のTOAタイムスタンプおよびRSSIデータ項目が、既知の位置を有するいくつかのネットワークノードからネットワークアグリゲーションシステムによって受信される。具体的には、TOAタイムスタンプおよびRSSIデータ項目は、単一のモバイル資産にタグ付けされたタグセンサから送信されるIoT信号からネットワークノードによって生成される。1つまたは複数の実施形態において、少なくとも1つのネットワークノードは、TOAタイムスタンプおよびRSSIデータ項目と共にタグセンサのGPS位置も送信する。具体的には、GPS信号が利用可能でタグセンサによって受信されるとき、GPS位置がタグセンサによって生成される。
ステップ432において、地理的位置情報を生成するためのタイムスタンプコレクション内に対応するTOAタイムスタンプを含める前に、各RSSIデータ項目が、受信されたIoT信号の許容可能な品質を示す、所定の基準を満たすものとして、ネットワークアグリゲーションシステムによって判定される。
ステップ434において、少なくともタイムスタンプコレクション内のTOAタイムスタンプに基づいて、モバイル資産の地理的位置情報がネットワークアグリゲーションシステムによって生成される。1つまたは複数の実施形態において、タイムスタンプコレクション内のTOAタイムスタンプは、到着時間差(TDOA)を生成するために互いに比較される。したがって、地理的位置情報は、上記の図1B、図1C、および図1Dを参照して説明したモデルに基づくなどして、所定のTDOA位置特定技法を使用してTDOAから生成される。
ステップ436において、TDOA位置特定技法を使用して生成される地理的位置情報の品質評価が生成される。1つまたは複数の実施形態において、所定のRSSI位置特定技法を使用してRSSIデータ項目に基づいてモバイル資産の補足地理的位置情報が生成される。具体的には、補足地理的位置情報は、TDOA位置特定技法を使用して計算される地理的位置情報を捕捉するための地理的位置情報の異なる計算を指す。地理的位置情報および補足地理的位置情報が所定の範囲内で互いに一致する場合、TDOA位置特定技法を使用して生成される地理的位置情報は、適格とされる。言い換えれば、品質評価は、肯定的であるか、またはより高い格付けが割り当てられる。対照的に、地理的位置情報と補足地理的位置情報との間の差が所定の範囲を超える場合、TDOA位置特定技法を使用して生成される地理的位置情報は、失格とされる。言い換えれば、品質評価は、否定的であるか、またはより低い格付けが割り当てられる。
1つまたは複数の実施形態において、利用可能なときのタグセンサのGPS位置、および、TDOA位置特定技法を使用して生成されるモバイル資産の地理的位置情報は、モバイル資産を監視する品質評価をさらに生成するために比較される。利用可能なときのタグセンサのGPS位置と、TDOA位置特定技法を使用して生成される地理的位置情報とが所定の範囲内で互いに一致する場合、TDOA位置特定技法を使用して生成される地理的位置情報は、適格とされる。言い換えれば、品質評価は、肯定的であるか、またはより高い格付けが割り当てられる。対照的に、利用可能なときのタグセンサのGPS位置と、TDOA位置特定技法を使用して生成される地理的位置情報との間の差が所定の範囲を超える場合、TDOA位置特定技法を使用して生成される地理的位置情報は、失格とされる。言い換えれば、品質評価は、否定的であるか、またはより低い格付けが割り当てられる。1つまたは複数の実施形態において、TDOA位置特定技法を使用して生成される地理的位置情報が失格とされる場合、利用可能なときのタグセンサのGPS位置、および/または、所定のRSSI位置特定技法を使用して生成される補足地理的位置情報は、ネットワークアグリゲーションシステムに送信される。
図4Dは、上記の図1Aに示す監視システムを較正するための方法のフローチャートを示す。最初にステップ440において、シミュレートされたIoT信号が、ネットワークノードによってメッシュ型ネットワークを介して他の近くのネットワークノードに送信される。シミュレートされたIoT信号は、シミュレートされたモバイル資産として機能するネットワークノードの全地球測位システム(GPS)位置を含む。それに応答して、シミュレートされたIoT信号を受信する近くのネットワークノードの各々は、シミュレートされたIoT信号が受信され検出された時間を表す較正TOAタイムスタンプを生成する。本発明で使用されるとき、較正TOAタイムスタンプは、較正目的のためのシミュレートされたIoT信号から生成されるTOAタイムスタンプである。
ステップ442において、シミュレートされたIoT信号に基づくいくつかの較正TOAタイムスタンプが、システムアグリゲーションシステムによって、シミュレートされたIoT信号を受信するネットワークノードから受信される。加えて、シミュレートされたモバイル資産のGPS位置も、システムアグリゲーションシステムによって受信される。例えば、シミュレートされたモバイル資産のGPS位置は、シミュレートされたモバイル資産として機能するネットワークノードから直接受信されてもよい。別の例では、シミュレートされたモバイル資産のGPS位置は、シミュレートされたIoT信号を受信するネットワークノードから、較正TOAタイムスタンプとともに受信されてもよい。
ステップ444において、シミュレートされたモバイル資産の較正地理的位置情報が、TDOA位置特定技法を使用して較正TOAタイムスタンプに基づいて生成される。具体的には、較正TOAタイムスタンプは、較正地理的位置情報がそれに基づいて生成されるTDOAを生成するために互いに比較される。本明細書で使用されるとき、較正地理的位置情報は、較正目的のために生成されるシミュレートされたモバイル資産の地理的位置情報である。
