(57)【要約】【課題】無線ネットワークへの参加を試みる無線ノードの位置の特定に関するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】システムおよび方法は、無線ノードが存在する特定の範囲に関連付けられたネットワークに自動的に参加することを許可する。特定の範囲内か、またはその近くに位置するネットワークマネージャが、無線近接検知を利用して、ネットワークに参加することを要求する無線ノードまでの距離を推定する。ネットワークマネージャは、推定距離を利用して、要求側無線ノードが特定の範囲内に位置するか否かを判定し得る。要求側無線ノードが特定の範囲内に位置する場合、ネットワークマネージャは、無線ノードが、それぞれの特定の範囲に関連付けられた無線ネットワークに参加することを許可し得る。【選択図】図１
2020068530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の辺りに分散された複数の無線ノードを、位置に基づいて近傍の無線ノードを除外しながら、位置に基づいて無線ネットワークに自動的に関連付けるためのシステムであって、
第１の特定の位置に位置し、要求側無線ノードから前記無線ネットワークに参加する無線要求を受信するよう構成された第１の無線ネットワークマネージャ装置を備え、
前記第１の無線ネットワークマネージャ装置が、無線近接検知を利用して、前記要求側無線ノードが前記車両上に位置するか否かを判定し、そうである場合、前記要求側無線ノードが前記無線ネットワークに参加することを許可するよう構成されている、システム。
【請求項２】
前記第１の特定の位置が第１の車両上にあり、前記システムが、
前記第１の車両上の第２の特定の位置に位置する第２のネットワークマネージャ装置をさらに備え、
前記第１のネットワークマネージャ装置が、前記第１の特定の位置から前記要求側無線ノードへの第１の距離を推定するよう構成され、前記第２のネットワークマネージャ装置が、前記第２の特定の位置から前記要求側無線ノードへの第２の距離を推定するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のネットワークマネージャ装置および前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの少なくとも１つが、前記要求側無線ノードが前記第１の車両上に位置するか否かを、前記第１の距離と第１の閾値範囲との比較および、前記第２の距離と第２の閾値範囲との比較に基づいて判定するよう構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１および前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの少なくとも１つが、前記第１の距離および前記第２の距離を利用して、前記要求側無線ノードの物理的位置を推定し、前記推定された物理的位置を利用して、前記要求側無線ノードが前記第１の車両上に位置するか否かを判定するよう構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の車両が複数の領域に分割され、前記第１および前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの少なくとも１つが、前記推定された物理的位置を利用して、前記複数の領域のうちのいずれの中に前記要求側無線ノードが位置するかを判定するよう構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の領域が、前記複数の無線ノードのそれぞれの予測位置をシードとして利用して生成されたボロノイ領域である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１および前記第２のネットワークマネージャ装置が三角測量を利用して、前記第１および前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの１つと前記要求側無線ノードとの間の角度を判定し、前記第１および前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの少なくとも１つが、前記角度を角度の閾値範囲と比較することで、前記要求側無線ノードが前記第１の車両上に位置するか否かを判定するよう構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
第２の車両をさらに備え、前記第１の車両および前記第２の車両が組立ライン上に位置する自動車であり、前記複数のノードが車両バッテリ監視システムのためのセンサである、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のネットワークマネージャ装置が、位相に基づく無線周波数測距を利用して、前記無線近接検知を実行するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のネットワークマネージャ装置が、前記無線近接検知を利用して、それぞれの無線ノードにデータを送信する前に、前記それぞれの無線ノードの位置を検証するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のネットワークマネージャが、第１のアンテナおよび第２のアンテナを備え、前記第１のネットワークマネージャが、アンテナダイバーシティ技術、アンテナ偏波技術または指向性アンテナ技術のうちの少なくとも１つを用いて、前記無線近接検知を実行するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
第１の車両の辺りに分散された無線ノードを、前記第１の車両内に位置しない近傍の無線ノードを除外しながら、特定の範囲に関連付けられた無線ネットワークと自動的に関連付ける方法であって、
第１の特定の位置に配置された第１のネットワークマネージャ装置によって、要求側無線ノードから前記無線ネットワークに参加するための無線要求を受信することと、
無線近接検知を利用した前記第１のネットワークマネージャ装置によって、前記要求側無線ノードが前記第１の車両上に位置するか否かを判定することと、
前記要求側無線ノードが前記第１の車両上に位置する場合に、前記要求側無線ノードが前記無線ネットワークに参加することを許可することと、を含む方法。
【請求項１３】
前記第１の特定の位置が前記車両上にあり、無線近接検知を利用した前記第１のネットワークマネージャ装置によって、前記要求側無線ノードが前記車両上に位置するか否かを判定することが、
前記第１のネットワークマネージャ装置によって、前記第１の特定の位置から前記要求側無線ノードまでの第１の距離を推定することと、
