JP3825832B2 - 資産を追跡する方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は資産の追跡に関するものであり、更に詳しくは宇宙をベースとした広域測位システム（ＧＰＳ）を使用する、商品や運搬装置等の資産の追跡に関するものである。商品は追跡する必要のある資産の例であるが、商品を輸送するための貨物コンテナ、コンテナ・トラックおよび鉄道車両自体も追跡する必要のある資産である。
【０００２】
【従来の技術】
製造工場、倉庫または港から目的地への輸送される商品は通常、追跡して、適切な時に安全な引き渡しが行えるようにする。従来の追跡の一部は、輸送文書および流通証券を使用して行われてきた。これらの中のあるものは商品とともに運ばれ、他のものは郵便または定期便によって受領目的地に送られる。この紙の追跡により記録が得られるが、これは商品が安全に引き渡しされ、受領された場合のみ完了する。しかし、輸送中、商品の所在と位置を知ることが必要になることがある。商品の位置の情報は、在庫管理、日程管理および監視に使用することができる。
【０００３】
輸送者は、自分の運搬装置を追跡し、運搬装置にどんな商品が積み込まれたかを知ることにより、商品の位置についての情報を提供してきた。商品は、たとえば輸送コンテナやコンテナ・トラックに積み込まれ、これらの輸送コンテナやコンテナ・トラックが鉄道車両に積み込まれることが多い。そのような運搬装置を追跡するために種々の装置が使用されてきた。鉄道車両の場合には、鉄道車両に取り付けられた受動的な無線周波（ＲＦ）トランスポンダを使用することにより、各車両が中間局を通過するときの各車両のチェックを容易にし、車両の識別標識をする。次にこの情報は、無線信号または陸上線路により、車両の位置を追跡している中央局に送られる。しかしこの手法には、特定の鉄道車両が長時間にわたって待避線に止まっている間は中間局を通過しないという欠陥がある。更に、中間局の設備は高価であるので、鉄道線路のレイアウトに応じて、間隔を変えて中間局を設置するという妥協が必要となる。したがって位置情報の精度は、鉄道線路上の場所に応じて変わる。
【０００４】
最近、列車等の種々の運搬装置を追跡するために移動追跡装置が使用されてきた。通信はセル状移動電話またはＲＦ無線リンクによって行われてきた。このような移動追跡装置は一般に、すぐ使える電源のある機関車に据え付けられる。しかし、輸送コンテナ、コンテナ・トラック・トレーラおよび鉄道車両の場合には、同様な電源は容易に利用できない。コンテナおよび運搬装置に取り付けられ得る移動追跡装置は、確実で経済的な動作を行うために電力効率が良くなければならない。通常、移動追跡装置は、一組の航行局によって送信される航行信号に応動する航行装置たとえば広域測位システム（ＧＰＳ）受信器または他の適当な航行装置を含んでいる。これらの航行局は宇宙局であっても、地上局であってもよい。何れの場合にも、航行装置は、航行信号に基づいて運搬装置の位置を表すデータを供給することができる。更に、運搬装置に取り付けられた検知素子から取得された運搬装置位置データおよび他のデータを遠隔位置に送信するための適当な電磁放出器を追跡装置に含めることができる。現在の資産位置決定法では、位置を決定して中央局に報告するハードウェアを各被追跡品目に個々に装着していなければならない。このように、被追跡資産は輸送中の他の資産または自分自身に対するそれらの可能な関係を完全に「知らない」。このようなシステムでは、中央局に報告する際に、報告している資産の数にほぼ比例する帯域幅を必要とする。このようなシステム全体の総電力消費も被追跡資産の数に比例する。更に、航行装置および電磁放出器は共に、作動されたとき移動追跡装置の総電力消費の大きな部分を必要とするので、このような装置を作動するそれぞれの割合を制御し、それぞれのデューティサイクルを制限することにより、移動追跡装置の総電力消費を最小にすることが望ましい。
【０００５】
現在のほとんどの資産追跡システムは陸上形システムであり、その中では資産上の無線装置は公衆陸上移動無線ネットワークまたはセル状ネットワークのような固定ネットワークの中間局に情報を送信する。これらのネットワークは広範なサービス範囲を持たず、資産追跡装置は高価である。オムニトラックス（ＯＭＮＩＴＲＡＣＫＳ）として知られているクアルコム社（Ｑｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃ．）によって開発された衛星をベースとしたトラック追跡システムは、米国およびカナダで稼働している。このシステムを動作させるためには専用の指向性アンテナおよびかなりの電力が必要であり、２つの衛星から求められる運搬装置の位置は約１／４ｋｍの精度で得られる。また米国特許第５，１２９，６０５号に説明されているは列車の機関車に設置されていて、位置報告を作成するための入力信号を供給するために、ＧＰＳ受信器、車輪タコメータ、トランスポンダおよび機関士からの手動入力を使用している。この鉄道車両測位システムは、蓄電池電力を使用できるように容易に改造できないので、機関車をベースとしたもの以外の用途には適していない。
【０００６】
【発明の概要】
したがって本発明の１つの目的は、最小限の電力および帯域幅を使用して、多数の資産を実用的に追跡できるようにする被追跡資産のローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を提供することである。
本発明によれば、きわめて接近した複数の移動追跡装置の間に移動ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）が設定される。少なくとも１つのネットワークノードの正確な位置がわかっている移動ＬＡＮ内での資産の接続に従って、資産の位置が近似的に突き止められる。各被追跡資産はその位置を独立に決定して中央局に報告する能力を持つことができる。また各資産は、ＬＡＮを介して他の協力的な資産と局部的に通信する能力も有している。被追跡資産固有の移動性のため、移動ＬＡＮは、低電力のスペクトル拡散トランシーパを使用する無線ネットワークであるのが好ましい。移動ＬＡＮは動的に再構成することができるので、他の協力的な資産が近づくとそれらは該ネットワークに加わることができ、他の協力的な資産が離れるとそれらはネットワークから去ることができる。
【０００７】
ネットワーク内では、１つの資産を「マスタ」として指定し、他のすべての資産を「スレーブ」として指定するプロトコルが設定される。マスタ資産はそれ自身の正確な地理的な位置を決定する責任を負う。これはロラン（ＬＯＲＡＮ）、オメガ（ＯＭＥＧＡ）、宇宙をベースとした広域測位システム（ＧＰＳ）、または他の航法援助施設を介して行うことができる。ＬＡＮ内で動作しているとき、スレーブ資産はそれらの識別標識（ＩＤ）をローカル・プロトコルに従ってマスタ資産に報告し、電力節約のためそれら自身の位置は決定しない。マスタはその位置および識別標識と共に、ＬＡＮ内の他の資産の各々の識別標識を中央局に報告する。このとき中央局は、各識別標識に関連する資産が、マスタにより報告された地理的な位置の通信範囲内にあるということを知ることができる。スレーブ資産の位置の不確かさは、先験的に知られているＬＡＮの可能な地理的な範囲によって制限される。
【０００８】
本発明の好ましい実施態様では、鉄道車両測位追跡システムが、鉄道貨物車両に取り付けられた独立の移動追跡装置を含む。これらの追跡装置は蓄電池から電力を供給され、広域測位衛星（ＧＰＳ）受信および通信送信能力を有する。追跡装置には、きわめて接近した（約１ｋｍ以内の）貨物車両上の装置との間にきわめて低電力の無線データ・リンクをそなえている。この無線リンクにより、同じ列車の一部である複数の装置は情報を共通に使うことができる。情報を共通に使うことにより、単一のＧＰＳ受信器および単一の通信送信器を使用することができる。ＧＰＳ受信および通信送信機能は装置が遂行する最も電力を消費する仕事であるので、このように情報を共通に使うことにより、列車上の装置が消費する平均電力が少なくなる。動作していないＧＰＳ受信器または通信送信器を有する装置がＬＡＮを介して位置および追跡情報を供給し続けることにより、システムの信頼度が著しく向上する。
【０００９】
新規性があると考えられる本発明の特徴は特許請求の範囲に記載されている。しかし、本発明ならびに本発明の上記以外の目的および利点は、付図とともに以下の説明を参照することにより最も良く理解することができよう。
【００１０】
【好適実施態様の説明】
図１はＧＰＳ衛星配列からの航行信号を用いる移動追跡装置を示す。しかし、前に述べたようにＧＰＳの代わりに他の航行システムを使用することができる。追跡または監視すべきそれぞれの貨物運搬装置たとえば車両１２Ａ乃至１２Ｄに、一組の移動追跡装置１０Ａ乃至１０Ｄが取り付けられる。各移動追跡装置（以後まとめて１０と表す）と遠隔の中央局１８との間に、通信リンク１４、たとえば通信衛星１６を介した衛星通信リンクを設けることができる。中央局１８には、一人以上の操作員が配置され、それぞれの移動追跡装置を含む各車両に対する位置および状態の情報を表示するための適当な表示装置等が設けられている。適当な検知素子で測定された車両の状態または事象を送信するために、通信リンク１４を都合よく使用することができる。通信リンク１４は片方向（移動追跡装置から遠隔の中央局へ）または両方向とすることができる。両方向の通信リンクでは、メッセージおよび指令を追跡装置に送ることができるので、通信の信頼度が更に向上する。ＧＰＳ衛星の配列、たとえばＧＰＳ衛星２０Ａおよび２０Ｂは、非常に正確な航行信号を供給する。これらの航行信号は、適当なＧＰＳ受信器によって取得したとき、車両の位置および速度を決定するために使用することができる。
【００１１】
簡単に述べると、ＧＰＳは米国国防省によって開発され、１９８０年代を通じて次第に稼働されてきた。ＧＰＳ衛星はスペクトル拡散（ＳＳ）技術を使用して、Ｌ周波帯の周波数の無線信号を絶えず送信する。送信される無線信号は擬似ランダム系列を伝える。これらの擬似ランダム系列により、ユーザは地表上の位置（約１００フィート以内）、速度（約０．１ＭＰＨ以内）および精密な時間情報を決定することができる。ＧＰＳ衛星のそれぞれの軌道が全世界を包含するように選択されているという点で、そしてこのような非常に正確な無線信号が米国政府により無料でユーザに提供されているという点で、ＧＰＳは使用するのに特に魅力的な航行システムである。
【００１２】
図２は移動追跡装置１０のブロック図である。移動追跡装置１０は航行装置５０を含み、航行装置５０は運搬装置の位置に事実上対応するデータを発生することができる。航行装置の選択は、与えられた任意の移動追跡装置に航行信号を供給するために使用される特定の航行システムによって左右される。好ましくは航行装置は多チャネル受信器のようなＧＰＳ受信器であるが、対応する航行システムから信号を取得するために設計された他の受信器を代わりに用いてもよい。たとえば、運搬装置の位置の所要の精度に応じて、航行装置は、ロランＣ（Ｌｏｒａｎ−Ｃ）受信器、またはＧＰＳ受信器に比べて精度の低い他の航行受信器を含んでいてもよい。また航行装置は、中央局と両方向通信を行い、このような両方向通信を実行するために別個に付加的な構成要素を動作させる必要の無いトランシーバを含んでいてもよい。簡単に述べると、このようなトランシーバにより、衛星距離測定手法を実行することが可能になる。この衛星距離測定手法では、宇宙での位置がわかっている２つの衛星から運搬装置および中央局までの距離測定値を使用するだけで運搬装置の位置が決定される。このような航行装置では電力が必要であるので、通常は電源を搭載していない運搬装置、たとえば貨物コンテナ、貨物運搬用鉄道車両、トラック・トレーラ等に取り付けられた移動追跡装置の信頼性のある経済的な動作に対して厳し制約が課される。現在入手できる代表的なＧＰＳ受信器は一般に、動作のため２ワットもの電力を必要とする。ＧＰＳ受信器が位置決定を行うためには、ＧＰＳ受信器をある最小期間だけ付勢して、所与の一組のＧＰＳ衛星から充分な信号情報を取得することにより航行解が得られるようにしなければならない。本発明の主要な利点は、移動追跡装置の航行装置および他の構成要素の作動率または使用率を選択的に下げることにより、移動追跡装置の消費エネルギを大幅に低減することである。特に、運搬装置が停止している間、航行装置の作動率を下げれば、移動追跡装置の消費エネルギは大幅に、たとえば少なくとも１／１００に減らすことができる。
【００１３】
移動追跡装置１０は、航行装置５０から機能的に独立した通信トランシーバ５２を含む。航行装置にトランシーバが含まれていれば、トランシーバ５２の機能は航行装置５０のトランシーバで行うことができる。トランシーバ５２と航行装置５０の両方とも、制御器５８によって作動れる。制御器５８は、クロック・モジュール６０からの信号に応答する。トランシーバ５２は通信リンク１４（図１）を介して中央局に運搬装置の位置を送信し、同じリンクを介して中央局から指令を受信することができる。ＧＰＳ受信器が使用される場合には、トランシーバとＧＰＳ受信器を単一の装置として一体化して、設置と動作の効率を最大限にすることができる。このような一体化装置の一例が、米国カリフォルニア州サニベール所在のトリムブル・ナビゲーション社（Ｔｒｉｍｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）から入手できるギャラクシー・インマーサット・シー／ジーピーエス（Ｇａｌａｘｙ Ｉｎｍａｒｓａｔ Ｃ／ＧＰＳ）一体装置である。これは、中央局と移動追跡装置との間のデータ通信および位置報告に都合のよいように設計されている。ＧＰＳ信号取得と衛星通信の両方に対して単一の目立たないアンテナ５４を使用することができる。
【００１４】
低電力の短距離の無線リンクにより近辺の複数の追跡装置を結合して１つのネットワークを形成し、これにより電力消費を最小にし、このようなネットワークの信頼性および機能性を高く維持することが可能になる。図２に示すように、各追跡装置は、電源６２（これは充電回路６４を介して太陽電池のアレー６６によって充電することができる蓄電池を含んでいてもよい）、ＧＰＳ受信器５０、通信トランシーバ５２、並びに種々のシステムおよび運搬装置センサ６８Ａ乃至６８Ｄと共に、低電力の局部的なトランシーバ７０およびマイクロプロセッサ７２を含む。マイクロプロセッサ７２は追跡装置の他の要素のすべてと連絡して、それらを制御する。トランシーバ７０は、たとえば、無線ローカル・エリア・ネットワークで現在使用されているような市販のスペクトル拡散トランシーバである。スペクトル拡散トランシーバ７０には、それ自身の目立たないアンテナ７４が設けられている。
【００１５】
低電力の局部的なトランシーバ７０を利用することにより、マイクロプロセッサ７２は通信範囲内の他のすべての追跡装置と通信して、動的に構成されたＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）を形成する。このＬＡＮを以後、「マター（ｍｕｔｔｅｒ）ネットワーク」と呼ぶ。このようなマターネットワークが全体的に図３に示されている。図２に示されるような構成の追跡装置を設けた多数の貨物車両８２1 ，８２2 ，．．．，８２n が列車に含まれるときには、これらの追跡装置のすべては情報を交換する。各マイクロプロセッサはそれ自身の電源に結合されているので、各追跡装置が利用できる電力の状態も交換することができる。一旦この情報が利用可能になれば、最も大きな利用可能な電力（すなわち、最も充分に充電された蓄電池）を有する追跡装置がマスタに指定され、他の追跡装置がスレーブとなる。マスタ装置はＧＰＳ位置および速度受信機能を遂行し、これらのデータを列車上の他のすべての追跡装置の識別標識（ＩＤ）と共に組み立て、この情報を単一のパケットで周期的に通信衛星８６を介して中央局８４に送信する。
【００１６】
すべての追跡装置の中で１つのＧＰＳ受信器が（ただ１つの通信トランシーバと共に）一時点においてターンオンされるので、総システム電力が低減される。更に、この機能により、劣化した電源または部分的に働いている電源を有する追跡装置の消費する電力が自動的に減るので、各追跡装置に対する信頼性が向上する。したがって、弱った蓄電池を有する追跡装置は最も電力を消費する機能、すなわちＧＰＳ受信または情報送信および指令受信機能を遂行できないが、損傷した太陽電池または全電荷を保持できない蓄電池を有する追跡装置は、該追跡装置を含む列車が完全に機能する追跡装置も含んでいるときは、まだ完全に機能を果たすことができる。
【００１７】
各追跡装置において、ＧＰＳ受信器（または航行装置）と衛星トランシーバおよびそれらのアンテナは主要な複雑なモジュールであるので、これらのモジュールのどれかが故障した場合、代わりの通信システムが存在しない限り、その追跡装置は動作できなくなる。この機能不全のモジュールを有する追跡装置が完全に動作する追跡装置を含む列車の一部であるとき、図２に示された低電力のスペクトル拡散トランシーバ７０を使用することにより、該機能不全の追跡装置を動作させることができる。これにより、追跡システムの信頼性および追跡装置の信頼性が向上する。信頼性に関する別の特徴は、機能不全の追跡装置がその位置と共にその故障状態を報告でき、これにより修理の予定ができることである。
【００１８】
付加的な信頼性に関する特徴は、正しく機能する追跡装置を含んでいる列車の一部でない機能不全の追跡装置の位置を突き止めることができることである。機能不全の追跡装置を有する車両が孤立している場合（または機能不全の追跡装置が列車上の唯一の追跡装置である場合）、その低電力トランシーバが（電力節約のため）低デューティ・サイクルで監視すなわち「聞き耳を立てる」。機能不全の追跡装置が正しく機能を果たしている追跡装置（これは他の追跡装置に対しＩＤ要求を絶えず送信している）の通信範囲内に入ると、機能不全の追跡装置はそれ自身のＩＤ（識別標識）と状態を表す信号を送出する。この情報は中央局に転送され、中央局でデータが収集される。このようにして、電源、ＧＰＳ受信器、衛星送信器またはアンテナに機能不全のある孤立した追跡装置が、正しく機能している追跡装置の範囲内に入るたびごとに報告される。
