JPH09133757A - 資産追跡方法 - Google Patents

資産追跡方法

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JPH09133757A JP14379096A JP14379096A JPH09133757A JP H09133757 A JPH09133757 A JP H09133757A JP 14379096 A JP14379096 A JP 14379096A JP 14379096 A JP14379096 A JP 14379096A JP H09133757 A JPH09133757 A JP H09133757A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数の移動可能な資産を探知し追跡するため
の方法を提供する。 【解決手段】 各資産に取り付けた各追跡装置から識別
標識（ＩＤ）、位置、蓄電池の強さおよび信号品質のデ
ータを中央局で受信し、各追跡装置のＩＤ、位置、蓄電
池の強さおよび信号品質を含むテーブルを中央局で分類
して維持し、中央局でテーブルの中の追跡装置を位置に
より分類して、互いに近接したグループ内の追跡装置を
識別し、各グループ内の追跡装置を中央局で分類して、
許容できる蓄電池の強さおよび信号品質を有する上記各
グループ内の追跡装置を識別し、および上記各グループ
内の複数の追跡装置の間で被追跡資産の移動ローカル・
エリア・ネットワークを設定して、上記各追跡装置で移
動ローカル・エリア・ネットワークのノードを構成し、
許容できる蓄電池の強さおよび信号品質を有する該グル
ープ内の追跡装置をマスタ装置として指定し、該グルー
プ内の他の追跡装置をスレーブ装置とするステップを含
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。
【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】本発明で使用する移動追跡装置は、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。
【０００７】本発明では、指向性アンテナの必要性を無
くし、所要電力を最小にする。航行装置および電磁放出
器は共に、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装置であるので、このような装
置をそれぞれ作動する比率を制御して移動追跡装置の消
費電力を最小にすることが望ましい。
【０００８】
【発明の概要】したがって本発明の目的は、両方向の衛
星リンクを使用して多数の移動可能な資産を探知し追跡
するための方法およびプロトコルを提供することであ
る。本発明のもう１つの目的は、電力および帯域幅を節
約するやり方で移動ローカル・エリア・ネットワーク内
の近くの資産を相互に結合する資産追跡システムを提供
することである。
【０００９】本発明によれば、資産追跡装置に対して２
つの通信モードがある。これらのモードの内の第１のモ
ードは、中央管理装置または中央局と個々の追跡装置と
の間で実行される。この通信は通常、衛星リンクを介し
て行われる。第２のモードは、ローカル・エリア・ネッ
トワークによって実行されて、「マター（ｍｕｔｔｅ
ｒ）」モードと呼ばれ、動的に構成される移動ローカル
・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）の中で一群の追跡装
置が互いに通信するモードである。
【００１０】第１のモードは、資産を追跡するための一
次的な通信リンクである。第２のモードすなわちマター
モードの通信は、電力を節約するための二次的な通信機
構として使用される。マターモードが満たす主要な要求
条件は次の通りである。 １．エネルギの節約：これは、個々の追跡装置が外部エ
ネルギ源をそなえていないので、資産追跡における重要
な問題である。中央局との直接の衛星通信に比べて、マ
ターモードの通信では追跡装置相互間の局部的通信に必
要なエネルギがずっと少ない。
【００１１】２．高信頼性：マターモードでは、中央局
と通信するには弱過ぎるが、マターモードの通信は行う
ことできる強さの蓄電池を有する資産追跡装置から位置
情報を得ることにより、資産追跡システムの信頼性を向
上させる。マターモードにより、追跡装置の一次通信装
置の障害や何か他の抑制状態により中央局と通信してい
ない追跡装置を見つけることも可能になる。
【００１２】本発明は、マターモードの通信に対するプ
ロトコルを指定する。どのプロトコルでも主要な必要条
件は、実行が簡単であると同時に、異なる障害モードの
もとで頑丈であるということである。ここで説明するマ
ターモードに対するプロトコルは、追跡装置と中央局と
の間に両方向の通信チャネルが存在するという事実を利
