JPH09133756A - 移動資産追跡方法 - Google Patents

移動資産追跡方法

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JPH09133756A
JPH09133756A JP14378896A JP14378896A JPH09133756A JP H09133756 A JPH09133756 A JP H09133756A JP 14378896 A JP14378896 A JP 14378896A JP 14378896 A JP14378896 A JP 14378896A JP H09133756 A JPH09133756 A JP H09133756A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 操車場のような、高密度で移動資産が配置さ
れる区域の中に一時的に配置された移動資産を追跡する
方法を提供する。 【解決手段】 追跡すべき各々の移動資産１０２に移動
追跡装置１００を取り付け、上記区域の中に静止追跡装
置１４を設置し、静止追跡装置と上記区域の中の互いに
極めて接近した複数の移動資産に取り付けられた複数の
移動追跡装置との間でローカル・エリア・ネットワーク
を設定して、各追跡装置でローカル・エリア・ネットワ
ークのノードを構成し、上記静止追跡装置を「マスタ」
装置として指定し、上記の各移動追跡装置をそれぞれ
「スレーブ」装置とし、静止追跡装置の位置がわかって
いるローカル・エリア・ネットワーク内での資産のそれ
ぞれの接続から資産の位置を近似的に決定することを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】
【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：ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ）を使用して、物資や運搬装置等の一時
的に静止する資産の追跡に関するものである。物資は追
跡する必要のある資産の例であるが、商品を積み込むコ
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、倉庫または通関港から目的地
へ輸送される商品は通常、適時に安全に引き渡しが行え
るよう追跡される。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。これらの内のある
ものは商品と一緒に運ばれ、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て
受領された場合のみ完了する。しかし、輸送中の商品の
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、それ
らの運搬装置にどんな商品が積み込まれるかを知ること
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またはコンテナ・トラック
に積み込まれることが多く、輸送コンテナ、コンテナ・
トラックは鉄道車両に積み込まれる。このような運搬装
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ている受動的
な無線周波（ＲＦ）トランスポンダを使用して、各鉄道
車両が中間局を通過するときに各鉄道車両の問い合わせ
を容易にし、鉄道車両の識別標識を供給する。次にこの
情報は、放射信号または陸上線路により、鉄道車両の位
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、
類似の電源は容易には得られない。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、一組の航行局から送信される航
行信号に応答する航行装置、たとえば宇宙をベースとし
た広域測位システム（ＧＰＳ）の受信器または他の適当
な航行装置を含む。上記の航行局は宇宙局であっても、
地上局であってもよい。いずれの場合も、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、追跡装置は、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の位置デー
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
電磁放出器を含むことができる。現在の資産位置測定方
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別に設けなければならない。このよ
うに、被追跡資産は輸送中の他の資産についてまたは自
分自身に対する他の資産の可能な関係について全く「知
らない」。中央局に報告する際に、このようなシステム
では、報告されている資産の数にほぼ比例した帯域幅を
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
出器は一般に、付勢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、このような装置をそ
れぞれ作動させる比率を制御して、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
ような固定の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通達範囲を有しておら