【００１９】
複数の追跡装置の間でマスタとスレーブの役割を交換する能力により、送信ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を行うことができ、これによって通信リンクの品質および受信データの完全性が向上する。これを行う理由は、２つの装置の内の一方（すなわち最も充電された蓄電池を有する装置）からの送信信号が衛星への見通し線中の障害物によって生じる陰影損失により重大な減衰を受けることがあるからである。２つの装置の間で選択を行うことにより、この影響を緩和することができる。このような選択を一層多数の装置の間で行えるようにすれば、多数の追跡装置に対する平均電力を犠牲にして通信リンクの品質が改善される。現在、ＧＰＳ機能は最も多くの電力を消費し、この場合、送信選択は２つの追跡装置に限定される。
【００２０】
逆方向のアップ・リンク（車両から衛星へ）および順方向のダウン・リンク（衛星から地上局へ）で情報を送信するために衛星が２つのチャネル（すなわち、２つの周波数または２つのタイム・スロット）を有している場合には、最も充電された蓄電池を有する２つの追跡装置を使用して、受信ダイバーシティを行うことができる。この方式では、地上局が２つの送信をポーリング（ｐｏｌｌｉｎｇ）して、２つの信号の間で選択を行うか又は信号を組み合わせることによってそれらの送信を検出する。この形式のダイバーシティ受信はリンク電力の予算を削減し、これは両方の送信がより低い電力で行えることを意味する。
【００２１】
地上局と車両上の追跡装置との間に両方向リンクがある場合には、戻りリンクを使用して、送信に２つの追跡装置のどちらを使用するか制御することができる。これは、強い方の蓄電池を有する追跡装置がより強く陰になったときに有用であり、蓄電池の電力を節約する助けとなる。
マターモードを使用するために、特定の動作が行えるようにするプロトコルが設けられる。これらの動作には、次のものが含まれる。
【００２２】
（１）２つ以上の独立の追跡装置からネットワークを形成し、どの装置をネットワークのマスタとするか決めること。
（２）マスタ装置とすべてのスレーブ装置との間の定期的な通信でネットワークを維持すること。
（３）１つ以上の装置がマスタ装置の通信範囲の外に出たとき、それらをネットワークから除去すること。
【００２３】
（４）１つ以上の装置がマスタ装置の通信範囲内に入ったとき、それらをネットワークに加えること。
（５）２つ以上のネットワークのマスタ装置が互いの通信範囲内に入ったとき、これらのネットワークを併合すること。
（６）蓄電池電力の弱いマスタ装置から蓄電池電力の一層強いスレーブ装置にマスタ装置の役割を移すこと。
【００２４】
上記の動作は蓄電池の電力を節約するやり方で遂行されなければならない。これは、どの追跡装置からも送信されるデータの量が最小限になるようにすること、および追跡装置の受信器がオンになっていなければならない時間を最小にすることを意味する。これらの目的は、個別のクロツクの限られた精度、有限の誤り率を持つ通信チャネルのような、現実の経済的かつ技術的な制約内で満足しなければならない。
【００２５】
「マターモード」、すなわち動的に構成された移動ＬＡＮの中で一部の追跡装置が互いに通信するモードを記述するために、ある特定の特性およびパラメータを定義しなければならない。図４のタイミング図に示されるように、ネツトワーク内のすべてのスレーブ装置は報告周期の間にそのネツトワークのマスタ装置と通信する。報告周期を短くすると資産の移動の時間分解能が改善されるが、報告周期を長くすると使用電力が少なくなる。報告周期は数個の報告小周期に分割される。報告小周期を短くするとメッセージの再送信を増やして信頼性を向上することができるが、報告小周期を長くするとメッセージの衝突が少なくなり、ネツトワーク当たり収容できる資産数が増える。図２に示すように、各資産上の追跡装置は適度に正確な局部的クロツク６０を含む。このクロツクは、１報告周期にわたって測定された短期間相対クロツク精度と、数日にわたって測定された長期間絶対クロツク精度とを有する。長期間クロツク精度は、ＧＰＳ衛星通信システムとの通信中、または追跡装置が周期的に接触する他の任意の追跡システムまたは通信システムとの通信中に補正される。精度を高くするとシステムの消費電力が少なくなり、他方、精度を低くするとシステムのハードウェアのコストが下がる。
【００２６】
マターモードで追跡装置相互の間で送られるメッセージは、任意のプリアンブルおよび同期ビット、データビット並びに誤り検査ビットを含む送信時間を有する。ポーリングおよび確認ビット対は１つのタイム・スロットを占め、このタイム・スロットはすべての保護バンドおよびターンアラウンド時間を含む。送信時間を短くすると消費電力は少なくなるが、送信時間を長くするとメッセージ送信成功率が大きくなる。追跡装置は２つの異なるチャネルで送信や受信を行うことができる。これらのチャネルは異なる周波数にするか、或いはＰＮ系列スペクトル拡散符号の異なる系列とすることができる。これらのチャネルはチャネル１およびチャネル２と表される。このプロトコルでは、すべての通信に対して同じチャネルを使用することも可能であるが、他の用途でのプロトコルに対するインタフェースがこれら２つのチャネルを使用してもよい。
【００２７】
追跡装置の通信動作は、その追跡装置がどの状態またはモードにあるかに応じて左右される。追跡装置は下記のモードの１つにすることができる。
（１）自律モード： このモードでは、追跡装置は中央局と直接通信する。この追跡装置はマターネットワークに接続されない。
（２）孤児モード： このモードでは、追跡装置（すなわち「孤児」追跡装置）は中央局と通信することができず、マターネットワークに含まれない。中央局は孤児追跡装置の現在の位置についての情報を持っていない。孤児装置はそれの現在位置を表すデータを持っていても、持っていなくてもよい。
【００２８】
（３）マスタ・モード： マスタ追跡装置は中央局と直接通信する。マスタ追跡装置は他の追跡装置とマターネットワークを構成し、このネットワーク内の追跡装置についての情報を中央局に送信する。
（４）スレーブ・モード： 各スレーブ追跡装置は中央局と直接通信しないが、マターネットワークに含まれていて、該装置のセンサ・データおよび随意選択により該装置の位置データをマスタ追跡装置に送る。このスレーブ追跡装置からのデータは次いでマスタ追跡装置により中央局に送信される。
【００２９】
マターネットワークが形成されたとき、新たにネットワークに出入りする追跡装置が無い場合は、次のプロトコルが使用される。例示のためだけに下記の時間を用いる。その時間は１時間の報告周期について［分：秒］で与えられ、マスタ追跡装置およびスレーブ追跡装置はそれぞれ単に「マスタ」および「スレーブ」と呼ぶ。
【００３０】
［００：００−００：０５］ ネットワークのマスタは、チャネル１で「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」を送信する短い（５０ミリ秒）送信時間を除いて、この期間の間、チャネル１で受信するように同調させられる。
送信時間は５秒の期間の真中の１秒の中にランダムに配置される。各小周期に対して、異なるランダム位置が選択される。定常状態（ネットワークに加わるスレーブまたはマスタが無い）の間、何のデータも受信されない。
【００３１】
［０１：００−０１：３９］ この期間は、既存のネットワークに新しい追跡装置を付加するために取って置かれる。この期間は定常状態の動作では使用されない。
［０１：４０−０１：５９］ この期間は、２つ以上の自律追跡装置の間で新しいネットワークを形成するために取って置かれる。この期間は定常状態の動作では使用されない。
【００３２】
［０２：００−１８：００］ この期間は、ポーリングおよび確認の対のために１６×６０／０．１＝９６００個のタイム・スロットに分割される（各スロットの長さは１００ミリ秒である）。
各スレーブ追跡装置は、マスタ追跡装置によって割り当てられたタイム・スロットを有する。マスタ装置は割り当てるタイム・スロットを９６００個の利用可能なスロットの中にランダムに分布させる。各スレーブ装置は、マスタによって特に再割り当てされない限り、１つの報告周期から次の報告周期まで同じタイム・スロットを保持する。スレーブが占有しているタイム・スロットにマスタ・クロックが達した時、マスタ装置はその送信器をターンオンして、「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージを送る。これはタイム・スロットの最初の５０ミリ秒を要する。次にマスタ装置は、その送信器をターンオフし、その受信器をターンオンして、そのチャネル周波数を監視し、「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」という応答があるか調べる。５０ミリ秒の後すなわちタイム・スロットの終わりに、正しい応答を受信してもしなくてもマスタ受信器はターンオフされる。占有された次のタイム・スロットまで、マスタ追跡装置は低電力モードすなわち「スリープ」モードにとどまる。占有された次のタイム・スロットで、この手順が繰り返される。
【００３３】
各スレーブ装置は、（スレーブ装置自身のクロツクにより測定された）スレーブ装置に割り当てられたタイム・スロットの始めの前の、短期間クロツク精度の２倍の時間まで、低電力モードすなわち「スリープ」モードに留まる。この後、スレーブ装置はその受信器をターンオンして、該スレーブ装置に割り当てられたタイム・スロットの終わりの後、短期間のクロツク精度の２倍の時間まで待つ。その後、無線トランシーバはターンオフされる。スレーブ装置は、該スレーブ装置のＩＤ符号を含んでいる「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージを待つ。スレーブ装置がこのメッセージを受信すると、スレーブ装置は直ちにその受信器をターンオフし、その送信器をターンオンして、「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」という応答を送り、低電力モードに戻る。スレーブ装置がマスタ装置から正しい質問メッセージを受信すると、スレーブ装置は受信したメッセージの開始時点を使用して、予定された次の「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージのためにマスタ・クロツクに基づいて該スレーブ装置のクロツクを再同期させる。この手順により、たとえマスタ装置とスレーブ装置の局部的なクロツクが少し異なる速度で動作していても、マスタがスレーブに質問を送信したとき、スレーブが常にその受信器をターンオンさせるようになる。これによりまた、スレーブ装置は可能な限り長い時間の間ターンオフされているので、電力が節約される。
【００３４】
［１８：０１−１９：５９］ 将来の使用のために取って置かれる。
［２０：００−２０：０５］ ００：００−００：０５の繰り返し。
［２０：０６−２１：５９］ ００：０６−０１：５９の繰り返し。
［２２：００−３８：００］ ０２：００−１８：００の期間の間、マスタはすべてのスレーブについてそれらが存在するか問い合わせる。
【００３５】
これらの問い合わせのいずれかが成功した応答を受信しなかった場合には、マスタ装置は（利用可能な９６００個のタイム・スロットの内の）同じタイム・スロットでその特定のスレーブ装置に対して「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージを再送信して、応答を待つ。スレーブ装置が０２：００−１８：００期間の間にその質問を受信していない場合には、０２：００−１８：００期間内のものと同じ時間（すなわち、割り当てられたタイム・スロットの両側の２つの短期間クロツク精度の期間）の間待つ。問い合わせを受信すると、スレーブ装置は応答を送信する。
【００３６】
［３８：０１−３９：５９］ 将来の使用のために取って置かれる。
［４０：００−４０：０５］ ００：００−００：０５の繰り返し。
［４０：０６−４１：５９］ ００：０６−０１：５９の繰り返し。
［４２：００−５８：００］ ０２：００−１８：００の期間および２２：００−３８：００の期間の間にマスタが何か問い合わせを行ったが、スレーブ装置がどちらでも応答しなかった場合には、マスタ装置は同じタイム・スロットでもう１回問い合わせを行う。
【００３７】
スレーブ装置が０２：００−１８：００の期間または２２：００−３８：００の期間の間にその質問を受信しなかった場合には、スレーブはその割り当てられたタイム・スロットの間もう一回待つ。問い合わせを受信した場合には、スレーブ装置は応答を送信する。
［５８：０１−５９：５９］ この期間は多数のマスタ相互の間の通信のために取って置かれる。この期間は定常状態の動作では使用されない。
【００３８】
これで１報告周期が完了する。これと同じ系列が１時間毎に繰り返され、この系列はＧＰＳ、衛星通信、または他の位置探知または通信システムから受信した協定世界時（ＵＴＣ）に同期する。
すべてのメッセージ・パケットが従う一般的なフォーマツトを下記に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
ここで、「ＳＹＮＣＨ」は搬送波同期および記号境界を設定するための同期化プリアンブルである。「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」はパケットの送り先である追跡装置の宛て先アドレスであり、パケットがすべての追跡装置に送られる場合には放送アドレスとすることができる。「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」はソース装置のアドレスである。「Ｃ」はメッセージの型式を指定する制御フィールドである。「ＤＡＴＡ」はメッセージ内の主要な情報である。「ＦＥＣ」はＤＥＳＴ ＡＤＤＲフィールドからＤＡＴＡフィールドまでに形成された誤りに対する順方向誤り補正である。（ＤＡＴＡ以外の）パケットの各セグメントの上の数は、それぞれのセグメントを構成するビット数を示す。
【００４１】
マターモードで使用される異なる形式のメッセージは次の通りである。
「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？”（まだ居るか？）」メッセージ（８８ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットのスレーブ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットのマスタ識別標識、「Ｃ」：”０１”−正規の存在の問い合わせ、「ＤＡＴＡ」：８ビットのクロツク情報、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４２】
「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」メッセージ（９２ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットのスレーブ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットのマスタ識別標識、「Ｃ」：”０２”−正規の存在の応答、「ＤＡＴＡ」：１２ビットのセンサ・データまたは例外、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４３】
「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージ（８８ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの放送アドレス、「ＳＯＵＲＣＥＡＤＤＲ」：２４ビットのネットワークマスタ識別標識、「Ｃ」：”０３”−新メンバを呼び出す、「ＤＡＴＡ」：８ビットのクロツク情報、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４４】
「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージ（９２ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの放送アドレス、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットの自律装置識別標識、「Ｃ」：”０３”−ネットワークを探索、「ＤＡＴＡ」：４ビットの蓄電池レベル、４ビットの進行方向、４ビットの付加的情報（衛星通信の状態、緊急データの存在等）、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４５】
「ＭＥＲＧＥ ＴＷＯ ＭＡＳＴＥＲＳ（２つのマスタを併合せよ）」メッセージ（可変ビット数）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの受信マスタ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットの送信マスタ識別標識、「Ｃ」：”０４”−２つのマスタを併合、「ＤＡＴＡ」：１６ビットのクロツク補正データ、８ビットの送信マスタの速度、８ビットの送信マスタの進行方向、１６ビットの送信マスタのネットワーク内のスレーブ数、スレーブ＃１の２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、スレーブ＃２の２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、．．．、スレーブ＃Ｎの２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４６】