前記車両上の第２の特定の位置に配置された第２のネットワークマネージャ装置によって、前記第２の特定の位置から前記要求側無線ノードまでの第２の距離を推定することと、
前記第１および前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの少なくとも１つによって、複数のノードのうちの前記１つが前記車両上に位置するか否かを判定することと、を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１および第２のネットワークマネージャ装置のうちの少なくとも１つによって、前記要求側無線ノードが前記車両上に位置するか否かを判定することが、
第１の距離を第１の閾値と比較することと、
第２の距離を第２の閾値と比較することと、
前記第１の距離が前記第１の閾値を下回り、前記第２の距離が前記第２の閾値を下回る場合に、前記要求側無線ノードが前記車両上に位置することを判定することと、を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１および前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの少なくとも１つによって、前記要求側無線ノードが前記車両上に位置するか否かを判定することが、前記第１の距離および前記第２の距離を利用して、前記要求側無線ノードの物理的位置を推定することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記車両の複数の領域を定義することと、
前記要求側無線ノードの前記推定された物理的位置を利用して、前記複数の領域のうちのいずれの中に前記要求側無線ノードが位置するかを特定することと、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記車両の前記複数の領域を定義することが、前記車両の辺りに配置された複数のノードの予測位置をシードとして利用して、ボロノイ領域を生成することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１および前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの少なくとも１つによって、前記要求側無線ノードが前記車両上に位置するか否かを判定することが、
三角測量を利用して、前記第１または前記第２のネットワークマネージャ装置のうちの１つと前記要求側無線ノードとの間の角度を判定することと、
前記要求側無線ノードが前記車両上に位置するか否かを判定するために、前記角度を角度の閾値範囲と比較することと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
無線近接検知を利用した前記第１のネットワークマネージャ装置によって、前記要求側無線ノードが前記第１の車両上に位置するか否かを判定することが、前記第１のネットワークマネージャによって、アンテナダイバーシティ技術、アンテナ偏波技術または指向性アンテナ技術のうちの少なくとも１つを用いることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
車両の辺りに分散された複数の無線ノードを、前記車両上に位置しない近傍の無線ノードを除外しながら、前記車両上に位置するネットワークマネージャに関連付けられた無線ネットワークと自動的に関連付けるためのシステムであって、
前記車両外に位置する計算装置であって、
要求側無線ノードから前記無線ネットワークに参加するための無線要求を受信し、
無線近接検知を利用して、前記要求側無線ノードが前記車両上に位置するか否かを判定し、かつ
前記要求側無線ノードが前記ネットワークマネージャに関連付けられた前記無線ネットワークに参加するために、前記要求側無線ノードが前記車両上に位置する場合に、対になる暗号鍵のうちの１つの暗号鍵を前記要求側無線ノードに提供するよう構成されている、計算装置を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本文書は概して無線ネットワークに関するが、これに限定されず、より詳細には、無線ネットワークへの参加を試みる無線ノードの位置の特定に関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
データ収集および無線ノード間の通信を容易にするために、無線ネットワークが確立され得る。例えば、環境に関するデータを収集し、データを通信して制御システムに戻すために、無線センサが配置され得る。いくつかの無線センサは、検知されたデータを収集し、報告して共通の制御システムに戻すようにすべてが構成されているセンサのネットワークを形成するよう構成され得る。収集され、報告されたデータは制御システムによって利用され、ネットワークが存在する環境の観測を行い、制御を提供することが可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明者は、無線ノードが存在する車両または他の特定の範囲に関連付けられたネットワークに、無線ノードが自動的に参加できるようにすることが望ましい場合があることをとりわけ認識している。車両または他の特定の範囲上に位置するネットワークマネージャは、無線近接検知を利用して、ネットワークへの参加を要求する無線ノードまでの距離を推定する。ネットワークマネージャは推定距離を利用し、要求側無線ノードがそれぞれの車両または他の特定の範囲上に位置するか否かを判定し得る。要求側無線ノードが特定の範囲内に位置する場合、ネットワークマネージャは、特定の範囲に関連付けられた無線ネットワークに無線ノードが参加することを許可し得る。
【０００４】
一例として、車両の辺りに分散された複数の無線ノードを、位置に基づいて近傍の無線ノードを除外しながら、位置に基づいて無線ネットワークに自動的に関連付けるシステムは、特定の位置に位置する無線ネットワークマネージャ装置を含む。無線ネットワークマネージャは、無線ネットワークに参加するための無線要求を要求側無線ノードから受信するよう構成され、また、無線近接検知を利用して、要求側無線ノードが車両上に位置するか否かを判定し、そうである場合、要求側無線ノードが無線ネットワークに参加することを許可するよう構成されている。
【０００５】
別の例として、第１の車両内に位置しない近傍の無線ノードを除外しながら、第１の車両の辺りに分散された無線ノードを特定の範囲に関連付けられた無線ネットワークに自動的に関連付ける方法は、第１の特定の位置に配置された第１のネットワークマネージャ装置によって、無線ネットワークに参加するための無線要求を要求側無線ノードから受信することと、第１のネットワークマネージャ装置によって、無線近接検知を利用して、要求側無線ノードが第１の車両上に位置するか否かを判定することと、および、要求側無線ノードが第１の車両上に位置する場合に要求側無線ノードが無線ネットワークに参加することを許可することと、を含む。
