JP2021524022A - 動物タグを位置決定するためのシステム、中間ベースステーションの位置を決定する方法、及びそのためのコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

少なくとも三つのアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）が、動物タグについての位置が大域時間基準を使用して動物タグによって放出される信号の伝播遅延測定に基づいて決定される領域のまわりの共通平面にフレーム状に配置される。アンカーベースステーションはそれぞれ既知の位置を有し、システムに追加された中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の位置は、（ａ）共通平面において、中間ベースステーションが第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間の直線の上に位置されるように中間ベースステーションをアンカーベースステーションの間に配置し、（ｂ）中間ベースステーションによって放出される信号の伝播遅延測定に基づいてかつ大域時間基準を使用することによって（ｂ１）第一アンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の第一計算距離、及び（ｂ２）第二アンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の第二計算距離を決定し、（ｃ）中間ベースステーションが共通平面内に、共通平面より上に、又は共通平面より下に位置されるかどうかを特定する高さ表示を得、（ｄ）第一及び第二計算距離及び高さ表示に基づいて中間ベースステーションの位置を決定することによって決定される。【選択図】 図４

Description

本発明は、一般的に、一群の動物中の個体の追跡を維持することに関する。特に、本発明は、動物タグを位置決定するシステム、及びかかるシステムに追加された中間ベースステーションの位置を決定する方法に関する。本発明はまた、コンピュータプログラム及び不揮発性データキャリアに関する。

動物の健康の理由のため、及び動物に基づく食品生産において高い品質及び効率を維持するため、家畜動物の身体状態が便利でかつ信頼できる方法で監視されることができることが重要である。これは次に、動物の動きが連続的に追跡されることができることを要求する。

ＷＯ２０１４／０６７８９６及びＷＯ２０１４／０６７８９７は、無線送信タグを担持する複数の動物のリアルタイムの位置を測定するためのシステムを記載する。複数のセンサーからの入力が受けとられ、動物の実際の位置が無線通信における遅延の測定に基づいて測定される。かくして、例えば各動物の挙動が分析されることができる。センサーと複数の固定参照タグの間の通信によって校正が実施される。それにより、動物は、良好な精度で位置決定されることができる。

しかしながら、センサーシステムを築くことは、各センサーの位置が十分な精度で知られることを確実にするためにかなりの努力を要求する。

本発明の目的は、設置することが容易であり、もし必要とされるなら、例えば大面積をカバーし、かつ／又は位置決定の品質を改良するために拡張することが簡単である、工夫に富んだ位置決定システムを提供することである。

本発明の一つの側面によれば、本発明の目的は、動物タグＴを位置決定するためのシステムであって、前記システムが、中央制御ユニット、及び各位置が知られている一組の少なくとも三つのアンカーベースステーションを有するものによって達成される。前記システムはまた、大域時間基準（ｇｌｏｂａｌ ｔｉｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を中央制御ユニット及びアンカーベースステーションに与えるように構成されたクロック信号源を含む。それに加えて、前記システムは、前記システムに追加された中間ベースステーションの位置を決定するように適応されている。かかる拡張は、以下のようにして実行される。アンカーベースステーションは、共通平面内に位置されると仮定される。アンカーベースステーションは、動物タグについての位置が大域時間基準を使用して動物タグによって放出される信号の伝播遅延測定に基づいて決定される領域のまわりにフレーム状に配置される。中央制御ユニットは、共通平面の上への投影において、中間ベースステーションが第一と第二のアンカーベースステーションの間の直線の上に位置されるように中間ベースステーションが第一と第二のアンカーベースステーションの間に配置されているという通知を受けとるように構成されている。前記通知に反応して、中央制御ユニットは、中間ベースステーションによって放出される信号の伝播遅延測定に基づいてかつ大域時間基準を使用することによって第一アンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の第一計算距離、及び第二アンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の第二計算距離を決定するように構成されている。中央制御ユニットは、中間ベースステーションが共通平面内に、共通平面より上に、又は共通平面より下に位置されているかどうかを特定する高さ表示を得るように構成されている。中央制御ユニットは、第一及び第二計算距離及び高さ表示に基づいて中間ベースステーションの位置を決定するように構成されている。

このシステムは、新しいベースステーションの追加を便利でしかも極めて簡単な方法で可能にするので、有利である。

本発明のこの側面の一実施形態によれば、中央制御ユニットは、第一及び第二計算距離、第一と第二のアンカーベースステーションの間の既知の参照距離、及び高さ表示を使用して共通平面からの逸脱距離を計算し、ピタゴラスの定理を適用することによって中間ベースステーションの位置を決定するように構成されている。これは、中間ベースステーションの追加を使用者の視点から例外的に複雑でないものにする。例えば、もし第一及び第二アンカーベースステーションが一対の屋根の梁のそれぞれの下方端に配置されているなら、農家は、屋根の梁が相互接続する棟の梁に中間ベースステーションを単純に追加し、「より上」を特定する高さ表示を入力し、そして中央制御ユニットに中間ベースステーションについての正確な空間座標を自動的に決定させることができる。