用する。中央局にはかなり強力なコンピュータが含まれ
ているので、このコンピュータの処理能力をマターモー
ドのネットワークの設定および保守に使用することがで
きる。これにより、マターモードのプロトコルを簡単な
ままにしておくことができ、また個数が数十万になるこ
とがある個々の追跡装置の複雑さを低減することができ
る。更に、中央局の通信のためのプロトコルに、マター
モードの通信のためのプロトコルは非常に類似してい
る。中央局の通信のプロトコルのために開発されたフレ
ーム構造はマターモードの通信にも使用することができ
るので、マターモードの通信の実行は更に簡単になる。
【００１３】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。
【００１４】
【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、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。Ｇ
ＰＳ衛星の配列、たとえばＧＰＳ衛星２０Ａおよび２０
Ｂ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。
【００１５】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。
【００１６】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。このような航行装
置による電力の要求は、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ＧＰ
Ｓ受信器は一般に、２ワットもの電力を必要とする。Ｇ
ＰＳ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。
【００１７】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。トランシ
ーバ５２は随意選択により使用され、使用するか否かは
追跡装置の特定の設計により決められる。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は冗長
である。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 Ｎａ
ｖｉｇａｔｉｏｎ）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 Ｉｎ
ｍａｒｓａｔ 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。
【００１８】低電力で短距離の無線リンクにより、近傍
の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 ｓｐ
ｅｃｔｒｕｍ）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。
【００１９】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
跡装置と通信する。図３に示されるように、図２に示し
た形式の追跡装置を取り付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
れらの装置のすべては情報を交換する。情報の交換によ
り、車両はそれらの全てが同じ列車の一部であることを
認識することが可能である。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の位
置および速度の受信処理機能を遂行し、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。
【００２０】本発明によるプロトコルを実行するため
に、衛星と資産追跡装置との間の両方向通信リンクがま
ず設定される。これはアクセス方法によって左右され、
アクセス方法は時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）プロト
コルとなるように選択される。ＴＤＭＡプロトコルで
は、各追跡装置は、他の追跡装置が送信しない割り当て
られたタイム・スロットで送信しなければならない。Ｔ
ＤＭＡシステムでは、通信の衝突を防止するために追跡
装置を時間同期させなければならない。これは基準とし
てＧＰＳ絶対時間を使用して行うことができる。あるい
はこれは、資産追跡装置によって使用されるトラフィッ
ク（ｔｒａｆｆｉｃ）チャネルに時間同期した放送制御
チャネルを使用して、中央局により開始することができ
る。追跡装置は放送制御チャネルに同期することができ
る、したがってトラフィック・チャネルに対する同期を
得ることができる。種々の追跡装置にはまた、中央局に