ず、資産追跡装置は高価である。オムニトラックス（Ｏ
ＭＮＩＴＲＡＣＫＳ）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が、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。米国特許第５，１２９，６
０５号には、列車の機関車に設置されるための鉄道車両
測位システムが説明されている。この鉄道車両測位シス
テムは、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することによ
り、位置報告を作成するための入力信号を供給する。
【０００６】１９９５年６月７日出願の米国特許出願第
０８／４８４，７５０号および米国特許出願第０８／４
８７，２７２号に開示されている資産追跡システムで
は、「マター（ｍｕｔｔｅｒ）モード」のローカル・エ
リア・ネットワークに基づく追跡システムを使用してデ
ータを発生して、このデータを中央局に送信している。
この資産追跡システムには、２つの通信モードがある。
１つのモードは中央局と追跡装置との間の通信であり、
これは通常、衛星を介して行われる。他のモードは、
「マターモード」と呼ばれ、追跡装置相互の間のローカ
ル・エリア・ネットワークである。その中の１つの追跡
装置はマスタ装置と呼ばれ、中央局と通信する。
【０００７】
【発明の概要】本発明の１つの目的は、操車場内の鉄道
車両のように、被追跡資産（追跡すべき資産）が、ある
期間の間、一時的に静止しているときの、これらの被追
跡資産のローカル・エリア・ネットワークを提供するこ
とである。本発明によれば、専用の静止マスタ追跡装置
が移動追跡装置と通信し且つ情報を中央局に送信する責
任を負う。ほとんどの場合、専用の静止マスタ追跡装置
はある高さ、たとえば柱の上に取り付けられ、操車場の
ような移動追跡装置の密度が高い場所に配置される。単
一または複数の静止マスタ追跡装置が同じ近傍に存在し
てもよい。静止マスタ追跡装置は一定の電源を有し、衛
星または専用の陸上線路を介して中央局と通信する。
【０００８】本発明は静止マスタ装置と移動追跡装置と
の間で通信を行うためのプロトコルを提供する。このプ
ロトコルは、操車場に入る新しい移動追跡装置を捕捉す
るための機構、および操車場を去る移動追跡装置を解放
するための機構を構成する。このプロトコルは下記の理
由により、移動追跡装置の消費電力を低減する。 １．移動追跡装置は中央局と通信する必要がない。移動
追跡装置はマターモードにより静止マスタと通信し、静
止マスタは中央局と通信する。また、中央局からの指令
は静止マスタ追跡装置を介して移動追跡装置に中継され
る。
【０００９】２．移動追跡装置はＧＰＳによる位置の決
定を行う必要が無い。移動追跡装置の位置は、静止マス
タ追跡装置の近傍にあることにより追跡される。 ３．効率の良いマターモード通信プロトコルを使用する
ことにより、電力消費の負担が移動追跡装置ではなく、
静止マスタ追跡装置に課せられる。 ４．マターモード通信に対して高帯域幅を使用すること
により、移動追跡装置が情報を受信または送信するため
に「オン」にとどまっていなければならない時間が短縮
される。
【００１０】このプロトコルはまた、移動追跡装置のす
べての動作モードを支援する。それらの動作モードに
は、移動追跡装置から所定の間隔で報告を送るようにす
る、予め割り当てられたデータの報告、センサにより起
動される警報の報告、ならびにテータおよび移動追跡装
置の動作モードの変更に対するポーリングされた要求が
含まれる。
【００１１】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。
【００１２】
【好ましい実施態様の説明】図１はＧＰＳ衛星の配列か
らの航行信号を用いる移動追跡装置を示すが、上記のよ
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積み荷を運
ぶ運搬装置、たとえば車両１２Ａ−１２Ｄに一組の移動
追跡装置１０Ａ−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、移動追跡装置を有する各
運搬装置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
で測定された運搬装置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て、運搬装置
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。
【００１３】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衛星は拡散スペクトル技術を使用して、Ｌ
バンド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。
【００１４】図２は移動追跡装置１０を示す。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、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、航行装置は、運搬装置の位置の
所要の精度に応じて、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このよ
うな航行受信器を含んでいてもよい。また、航行装置
は、本来、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。各々の場合に航行