本発明のこの側面の別の実施形態によれば、中央制御ユニットは、第一及び第二計算距離を互いに加えて全体の計算距離を得；全体の計算距離を第一と第二のアンカーベースステーションの間の既知の参照距離と比較するように構成されている。もし全体の計算距離が既知の参照距離をしきい距離未満しか越えないなら、中央制御ユニットは、中間ベースステーションが共通平面内に位置されていると特定するように高さ表示を決定するように構成されている。従って、本質的に平坦な天井では、中間ベースステーションは、高さ表示を手動で入力することなしに配置されることができる。

本発明のこの側面のさらに別の実施形態によれば、もし高さ表示が、中間ベースステーションが共通平面内に位置されていると特定するなら、中央制御ユニットは、第一及び第二アンカーベースステーションのうちの一つの既知の位置、及び中間ベースステーションと前記第一及び第二アンカーベースステーションのうちの一つの間の第一又は第二計算距離に基づいて中間ベースステーションの位置を決定するように構成されている。もちろん、これは、実行するのが極めて簡単な手順である。

本発明のこの側面の別の実施形態によれば、中央制御ユニットは、ユーザーインターフェースに通信可能に接続されている。もし全体の計算距離が既知の参照距離を少なくともしきい距離だけ越えるなら、中央制御ユニットは、ユーザーインターフェースを介して、中間ベースステーションが共通平面より上又は下に位置されるかどうかを反映する入力データをオペレーターに入力させるように促すように構成されている。通常、中間ベースステーションがアンカーベースステーションの平面（例えば、棟の梁）よりも上に位置しているか、それとも下に位置しているかを確立することは、オペレーターにとって自明なことである。

本発明の別の側面によれば、本発明の目的は、動物タグを位置決定するためにシステムに追加された中間ベースステーションの位置を決定する方法によって達成される。前記システムは、中央制御ユニット、及び各位置が知られている一組の少なくとも三つのアンカーベースステーションを含む。アンカーベースステーションは、共通平面内に位置されると仮定される。前記組中のアンカーベースステーションは、動物タグについての位置が大域時間基準を使用して動物タグによって放出される信号の伝播遅延測定に基づいて決定される領域のまわりにフレーム状に配置される。前記方法は、共通平面の上への投影において、中間ベースステーションが第一と第二のアンカーベースステーションの間の直線の上に位置されるように中間ベースステーションが前記アンカーベースステーションのうち第一と第二のアンカーベースステーションの間に配置されていることを示す通知が受けとられたかどうかをチェックすることを含む。もし通知が受けとられたなら、前記方法は、中間ベースステーションによって放出された信号の伝播遅延測定に基づいてかつ大域時間基準を使用することによって、第一アンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の第一計算距離、及び第二アンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の第二計算距離を決定することをさらに含む。前記方法は、中間ベースステーションが（ｉ）共通平面内に、（ｉｉ）共通平面より上に、又は（ｉｉｉ）共通平面より下に位置されているかどうかを特定する高さ表示を得、第一及び第二計算距離及び高さ表示に基づいて中間ベースステーションの位置を決定することをさらに含む。この方法及びその好ましい実施形態の利点は、制御ユニットについての上述の説明から明らかである。

本発明のさらなる側面によれば、本発明の目的は、処理ユニットに通信可能に接続された不揮発性データキャリアにロード可能なコンピュータプログラムによって達成される。前記コンピュータプログラムは、処理ユニットで実行されるときに上述の方法を実行するためのソフトウェアを含む。

本発明の別の側面によれば、本発明の目的は、上述のコンピュータプログラムを含む不揮発性データキャリアによって達成される。

本発明のさらなる利点、有益な特徴、及び用途は、以下の記載及び従属請求項から明らかであるだろう。

本発明は、添付図面を参照して例として開示される好ましい実施形態によってより詳細に説明されるだろう。

図１は、ベースステーションのシステムによって、どのようにして動物タグが位置決定されるかを模式的に示す図である。

図２は、一般的な場合において、どのようにして追加されたベースステーションの位置が決定されることができるかを模式的に示す図である。

図３は、どのようにしてアンカーベースステーション及び中間ベースステーションが本発明の一実施形態に従って配置されることができるかの一例を示す図である。

図４−６は、本発明の実施形態によるアンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の様々な高さ関係を例示する図である。