より送信周波数およびタイム・スロットが割り当てられ
る。
【００２１】ＴＤＭＡプロファイルを利用するとき、追
跡装置は割り当てられた周波数およびタイム・スロット
で送信する。送られるデータには、追跡装置の識別標識
（ＩＤ）、（ＧＰＳまたは同等のものから得られる）追
跡装置の位置、および蓄電池の強さが含まれる。追跡装
置はＧＰＳデータを復号し、それの識別標識および蓄電
池の強さと共に位置情報を転送することができる。代案
として追跡装置は、ＧＰＳデータを復号せずに、なまの
受信データを転送することができる。後者の場合、なま
のデータは装置の識別標識および蓄電池の強さと一緒に
送られる。後者のモードは蓄積転送モードとみなすこと
ができる。データの完全性を維持するために、かなり高
いオーバサンプリング速度を使用しなければならない。
これは、衛星リンクに一層大きな電力を用いる犠牲を払
って、データ速度を大きくするものである。したがっ
て、追跡装置で必要とされるＧＰＳ処理電力と衛星トラ
フィック・チャネルで必要とされる電力とのかね合いが
必要である。蓄積転送モードの主な利点は、資産追跡装
置の所要ハードウェアが少なくて済むということであ
る。
【００２２】中央局は、異なる追跡装置からデータを受
信して復号し、情報をテーブルに格納する。テーブルの
各行は少なくとも４つのエントリ、すなわち追跡装置の
識別標識、位置、蓄電池の強さ、および信号の品質を有
する。ここでは信号の品質は、受信した信号の強さ、既
知の同期ワードに対して測定されたビット誤り率、また
は搬送波対干渉比として定義することができる。テーブ
ルは位置によって分類され、所定の範囲内のすべての資
産追跡装置は一緒にまとめられる。これらの資産追跡装
置は「マター」グループを形成する。次に各グループか
ら「最善の」追跡装置が選択され、中央局はその装置に
その新しい役割を割り当てる。最善の装置はマスタ追跡
装置としての役目を果たし、同様に中央局により衛星リ
ンクを介して新しい役割を割り当てられたそのグループ
の各メンバからのデータを収集する。次に、収集された
データはマスタ追跡装置により衛星リンクを介して中央
局に送信される。これにより、グループ内の他の追跡装
置、特に蓄電池電力の低い追跡装置は比較的長い間隔で
送信する以外には送信を行う必要が無いので、電力が節
約される。
【００２３】マスタ追跡装置を選択する方法は次の通り
である。テーブル内の各グループから、追跡装置を蓄電
池の強さおよび信号の品質により分類することにより、
最善の蓄電池の強さだけでなく、衛星への最善の伝搬経
路も有する装置を決定する。最善の追跡装置を選択する
際に信号品質の測定値を使用することは、「陰になるこ
と（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）」のような、信号品質に対す
る有害な影響を克服する助けとなり、固有のダイバーシ
ティが得られる。陰が存在している場合、すなわち最高
の蓄電池の強さを有する追跡装置が天蓋のように覆う物
（たとえば葉、氷、または日よけ）の下にある場合に
は、グループのデータを転送するのにその追跡装置を選
択しても大して役に立たない。その装置は、天蓋のよう
におおう物による減衰を克服するためにかなりの電力を
使わなければならないからである。
【００２４】スレーブ追跡装置とマスタ追跡装置との間
ではほとんどデータの転送の必要がないので、この通信
リンクは非常に低い電力となるように設計することがで
きる。差動的に符号化された変調および差動的な検出と
ともに簡単なメッセージの繰り返しを、マターモードに
対して使用することができる。本発明によるマターモー
ドのためのプロトコルは、マスタ追跡装置がグループ内
の他の追跡装置を順次ポーリングする簡単なポーリング
方式である。中央局と直接通信しないで、実際にはマス
タ追跡装置に報告する追跡装置は、スレーブ装置と呼ば
れる。中央局との直接の通信は一次モードの通信である
ので、追跡装置は、マターモード引き渡しプロセスとし
て知られているプロセスを介して、中央局の指令でだけ
マターモードで動作する。引き渡しプロトコルの主要な
ステップは次の通りである。
【００２５】各追跡装置は中央局とのリストに加えられ
なければならない。中央局通信プロトコルにより、追跡
装置は自身を登録する。したがって中央局は、その追跡
装置の位置、ならびに追跡装置の種々の構成要素の状
態、たとえば追跡装置の蓄電池の健全性と追跡装置の種
々のセンサの指示値についての情報を有する。追跡装置
が中央局と直接通信している限り、その通信装置は絶え
ず中央局によりポーリングされる。
【００２６】中央局での情報に基づいて、中央局は、多
数の追跡装置がある地域にマターモードのネットワーク
を形成し得る。このようなネットワークを形成するかし
ないかは、追跡装置の蓄電池レベルの関数とすることが
できる。或る地域にマターネットワークを形成する際、