【０００６】
別の例として、車両上に位置しない近傍の無線ノードを除外しながら、車両の辺りに分散された複数の無線ノードを車両上に位置するネットワークマネージャに関連付けられた無線ネットワークに自動的に関連付けるシステムは、車両から外れて位置する計算装置を含む。計算装置は、無線ネットワークに参加するための無線要求を要求側無線ノードから受信し、無線近接検知を利用して、要求側無線ノードが車両上に位置するか否かを判定し、要求側無線ノードが車両上に位置する場合に、要求側無線ノードがネットワークマネージャに関連付けられた無線ネットワークに参加するために、対になる暗号鍵のうちの１つの暗号鍵を要求側無線ノードに提供するよう構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図面では、必ずしも原寸通りに描かれていないが、同様の数字は異なる図において同様の構成要素を表し得る。異なる添え字を有する同様の数字は、同様の構成要素の異なる例を表し得る。図面は、概して、限定的でなく例示的に本文書において説明される様々な実施形態を示す。
【図１】図１は、無線バッテリ監視システムを各々が含む２つの車両を示すブロック図である。
【図２】図２は、例示的なネットワークマネージャを示すブロック図である。
【図３】図３は、例示的な無線ノードを示すブロック図である。
【図４】図４は、無線ネットワークの確立時に無線ノードの位置を特定する方法を示す流れ図である。
【図５】図５は、無線ノードまでの距離を推定するよう構成された例示的なネットワークマネージャを示す図である。
【図６】図６は、無線ノードの物理的配置を推定するよう構成された例示的なネットワークマネージャを示す図である。
【図７】図７は、無線ノードが存在すると予測されて定義された領域を含む車両を示す図である。
【図８】図８は、無線ノードをシードとして利用して生成した例示的なボロノイ領域を示す図である。
【図９】図９は、三角測量を利用して無線ノードの位置を推定するよう構成された例示的なネットワークマネージャを示す図である。
【図１０】図１０は、車両から外れて位置し、車両上に位置する無線ノードの位置を判定するよう構成された計算システムを含む例示的なシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
無線ネットワーク接続の確立時に無線ノードの位置を自動的に確認することができるネットワークマネージャを含む無線ネットワークが、本明細書において開示される。一例として、車両は、車両上に配置され、車両に関連付けられた無線ネットワークを管理するよう構成された２つのネットワークマネージャを含み得る。無線ノードがネットワークへの参加を要求する際に、２つのネットワークマネージャは、無線ノードが車両上に配置されているか否かを判定するために様々な技術を利用して無線ノードの配置を推定し得る。無線ノードが車両上に位置しない場合、ネットワークマネージャは、ネットワークに参加するための無線ノードの要求を拒否し得る。
【０００９】
別の例として、ネットワークを管理するよう構成されていないネットワークマネージャまたは他の計算システムは、車両から外れて位置し、ネットワークへの参加を試みている無線ノードの位置を確認するよう構成され得る。これらの計算システムは、無線ノードがそれぞれの車両上に配置されているか否かを判定するために様々な技術を利用して無線ノードの配置を推定し得る。無線ノードが車両上に配置されている場合、ネットワークマネージャは、ネットワークに参加するために利用可能な暗号鍵を無線ノードに提供し得る。
【００１０】
別の例として、倉庫または他の設備内に位置するネットワークマネージャまたは他の計算システムは、保管された無線ノードで無線ネットワークを確立するよう構成されてもよい。ネットワークマネージャは、特定の棚または他の保管位置等の特定の範囲内に無線ノードが配置されているか否かを判定するために様々な技術を利用して保管された無線ノードの配置を推定するよう構成されてもよい。無線ノードが特定の範囲内に配置されている場合、ネットワークマネージャは、無線ノードがネットワークに参加することを許可し得る。ネットワークノードの位置を知ることはまた、故障しているか、正常に動作していないか、または異常な動作のために修理を必要とするノードの迅速な位置決めを容易にする上でも有益である。
【００１１】
一般的に利用可能な、車両上の無線ノード用の無線ネットワークを確立する技術は、ネットワークマネージャアクセス制御リストの手動プログラミングを含む。ネットワークマネージャはこれらの手動でプログラミングされたリストを利用して、車両上に配置された無線ノードからの接続のみを受け入れる。これらの技術には、アクセス制御リストのプログラミングにおいてかなりの量の手作業が必要とされる。対照的に、本発明者は、組立時に、車両が保守点検を受けている際に、バッテリの充電中に／後に、車両の利用中に、無線ネットワークを再確立する際に、または、ネットワークを自動的に確立することが望ましいそれ以外の時に、車両用のネットワークを自動的に確立することを容易にするスキームを開発した。したがって、ネットワークマネージャのためのアクセス制御リストのプログラミングに関連する手作業を、軽減するか、または省き得る。
【００１２】
図１は、無線バッテリ監視システムをそれぞれが含む２つの車両１０２ａおよび１０２ｂを含む例示的なシステム１００を示すブロック図である。第１の車両１０２ａは、２つのネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂ、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈ、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０８ならびにバッテリ１１０を含む。第２の車両１０２ｂは、２つのネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂ、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈ、ＥＣＵ１１６ならびにバッテリ１１８を含む。別の例として、車両１０２ａおよび１０２ｂは、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈを利用して監視された任意の数の他のシステムまたは機器を含み得る。８つの無線ノードおよび２つのネットワークマネージャを含むように示されているが、車両はそれぞれ、任意の数の無線ノードおよび任意の数のネットワークマネージャ含み得る。無線ノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈ、ならびにネットワークマネージャ１０４ａ、１０４ｂ、１１２ａおよび１１２ｂの各々は、車両１０２ａおよび１０２ｂのそれぞれの上に任意の配置で位置し得る。自動車として示され、説明されているが、車両は、航空機、ドローン、電車、軌条車両、船舶、採掘／トンネル掘削機等を含む完全にバッテリ駆動の、または電動アシスト形式の乗り物であり得る。
