JPH07504545A - 追跡および／または識別システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、予め定められた領域（１つの建物または軍事施設もしくは飛行場など の複数の建物を含む場所、または単に限られた範囲の土地領域であり得る）内で 、携帯者（人間、運搬具、動物またはあらゆる移動可能な物体であり得る）を追 跡および／または識別するためのシステムに関する。携帯者は今後アクティブバ ッジと称するバッジを携帯しており、これは予め定められた領域の全体にわたっ て分布した複数個のトランシーバのうちの任意のものに識別信号を送信すること ができ、かつまたトランシーバから指令およびデータを受信することができる。

発明の背景 赤外線（ＩＲ）送受信に基づく追跡および識別システムは米国特許第４１１３７ ５６８号から公知である。このシステムではアクティブバッジはＩＲ呼掛は器と 通信可能なＩＲトランシーバを含み、このＩＲ呼掛は器は上述のシステムにおい て移動している警備員によって携帯される。この呼掛は器は主制御センターとの 間で情報を送受信できる。この公知のシステムは提案された使用法に従って警備 員がパトロールする保安システムとしてはうまくいっているが、バッジの携帯者 を追跡したりまたはその位置をつきとめるためには不十分であり、これはなぜな らアクティブバッジは識別信号を送信するためには外部からプロンプトされなげ ればならないためである。

本発明の主たる目的は、改良された追跡および識別システムを提供することであ り、より特定的には、かかるシステムで用いるための改良されたアクティブバッ ジを提供することである。

発明 本発明に従えば、各バッジは独自のＩＲ識別信号を送信するためのＩＲ送信機回 路を各バッジが有する、予め定められた領域内で複数の携帯者によって携帯され る複数個のアクティブバッジと、アクティブバッジおよび主制御センターの両方 と通信可能な予め定められた領域中の複数個のトランシーバセンサ局とを含む追 跡および識別システムが提供され、各アクティブバッジは自発的にその識別信号 を周期的に送信するように配列され、かつ外部プロンプトの発生時にその識別信 号を送信可能である。

好ましくは、アクティブバッジは通常はパワー駆動されたスリーブ状態モードに あり、バッジを起こすために周期的に、たとえば約１０秒ごとに時間切れを起こ し、それによりバッジにＩＲ識別信号を送信させる緩和発振器等の手段を組入れ る。時間切れ期間は好ましくは調整可能であり、システム中の各アクティブバッ ジごとにわずかに異なるように設定され、こうしてＩＲ送信の任意性を達成する 。

各アクティブバッジのアラエイフモードもまた、バッジ上の１つ以上の切換装置 、好ましくは押しボタンスイッチを操作することによってもたらされ得る。代替 的または付加的に、このアラエイフモードはバッジの携帯者を（したがってバッ ジを）特定の周波数およびエネルギの無線周波発生局の無線周波電界の中へ入れ ることによってもたらされ得る。

バッジが上述のように外部の刺激によって起こされる場合、バッジは、どのボタ ンが押されたかおよび／またはバッジが無線周波電界の中にあるかどうかを示す 状態情報とともにＩＲ識別データを送信する。

好ましくは、自動的か外部の刺激によるものかに関係な（、バッジはＩＲ識別信 号を送信する前に、予め定められた領域の中に他のＩＲ倍信号送信されているか どうかをＩＲ受信回路によって聞いて決定し、もし送信されていれば、スリーブ 状態モードに戻るか、または送信をやめて後で再び試みるかのいずれかを行なう 。このようにして、損害を与える可能性のあるＩＲの２つの同時送信が衝突する ことが回避される。

各バッジ中の識別データ（ＩＤ番号）は好ましくはバッジ内のマイクロプロセッ サのＥＦＲＯＭの中に保持される。

このＩＤ番号は好ましくは製造の間に設定され、４８ピツができるため、実際は 無限数のアクティブバッジを提供することができる。このことは、システムが人 物を追跡するだけではなく予め定められた領域内の実質的にすべての移動可能な 物体を追跡するために用いることができることを意味する。したがって、制御シ ステムは映像で索引を付ける、たとえば貿易会社のほぼ無限数の数の品物のうち の任意のものを追跡し位置を確認するために用いることができる。

好ましくは各アクティブバッジは上述のようなマイクロプロセッサを組入れるた め、バッジとトランシーバセンサ局との間で交換されたすべてのデータパケット にはデータ保全のためにチェックサムを取付けることができる。

好ましくは、バッジによるＩＲ送信に続いて、バッジ中の受信機回路はスリーブ 状態モードに戻る前にリスニング期間の間は作動可能である。このリスニング期 間の間、データおよびコマンドは（Ｒ送信によってバッジへ送られる。

たとえば、バッジはバッジに送られたページングコマンドに応答して作動するＬ ＥＤなどの１つ以上のインジケータ、および／またはブザーもしくはスピーカを 組入れてもよい。

ここでは状態情報と称するページングコマンドに関する情報は、好ましくはバッ ジ内部のＲＡＭに記憶される。その後、バッジはスリーブモード状態に戻るが、 ＲＡＭ中に記憶された情報は、好ましくは１つの押しボタンを押すことによって 検索され、ＬＥＤインジケータまたはスピーカを再び活性化することができる。