図７は、どのようにして第一と第二のアンカーベースステーションの間の全体の計算された距離が本発明の一実施形態に従って既知の参照距離と比較されるかを示す図である。

図８は、本発明による一般的な方法をフローチャートによって示す図である。

図１において、本発明の一実施形態による動物タグＴの位置決定のためのシステムの模式図を見ることができる。このシステムは、中央制御ユニット１１０と、一組のベースステーション１２２，１２３及び１２４を含む。一組のベースステーション１２２，１２３及び１２４における各ベースステーションは、大域時間基準ＣＬＫを、例えば中央制御ユニット１１０からのクロック信号の形で受けとるように構成されている。これにより、全てのベースステーションは、共通の時間基準を共有し、これは、ベースステーションのうちの二つ以上によって受けとられた無線信号における伝播遅延を決定することを可能にする。

一組のベースステーション１２２，１２３及び１２４における各ベースステーションはまた、少なくとも一つの動物タグＴから送信された各無線タグ信号Ｓ_Ｔを受けるように構成されている。これらの無線タグ信号Ｓ_Ｔの各々は、各動物タグＴを独自に識別する識別子を含む。これにより、無線タグ信号Ｓ_Ｔは、ベースステーションにおける受けとりによって相互に区別されることができる。

一組のベースステーション１２２，１２３及び１２４における各ベースステーションはまた、いずれかの受けとった無線タグ信号（Ｓ_Ｔ）の各々を記述する各タグメッセージ（Ｍ_Ｔ（ｔ_２），Ｍ_Ｔ（ｔ_３），Ｍ_Ｔ（ｔ_４））を中央制御ユニット（１１０）に送るように構成されている。図１に示される実施例では、動物タグＴは、ベースステーション１２２から相対的に短い距離に位置され、ベースステーション１２４から相対的に長い距離に位置され、ベースステーション１２３から中間の距離に位置されている。結果として、無線タグ信号Ｓ_Ｔは、ベースステーション１２２に時間ｔ_１における第一点で到達し、ベースステーション１２３に時間ｔ_２における第二点で到達し、ベースステーション１２４に時間ｔ_３における第三点で到達する。ここで、時間における第一、第二及び第三点は、時間的順序ｔ_１，ｔ_２及びｔ_３で生じる。タグメッセージＭ_Ｔ（ｔ_２），Ｍ_Ｔ（ｔ_３）及びＭ_Ｔ（ｔ_４）は、時間ｔ_１，ｔ_２及びｔ_３における第一、第二及び第三点をそれぞれ反映する。

中央制御ユニット１１０は、タグメッセージＭ_Ｔ（ｔ_２），Ｍ_Ｔ（ｔ_３），Ｍ_Ｔ（ｔ_４）を受けとり、それに基づいて各動物タグＴについての各位置Ｐ［Ｔ］を決定するように構成されている。この決定は、少なくとも三つのベースステーション（ここでは、１２２，１２３及び１２４）によって受けとられた無線タグ信号Ｓ_Ｔを分析することによってなされる。

好ましくは、中央制御ユニット１１０は、タグメッセージ（Ｍ_Ｔ（ｔ_２），Ｍ_Ｔ（ｔ_３），Ｍ_Ｔ（ｔ_４））を使用することによって三角測量に基づいて動物タグＴの位置を決定するように構成されている。即ち、各タグメッセージ（Ｍ_Ｔ（ｔ_２），Ｍ_Ｔ（ｔ_３），Ｍ_Ｔ（ｔ_４））は問題のベースステーションへの伝播遅延無線タグ信号Ｓ_Ｔの指標、従って、動物タグＴとこのベースステーションの間の距離を含んでいる。前記ベースステーション１２２，１２３及び１２４の各々の位置が既知であると仮定すると、動物タグＴについての位置Ｐ［Ｔ］を決定するのは簡単なことである。

次に図２に言及すると、図２は、一般的な場合（つまり、追加されたベースステーション１２１が、既存のベースステーション１２２，１２３及び１２４に対してどこに配置されるかについて特別な条件が当てはまらない場合）において、どのようにしてシステムに追加されたベースステーション１２１の位置が決定されるかを模式的に示す。

上述したのと同様に、我々は、ベースステーション１２２，１２３及び１２４のそれぞれの位置が既知であると仮定する。しかし、ベースステーション１２１は、新しく追加された資源であり、その正確な位置は決定されなければならない。このため、各ベースステーション１２１，１２２，１２３及び１２４は、ベースステーションを独自に識別する識別子を含む無線ベース信号を送信するように構成されている。図２は、ベースステーション１２１から送信されたかかる無線ベース信号Ｓ_Ｂ１を示す。この信号は、ベースステーション１２１を独自に識別する識別子を含む．