【００１３】
無線ノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈは例えば、バッテリ１１０および１１８のそれぞれのセルを通って流れる電圧または電流を含むがこれに限定されない、バッテリ１１０および１１８のそれぞれの動作特性を検知するよう構成されている無線センサであり得る。ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈから検知されたデータを収集し、例えば、有線または無線接続を介してＥＣＵ１０８または他のシステムにデータを提供し得る。ＥＣＵ１０８はデータを利用して、バッテリ１１０の健全性を監視し、また、その制御を行い得る。
【００１４】
ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂならびに無線ノード１０６ａ〜１０６ｈは第１の車両１０２ａに関連付けられた第１のネットワークを形成し、ネットワークマネージャ１１２ａおよび１１２ｂならびに無線ノード１１４ａ〜１１４ｈは第２の車両１０２ｂに関連付けられた第２のネットワークを形成する。車両１０２ａおよび１０２ｂが最初に組み立てられる際に、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈは、それぞれのネットワークに参加しなければならない。
【００１５】
車両１０２ａの組立中に、例えば、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂのいずれかまたは両方は、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈを対象として広告パケットを送信し得る。無線ノード１０６ａ〜１０６ｈは、ネットワークに参加するための無線要求を送信することによって広告パケットに応答し得る。しかし、組立ラインまたは他の保守点検シナリオにおいて、例えば、車両１０２ｂの無線ノード１１４ａ〜１１４ｈのいくつかは、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈのいくつかと比較して、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂにより近い場合がある。例えば、無線ノード１１４ａは、無線ノード１０６ａと比較して、ネットワークマネージャ１０４ａにより近い場合がある。無線ノード１０６ａおよび１１４ａの両方は、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂから広告パケットを受信し、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加するためのそれぞれの要求を送信する。ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加するための両方の要求を受信し、無線ノード１０６ａがネットワークに参加することを許可し、無線ノード１１４ａへのアクセスを拒否するよう構成されている。
【００１６】
図２は、車両１０２ａに関連付けられた無線ネットワークのための例示的なネットワークマネージャ１０４を示すブロック図である。ネットワークマネージャ１０４は例えば、図１のネットワークマネージャ１０４ａ、１０４ｂ、１１２ａまたは１１２ｂのいずれかであり得る。図２に示される例において、ネットワークマネージャ１０４は、アンテナ２０２ａおよび２０２ｂ、トランシーバ２０４ａおよび２０４ｂ、制御およびメモリ回路２０６、電力インターフェイス２０８ならびに有線通信インターフェイス２１０を含む。複数の無線ノード１０６ａ〜１０６ｈとの同時通信を許可する２つのトランシーバ２０４ａおよび２０４ｂを含むように示されているが、ネットワークマネージャ１０４は、任意の数のアンテナおよびトランシーバを含み得る。一例として、アンテナ２０２ａおよび２０２ｂならびにトランシーバ２０４ａおよび２０４ｂは、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを利用してデータを送信および受信するよう構成され得る。
【００１７】
バッテリパック等のいくつかの例において、無線ノードとネットワークマネージャとの間でマルチパス効果による大きな信号損失が発生し得る。マルチパス効果の存在により、特定の周波数を大きく減衰させる深いスペクトルヌルが引き起こされ得る。これらのマルチパス効果に対応するため、ネットワークマネージャおよび／または無線ノードは、無線周波数（ＲＦ）リンクマージンを改善し、マルチパス効果による（ＲＦ）伝搬損失を最小限に抑えるために、アンテナダイバーシティ技術、アンテナ偏波技術および／または、指向性アンテナ技術を利用してもよい。
【００１８】
制御およびメモリ回路２０６は例えば、１つ以上の特定用途向けまたは汎用処理回路を含み得る。このような回路はシステムオンチップ（ＳｏＣ）の実現を含み得るか、またはこのような回路はフィールドプログラム可能であり得る。用例として、制御およびメモリ回路２０６は、一方がフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であり、他方がデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）である、２つの制御装置を含み得る。ＦＰＧＡは、２つのトランシーバ２０４ａおよび２０４ｂを利用して制御マルチチャネル通信に接続され得、ダウンサンプリング、アップサンプリング、コーディングまたはデコーディング等のリアルタイム処理のためにＤＳＰが利用され得る。別の例として、制御およびメモリ回路２０６は、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）または他のデジタル論理回路を含む任意の数の制御装置を含み得る。
【００１９】