装置の消費電力は、電源をそなえていない運搬装置、た
とえば貨物コンテナ、貨物を運ぶために使用される鉄道
車両等の移動追跡装置の確実で経済的な動作に対して厳
しい制約を課す。たとえば、代表的な現在のＧＰＳ受信
器は一般に、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
小期間付勢して、与えられた一組の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を求めるように
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、移動追跡装置の所要エ
ネルギを大幅に下げられるということである。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、移動追跡装置の所要エネルギは大幅に、たとえば少
なくとも１／１００に減らすことができる。
【００１５】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。通信トランシーバ５２と航行装置５０の両方とも、
制御器５８によって作動される。制御器５８は、クロッ
ク・モジュール６０からクロック信号を受信する。トラ
ンシーバ５２は通信リンク１４（図１）を介して中央局
に運搬装置の位置データを送信し、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、ＧＰＳ受信器とトランシーバを
都合よく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 Ｎａｖｉ
ｇａｔｉｏｎ）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 Ｉｎｍａ
ｒｓａｔ 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低プロフィールのアンテナ
５４を使用することができる。
【００１６】低電力で短距離の無線リンクにより、近傍
の移動追跡装置をネットワークに加わらせて、このよう
なネットワークの電力消費を最小にし、高い信頼性と機
能を維持することが可能になる。各追跡装置は、図２に
示すように、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
池パックを含んでいる）、ＧＰＳ受信器５０、通信トラ
ンシーバ５２、ならびに種々のシステムおよび運搬装置
のセンサ６８Ａ−６８Ｄに加えて、低電力のローカル・
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、現在の無線ローカル・エリア・ネットワークで使用
されているような市販のスペクトル拡散（ｓｐｒｅａｄ
ｓｐｅｃｔｒｕｍ）トランシーバとすることができ
る。スペクトル拡散トランシーバ７０には、それ自身の
低プロフィールのアンテナ７４が設けられる。
【００１７】ローカル・トランシーバ７０を利用して、
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、動的に構成されたローカル・エリア
・ネットワーク（ＬＡＮ）を形成する。この動的に構成
された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に示されるような形式の追
跡装置を取り付けた多数の貨物車両８２1 ，８
２2 ，．．．，８２n が列車に含まれるときには、これ
らの装置のすべては情報を交換する。各マイクロプロセ
ッサはそれ自身のそれぞれの追跡装置の電源に結合され
ているので、各追跡装置の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として指定さ
れ、他の追跡装置がスレーブとなる。マスタ追跡装置は
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）
とともに組み立て、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。
【００１８】一時点において、すべての追跡装置の内の
１つのＧＰＳ受信器（と１つの通信トランシーバだけ
が）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、弱った蓄電池を持つ追跡装置は、追跡装置中
の最も電力を消費する機能であるＧＰＳ受信機能または
情報送信および指令受信機能を遂行しない。この機能は
また、劣化した電源または部分的に働いている電源を持
つ装置により消費される電力を自動的に低減するので、
各追跡装置の信頼性を向上させる。したがって、損傷し
た太陽電池または完全な電荷を保持できない蓄電池を持
つ追跡装置は、それが完全に機能している追跡装置を含
む列車の一部であるときは、まだ完全に機能を果たすこ
とができる。
【００１９】各追跡装置において、ＧＰＳ受信器と衛星
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。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。しかし、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。
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。
【００２０】付加的な信頼性に関する特徴は、機能不全
のモジュールが動作している追跡装置を含んでいる列車