各ベースステーションは、システムにおける他のベースステーションからの無線ベース信号を受けるように構成されている。即ち、ここでは、ベースステーション１２２は、ベースステーション１２１，１２３及び１２４からの無線ベース信号を受けるように構成されており、ベースステーション１２３は、ベースステーション１２１，１２２及び１２４からの無線ベース信号を受けるように構成されており、ベースステーション１２４は、ベースステーション１２１，１２２及び１２３からの無線ベース信号を受けるように構成されており、ベースステーション１２１は、ベースステーション１２２，１２３及び１２４からの無線ベース信号を受けるように構成されている。さらに、各ベースステーションは、いかなる受けとられた無線ベース信号も記述するベースステーションメッセージを中央制御ユニット１１０に送るように構成されている。図２に示される実施例では、無線ベース信号Ｓ_Ｂ１を記述するベースステーションメッセージＭ_Ｂ１（ｔ_２），Ｍ_Ｂ１（ｔ_３）及びＭ_Ｂ１（ｔ_４）は、ベースステーション１２２，１２３及び１２４から中央制御ユニット１１０に送られる。

中央制御ユニット１１０は、無線ベース信号を記述するベースステーションメッセージを受けとり、それに基づいて、関連するベースステーションの位置を決定するように構成されている。このための条件は、所定のベースステーション（例えば１２１）からのベースステーションメッセージが少なくとも三つの他のベースステーションによって受けとられているということである。図２において、中央制御ユニット１１０は、追加されたベースステーション１２１からの無線ベース信号Ｓ_Ｂ１を記述するベースステーションメッセージＭ_Ｂ１（ｔ_１），Ｍ_Ｂ１（ｔ_２）及びＭ_Ｂ１（ｔ_３）を受けとる。これに基づいて、中央制御ユニット１１０は、動物タグＴについての位置Ｐ［Ｔ］の決定に言及して上述されたのと同様の方法で、前記少なくとも三つのベースステーション１２２，１２３，１２４の各々についてのそれぞれの既知の位置及び三角測量を使用して、ベースステーション１２１についての位置Ｐ［Ｂ１］を決定する。

本発明の一実施形態によれば、ベースステーション１２１，１２２，１２３及び１２４は、無線ベース信号を繰り返し（つまり、新しいベースステーションがシステムに追加されたときだけでなく）送信するように構成されている。

中央制御ユニット１１０は、特定のベースステーション（例えば１２１）から新しい無線ベース信号Ｓ_Ｂ１を受けとることに反応して特定のベースステーション１２１についてのそれぞれの更新される位置Ｐ［Ｂ１］を決定するように構成される。上述したのと同様に、このための条件は、新しい無線ベース信号Ｓ_Ｂ１がシステム中の少なくとも三つの他のベースステーション（例えば、１２２，１２３及び１２４）によって受けとられているということである。

本発明によれば、既存のベースステーションと追加されたベースステーションの間に特定の空間関係が存在する場合に、追加されたベースステーションの位置を決定するための単純化された手順が提案される。このシナリオでは、システムは、少なくとも二つの異なるカテゴリーのベースステーション（つまり、複数のアンカーベースステーション及び少なくとも一つの中間ベースステーション）を含む。図３は、例示的な構成を示し、そこではアンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ２及びＢＳＡ３，ＢＳＡ４が動物タグＴについての位置が決定される領域のまわりのフレームに配置されている。アンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３及びＢＳＡ４は、共通平面に位置されている。通常、このことは、それらの全てが基準平面（例えば、地面又は小屋の床）に対して同じ高さを有するということを意味する。

図３において、少なくとも一つの中間ベースステーションは、ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４及びＢＳＩ５で表わされている。中間ベースステーションは、一組のアンカーベースステーション（即ち、ここでは、ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３及びＢＳＡ４）における二つのベースステーションの間に配置されたベースステーションとして規定される。中間ベースステーションは、アンカーベースステーションの共通平面内に又は共通平面の外に位置されることができる。例えば、ＢＳＩ１及びＢＳＩ４は共通平面内に位置され、一方、ＢＳＩ２，ＢＳＩ３及びＢＳＩ５は共通平面の外に位置されることができる。

以下、どのようにして中間ベースステーション（例えばＢＳＩ５）が本発明による動物タグＴの位置決定のためのシステムに追加されることができるかを説明する。

上述のように、システムは、中央制御ユニット１１０を含む。前記システムは、各位置が知られている一組の少なくとも三つのアンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４、及び大域時間基準ＣＬＫを中央制御ユニット１１０及びアンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４に与えるように構成されたクロック信号源１４０、並びに前記システムに追加された中間ベースステーションＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５をさらに含む。

アンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４が、動物タグ（Ｔ）についての位置が大域時間基準ＣＬＫを使用して動物タグＴによって放出される信号の伝播遅延測定に基づいて決定される領域のまわりにフレーム状に配置されるものと仮定される。