少なくとも２つのＬＥＤおよびスピーカ上の様々な音の組合わせを使用すること によって、状態情報の様々な範鴫および意味を示すことができる。

好ましくは、バッジ内のＲＡＭは割当てられたセクションを有し、ここにはバッ ジが所属する予め定められた領域、たとえばバッジが入手される会社または組織 に関する詳細な情報が記憶される。ここではこの情報はホームフィールドデータ と称する。このホームフィールドデータはバッジに対する「ホームを設定せよ」 というコマンドを介して設定される。組織内の各バッジにホームフィールドデー タを設定可能なため、離れた組織にいる場合に「ホームへ帰れ」というコマンド を用いてバッジを問い合わせることができ、このためシステムはバッジがどこか ら来たのか、どこに問い合わせればよいのか、またはバッジに関する情報をどこ へ送ればよいのかを発見することができる。ホームフィールド機能を用いること によって、協働している場所の間での情報のやり取りにシステムを使用すること ができ、このためグローバルなバッジの追跡／位置決め／ページングシステムを 実現することができる。ホームフィールドの使用により、アクセスの速度を実用 できないほど遅＜シ、かつコヒーレントな状態で維持することが不可能な大規模 なグローバルデータベースの必要性が軽減される。

好ましくは、リスニング期間の間にバッジにページング情報を送るとともに、バ ッジしたがって好都合にはバッジの携帯者が本物であると証明するためにＩＲ間 合せコマンドを送ることもまた可能である。各バッジは独自の１２８ビツトの秘 密のパスワードを含んでもよく、これは製造の間にバッジの中に挿入されるコー ドの一部である。「チャレンジ」信号は４８ビツトの乱数をバッジへ伝え、バッ ジはこの乱数を受取り、この数を１２８ビツトの秘密のパスワードと組合わせ、 バッジ内に含まれる暗号アルゴリズムを用いて暗号化した応答を計算する。応答 信号はチャレンジしているトランシーバ装置に戻され、システムの中でベリファ イされる口したがって、バッジはドアの入口点などの確実なアクセス制御機構の ために用いることができる。

好ましくは、無線周波電界検出器はアクティブバッジ内の受動同調回路であり、 この電界検出器は設定された約数百ｋｚの周波数に応答し、正確な周波数はシス テムが動作するべき場所用のローカルな規制に依存して設定される。

それに伴う電界発生器は、送信された無線周波数エネルギが装置の分類認証を免 除するように適切に低レベルとなるように設定され得る。

好都合には、バッジの携帯者が関連した無線周波電界に入る場合、上述の状態で あれば、つまり同時に送信されている他のＩＲ傷信号存在しなければ、電界検出 器の出力はバッジを起こしＩＲ送信を発生させるために用いられる。

ＩＲ識別パケットを送信する前に、電界検出器の出力は好ましくはマイクロプロ セッサによってモニタされる。電界を変調することによって、付加的情報をバッ ジに伝えることができる。この付加的情報はいくつかの無線周波電界またはゾー ンが１つの単位領域（部屋）内に位置することを可能にし、かつ各電界をアクテ ィブバッジによって独自に識別可能にすることができる。通常は、各無線周波電 界は前記電界がおそら（は約１メートルの範囲で重畳しないようにある場所に配 置され、かつ各電界は独自のコードでプログラムされる。したがって、バッジが 特定の無線周波電界に入る場合、バッジはそれがどの無線周波電界であるかを検 出することができるため、より高細度の位置情報を送信することができる。

同様に、複数の電界が重畳する場合、バッジは各電界からの変調された情報をデ コードする。したがって、バッジはいくつかの電界内に位置する間にそのＩＤと 検出した各電界に関する識別データとを送信可能である。

電界検出器はより正確な位置情報を得るために使用されるとともに、バッジの携 帯者が近づいてくるとバッジを刺激してバッジを起こすように、たとえばドアの まわりなどの境界的位置において使用され得る。このため、バッジが自発的に送 信するまでにおそらくは最大１０秒もの間待機しな（ではならない代わりに、は ぼ瞬時にＩＲ通信のやり取りができる。

好ましいアクティブバッジは、マイクロプロセッサと、ＩＲ送信ダイオードと、 ＩＲ受信機と、２つのＬＥＤインジケータと、ピエゾセラミックスピーカと、２ つの押しボタンスイッチと、光依存抵抗器（ＬＤＲ）と、緩和発振器と、無線周 波数電界検出回路とを含む。

ＬＤＲは、必要に応じてアクティブバッジの夜間の自発的活性化の速度を遅くす るために用いられ得る。

好ましいセンサ装置は、２つのマイクロプロセッサと、２つのＦＩＦＯバッファ メモリと、ＩＲ受信機と、ＩＲ送信機と、４線式ネットワークを有するインタフ ェースとを含み、４線式ネットワークを介してトランシーバ装置は主制御センタ ーと通信できる。

実施例の説明 本発明に従う追跡および識別システムの実際的な例を添付の図面を参照して以下 に説明し、 図１はアクティブバッジのブロック回路図であり、図２はネットワークセンサ局 のブロック回路図であり、図３は無線周波電界発生／多重Ｉ１０局のブロック回 路図であり、 図４はワークステーションセンサ局のブロック回路図であり、 図５は建物内の追跡および識別システムの典型的なレイアウトを示し、 図６はシステムの一部の建物の１つの部屋内の典型的なレイアウトを示す。

図１を参照して、このシステムで用いられるアクティブバッジの主要な構成要素 は以下のとおりである。

受動同調回路１０は１つのキャパシタと１つのワイヤを巻いた誘導子とを含む。

この回路１０の共振周波数は、図３および図４を参照して以下に説明する無線周 波電界発生器回路によって発生する周波数に対応する。

低電流コンパレータ１２は同調回路１０の出力をモニタし、この回路１０と組合 わさって電界検出器回路を構成する。適切な周波数および強度の電界が検出され ると、コンパレータの出力は状態を変化する。