中央局は地域内の他の追跡装置に報告する少なくとも１
つのマスタ追跡装置を選択する。選択されたマスタ追跡
装置は、強い蓄電池および中央局との良好な通信リンク
を有する。マスタ追跡装置はまたスレーブ追跡装置のポ
ーリングも行う。
【００２７】中央局が中央局通信チャネルを介してスレ
ーブ装置への追跡装置の状態の変更を開始するとき、中
央局はそのスレーブ装置にマターモード・チャネルで特
定のマスタ装置からのポーリング指令を受信するように
指令する。同時に、中央局はマスタ装置にそのスレーブ
装置に対してポーリングを行うように指令する。ポーリ
ングが成功すれば、そのスレーブ装置はその特定のマス
タ装置に割り当てられる。マターモードのポーリングの
成功または失敗は、個々の追跡装置により中央局に中継
される。ポーリングが成功すれば、スレーブ装置はマタ
ーモードのネットワークのマスタ装置に割り当てられ、
中央局はもはやそのスレーブ装置を直接ポーリングする
ことはない。今はスレーブ装置はマターモードでマスタ
装置と通信する。マターモードのポーリングが成功しな
かった場合には、マスタ装置およびスレーブ装置の一方
または両方がこの情報を中央局に供給する。そこで、中
央局はそのスレーブ装置を別のマスタ装置に割り当て
て、同じ手順を繰り返す。これは、マターモードのポー
リングが成功するまで、または所定の地域内のすべての
マスタが尽きるまで、行われる。
【００２８】スレーブ追跡装置のリストに対して責任を
負う各マスタ追跡装置が、一定の間隔でそのリストのス
レーブ装置に対して順次ポーリングを行う。マスタから
スレーブへの通信およびスレーブからマスタへの通信の
ためのフレーム構造を次に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】ここで、「ＳＹＮＣＨ」は搬送波の同期と
記号の境界を設定するための同期プリアンブルである。
「ＤＥＳＴ ＡＤＤＲ」はパケットが送られる追跡装置
の宛て先アドレスであり、パケットの宛て先がすべての
追跡装置である場合には放送アドレスとすることができ
る。「ＳＯＵＲＣＥ ＡＤＤＲ」は発信源の装置のアド
レスである。「Ｃ」はメッセージの型を表す制御フィー
ルドである。「ＤＡＴＡ」はメッセージの中の主要な情
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。不注意によるフラグの作成を避
けるために、ビット詰めまたはビット拡張が使用され
る。パケットの各セグメントの上の数字（または表示）
は、それぞれのセグメントを構成するビット数を示す。
【００３１】図４は、あるスレーブ追跡装置を既存のロ
ーカル・エリア・ネットワークに加えるため、またはロ
ーカル・エリア・ネットワークを形成するために、自律
またはマスタ追跡装置で行われるプロセスの流れ図であ
る。ローカル・エリア・ネットワークが存在するか、ま
たはローカル・エリア・ネットワークを形成しなければ
ならないかに応じて、最初にステップ４０１でモードが
マスタまたは自律にセットされる。ステップ４０２で、
自律装置またはマスタ装置はそのＴＤＭＡ割り当てされ
たスロットが生じるまで低電力動作すなわち「スリープ
（休止）」動作にとどまる。そのＴＤＭＡ割り当てされ
たスロットが生じると、ステップ４０３で装置は「ウェ
ークアップ」すなわち起動して、パケットを衛星に送信
する。次にステップ４０４で試験が行われ、スレーブ装
置をポーリングするようにという指令を自律装置または
マスタ装置が受信したか判定する。受信していなけれ
ば、プロセスはステップ４０２に戻り、次のＴＤＭＡ割
り当てされたスロットを待つ。しかしスレーブ装置に対
してポーリングするようにという指令が受信された場合
には、ステップ４０５で、指定された時点に自律装置ま
たはマスタ装置がスレーブ追跡装置に対してポーリング
を行う。次に判定ステップ４０６で試験が行われ、ポー
リングが成功したか判定する。ポーリングが成功してい
なければ、ステップ４０７で失敗が記憶された後、プロ
セスはステップ４０２に戻る。ポーリングが成功した場
合には、ステップ４０８でスレーブがマスタのスレーブ
リストに加えられる。次に判定ステップ４０９で試験が
行われ、スレーブ装置の数が１以上であるか判定する。
スレーブ装置の数が１以上でない場合には、プロセスは
ステップ４０２に戻る。スレーブ装置の数が１以上であ
る場合には、装置のモードがマスタにセットされた後、
プロセスはステップ４０２に戻る。したがって、もとの
モードが自律であった場合には、スレーブ装置がスレー
ブリストに加えられた結果、装置のモードがマスタに変
更される。
【００３２】図５は、自律追跡装置をスレーブモードに
切り換えるための、自律追跡装置でのプロセスを示す流
れ図である。最初に、ステップ５０１で装置のモードは
自律である。ステップ５０２で、装置のＴＤＭＡ割り当
