JP5248220B2 - 移動中の対象物を追跡するための方法、システムおよびコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は一般に、乗物（自動車、飛行機）、携帯電話もしくはその他のデバイス、または人などのエンティティ（ｅｎｔｉｔｉｅｓ）を追跡することに関する。数多くのアプリケーションは、ジオロケーションサービス、保有車両の管理、交通監視／規制、広告宣伝、セキュリティ等を使用する。

交通監視／規制などの位置ベースサービス（ＬＳＢ）は通常、地理的エリアの中で車両を検出し、追跡するためにＧＰＳ（汎地球測位システム）を使用する。衝突回避のためにＧＰＳを使用する１つの乗物検出の方法およびシステムは、Ｔａｎｎｅｒの米国特許第５ ４５０ ３２９号明細書の中で開示されている。ＧＰＳサービスに基づいて、状況によって決まる行為を起こすための１つの方法は、米国特許公開第２００６／０１２９３０９号明細書（Ａｌｅｗｉｎｅ）の中で開示されている。

しかしながら、移動中のエンティティを追跡するための知られている技術は、高度で精密な位置測定システム（典型的にはＧＰＳ）に基づいているため、典型的には加入者に届けられる交通情報またはルート設定サービスなどの目的の作業に対して必要以上の大きさにされた重要な処理力や大規模なネットワークアーキテクチャを必要とする。

さらに、知られている追跡技術は一般に受動的なものであり、すなわち移動中のエンティティは、エンティティ（例えば局所化サーバに接続されたサーバ上で実装される）中心プログラムが各エンティティの予測される経路を計算するように、地理的座標（および場合によっては速度）などの様々なパラメータを述べることを単に周期的に求められる。

知られている追跡技術は、エンティティの個体群を効率的に追跡することができず、そのために状況によって積極的に動作するための追跡システムの能力を減少させているというのが発明者の意見である。
米国特許第５ ４５０ ３２９号明細書 米国特許公開第２００６／０１２９３０９号明細書 国際公開第２００３／０９４０８２号パンフレット

本発明の目的は、処理力および／またはネットワークリソースの節約を可能にする改良された追跡方法を提供することである。

本発明の別の目的は、エンティティの個体群を追跡し、管理するための強化された能力を有する改良された追跡方法を提供することである。

本発明は、少なくとも１つの所定の粒度（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）を有する測定基準を有する、監視される空間の中で変化するエンティティを追跡するための方法であって、
前記測定基準にしたがって、前記空間内のエンティティの現在の空間的および／または時間的状態を判定する動作と、
前記状態に関連した起動イベントの発生を確認する動作と、
前記起動イベントの発生の際に、少なくとも１つのエンティティのために監視される空間の粒度を変更する動作、の反復を含む方法を提供する。

本発明はまた、追跡システム、コンピュータプログラム、および特許請求の範囲の中でさらに定義される追跡方法のアプリケーションも提供する。

本発明の上述の目的およびその他の目的ならびに利点は、添付の図面と合わせて考慮される、好ましい実施形態の詳細な説明から明らかとなろう。

図１および図２には、所定の監視される空間の中で変化するエンティティ２を追跡するためのシステム１が示されている。

監視される空間は様々なトポロジであってよく、空間的および／または時間的次元を含んでもよいことに留意されたい。監視される空間は、鉄道またはハイウェイなどの１次元のもの、道路網などの２次元のもの、大気などの３次元のもの、または時間が考慮に入れられるのであれば４次元のものであってもよい。

また、本発明は機械（自動車、バン、トラック、列車、飛行機等）、全体として（例えば歩行物とみなされる動物、人間）または部分として（例えば生物学上の細胞）の生体を含む任意の種類のエンティティに適用されてもよいということにも留意されたい。

示されている例の中では、監視される空間は、平坦でも、平坦でなくてもよい地理的に２次元のエリアまたは面である。エンティティ２は、この面の上を移動中の陸上の乗物である。

システム１は、
監視される空間のコンピュータ処理モデル４が記憶されるアプリケーションサーバ３と、
アプリケーションサーバ３に接続され、移動中のエンティティ２との通信を管理するように構成された通信サーバ５とを含む。

空間のコンピュータ処理モデル４は、それに応じて空間内の各エンティティ２の（地理的および／または時間的）状態が判定されることができる測定基準を有する。

この測定基準は、所定のサイズのセルの中の空間の下位区分に基づいており、この所定のサイズは空間の粒度を定義し、この粒度は、以下で開示されるように、空間内のエンティティ２の状態に関連した起動イベントに応答して、局所的または全体的に調整（すなわち増加または減少）されてもよい。

監視される空間のトポロジに応じて、セルは、
（１次元または１−Ｄトポロジにおける）所定の長さ、
（２次元または２−Ｄトポロジにおける）所定の面、
（３次元または３−Ｄトポロジにおける）所定の体積、
および／または時間によって決まるトポロジにおける所定の時間的値または時間関連の値（速度など）を有してもよい。