２つの押しボタンスイッチ１４゜ バッジごとに変化する約１０秒の時間切れを有する非安定緩和発振器１６゜タイ ミング回路に含まれるのは光依存抵抗器（ＬＤＲ）であり、このＬＤＲは十分な 光強度で時間切れ期間を変化させる。たとえば夜間など非常に暗い場合、または バッジが引出しの中にある場合、バッジ発振器は不定期に時間切れを起こし、こ のためバッジの送信する周波数が少ないためにバッジの電力消費が減じられる。

２つのバッジが同期してとどまることは実質的に不可能なため、ＬＤＲはまたバ ッジごとの送信の任意性を高める。発振器１６は、ＢＲＹ６２装置およびリセッ トパルスを以下に説明するマイクロプロセッサに与えるＢＯＸ７０Ｊトランジス タのまわりに位置する。緩和発振器１６の時間切れ期間を先に手に入れることは 可能であり、これは無線周波電界に入ることによって、または押しボタンスイッ チ１４のいずれかもしくは両方を押すことによって起こる。

マイクロプロセッサ８７Ｃ７５１型、低電流、小２８ピンＰＬＣＣパツケージ１ ８゜これはバッジの主たる構成要素であり、これはコントローラを構成し、情報 をコードおよびデコードし、かつマイクロプロセッサに含まれるプログラム情報 によって予め定められる態様で応答する。このプログラム情報は製造の間に設定 される。この装置の保安ヒユーズはプログラムコードがアクセスされないように 飛ぶが、これはバッジが紛失したり盗難にあった場合の保安手段として働く。

マイクロプロセッサ１８に付随する８ビツト２方向デジタルＩ／○ボート２０゜ この８ビツトポート２０は温度センサ等の外部の制御およびモニタ装置を取付け るために使用可能である。

内部状態情報を示すために用いられる２つの低電流可視発光ダイオードＬＥＤ　 （２２）。

可聴信号情報を与え、ピーラと鳴り、かつ同調するために使用されるピエゾセラ ミック音響器２４゜赤外線（ＩＲ）プリアンプ回路２６゜これは、ＩＲ受信機ダ イオード２８から受信する信号を濾波し、かつこの受信を自動的に利得制御する ５Ｌ４８６装置のまわりに位置する。

ＩＲ送信ダイオード３２を介して約４．５アンペアの高電流パルスを切換えるた めに使用される、非常に抵抗の低い電界効果トランジスタＦＥＴ（３０）。２つ のタイプの送信ダイオード３２が用いられ、その１つは周辺をうまくカバーする 非常に幅広いビーム角のダイオードであり、もう１つは約４０メートルから５０ メートルの良好な直線範囲を与える幅の狭いビーム角のダイオードである。

図示していないが、バッジにはバッジ用の電力を与えるための２つの３■リチウ ム電池もまた含まれる。リチウム電池はその応用範囲において特に適しており、 バッジがスリープしているときには１００マイクロアンペア未満の平均電流を与 え、バッジがアクティブの場合は約１０ミリアンペアの電流を放出する。

電池に関連しているのは約１０００マイクロフアラドの容器キャパシタである。

これらのキャパシタはリチウム電池から充電されるため、ＩＲ送信ダイオード３ ２を駆動する４、５アンペアのパルスを与える。

次に図２を参照して、アクティブバッジと通信するために建物または場所のまわ りに設置され得るトランシーバセンサ局の１つが示される。これらのセンサ局の 主要構成部分は次のとおりである。

アクティブバッジから送信されるＩＲ信号を受信するＩＲ受信機ダイオード３４ ゜ ＩＲ受信機ダイオード３４から受信する信号を濾波し、かつその信号の受信を自 動的に利得制御する５Ｌ４８６装置のまわりに置かれるＩＲプリアンプ回路３６ ゜構成部分３４および３６はＩＲ受信機を構成する。

ＩＲ送信ダイオード４０を介して約６アンペアの高電流パルスを切換えるために 用いられる非常に抵抗の低い電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３８゜ここでもま た、２つのタイプの送信ダイオードが用いられ、その１つは周辺をうまくカバー する非常に広いビーム角のダイオードであり、もう１つは約４０メートルから５ ０メートルの良好な直線範囲を与える幅の狭いビーム角のダイオードである。構 成部分３８と４０とはＩＲ送信機を構成する。

製造の間に内部メモリに配置されたプログラム情報を有する８７Ｃ７５１によっ て構成されるＩＲコーダ／デコーダ（ＣＯＤ　Ｅ　Ｃ）チップ４２゜回路のこの 部分はＩＲ受信機３４．３６から受信したＩＲ送信をデコードし照合する機能を 実行するために用いられる。Ｃ０ＤＥＣ４２はＩＲ送信を並列のデータバイトに 変換し、それらのバイトをＦＩＦＯメモリ４４の中に記憶する。Ｃ０ＤＥＣ４２ はまた、ＦＩＦＯバッファメモリ４８から並列データを取出し、情報を送信のた めにコードし、ＩＲ送信機３８．４ｏを介して送信する機能を実行する。ＩＲ受 信ＦＩＦＯバッファメモリ４４は、ＩＲＣ０ＤＥＣ４２から受信したデータをバ ッファして４線式ネットワーク４６を介して後で前向きに送信するために用いら れ、一方、ＦＩＦＯバッファメモリ４８はＩＲ送信機を介して局から送られるべ きデータをバッファし、特に以下に説明するように４線式ネットワーク４６から 受信するデータをバッファする。