「ＭＥＲＧＥＲ ＳＵＭＭＡＲＹ（併合の要約）」メッセージ（１４４ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの受信マスタ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットの送信マスタ識別標識、「Ｃ」：”０５”−２つのマスタを併合、「ＤＡＴＡ」：１６ビットのクロツク補正データ、８ビットの送信マスタの速度、８ビットの送信マスタの進行方向、１６ビットの送信マスタのネットワーク内で応答しているスレーブ数、１６ビットの受信マスタのネットワーク内で応答しているスレーブ数、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４７】
「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに参加せよ）」メッセージ（１１２ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの自律装置識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットのマスタ識別標識、「Ｃ」：”０６”−ネットワークに参加、「ＤＡＴＡ」：１６ビットのクロツク補正データ、１６ビットのタイム・スロット割り当て、８ビットのマスタの速度、８ビットのマスタの進行方向、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４８】
「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージ（８８ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ：２４ビットのマスタ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットの自律装置識別標識、「Ｃ」：”０７”−ネットワークに参加中、「ＤＡＴＡ」：８ビットの状態およびセンサ・データ、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４９】
「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」メッセージ（可変ビット数）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットのスレーブ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットのマスタ識別標識、「Ｃ」：”０８”−ネットワークのマスタの役割をスレーブに移せ、「ＤＡＴＡ」：１６ビットのクロツク補正データ、８ビットの現在のマスタに問い合わせるタイム・スロット、８ビットの送信マスタの進行方向、１６ビットのネットワーク内のスレーブ数、スレーブ＃１の２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、スレーブ＃２の２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、．．．、スレーブ＃Ｎの２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００５０】
追跡装置を搭載した多数の貨物車両を含む列車は極めて長くなり、前から後ろまで２ｋｍになることがあり得る。天候、軌道に近接した無線反射物体、軌道の曲率の様な種々の環境条件と距離との組み合わせにより、マスタ追跡装置とスレーブ追跡装置との間でメッセージが受信されないということが起こり得る。上記のプロトコルは、各報告周期で多数の試みを行って、マスタ追跡装置とスレーブ追跡装置との間で成功裏に通信が行われるように保証する。更に、これらの試みは大きく離れた時点に行われるので、動いている列車に時間または位置が左右される通信障害物は多数の試みの内の１つが成功できるように変化する。
【００５１】
追跡装置を搭載した車両が送付先に渡されるとき、車両（および追跡装置）は列車から切り離され、列車はそこから離れていく。これが行われるとき、マスタ装置はネットワークからスレーブ装置を取り除く方法を持っていなければならず、またスレーブ装置は自身が今は自律的であることを認識する方法を持っていなければならない。ネットワークから１つ以上の追跡装置を取り除くための手順を以下に述べる。
【００５２】
マスタ装置および任意の残りのスレーブ装置が１つ以上のスレーブ装置から充分な距離だけ（たとえば、５ｋｍ）離れているとき、それらの間の無線通信はもはや不可能になる。１報告周期のすべての小周期（図示されている例では３つの小周期）の間、スレーブ装置はどの「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」メッセージも受信しない。このような受信の無い状態で２つの完全な報告周期が経過したとき、スレーブ装置はそれ自身の状態を自律的な装置の状態に変える。
【００５３】
マスタ装置がそのネットワークからスレーブ装置を取り除くようにするためのプロセスも同様である。マスタが１つのスレーブからの応答を受信しない状態が２つの完全な報告周期にわたって続くと、そのスレーブはネットワークから取り除かれ、マスタはもはやそれに対して問い合わせを行わない。マスタがネットワーク内のすべてのスレーブを失うと、そのマスタは自律的な状態に戻る。
【００５４】
２つのマターネットワークが相互の範囲内に入ると、この２つのマターネットワークは併合して１つのネットワークとなるか、または別々のネットワークのままでなければならない。次のプロトコルが１報告周期にわたる動作を規定する。示された時点は上記の選択されたパラメータ値を使用する例であるが、このプロトコルはパラメータの他の選択に対しても動作する。時間は１時間の報告周期に対する分：秒で与えられる。
【００５５】
［００：００−００：０５］ ネットワークのマスタがチャネル１で「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを送信する短い送信時間以外のこの時間のすべての間、該マスタはチャネル１で聴取（受信）状態にある。
送信時間は５秒の期間の真中の１秒の間にランダムに配置されている。この期間の間、第２のネットワークのマスタ装置は現在、第１のネットワークのマスタ装置の通信範囲内にあり、同様のプロトコルに従っている。これらのネットワークのマスタ装置はこの時間より前では互いに通信していないので、これらのマスタ装置のクロックは互いに同期していない。長期間クロック精度仕様に対する聴取（受信）に費やされる時間の長さは、マスタが確実にオーバーラップするようになっている。００：０５の終わりに、マスタは相互の信号を受信したが、どちらも他方に応答を送らない。
【００５６】
［００：０６−００：５９］ 「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを最初に送信した方のマスタ装置が００：０６に「ＭＥＲＧＥ ＴＷＯ ＭＡＳＴＥＲＳ（２つのマスタを併合せよ）」メッセージを送出する。
他方のマスタ装置はこの情報を記録し、併合が望ましいか否か判定する。２つのマスタ装置の速度および／またはヘッデイング情報（すなわち速度プロフィール）が異なっている場合には、これらの２つのマスタは併合すべきでなく、第２のマスタは何ら応答を行わない。
【００５７】
速度プロフィールが同じであれば、第２のマスタが「ＭＥＲＧＥ ＴＷＯ ＭＡＳＴＥＲＳ（２つのマスタを併合せよ）」メッセージに対しそれ自身の「ＭＥＲＧＥ ＴＷＯ ＭＡＳＴＥＲＳ（２つのマスタを併合せよ）」メッセージで応答する。各マスタは今、両方のネットワークのネットワーク情報を有している。各マスタはここで、異なるネットワークの「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」および「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答タイム・スロットが干渉する衝突を捜す。干渉は２つのネットワークで同じタイム・スロットを占有することを意味してもよく、あるいは近くのスロットを占有することを含めてもよい。干渉が見出された場合、２つのマスタの各々は、干渉しているタイム・スロットを互いに僅かだけ（たとえば、２タイム・スロット）離すことにより、それらが干渉しないようにする。同じタイム・スロットが占有されている場合、この変位の方向は、最初に「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを送信したマスタがそのネットワークのメンバを先に、そして他方のネットワークのメンバを後に動かすように定められる。しかし新しい送信時点は、正しいスレーブ受信器がターンオンされる時間の間になお生じる。
【００５８】
［０１：００−５８：００］ 通常の動作のポーリングを行い、「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」／「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答を一方のマスタで送信し、両方のマスタで受信する。
「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」という問い合わせが送出される時点は少しずらすこともできるが、それでもスレーブ受信器が動作する時間にオーバーラップする。時点のずらされた問い合わせを受信したスレーブは直ちに応答し、スロット位置の知覚された変化に対するそれらの内部タイム・スロットをリセットする。
【００５９】
［５８：０１−５９：５９］ 「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを最初に送信したマスタが５８：０３に「ＭＥＲＧＥＲ ＳＵＭＭＡＲＹ（併合の要約）」メッセージを送出する。
送信しているマスタのネットワーク内で応答しているスレーブの数を表す１６ビットが、送信しているマスタの元のネットワークに属する受信可能なマークを付けたスレーブの数を指定する。同様に、受信しているマスタのネットワーク内で応答しているスレーブの数を表す１６ビットが、他方の受信しているマスタの元のネットワークに属する受信可能なマークを付けられたスレーブの数を指定する。各マスタは今、両方のネットワークからどれだけ多くのスレーブがあるか、他方のマスタが新しいネットワークでスレーブとなるかについての情報を保持する。両方のマスタが同じ数のスレーブから応答を受信した場合には、「ＣＡＬＬＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを最初に送信したマスタが新しいネットワークに対するマスタとなる。新しいネットワークのマスタはこのとき「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを発する。これに対して古いマスタが、「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージで応答する。このとき古いマスタは新しいネットワークでスレーブとなる。
【００６０】
マターネットワークが形成されているものと仮定する。そのスレーブのポーリングの途中で、ネットワークのマスタの蓄電池電力がかなり低くなって、ネットワークのマスタがそのマスタとしての責任を、蓄電池電力がまだ強力であるスレーブの１つに移すように促されることがある。現在のネットワークのマスタがその役割を１つのスレーブに移す用意ができたとき、そのマスタは次の報告周期で役割を移すプロセスを開始する。ネットワークのマスタは、最高の蓄電池電力を有するスレーブを選択する。下記のプロトコルが、マスタとしての役割をネットワークの現在のマスタから複数のスレーブの内の１つに移すために使用される。表される動作は１報告周期である。この場合も、示された時間は上記の選択されたパラメータ値を使用した例であるが、このプロトコルはパラメータの他の選択に対しても動作する。時間は１時間の報告周期に対して［分：秒］で与えられている。
【００６１】
［００：００−０２：００］ ネットワークのマスタが通常のようにその役割を果たす。この時間の間にネットワークのマスタが別のマスタから送信を受けた場合、それは他方のマスタと併合しようとしない。
［０２：００−１８：００］ ネットワークのマスタは、そのマスタとしての役割を移すスレーブを除いて、他のすべてのスレーブに「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」／「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答系列で普通のやり方でポーリングを行う。
【００６２】
このスレーブの予定されたタイム・スロットで、ネットワークのマスタは、マターネットワーク内のすべてのスレーブをポーリングするための識別標識（ＩＤ）およびタイム・スロット情報を含む「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」メッセージを送信する。このメッセージの中に、マスタはそれ自身のＩＤおよびスレーブがマスタをポーリングすべきタイム・スロットも含む。スレーブは「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」メッセージを送信することにより応答する。これにより、スレーブが新しいマスタの役割を引き継いだということ、そして次の報告周期で新しいマスタとしての機能を果たすということが確認される。現在の報告周期では、現存のマスタがいつも通り動作する。「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」／「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答系列を送信し受信する動作は、「ＡＲＥ ＹＯＵＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」／「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ
ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答系列と同じである。
【００６３】
しかし、予定されたスレーブが「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」メッセージを受信しなかった場合には、このスレーブは「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」メッセージを送信しない。この場合、マスタは再び次の報告小周期（２２：００−３８：００）の必要なタイム・スロットに「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」メッセージを送信しようと試みる。この時間の間にマスタがまだスレーブに達することができなかった場合には、マスタは次の報告小周期にスレーブに達しようと試みる。
【００６４】
１報告周期全体の間にマスタがその役割をスレーブに移すことができなかった場合には、マスタは新しいスレーブを選択し、このスレーブに次の報告周期にマスタの役割を移そうと試みる。ネットワークのマスタは、マスタとしての役割を引き受ける用意のできたスレーブを見出すまで、このプロセスを続ける。
マターネットワークが形成されているものと再び仮定する。１つの追跡装置がネットワークに加わろうとしているとき、下記のプロトコルが使用される。示された時間は上記の選択されたパラメータ値を使用した例であるが、このプロトコルはパラメータの他の選択に対しても動作する。時間は１時間の報告周期に対して［分：秒］で与えられている。
【００６５】
［００：００−００：０５］ マスタがチャネル１で「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを送信する短い（５０ミリ秒）送信時間以外のこの時間のすべての間、ネットワークのマスタはチャネル１で受信する。
送信時間は５秒の期間の真中の１秒内にランダムに配置されている。各小周期に対して異なるランダム位置が選択される。
【００６６】
この期間の間、ネットワークのマスタの通信範囲内にこのとき存在する自律的な追跡装置は同様なプロトコルに従う。自律的な装置はそれが利用可能なマスタに耳をそばだてている５秒の真中の１秒内でランダムに５０ミリ秒の「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」という送信メッセージを送信する。このときより前には自律的な装置はマスタと何も通信していないので、マスタのクロックと自律的な装置のクロックは同期していない。長期間クロック精度仕様に対する受信に費やされる時間の長さは、マスタと自律的な装置が必ずオーバーラップするような長さである。００：０５の終わりに、マスタは自律的な装置からの送信を受信しており、また自律的な装置はマスタからの送信を受信しているが、どちらも他方に対して応答を返していない。
【００６７】
［００：０６−００：５９］ 多数のマスタに対して使用される。
［０１：００−０１：３９］ 自律的な装置がその「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを送出してから一定時間（たとえば、６０秒）後に、自律的な装置はそれの受信器をターンオンする。
【００６８】
マスタが「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを受信してから６０秒後に、マスタは「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを送信する。このメッセージには、タイム・スロットおよびクロックの補正情報が含まれている。自律的な装置は、「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージで応答する。このとき、自律的な装置はスレーブとなり、直後の０２：００−１８：００の期間の割り当てられたタイム・スロットで「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」メッセージに応答し始める。