制御およびメモリ回路２０６はまた、１つ以上の揮発性または不揮発性メモリを含み得る。例えば、制御およびメモリ回路２０６は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ソリッドステートドライブ、または任意の他の不揮発性メモリを含む、１つ以上の不揮発性メモリ、ならびに、例えば、スタティックまたはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む１つ以上の揮発性メモリを含み得る。
【００２０】
電力インターフェイス２０８は、電力を受け取るために有線接続を通じて接続するよう構成され得、通信インターフェイス２１０は、１つ以上の別のネットワークマネージャ１０４および、ＥＣＵ１０８等のバックエンドシステムとの有線通信のために構成され得る。例えば、電力インターフェイス２０８は、直流（ＤＣ）バス等の車両１０２ａの車両電源バスから電力を受け取り、制御およびメモリ回路２０８による利用のために電力を調整するために接続され得る。ネットワークマネージャ１０４はまた、バッテリ、コンデンサまたはエネルギーハーベスタ回路等のバックアップ電源を含み得る。いくつかの例において、ネットワークマネージャ１０４は有線電源接続を利用して給電されない場合があり、バッテリまたはエネルギーハーベスタ等のローカル電源を利用して完全に給電される場合がある。
【００２１】
図３は、車両１０２ａの例示的な無線ノード装置１０６を示すブロック図である。無線ノード１０６は、例えば、図１のノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈのいずれかであり得る。図３に示される例において、無線ノード１０６は、アンテナ３０２、トランシーバ３０４、制御およびメモリ回路３０６、センサ３０８ならびにバッテリ３１０を含む。他の例として、ノード３００は、図３に示す構成要素に加えて、またはそれに代わって、他の回路要素を含み得る。一例として、アンテナ３０２およびトランシーバ３０４は、ＲＦエネルギーを利用して情報を送信および受信するよう構成され得る。センサ３０８は例えば、バッテリのセルを流れる電圧または電流等の車両バッテリに関するデータを検知するよう構成され得る。バッテリ３１０はローカルバッテリまたは、コンデンサもしくはエネルギーハーベスタ等の任意の他のローカルエネルギー貯蔵装置であり得る。
【００２２】
図４は、保管位置等の車両１０２ａまたは他の特定の範囲に関連付けられたネットワークに無線ノード１０６ａ〜１０６ｈを自動的に参加させる方法４００を示す流れ図である。ステップ４０２において、ネットワークマネージャ１０４ａまたは１０４ｂは、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに広告を一斉送信する。無線ノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈは、広告パケットを受信する。ステップ４０４において、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈのうちの少なくとも１つは、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加するための要求を送信する。ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、それぞれの無線ノードから要求を受信する。ステップ４０６において、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、本明細書に開示する様々な技術を利用して要求側無線ノードの位置を推定する。ステップ４０８において、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、要求側無線ノードの推定位置を利用し、無線ノードが車両１０２ａ上にあるか否かを判定する。ステップ４１０において、それぞれの無線ノードが車両上に位置する場合、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、無線ノードが車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加することを許可する。ステップ４１２において、無線ノードが車両１０２ａ上に位置しない場合、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、ネットワークに参加するための無線ノードの要求を拒否する。
【００２３】
車両の組立に関して示されているが、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂが無線ノード１０６ａ〜１０６ｈのそれぞれの位置を判定することが望ましいという他のシナリオが存在する。一例として、車両が保守点検を受けている際に、バッテリモジュールが置き換えられる場合があり、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｈは車両用のネットワークを再確立する必要がある場合がある。別の例として、車両の利用中に、バッテリモジュールが再構成される必要がある場合があり、そのような場合には、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、ネットワークを再確立する必要がある場合がある。これらの例において、車両から外れたバッテリモジュールからの潜在的な干渉があるなかで車両用のネットワークを確実に再確立するためには、マネージャ１０４ａおよび１０４ｂが位置情報を利用して、車両上に位置する無線ノードを特定することが望ましい。
【００２４】
別の例として、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂならびに１１２ａおよび１１２ｂ、ならびに無線ノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈは、車両上ではなく、保管設備、サーバファーム、ソーラーファームまたは他の非移動用途に位置してもよい。この例では、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂ、ならびに１１２ａおよび１１２ｂは依然として、無線ノードをそれぞれのネットワークに参加させるために、無線ノード１０６ａ〜１０６ｈおよび１１４ａ〜１１４ｈの位置を判定するよう構成されてもよい。保管設備内のネットワークノードの位置を知ることはまた、例えば、故障しているか、正常に動作していないか、または異常な動作のために修理を必要とするノードの迅速な位置決めを容易にする上でも有益である。
【００２５】