したがって、メモリ４４．４８は２つの主要な機能を実行する。第１に、これら のメモリは受信したＩＲデータを単純にバッファし、入来データが失われたり重 ね書きされたりしていないことを確実にし、かつ送信されるべきＩＲデータをバ ッファする。バッファメモリのサイズは設置される特定のＦＩＦＯメモリチップ ４４．４８に依存する。

ＦＩＦＯメモリチップ４４．４８はソケットの中に含まれるため、必要に応じて 容易に取外しができ、大規模の装置のためにグレードアップすることができる。

少な（とも、センサ局は各方向に２にバイトのバッファ空間を嵌合されるが、８ Ｋまたは３２にも容易に組入れることができる。

第２に、ＦＩＦＯバッファメモリチップ４４．４８の使用により、ＩＲＣ０ＤＥ Ｃチツプ４２を以下に説明する局チップ５０から完全に切離すことができる。こ のことは２つの８７Ｃ７５１マイクロプロセツサが自立的に稼動するためには重 要なことである。ＩＲＣ０ＤＥＣ４２は送受信されているＩＲパルスの厳密なタ イミング決めを行なうために必要であり、したがって４線式ネットワークからの 可能性のある入来データによって妨害されてはならない。

同様に、局チップは４線式ネットワークを介して受信または送信されるデータの 厳密なタイミング決めを実行しなくてはならず、ＩＲ受信機からの可能性のある 入来データによって妨害されてはならない。したがって、ＩＲデータの送受信は ４線式ネットワークを介しての通信とは全く非同期に発生することができる。

局チップ５０は、製造の間に内部メモリの中に配置されたプログラム情報を有す る８７Ｃ７５１である。この構成要素は、汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）とし て一般に公知の装置の機能を実現する。これはバッファ回路５２を介して、受信 されたデータを照合し変換する４線式ネットワーク４６と通信する。局チップ５ ０は内部メモリの中へハードコード化された局の識別番号（１，Ｄ）を含む。４ 線式ネットワーク４６から受信した情報は局ＩＤと比較され、もしデータまたは コマンドがその局のためのものであれば、局チップはその局に作用する。送信さ れるべきデータはＦＩＦＯバッファ４８の中に置かれ、もしデータがＦＩＦＯメ モリ４４から戻されるとすれば、このデータは４線式ネットワーク４６を介して 戻される。

局チップはまた、１つの１ビツトデジタル入力と１つの１ビツトデジタル出力と を有する。デジタル信号の状態を変えるかまたは戻す局チップにコマンドを送る ことは可能である。これらのデジタル信号はコネクタの上で終了し、外部装置は 基礎的なモニタおよび制御を実現するためにこれらのコネクタに接続され得る。

バッファ回路５２は単純なオープンコレクタドライバおよびレシーバ回路であっ て、これは４線式ネットワーク４６の接続に必要なオープンコレクタドライバと センサ馬上のＴＴＬレベルの信号との間を変換する。

５ボルト調整器５４は、４線式ネットワーク４６から局に与えられた１２ボルト 直流電力を局の電子部品に電力を供給するために５ボルトレベルに調整する。１ ２ボルト直流電力を用いることにより、センサ局をネットワークコントローラか ら１００メートル以上離した距離に置くことができ、これは、ケーブルが長いた めに電圧降下が引起こされるが、この電圧降下はセンサ局に十分な電力をなお供 給できるほど小さいためである。

４線式ネットワーク４６はネットワークセンサのために電力および通信機構を提 供する。線のうちの２つが直流電力を提供し、残りの２つが通信用のデータ送受 信ラインを構成する。プロトコルはパーソナルコンピュータまたはワークステー ションで見られるような単純な直列通信ポートと同じである。送受信データライ ンは、複数の局が同じ４つの線に接続できるようにオープンコレクタドライブを 用いて設計される。このネットワークは９６００ボーで動作するが、必要に応じ てより低いまたはより高いデータ速度に変えることもできる。オープンコレクタ ドライブおよび４線式ネットワークの使用により実用性と経済性を保ったまま、 ケーブルの長さを長くすることができ、関連する配線は単純な電話システムのも のと同じくらい単純である。

図３はネットワーク無線周波電界発生器／多重Ｉ１０局のブロック図である。こ の局の主要な構成要素は以下のとおりである。

８７Ｃ７５１マイクロプロセツサ５８の２つの８ビットＩ１０ボート５６は、外 部の制御およびモニタのためにアクセス可能なコネクタで終了する。これらは、 たとえば温度、湿度、煙検出器、および警報センサをモニタし、かつ光、熱、ア クセスおよび警報を制御するために用いられ得る。

８７Ｃ７５１マイクロプロセツサ５８にはオーダーメートで開発したソフトウェ アが製造の間に予めロードされる。

これはＵＡＲＴの機能を実行し、４線式ネットワーク４６を介して通宿し、かつ 様々なデジタルＩ１０ポートをモニタし制御する手段を提供する。

バッファ回路６０は４線式ネットワーク６４への接続に必要なオープンコレクタ ドライブと周上のＴＴＬレベルの信号との間を変換する、単純なオープンコレク タドライバおよび受信機回路である。