【００６９】
マスタが直ちに自律的な装置から「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」という応答メッセージを受信しない場合には、マスタは「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを３回まで再送信する。応答を受信しない場合には、自律的な装置はネットワークのメンバでないと仮定される。同様に、自律的な装置は、それ自身に宛てられた「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージの受信を待ち、応答する。自律的な装置がそれ宛ての「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを受信しない場合には、マスタから受信した最後のメッセージの後、ある期間（たとえば、５秒）の間、自律的な装置はそのメッセージの受信を待ち続ける。自律的な装置が「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを受信および応答しなかった場合には、自律的な装置は更に５秒待つことにより、メッセージが再び送られた場合（マスタが応答を受信しなかった場合）にはメッセージを受信し、メッセージを受信した場合には再び応答する。
【００７０】
２つ以上の自律的な装置からの送信をマスタが受信した場合には、マスタは００：００−００：０５期間の間に送信をした各自律的装置に対して上記の問い合わせ／応答手順を遂行する。自律的な装置は、マスタがそれらの自律的な装置からの「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを受信した順にアドレス指定される。
【００７１】
［０１：４０−５９：５９］ 通常のネットワーク・ポーリング動作。
２つ以上の自律的な追跡装置を組み合わせてネットワークを形成するとき、下記のプロトコルが使用される。
［００：００−００：０５］ この期間の間、相互の通信範囲内にある多数の自律的な追跡装置は５秒の期間の真中の１秒内でランダムに５０ミリ秒の送信メッセージ「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワーク探索中）」を送出する。
【００７２】
この時点より前では自律的な装置は互いに通信していなかったので、これらの装置のクロックは同期していない。長期間クロック精度仕様に対して受信に費やされる時間の長さは、自律的な装置の送信と受信のすべてがオーバーラップするような長さである。００：０５の終わりに、自律的な装置は互いの「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを受信しているが、応答は送信していない。各自律的装置はそれが受信した他の自律的な装置のすべての識別標識を記録する。自律的な装置は個々に、受信したすべての識別標識およびそれら自身の識別標識を昇順に分類する。すべての識別標識は独特であるので、重複するものは無い。
【００７３】
いずれかの自律的な装置がマスタ装置の「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを受信した場合には、その自律的な装置はマスタに加わろうとする。その自律的な装置は他の自律的な装置と結び付こうとはしない。
［００：０６−０１：３９］ 装置がマスタに加わるために使用される（上記参照）。
【００７４】
［００：１：４０−０１：５９］ 各装置はその識別標識分類リストを調べる。リストの最小の値としてそれ自身の識別標識を持つ装置はこのとき、数個の「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを受信したマスタとして作用する。
代案として、アドレス、蓄電池レベルおよび他のパラメータに基づいて独特のマスタを決める任意のアルゴリズムを使用することができる。次にこのひとり決めのマスタは、０１：４０−０１：４４内のランダムな時点を選択して、リスト上の他のすべての自律的な装置に宛てられた一連の「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージの送信を開始する。このメッセージには、新しいネットワークに対するタイム・スロットおよびクロックの補正情報が含まれている。
【００７５】
自律的な装置は０１：４０にそれらの受信器をターンオンして、送信を監視する。自律的な識別標識としてそれ自身の識別標識を持ち且つマスタ識別標識としてそれ自身の内部リスト上の最低の番号を持つ「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを自律的な装置が受信したとき、その自律的な装置は「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージで応答する。すべての「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」／「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージが交換された後、この新しいネットワークはひとり決めのマスタと成功裏に加わった自律的な装置のすべてとによって完全に形成された状態になる。成功裏にネットワークに加わらなかった自律的な装置は、この報告周期の残りの間、自律的な状態に留まる。
【００７６】
［０２：００−５９：５９］ 通常のネットワーク・ポーリング動作。
上記のプロトコルは図５乃至図８の流れ図に要約して図示されている。図５は、１つのスレーブをポーリングするためのマスタでのプロセスを示す流れ図である。各スレーブに対して、マスタは同様の論理を繰り返す。ステップ５０１で、モードがマスタにセットされる。ステップ５０２で、スレーブ装置のポーリング時点までマスタ装置は「スリープ（休眠）」する。ポーリング時点になると、ステップ５０３で、マスタ装置は「起動して」スレーブ装置にポーリング信号を送信する。次に判定ブロック５０４で試験を行って、スレーブから応答を受信したか判定する。応答を受信していれば、ステップ５０５で、受信したスレーブ情報が退避され、次いでステップ５０６で、そのスレーブに対する故障計数値が零にセットされる。プロセスはループを介してステップ５０２に戻る。しかし、応答が受信されなかった場合には、ステップ５０７で、そのスレーブに対する故障計数値が増加させられる。判定ブロック５０８で試験が行われ、そのスレーブに対する故障計数値が６に等しいか判定される。故障計数値が６に等しくなければ、プロセスはループでステップ５０２に戻る。故障計数値が６に等しければ、ステップ５０９で、マスタのスレーブ分類リストからスレーブが除かれる。次に判定ブロック５１０で試験が行われ、マスタのスレーブ分類リスト上のスレーブ数が１以上であるか判定される。スレーブ数が１以上であれば、プロセスはループでステップ５０２に戻る。スレーブ数が１以上でなければ、ステップ５１１で、その装置に対するモードは自律にセットされ、プロセスを出る。
【００７７】
図６は情報をマスタに送信して状態を自律に変えるためのスレーブでのプロセスを示す流れ図である。ステップ６０１で、モードは最初はスレーブにセットされる。ステップ６０２で、スレーブ装置の予定されたタイム・スロットまでスレーブ装置は「スリープ」する。スレーブ装置の予定されたタイム・スロットに達したとき、ステップ６０３で、スレーブ装置は「起動（ウェーク・アップ）」して、マスタ装置からのポーリングの受信を待つ。次に判定ステップ６０４で試験が行われ、マスタからのポーリングを受信したか判定される。マスタからのポーリングを受信した場合には、ステップ６０５で、スレーブは位置およびセンサの情報をマスタに送信し、次いでステップ６０６で、そのスレーブに対する故障計数値が零にセットされる。次にステップ６０７で、次の報告周期の第１の小周期の予定されたタイム・スロットに対して起動タイマがセットされる。プロセスはループでステップ６０２に戻る。しかし、応答が受信されない場合には、ステップ６０８でそのスレーブに対する故障計数値が増加させられる。判定ブロック６０９で試験が行われ、そのスレーブに対する故障計数値が６に等しいか判定される。故障計数値が６に等しくない場合には、ステップ６１０で次の報告周期の第１の小周期の予定されたタイム・スロットに対して起動タイマがセットされ、プロセスはループでステップ６０２に戻る。故障計数値が６に等しい場合には、ステップ６１１でスレーブ装置の状態は自律に変えられる。
【００７８】
図７は、２つの設定されたネットワークを併合するためのマスタ装置でのプロセスに対する流れ図を示す。ステップ７０１で、モードは最初はマスタにセットされる。期間００：００−００：０５の間に判定ステップ７０２で試験が行われ、別のマスタ装置が送信しているか判定する。別のマスタ装置が送信していなければ、プロセスは終了する。別のマスタ装置が送信していれば、判定ステップ７０３で更に試験が行われ、別のマスタ装置の速度プロフィールが本マスタ装置の速度プロフィールに合致するか判定する。合致していなければ、プロセスは終了する。合致すれば、判定ステップ７０４でもう１つの試験が行われ、マスタ装置がスレーブ装置になるべきか判定する。このマスタがスレーブ装置になるべき場合には、判定ブロック７０５に示されるようにこのマスタは００：０６−００：３０で他方のマスタ装置からの「ＭＡＳＴＥＲ， ＢＥＣＯＭＥ ＳＬＡＶＥ（マスタ、スレーブになれ）」というメッセージの受信を待つ。そのメッセージが受信されない場合には、プロセスは終了する。そのメッセージが受信された場合には、メッセージ受信時に、ステップ７０６で、本マスタ装置はそのネットワーク情報を他方のマスタ装置に送信し、次にステップ７０７でそのモードを自律にセットする。期間０１：００−０１：３９に、ステップ７０８で、マスタ装置は他方のマスタ装置のスレーブ装置となり、ネットワークを併合するプロセスが完了する。
【００７９】
一方、判定ステップ７０４での判定により、本マスタ装置がマスタ装置のままでいるべき場合には、時点００：０６にステップ７０９で本マスタ装置は「ＭＡＳＴＥＲ， ＢＥＣＯＭＥ ＳＬＡＶＥ（マスタ、スレーブになれ）」というメッセージを送信する。次にステップ７１０で、マスタ装置は他方のマスタ装置がそのネットワーク情報を送信するのを待つ。マスタ装置が他方のマスタ装置からネットワーク情報を受信しない場合には、プロセスは終了する。しかし、ネットワーク情報を受信したとき、ステップ７１１で期間０１：００−０１：３９に他方のマスタ装置が本マスタ装置のスレーブ分類リストに追加され、ネットワーク併合のプロセスが完了する。
【００８０】
図８は、マスタの役割をスレーブ装置に移すためのマスタ装置におけるプロセスに対する流れ図を示す。ステップ８０１で、モードは最初はマスタにセットされる。判定ステップ８０２で試験が行われ、蓄電池が低レベルか判定する。これは期間の初めに行われる。蓄電池が低レベルでなければ、プロセスは終了する。しかし蓄電池が低レベルであれば、判定ステップ８０３で更に試験が行われ、一層高い蓄電池電力を持つスレーブ装置が存在するか判定する。一層高い蓄電池電力を持つスレーブ装置が存在しなければ、プロセスは終了する。一層高い蓄電池電力を持つスレーブ装置が存在すれば、ステップ８０４で最高の蓄電池電力を持つスレーブ装置が、新しいマスタ装置となるように選択される。期間００：０６−００：５９に、マスタ装置はより強い蓄電池を持っているかも知れない別のマスタ装置からの送信を待つ。判定ブロック８０５でこのようなマスタが存在すると判定された場合には、図７を参照して説明した手順がステップ８０６で呼び出される。判定ブロック８０５でこのようなマスタが存在しないと判定された場合には、期間０１：００−０１：３９に、自律的な装置をネットワークに付加するというプロセスはステップ８０７で禁止される。次にステップ８０８で、ポーリング問い合わせ／応答手順が行われる。ただし、新しいマスタ装置となるように選択されたスレーブ装置は「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージでポーリングされない。その代わりにステップ８０９で、「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」というメッセージがそのスレーブ装置にそのタイム・スロットで送信される。判定ステップ８１０で、マスタ装置は、新しいマスタ装置となるように選択されたスレーブ装置からの「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」というメッセージを待つ。そのメッセージが受信された場合には、マスタ装置は報告周期の残りの間、マスタ装置としての機能を果たし続けるが、報告周期の終わりにステップ８１１でマスタ装置はその状態をスレーブに変える。こうして、そのマスタの役割をスレーブに移すプロセスが完了する。
【００８１】
しかし、新しいマスタ装置となるように選択されたスレーブ装置から「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」というメッセージを受信しなかった場合には、ステップ８１２で次の小周期まで現在のマスタ装置は待つ。判定ステップ８１３で、この現在の報告周期内のすべての小周期（図４参照）が使い尽くされなかったと判定された場合には、プロセスはループでステップ８０８に戻り、そこで問い合わせ／応答プロトコルが繰り返される。マスタ装置は再び、新しいマスタとなるように選択されたスレーブ装置からの「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」というメッセージの受信を待つ。メッセージが受信されず、その報告周期に対するすべての小周期が使い尽くされた場合には、プロセスはループで判定ステップ８０２に戻ることによりプロセスを再開し、今度は異なるスレーブ装置が新しいマスタ装置となるように選択する。
【００８２】
本発明のいくつかの好ましい特徴をここに図示し、説明してきたが、熟練した当業者は多数の変形および変更を考えつき得よう。したがって、特許請求の範囲は本発明の趣旨に合致するこのようなすべての変形および変更を包含するように記述されていることが理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による独立の移動追跡装置を用いる代表的な資産追跡システムのブロック図である。
【図２】図１に示された追跡システムで使用される追跡装置を更に詳細に示すブロック図である。
【図３】本発明によって実施される移動ローカル・エリア・ネットワークの構成を示すブロック図である。
【図４】マターモードの通信のために使用される時間の構成を示すタイミング図である。
【図５】スレーブ装置をポーリングするためにマスタ装置で用いられるプロセスを示す流れ図である。
【図６】情報をマスタ装置に送信し且つ状態を自律状態に変えるためにスレーブ装置で用いられるプロセスを示す流れ図である。
【図７】２つの設定されたローカル・エリア・ネットワークを併合するプロセスを示す流れ図である。
【図８】マスタの役割をスレーブに移すためにマスタ装置で用いられるプロセスの流れ図である。
【符号の説明】
１０ 移動追跡装置
１２ 車両
１８ 中央局
【産業上の利用分野】
本発明は資産の追跡に関するものであり、更に詳しくは宇宙をベースとした広域測位システム（ＧＰＳ）を使用する、商品や運搬装置等の資産の追跡に関するものである。商品は追跡する必要のある資産の例であるが、商品を輸送するための貨物コンテナ、コンテナ・トラックおよび鉄道車両自体も追跡する必要のある資産である。
【０００２】
【従来の技術】
製造工場、倉庫または港から目的地への輸送される商品は通常、追跡して、適切な時に安全な引き渡しが行えるようにする。従来の追跡の一部は、輸送文書および流通証券を使用して行われてきた。これらの中のあるものは商品とともに運ばれ、他のものは郵便または定期便によって受領目的地に送られる。この紙の追跡により記録が得られるが、これは商品が安全に引き渡しされ、受領された場合のみ完了する。しかし、輸送中、商品の所在と位置を知ることが必要になることがある。商品の位置の情報は、在庫管理、日程管理および監視に使用することができる。
【０００３】
輸送者は、自分の運搬装置を追跡し、運搬装置にどんな商品が積み込まれたかを知ることにより、商品の位置についての情報を提供してきた。商品は、たとえば輸送コンテナやコンテナ・トラックに積み込まれ、これらの輸送コンテナやコンテナ・トラックが鉄道車両に積み込まれることが多い。そのような運搬装置を追跡するために種々の装置が使用されてきた。鉄道車両の場合には、鉄道車両に取り付けられた受動的な無線周波（ＲＦ）トランスポンダを使用することにより、各車両が中間局を通過するときの各車両のチェックを容易にし、車両の識別標識をする。次にこの情報は、無線信号または陸上線路により、車両の位置を追跡している中央局に送られる。しかしこの手法には、特定の鉄道車両が長時間にわたって待避線に止まっている間は中間局を通過しないという欠陥がある。更に、中間局の設備は高価であるので、鉄道線路のレイアウトに応じて、間隔を変えて中間局を設置するという妥協が必要となる。したがって位置情報の精度は、鉄道線路上の場所に応じて変わる。
【０００４】