ステップ446において、モバイル資産を監視する際の監視システムの品質評価が生成される。1つまたは複数の実施形態において、シミュレートされたモバイル資産として機能するネットワークノードのGPS位置と、較正地理的位置情報とは、品質評価を生成するために比較される。シミュレートされたモバイル資産として機能するネットワークノードのGPS位置と、較正地理的位置情報とが、所定の範囲内で互いに一致する場合、監視システムは、適格とされる。言い換えれば、品質評価は、肯定的であるか、またはより高い格付けが割り当てられる。対照的に、シミュレートされたモバイル資産として機能するネットワークノードのGPS位置と、較正地理的位置情報との間の差が所定の範囲を超える場合、監視システムは、失格とされる。言い換えれば、品質評価は、否定的であるか、またはより低い格付けが割り当てられる。1つまたは複数の実施形態において、監視システムが失格である場合、利用可能なときのタグセンサのGPS位置、および/または、所定のRSSI位置特定技法を使用して生成される補足地理的位置情報は、ネットワークアグリゲーションシステムに送信される。
図5Aは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、上記の図1Aに示す監視システム(110)の一例を示す。具体的には、図5Aは、地理的領域(100)として示す農業環境内で飼育される家畜を監視するための監視システム(110)を示す。農業環境は、数百エーカ、数千エーカなどのような大きい領域にわたってウシ、ヒツジ、ヤギ、または任意の他のタイプの動物を飼育するために使用される農地を含んでもよい。図5Aの説明において、被監視動物は、上記の図1Aに示すモバイル資産に対応する。各被監視動物(102)は、動物の監視を可能にするためにネットワークノード(112)と通信するタグセンサ(104)を備える。図5Aに示す例では、ネットワークノード(112)は、インターネットオブシングス(IoT)リンク(106)を介して被監視動物(102)のタグセンサ(104)と通信するように構成されるアクセスポイントである。アクセスポイント(すなわち、ネットワークノード(112))は、ハブ(118)とさらにインターフェースし、ハブ(118)は、アクセスポイントを介して被監視動物から受信したデータの処理を実行してもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態において、動物から収集されるデータは、クラウド環境(150)にアップロードされ、クラウド環境(150)からデータはユーザにアクセス可能であり得る。加えてまたは代替的に、データはまた、ハブを介してまたはアクセスポイントを介してローカルにアクセス可能であり得る。
したがって、特定の領域におけるエネルギー効率的な位置決定を可能にするために、アクセスポイントは、重複するカバレッジ領域を有するように戦略的に配置されてもよく、それによって、電力を消費するGPS測位の使用を必要としない。TDOAベースの位置特定サービスが望まれる領域では、重複したカバレッジが少なくとも3つのアクセスポイントによって提供されることを保証するように高い程度の重複を有するアクセスポイントの密なグリッドが設置され得、他の領域ではアクセスポイントの疎なグリッドが設置され得る。これらの他の領域では、より正確でないRSSI測位が使用され得、または、正確な位置が要求される場合、GPS測位が使用され得る。
図5Bおよび図5Cは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、モバイル資産を監視するための例示的なネットワークノードとしてのアクセスポイントを示す。図5Bにおいて、例示的なアクセスポイントの一般的な設計が示されており、図5Cにおいて、アクセスポイントのアーキテクチャが示されている。図5Bに示す例示的なアクセスポイントは、広帯域インターフェースアンテナ(302)と、GPSアンテナ(312)と、IoT無線アンテナ(322)と、太陽電池(332)とを含む。図5Cに示すように、アクセスポイントは、広帯域インターフェース(304)と、GPSインターフェース(314)と、IoT無線インターフェース(324)とをさらに含む。
広帯域インターフェース(304)は、図1Aに示すように、例えば、他のアクセスポイントと、ならびに/または、同様に広帯域インターフェースを備えるスマートフォン、ラップトップ、カメラ、および/もしくはドローンのような他のデバイスと接触しているときに広帯域データ送信を送信および受信するために、広帯域アンテナ(302)を使用する。広帯域インターフェースは、メッシュ接続、ポイントツーポイント接続、およびマルチポイント接続をサポートしてもよい。広帯域インターフェースは、例えば、2.4および/または5GHz無線帯域を使用するWi-Fi規格に基づいてもよい。代替的には、広帯域インターフェースは、本発明から逸脱することなく、セルラデータインターフェース、例えば、3Gもしくは4G/LTEもしくは5Gインターフェース、または任意の他のワイヤレスデータインターフェースであってもよい。
GPSインターフェース(314)は、全地球測位システムから、または代替の衛星ナビゲーションサービスから位置信号を取得するために、GPSアンテナ(312)を使用する。位置信号は、アクセスポイントがそれ自体の位置を正確に決定することを可能にする。本発明の1つまたは複数の実施形態において、GPSインターフェースは、以下でさらに説明するように、TDOA法を使用して位置特定タスクを実行するためにアクセスポイントによって使用され得る正確なタイムベースをさらに取得する。