の一部でない場合でも、この機能不全のモジュールの位
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動作している追跡装置（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
中央局にデータ収集のために転送される。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は、該装置が正しく機
能している追跡装置を通り過ぎるときに周期的に報告さ
れる。
【００２１】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（ｄｉ
ｖｅｒｓｉｔｙ）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
れが有利である理由は、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。
【００２２】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。 （１）２つ以上の独立の追跡装置によってネットワーク
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）マスタ追跡装置とすべてのスレーブ追跡装置との
間の定期的な通信によりネットワークを維持すること。
【００２３】（３）１つ以上の追跡装置がマスタ追跡装
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。 （４）１つ以上の追跡装置がマスタ追跡装置の通信範囲
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追跡装置が互い
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。
【００２４】（６）蓄電池電力の弱いマスタ追跡装置か
ら蓄電池電力の一層強いスレーブ追跡装置へマスタ追跡
装置の役割を移すこと。 上記の６つ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、および有限の誤り率を
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」は、ネツトワーク内のす
べてのスレーブ追跡装置がそのネツトワークのマスタ追
跡装置と通信する報告周期を含む。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、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、報告
小周期を長くするとメッセージの衝突（すなわち同時の
メッセージ相互間の干渉）が少なくなり、ネツトワーク
当たり一層多数の資産を扱うことが出来る。各資産上の
追跡装置の局部的クロツクは、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中位の精度
である。長期間クロツク精度は、ＧＰＳ衛星との通信
中、または追跡装置が周期的に接触する他の任意の追跡
または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（すなわち、正／負）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モードのネッ
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、マターモードのネットワークに接続されない。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し、またマターモードの他の追跡装
置とネットワークに接続されて、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、マターモードのネットワークに
接続されていて、該装置のセンサ情報および随意選択に
より該装置の位置情報をマスタ追跡装置に送る。このス
レーブ追跡装置からの情報は次いでマスタ追跡装置によ
り中央局に送信される。
【００２９】本発明は、一時的に特定の場所に移動追跡
装置が高密度で存在する状況に特に適用可能である。通
常この状況が存在するのは、機関車と連結する前に編成
鉄道車両から切り離し或いは追加するために待避線に配
置されている鉄道車両の操車場である。図４には、操車
場が示されており、この操車場では多数の追跡装置１０
０1 、１００2 、・・・・、１００n がそれぞれ鉄道車
両１０２1 、１０２2、・・・・、１０２n に取り付け
られている。移動追跡装置と通信するために、１つ以上
の静止マスタ装置が操車場内に設けられる。図４では、
このような２つの静止マスタ１０４1 および１０４2 が
示されており、それぞれ塔１０６1 および１０６2 に取
り付けられている。各静止マスタ追跡装置は、操車場か
らの直接の電源が設けられている点を除けば、図２に示
されている移動追跡装置とほぼ同じである。したがっ
て、太陽電池のアレー６６および充電回路６４を有する
蓄電池電源６２は、随意選択による蓄電池のバックアッ
プが必要となる用途以外では、一般に省略される。各マ
スタ追跡装置は、それ自身の「マター（ｍｕｔｔｅ
ｒ）」ネットワーク上の移動追跡装置と通信する。
【００３０】特定の操車場で多数の静止マスタ追跡装置
を用いる必要があるかも知れない。たとえば、１つの静
止マスタ追跡装置からの送信がすべての移動追跡装置に