５ボルト調整器６２は、局の電子部品に電力を供給するために、４線式ネットワ ーク４６から局に供給された１２ボルト直流電力を５ボルトレベルに調整する。

以前と同じく、１２ボルト直流電力を用いることによって、局を１００メートル 以上離して設置することが可能であり、これはケーブルの長さが長くなることに よって電圧降下が引起こされるが、この電圧降下はセンサ局に十分な電力をなお 供給できるほど小さいためである。

電界ジェネレータ回路６４は１つのトランジスタ発振器段によって構成される。

同調された空中線６６は発振器コレクタ同調回路の不可欠の部分を構成する。電 界ジェネレータは外部デジタル制御信号によって、または局チップ５８からのい ずれかによってオンおよびオフに切換えられる。

オン／オフ制御信号の選択はリンク６８を介して行なわれる。電界ジェネレータ ６４は外部電源から電力を与えられるため、この回路は４線式ネットワーク４６ からは電流をとらない。

リンク／スイッチ６８は電界ジェネレータのためにオン／オフ制御信号を選択す るために用いられる。

任意の外部電源７２は１２ボルト直流電源であり、よりパワーの高い無線周波数 送信が必要な場合に回路に電力を供給するために用いられる。これにより４線式 ネットワーク４６から過度の電力をとることが回避される。

４線式ネットワーク４６はネットワークセンサ局について上に説明したネットワ ーク（図２）と同じである。

図４はワークステーションセンサ装置のブロック図である。この装置の与える機 能は４線式ネットワーク通信が存在しない点以外はネットワークセンサのものと 同一であるため、この装置はネットワークセンサの変形である。ワークステーシ ョンセンサ局は標準Ｒ８２３２直列ポートを介して通信する。センサ局はＰＣま たはワークステーション直列ポートに直接接続し、かつシステム通信のために既 存のインフラストラフチャ（たとえばイーサネット、トークンリング）を使用す ることが意図される。したがって、適切なインフラストラフチャが既に利用可能 な場合は専用の４線式ネットワークを設置する必要はない。

構成部分７４ないし８８および９２はそれぞれ構成部分３４ないし４４．４８． ５０および５４（図２）と同一である。

参照番号９０はＴＴＬバッファ回路へのＲ６２３２を示し、これは局マイクロプ ロセッサのＴＴＬレベル間および直列通信ポートのＲ３２３２レベル間を変換す る。これらのプロトコルは４線式ネットワーク４６で用いたものと同一である。

構成部分９４および９６はネットワーク無線周波電界ジェネレータ装置の部分６ ４および６６（図３）と同一である。

装置全体は外部の１２ボルト直流電源から電力を与えられる。

図５は典型的な建物のレイアウトであり、図１ないし図４を参照して説明してき た追跡および識別システムの装置を示す。構成要素の相互接続が示され、その使 用法の説明は以下のとおりである。

サイトコンピュータ装置１００は中央コンピュータを表わし、これはシステムの 動作に不可欠ではないが、典型的なシステムがどのように構成されるかを示すた めに与えられる。コンピュータ装置１００はたとえば単純な共有ファイルサーバ ー、または大規模なマルチユーザメインフレームであり得る。中央コンピュータ 装置は外界に対して通信リンクを形成するために用いられる。

ローカル通信網１０２は既存の通信インフラストラフチャ（例、イーサネット、 トークンリング）を表わす。通常、ローカルネットワーク１０２はＰＣ，ワーク ステーション、遠隔プリンタ、および装置の様々な部分を相互接続するために用 いられる。かかるネットワークによって特別な４線式アクティブバッジネットワ ークの設置の必要性が低減または回避され得るため、かかるネットワークの存在 は重要である。これらのシステムの装置は適宜配備されてもよく、かつ既存のロ ーカル通信網はシステムにトポロジーを与えるために用いられ得る。

参照番号１０４はサイトコンピュータインフラストラフチャに接続されるＰＡＢ Ｘ電話交換システムを示す。これはソフトウェアの制御下で変更可能である（例 、電話の呼出しが自動的に再経路指定される、ユーザが電話をとると個人の短い コードがダイナミックに内線に割当てられる）。

参照番号１０６はネットワークコントローラを示し、これは４線式ネットワーク ４６がそこから広がる中心点である。コントローラの最も単純な形式はＰＣまた はワークステーションの１つのＲ３２３２直列ボートであり得る。Ｒ８２３２ポ ートはレベルシフトインタフェース装置を介して接続され、このレベルシフトイ ンタフェース装置もまた１２ボルト直流電力の供給を可能にする。代替的に、コ ントローラ１０６は専用プロセッサであってもよく、１つの建物につき１つ以上 のかかるコントローラが存在してもよい。ネットワークコントローラ１０６は４ 線式ネットワーク４６とサイトインフラストラフチャの残りの部分との間をイン タフェースさせる機能を与える。コントローラ１０６は各ネットワークセンサへ の通信を管理しく図２および図４）、たとえば局の問題、局が接続されているか 分離されているかといった統計やデータを訂正し、データをサイトシステムの残 りの部分と交換する。

４線式ネットワーク６４もまた示されており、これらは建物のまわりに配置され る様々なシステム装置を結合する物理的なワイヤ接続である。

参照番号１０８は物体または装置にタグを付ける例を示す。このようにタグを付 けることは、たとえば在庫管理に用いることができ、品物のリストおよびその位 置を自動的に生じさせることが可能となる（映像索引付け）。アクティブバッジ のデジタルＩ１０ポートを用いること（図１）によって、装置の状態をモニタし 変更することができる（例　オンであるのかオフであるのか？もしオフであれば オンにせよ）。