てされたスロットが生じるまで装置は低電力動作すなわ
ち「スリープ」動作にとどまる。ＴＤＭＡ割り当てされ
たスロットが生じたとき、ステップ５０３で装置は「ウ
ェークアップ」すなわち起動して、パケットを衛星に送
信する。次に判定ステップ５０４で試験が行われ、ポー
リングを聴取するようにという指令を受信したか判定す
る。指令を受信しなかった場合には、プロセスはステッ
プ５０２に戻り、ＴＤＭＡ割り当てされたスロットを待
つ。しかしポーリングを聴取するようにという指令を受
信した場合には、ステップ５０５で指定された時点に起
動して、ポーリングを待つ。次に判定ステップ５０６で
試験が行われ、指定された時点にポーリングを受信した
か判定する。ポーリングを受信しなかった場合には、ス
テップ５０７で失敗が記憶された後、プロセスはステッ
プ５０２に戻る。ポーリングを受信した場合には、ステ
ップ５０８でマスタ情報および次のポーリングまでの時
間間隔が記憶され、ステップ５０９で装置のモードがス
レーブに設定された後、プロセスはステップ５０２に戻
る。
【００３３】マスタからスレーブへの通信の場合には、
宛て先アドレスはスレーブ追跡装置のアドレスである。
スレーブからマスタへの通信の場合には、宛て先アドレ
スはマスタ追跡装置のアドレスである。時間とデータの
情報の更新の場合のように、マスタ装置が予め定められ
た中央局アドレスを使用して多数のスレーブ装置にメッ
セージを多重放出することができる。制御フィールドは
メッセージの型を表す。種々のメッセージの型は、スレ
ーブの状態の情報に対するポーリング、スレーブ装置に
対する新しいマスタ装置の指定、明白な、誤りの無いメ
ッセージの受信、再送信の要求等を含むことができる。
マスタからスレーブへの通信の場合、データには、スレ
ーブ装置がその情報を送信すべき時間、およびそのスレ
ーブ装置に対する次のポーリングの時間を含めることが
できる。スレーブからマスタへの通信の場合は、データ
・フィールドには、スレーブ装置からの状態の情報が含
まれる。
【００３４】図６は、１つのスレーブ追跡装置をポーリ
ングするためのマスタ追跡装置でのプロセスを示す流れ
図である。各スレーブ装置に対して、マスタ装置は同様
の論理を通過する。ステップ６０１で、モードがマスタ
にセットされる。ステップ６０２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（休止）」す
る。ステップ６０３で、スレーブ装置のポーリング時点
に、マスタ装置は起動して、スレーブ装置にポーリング
の送信を行う。次に判定ステップ６０４で試験が行わ
れ、スレーブ装置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６０５で、受信されたスレ
ーブ装置の情報が退避され、ステップ６０６でそのスレ
ーブ装置に対する失敗計数値が零にセットされ、プロセ
スはステップ６０２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６０７でそのスレーブ装置に
対する失敗計数値を増加する。判定ステップ６０８で試
験が行われ、そのスレーブ装置に対する失敗計数値が６
に等しいか判定する。失敗計数値が６に等しくなけれ
ば、プロセスはステップ６０２に戻る。失敗計数値が６
に等しければ、ステップ６０９でそのスレーブ装置をマ
スタのスレーブリストから取り除く。次に判定ステップ
６１０で試験が行われ、マスタのスレーブリスト上のス
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、プロセスはステップ６０２に戻る。スレ
ーブ数が１以上でなければ、ステップ６１１でその装置
に対するモードは自律にセットされ、プロセスは外に出
る。
【００３５】ポーリングが成功するたびに、スレーブ追
跡装置はタイマをリセットする。次にスレーブ追跡装置
はスリープ・モードに入ってその蓄電池を節約し、次い
で起動してマスタ追跡装置からの次のポーリングを受信
する。次のポーリングまでの時間間隔は、ポーリング時
点毎にマスタ追跡装置からスレーブ追跡装置にはっきり
と与えられる。しかし、スレーブ追跡装置がポーリング
を受信しないで、タイマがそれの現在の時間間隔の終わ
りに達すると、スレーブ追跡装置はそれの中央局通信受
信器をターンオンすることができる。中央局はマスタ追
跡装置と通信しており、特定のスレーブ追跡装置につい
てのメッセージをマスタ追跡装置から受信していないの
で、そのスレーブ追跡装置を直接ポーリングしょうとす
る。一旦スレーブ追跡装置が中央局からメッセージを受
信すると、そのスレーブ追跡装置は中央局がもう１つの
マターモードのネットワークに加わるまで中央局と通信
する。
【００３６】マターモードのプロトコルには、メッセー
ジ相互間の衝突が全く無い。これは、情報の交換に使用
されるポーリング機構によるものである。多数の追跡装