達するには操車場が大き過ぎるかも知れないし、あるい
は単一の静止マスタ追跡装置がすべての移動追跡装置に
対して見通し線上での通信ができないこともある。多数
のマスタ装置が同じ場所に存在し得るようにするため、
数個の、好ましくは３つの異なる信号およびデータ・チ
ャネル対が設けられる。異なる静止マスタ装置による直
接系列スペクトル拡散伝送のために異なるＰＮ系列を使
用することによって、互いに干渉しないこれらのチャネ
ルを実現することができる。
【００３１】好ましい実施例のチャネルは９０２−９２
８ＭＨｚのＩＳＭ帯域の中にあり、直接系列スペクトル
拡散伝送を使用する。通信のためのデータ速度は何十ｋ
ｂｐｓ（キロビツト／秒）のオーダであり、１９．２ｋ
ｂｐｓのデータ速度が好ましい。通信のために２つのチ
ャネルが使用される。すなわち、静止マスタ追跡装置か
ら移動追跡装置への通信のための信号チャネル、および
移動追跡装置から静止マスタ追跡装置への通信のための
データ・チャネルである。信号チャネルでは、静止マス
タ装置が継続的にすなわち高繰り返し速度で周期的に、
その存在を示す信号を放送する。信号には、他の重要な
情報も含まれている。信号チャネル上の情報のためのフ
ォーマットを次に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】上記のフォーマットで、「Ｔ」は信号チャ
ネルの情報の繰り返しのための周期である。これは実行
に依存し、フレームの長さでもある。「ＳＹＮＣＨ」は
搬送波の同期と記号の境界を設定するための同期化プリ
アンブルである。「ＳＭＩＤ」は静止マスタの識別標識
である。「ＳＭ Ｌｏｃ」は静止マスタの位置を緯度と
経度で表したものである。「ＴＩＭＥ」は時間放送であ
る。「ＰＫＴ−ｉ」は任意の特定の移動追跡装置にアド
レス指定されるパケットである。装置１から装置ｎまで
の異なる移動追跡装置にそれぞれアドレス指定された多
数のパケットがある。移動追跡装置にアドレス指定され
たすべての情報はＰＫＴ−ｉに含まれる。「ＩＤＬＥ」
はフレームに送信すべき情報がそれ以上無い場合には、
零ビツトで埋められる。
【００３４】ＰＫＴ−２で示されるような、移動追跡装
置に対するパケットのフォーマットも上記されている。
重要なメッセージ、たとえば肯定応答（ａｃｋｎｏｗｌ
ｅｄｇｅｍｅｎｔ）を移動追跡装置に送らなければなら
ない場合には、これをフレームで繰り返し送信すること
ができる。パケットの種々のフィールドは次の通りであ
る。
【００３５】「ＳＹＮＣＨ」は搬送波の同期と記号の境
界を設定するための同期化プリアンブルである。このフ
ィールドが各パケットに含まれているので、移動追跡装
置は順方向チャネルの情報を素早く復号し始めることが
できる。「Ｆ」はフラグである。パケットの中の第１の
フラグはパケットの初めを示し、第２のフラグはパケッ
トの終わりを示す。「ＭＯＢＩＬＥ ＡＤＤＲ」はアド
レス指定された移動追跡装置のアドレスである。「Ｃ」
は制御フィールドであり、アドレス指定された移動追跡
装置に対する異なるデータ・メッセージおよびビット単
位で表したメッセージの全長についての情報が入ってい
る。「ＭＥＳＧ−ｊ」はアドレス指定された移動追跡装
置に対するｊ番目のメッセージである。移動追跡装置に
対する種々のメッセージには、肯定応答、移動追跡装置
の動作モードを変更するための指令、センサ情報に対す
るポーリングされた要求が含まれる。「ＥＣ」はＭＥＳ
Ｇフィールド乃至ＭＯＢＩＬＥ ＡＤＤＲフィールドに
対して形成される誤り検出または検出および補正符号で
ある。
【００３６】データ・チャネルは移動追跡装置から静止
マスタ追跡装置に情報を伝えるために使用される。移動
追跡装置から静止マスタ追跡装置への情報には、位置報
告、静止マスタ追跡装置とネットワーク接続する要求、
予め割り当てられたデータ報告および警報センサの報告
が含まれる。移動追跡装置によるデータ・チャネルへの
アクセスの好ましいモードはランダム・アクセスにより
行われる。プロトコルは、プロシーディングズ・オブ・
ザ・フォール・ジョイント・コンピュート・コンフェレ
ンス・エーエフアイピーエス・コンフェレンス３７（Ｐ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｆａｌｌ Ｊｏ
ｉｎｔ Ｃｏｍｐｕｔｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ＡＦ
ＩＰＳ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ３７）、１９７０、エ
ヌ・アブラムソンによる「アロハ・システム：コンピュ
ータ通信のためのもう１つの代案（Ｔｈｅ Ａｌｏｈａ
Ｓｙｓｔｅｍ： Ａｎｏｔｈｅｒ Ａｌｔｅｒｎａｔ
ｉｖｅ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎｓ）」に説明されているようなアロハ（Ａｌ
ｏｈａ）プロトコルを使用した。異なるＰＮ系列を異な
る移動追跡装置が使用することにより、メッセージの衝
突の確率を更に下げることができる。肯定応答は信号チ
ャネルで移動追跡装置が受信する。移動追跡装置が所定
の期間内に静止マスタ追跡装置から肯定応答を受信する
ことに失敗した場合には、その移動追跡装置は、ランダ
ムな期間の間休止した後、データを再送する。送信の再
試行の最大数は制限される。データ・チャネル上の移動
追跡装置からのパケットのフォーマットを下記に示す。
【００３７】
【表２】
【００３８】上記のフォーマットで、「ＭＯＢＩＬＥ
ＩＤ」は発信源の移動追跡装置のアドレスである。静止
