JPH09171571A - 資産を追跡する方法 - Google Patents
資産を追跡する方法Info
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Abstract
資産の移動LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)
により、資産を追跡する。 【解決手段】 きわめて接近した複数の移動追跡装置1
0の間で移動LANを設定する。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LA
N内での資産10の接続に従って、資産の位置を近似的
に決定する。各被追跡資産はその位置を独立に決定して
中央局18に報告する能力を持ち、またLANを介して
他の資産と局部的に通信する能力も持つ。ネットワーク
内では、資産の中の1つを「マスタ」に割り当て、他の
すべての資産を「スレーブ」に割り当てて、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
ようにする。スレーブ資産はそれらの識別標識(ID)
を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内の他の資産の識別標識を中央局に報告す
る。
Description
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。
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。
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。
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。
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(OMNI
TRACKS)として知られているクアルコム社(Qu
alcomm 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1/4k
mの精度で得られる。また米国特許第5,129,60
5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。
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。
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。
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。
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。
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。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。
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。G
PS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。
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G
PS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、G
PS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。
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。
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68
D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。
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 ,8
22 ,...,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。
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。
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。
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、GP
S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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
クのマスタは、チャネル1で「CALL FOR NE
W 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。
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。
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 PRESEN
T?(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。
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I
D符号を含んでいる「ARE YOU STILL P
RESENT?(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 PR
ESENT(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「A
RE 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ッセージは次の通りである。「ARE YOU STI
LL 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 AD
DR」:24ビットのマスタ識別標識、「C」:”0
1”−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。
(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。
RS(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。
TWORK(ネットワークを探索中)」メッセージ(9
2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」:2
4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。
(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」:2
4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。
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、「D
EST 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。
E 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、「S
YNCH」:8ビットのプリアンブル/同期、「DES
T ADDR」:24ビットの自律装置識別標識、「S
OURCE ADDR」:24ビットのマスタ識別標
識、「C」:”06”−ネットワークに参加、「DAT
A」: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。
ETWORK(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:2
4ビットのマスタ識別標識、「SOURCE ADD
R」:24ビットの自律装置識別標識、「C」:”0
7”−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。
R(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」:2
4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、「DAT
A」: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。
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。
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。
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 PRESE
NT?(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。
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。
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。
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。
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0
0:06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。
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 Y
OU 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。
のポーリングを行い、「AREYOU STILL P
RESENT?(まだ居るか?)」/「I AM ST
ILL 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。
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 A
M 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。
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。
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。
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「SLAV
E,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。「SLAV
E,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 PRES
ENT?(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。
E,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,BECOM
E 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。
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。
ャネル1で「CALL FORNEW 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。
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。
タに対して使用される。 [01:00−01:39] 自律的な装置がその「S
EARCHINGFOR 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。
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「AUTON
OMOUS,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 A
M 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。
M 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,JO
IN 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 T
HE 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,JO
IN 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。
タが受信した場合には、マスタは00:00−00:0
5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。
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。
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「SEARCH
ING 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。
「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)。
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「AUTONOMOU
S,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。
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「A
UTONOMOUS,JOIN THE NETWOR
K(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 A
M JOININGTHE 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 NETW
ORK(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。
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。
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60
7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60
9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。
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。
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01:0
0−01:39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。
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0
0:06−00:59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 Y
OU 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。
択されたスレーブ装置から「I AM STILL P
RESENT(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。
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。
的な資産追跡システムのブロック図である。
装置を更に詳細に示すブロック図である。
ア・ネットワークの構成を示すブロック図である。
構成を示すタイミング図である。
置で用いられるプロセスを示す流れ図である。
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。
ークを併合するプロセスを示す流れ図である。
置で用いられるプロセスの流れ図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 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。 - 【請求項2】 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。 - 【請求項3】 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。 - 【請求項4】 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。 - 【請求項5】 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。 - 【請求項6】 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。 - 【請求項7】 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。 - 【請求項8】 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。 - 【請求項9】 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。 - 【請求項10】 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。 - 【請求項11】 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。 - 【請求項12】 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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