IoT無線インターフェース(324)は、タグセンサ(例えば、上記の図1Aに示すタグセンサ(104))のような1つまたは複数のIoTデバイスと通信するためにIoT無線アンテナ(322)を使用する。IoTインターフェースは、例えば、LoRaのような低電力広域ネットワーク規格に基づいてもよい。結果として生じる狭帯域リンクは、その低電力要件、長距離、ならびに、多くのタグセンサおよび/または他のデバイスとインターフェースするその能力のために、アクセスポイントとタグセンサまたは他のセンサとの間の通信に特に適している。本発明の1つまたは複数の実施形態において、IoT無線インターフェース(324)は、上記で図3を参照して論じたように、スケジュールされた通信とタイミングビーコンとを提供するために、既存のIoT通信プロトコルの上に実装される通信プロトコル拡張をサポートする。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(300)は、アクセスポイント処理エンジン(342)をさらに含む。アクセスポイント処理エンジンは、タグセンサのようなデバイスから受信したデータの処理を取り扱ってもよく、処理されたデータのハブまたはクラウドのいずれかへのアップロードを調整してもよい。データの処理は、例えば、データ集約、データフィルタリング、データ融合、データ圧縮、および/またはデータ暗号化を含んでもよい。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(300)は、タグセンサ位置特定エンジン(344)をさらに含む。タグセンサ位置特定エンジンは、アクセスポイントのカバレッジ領域内にあるタグセンサの位置を決定するために使用されてもよい。位置特定は、例えば、TDOA法を使用して実行されてもよい。TDOA法を使用し、少なくとも3つのアクセスポイントによって受信される、タグセンサによるデータ送信の時間遅延における差に基づく三角測量が実行されてもよい。アクセスポイントのタグセンサ位置特定エンジンは、データ送信を担当するタグセンサの位置を決定するために、この時間遅延情報を使用してもよい。TDOA法は、その位置が決定されるべきタグセンサの正確なタイムベースの利用可能性に依存するので、図3を参照して論じたように、IoTリンクを介するタグセンサ(および他のセンサ)への正確なタイムベースの伝搬を可能にする通信プロトコル拡張がアクセスポイントによって使用される。代替的には、タグセンサ位置特定エンジンは、GPSユニットを備えるセンサによって提供されるメッセージからタグセンサの位置を抽出してもよい。さらに、タグセンサ位置特定エンジンはまた、RSSI法を使用してタグセンサから取得されたデータ送信の信号強度に基づいてタグセンサの位置を決定してもよい。当業者は、タグセンサ位置特定エンジンによって実行される方法がタグセンサに関して説明されているが、IoTインターフェースを備え、アクセスポイントと通信することができる任意のデバイスがタグセンサ位置特定エンジンによって位置特定され得ることを理解するであろう。
アクセスポイント処理エンジン(342)およびタグセンサ位置特定エンジン(344)は、アクセスポイント(300)のコンピューティングデバイス(図示せず)上で実行されるソフトウェアであってもよい。ハブのコンピューティングデバイスは、例えば、単一のプリント基板回路(PCB)上にコンピューティングデバイスのすべての構成要素を含む組み込みシステム、または、システムオンチップ(SOC)、すなわち、コンピューティングデバイスのすべての構成要素を単一のチップに集積する集積回路(IC)であり得る。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数のプロセッサコアと、関連するメモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)と、記憶デバイス、入力および出力デバイスなどへのインターフェースとを含んでもよい。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数の記憶デバイス(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリなど)と、多数の他の要素および機能とをさらに含んでもよい。本発明の一実施形態において、コンピューティングデバイスは、以下でさらに説明する方法を実行するための機能を含み得るオペレーティングシステムを含む。当業者は、本発明が前述のコンピューティングデバイスの構成に限定されないことを理解するであろう。
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイントは、アクセスポイントに電力を供給する、太陽電池(332)と、バッテリ(334)と、充電コントローラ(336)とを含み得る電力システムをさらに含む。バッテリは、太陽電池によって提供される電力が不十分であるとき、夜間または曇りの状況下での継続的な動作を保証することができるディープサイクルであってもよい。太陽電池は、バッテリの再充電もしながらアクセスポイントに電力を供給することができるように寸法決めされてもよい。代替的には、アクセスポイントは、例えば、パワーオーバイーサネット(PoE:power over Ethernet)を使用して、または専用電力入力を使用して、外部から電力を供給されてもよい。アクセスポイント処理エンジン(342)と組み合わされた充電コントローラは、充電と、バッテリ状態と、電力消費分析とを提供してもよく、アクセスポイントの電力管理を可能にする。DC電力リンク上の直流(DC)電力およびデータは、電力システムによってアクセスポイントに電力を供給するだけでなく、充電コントローラが(バッテリレベル、温度などのような)状態情報をアクセスポイントに通信することを可能にするためにも使用されてもよい。