参照番号１１０は、人間の居場所をつきとめるためのシステムの使用例を示す。

人間の移動を追跡することによって、システムはその位置をモニタしそれに従っ て報告することができる。位置情報はシステムによって、たとえばＰＡＢＸをダ イナミックに再プログラムし、それによって一番近い電話の内線に呼出を再経路 指定するために用いられる。アクティブバッジのＩ１０ポート（図１）は位置情 報とともに付加的情報を返すために用いられ得る。また、もし温度センサまたは パルスモニタがバッジに取付けられているとすれば、バッジは装着者の健康状態 に関する生物医学的な情報を返すことができるであろう。したがって、バッジは 患者を継続的に目立たなくモニタするために使用することができる。

参照番号１１２はページングを行なうシステムとしての使用を示す。バッジにコ マンドおよびデータを送ることは可能であるため、バッジに視覚的かつ可聴の信 号情報を与える、つまり基本的なページングを行なうように指令することができ る。ＬＣＤグラフィックディスプレイモジュールをＩ１０ポートに加えることに よって、バッジのページング特徴は、たとえば４０文字×４行の十分なメツセー ジ特徴を設けることによってさらに広げることができる。キーバッドまたは接触 感応領域などの他の入力装置を加えて携帯用端末を与えることもでき、ここから ＩＲ通信リンクを介してコードレスコンピュータアクセスが得られる。

を示す。バッジ携帯者がドアに近づくと、バッジはドアに設置されたセンサ局と 通信する。データは中央コントローラとやり取りされ、システムは可変乱数とと もに証明コマンドをバッジに発行する。バッジはバッジパスワードに基づいてチ ャレンジ暗号化値を返し、システムはバッジの証明を確認する。乱数および暗号 アルゴリズムを用いることにより、バッジからの送信を記録し、後にバッジの送 信をシミュレートするだけで犯人がアクセスすることができなくなり、これはな ぜなら返された暗号化された値は発行された乱数チャレンジについてシステムが 受取ることを予想するものと一致しないためである。バッジが不正使用されてい ないと十分仮定できれば、システムはドアに鍵を開けるように指令し、その人物 は入ることを許可される。より確実なシステムが必要な場合は、人物はドアの入 口に置かれるキーバッドにＰＩＮ番号を入力することを要求され、証明されたバ ッジと個人の秘密のＰＩＮ番号との組合わせにより、より確実なアクセス制御シ ステムが提供される。

１１５に示されるように、アクティブバッジシステムは警報機構と結合されると アクティブバッジを装着していない人物が建物の中に存在する場合を識別するた めに用いることができる。かかる状態は警報状態と考えられ、建物の保安部門が ４線式ネットワークを介して待機態勢にされる。

図５のセクション１１６は図６に拡大され、その詳細は以下に説明する。

図６は図５の１１６などの典型的な部屋の拡大図である。

部屋に含まれるものは様々なセンサおよび装置である。ドアアクセス制御、装置 の位置、電話呼出の再経路指定、およびローカル通信網の使用などのいくつかの 特徴は先に述べたとおりである。これまで述べていない図６の２つの興味のある 特徴は以下のとおりである。

第１は、１１８で示される自動コンピュータアクセスを与えるためのアクティブ バッジの使用に関するものである。

入口におけるアクセスと同様の態様で、パーソナルコンピュータまたはワークス テーションを自動的にユーザとログインおよびログアウトさせるように構成する ことが可能である。もし人物が彼または彼女が使用していたコンピュータまたは 端子の場所を離れる場合、システムはログアウトまたはロックコマンドを実行し 、これにより機械を承認なしで使用することを禁止する。ユーザが同一のまたは 別のコンピュータ端子と直面する場合、人物は自動的にログインされ、彼または 彼女の個人の使用状態が回復され得る（例、手紙を作成している途中で人物が端 子を離れ、おそらくは別の端子に戻るとすれば、彼または彼女が立去った時点つ まり手紙の作成途中まで自動的に戻ることができる）。かかるアプリケーション の使用により共有コンピュータ機構を構成する手段を与えるこができ、これは作 業空間環境がより一層共有されることが一般的になってきているため増々重要と なっている。

第２に、１２０で示されるように、規定されたＩＲ領域内に複数のローカルゾー ンを与えるように電界ジェネレータ局を使用することができる。１つの部屋の中 にい（っかの電界を置くことは可能であり、各電界はバッジ電界検出器に独自の 識別情報を信号で送る。このため、バッジはどの特定の電界の中にあるかまたは その近くにいるかを検出でき、この情報はバッジＩＤ情報とともにセンサ局に戻 される。この付加的位置情報を用いて、バッジの位置をたとえば電界Ｎの中に位 置する部屋ＡＢＣとして識別することができる。電界強度は、バッジ電界検出器 が電界ジェネレータに非常に近（位置決めされている場合にのみ応答するように 予め設定される。このためより高細度の位置情報が与えられ、必要に応じてバッ ジの位置を１メートル以内の単位まで知ることができる。

一般に追跡および／または識別システムと称される上述のシステムには数多くの 可能なアプリケーションが存在し、その例のうちの特に興味のあるものをいくつ か以下に説明するが、これは例にすぎず独占的なものではない。