マスタ追跡装置とともにネットワークに移動追跡装置が
加わるためのプロセスが、図５に示されている。このプ
ロセスは、移動追跡装置が静止しており、自律モードに
あるものと仮定している。このモードでは、４時間毎に
信号チャネルを順次捜すように移動追跡装置がプログラ
ミングされる。したがって、ステップ５０１で４時間が
過ぎたと判定されたとき、ステップ５０２で信号チャネ
ルの探索が行われる。各信号チャネルに対して決定ステ
ップ５０３で試験が行われ、エネルギが検出される。い
ずれかのチャネルに対してエネルギが検出された場合、
少なくとも１つのチャネルに対してエネルギが検出され
たことを示すためにフラグがセットされる。あるチャネ
ルに対してエネルギが検出されず、フラグがセットされ
ない場合には、決定ステップ５０４で試験が行われ、探
索すべきチャネルがまだあるか判定される。探索すべき
チャネルがまだある場合には、プロセスはループでステ
ップ５０２に戻り、他のチャネルを捜す。すべてのチャ
ネルを捜した後にエネルギーのあるチャネルが検出され
なかった（すなわち、フラグがセットされていない）場
合には、ステップ５０５で期間がリセットされた後、移
動追跡装置は待機モードすなわち「スリープ」モードに
入り、これは次の４時間の期間が過ぎるまで続く。信号
チャネルでエネルギが検出されると、ステップ５０６で
移動追跡装置はエネルギのレベルを記録する。次に判定
ステップ５０７で試験が行われ、探索すべきチャネルが
まだあるか判定する。探索すべきチャネルがまだある場
合には、プロセスはループでステップ５０２に戻る。チ
ャネルで一旦エネルギが検出されれば、フラグがセット
され、たとえ後続のチャネルでエネルギが検出されなく
ても後続の各チャネルに対してこのループが繰り返され
る。後続のチャネルでエネルギが検出された場合には、
検出されたレベルが単に零として入力される。
【００３９】すべてのチャネルが探索されたとき、ステ
ップ５０８で、最大エネルギが検出された信号チャネル
に対応する静止マスタ追跡装置を移動追跡装置が選択す
る。ステップ５０９で、移動追跡装置はランダムな時間
の間休止する。その後、ステップ５１０で移動追跡装置
は静止マスタ追跡装置にメッセージを送信することによ
り、ネットワークに加わることを要求する。メッセージ
では、移動追跡装置にそれの現在のＧＰＳ位置を含めて
もよい。次に判定ステップ５１１で移動追跡装置は所定
の時間の間、肯定応答が無いか順方向信号チャネルを監
視する。順方向信号チャネルで肯定応答を受信しなかっ
た場合には、決定ステップ５１２および５１３に示すよ
うに移動追跡装置はランダムな間隔で３回再試行する。
移動追跡装置がまだ肯定応答を受信しない場合には、そ
の移動追跡装置は自律モードにとどまり、プロセスはル
ープでステップ５０５に戻った後、移動追跡装置はそれ
の待機モードまたは「スリープ」モードに戻る。移動追
跡装置が肯定応答を受信すると、ステップ５１４でこの
移動追跡装置はそのモードをネットワーク接続に変え
る。ネットワーク接続モードでは、移動追跡装置は４時
間ごとに少なくとも１回、静止マスタ追跡装置にメッセ
ージを送る。
【００４０】静止マスタ追跡装置からの要求があったと
き、または移動追跡装置が最初にネットワークに入った
とき、移動追跡装置はそれの座標または擬似時間差、な
らびに座標を決定するためにそれが使用したＧＰＳ衛星
の識別標識を静止マスタ追跡装置に送信する。移動追跡
装置が低減オーダーＧＰＳ（ＲＯＧＰＳ：ｒｅｄｕｃｅ
ｄ ｏｒｄｅｒ ＧＰＳ）を行う場合には、移動追跡装
置は到着時間差およびＧＰＳ衛星識別標識だけを静止マ
スタ追跡装置に送信し、静止マスタ追跡装置が差動ＧＰ
Ｓを遂行して、移動追跡装置の位置を中央局に送信す
る。移動追跡装置が完全なＧＰＳの能力をそなえている
場合には、移動追跡装置が差動ＧＰＳを遂行できるよう
に静止マスタ追跡装置はすべての衛星に対する補正係数
を送信することができる。
【００４１】移動追跡装置が周期的にまたは例外的に静
止マスタ追跡装置にメッセージを送信するために、移動
追跡装置はランダムな時間の間休止した後、データ・チ
ャネルでメッセージを送信する。次に移動追跡装置は所
定の時間の間、信号チャネル上の肯定応答を捜す。肯定
応答を受信しない場合には、移動追跡装置は３０分の
間、待機モードすなわち「スリープ」モードに戻る。３
０分の後、移動追跡装置は再び静止マスタ追跡装置と通
信する試行を４回行い、それでも成功しない場合には自
律モードに変わる。ネットワークを去る際に移動追跡装
置が通る手順が図６に示されている。ステップ６０１で
静止マスタ追跡装置がネットワーク接続されたある移動
追跡装置から１日間メッセージを受信しなかったと判定
された場合には、ステップ６０２で静止マスタ追跡装置
はその移動追跡装置にポーリングを送信する。判定ステ
ップ６０３でその移動追跡装置が応答したことが検出さ
れるまで、または判定ステップ６０４で１日たったこと
が検出されるまで、このポーリングは順方向チャネルで
繰り返し送信される。その移動追跡装置が１日応答しな
い場合には、その移動追跡装置が操車場を去ったと見な
してステップ６０５で静止マスタ追跡装置はマターネッ
トワークのそれのリストからその移動追跡装置を取り除
く。ステップ６０６で静止マスタ追跡装置は、その移動
追跡装置と通信できないということをその移動追跡装置
についての他の情報と一緒に中央局に知らせる。
【００４２】本発明のいくつかの好ましい特徴だけを図
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、本発明の真の