置が同じ地域内に存在する場合には、中央局はマターモ
ードのネットワーク相互間の衝突を避けるように、異な
るマターモードのネットワークに対して異なる周波数帯
域を割り当てることができる。これにより、たとえば新
しい列車が入って来るときのように、新しいマターモー
ドのネットワークが同じ地域内に入って来ない限り、マ
ターモードのネットワークのメッセージの衝突は生じな
い。新しいマターモードのネットワークが同じ地域内に
入って来た場合には、ネットワークを再構成する責任は
中央局にある。
【００３７】マスタ追跡装置の信号品質および蓄電池の
強さの一方または両方が許容できる閾値より下に下がる
と、中央局はテーブルに頼って、新しいマスタ追跡装置
を再割り当てする。マスタ追跡装置は所定の時間窓また
はタイム・スロット内で数個の追跡装置からのデータを
受信する。追跡装置がマスタを見通すことが出来ないた
めに、その追跡装置がマスタ追跡装置へ送信することが
できない場合には、そのタイム・スロットは「雑音」で
充たされる。識別可能なデータおよび追跡装置識別標識
が中央局で復号されないときは、中央局は次の動作を開
始する。まず、中央局はそのグループに対するテーブル
の中のリストから欠けた識別標識を捜す。次に中央局は
識別標識が欠けている装置に対して、「見通すことの出
来るもう１つのマスタ追跡装置に送信するように」とい
うメッセージまたは「衛星に直接送信するように」とい
うメッセージを放送する。それでもまだメッセージが受
信されない場合には、通信しない追跡装置は損傷した
か、完全に隠れてしまったと見なされる。通信しない装
置の最後の位置は位置の履歴およびタイム・スタンプと
ともに記録され、転送されて、関連の組織に警告され
る。
【００３８】マスタ追跡装置がスレーブ追跡装置から応
答を受信しない場合には、マスタ追跡装置は、フェーデ
ィングのあるチャネルで必要とされるように、所定の時
間間隔で最大回数までスレーブ追跡装置に問い合わせる
ことができる。これらのポーリングが失敗した場合に
は、マスタ追跡装置はそのポーリング・テーブルからそ
のスレーブ追跡装置を除去し、そのスレーブ追跡装置が
行方不明になったことを中央局に伝える。次に中央局は
中央局通信チャネルを介してそのスレーブ追跡装置と直
接通信しょうとする。
【００３９】行方不明になった電力の低い追跡装置は
「孤児」と呼ばれる。システムは孤児を探知しようとす
るように構成することができる。あるいは、システムは
孤児を行方不明になった装置として扱い、上記の報告手
順を使用することができる。システムガ孤児を探知しよ
うとする場合には、システムは孤児の最後の位置を使用
して、近くのマターモードの追跡装置に「行方不明」メ
ッセージを送信するように促す。追跡装置はその蓄電池
の強さが非常に弱い場合に「スリープ」モードに入るよ
うに設計される。「スリープ」モードでは、追跡装置は
周期的に作動して「行方不明」メッセージを受信し、こ
のようなメッセージを受信した場合には簡潔に応答す
る。孤児が「行方不明」メッセージを受信すると、孤児
は応答するので、別の追跡装置が孤児の位置を突き止め
ることができ、この別の追跡装置がこの情報を通常のプ
ロトコルにより中央局に中継する。
【００４０】貨物運搬装置が、数週間も稼働できなくな
るような点検整備のために修理施設に入ると、手動介入
が必要となることがあり、あるいは運搬装置に取り付け
られた追跡装置を孤児として扱うことができる。手動介
入とは、コンピュータ接続を介して中央局に伝えること
を意味する。いずれの場合も、中央局は分類テーブルの
中のその追跡装置に対する不動作フラグを使用し、点検
整備の後、または中央局が追跡装置から位置および識別
標識情報を受信したときに、その装置を再動作させる。
多重アクセス方法に対して中央局で集中制御を使用する
ことにより、チャネル資源（すなわちタイム・スロッ
ト、周波数、符号）を監視することができるので、最適
の割り当てが可能となる。これは、地理的に離れた位置
でチャネル資源を再使用することにより、システムの容
量を最大にする。逆方向のリンク（すなわち追跡装置か
ら衛星への送信）でのＣＤＭＡの場合は、アンテナ利得
パターンが照準からずれていることによる損失を補償す
るために電力制御が必要となる。各資産の位置情報で、
中央局は各追跡装置がその電力を調整して、アンテナ・
ビームのロールオフによる減衰を補償するようにさせる
ことができる。順方向（すなわち衛星から追跡装置へ）
のリンクでＴＤＭＡを使用することは、容量および装置
の複雑さの点で最も有利である。逆方向のリンクでＴＤ
ＭＡを使用することの利点は、マターモードで可変帯域
幅機能が得られるということである。このモードでは、
より多くの装置がマターグループに加わるにつれて、マ
スタ追跡装置はより多くのデータを送出しなければなら
ない。２つ以上のタイム・スロットをマスタ追跡装置に