アクティブバッジシステムの主機能は人物および物体の位置をつきとめることで ある。位置情報の使用により以下のような豊富なアプリケーションが生じる。

位置情報は装置の自動制御およびダイナミックな再プログラムのために使用可能 である。電話を意図される相手に最も近い内線へ再経路指定することが可能であ り、コンピュータおよびワークステーションを現在のユーザの個人的な要求に合 うように構成することができる。

ローカルの電界ゾーン識別を用いることによって、システムは電話をかけるため にたった今だれが電話の内線を取上げたかを検出することができる。そのユーザ に対する個人の短いコードをその内線に合うように自動的に構成することができ 、このためユーザは彼または彼女自身のなじみのある環境を手元に持つことがで きる。

再経路指定および自動構成はより広い領域をカバーするように容易に拡張するこ とができる。バッジ中のホームフィールドデータは、インターネットなどの延長 通信リンクを介して情報を交換し、異なる場所または異なる国および大陸におい てもコンピュータを構成するために用いることができる。電子メールは人がどこ にいても送ることができる。

バッジのページング特徴は通常のページングを行なうものと同じように使用する ことができ、システムはおそらくはユーザが特定した時間に督促を送るよう予め プログラムすることができ、ユーザが信号で送ったコマンドの認証を与えること ができ、これはつまりもしだれかがある予め規定された意味を有するボタンを押 すと、バッジがビーフと鳴り、こうしてボタンを押したことの受領および動作を 信号で知らせる。さらに、バッジシステムの位置追跡局面と組合わすと、だれか をある物体のところへ自動的に誘導し、慣れない場所を案内し、または２Å以上 の人物が落合うことを助けるためにページングを用いることができる。

暗号化されたキーおよびパスワードを用いてチャレンジ／応答シーケンスを使用 して自動アクセス制御を実行することができる。建物および施設への物理的なア クセス、およびコンピュータ端子へのアクセスを制御することができる。システ ムは、ドアの鍵の開閉を制御し、アシスタントが近くにいるときにのみ店の金庫 を開けるように構成することができ、空港の有効搭乗券の形のアクティブバッジ はその携帯者のみが限定された領域へ入り、最終的には飛行機に搭乗することを 許可する。

建物の中のすべての物体にはタグを付けることができ、このためシステムが物体 の移動を追跡し記録することができる。単純な応用例としては、自動在庫管理、 空港での荷物モニタ、最も近い消火器の位置を知ることなどがある。

上述の多数のアプリケーションはインテリジェントビルにおける応用の一部と考 えられる。しかしながら、さらに他の建物に関連するアプリケーションとしては 建物のインフラストラフチャのモニタおよび制御が考えられ、警報システムを統 合し、たとえば盗難アラームと火災アラームとの両方をセンサ局を用いてモニタ することができ、また人間の位置に応じて照明および空気調節を制御することが できる。建物から立ち退かなくてはならない緊急時には、バッジシステムは全員 が建物から出たかどうかを示し、かつ人間が取残されている場所はどこかを報告 することができる。

道路または市街地の境界ポイントに置かれるセンサは、アクティブバッジを装着 した車の通過を検出するために用いることができる。システムは、車がセンサの 前を通りすぎるときに照合する料金モニタとして作用することができる。この使 用法を単純に拡張すると、アクセス制御システムを形成するために用いることが でき、認証された運搬具だけが指定領域に入ることが許される。

興味のある他の領域は、患者を目立たないようにモニタすることである。たとえ ばもしバッジのＩ１０ポートに温度センサが接続されていれば、バッジはセンサ から温度情報を送信することができる。このようなアプリケーションにより患者 を機械につなぐ必要なく患者を自動的に継続してモニタすることが可能となり、 患者は自由に移動でき、邪魔されず、またスタッフが定期的にモニタするために 貴重な時間を賀す必要がなくなる。

これまで規定した本発明の範囲内で、たとえばシステムを適用する特定の使用法 に合わせるために、システムの数多くの他のアプリケーションが可能であるだけ ではなく、上述の実施例の様々な変形もまた可能である。

国際調査報告 フロントページの続き 、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ，ＳＮ、　ＴＤ。

、ＰＬ、ＰＴ、Ｒ○、ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ。

（７２）発明者　バーター、アンドリューイギリス、シー・ビー・４　トエイ・ エックス　ケンブリッジシャー、ケンブリツイギリス、ニス・ジー・１５・ジェ イ・エイチ　ハートフォードシャー、スティーブネイジ、ウィスデン・ロード、 ３８６