本発明の様々な実施形態は、以下の利点のうちの1つまたは複数を有する。本発明の実施形態は、家畜のような1つまたは複数のモバイル資産の包括的な監視を可能にする。監視は、動物の位置、動物の行動、および/または動物の生理機能の監視を含んでもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態による、監視システムによって提供されるカバレッジは、例えば、数十エーカから数万エーカまでスケーラブルである。本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムによって監視される動物の数は、例えば、数百の動物から数十万の動物までスケーラブルである。
図6は、本発明の1つまたは複数の実施形態によるコンピューティングシステムを示す。本発明の実施形態は、コンピューティングシステム上で実施され得る。モバイルタイプ、デスクトップタイプ、サーバタイプ、埋め込み型、または他のタイプのハードウェアの任意の組合せが使用されてもよい。例えば、図6に示すように、コンピューティングシステム(600)は、1つまたは複数のコンピュータプロセッサ(602)と、関連するメモリ(604)(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)と、1つまたは複数の記憶デバイス(606)(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリスティックなど)と、多数の他の要素および機能とを含んでもよい。コンピュータプロセッサ(602)は、命令を処理するための集積回路であってもよい。例えば、コンピュータプロセッサは、プロセッサの1つまたは複数のコアまたはマイクロコアであってもよい。コンピューティングシステム(600)はまた、タッチスクリーン、キーボード、マウス、マイクロフォン、タッチパッド、電子ペン、または任意の他のタイプの入力デバイスのような1つまたは複数の入力デバイス(610)を含んでもよい。さらに、コンピューティングシステム(600)は、スクリーン(例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ、タッチスクリーン、陰極線管(CRT)モニタ、プロジェクタ、または他のディスプレイデバイス)、プリンタ、外部記憶装置、または任意の他の出力デバイスのような1つまたは複数の出力デバイス(608)を含んでもよい。出力デバイスのうちの1つまたは複数は、入力デバイスと同じであっても異なっていてもよい。コンピューティングシステム(600)は、ネットワークインターフェース接続(図示せず)を介してネットワーク(612)(例えば、ローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネットのようなワイドエリアネットワーク(WAN)、モバイルネットワーク、または任意の他のタイプのネットワーク)に接続されてもよい。入力デバイスおよび出力デバイスは、コンピュータプロセッサ(602)、メモリ(604)、および記憶デバイス(606)にローカルにまたは(例えば、ネットワーク(612)を介して)リモートに接続されてもよい。多くの異なるタイプのコンピューティングシステムが存在し、前述の入力および出力デバイスは、他の形態をとってもよい。
本発明の実施形態を実行するためのコンピュータ可読プログラムコードの形態におけるソフトウェア命令は、CD、DVD、記憶デバイス、ディスケット、テープ、フラッシュメモリ、物理メモリ、または任意の他のコンピュータ可読記憶媒体のような非一時的コンピュータ可読媒体上に、全体的にまたは部分的に、一時的にまたは恒久的に記憶されてもよい。具体的には、ソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、本発明の実施形態を実行するように構成されるコンピュータ可読プログラムコードに対応してもよい。
さらに、前述のコンピューティングシステム(600)の1つまたは複数の要素は、遠隔地に配置され、ネットワーク(612)を介して他の要素に接続されてもよい。さらに、本発明の実施形態は、複数のノードを有する分散システム上で実施されてもよく、本発明の各部分は、分散システム内の異なるノード上に配置されてもよい。本発明の一実施形態において、ノードは、別個のコンピューティングデバイスに対応する。代替的には、ノードは、関連する物理メモリを有するコンピュータプロセッサに対応してもよい。代替的には、ノードは、共有メモリおよび/またはリソースを有するコンピュータプロセッサまたはコンピュータプロセッサのマイクロコアに対応してもよい。
本発明の実施形態は、例えば、逃避を防止するため、または崖のような危険な特徴への近接を検出するために、ジオフェンシング機能の実装を可能にしてもよい。本発明の実施形態は、正常な使用(または使用の失敗)の給餌もしくは水の場所、(例えば、捕食者の攻撃から生じる)急速な運動、および/または(例えば、傷害から生じる)動けないことの検出をさらに可能にし得る。追加のセンサを使用して、さらなる追加の挙動が検出されてもよい。例えば、飲食に特徴的な頭部の動きを検出するために加速度計が使用されてもよい。動物の健康を監視するために、温度、心拍数、血圧、および消化活動を含む生理学的変数が監視されてもよい。測定値のうちの任意の1つまたは組合せが指定された範囲を超えたときに警報がトリガされてもよく、脅威、病気、および他の異常の早期の検出を可能にする。