中央制御ユニット１１０は、追加された中間ベースステーションＢＳＩ５が第一と第二のアンカーベースステーション（例えばＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間に配置されたという通知を受けとるように構成されている。共通平面の上への投影において、中間ベースステーションＢＳＩ５は、第一と第二のアンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ３の間の直線の上に位置されている。

次に図４を参照すると、図４は、図３に示される方向に対して垂直な方向から見たアンカーベースステーションＢＳＡ１及びＢＳＡ３、並びに中間ベースステーションＢＳＩ５を示す。

前記通知に反応して、中央制御ユニット１１０は、第一アンカーベースステーションＢＳＡ１と中間ベースステーションＢＳＩ５の間の第一計算距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}、及び第二アンカーベースステーションＢＳＡ３と中間ベースステーションＢＳＩ５の間の第二計算距離ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}を決定するように構成されている。上述したのと同様に、第一及び第二計算距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}及びｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}は、中間ベースステーションＢＳＩ５によって放出される信号の伝播遅延測定に基づいてかつ大域時間基準ＣＬＫを使用して決定される。

中央制御ユニット１１０は、中間ベースステーションＢＳＩ５が共通平面内に、共通平面より上に、又は共通平面より下に位置されているかどうかを特定する高さ表示を得るようにさらに構成されている。従って、高さ表示は、三つの変数によって表示されることができる。

最後に、中央制御ユニット１１０は、第一及び第二計算距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}及びｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}及び高さ表示に基づいて中間ベースステーションＢＳＩ５の位置を決定するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、中央制御ユニット１１０は、第一及び第二計算距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}及びｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}、第一と第二のアンカーベースステーションＢＳＡ１及びＢＳＡ３の間の既知の参照距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＤＡ３}、及び高さ表示を使用して共通平面からの逸脱距離Δｅ_ＢＳＩ５を計算し、ピタゴラスの定理を適用することによって中間ベースステーションＢＳＩ５の位置を決定するように構成されている。具体的には、逸脱距離Δｅ_ＢＳＩ５は、以下のようにして決定されることができる。

ｘが第二アンカーベースステーションＢＳＡ３から中間ベースステーションＢＳＩ５のすぐ下の点（つまり、逸脱距離Δｅ_ＢＳＩ５が測定される場所）までの未知の距離であるとしよう。すると、前記点から第一アンカーベースステーションＢＳＡ１までの残りの距離は、ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＤＡ３}−ｘとなる。ピタゴラスの定理は、以下の方程式を与える：

方程式１．１及び１．２におけるΔｅ_ＢＳＩ５を解くと、以下のようになる：

図７に言及すると、本発明の一実施形態によれば、中央制御ユニット１１０は、
第一及び第二計算距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}及びｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}を互いに加えて全体の計算距離ｄ_ｃａｌｃを得；全体の計算距離ｄ_ｃａｌｃを第一と第二のアンカーベースステーションＢＳＡ１及びＢＳＡ３の間の既知の参照距離ｄ_{ｋｎｏｗｎ}（即ち、図４において、ｄ_{ｋｎｏｗｎ}＝ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＡ３}）と比較するように構成されている。

もし全体の計算距離ｄ_ｃａｌｃが既知の参照距離ｄ_{ｋｎｏｗｎ}をしきい距離ｄ_ｔｈ未満しか越えないなら、中央制御ユニット１１０は、中間ベースステーションＢＳＩ５が共通平面内に位置されていると特定するように高さ表示を決定するように構成されている。換言すれば、もし

なら、逸脱距離は、０であると近似される。

図６は、かかる状況の一例を示す。そこでは、中間ベースステーションＢＳＩ３は、共通平面より下に、つまりアンカーベースステーションＢＳＡ３及びＢＳＡ４を含む平面より下に位置されている。ここで、アンカーベースステーションＢＳＡ３及びＢＳＡ４は、全体距離ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＡ４}によって相互に分離されており、アンカーベースステーションＢＳＡ３と中間ベースステーションＢＳＩ３との間の第一副距離（ｓｕｂ ｄｉｓｔａｎｃｅ）は、ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ３}であり、アンカーベースステーションＢＳＡ４と中間ベースステーションＢＳＩ３との間の第二副距離は、ｄ_{ＢＳＡ４−ＢＳＩ３}である。共通平面から中間ベースステーションＢＳＩ３までの逸脱距離Δｅ_ＢＳＩ３は、式１．３に従って０であると近似される。従って、高さ表示は、中間ベースステーションＢＳＩ３が共通平面内に位置されていることを特定するように設定される。