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．独自のＩＲ識別信号を送信するためのＩＲ送信機回路を各バッジが有する、 予め定められた領域内で複数の携帯者によって携帯される複数個のアクティブバ ッジと、アクティブバッジおよび主制御センターの両方と通信可能な予め定めら れた領域中の複数個のトランシーバセンサ局とを含む追跡および識別システムで あって、各アクティブバッジは自発的にその識別信号を周期的に送信するように 配列され、また外部プロンプトの発生時にその識別信号を送信することができる 、システム。
2. ２．アクティブバッジは、通常はパワー駆動されたスリープ状態モードにあり、 バッジを起こすために周期的に時間切れを起こすタイミング手段を組入れ、これ によりＩＲ識別信号を送信させる、請求項１に記載のシステム。
3. ３．タイミング手段の時間切れ期間は調整可能であり、このためシステム中のア クティブバッジごとにわずかに異なるように設定され、これによりＩＲ送信の任 意性を達成することができる、請求項２に記載のシステム。
4. ４．各アクティブバッジはまた、バッジを起こしＩＲ識別信号を送信させるため の１つ以上のユーザ操作可能な切換装置を有する、請求項１ないし３のいずれか に記載のシステム。
5. ５．各アクティブバッジは無線周波電界検出器を組入れ、これによりバッジの携 帯者が（したがってバッジが）特定の周波数およびエネルギを有する無線周波発 生局の無線周波電界の中へ入ることに応答して、バッジはまた起こされＩＲ識別 信号を送信させられる、請求項１ないし４のいずれかに記載のシステム。
6. ６．バッジは外部プロンプトによって起こされ、バッジはどの切換装置が動作さ れたかおよび／またはどの無線周波電界にもしくはどの複数の無線周波電界にバ ッジが入ったのかまたは現在入っているかを示す状態情報と組合わせてＩＲ識別 データを送信する、請求項４または５に記載のシステム。
7. ７．自発的かまたは外部プロンプトに起因するかにかかわらずＩＲ識別信号を送 信する前に、バッジは他のＩＲ信号が予め定められた領域内で現在送信されてい るかどうかをＩＲ受信回路によって聞いて決定し、もしされていれば、スリープ 状態モードに戻るかまたは送信を停止して後で再度試みる、請求項１ないし６の いずれかに記載のシステム。
8. ８．各バッジごとの識別番号はバッジ内のマイクロプロセッサのＥＰＲＯＭ中に 保持される、請求項１ないし７のいずれかに記載のシステム。
9. ９．製造の間に設定される識別番号は４８ビットの数（２８１×１０１２個の組 あわせ）に設定されることができ、このため事実上無限数のアクティブバッジを 提供することができる、請求項８に記載のシステム。
10. １０．映像による索引付けのために用いられる場合の、請求項９に記載のシステ ム。
11. １１．バッジとトランシーバセンサ局との間で交換されるすべてのデータパケッ トにはデータ保全のためにチェックサムが取付けられている、請求項１ないし１ ０のいずれかに記載のシステム。
12. １２．バッジによるＩＲ送信に続いて、バッジ中の受信機回路はバッジがスリー プ状態モードに戻る前にリスニング期間の間は動作可能であり、これによりこの リスニング期間の間にデータおよびコマンドがＩＲ送信によってバッジに送られ ることができる、請求項１ないし１１のいずれかに記載のシステム。
13. １３．バッジはバッジに送られるコマンドに応答して動作する１つ以上のインジ ケータを組入れる、請求項１２に記載のシステム。
14. １４．受信したコマンドに関連する情報はバッジ内部のＲＡＭに記憶され、これ によりバッジがスリープ状態モードに戻っても、ＲＡＭに記憶された情報は切換 装置の駆動によって検索することができ、このためインジケータを再び活性化す ることができる、請求項１３に記載のシステム。
15. １５．バッジ内のＲＡＭは、バッジが属する予め定められた領域に関してホーム フィールドデータが記憶され得る割当てられたセクションを有し、これにより組 織内の各バッジにホームフィールドデータを設定することができるため、バッジ は離れた組織にある場合に呼出すことができる、請求項１ないし１４のいずれか に記載のシステム。
16. １６．各バッジは製造の間にバッジに挿入されるコードの一部である独自の秘密 のバスワードをメモリ内に含み、これにより、問合せ信号がバッジに送られると 、バッジは間合せ信号を受信し、秘密のパスワードと組合わせ、バッジ内に含ま れる暗号アルゴリズムを用いて暗号化された応答を計算し、これを確認のために トランシーバセンサ局に戻す、請求項１ないし１５のいずれかに記載のシステム 。
17. １７．無線周波電界検出器はアクティブバッジ内の受動同調回路である、請求項 ５または請求項５に付随する場合は他の請求項に記載のシステム。
18. １８．バッジの携帯者が関連する無線周波電界に入る場合、無線周波電界検出器 の出力は、同時に送信されている他の信号がないとすれば、バッジを起こしＩＲ 送信をさせるために用いられる、請求項５または請求項５に付随する場合は他の 請求項に記載のシステム。
19. １９．ＩＲ識別信号を送信する前に、無線周波電界検出器の出力はマイクロプロ セッサによってモニタされる、請求項１８に記載のシステム。
20. ２０．バッジに送信される無線周波電界は付加的情報をバッジへ送るように変調 され、これにより１つの単位領域内にいくつかのゾーン化した無線周波電界を置 くことができ、かつ各電界はアクティブバッジによって独自に識別可能である、 請求項１８または１９に記載のシステム。
21. ２１．各アクティブバッジは、マイクロプロセッサと、ＩＲ送信ダイオードと、 ＩＲ受信機と、ＬＥＤインジケータと、ピエゾセラミックスピーカと、押しボタ ンスイッチと、光依存抵抗器（ＬＤＲ）と、緩和発振器と、無線周波電界検出回 路とを含む、請求項１ないし２０のいずれかに記載のシステム。
22. ２２．ＬＤＲはアクティブバッジの自発的活性化の速度を夜間に遅くするために 用いられる、請求項２１に記載のシステム。
23. ２３．各トランシーバセンサ装置は、２つのマイクロプロセッサと、２つのＦＩ ＦＯバッファメモリと、ＩＲ受信機と、ＩＲ送信機と、トランシーバ装置がここ を介して主制御センターと通信できる４線式ネットワークとのインタフェースと を含む、請求項２１または２２記載のシステム。
24. ２４．添付図面を参照してここに実質的に説明した追跡および識別システム。