本発明について、限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示の利益を有する当業者は、本明細書で開示される本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態が考案され得ることを認識するであろう。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のみ限定されるべきである。
100 地理的領域
101 モバイル資産
102 被監視動物
104 タグセンサ
105 範囲
106 IoTリンク
110 監視システム
111 凡例
112 ネットワークノードA
113 ネットワークノードB
114〜119 ネットワークノード
117 ネットワークノード
118 ハブ
120 ネットワークアグリゲーションシステム
150 クラウド環境
200 地理的領域
201 インターネットオブシングス(IoT)受信機
201a RF受信機
201b デジタルベースバンドモデム
202 到着時間(TOA)モジュール
203 全地球測位システム(GPS)およびクロック同期化回路
204 処理エンジン
205 IoT無線アンテナ
210 ハブ
230 クラウド
300 アクセスポイント
302 広帯域インターフェースアンテナ
304 広帯域インターフェース
312 GPSアンテナ
314 GPSインターフェース
322 IoT無線アンテナ
324 IoT無線インターフェース
332 太陽電池
334 バッテリ
336 充電コントローラ
342 アクセスポイント処理エンジン
344 タグセンサ位置特定エンジン
600 IoT通信プロトコルオーバレイ
602 スーパフレーム
604 フレーム
612 ビーコン
614 ビーコンガード時間
616 通信スロット
600 コンピューティングシステム
602 コンピュータプロセッサ
604 メモリ
606 記憶デバイス
608 出力デバイス
610 入力デバイス
612 ネットワーク

Claims (30)

  1. 地理的領域内のモバイル資産を監視するためのネットワークノードであって、
    前記モバイル資産上に配置されるタグセンサからインターネットオブシングス(IoT)信号を受信するように構成されるIoT受信機と、
    前記IoT受信機に結合され、到着時間(TOA)モジュールによって受信される前記IoT信号のTOAを表すタイムスタンプを生成するように構成される前記TOAモジュールと、
    前記IoT受信機および前記TOAモジュールに結合され、
    前記IoT信号内に埋め込まれたRSSIデータ項目を抽出し、
    前記タイムスタンプと前記RSSIデータ項目とを送信するように構成される
    処理エンジンと
    を備え、
    前記ネットワークノードが、前記地理的領域内に配置される複数のネットワークノードのうちの1つであり、前記複数のネットワークノードが、
    前記モバイル資産から前記IoT信号を受信し、
    前記IoT信号に基づいて前記複数のネットワークノードによって生成される前記タイムスタンプを含む複数のタイムスタンプをネットワークアグリゲーションシステムに送信する
    ように構成され、
    前記複数のタイムスタンプに基づいて到着時間差(TDOA)が生成され、
    少なくとも前記TDOAに基づいて前記モバイル資産の地理的位置情報が取得され、
    前記地理的位置情報が少なくとも前記RSSIデータ項目を使用して認定される、
    ネットワークノード。
  2. 前記IoT受信機が、前記IoT信号を、プリアンブルとペイロードとを備えるデジタル化信号に変換するようにさらに構成され、
    前記TOAモジュールが、前記ペイロードを復号することなく前記プリアンブルに基づいて前記タイムスタンプを生成し、
    前記処理エンジンが前記ペイロードから前記RSSIデータ項目を抽出する、
    請求項1に記載のネットワークノード。
  3. 内部クロックを全地球測位システム(GPS)タイミングパルスに同期させるように構成される信号調整回路をさらに備え、
    前記TOAモジュールが前記内部クロックに基づいて前記タイムスタンプを生成し、
    前記GPSタイミングパルスが、少なくとも第1の時間期間中に利用可能なとき、前記複数のタイムスタンプを同期させるために前記複数のネットワークノードによって使用され、
    前記信号調整回路が、前記GPSタイミングパルスが利用できない少なくとも第2の時間期間を通して前記内部クロックの所定の安定性レベルを維持するようにさらに構成される、
    請求項1に記載のネットワークノード。
  4. 少なくとも前記RSSIデータ項目を使用して前記地理的位置情報を認定することが、
    前記タイムスタンプを前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信する前に、前記ネットワークノードによって、前記RSSIデータ項目が所定の基準を満たすと判定することと、
    前記タイムスタンプを、前記地理的位置情報を生成するための前記複数のタイムスタンプに含める前に、前記ネットワークアグリゲーションシステムによって、前記RSSIデータ項目が前記所定の基準を満たすと判定することと
    からなるグループから選択される少なくとも1つを含む、
    請求項1に記載のネットワークノード。
  5. 前記IoT信号を受信する前記複数のネットワークノードが、前記IoT信号に基づいて前記複数のネットワークノードによって生成される複数のRSSIデータ項目を前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信し、前記複数のRSSIデータ項目が前記RSSIデータ項目を含み、