もし高さ表示が、中間ベースステーションが共通平面内に位置されていると特定するなら、中央制御ユニット１１０は、中間ベースステーションの位置を決定するために、以下のような単純化された手順を適用するように構成されることが好ましい。

中央制御ユニット１１０は、第一及び第二アンカーベースステーションＢＳＡ４又はＢＳＡ３のうちの一つの既知の位置、及び中間ベースステーションＢＳＩ３と前記第一及び第二アンカーベースステーションＢＳＡ４又はＢＳＡ３のうちの一つの間の第一又は第二計算距離ｄ_{ＢＳＡ４−ＢＳＩ３}及びｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ３}に基づいて中間ベースステーションＢＳＩ３の位置を決定するように構成されている。従って、ピタゴラスの定理はここでは要求されない。

しかし、もしｄ_ｃａｌｃ−ｄ_{ｋｎｏｗｎ} ＞ｄ_ｔｈなら、中央制御ユニット１１０はユーザーインターフェースに通信可能に接続され、それを通してオペレーターが中央制御ユニット１１０にデータを入力することができることが好ましい。もし全体の計算距離ｄ_ｃａｌｃが既知の参照距離ｄ_{ｋｎｏｗｎ}を少なくともしきい距離ｄ_ｔｈだけ越えるなら、中央制御ユニット１１０は、ユーザーインターフェースを介して、中間ベースステーションＢＳＩ５が共通平面より上又は下に位置されるかどうかを反映する入力データをオペレーターに入力させるように促すように構成されている。

中央制御ユニット１１０は、アンカーベースステーションＢＳＡ１とアンカーベースステーションＢＳＡ３の間の全体距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＡ３}を、データベースから又は上述の式１．３から得るように構成されている。中央制御ユニット１１０は、第一アンカーベースステーションＢＳＡ１と中間ベースステーションＢＳＩ５の間の第一副距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}を計算し、そして第二アンカーベースステーションＢＳＡ３と中間ベースステーションＢＳＩ５の間の第二副距離ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}を計算するようにさらに構成されている。第一及び第二副距離ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}及びｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}は、同様に、その位置が既に知られているベースステーションにおける中間ベースステーションＢＳＩ１からのベースステーションメッセージを受けとることによって計算される。

図５は、中間ベースステーションＢＳＩ２が、アンカーベースステーションＢＳＡ２及びＢＳＡ３が位置されている共通平面より下に、逸脱距離Δｅ_ＢＳＩ２に位置されていることを示す一例である。アンカーベースステーションＢＳＡ２及びＢＳＡ３は、全体距離ｄ_{ＢＳＡ２−ＢＳＡ３}によって相互に分離されており、アンカーノードステーションＢＳＡ２と中間ノードステーションＢＳＩ２との間の第一副距離は、ｄ_{ＢＳＡ２−ＢＳＩ２}であり、アンカーノードステーションＢＳＡ３と中間ノードステーションＢＳＩ２との間の第二副距離は、ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ２}である。

処理ユニット１２０が上述の手順をコンピュータプログラム１３５を実行することによって自動的に実行するように構成されることが、一般的に有利である。従って、処理ユニット１２０は、コンピュータプログラム１３５を記憶するメモリーユニット（即ち、不揮発性データキャリア１３０）を含むことができ、それは、処理ユニット１２０中の少なくとも一つのプロセッサの形の処理回路にコンピュータプログラム１３５が少なくとも一つのプロセッサで実行されたときに上述の手順を実行させるためのソフトウェアを含む。

まとめるために、図８のフローチャートを参照して、我々は、動物タグの位置決定のためのシステムに追加された中間ベースステーションについての位置を決定するための本発明による一般的な方法を以下に記述する。

第一ステップ８１０において、通知が受けとられたかどうかがチェックされる。この通知は、中間ベースステーションがシステムに追加されたこと、及びこの追加の中間ベースステーションが、第一と第二のアンカーベースステーションの間に、アンカーベースステーションの共通平面上への投影において、中間ベースステーションがアンカーベースステーションの間の直線の上に位置されているように配置されることを示す。もしステップ８１０におけるチェックの結果が否定的なら、手順は元に戻り、ステップ８１０に留まる。

もしステップ８１０におけるチェックの結果が肯定的なら、ステップ８２０に続く。このステップ８２０では、第一及び第二計算距離が、中間ベースステーションによって放出された信号の伝播遅延測定値に基づいて、位置決定システムの大域時間基準ＣＬＫを使用して決定される。より正確には、第一アンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の第一計算距離が決定され、第二アンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の第二計算距離が決定される。

その後、ステップ８３０において、上述の自動的な式１．３によって又はユーザーインターフェースを介して高さ表示が得られたかどうかがチェックされる。高さ表示は、中間ベースステーションが共通平面内に、共通平面より上に、又は共通平面より下に位置するかどうかを特定する。もし高さ表示が得られたら、ステップ８４０に続く。そうでなければ、手順は元に戻り、ステップ８３０に留まる。