図５は、無線ノードまでの距離を推定するよう構成された例示的なネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂを示す図である。図５に示す例では、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加するための要求を、無線ノード１０６および無線ノード１１４の両方から受信する。ネットワークマネージャ１０４ａは無線近接検知を利用して、ネットワークマネージャ１０４ａの配置から無線ノード１０６までの距離５００ａを推定し、ネットワークマネージャ１０４ａの配置から無線ノード１１４までの距離５００ｂを推定するよう構成されている。また、ネットワークマネージャ１０４ｂは無線近接検知を利用して、ネットワークマネージャ１０４ｂの配置から無線ノード１０６までの距離５０２ａを推定し、ネットワークマネージャ１０４ｂの配置から無線ノード１１４までの距離５０２ｂを推定するよう構成されている。
【００２６】
ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、それぞれのアンテナ２０２ａおよび２０２ｂならびにトランシーバ２０４ａおよび２０４ｂを利用して無線近接検知を実行するよう構成され得る。例えば、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、ＲＦ測距を利用して、距離５００ａ、５００ｂ、５０２ａおよび５０２ｂを推定するよう構成され得る。他の例として、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、任意の他の無線測距技術を利用するよう構成され得る。一例として、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、全体が参照のために援用される、米国特許出願第１５／９５５，０４９号において開示されているような低電力位相に基づくＲＦ測距技術を利用する。この例において、無線ノード１０６は広告パケットを受信し、基準クロック信号を調整し、調整された基準クロック信号を利用してネットワーク参加要求を送信し得る。ネットワークマネージャ１０４は、無線ノード１０６までの距離を推定するために、元の広告パケットの位相を受信した参加要求の位相と比較し得る。
【００２７】
範囲５０４ａおよび５０４ｂは、それぞれのネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂのために、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂの位置に基づいて定義され得る。範囲５０４ａおよび５０４ｂは、それぞれの車両のためのすべての無線ノードが中に位置する半径距離として定義され得る。無線ノードがそれぞれの車両上に位置するか否かを判定するために、ネットワークマネージャ１０４ａまたは１０４ｂから無線ノード１０６または１１４４までの推定距離は、範囲５０４ａおよび５０４ｂと比較され得る。例えば、無線ノード１０６に関して、距離５００ａは範囲５０４ａと比較され、距離５０２ａは範囲５０４ｂと比較される。距離５００ａおよび５０２ａの両方がそれぞれの許容可能な範囲５０４ａおよび５０４ｂに収まるため、無線ノード１０６は車両１０２ａ上に位置すると判定され、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加することを許可される。無線ノード１１４に関して、距離５００ｂは範囲５０４ａと比較され、距離５０２ｂは範囲５０４ｂと比較される。距離５００ｂが範囲５０４ａの外にあるため、無線ノード１１４は車両１０２ａ上に位置しないと判定され、車両１０２ａに関連付けられたネットワークへのアクセスを拒否される。
【００２８】
図６は、無線ノード１０６および１１４のそれぞれの推定位置６００および６０２を判定するよう構成された例示的なネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂを示す図である。図６に示される例において、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、図５を参照して上述した技術など、無線近接検知技術を利用して無線ノード１０６および１１４のそれぞれまでの距離を推定するよう構成され得る。無線ノード１０６はネットワークマネージャ１０４ａまでの実際の物理的距離６０４ａおよびネットワークマネージャ１０４ｂまでの実際の物理的距離６０４ｂを有する。
【００２９】
図６に示される例では、ネットワークマネージャ１０４ａは無線ノード１０６までの推定距離６０６ａを判定し、ネットワークマネージャ１０４ｂは無線ノード１０６までの推定距離６０６ｂを判定する。２つの推定距離６０６ａおよび６０６ｂならびにネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂの特定の物理的位置を利用して、無線ノード１０６の推定位置６００が判定され得る。無線ノード１１４のための推定位置６０２を判定するために、同じプロセスが利用され得る。
【００３０】
無線近接検知技術は、推定距離において多少の許容可能な誤差を含み得る。例えば、低電力位相に基づくＲＦ測距技術を利用して、誤差は０．５メートル程度になり得る。これにより、無線ノード１０６の実際の物理的位置と推定位置６０２との間に差異が生じる。しかし、この差異は、車両１０２ａおよび１０２ｂの大きさに対して十分に小さいため、無線ノード１０６が車両１０２ａ上に位置し、無線ノード１１４が車両１０２ａ上に位置しないことを正確に判定するためにネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂが利用する上で、推定位置６００および６０２は許容可能である。ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂはしたがって、推定位置６００および６０２に基づいて、無線ノード１０６が車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加することを許可し、無線ノード１１４へのアクセスを拒否し得る。
【００３１】
図７は、それぞれの車両１０２ａおよび１０２ｂのために定義された物理的領域７００および７０２を示す図である。上述のように、無線ノードのそれぞれの車両に関連付けられたネットワークへの自主的な参加を許可することは有利である。例えばバッテリ監視システムにおいて、関連付けられたバッテリセルを自動的に判定することは、ネットワークに参加する各無線ノードにとって有利であり得る。
【００３２】