図１および図２に示されている２次元の例では、監視される２−Ｄエリアのコンピュータ処理モデル４は、所定の面のセル６に分割される。

各セル６は、番号またはアドレスなどの固有の識別子を通じて識別される。図１および図２の示されている例では、各２−Ｄセル６は、Ｘを横座標、Ｙを縦座標として、Ｘ．Ｙタイプの番号の組み合わせを通じて識別されてもよい。

通信サーバ５と移動中のエンティティ２との間で設定される通信のために、各エンティティ２には、例えば、通常の移動電話通信システムの中のように、地理的エリアに配置され、通信サーバ５にリンクされた基地局７または基地局のグリッドへ／からエアインタフェースを通じて情報を送信／受信するために適した通信エージェントが与えられる。より具体的には、通信エージェントは、移動電話通信ネットワークへのアクセスを有し、音声の他にもデータの交換のために適した携帯電話の中で実装されてもよい。

各エンティティ２にはまた、空間内でのエンティティ２の状態の遷移をステップ１００で感知するように構成されたロケーションコントローラも与えられる。

図１および図２に示されている２−Ｄ実施形態では、この遷移はエンティティが新たなセル６に入るときに感知され、ロケーションコントローラは、エンティティ２が現在存在しているか、またはエンティティ２が移動するときに入っていくセル６の識別子を感知するように構成されている。

セル６の識別子を感知することは、例えばエンティティ２に実装されたセンサと、各セル６の内部または境界に設置された固定局との間の正確な無線通信によって、物理的に達成されてもよい。

しかしながら好ましい実施形態では、セル６の識別子を感知することは、計算によって達成される。より具体的には、エンティティ２の通信デバイスに接続されているか、またはその中に実装された計算機は、
例えば移動通信ネットワーク内の複数の基地局から受信されたデータに基づく三角測量法によって、またはエンティティ２内に設置されたＧＰＳトランシーバによってエンティティ２の現在位置を感知し、
その結果、感知されたエンティティ２の位置を、（現在の粒度を考慮に入れて）監視される空間のコンピュータ処理モデル４内にマップし、それによって、エンティティ２が現在存在しているか、または入ろうとしているセル６を識別してもよい。

エンティティ２は監視される空間の新たなセル６に入っていくたびに、（例えば２−Ｄトポロジの中で、上で開示されているように）新たなセル６を識別し、ステップ２００で、エンティティ２の現在の空間的および／または時間的状態に関する情報を通信サーバ５に送信する。示されている２−Ｄ実施形態では、エンティティ２は、エンティティ識別子とセル識別子との両方を通信サーバ５に送信する。この情報は、アプリケーションサーバ３に中継される。

そのような状況は、監視されるエリアが、最小のマップの目盛に対応する１．１（左下）から４．４（右上）までで識別される１６の正方形セル６に分割された正方形グリッド４として単純に配列された図１および図２で開示されている。３つの乗物２ａ、２ｂおよび２ｃは、それぞれセル１．１、２．３および４．４の中で、監視されるエリアの中に存在している。はじめにセル１．１の中に存在する乗物２ａは、矢印Ａによって示されているように、セル１．２に向かって移動中である。図２では、乗物２ａはセル１．１からセル１．２へ移動済みである。

追跡されるエンティティ２の発動と関連した新たなセル識別子が一旦通知されると、アプリケーションサーバ５は、追跡されるエンティティ２と、対応する各エンティティ２に特有の監視される空間４の現在の粒度とのリストを含む１つまたは複数のデータベースにアクセスする。

ステップ３００で、アプリケーションサーバ５が追跡されるエンティティ２の状態に関連した情報を受信するたびに、アプリケーションサーバ５はステップ４００および５００で、監視される空間の測定基準にしたがって、エンティティ２の状態に関連した起動イベントの発生を確認する。

起動イベントは、グループの中で個々に、または全体的に考慮されるエンティティ２の現在の状態の、所定の目標の状態に近づいたか、またはそこから離れた別の状態への遷移である。１つの実施形態では、起動イベントは、現在の状態から所定の目標状態への遷移であってもよく、または反対に、現在の状態から所定の目標状態とは異なる状態への遷移であってもよい。

エンティティの目標状態は、監視される空間内での所定のエンティティの位置であってもよい。エンティティの目標状態はまた、エンティティが所定の線もしくは回転速度、または所定の方向を有する構成であってもよい。エンティティの目標状態はまた、所定の数のエンティティが同時に同じセルの中に存在する構成であってもよい。この目標状態はさらに、特定のセルが空である構成であってもよい。本発明の範囲内で、その他の構成が想像されてもよい。