割り当てることにより、付加的なデータの必要条件を満
たすことができる。この多数のＴＤＭＡタイム・スロッ
トの使用は、ダイバーシティの利点を得るためにも用い
ることができる。これは、多数のタイム・スロットで送
信を繰り返し、受信器で多数決論理を使用することによ
り行われる。これにより、送信器で電力を大幅に節約で
きる。
【００４１】したがって、従来技術のシステムに比べ
て、本発明には次のような利点がある。 １．衛星システムは広範な通信範囲を有しており、陸上
移動無線システムに比べて通信範囲が改善される。 ２．マターモードにより、グループの中の１つの送信器
が任意の与えられた時間に送信することができるので、
電力が節約され、ある期間にわたるグループ全体の電力
が事実上平均化される。
【００４２】３．中央局が集中制御を行えるようにする
ことにより、すべてのネットワークと信号処理の複雑さ
が追跡装置から電力の制約が無い中央局に移される。 ４．中央局はユーザの位置とともに、システム内のすべ
てのユーザのテーブルを有しているので、中央局は必要
に応じてチャネルを追跡装置に動的に割り当てることが
できる。その結果、容量が最大となり、またメッセージ
の衝突が少なくなって、スループットおよび遅延特性が
改善される。
【００４３】５．すべてのネットワーク管理が中央局で
行われるので、個々の追跡装置に対するプロトコルを変
えたり、個々の追跡装置を再プログラミングしたりする
ことなく、より多くのユーザを支援するようにシステム
を発展させることが容易にできる。 ６．信号品質分類方法により、衛星リンクでしばしば生
じる陰になったチャネルにダイバーシティの利点が得ら
れ、これにより追跡装置の電力を節約できるようにな
る。
【００４４】７．中央局の処理能力により、すべてのＧ
ＰＳ処理を追跡装置の代わりに中央局で行うことがで
き、その結果、追跡装置のハードウェアが少なくなる。 ８．損傷したり、行方不明になった追跡装置を中央局に
保持された記録から容易に追跡することができる。 ９．多重ＴＤＭＡの使用により、サイズが大きくなるマ
ターモードのグループに対して必要である可変速度に対
処できる。
【００４５】１０．多数のＴＤＭＡスロットを使用して
データを繰り返すことにより、受信器で多数決論理復号
により電力利得を得ることができる。 １１．集中制御により、システムの認証、検査、暗号
化、および広域放浪が支援される。 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】本発明に従って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】マターモードのローカル・エリア・ネットワー
クにスレーブ追跡装置を加えるためにマスタ追跡装置で
用いられるプロセスの流れ図である。
【図５】自律追跡装置をスレーブ・モードに遷移するた
めに自律追跡装置で用いられるプロセスの流れ図であ
る。
【図６】スレーブ追跡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の流れ図である。
【符号の説明】
１０ 移動追跡装置 ８２ 貨車 ８４ 中央局
───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｇ０１Ｃ 21/00 Ｈ０４Ｌ 11/00 ３２１ (72)発明者 ジョン・エリック・ハーシー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール ストン・レイク、バインズ・ロード、４番 (72)発明者 スティーブン・マイケル・ヒラディック アメリカ合衆国、ニューヨーク州、オーバ ニー、オリンパス・コート、13番 (72)発明者 アマー・アレフ・ハッサン アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 カリー、キー・ウエスト・ミューズ、412 番 (72)発明者 サンディープ・チェンナケシュ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 カリー、ハイド・パーク・コート、204− エイチ（番地なし) (72)発明者 ラビンダー・デイビッド・コイルピライ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 カリー、アパートメント・イー、ハイド・ パーク・コート、210番 (72)発明者 ケネス・ブレイクリー・ウェルス・ザ・セ カンド アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコテ ィア、ヘッチェルタウン・ロード、104番 (72)発明者 ハロルド・ウッドラフ・トムリンソン，ジ ュニア アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコテ ィア、アラパホ・パス、1001番