最近、列車等の種々の運搬装置を追跡するために移動追跡装置が使用されてきた。通信はセル状移動電話またはＲＦ無線リンクによって行われてきた。このような移動追跡装置は一般に、すぐ使える電源のある機関車に据え付けられる。しかし、輸送コンテナ、コンテナ・トラック・トレーラおよび鉄道車両の場合には、同様な電源は容易に利用できない。コンテナおよび運搬装置に取り付けられ得る移動追跡装置は、確実で経済的な動作を行うために電力効率が良くなければならない。通常、移動追跡装置は、一組の航行局によって送信される航行信号に応動する航行装置たとえば広域測位システム（ＧＰＳ）受信器または他の適当な航行装置を含んでいる。これらの航行局は宇宙局であっても、地上局であってもよい。何れの場合にも、航行装置は、航行信号に基づいて運搬装置の位置を表すデータを供給することができる。更に、運搬装置に取り付けられた検知素子から取得された運搬装置位置データおよび他のデータを遠隔位置に送信するための適当な電磁放出器を追跡装置に含めることができる。現在の資産位置決定法では、位置を決定して中央局に報告するハードウェアを各被追跡品目に個々に装着していなければならない。このように、被追跡資産は輸送中の他の資産または自分自身に対するそれらの可能な関係を完全に「知らない」。このようなシステムでは、中央局に報告する際に、報告している資産の数にほぼ比例する帯域幅を必要とする。このようなシステム全体の総電力消費も被追跡資産の数に比例する。更に、航行装置および電磁放出器は共に、作動されたとき移動追跡装置の総電力消費の大きな部分を必要とするので、このような装置を作動するそれぞれの割合を制御し、それぞれのデューティサイクルを制限することにより、移動追跡装置の総電力消費を最小にすることが望ましい。
【０００５】
現在のほとんどの資産追跡システムは陸上形システムであり、その中では資産上の無線装置は公衆陸上移動無線ネットワークまたはセル状ネットワークのような固定ネットワークの中間局に情報を送信する。これらのネットワークは広範なサービス範囲を持たず、資産追跡装置は高価である。オムニトラックス（ＯＭＮＩＴＲＡＣＫＳ）として知られているクアルコム社（Ｑｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃ．）によって開発された衛星をベースとしたトラック追跡システムは、米国およびカナダで稼働している。このシステムを動作させるためには専用の指向性アンテナおよびかなりの電力が必要であり、２つの衛星から求められる運搬装置の位置は約１／４ｋｍの精度で得られる。また米国特許第５，１２９，６０５号に説明されているは列車の機関車に設置されていて、位置報告を作成するための入力信号を供給するために、ＧＰＳ受信器、車輪タコメータ、トランスポンダおよび機関士からの手動入力を使用している。この鉄道車両測位システムは、蓄電池電力を使用できるように容易に改造できないので、機関車をベースとしたもの以外の用途には適していない。
【０００６】
【発明の概要】
したがって本発明の１つの目的は、最小限の電力および帯域幅を使用して、多数の資産を実用的に追跡できるようにする被追跡資産のローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を提供することである。
本発明によれば、きわめて接近した複数の移動追跡装置の間に移動ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）が設定される。少なくとも１つのネットワークノードの正確な位置がわかっている移動ＬＡＮ内での資産の接続に従って、資産の位置が近似的に突き止められる。各被追跡資産はその位置を独立に決定して中央局に報告する能力を持つことができる。また各資産は、ＬＡＮを介して他の協力的な資産と局部的に通信する能力も有している。被追跡資産固有の移動性のため、移動ＬＡＮは、低電力のスペクトル拡散トランシーパを使用する無線ネットワークであるのが好ましい。移動ＬＡＮは動的に再構成することができるので、他の協力的な資産が近づくとそれらは該ネットワークに加わることができ、他の協力的な資産が離れるとそれらはネットワークから去ることができる。
【０００７】
ネットワーク内では、１つの資産を「マスタ」として指定し、他のすべての資産を「スレーブ」として指定するプロトコルが設定される。マスタ資産はそれ自身の正確な地理的な位置を決定する責任を負う。これはロラン（ＬＯＲＡＮ）、オメガ（ＯＭＥＧＡ）、宇宙をベースとした広域測位システム（ＧＰＳ）、または他の航法援助施設を介して行うことができる。ＬＡＮ内で動作しているとき、スレーブ資産はそれらの識別標識（ＩＤ）をローカル・プロトコルに従ってマスタ資産に報告し、電力節約のためそれら自身の位置は決定しない。マスタはその位置および識別標識と共に、ＬＡＮ内の他の資産の各々の識別標識を中央局に報告する。このとき中央局は、各識別標識に関連する資産が、マスタにより報告された地理的な位置の通信範囲内にあるということを知ることができる。スレーブ資産の位置の不確かさは、先験的に知られているＬＡＮの可能な地理的な範囲によって制限される。
【０００８】
本発明の好ましい実施態様では、鉄道車両測位追跡システムが、鉄道貨物車両に取り付けられた独立の移動追跡装置を含む。これらの追跡装置は蓄電池から電力を供給され、広域測位衛星（ＧＰＳ）受信および通信送信能力を有する。追跡装置には、きわめて接近した（約１ｋｍ以内の）貨物車両上の装置との間にきわめて低電力の無線データ・リンクをそなえている。この無線リンクにより、同じ列車の一部である複数の装置は情報を共通に使うことができる。情報を共通に使うことにより、単一のＧＰＳ受信器および単一の通信送信器を使用することができる。ＧＰＳ受信および通信送信機能は装置が遂行する最も電力を消費する仕事であるので、このように情報を共通に使うことにより、列車上の装置が消費する平均電力が少なくなる。動作していないＧＰＳ受信器または通信送信器を有する装置がＬＡＮを介して位置および追跡情報を供給し続けることにより、システムの信頼度が著しく向上する。
【０００９】
新規性があると考えられる本発明の特徴は特許請求の範囲に記載されている。しかし、本発明ならびに本発明の上記以外の目的および利点は、付図とともに以下の説明を参照することにより最も良く理解することができよう。
【００１０】
【好適実施態様の説明】
図１はＧＰＳ衛星配列からの航行信号を用いる移動追跡装置を示す。しかし、前に述べたようにＧＰＳの代わりに他の航行システムを使用することができる。追跡または監視すべきそれぞれの貨物運搬装置たとえば車両１２Ａ乃至１２Ｄに、一組の移動追跡装置１０Ａ乃至１０Ｄが取り付けられる。各移動追跡装置（以後まとめて１０と表す）と遠隔の中央局１８との間に、通信リンク１４、たとえば通信衛星１６を介した衛星通信リンクを設けることができる。中央局１８には、一人以上の操作員が配置され、それぞれの移動追跡装置を含む各車両に対する位置および状態の情報を表示するための適当な表示装置等が設けられている。適当な検知素子で測定された車両の状態または事象を送信するために、通信リンク１４を都合よく使用することができる。通信リンク１４は片方向（移動追跡装置から遠隔の中央局へ）または両方向とすることができる。両方向の通信リンクでは、メッセージおよび指令を追跡装置に送ることができるので、通信の信頼度が更に向上する。ＧＰＳ衛星の配列、たとえばＧＰＳ衛星２０Ａおよび２０Ｂは、非常に正確な航行信号を供給する。これらの航行信号は、適当なＧＰＳ受信器によって取得したとき、車両の位置および速度を決定するために使用することができる。
【００１１】
簡単に述べると、ＧＰＳは米国国防省によって開発され、１９８０年代を通じて次第に稼働されてきた。ＧＰＳ衛星はスペクトル拡散（ＳＳ）技術を使用して、Ｌ周波帯の周波数の無線信号を絶えず送信する。送信される無線信号は擬似ランダム系列を伝える。これらの擬似ランダム系列により、ユーザは地表上の位置（約１００フィート以内）、速度（約０．１ＭＰＨ以内）および精密な時間情報を決定することができる。ＧＰＳ衛星のそれぞれの軌道が全世界を包含するように選択されているという点で、そしてこのような非常に正確な無線信号が米国政府により無料でユーザに提供されているという点で、ＧＰＳは使用するのに特に魅力的な航行システムである。
【００１２】
図２は移動追跡装置１０のブロック図である。移動追跡装置１０は航行装置５０を含み、航行装置５０は運搬装置の位置に事実上対応するデータを発生することができる。航行装置の選択は、与えられた任意の移動追跡装置に航行信号を供給するために使用される特定の航行システムによって左右される。好ましくは航行装置は多チャネル受信器のようなＧＰＳ受信器であるが、対応する航行システムから信号を取得するために設計された他の受信器を代わりに用いてもよい。たとえば、運搬装置の位置の所要の精度に応じて、航行装置は、ロランＣ（Ｌｏｒａｎ−Ｃ）受信器、またはＧＰＳ受信器に比べて精度の低い他の航行受信器を含んでいてもよい。また航行装置は、中央局と両方向通信を行い、このような両方向通信を実行するために別個に付加的な構成要素を動作させる必要の無いトランシーバを含んでいてもよい。簡単に述べると、このようなトランシーバにより、衛星距離測定手法を実行することが可能になる。この衛星距離測定手法では、宇宙での位置がわかっている２つの衛星から運搬装置および中央局までの距離測定値を使用するだけで運搬装置の位置が決定される。このような航行装置では電力が必要であるので、通常は電源を搭載していない運搬装置、たとえば貨物コンテナ、貨物運搬用鉄道車両、トラック・トレーラ等に取り付けられた移動追跡装置の信頼性のある経済的な動作に対して厳し制約が課される。現在入手できる代表的なＧＰＳ受信器は一般に、動作のため２ワットもの電力を必要とする。ＧＰＳ受信器が位置決定を行うためには、ＧＰＳ受信器をある最小期間だけ付勢して、所与の一組のＧＰＳ衛星から充分な信号情報を取得することにより航行解が得られるようにしなければならない。本発明の主要な利点は、移動追跡装置の航行装置および他の構成要素の作動率または使用率を選択的に下げることにより、移動追跡装置の消費エネルギを大幅に低減することである。特に、運搬装置が停止している間、航行装置の作動率を下げれば、移動追跡装置の消費エネルギは大幅に、たとえば少なくとも１／１００に減らすことができる。
【００１３】
移動追跡装置１０は、航行装置５０から機能的に独立した通信トランシーバ５２を含む。航行装置にトランシーバが含まれていれば、トランシーバ５２の機能は航行装置５０のトランシーバで行うことができる。トランシーバ５２と航行装置５０の両方とも、制御器５８によって作動れる。制御器５８は、クロック・モジュール６０からの信号に応答する。トランシーバ５２は通信リンク１４（図１）を介して中央局に運搬装置の位置を送信し、同じリンクを介して中央局から指令を受信することができる。ＧＰＳ受信器が使用される場合には、トランシーバとＧＰＳ受信器を単一の装置として一体化して、設置と動作の効率を最大限にすることができる。このような一体化装置の一例が、米国カリフォルニア州サニベール所在のトリムブル・ナビゲーション社（Ｔｒｉｍｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）から入手できるギャラクシー・インマーサット・シー／ジーピーエス（Ｇａｌａｘｙ Ｉｎｍａｒｓａｔ Ｃ／ＧＰＳ）一体装置である。これは、中央局と移動追跡装置との間のデータ通信および位置報告に都合のよいように設計されている。ＧＰＳ信号取得と衛星通信の両方に対して単一の目立たないアンテナ５４を使用することができる。
【００１４】
低電力の短距離の無線リンクにより近辺の複数の追跡装置を結合して１つのネットワークを形成し、これにより電力消費を最小にし、このようなネットワークの信頼性および機能性を高く維持することが可能になる。図２に示すように、各追跡装置は、電源６２（これは充電回路６４を介して太陽電池のアレー６６によって充電することができる蓄電池を含んでいてもよい）、ＧＰＳ受信器５０、通信トランシーバ５２、並びに種々のシステムおよび運搬装置センサ６８Ａ乃至６８Ｄと共に、低電力の局部的なトランシーバ７０およびマイクロプロセッサ７２を含む。マイクロプロセッサ７２は追跡装置の他の要素のすべてと連絡して、それらを制御する。トランシーバ７０は、たとえば、無線ローカル・エリア・ネットワークで現在使用されているような市販のスペクトル拡散トランシーバである。スペクトル拡散トランシーバ７０には、それ自身の目立たないアンテナ７４が設けられている。
【００１５】
低電力の局部的なトランシーバ７０を利用することにより、マイクロプロセッサ７２は通信範囲内の他のすべての追跡装置と通信して、動的に構成されたＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）を形成する。このＬＡＮを以後、「マター（ｍｕｔｔｅｒ）ネットワーク」と呼ぶ。このようなマターネットワークが全体的に図３に示されている。図２に示されるような構成の追跡装置を設けた多数の貨物車両８２1 ，８２2 ，．．．，８２n が列車に含まれるときには、これらの追跡装置のすべては情報を交換する。各マイクロプロセッサはそれ自身の電源に結合されているので、各追跡装置が利用できる電力の状態も交換することができる。一旦この情報が利用可能になれば、最も大きな利用可能な電力（すなわち、最も充分に充電された蓄電池）を有する追跡装置がマスタに指定され、他の追跡装置がスレーブとなる。マスタ装置はＧＰＳ位置および速度受信機能を遂行し、これらのデータを列車上の他のすべての追跡装置の識別標識（ＩＤ）と共に組み立て、この情報を単一のパケットで周期的に通信衛星８６を介して中央局８４に送信する。
【００１６】
すべての追跡装置の中で１つのＧＰＳ受信器が（ただ１つの通信トランシーバと共に）一時点においてターンオンされるので、総システム電力が低減される。更に、この機能により、劣化した電源または部分的に働いている電源を有する追跡装置の消費する電力が自動的に減るので、各追跡装置に対する信頼性が向上する。したがって、弱った蓄電池を有する追跡装置は最も電力を消費する機能、すなわちＧＰＳ受信または情報送信および指令受信機能を遂行できないが、損傷した太陽電池または全電荷を保持できない蓄電池を有する追跡装置は、該追跡装置を含む列車が完全に機能する追跡装置も含んでいるときは、まだ完全に機能を果たすことができる。
【００１７】
各追跡装置において、ＧＰＳ受信器（または航行装置）と衛星トランシーバおよびそれらのアンテナは主要な複雑なモジュールであるので、これらのモジュールのどれかが故障した場合、代わりの通信システムが存在しない限り、その追跡装置は動作できなくなる。この機能不全のモジュールを有する追跡装置が完全に動作する追跡装置を含む列車の一部であるとき、図２に示された低電力のスペクトル拡散トランシーバ７０を使用することにより、該機能不全の追跡装置を動作させることができる。これにより、追跡システムの信頼性および追跡装置の信頼性が向上する。信頼性に関する別の特徴は、機能不全の追跡装置がその位置と共にその故障状態を報告でき、これにより修理の予定ができることである。
【００１８】
付加的な信頼性に関する特徴は、正しく機能する追跡装置を含んでいる列車の一部でない機能不全の追跡装置の位置を突き止めることができることである。機能不全の追跡装置を有する車両が孤立している場合（または機能不全の追跡装置が列車上の唯一の追跡装置である場合）、その低電力トランシーバが（電力節約のため）低デューティ・サイクルで監視すなわち「聞き耳を立てる」。機能不全の追跡装置が正しく機能を果たしている追跡装置（これは他の追跡装置に対しＩＤ要求を絶えず送信している）の通信範囲内に入ると、機能不全の追跡装置はそれ自身のＩＤ（識別標識）と状態を表す信号を送出する。この情報は中央局に転送され、中央局でデータが収集される。このようにして、電源、ＧＰＳ受信器、衛星送信器またはアンテナに機能不全のある孤立した追跡装置が、正しく機能している追跡装置の範囲内に入るたびごとに報告される。
【００１９】
複数の追跡装置の間でマスタとスレーブの役割を交換する能力により、送信ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を行うことができ、これによって通信リンクの品質および受信データの完全性が向上する。これを行う理由は、２つの装置の内の一方（すなわち最も充電された蓄電池を有する装置）からの送信信号が衛星への見通し線中の障害物によって生じる陰影損失により重大な減衰を受けることがあるからである。２つの装置の間で選択を行うことにより、この影響を緩和することができる。このような選択を一層多数の装置の間で行えるようにすれば、多数の追跡装置に対する平均電力を犠牲にして通信リンクの品質が改善される。現在、ＧＰＳ機能は最も多くの電力を消費し、この場合、送信選択は２つの追跡装置に限定される。
【００２０】
逆方向のアップ・リンク（車両から衛星へ）および順方向のダウン・リンク（衛星から地上局へ）で情報を送信するために衛星が２つのチャネル（すなわち、２つの周波数または２つのタイム・スロット）を有している場合には、最も充電された蓄電池を有する２つの追跡装置を使用して、受信ダイバーシティを行うことができる。この方式では、地上局が２つの送信をポーリング（ｐｏｌｌｉｎｇ）して、２つの信号の間で選択を行うか又は信号を組み合わせることによってそれらの送信を検出する。この形式のダイバーシティ受信はリンク電力の予算を削減し、これは両方の送信がより低い電力で行えることを意味する。
【００２１】
地上局と車両上の追跡装置との間に両方向リンクがある場合には、戻りリンクを使用して、送信に２つの追跡装置のどちらを使用するか制御することができる。これは、強い方の蓄電池を有する追跡装置がより強く陰になったときに有用であり、蓄電池の電力を節約する助けとなる。
マターモードを使用するために、特定の動作が行えるようにするプロトコルが設けられる。これらの動作には、次のものが含まれる。
【００２２】
（１）２つ以上の独立の追跡装置からネットワークを形成し、どの装置をネットワークのマスタとするか決めること。
（２）マスタ装置とすべてのスレーブ装置との間の定期的な通信でネットワークを維持すること。
（３）１つ以上の装置がマスタ装置の通信範囲の外に出たとき、それらをネットワークから除去すること。
【００２３】
（４）１つ以上の装置がマスタ装置の通信範囲内に入ったとき、それらをネットワークに加えること。
（５）２つ以上のネットワークのマスタ装置が互いの通信範囲内に入ったとき、これらのネットワークを併合すること。
（６）蓄電池電力の弱いマスタ装置から蓄電池電力の一層強いスレーブ装置にマスタ装置の役割を移すこと。
【００２４】