ステップ８４０において、中間ベースステーションの位置は、第一及び第二計算距離、並びに高さ表示に基づいて決定される。その後、手順は終了する。

上の図８を参照して記載された、方法工程の全て、並びに工程のいかなる下位順序も、プログラムされた処理装置によって制御されることができる。さらに、図面を参照して上で記載した本発明の実施形態は、処理装置、及び少なくとも一つの処理装置において実施される工程を含むが、本発明はまた、本発明を実施するために適応された、コンピュータプログラム、特にキャリア上の又はキャリア内のコンピュータプログラムに及ぶ。プログラムは、特別にコンパイルされた形のようにソースコード、オブジェクトコード、コード中間ソース及びオブジェクトコードの形、又は本発明による方法の実施に使用するために好適ないずれかの他の形であることができる。プログラムは、オペレーティングシステムの一部であってもよく、又は別個のアプリケーションであってもよい。キャリアは、プログラムを実施することができるいずれかのエンティティ又は装置であってもよい。例えば、キャリアは、フラッシュメモリー、ＲＯＭ（読み出し専用メモリー）、例えばＤＶＤ（デジタルビデオ／汎用ディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）、又は半導体ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラム可能読み出し専用メモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（電気消去可能プログラム可能読み出し専用メモリー）、又は磁気記録媒体、例えばフロッピーディスク又はハードディスクのような記憶媒体を含んでもよい。さらに、キャリアは、電気又は光ケーブルを介して又は無線によって又は他の手段によって運ぶことができる電気又は光学信号のような送信可能なキャリアであってもよい。プログラムがケーブル又は他の装置もしくは手段によって直接運ばれてもよい信号で具体化されるとき、キャリアは、かかるケーブル又は装置又は手段によって構成されてもよい。あるいは、キャリアは、プログラムが埋め込まれている集積回路であってもよい。集積回路は、関連方法を実施するため、又は関連方法の実施に使用するために適応される。

本発明は、搾乳動物（例えばウシ）の位置を決定することを主に意図されるが、提案された解決策は、いかなる他の種類の家畜又は野生動物についても同等に適用可能である。

本明細書に使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、述べた特徴、完全体、工程又は構成要素の存在を特定するために使用される。しかしながら、この用語は、一つ以上の追加の特徴、完全体、工程又は構成要素又はそれらの群の存在を除外しない。本発明は、図に記載された実施形態に制限されず、請求項の範囲内で自由に変更されることができる。

Claims (12)