用例において、車両１０２ａおよび１０２ｂの各々のために、無線ノードがその中に存在すると予測される物理的領域７００および７０２が定義され得る。領域７００および７０２は例えば、バッテリセルの位置を示し得る。ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは例えば、図６を参照して上述したように、それぞれのノードのための推定位置６００および６０２を判定するよう構成され得る。無線ノード１０６の推定位置６００は領域７００のうちの１つに収まるため、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、無線ノード１０６が車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加することを許可し、また、無線ノード１０６をそれぞれの領域７００に関連付けられた付けられたバッテリセルにリンクさせることが可能である。無線ノード１１４の推定位置６０２は領域７００のいずれにも収まらないため、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、第１の車両１０２ａに関連付けられたネットワークのための無線ノード１１４へのアクセスを拒否し得る。
【００３３】
図８は、ボロノイ生成を利用して定義された例示的な領域８００を示す図である。特定のバッテリおよび他の車両構成要素に関して、図７に示すような単純な形状を有する領域は、無線ノードを車両のそれぞれの位置または構成要素にリンクさせるうえで十分であり得る。しかし、基本的な形状または形を有しない車両機器に関して、より複雑な領域を定義することが望ましい場合がある。用例において、ボロノイ生成を利用して、複雑な領域８００が形成され得る。ボロノイ領域は、二次元平面上における一組のシードまでの距離によって定義される。各シードに関して、任意の他のシードよりもそのシードに近いすべての点からなる、それぞれの領域が存在する。ボロノイ領域８００を定義するために、無線ノード１０６がシードとして利用され得る。したがって、任意の車両に関して、各ノード１０６の予測位置に基づいて、コンピュータシステムがボロノイ領域８００を生成するために利用され得る。コンピュータシステムによって生成された定義領域８００は、例えばネットワークの確立に利用するために、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂに提供され得る。
【００３４】
二次元領域として示されているが、三次元領域も同様の方法で生成されてもよい。一例として、バッテリパックの各ノードは例えば、それぞれの領域８００に割り当てられ得る。このように、ネットワークマネージャは例えば、バッテリパックが予測された数のノードを含むことを検証し、各ノードのおおよその位置を修正することが可能である。これは、ノードのスプーフィングを防止するか、またはバッテリパックのセキュリティを向上するために行われ得る。
【００３５】
図９は、三角測量を利用して無線ノード１０６および１１４の配置を推定するよう構成された例示的なネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂを示す図である。図９に示される例において、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、（破線によって示されるように）互いに軸方向に位置合わせされる。無線ノード１０６および１１４までの距離は、上述の例の技術のいずれかを利用して、（矢印によって示されるように）推定され得る。
【００３６】
距離が推定されると、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂと無線ノード１０６および１１４に対する角度Θａ、ΘｂおよびΘｃ等の様々な角度を判定し得る。無線ノードがそれぞれの車両上にあるか否かを判定するために、角度Θａ、ΘｂおよびΘｃのうちのいずれか１つ以上が所定の車両１０２ａに関して定義された閾値角度と比較され得る。例えば、角度Θｃが９０°等の閾値を上回る場合、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、無線ノード１０６が車両１０２ａ上に位置することを判定し得る。別の例として、図９に示すように、角度Θａは車両１０２ａ上に位置する無線ノードを示すが、角度Θｂは車両１０２ａ上に位置しない無線ノードを示す。したがって、推定角度に関して、要求側無線ノードがそれぞれの車両上に位置するか否かを判定するために、ネットワークマネージャ１０４ａのための角度の範囲が参照され得る。
【００３７】
図１０は、車両１０２ａおよび１０２ｂから外れて位置し、車両１０２ａおよび１０２ｂ上に位置する無線ノード１０６および１１４の位置を判定するよう構成された計算システム１００２ａおよび１００２ｂを含む例示的なシステム１０００を示す図である。計算システム１００２ａおよび１００２ｂは、車両１０２ａおよび１０２ｂから外れて位置するネットワークマネージャまたは任意の他の計算システムであり得る。例えば、計算システム１００２ａおよび１００２ｂは、車両組立ラインに隣接して位置し得る。車両１０２ａおよび１０２ｂが計算システム１００２ａおよび１００２ｂを通過する際に、計算システム１００２ａおよび１００２ｂは、無線ノード１０６および１１４からの、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加するための要求を監視し得る。別の例として、計算システム１００２ａおよび１００２ｂは、保管設備内に位置し、保管設備内に保管された無線ノードからの要求を監視するよう構成されてもよい。
【００３８】
無線ノード１０６および１１４が車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加するための要求を検知すると、計算システム１００２ａおよび１００２ｂは、図５〜図９に関して上述された技術のいずれかを利用して無線ノード１０６および１１４の位置を推定し得る。無線ノード１０６および１１４が車両１０２ａ上に位置するか否かを判定するために、推定位置が利用され得る。例えば、無線ノード１０６が車両１０２ａ上に位置すると判定すると、計算システム１００２ａおよび１００２ｂは無線鍵交換を実行し、対になる暗号鍵のうちの１つの暗号鍵を無線ノード１０６に提供し得る。暗号鍵はその後、ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂと通信し、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加するために、無線ノード１０６によって利用され得る。ネットワークマネージャ１０４ａおよび１０４ｂは、対になる暗号鍵を利用して、無線ノード１０６が車両１０２ａ上に位置することを判定し、無線ノード１０６がネットワークに参加することを許可するよう構成されている。
【００３９】