上記の動作は蓄電池の電力を節約するやり方で遂行されなければならない。これは、どの追跡装置からも送信されるデータの量が最小限になるようにすること、および追跡装置の受信器がオンになっていなければならない時間を最小にすることを意味する。これらの目的は、個別のクロツクの限られた精度、有限の誤り率を持つ通信チャネルのような、現実の経済的かつ技術的な制約内で満足しなければならない。
【００２５】
「マターモード」、すなわち動的に構成された移動ＬＡＮの中で一部の追跡装置が互いに通信するモードを記述するために、ある特定の特性およびパラメータを定義しなければならない。図４のタイミング図に示されるように、ネツトワーク内のすべてのスレーブ装置は報告周期の間にそのネツトワークのマスタ装置と通信する。報告周期を短くすると資産の移動の時間分解能が改善されるが、報告周期を長くすると使用電力が少なくなる。報告周期は数個の報告小周期に分割される。報告小周期を短くするとメッセージの再送信を増やして信頼性を向上することができるが、報告小周期を長くするとメッセージの衝突が少なくなり、ネツトワーク当たり収容できる資産数が増える。図２に示すように、各資産上の追跡装置は適度に正確な局部的クロツク６０を含む。このクロツクは、１報告周期にわたって測定された短期間相対クロツク精度と、数日にわたって測定された長期間絶対クロツク精度とを有する。長期間クロツク精度は、ＧＰＳ衛星通信システムとの通信中、または追跡装置が周期的に接触する他の任意の追跡システムまたは通信システムとの通信中に補正される。精度を高くするとシステムの消費電力が少なくなり、他方、精度を低くするとシステムのハードウェアのコストが下がる。
【００２６】
マターモードで追跡装置相互の間で送られるメッセージは、任意のプリアンブルおよび同期ビット、データビット並びに誤り検査ビットを含む送信時間を有する。ポーリングおよび確認ビット対は１つのタイム・スロットを占め、このタイム・スロットはすべての保護バンドおよびターンアラウンド時間を含む。送信時間を短くすると消費電力は少なくなるが、送信時間を長くするとメッセージ送信成功率が大きくなる。追跡装置は２つの異なるチャネルで送信や受信を行うことができる。これらのチャネルは異なる周波数にするか、或いはＰＮ系列スペクトル拡散符号の異なる系列とすることができる。これらのチャネルはチャネル１およびチャネル２と表される。このプロトコルでは、すべての通信に対して同じチャネルを使用することも可能であるが、他の用途でのプロトコルに対するインタフェースがこれら２つのチャネルを使用してもよい。
【００２７】
追跡装置の通信動作は、その追跡装置がどの状態またはモードにあるかに応じて左右される。追跡装置は下記のモードの１つにすることができる。
（１）自律モード： このモードでは、追跡装置は中央局と直接通信する。この追跡装置はマターネットワークに接続されない。
（２）孤児モード： このモードでは、追跡装置（すなわち「孤児」追跡装置）は中央局と通信することができず、マターネットワークに含まれない。中央局は孤児追跡装置の現在の位置についての情報を持っていない。孤児装置はそれの現在位置を表すデータを持っていても、持っていなくてもよい。
【００２８】
（３）マスタ・モード： マスタ追跡装置は中央局と直接通信する。マスタ追跡装置は他の追跡装置とマターネットワークを構成し、このネットワーク内の追跡装置についての情報を中央局に送信する。
（４）スレーブ・モード： 各スレーブ追跡装置は中央局と直接通信しないが、マターネットワークに含まれていて、該装置のセンサ・データおよび随意選択により該装置の位置データをマスタ追跡装置に送る。このスレーブ追跡装置からのデータは次いでマスタ追跡装置により中央局に送信される。
【００２９】
マターネットワークが形成されたとき、新たにネットワークに出入りする追跡装置が無い場合は、次のプロトコルが使用される。例示のためだけに下記の時間を用いる。その時間は１時間の報告周期について［分：秒］で与えられ、マスタ追跡装置およびスレーブ追跡装置はそれぞれ単に「マスタ」および「スレーブ」と呼ぶ。
【００３０】
［００：００−００：０５］ ネットワークのマスタは、チャネル１で「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」を送信する短い（５０ミリ秒）送信時間を除いて、この期間の間、チャネル１で受信するように同調させられる。
送信時間は５秒の期間の真中の１秒の中にランダムに配置される。各小周期に対して、異なるランダム位置が選択される。定常状態（ネットワークに加わるスレーブまたはマスタが無い）の間、何のデータも受信されない。
【００３１】
［０１：００−０１：３９］ この期間は、既存のネットワークに新しい追跡装置を付加するために取って置かれる。この期間は定常状態の動作では使用されない。
［０１：４０−０１：５９］ この期間は、２つ以上の自律追跡装置の間で新しいネットワークを形成するために取って置かれる。この期間は定常状態の動作では使用されない。
【００３２】
［０２：００−１８：００］ この期間は、ポーリングおよび確認の対のために１６×６０／０．１＝９６００個のタイム・スロットに分割される（各スロットの長さは１００ミリ秒である）。
各スレーブ追跡装置は、マスタ追跡装置によって割り当てられたタイム・スロットを有する。マスタ装置は割り当てるタイム・スロットを９６００個の利用可能なスロットの中にランダムに分布させる。各スレーブ装置は、マスタによって特に再割り当てされない限り、１つの報告周期から次の報告周期まで同じタイム・スロットを保持する。スレーブが占有しているタイム・スロットにマスタ・クロックが達した時、マスタ装置はその送信器をターンオンして、「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージを送る。これはタイム・スロットの最初の５０ミリ秒を要する。次にマスタ装置は、その送信器をターンオフし、その受信器をターンオンして、そのチャネル周波数を監視し、「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」という応答があるか調べる。５０ミリ秒の後すなわちタイム・スロットの終わりに、正しい応答を受信してもしなくてもマスタ受信器はターンオフされる。占有された次のタイム・スロットまで、マスタ追跡装置は低電力モードすなわち「スリープ」モードにとどまる。占有された次のタイム・スロットで、この手順が繰り返される。
【００３３】
各スレーブ装置は、（スレーブ装置自身のクロツクにより測定された）スレーブ装置に割り当てられたタイム・スロットの始めの前の、短期間クロツク精度の２倍の時間まで、低電力モードすなわち「スリープ」モードに留まる。この後、スレーブ装置はその受信器をターンオンして、該スレーブ装置に割り当てられたタイム・スロットの終わりの後、短期間のクロツク精度の２倍の時間まで待つ。その後、無線トランシーバはターンオフされる。スレーブ装置は、該スレーブ装置のＩＤ符号を含んでいる「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージを待つ。スレーブ装置がこのメッセージを受信すると、スレーブ装置は直ちにその受信器をターンオフし、その送信器をターンオンして、「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」という応答を送り、低電力モードに戻る。スレーブ装置がマスタ装置から正しい質問メッセージを受信すると、スレーブ装置は受信したメッセージの開始時点を使用して、予定された次の「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージのためにマスタ・クロツクに基づいて該スレーブ装置のクロツクを再同期させる。この手順により、たとえマスタ装置とスレーブ装置の局部的なクロツクが少し異なる速度で動作していても、マスタがスレーブに質問を送信したとき、スレーブが常にその受信器をターンオンさせるようになる。これによりまた、スレーブ装置は可能な限り長い時間の間ターンオフされているので、電力が節約される。
【００３４】
［１８：０１−１９：５９］ 将来の使用のために取って置かれる。
［２０：００−２０：０５］ ００：００−００：０５の繰り返し。
［２０：０６−２１：５９］ ００：０６−０１：５９の繰り返し。
［２２：００−３８：００］ ０２：００−１８：００の期間の間、マスタはすべてのスレーブについてそれらが存在するか問い合わせる。
【００３５】
これらの問い合わせのいずれかが成功した応答を受信しなかった場合には、マスタ装置は（利用可能な９６００個のタイム・スロットの内の）同じタイム・スロットでその特定のスレーブ装置に対して「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージを再送信して、応答を待つ。スレーブ装置が０２：００−１８：００期間の間にその質問を受信していない場合には、０２：００−１８：００期間内のものと同じ時間（すなわち、割り当てられたタイム・スロットの両側の２つの短期間クロツク精度の期間）の間待つ。問い合わせを受信すると、スレーブ装置は応答を送信する。
【００３６】
［３８：０１−３９：５９］ 将来の使用のために取って置かれる。
［４０：００−４０：０５］ ００：００−００：０５の繰り返し。
［４０：０６−４１：５９］ ００：０６−０１：５９の繰り返し。
［４２：００−５８：００］ ０２：００−１８：００の期間および２２：００−３８：００の期間の間にマスタが何か問い合わせを行ったが、スレーブ装置がどちらでも応答しなかった場合には、マスタ装置は同じタイム・スロットでもう１回問い合わせを行う。
【００３７】
スレーブ装置が０２：００−１８：００の期間または２２：００−３８：００の期間の間にその質問を受信しなかった場合には、スレーブはその割り当てられたタイム・スロットの間もう一回待つ。問い合わせを受信した場合には、スレーブ装置は応答を送信する。
［５８：０１−５９：５９］ この期間は多数のマスタ相互の間の通信のために取って置かれる。この期間は定常状態の動作では使用されない。
【００３８】
これで１報告周期が完了する。これと同じ系列が１時間毎に繰り返され、この系列はＧＰＳ、衛星通信、または他の位置探知または通信システムから受信した協定世界時（ＵＴＣ）に同期する。
すべてのメッセージ・パケットが従う一般的なフォーマツトを下記に示す。
【００３９】
【表１】
ここで、「ＳＹＮＣＨ」は搬送波同期および記号境界を設定するための同期化プリアンブルである。「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」はパケットの送り先である追跡装置の宛て先アドレスであり、パケットがすべての追跡装置に送られる場合には放送アドレスとすることができる。「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」はソース装置のアドレスである。「Ｃ」はメッセージの型式を指定する制御フィールドである。「ＤＡＴＡ」はメッセージ内の主要な情報である。「ＦＥＣ」はＤＥＳＴ ＡＤＤＲフィールドからＤＡＴＡフィールドまでに形成された誤りに対する順方向誤り補正である。（ＤＡＴＡ以外の）パケットの各セグメントの上の数は、それぞれのセグメントを構成するビット数を示す。
【００４１】
マターモードで使用される異なる形式のメッセージは次の通りである。
「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？”（まだ居るか？）」メッセージ（８８ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットのスレーブ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットのマスタ識別標識、「Ｃ」：”０１”−正規の存在の問い合わせ、「ＤＡＴＡ」：８ビットのクロツク情報、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４２】
「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」メッセージ（９２ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットのスレーブ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットのマスタ識別標識、「Ｃ」：”０２”−正規の存在の応答、「ＤＡＴＡ」：１２ビットのセンサ・データまたは例外、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４３】
「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージ（８８ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの放送アドレス、「ＳＯＵＲＣＥＡＤＤＲ」：２４ビットのネットワークマスタ識別標識、「Ｃ」：”０３”−新メンバを呼び出す、「ＤＡＴＡ」：８ビットのクロツク情報、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４４】
「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージ（９２ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの放送アドレス、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットの自律装置識別標識、「Ｃ」：”０３”−ネットワークを探索、「ＤＡＴＡ」：４ビットの蓄電池レベル、４ビットの進行方向、４ビットの付加的情報（衛星通信の状態、緊急データの存在等）、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４５】
「ＭＥＲＧＥ ＴＷＯ ＭＡＳＴＥＲＳ（２つのマスタを併合せよ）」メッセージ（可変ビット数）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの受信マスタ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットの送信マスタ識別標識、「Ｃ」：”０４”−２つのマスタを併合、「ＤＡＴＡ」：１６ビットのクロツク補正データ、８ビットの送信マスタの速度、８ビットの送信マスタの進行方向、１６ビットの送信マスタのネットワーク内のスレーブ数、スレーブ＃１の２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、スレーブ＃２の２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、．．．、スレーブ＃Ｎの２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４６】
「ＭＥＲＧＥＲ ＳＵＭＭＡＲＹ（併合の要約）」メッセージ（１４４ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの受信マスタ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットの送信マスタ識別標識、「Ｃ」：”０５”−２つのマスタを併合、「ＤＡＴＡ」：１６ビットのクロツク補正データ、８ビットの送信マスタの速度、８ビットの送信マスタの進行方向、１６ビットの送信マスタのネットワーク内で応答しているスレーブ数、１６ビットの受信マスタのネットワーク内で応答しているスレーブ数、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４７】
「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに参加せよ）」メッセージ（１１２ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットの自律装置識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットのマスタ識別標識、「Ｃ」：”０６”−ネットワークに参加、「ＤＡＴＡ」：１６ビットのクロツク補正データ、１６ビットのタイム・スロット割り当て、８ビットのマスタの速度、８ビットのマスタの進行方向、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４８】
「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージ（８８ビット）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ：２４ビットのマスタ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットの自律装置識別標識、「Ｃ」：”０７”−ネットワークに参加中、「ＤＡＴＡ」：８ビットの状態およびセンサ・データ、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００４９】
「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」メッセージ（可変ビット数）；その内訳は、「ＳＹＮＣＨ」：８ビットのプリアンブル／同期、「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」：２４ビットのスレーブ識別標識、「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」：２４ビットのマスタ識別標識、「Ｃ」：”０８”−ネットワークのマスタの役割をスレーブに移せ、「ＤＡＴＡ」：１６ビットのクロツク補正データ、８ビットの現在のマスタに問い合わせるタイム・スロット、８ビットの送信マスタの進行方向、１６ビットのネットワーク内のスレーブ数、スレーブ＃１の２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、スレーブ＃２の２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、．．．、スレーブ＃Ｎの２４ビットの識別標識＋８ビットのタイム・スロット、「ＦＥＣ」：１６ビットの誤り制御。