趣旨の範囲に入るこのようなすべての変形および変更を
包含するように特許請求の範囲を記述してあることが理
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よう
な移動追跡装置を更に詳細に示すブロック図である。
【図３】本発明によって実現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】操車場に於ける１つ以上の静止マスタ追跡装置
の移動追跡装置に対する関係を示すブロック図である。
【図５】静止マスタ追跡装置を有するネットワークに移
動追跡装置が加わるプロセスの機能論理を示す流れ図で
ある。
【図６】静止マスタ追跡装置を有するネットワークを移
動追跡装置が去るプロセスの機能論理を示す流れ図であ
る。
【符号の説明】
１０ 移動追跡装置 １００ 追跡装置 １０２ 鉄道車両 １０４ 静止マスタ追跡装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 12/40 Ｈ０４Ｌ 11/00 ３１０Ｂ // Ｇ０１Ｃ 21/00 ３２１ (72)発明者 アーファン・アリ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ニスカ ユナ、アパートメント・４エー４、ヒルサ イド・アベニュー、1187番 (72)発明者 ダニエル・デイビッド・ハリソン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、デラン ソン、レイク・ロード、583番

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高密度に移動資産が配置される区域の中
    に一時的に配置された移動資産を追跡する方法に於い
    て、 追跡すべき各々の移動資産に移動追跡装置を取り付ける
    ステップ、 上記区域の中に静止追跡装置を設置するステップ、 静止追跡装置と上記区域の中の互いに極めて接近した複
    数の移動資産に取り付けられた複数の移動追跡装置との
    間でローカル・エリア・ネットワークを設定して、各追
    跡装置でローカル・エリア・ネットワークのノードを構
    成し、上記静止追跡装置を「マスタ」装置として指定
    し、上記の各移動追跡装置をそれぞれ「スレーブ」装置
    とするステップ、および静止追跡装置の位置がわかって
    いるローカル・エリア・ネットワーク内での資産のそれ
    ぞれの接続から資産の位置を近似的に決定するステップ
    を含むことを特徴とする移動資産追跡方法。
  2. 【請求項２】 更に、上記区域内に入る他の移動追跡装
    置がローカル・エリア・ネットワークに加わり、且つ上
    記区域を去る他の移動追跡装置がローカル・エリア・ネ
    ットワークから除かれるように、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む請求項１
    記載の移動資産追跡方法。
  3. 【請求項３】 更に、上記区域内に入って来ていて、且
    つローカル・エリア・ネットワークの一部になっていな
    い移動追跡装置を、自律モードに設定するステップ、 自律モードの移動追跡装置によって、静止追跡装置から
    の信号があるかどうか信号チャネルを周期的に捜すステ
    ップ、およびそれに対する静止追跡装置からの信号が検
    出された自律モードの各移動追跡装置を上記ローカル・
    エリア・ネットワークに加えるステップを含んでいる請
    求項２記載の移動資産追跡方法。
  4. 【請求項４】 それに対する静止追跡装置からの信号が
    検出された自律モードの各移動追跡装置をローカル・エ
    リア・ネットワークに加える上記ステップが、 上記自律モードの各移動追跡装置によって、「ネットワ
    ークに加わる」というメッセージを静止追跡装置に送信
    するステップ、 上記自律モードの各移動追跡装置によって、静止追跡装
    置からの肯定応答を検出するステップ、および上記自律
    モードの各移動追跡装置のモードをネットワーク接続モ
    ードに変更するステップを含んでいる請求項３記載の移
    動資産追跡方法。
  5. 【請求項５】 更に、静止追跡装置によって、ローカル
    ・エリア・ネットワーク内の移動追跡装置からの送信を
    周期的に受信するステップ、 静止追跡装置によって、所定の期間の間、それに対する
    送信が受信されなかった各移動追跡装置をポーリングす
    るステップ、および静止追跡装置によって、それに対す
    るポーリングへの応答が受信されていないポーリングさ
    れた各移動追跡装置をネットワークから除去するステッ
    プを含む請求項２記載の移動資産追跡方法。
  6. 【請求項６】 更に、それに対するポーリングへの応答
    が受信されていないポーリングされた各移動追跡装置が
    ネットワークから除去されたという情報を、静止追跡装
    置から中央局に送信するステップを含む請求項５記載の
    移動資産追跡方法。
  7. 【請求項７】 更に、それに対するポーリングへの応答
    が受信されていないポーリングされた各移動追跡装置を
    ネットワークから除去する上記ステップの前に、上記ポ
    ーリング・ステップを所定の間隔で複数回繰り返すステ
    ップを含む請求項５記載の移動資産追跡方法。
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