より具体的には、各エンティティ２の状態が、エンティティ２が入っていく新たなセル６の識別子を含む例において、アプリケーションサーバ５は各々の追跡されるエンティティ２に特有の粒度に応じて、少なくとも１つの追跡されるエンティティ２が存在するか入ろうとしているとみなされる各々のセルの中で、新たなセル６とその他のセル６との間の距離を計算してもよい。この特定の例では、起動イベントは、所定の距離よりも少なくなるか、または多くなる、この計算された距離であってもよい。

図２に示されている例では、アプリケーションサーバ５は、セル１．２（エンティティがちょうど入ったところのもの）、２．３および４．４の間の距離を計算する。

起動イベントの発生の際に、アプリケーションサーバ５はステップ６００で、少なくとも１つの追跡されるエンティティ２のために、空間の粒度を変更する。この粒度は、エンティティ２の選択されたグループのために変更されてよく、または必要に応じて、すべてのエンティティ２のために変更されてもよい。

１つの実施形態で、計算された距離が所定の距離よりも少ないとすぐに、それは少なくとも局所的に、より高い監視の正確さが必要とされることを意味し、追跡されるエンティティ２のための監視される空間の粒度（図１から図４に示されている例の中ではマップの目盛である）は増加される。換言すれば、アプリケーションサーバ５は、追跡されるエンティティ２が現在存在するか、または入ろうとしているセル６にズームインする。反対に、計算された距離が所定の距離よりも多いとすぐに、それは高い正確性がもはや必要とされないことを意味し、追跡されるエンティティ２のための監視される空間の粒度は減少される。換言すれば、アプリケーションサーバ５は、追跡されるエンティティ２が現在存在するか、または入ろうとしているセル６からズームアウトする。追跡されるエンティティ２か、または少なくとも追跡されるエンティティ２のグループに特有の新たな粒度は、対応するデータベースの中に記憶される。

第１の構成で、粒度の変更は、ちょうどセルの変更を報告したところのエンティティ２にだけ適用される。そのような構成は図３に示されており、そこでセル１．２および２．３は、起動距離よりも少ない距離によって分離されると仮定される。乗物２ａが移動したと報告したセル１．２は、より少ない面エリアの下位セル８にさらに分割され、一方で別の乗物２ｂが、乗物２ａがセルの変更を報告した時間によって存在するとみなされるセル２．３は、粒度の変更を受けない。

第２の構成で、マップの目盛変更は、起動イベントに関係しているエンティティのグループか、またはすべてのエンティティに、すなわち間にある距離が所定の距離よりも小さい（それぞれ大きい）セルの中に存在するエンティティに適用される。そのような構成は、図４に示されている。乗物２ａがちょうど移動したと報告したセル１．２は、より少ない面エリアの下位セル８にさらに分割され、別の乗物２ｂが、乗物２ａがセルの変更を報告した時間によって存在するとみなされるセル２．３もそのようにされる。

示されている例の中のセルのさらなる分割などの粒度の変更は、図３および図４に示されている再帰的空間分割技術を通じて実行されてもよく、それは、
各下位セル８が、それが由来する（スーパーセルとも呼ばれる）元のセル６と比率が同一であるということと、
各々のセルまたはスーパーセル６が、その後に続く整数個の下位セル８を含むということを意味する。

粒度がどれであっても、粒度を定義するパラメータ（例えば対応するセル６または下位セル８のサイズなど）はステップ７００で、アプリケーションサーバ５によって通信サーバ３を介してエンティティ２に戻され、それによって接続されたエンティティ２に粒度の変更を知らせる。

新たなパラメータは、セルの変更を報告された各々の移動中のエンティティ２に特有のユニキャストメッセージか、または同じセル６の中か、または同じスーパーセル６に属する任意の下位セル８の中に存在するとみなされ、同じ粒度変更が適用されるすべてのエンティティ２に送信されるブロードキャストメッセージのいずれかを介して送信されてもよいということに留意されたい。

新たな粒度は各エンティティ２によって、またはその内部に記憶され、それによって、各エンティティ２のために先に開示されたステップ１００〜７００の反復を含むエンティティ追跡プロセスが、１つまたは複数の粒度にしたがって再開される。

追跡方法の複数のステップは、アプリケーションサーバ５の処理ユニット上で実施されるコンピュータプログラムとして実装されてよく、前記プログラムは、
監視される空間内で変化するエンティティ２の現在の空間的および／または時間的状態を判定することと、
前記状態に関連した起動イベントの発生を確認することと、
起動イベントの発生の際に、少なくとも１つのエンティティ２のために、場合によってはエンティティ２のグループか、またはエンティティ２のすべてのために、監視される空間の粒度を変更することと、
関与する１つまたは複数のエンティティ２に送信される、新たな粒度パラメータを含むメッセージを形成することとを含む、対応する命令を実行するためのコード部を含む。