    少なくとも前記RSSIデータ項目を使用して前記地理的位置情報を認定することが、
    前記ネットワークアグリゲーションシステムによって、少なくとも前記複数のRSSIデータ項目に基づいて前記モバイル資産の補足地理的位置情報を生成することと、
    前記地理的位置情報と前記補足地理的位置情報とが所定の範囲内で互いに一致すると判定することと
    を含む、
    請求項1に記載のネットワークノード。
  6. 前記処理エンジンが、少なくとも前記複数のネットワークノードによって形成されるメッシュ型ネットワークを介して、前記タイムスタンプと前記RSSIデータ項目とを前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信し、
    前記処理エンジンが、前記メッシュ型ネットワークを介して前記複数のネットワークノードのうちの一部から前記ネットワークアグリゲーションシステムに、前記複数のタイムスタンプのうちの第1の対応する部分と、前記複数のRSSIデータ項目のうちの第2の対応する部分とを中継するようにさらに構成され、
    前記ネットワークアグリゲーションシステムが、ネットワークハブとクラウドサーバとからなるグループから選択される少なくとも1つを備える、
    請求項5に記載のネットワークノード。
  7. 前記ネットワークノードが、
    前記メッシュ型ネットワークを介して、前記複数のネットワークノードのうちの一部に、前記ネットワークノードの全地球測位システム(GPS)位置を含むシミュレートされたIoT信号を送信するようにさらに構成され、前記ネットワークノードが、シミュレートされたモバイル資産として機能し、
    前記ネットワークアグリゲーションシステムが、
    前記シミュレートされたIoT信号を受信する前記複数のネットワークノードのうちの前記一部から、前記シミュレートされたIoT信号に基づく複数の較正タイムスタンプを受信し、
    少なくとも前記複数の較正タイムスタンプに基づいて、前記シミュレートされたモバイル資産の較正地理的位置情報を生成し、
    前記モバイル資産を監視することの品質評価を生成するために、前記ネットワークノードからの前記GPS位置と前記較正地理的位置情報とを比較する
    ようにさらに構成される、
    請求項6に記載のネットワークノード。
  8. 前記ネットワークノードが、
    少なくとも全地球測位システム(GPS)位置が前記IoT信号から利用可能である時間期間中に、前記IoT信号から、前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信するために、前記タグセンサの前記GPS位置を抽出するようにさらに構成され、
    前記ネットワークアグリゲーションシステムが、
    前記モバイル資産を監視することの品質評価を生成するために、前記ネットワークノードから受信した前記タグセンサの前記GPS位置と、前記モバイル資産の前記地理的位置情報とを比較するようにさらに構成される、
    請求項1に記載のネットワークノード。
  9. 前記RSSIデータ項目が前記IoT信号の信号対雑音比(SNR)を表す、請求項1に記載のネットワークノード。
  10. 少なくとも前記複数のタイムスタンプに基づいて前記モバイル資産の前記地理的位置情報を生成することが、第1の地理的位置情報生成アルゴリズムを前記複数のタイムスタンプのうちの3つのタイムスタンプに適用することと、第2の地理的位置情報生成アルゴリズムを前記複数のタイムスタンプのうちの4つ以上のタイムスタンプに適用することとからなるグループから選択される少なくとも1つを含む、請求項1に記載のネットワークノード。
  11. 前記複数のタイムスタンプのうちの残りの部分が対応するRSSIデータ項目に基づいて失格とされるとき、前記第1の地理的位置情報生成アルゴリズムが、前記3つのタイムスタンプを使用して前記モバイル資産の前記地理的位置情報を生成するために選択される、請求項10に記載のネットワークノード。
  12. 前記モバイル資産を監視することが、前記ペイロードから、前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信するための前記モバイル資産の被監視パラメータを抽出することを含む、請求項2に記載のネットワークノード。
  13. 地理的領域内のモバイル資産を監視するためのネットワークアグリゲーションシステムであって、
    コンピュータプロセッサと、
    実行されると前記コンピュータプロセッサに、
    前記モバイル資産上に配置されるタグセンサからインターネットオブシングス(IoT)信号を受信するように前記地理的領域の周りに配置される複数のネットワークノードから、前記複数のネットワークノードのうちの対応する1つによって受信される前記IoT信号の到着時間(TOA)を各々が表す複数のタイムスタンプを受信することと、
    前記複数のタイムスタンプに基づいて到着時間差(TDOA)を生成することと、
    少なくとも前記TDOAに基づいて前記モバイル資産の地理的位置情報を生成することと
    を行わせる命令を記憶するメモリと
    を備え、
    前記複数のネットワークノードのうちのネットワークノードが、
    前記タグセンサから前記IoT信号を受信し、
    前記IoT信号に対する前記複数のタイムスタンプのうちのタイムスタンプを生成し、
    前記IoT信号内に埋め込まれた受信信号強度指標(RSSI)データ項目を抽出し、
    前記タイムスタンプと前記RSSIデータ項目とを前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信する