1. 動物タグ（Ｔ）を位置決定するためのシステムであって、前記システムが、中央制御ユニット（１１０）、各位置が知られている一組の少なくとも三つのアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）、及び大域時間基準（ＣＬＫ）を中央制御ユニット及びアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）に与えるように構成されたクロック信号源（１４０）を含み、前記システムが、前記システムに追加された中間ベースステーション（ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５）の位置を決定するように適応されているものにおいて、アンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）が、動物タグ（Ｔ）についての位置が大域時間基準（ＣＬＫ）を使用して動物タグ（Ｔ）によって放出される信号の伝播遅延測定に基づいて決定される領域のまわりにフレーム状に配置され、アンカーベースステーションが共通平面内に位置され、中央制御ユニット（１１０）が、
   共通平面の上への投影において、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間の直線の上に位置されるように中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が前記アンカーベースステーションのうち第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間に配置されているという通知を受けとり、前記通知に反応して、
   中間ベースステーション（ＢＳＩ５）によって放出される信号の伝播遅延測定に基づいてかつ大域時間基準（ＣＬＫ）を使用することによって第一アンカーベースステーション（ＢＳＡ１）と中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の間の第一計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}）、及び第二アンカーベースステーション（ＢＳＡ３）と中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の間の第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）を決定し、
   中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面内に、共通平面より上に、又は共通平面より下に位置されているかどうかを特定する高さ表示を得、
   第一及び第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}；ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）及び高さ表示に基づいて中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の位置を決定する
   ように構成されていることを特徴とするシステム。
2. 中央制御ユニット（１１０）が、第一及び第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}；ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）、第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間の既知の参照距離、及び高さ表示を使用して共通平面からの逸脱距離（Δｅ_ＢＳＩ５）を計算し、ピタゴラスの定理を適用することによって中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の位置を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 中央制御ユニット（１１０）が、
   第一及び第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}；ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）を互いに加えて全体の計算距離（ｄ_ｃａｌｃ）を得；
   全体の計算距離（ｄ_ｃａｌｃ）を第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間の既知の参照距離（ｄ_{ｋｎｏｗｎ}）と比較し、もし全体の計算距離（ｄ_ｃａｌｃ）が既知の参照距離をしきい距離（ｄ_ｔｈ）未満しか越えないなら、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面内に位置されていると特定するように高さ表示を決定する
   ように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
4. もし高さ表示が、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面内に位置されていると特定するなら、中央制御ユニット（１１０）は、第一及び第二アンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）のうちの一つの既知の位置、及び中間ベースステーション（ＢＳＩ５）と前記第一及び第二アンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）のうちの一つの間の第一又は第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}；ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）に基づいて中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の位置を決定するように構成されている、請求項３に記載のシステム。
5. 中央制御ユニット（１１０）がユーザーインターフェースに通信可能に接続され、もし全体の計算距離（ｄ_ｃａｌｃ）が既知の参照距離（ｄ_{ｋｎｏｗｎ}）を少なくともしきい距離だけ越えるなら、中央制御ユニット（１１０）は、ユーザーインターフェースを介して、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面より上又は下に位置されるかどうかを反映する入力データをオペレーターに入力させるように促すように構成されている、請求項３に記載のシステム。
6. 動物タグ（Ｔ）を位置決定するためにシステムに追加された中間ベースステーション（ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５）の位置を決定する方法であって、前記システムが、中央制御ユニット（１１０）、及び各位置が知られている一組の少なくとも三つのアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）を含む場合において、
   前記組中のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）が、動物タグ（Ｔ）についての位置が大域時間基準（ＣＬＫ）を使用して動物タグ（Ｔ）によって放出される信号の伝播遅延測定に基づいて決定される領域のまわりにフレーム状に配置され、アンカーベースステーションが共通平面内に位置され、前記方法が、
   共通平面の上への投影において、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間の直線の上に位置されるように中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が前記アンカーベースステーションのうち第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間に配置されていることを示す通知が受けとられたかどうかをチェックし、もし通知が受けとられたなら、
   中間ベースステーション（ＢＳＩ５）によって放出された信号の伝播遅延測定に基づいてかつ大域時間基準（ＣＬＫ）を使用することによって、第一アンカーベースステーション（ＢＳＡ１）と中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の間の第一計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}）、及び第二アンカーベースステーション（ＢＳＡ３）と中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の間の第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）を決定し、
   中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が（ｉ）共通平面内に、（ｉｉ）共通平面より上に、又は（ｉｉｉ）共通平面より下に位置されているかどうかを特定する高さ表示を得、
   第一及び第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}；ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）及び高さ表示に基づいて中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の位置を決定すること
   を含む、方法。
7. 中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の位置の決定が、第一及び第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}；ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）、第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間の既知の参照距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＡ３}）、及び高さ表示を使用して共通平面からの逸脱距離（Δｅ_ＢＳＩ５）を計算し、ピタゴラスの定理を適用することを含む、請求項６に記載の方法。
8. 第一及び第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}；ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）を互いに加え全体の計算距離（ｄ_ｃａｌｃ）を得；
   全体の計算距離（ｄ_ｃａｌｃ）を第一と第二のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）の間の既知の参照距離（ｄ_{ｋｎｏｗｎ}）と比較し、もし全体の計算距離（ｄ_ｃａｌｃ）が既知の参照距離をしきい距離（ｄ_ｔｈ）未満しか越えないなら、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面内に位置されていると特定するように高さ表示を決定する
   ことを含む、請求項６又は７に記載の方法。
9. もし高さ表示が、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面内に位置されていると特定するなら、前記方法は、第一及び第二アンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）のうちの一つの既知の位置、及び中間ベースステーション（ＢＳＩ５）と前記第一及び第二アンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ３）のうちの一つの間の第一又は第二計算距離（ｄ_{ＢＳＡ１−ＢＳＩ５}；ｄ_{ＢＳＡ３−ＢＳＩ５}）に基づいて中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の位置を決定することを含む、請求項８に記載の方法。
10. もし全体の計算距離（ｄ_ｃａｌｃ）が既知の参照距離（ｄ_{ｋｎｏｗｎ}）を少なくともしきい距離だけ越えるなら、前記方法は、ユーザーインターフェースを介して、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面より上又は下に位置されるかどうかを反映する入力データをオペレーターに入力させるように促すことを含む、請求項８に記載の方法。
11. 処理ユニット（１２０）に通信可能に接続された不揮発性データキャリア（１３０）にロード可能なコンピュータプログラム（１３５）であって、コンピュータプログラム（１３５）が処理ユニット（１２０）で実行されるときに請求項６〜１０のいずれかに記載の方法を実行するためのソフトウェアを含む、コンピュータプログラム（１３５）。
12. 請求項１１に記載のコンピュータプログラム（１３５）を含む不揮発性データキャリア（１３０）。

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