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 資産を追跡する方法に於いて、 各被追跡資産に蓄電池を電源とする追跡装置を取り付け
    るステップ、 各追跡装置から識別標識（ＩＤ）、位置、蓄電池の強さ
    および信号品質のデータを受信するように、中央局から
    各追跡装置と通信するステップ、 各追跡装置の識別標識、位置、蓄電池の強さおよび信号
    品質を含むテーブルを中央局で分類して維持するステッ
    プ、 中央局で、テーブルの中の追跡装置を位置により分類す
    ることにより、互いに近接したグループ内の追跡装置を
    識別するステップ、 中央局で、各グループ内の追跡装置を分類することによ
    り、許容できる蓄電池の強さおよび信号品質を有する上
    記各グループ内の追跡装置を識別するステップ、および
    上記各グループ内の複数の追跡装置の間で被追跡資産の
    移動ローカル・エリア・ネットワークを設定して、上記
    各追跡装置で移動ローカル・エリア・ネットワークのノ
    ードを構成し、許容できる蓄電池の強さおよび信号品質
    を有する該グループ内の追跡装置をマスタ装置として指
    定し、該グループ内の他の追跡装置をスレーブ装置とす
    るステップを含むことを特徴とする資産追跡方法。
  2. 【請求項２】 各追跡装置と通信する上記ステップが、 追跡装置により中央局へ送信するためのタイム・スロッ
    トを割り当てるステップ、 追跡装置から中央局へ追跡装置の識別標識、位置、蓄電
    池の強さおよび信号品質を含む情報のパケットを送信す
    るステップ、および中央局から追跡装置へ指令を送信す
    るステップを含んでいる請求項１記載の資産追跡方法。
  3. 【請求項３】 上記各追跡装置が自律モード、マスタ・
    モード、またはスレーブ・モードとなることができ、上
    記各追跡装置は最初は自律モードにセットされており、 上記移動ローカル・エリア・ネットワークを設定する上
    記ステップが、指定された時点に第２の追跡装置に対し
    てポーリングを行うようにという指令を第１の追跡装置
    に送信するステップ、指定された時点に第１の追跡装置
    から第２の追跡装置に対してポーリングを行うステッ
    プ、第２の追跡装置からの応答を第１の追跡装置に伝え
    るステップ、第２の追跡装置が記憶しているスレーブ・
    リストに第２の追跡装置を加えるステップ、および第１
    の追跡装置をマスタ・モードにセットするステップを含
    んでいる請求項２記載の資産追跡方法。
  4. 【請求項４】 上記各追跡装置が自律モード、マスタ・
    モードまたはスレーブ・モードとなることができ、上記
    各追跡装置は最初は自律モードにセットされており、 上記移動ローカル・エリア・ネットワークを設定する上
    記ステップが、ポーリングを待つようにという指令を第
    １の追跡装置に送信するステップ、ローカル・エリア・
    ネットワークのマスタ追跡装置を識別するポーリングで
    受信された情報を第１の追跡装置で記憶するステップ、
    および第１の追跡装置をマスタ・モードにセットするス
    テップを含んでいる請求項２記載の資産追跡方法。
  5. 【請求項５】 上記各追跡装置が自律モード、マスタ・
    モードまたはスレーブ・モードとなることができ、上記
    各追跡装置は最初は自律モードにセットされており、 上記移動ローカル・エリア・ネットワークを設定する上
    記ステップが、マスタ追跡装置が記憶しているスレーブ
    ・リスト上の追跡装置に対して、マスタ追跡装置が指定
    された時点にポーリングを周期的に送信するステップ、
    マスタ追跡装置によりポーリングされている各追跡装置
    からの応答が受信されたか判定するステップ、スレーブ
    ・リスト上の各追跡装置に対するポーリングからの応答
    を受信し損なった連続する失敗の数をマスタ追跡装置が
    計数するステップ、および失敗の数が所定数を超えた追
    跡装置をマスタ追跡装置のスレーブ・リストから除去す
    るステップを含んでいる請求項３記載の資産追跡方法。
  6. 【請求項６】 更に、マスタ追跡装置のスレーブ・リス
    トをチェックして、該スレーブ・リストが空であるか判
    定するステップ、および該スレーブ・リストが空である
    と判定されたときマスタ追跡装置のモードを自律にセッ
    トするステップを含んでいる請求項５記載の資産追跡方
    法。
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