    ように構成され、
    前記地理的位置情報が少なくとも前記RSSIデータ項目を使用して認定される、
    ネットワークアグリゲーションシステム。
  14. 少なくとも前記RSSIデータ項目を使用して前記地理的位置情報を認定することが、
    前記タイムスタンプを前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信する前に、前記ネットワークノードによって、前記RSSIデータ項目が所定の基準を満たすと判定することと、
    前記タイムスタンプを、前記地理的位置情報を生成するための前記複数のタイムスタンプに含める前に、前記ネットワークアグリゲーションシステムによって、前記RSSIデータ項目が前記所定の基準を満たすと判定することと
    からなるグループから選択される少なくとも1つを含む、
    請求項13に記載のネットワークアグリゲーションシステム。
  15. 前記命令が、実行されると前記コンピュータプロセッサに、
    前記IoT信号を受信する前記複数のネットワークノードから、前記IoT信号に基づいて前記複数のネットワークノードによって生成される複数のRSSIデータ項目を受信することであって、前記複数のRSSIデータ項目が前記RSSIデータ項目を含む、ことと、
    少なくとも前記複数のRSSIデータ項目に基づいて前記モバイル資産の補足地理的位置情報を生成することと、
    前記地理的位置情報を認定するために、前記地理的位置情報と前記補足地理的位置情報とが所定の範囲内で互いに一致すると判定することと
    をさらに行わせる、
    請求項13に記載のネットワークアグリゲーションシステム。
  16. 前記複数のタイムスタンプおよび前記複数のRSSIデータ項目が、少なくとも前記複数のネットワークノードによって形成されるメッシュ型ネットワークを介して受信され、
    前記コンピュータプロセッサが、ネットワークハブとクラウドサーバとからなるグループから選択される少なくとも1つに含まれる、
    請求項13に記載のネットワークアグリゲーションシステム。
  17. 前記命令が、実行されると前記コンピュータプロセッサに、
    前記ネットワークノードから送信されるシミュレートされたIoT信号を受信する前記複数のネットワークノードのうちの一部から、前記シミュレートされたIoT信号に基づく複数の較正タイムスタンプを受信することであって、前記シミュレートされたIoT信号が前記ネットワークノードの全地球測位システム(GPS)位置を含み、前記ネットワークノードがシミュレートされたモバイル資産として機能する、ことと、
    少なくとも前記複数の較正タイムスタンプに基づいて、前記シミュレートされたモバイル資産の較正地理的位置情報を生成することと、
    前記モバイル資産を監視することの品質評価を生成するために、前記ネットワークノードからの前記GPS位置と前記較正地理的位置情報とを比較することと
    をさらに行わせる、
    請求項13に記載のネットワークアグリゲーションシステム。
  18. 前記命令が、実行されると前記コンピュータプロセッサに、
    前記モバイル資産を監視することの品質評価を生成するために、前記ネットワークノードから受信した前記タグセンサの全地球測位システム(GPS)位置と前記モバイル資産の前記地理的位置情報とをさらに比較させ、
    前記タグセンサの前記GPS位置が、少なくとも前記GPS位置が前記IoT信号から利用可能である時間期間中に、前記ネットワークノードによって前記IoT信号から抽出される、
    請求項13に記載のネットワークアグリゲーションシステム。
  19. 少なくとも前記複数のタイムスタンプに基づいて前記モバイル資産の前記地理的位置情報を生成することが、第1の地理的位置情報生成アルゴリズムを前記複数のタイムスタンプのうちの3つのタイムスタンプに適用することと、第2の地理的位置情報生成アルゴリズムを前記複数のタイムスタンプのうちの4つ以上のタイムスタンプに適用することとからなるグループから選択される少なくとも1つを含む、請求項13に記載のネットワークアグリゲーションシステム。
  20. 前記複数のタイムスタンプのうちの残りの部分が対応するRSSIデータ項目に基づいて失格とされるとき、前記第1の地理的位置情報生成アルゴリズムが、前記3つのタイムスタンプを使用して前記モバイル資産の前記地理的位置情報を生成するために選択される、請求項19に記載のネットワークアグリゲーションシステム。
  21. 前記モバイル資産を監視することが、前記ペイロードから、前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信するための前記モバイル資産の被監視パラメータを抽出することを含む、請求項14に記載のネットワークアグリゲーションシステム。
  22. 地理的領域内のモバイル資産を監視するための方法であって、
    インターネットオブシングス(IoT)信号を受信するように前記地理的領域内に配置される複数のネットワークノードのうちのネットワークノードによって、前記モバイル資産上に配置されるタグセンサからの前記IoT信号を受信するステップと、
    前記ネットワークノードによって、前記IoT信号に基づいて、前記複数のネットワークノードによって生成される複数のタイムスタンプのうちの前記IoT信号のタイムスタンプを生成するステップと、
    前記ネットワークノードによって、前記IoT信号内に埋め込まれた受信信号強度指標(RSSI)データ項目を抽出するステップと、
    前記複数のネットワークノードによって、前記複数のタイムスタンプと少なくとも前記RSSIデータ項目とをネットワークアグリゲーションシステムに送信するステップと