【００５０】
追跡装置を搭載した多数の貨物車両を含む列車は極めて長くなり、前から後ろまで２ｋｍになることがあり得る。天候、軌道に近接した無線反射物体、軌道の曲率の様な種々の環境条件と距離との組み合わせにより、マスタ追跡装置とスレーブ追跡装置との間でメッセージが受信されないということが起こり得る。上記のプロトコルは、各報告周期で多数の試みを行って、マスタ追跡装置とスレーブ追跡装置との間で成功裏に通信が行われるように保証する。更に、これらの試みは大きく離れた時点に行われるので、動いている列車に時間または位置が左右される通信障害物は多数の試みの内の１つが成功できるように変化する。
【００５１】
追跡装置を搭載した車両が送付先に渡されるとき、車両（および追跡装置）は列車から切り離され、列車はそこから離れていく。これが行われるとき、マスタ装置はネットワークからスレーブ装置を取り除く方法を持っていなければならず、またスレーブ装置は自身が今は自律的であることを認識する方法を持っていなければならない。ネットワークから１つ以上の追跡装置を取り除くための手順を以下に述べる。
【００５２】
マスタ装置および任意の残りのスレーブ装置が１つ以上のスレーブ装置から充分な距離だけ（たとえば、５ｋｍ）離れているとき、それらの間の無線通信はもはや不可能になる。１報告周期のすべての小周期（図示されている例では３つの小周期）の間、スレーブ装置はどの「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」メッセージも受信しない。このような受信の無い状態で２つの完全な報告周期が経過したとき、スレーブ装置はそれ自身の状態を自律的な装置の状態に変える。
【００５３】
マスタ装置がそのネットワークからスレーブ装置を取り除くようにするためのプロセスも同様である。マスタが１つのスレーブからの応答を受信しない状態が２つの完全な報告周期にわたって続くと、そのスレーブはネットワークから取り除かれ、マスタはもはやそれに対して問い合わせを行わない。マスタがネットワーク内のすべてのスレーブを失うと、そのマスタは自律的な状態に戻る。
【００５４】
２つのマターネットワークが相互の範囲内に入ると、この２つのマターネットワークは併合して１つのネットワークとなるか、または別々のネットワークのままでなければならない。次のプロトコルが１報告周期にわたる動作を規定する。示された時点は上記の選択されたパラメータ値を使用する例であるが、このプロトコルはパラメータの他の選択に対しても動作する。時間は１時間の報告周期に対する分：秒で与えられる。
【００５５】
［００：００−００：０５］ ネットワークのマスタがチャネル１で「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを送信する短い送信時間以外のこの時間のすべての間、該マスタはチャネル１で聴取（受信）状態にある。
送信時間は５秒の期間の真中の１秒の間にランダムに配置されている。この期間の間、第２のネットワークのマスタ装置は現在、第１のネットワークのマスタ装置の通信範囲内にあり、同様のプロトコルに従っている。これらのネットワークのマスタ装置はこの時間より前では互いに通信していないので、これらのマスタ装置のクロックは互いに同期していない。長期間クロック精度仕様に対する聴取（受信）に費やされる時間の長さは、マスタが確実にオーバーラップするようになっている。００：０５の終わりに、マスタは相互の信号を受信したが、どちらも他方に応答を送らない。
【００５６】
［００：０６−００：５９］ 「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを最初に送信した方のマスタ装置が００：０６に「ＭＥＲＧＥ ＴＷＯ ＭＡＳＴＥＲＳ（２つのマスタを併合せよ）」メッセージを送出する。
他方のマスタ装置はこの情報を記録し、併合が望ましいか否か判定する。２つのマスタ装置の速度および／またはヘッデイング情報（すなわち速度プロフィール）が異なっている場合には、これらの２つのマスタは併合すべきでなく、第２のマスタは何ら応答を行わない。
【００５７】
速度プロフィールが同じであれば、第２のマスタが「ＭＥＲＧＥ ＴＷＯ ＭＡＳＴＥＲＳ（２つのマスタを併合せよ）」メッセージに対しそれ自身の「ＭＥＲＧＥ ＴＷＯ ＭＡＳＴＥＲＳ（２つのマスタを併合せよ）」メッセージで応答する。各マスタは今、両方のネットワークのネットワーク情報を有している。各マスタはここで、異なるネットワークの「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」および「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答タイム・スロットが干渉する衝突を捜す。干渉は２つのネットワークで同じタイム・スロットを占有することを意味してもよく、あるいは近くのスロットを占有することを含めてもよい。干渉が見出された場合、２つのマスタの各々は、干渉しているタイム・スロットを互いに僅かだけ（たとえば、２タイム・スロット）離すことにより、それらが干渉しないようにする。同じタイム・スロットが占有されている場合、この変位の方向は、最初に「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを送信したマスタがそのネットワークのメンバを先に、そして他方のネットワークのメンバを後に動かすように定められる。しかし新しい送信時点は、正しいスレーブ受信器がターンオンされる時間の間になお生じる。
【００５８】
［０１：００−５８：００］ 通常の動作のポーリングを行い、「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」／「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答を一方のマスタで送信し、両方のマスタで受信する。
「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」という問い合わせが送出される時点は少しずらすこともできるが、それでもスレーブ受信器が動作する時間にオーバーラップする。時点のずらされた問い合わせを受信したスレーブは直ちに応答し、スロット位置の知覚された変化に対するそれらの内部タイム・スロットをリセットする。
【００５９】
［５８：０１−５９：５９］ 「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを最初に送信したマスタが５８：０３に「ＭＥＲＧＥＲ ＳＵＭＭＡＲＹ（併合の要約）」メッセージを送出する。
送信しているマスタのネットワーク内で応答しているスレーブの数を表す１６ビットが、送信しているマスタの元のネットワークに属する受信可能なマークを付けたスレーブの数を指定する。同様に、受信しているマスタのネットワーク内で応答しているスレーブの数を表す１６ビットが、他方の受信しているマスタの元のネットワークに属する受信可能なマークを付けられたスレーブの数を指定する。各マスタは今、両方のネットワークからどれだけ多くのスレーブがあるか、他方のマスタが新しいネットワークでスレーブとなるかについての情報を保持する。両方のマスタが同じ数のスレーブから応答を受信した場合には、「ＣＡＬＬＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを最初に送信したマスタが新しいネットワークに対するマスタとなる。新しいネットワークのマスタはこのとき「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを発する。これに対して古いマスタが、「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージで応答する。このとき古いマスタは新しいネットワークでスレーブとなる。
【００６０】
マターネットワークが形成されているものと仮定する。そのスレーブのポーリングの途中で、ネットワークのマスタの蓄電池電力がかなり低くなって、ネットワークのマスタがそのマスタとしての責任を、蓄電池電力がまだ強力であるスレーブの１つに移すように促されることがある。現在のネットワークのマスタがその役割を１つのスレーブに移す用意ができたとき、そのマスタは次の報告周期で役割を移すプロセスを開始する。ネットワークのマスタは、最高の蓄電池電力を有するスレーブを選択する。下記のプロトコルが、マスタとしての役割をネットワークの現在のマスタから複数のスレーブの内の１つに移すために使用される。表される動作は１報告周期である。この場合も、示された時間は上記の選択されたパラメータ値を使用した例であるが、このプロトコルはパラメータの他の選択に対しても動作する。時間は１時間の報告周期に対して［分：秒］で与えられている。
【００６１】
［００：００−０２：００］ ネットワークのマスタが通常のようにその役割を果たす。この時間の間にネットワークのマスタが別のマスタから送信を受けた場合、それは他方のマスタと併合しようとしない。
［０２：００−１８：００］ ネットワークのマスタは、そのマスタとしての役割を移すスレーブを除いて、他のすべてのスレーブに「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」／「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答系列で普通のやり方でポーリングを行う。
【００６２】
このスレーブの予定されたタイム・スロットで、ネットワークのマスタは、マターネットワーク内のすべてのスレーブをポーリングするための識別標識（ＩＤ）およびタイム・スロット情報を含む「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」メッセージを送信する。このメッセージの中に、マスタはそれ自身のＩＤおよびスレーブがマスタをポーリングすべきタイム・スロットも含む。スレーブは「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」メッセージを送信することにより応答する。これにより、スレーブが新しいマスタの役割を引き継いだということ、そして次の報告周期で新しいマスタとしての機能を果たすということが確認される。現在の報告周期では、現存のマスタがいつも通り動作する。「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」／「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答系列を送信し受信する動作は、「ＡＲＥ ＹＯＵＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」／「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ
ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」の問い合わせ／応答系列と同じである。
【００６３】
しかし、予定されたスレーブが「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」メッセージを受信しなかった場合には、このスレーブは「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」メッセージを送信しない。この場合、マスタは再び次の報告小周期（２２：００−３８：００）の必要なタイム・スロットに「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」メッセージを送信しようと試みる。この時間の間にマスタがまだスレーブに達することができなかった場合には、マスタは次の報告小周期にスレーブに達しようと試みる。
【００６４】
１報告周期全体の間にマスタがその役割をスレーブに移すことができなかった場合には、マスタは新しいスレーブを選択し、このスレーブに次の報告周期にマスタの役割を移そうと試みる。ネットワークのマスタは、マスタとしての役割を引き受ける用意のできたスレーブを見出すまで、このプロセスを続ける。
マターネットワークが形成されているものと再び仮定する。１つの追跡装置がネットワークに加わろうとしているとき、下記のプロトコルが使用される。示された時間は上記の選択されたパラメータ値を使用した例であるが、このプロトコルはパラメータの他の選択に対しても動作する。時間は１時間の報告周期に対して［分：秒］で与えられている。
【００６５】
［００：００−００：０５］ マスタがチャネル１で「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを送信する短い（５０ミリ秒）送信時間以外のこの時間のすべての間、ネットワークのマスタはチャネル１で受信する。
送信時間は５秒の期間の真中の１秒内にランダムに配置されている。各小周期に対して異なるランダム位置が選択される。
【００６６】
この期間の間、ネットワークのマスタの通信範囲内にこのとき存在する自律的な追跡装置は同様なプロトコルに従う。自律的な装置はそれが利用可能なマスタに耳をそばだてている５秒の真中の１秒内でランダムに５０ミリ秒の「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」という送信メッセージを送信する。このときより前には自律的な装置はマスタと何も通信していないので、マスタのクロックと自律的な装置のクロックは同期していない。長期間クロック精度仕様に対する受信に費やされる時間の長さは、マスタと自律的な装置が必ずオーバーラップするような長さである。００：０５の終わりに、マスタは自律的な装置からの送信を受信しており、また自律的な装置はマスタからの送信を受信しているが、どちらも他方に対して応答を返していない。
【００６７】
［００：０６−００：５９］ 多数のマスタに対して使用される。
［０１：００−０１：３９］ 自律的な装置がその「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを送出してから一定時間（たとえば、６０秒）後に、自律的な装置はそれの受信器をターンオンする。
【００６８】
マスタが「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを受信してから６０秒後に、マスタは「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを送信する。このメッセージには、タイム・スロットおよびクロックの補正情報が含まれている。自律的な装置は、「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージで応答する。このとき、自律的な装置はスレーブとなり、直後の０２：００−１８：００の期間の割り当てられたタイム・スロットで「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」メッセージに応答し始める。
【００６９】
マスタが直ちに自律的な装置から「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」という応答メッセージを受信しない場合には、マスタは「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを３回まで再送信する。応答を受信しない場合には、自律的な装置はネットワークのメンバでないと仮定される。同様に、自律的な装置は、それ自身に宛てられた「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージの受信を待ち、応答する。自律的な装置がそれ宛ての「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを受信しない場合には、マスタから受信した最後のメッセージの後、ある期間（たとえば、５秒）の間、自律的な装置はそのメッセージの受信を待ち続ける。自律的な装置が「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを受信および応答しなかった場合には、自律的な装置は更に５秒待つことにより、メッセージが再び送られた場合（マスタが応答を受信しなかった場合）にはメッセージを受信し、メッセージを受信した場合には再び応答する。
【００７０】
２つ以上の自律的な装置からの送信をマスタが受信した場合には、マスタは００：００−００：０５期間の間に送信をした各自律的装置に対して上記の問い合わせ／応答手順を遂行する。自律的な装置は、マスタがそれらの自律的な装置からの「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを受信した順にアドレス指定される。
【００７１】
［０１：４０−５９：５９］ 通常のネットワーク・ポーリング動作。
２つ以上の自律的な追跡装置を組み合わせてネットワークを形成するとき、下記のプロトコルが使用される。
［００：００−００：０５］ この期間の間、相互の通信範囲内にある多数の自律的な追跡装置は５秒の期間の真中の１秒内でランダムに５０ミリ秒の送信メッセージ「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワーク探索中）」を送出する。
【００７２】