追跡プロセスは、すべての追跡されるエンティティ２のために同時に適用されてもよい。

先に開示された追跡方法およびシステムは、
道路、鉄道、海もしくは空輸、またはそれらの組み合わせでの交通監視および／または規制、
人の監視、
人体内部を移動するナノ機械の監視などの将来有望な医療技術にうまく適用されてもよい。

監視される空間の粒度は、例えば移動中のエンティティ２の互いの近さに応じて、必要な場合には調整されてもよく、エンティティ２が互いに十分に近い場合にだけマップの目盛が増加され、一方でエンティティが互いに十分に離れている場合には減少されるので、開示される追跡方法およびシステムは、実質的な処理力の節約を提供する。道路交通の適用例では、そのようなシステムおよび方法は効率的かつ経済的な交通渋滞の検出を提供し、またエンティティ２に適切に交通量が通知されるか、または監視される空間の空いているセルの間で計算されてもよい代替経路などの、その他の有益な情報が与えられる場合には、交通渋滞および／または事故の予防策も提供する。

１つの乗物の位置を示す、陸上の乗物の交通規制に適用される本発明の実施形態によるシステムを示す概略図である。 別の乗物の位置を示す、陸上の乗物の交通規制に適用される本発明の実施形態によるシステムを示す概略図である。 １つの粒度を使用する監視されるエリアを示す概略図である。 別の粒度を使用する監視されるエリアを示す概略図である。 本発明の実施形態による追跡方法の流れ図である。

符号の説明

１ システム
２ａ、２ｂ、２ｃ 乗物
３ 通信サーバ
４ コンピュータ処理モデル
５ アプリケーションサーバ
６ セル
７ 基地局
８ 下位セル
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００ ステップ

Claims (10)

1. 監視システムによって、少なくとも１つの所定の粒度を有する測定基準を有する空間の中で変化する複数の対象物（２）を追跡するための方法であって、
   前記測定基準に対して、前記空間内の複数の対象物（２）の現在の空間的および／または時間的状態を判定することと、
   前記状態に関連した起動イベントの発生を確認することと、
   前記起動イベントの発生の際に、前記複数の対象物のうちの少なくとも１つの対象物（２）のために空間の粒度を変更することと
   を含む、方法。
2. 起動イベントが、空間内の複数の対象物の状態から、所定の目標状態により近いか、またはそこからより離れた別の状態への遷移である、請求項１に記載の方法。
3. 測定基準が、セルのサイズが粒度に対応するセルにさらに分割された空間エリアに基づき、対象物の現在の状態を判定することが、対象物が現在存在しているか、または入ろうとしているセルを識別することを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 起動イベントの発生を確認することが、識別されたセル（６）と、少なくとも１つの対象物（２）が現在存在しているか、または入ろうとしている少なくとも別のセルとの間の距離を計算することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 起動イベントが、計算された距離が所定の距離よりも小さいか、または大きいことである、請求項４に記載の方法。
6. 計算される距離が所定の距離よりも小さいか、または大きい場合に、粒度が増加されるか、または減少される、請求項５に記載の方法。
7. 粒度の変更が、セルの空間分割を通じて実行される、請求項３から６のいずれかに記載の方法。
8. 少なくとも１つの所定の粒度を有する測定基準を有する空間の中で変化する複数の対象物（２）を追跡するためのシステムであって、
   前記測定基準に対して、前記空間内の複数の対象物（２）の現在の空間的および／または時間的状態を判定する機能と、
   前記状態に関連した起動イベントの発生を確認する機能と、
   前記起動イベントの発生の際に、前記複数の対象物のうちの少なくとも１つの対象物（２）のために空間の粒度を変更する機能とを実行するように構成されたアプリケーションサーバ（５）と、
   アプリケーションサーバ（５）に接続され、
   空間内の複数の対象物（２）の現在の空間的および／または時間的状態に関連して複数の対象物（２）によって送信される情報と、
   通信サーバ（３）によって送信される粒度パラメータとを含む、移動中の複数の対象物（２）との通信を管理するように構成された通信サーバ（３）とを含む、システム。
9. 少なくとも１つの所定の粒度を有する測定基準を有する空間内で変化する複数の対象物（２）の現在の空間的および／または時間的状態を判定する命令と、
   前記状態に関連した起動イベントの発生を確認する命令と、
   前記起動イベントの発生の際に、前記複数の対象物のうちの少なくとも１つの対象物（２）のために空間の粒度を変更する命令と、
   前記少なくとも１つの対象物（２）に送信される、新たな粒度パラメータを含むメッセージを形成する命令とを実行するためのコード部を含む、コンピュータの処理ユニット上で実装されるコンピュータプログラム。
10. 請求項１から７のいずれかに記載の方法を適用した交通監視および／または規制システム。

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