    を含み、
    前記複数のタイムスタンプに基づいて到着時間差(TDOA)が生成され、
    少なくとも前記TDOAに基づいて前記モバイル資産の地理的位置情報が取得され、
    前記地理的位置情報が少なくとも前記RSSIデータ項目を使用して認定される、
    方法。
  23. 前記IoT信号を、プリアンブルとペイロードとを含むデジタル化信号に変換するステップをさらに含み、
    前記タイムスタンプが、前記ペイロードを復号することなく前記プリアンブルに基づいて生成され、
    前記RSSIデータ項目が前記ペイロードから抽出される、
    請求項22に記載の方法。
  24. 少なくとも第1の時間期間中、全地球測位システム(GPS)タイミングパルスが利用可能なとき、ネットワークデバイスの内部クロックを前記GPSタイミングパルスに同期させるステップと、
    前記同期に応答して、前記GPSタイミングパルスが利用できない少なくとも第2の時間期間を通して前記内部クロックの所定の安定性レベルを維持するステップと
    をさらに含み、
    前記タイムスタンプが前記内部クロックにさらに基づいて生成され、
    前記GPSタイミングパルスが、前記複数のネットワークノードによって、少なくとも前記第1の時間期間中に前記複数のタイムスタンプを同期させるために使用される、
    請求項22に記載の方法。
  25. 少なくとも前記RSSIデータ項目を使用して前記地理的位置情報を認定するステップが、
    前記タイムスタンプを前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信する前に、前記ネットワークノードによって、前記RSSIデータ項目が所定の基準を満たすと判定するステップと、
    前記タイムスタンプを、前記地理的位置情報を生成するための前記複数のタイムスタンプに含める前に、前記ネットワークアグリゲーションシステムによって、前記RSSIデータ項目が前記所定の基準を満たすと判定するステップと
    からなるグループから選択される少なくとも1つを含む、
    請求項22に記載の方法。
  26. 前記ネットワークアグリゲーションシステムによって、前記IoT信号を受信する前記複数のネットワークノードから、前記IoT信号に基づいて前記複数のネットワークノードによって生成される複数のRSSIデータ項目を受信するステップであって、前記複数のRSSIデータ項目が前記RSSIデータ項目を含む、ステップをさらに含み、
    少なくとも前記RSSIデータ項目を使用して前記地理的位置情報を認定するステップが、
    前記ネットワークアグリゲーションシステムによって、少なくとも前記複数のRSSIデータ項目に基づいて前記モバイル資産の補足地理的位置情報を生成するステップと、
    前記地理的位置情報と前記補足地理的位置情報とが所定の範囲内で互いに一致すると判定するステップと
    を含む、
    請求項22に記載の方法。
  27. 前記ネットワークノードによって、前記複数のネットワークノードのうちの一部からメッシュ型ネットワークを介して、前記複数のタイムスタンプのうちの第1の対応する部分と、前記複数のRSSIデータ項目のうちの第2の対応する部分とを前記ネットワークアグリゲーションシステムに中継するステップをさらに含み、
    前記メッシュ型ネットワークが少なくとも前記複数のネットワークノードによって形成され、
    前記ネットワークアグリゲーションシステムが、ネットワークハブとクラウドサーバとからなるグループから選択される少なくとも1つを備える、
    請求項26に記載の方法。
  28. 前記ネットワークノードによって、前記メッシュ型ネットワークを介して、前記複数のネットワークノードのうちの一部に、前記ネットワークノードの全地球測位システム(GPS)位置を含むシミュレートされたIoT信号を送信するステップであって、前記ネットワークノードが、シミュレートされたモバイル資産として機能する、ステップと、
    前記シミュレートされたIoT信号を受信する前記複数のネットワークノードのうちの前記一部から、前記シミュレートされたIoT信号に基づく複数の較正タイムスタンプを受信するステップと、
    少なくとも前記複数の較正タイムスタンプに基づいて、前記シミュレートされたモバイル資産の較正地理的位置情報を生成するステップと、
    前記モバイル資産を監視することの品質評価を生成するために、前記ネットワークノードからの前記GPS位置と前記較正地理的位置情報とを比較するステップと
    をさらに含む、請求項27に記載の方法。
  29. 少なくとも全地球測位システム(GPS)位置が前記IoT信号から利用可能である時間期間中に、前記IoT信号から、前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信するために、前記タグセンサの前記GPS位置を抽出するステップと、
    前記モバイル資産を監視することの品質評価を生成するために、前記ネットワークノードから受信した前記タグセンサの前記GPS位置と、前記モバイル資産の前記地理的位置情報とを比較するステップと
    をさらに含む、請求項22に記載の方法。
  30. 前記ネットワークノードによって、前記ペイロードから、前記ネットワークアグリゲーションシステムに送信するための前記モバイル資産の被監視パラメータを抽出するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
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