計算システム１００２ａおよび１００２ｂはまた、無線ノード１１４の推定位置が、無線ノード１１４が車両１０２ａ上に位置しないことを示し、したがって、無線鍵交換を行わないことを判定し得る。無線ノード１１４が計算装置１００２ａおよび１００２ｂから暗号鍵を受信しないため、無線ノード１１４は、車両１０２ａに関連付けられたネットワークに参加し得ない。
【００４０】
一例として、計算システム１００２ａおよび１００２ｂはまた、ネットワークマネージャ１０４にそれぞれの車両上に位置する無線ノードのリストを提供し得る。例えば、車両上に位置するバッテリパックの各無線ノードのための識別子がその車両のネットワークマネージャに提供されてもよい。それぞれのネットワークマネージャによって識別子が受信されると、ネットワークマネージャは、計算システム１００２ａおよび／または１００２ｂによって受信された識別子に基づいて、それぞれの車両のネットワークに参加することを要求している無線ノードを許可するか、または拒否し得る。
【００４１】
上の例において、無線ノードの位置を判定してネットワークを構築するためにＲＦ測距技術を利用するネットワークマネージャとして説明されるが、ＲＦ測距は、ネットワークを構築するための他の技術と組み合わせられてもよい。例えば、無線ノードまでの距離を判定するために、受信された信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）がＲＦ測距技術と組み合わせて利用されてもよい。一例として、緻密なネットワークにおいて、ネットワークマネージャはより少ない無線ノードでＲＦ測距を実行してもよく、これらの無線ノードはＲＳＳＩを利用して、近傍の無線ノードの位置を検証し、それらの近傍のノードまでの距離に基づいてネットワークを構築してもよい。
【００４２】
さらに、ネットワークマネージャはノードの位置を利用して、確立されたネットワーク内のデータの流れを制御し得る。例えば、ネットワークマネージャは、ネットワーク内の無線ノードにデータを提供する前または無線ノードからデータを受け入れる前に、ノードの位置を検証し得る。これは、無線ノードのスプーフィングの防止において有益である。例えば、車両のネットワークマネージャへのデータの送信またはデータの受信を試みるスプーフィングされたノードは、それぞれの車両から外れて存在し得る。ノードの位置の判定によって、ネットワークマネージャは、ノードがネットワークの正当なノードではないことを判定し、そのノードに対してデータへのアクセスを拒否し得る。これは、ネットワークのセキュリティを向上させるために、証明書または他のセキュリティ対策と共に利用され得る。
【００４３】
上述の説明は、詳細な説明の一部を形成する添付図面の参照を含む。図面には、本発明が実施され得る特定の実施形態が実例として示されている。これらの実施形態は、本明細書において「例」として参照される。このような例は、図示された、あるいは説明された以外の要素を含み得る。しかし、本発明者はまた、図示された、あるいは説明されたそれらの要素のみが提示された例も考慮する。さらに、本発明者はまた、本明細書で図示された、あるいは説明された特定の例（またはその１つ以上の態様）に関して、または、他の例（またはその１つ以上の態様）に関して、図示された、あるいは説明されたそれらの要素の任意の組み合わせまたは並べ替えを利用した例（またはその１つ以上の態様）も考慮する。
【００４４】
本文書において、「ａ」または「ａｎ」の用語は、「少なくとも１つ」または「１つ以上」の任意の他の例または使用法とは独立して、特許文書にて一般的であるように、１つまたは２つ以上を含むように使用される。本文書において、特段の指示がない限り、「または」の用語は、非限定を指すか、または「ＡまたはＢ」が「ＡだがＢではない」、「ＢだがＡではない」、「ＡおよびＢ」を含むように使用される。本文書において、「含む」および「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」の用語は、「備える」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」の各用語に相当する平易な英語として使用される。また、以下の態様において、「含む」および「備える」の用語は非限定である。すなわち、請求項において、このような用語の後に列挙された要素以外の要素を含む、システム、装置、物品、組成物、配合またはプロセスはなお態様の範囲に該当すると見なされる。さらに、以下の態様において、「第１の」、「第２の」および「第３の」等の用語は単に符号として使用され、それらの物の数的要件を意図するものではない。
【００４５】
上述の説明は例示を意図しており、制限を意図するものではない。例えば、上述の例（またはその１つ以上の態様）は互いに組み合わせて使用されてもよい。上述の説明の再考察時に、当業者等によって、他の実施形態が利用され得る。また、上述の発明を実施するための形態において、本開示を簡略化するために、様々な特徴がまとめてグループ化されている場合がある。これは、開示されてはいるが請求項に記載のない特徴がいずれの請求項にとっても必須であるとして解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴に存在するわけではない。したがって、以下の態様は本明細書において、発明を実施するための形態に例または実施形態として援用され、各態様は別個の実施形態として独立しており、このような実施形態は、様々な組み合わせまたは並べ替えにおいて互いに組み合わせることができることが考慮される。本発明の範囲は、このような態様が認められている等価物の範囲全体と合わせて、付記された態様を参照して決定されるべきである。
【符号の説明】
【００４６】
204a  トランシーバ
204b  トランシーバ
206  制御および保管
208  電力インターフェイス
210  通信インターフェイス
304  トランシーバ
306  制御および保管
308  センサ（複数可）
310  バッテリ
【図１】
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【図２】
2020068530.tif 000004
【図３】
2020068530.tif 000005
【図４】
2020068530.tif 000006
【図５】
2020068530.tif 000007
【図６】
2020068530.tif 000008
【図７】
2020068530.tif 000009
【図８】
2020068530.tif 000010
【図９】
2020068530.tif 000011
【図１０】
2020068530.tif 000012
【外国語明細書】
2020068530000001.pdf