この時点より前では自律的な装置は互いに通信していなかったので、これらの装置のクロックは同期していない。長期間クロック精度仕様に対して受信に費やされる時間の長さは、自律的な装置の送信と受信のすべてがオーバーラップするような長さである。００：０５の終わりに、自律的な装置は互いの「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを受信しているが、応答は送信していない。各自律的装置はそれが受信した他の自律的な装置のすべての識別標識を記録する。自律的な装置は個々に、受信したすべての識別標識およびそれら自身の識別標識を昇順に分類する。すべての識別標識は独特であるので、重複するものは無い。
【００７３】
いずれかの自律的な装置がマスタ装置の「ＣＡＬＬ ＦＯＲ ＮＥＷ ＭＥＭＢＥＲＳ（新メンバを呼び出し）」メッセージを受信した場合には、その自律的な装置はマスタに加わろうとする。その自律的な装置は他の自律的な装置と結び付こうとはしない。
［００：０６−０１：３９］ 装置がマスタに加わるために使用される（上記参照）。
【００７４】
［００：１：４０−０１：５９］ 各装置はその識別標識分類リストを調べる。リストの最小の値としてそれ自身の識別標識を持つ装置はこのとき、数個の「ＳＥＡＲＣＨＩＮＧ ＦＯＲ Ａ ＮＥＴＷＯＲＫ（ネットワークを探索中）」メッセージを受信したマスタとして作用する。
代案として、アドレス、蓄電池レベルおよび他のパラメータに基づいて独特のマスタを決める任意のアルゴリズムを使用することができる。次にこのひとり決めのマスタは、０１：４０−０１：４４内のランダムな時点を選択して、リスト上の他のすべての自律的な装置に宛てられた一連の「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージの送信を開始する。このメッセージには、新しいネットワークに対するタイム・スロットおよびクロックの補正情報が含まれている。
【００７５】
自律的な装置は０１：４０にそれらの受信器をターンオンして、送信を監視する。自律的な識別標識としてそれ自身の識別標識を持ち且つマスタ識別標識としてそれ自身の内部リスト上の最低の番号を持つ「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」メッセージを自律的な装置が受信したとき、その自律的な装置は「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージで応答する。すべての「ＡＵＴＯＮＯＭＯＵＳ，ＪＯＩＮ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（自律、ネットワークに加われ）」／「Ｉ ＡＭ ＪＯＩＮＩＮＧ ＴＨＥ ＮＥＴＷＯＲＫ（私はネットワークに加わる）」メッセージが交換された後、この新しいネットワークはひとり決めのマスタと成功裏に加わった自律的な装置のすべてとによって完全に形成された状態になる。成功裏にネットワークに加わらなかった自律的な装置は、この報告周期の残りの間、自律的な状態に留まる。
【００７６】
［０２：００−５９：５９］ 通常のネットワーク・ポーリング動作。
上記のプロトコルは図５乃至図８の流れ図に要約して図示されている。図５は、１つのスレーブをポーリングするためのマスタでのプロセスを示す流れ図である。各スレーブに対して、マスタは同様の論理を繰り返す。ステップ５０１で、モードがマスタにセットされる。ステップ５０２で、スレーブ装置のポーリング時点までマスタ装置は「スリープ（休眠）」する。ポーリング時点になると、ステップ５０３で、マスタ装置は「起動して」スレーブ装置にポーリング信号を送信する。次に判定ブロック５０４で試験を行って、スレーブから応答を受信したか判定する。応答を受信していれば、ステップ５０５で、受信したスレーブ情報が退避され、次いでステップ５０６で、そのスレーブに対する故障計数値が零にセットされる。プロセスはループを介してステップ５０２に戻る。しかし、応答が受信されなかった場合には、ステップ５０７で、そのスレーブに対する故障計数値が増加させられる。判定ブロック５０８で試験が行われ、そのスレーブに対する故障計数値が６に等しいか判定される。故障計数値が６に等しくなければ、プロセスはループでステップ５０２に戻る。故障計数値が６に等しければ、ステップ５０９で、マスタのスレーブ分類リストからスレーブが除かれる。次に判定ブロック５１０で試験が行われ、マスタのスレーブ分類リスト上のスレーブ数が１以上であるか判定される。スレーブ数が１以上であれば、プロセスはループでステップ５０２に戻る。スレーブ数が１以上でなければ、ステップ５１１で、その装置に対するモードは自律にセットされ、プロセスを出る。
【００７７】
図６は情報をマスタに送信して状態を自律に変えるためのスレーブでのプロセスを示す流れ図である。ステップ６０１で、モードは最初はスレーブにセットされる。ステップ６０２で、スレーブ装置の予定されたタイム・スロットまでスレーブ装置は「スリープ」する。スレーブ装置の予定されたタイム・スロットに達したとき、ステップ６０３で、スレーブ装置は「起動（ウェーク・アップ）」して、マスタ装置からのポーリングの受信を待つ。次に判定ステップ６０４で試験が行われ、マスタからのポーリングを受信したか判定される。マスタからのポーリングを受信した場合には、ステップ６０５で、スレーブは位置およびセンサの情報をマスタに送信し、次いでステップ６０６で、そのスレーブに対する故障計数値が零にセットされる。次にステップ６０７で、次の報告周期の第１の小周期の予定されたタイム・スロットに対して起動タイマがセットされる。プロセスはループでステップ６０２に戻る。しかし、応答が受信されない場合には、ステップ６０８でそのスレーブに対する故障計数値が増加させられる。判定ブロック６０９で試験が行われ、そのスレーブに対する故障計数値が６に等しいか判定される。故障計数値が６に等しくない場合には、ステップ６１０で次の報告周期の第１の小周期の予定されたタイム・スロットに対して起動タイマがセットされ、プロセスはループでステップ６０２に戻る。故障計数値が６に等しい場合には、ステップ６１１でスレーブ装置の状態は自律に変えられる。
【００７８】
図７は、２つの設定されたネットワークを併合するためのマスタ装置でのプロセスに対する流れ図を示す。ステップ７０１で、モードは最初はマスタにセットされる。期間００：００−００：０５の間に判定ステップ７０２で試験が行われ、別のマスタ装置が送信しているか判定する。別のマスタ装置が送信していなければ、プロセスは終了する。別のマスタ装置が送信していれば、判定ステップ７０３で更に試験が行われ、別のマスタ装置の速度プロフィールが本マスタ装置の速度プロフィールに合致するか判定する。合致していなければ、プロセスは終了する。合致すれば、判定ステップ７０４でもう１つの試験が行われ、マスタ装置がスレーブ装置になるべきか判定する。このマスタがスレーブ装置になるべき場合には、判定ブロック７０５に示されるようにこのマスタは００：０６−００：３０で他方のマスタ装置からの「ＭＡＳＴＥＲ， ＢＥＣＯＭＥ ＳＬＡＶＥ（マスタ、スレーブになれ）」というメッセージの受信を待つ。そのメッセージが受信されない場合には、プロセスは終了する。そのメッセージが受信された場合には、メッセージ受信時に、ステップ７０６で、本マスタ装置はそのネットワーク情報を他方のマスタ装置に送信し、次にステップ７０７でそのモードを自律にセットする。期間０１：００−０１：３９に、ステップ７０８で、マスタ装置は他方のマスタ装置のスレーブ装置となり、ネットワークを併合するプロセスが完了する。
【００７９】
一方、判定ステップ７０４での判定により、本マスタ装置がマスタ装置のままでいるべき場合には、時点００：０６にステップ７０９で本マスタ装置は「ＭＡＳＴＥＲ， ＢＥＣＯＭＥ ＳＬＡＶＥ（マスタ、スレーブになれ）」というメッセージを送信する。次にステップ７１０で、マスタ装置は他方のマスタ装置がそのネットワーク情報を送信するのを待つ。マスタ装置が他方のマスタ装置からネットワーク情報を受信しない場合には、プロセスは終了する。しかし、ネットワーク情報を受信したとき、ステップ７１１で期間０１：００−０１：３９に他方のマスタ装置が本マスタ装置のスレーブ分類リストに追加され、ネットワーク併合のプロセスが完了する。
【００８０】
図８は、マスタの役割をスレーブ装置に移すためのマスタ装置におけるプロセスに対する流れ図を示す。ステップ８０１で、モードは最初はマスタにセットされる。判定ステップ８０２で試験が行われ、蓄電池が低レベルか判定する。これは期間の初めに行われる。蓄電池が低レベルでなければ、プロセスは終了する。しかし蓄電池が低レベルであれば、判定ステップ８０３で更に試験が行われ、一層高い蓄電池電力を持つスレーブ装置が存在するか判定する。一層高い蓄電池電力を持つスレーブ装置が存在しなければ、プロセスは終了する。一層高い蓄電池電力を持つスレーブ装置が存在すれば、ステップ８０４で最高の蓄電池電力を持つスレーブ装置が、新しいマスタ装置となるように選択される。期間００：０６−００：５９に、マスタ装置はより強い蓄電池を持っているかも知れない別のマスタ装置からの送信を待つ。判定ブロック８０５でこのようなマスタが存在すると判定された場合には、図７を参照して説明した手順がステップ８０６で呼び出される。判定ブロック８０５でこのようなマスタが存在しないと判定された場合には、期間０１：００−０１：３９に、自律的な装置をネットワークに付加するというプロセスはステップ８０７で禁止される。次にステップ８０８で、ポーリング問い合わせ／応答手順が行われる。ただし、新しいマスタ装置となるように選択されたスレーブ装置は「ＡＲＥ ＹＯＵ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ？（まだ居るか？）」というメッセージでポーリングされない。その代わりにステップ８０９で、「ＳＬＡＶＥ，ＢＥＣＯＭＥ ＭＡＳＴＥＲ（スレーブ、マスタになれ）」というメッセージがそのスレーブ装置にそのタイム・スロットで送信される。判定ステップ８１０で、マスタ装置は、新しいマスタ装置となるように選択されたスレーブ装置からの「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」というメッセージを待つ。そのメッセージが受信された場合には、マスタ装置は報告周期の残りの間、マスタ装置としての機能を果たし続けるが、報告周期の終わりにステップ８１１でマスタ装置はその状態をスレーブに変える。こうして、そのマスタの役割をスレーブに移すプロセスが完了する。
【００８１】
しかし、新しいマスタ装置となるように選択されたスレーブ装置から「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」というメッセージを受信しなかった場合には、ステップ８１２で次の小周期まで現在のマスタ装置は待つ。判定ステップ８１３で、この現在の報告周期内のすべての小周期（図４参照）が使い尽くされなかったと判定された場合には、プロセスはループでステップ８０８に戻り、そこで問い合わせ／応答プロトコルが繰り返される。マスタ装置は再び、新しいマスタとなるように選択されたスレーブ装置からの「Ｉ ＡＭ ＳＴＩＬＬ ＰＲＥＳＥＮＴ（私はまだ居る）」というメッセージの受信を待つ。メッセージが受信されず、その報告周期に対するすべての小周期が使い尽くされた場合には、プロセスはループで判定ステップ８０２に戻ることによりプロセスを再開し、今度は異なるスレーブ装置が新しいマスタ装置となるように選択する。
【００８２】
本発明のいくつかの好ましい特徴をここに図示し、説明してきたが、熟練した当業者は多数の変形および変更を考えつき得よう。したがって、特許請求の範囲は本発明の趣旨に合致するこのようなすべての変形および変更を包含するように記述されていることが理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による独立の移動追跡装置を用いる代表的な資産追跡システムのブロック図である。
【図２】図１に示された追跡システムで使用される追跡装置を更に詳細に示すブロック図である。
【図３】本発明によって実施される移動ローカル・エリア・ネットワークの構成を示すブロック図である。
【図４】マターモードの通信のために使用される時間の構成を示すタイミング図である。
【図５】スレーブ装置をポーリングするためにマスタ装置で用いられるプロセスを示す流れ図である。
【図６】情報をマスタ装置に送信し且つ状態を自律状態に変えるためにスレーブ装置で用いられるプロセスを示す流れ図である。
【図７】２つの設定されたローカル・エリア・ネットワークを併合するプロセスを示す流れ図である。
【図８】マスタの役割をスレーブに移すためにマスタ装置で用いられるプロセスの流れ図である。
【符号の説明】
１０ 移動追跡装置
１２ 車両
１８ 中央局
Claims (12)
- 資産を追跡する方法に於いて、
各被追跡資産に追跡装置を取り付けるステップ、
極めて接近した複数の追跡装置によって移動ローカル・エリア・ネットワークを設定して、各追跡装置によって移動ローカル・エリア・ネットワークのそれぞれのネットワーク・ノードを構成するステップ、および
少なくとも１つのネットワーク・ノードの正確な位置がわかっている移動ローカル・エリア・ネットワーク内での上記複数の被追跡装置の接続に従って上記複数の被追跡資産の位置を確認するステップ
を含むことを特徴とする資産追跡方法。 - 上記の各追跡装置がその位置を独立に決定して中央局に報告する能力を有すると共に、移動ローカル・エリア・ネットワークを介して他の協力的な追跡装置と局部的に通信する能力を有しており、上記の方法が更に、移動ローカル・エリア・ネットワークの近傍に入った他の協力的な追跡装置を移動ローカル・エリア・ネットワークに加え、移動ローカル・エリア・ネットワークから遠くなった追跡装置を移動ローカル・エリア・ネットワークから切り離すように移動ローカル・エリア・ネットワークを動的に再構成するステップを含んでいる請求項１記載の資産追跡方法。
- 更に、１つの追跡装置が「マスタ」としての機能を果たし且つ他のすべての追跡装置が「スレーブ」としての機能を果たすように割り当てを行い、マスタおよびスレーブの追跡装置の各々がそれ自身の独特の識別標識（ＩＤ）を持つようにするステップ、
マスタ追跡装置によってそれ自身の正確な地理的位置を決定するステップ、
電力を節約するためにスレーブ追跡装置がそれら自身の位置を決定することなく局部的なプロトコルに従ってそれらのＩＤをマスタ追跡装置に報告するステップ、および
マスタ追跡装置がマスタ追跡装置の位置およびＩＤならびにローカル・エリア・ネットワーク内の他の追跡装置のＩＤを中央局に報告するステップ
を含んでいる請求項１記載の資産追跡方法。 - 移動ローカル・エリア・ネットワークを設定する上記ステップが、
複数の追跡装置の内の「マスタ装置」として作用する第１の追跡装置から「新メンバを呼び出し」というメッセージを送り出すステップ、
複数の追跡装置の内の「スレーブ装置」として作用する第２の追跡装置から「私はネットワークに加わる」というメッセージを送り出すステップ、および
上記第１の追跡装置が維持しているスレーブ・リストに上記第２の追跡装置を追加するステップ
を含んでいる請求項１記載の資産追跡方法。 - 更に、上記第１の追跡装置から「まだ居るか？」というメッセージを周期的に送り出すステップ、および
上記第２の追跡装置から「私はまだ居る」というメッセージを送り出すことによって「まだ居るか？」メッセージに応答するステップ
を含んでいる請求項４記載の資産追跡方法。 - 更に、「まだ居るか？」メッセージに応答した上記第２の追跡装置からの「私はまだ居る」メッセージを受信しなかったとき、上記第１の追跡装置が故障計数値を増加させるステップ、
故障計数値が所定の値を超えたか判定するステップ、および
故障計数値が上記所定の値を超えたときに上記スレーブ・リストから上記第２の追跡装置を取り除くステップ
を含んでいる請求項５記載の資産追跡方法。 - 更に、上記第１の追跡装置のスレーブ・リストをチェックするステップ、および
上記スレーブ・リストが空である場合、上記第１の追跡装置を自律状態に変えるステップ
を含んでいる請求項６記載の資産追跡方法。 - 更に、複数の追跡装置の内の、自律状態で動作している第３の追跡装置から「ネットワークを探索中」というメッセージを送り出すステップ、
上記第１の追跡装置から「自律、ネットワークに加われ」というメッセージを送り出すステップ、
上記第３の追跡装置から「私はネットワークに加わる」というメッセージを送り出して、上記第３の追跡装置をスレーブ装置の状態にするステップ、および
上記第３の追跡装置を上記スレーブ・リストに加えるステップ
を含んでいる請求項４記載の資産追跡方法。 - 更に、上記マスタ追跡装置が別のネットワークの別のマスタ追跡装置からの送信を検出するステップ、
２つのマスタ追跡装置が同じ速度プロフィールを有しているか判定するステップ、
２つのマスタ追跡装置が同じ速度プロフィールを有しているとき、２つのマスタ追跡装置の内の一方を他方のマスタ追跡装置の新しいスレーブ追跡装置に変えることにより、２つのネットワークを併合するステップ
を含んでいる請求項４記載の資産追跡方法。 - ２つのネットワークを併合する上記ステップが、２つのマスタ追跡装置の内の一方のマスタ追跡装置から他方の追跡装置にネットワーク情報を送信するステップを含んでいる請求項９記載の資産追跡方法。
- 上記各追跡装置が蓄電池を電源としており、上記方法が更に、マスタ追跡装置の蓄電池電力が低レベルであるか判定し、低レベルである場合には、上記スレーブ・リストをチェックして、蓄電池電力の一層高いスレーブ追跡装置を選択するステップ、およびこの選択されたスレーブ追跡装置にマスタ追跡装置の役割を移すステップを含んでいる請求項４記載の資産追跡方法。
- 選択されたスレーブ追跡装置にマスタ追跡装置の役割を移す上記ステップが、
上記第１の追跡装置から「スレーブ、マスタになれ」というメッセージを送り出すステップ、
上記第１の追跡装置の状態をマスタからスレーブに変更し、上記第２の追跡装置の状態をスレーブからマスタに変更するステップ、および
上記第２の追跡装置が維持しているスレーブ・リストに上記第１の追跡装置を加えるステップ
を含んでいる請求項１１記載の資産追跡方法。
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