(57)【要約】  中央制御ユニット（１１０）及び一組のベースステーション（１２１〜１２４）が、大域時間基準（ＣＬＫ）及び各動物タグ（Ｔ）から送信された各無線タグ信号（ＳＴ）を使用して三角測量に基づいて動物タグの位置を決定するために配置される。さらに、ベースステーション（１２１〜１２４）の各々は、ベースステーション（１２１）を独自に識別する識別子を含む各無線ベース信号（ＳＢ１）を送信し、他のベースステーションから無線ベース信号を受けとり、いずれかの他のベースステーションから受けとったベースステーションメッセージ（ＭＢ１（ｔ２），ＭＢ１（ｔ３），ＭＢ１（Ｕ））を中央制御ユニットに送る。中央制御ユニットは、システムに既に含まれているベースステーション（１２２〜１２４）の既知の位置及び三角測量を使用して追加のベースステーション（１２１）の位置（Ｐ［Ｂ１］）を決定する。これにより、ベースステーションシステムは、好都合な態様で徐々に拡張される。【選択図】  図２
2021524907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物タグ（Ｔ）を位置決定するためのシステムであって、前記システムが、中央制御ユニット（１１０）及び一組のベースステーション（１２１，１２２，１２３，１２４）を含み、
一組のベースステーションにおける各ベースステーションが、大域時間基準（ＣＬＫ）、及び少なくとも一つの動物タグ（Ｔ）から送信される各無線タグ信号（ＳＴ）を受けるように構成され、無線タグ信号（ＳＴ）の各々が、各動物タグ（Ｔ）を独自に識別する識別子を含み、一組のベースステーション（１２１，１２２，１２３，１２４）における各ベースステーションが、いずれかの受けとった無線タグ信号（ＳＴ）の各々を記述する各タグメッセージ（ＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４））を中央制御ユニット（１１０）に送るように構成され、
中央制御ユニット（１１０）が、タグメッセージ（ＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４））を受けとり、それに基づいて各動物タグ（Ｔ）についての各位置（Ｐ［Ｔ］）を決定し、各動物タグ（Ｔ）からの無線タグ信号（ＳＴ）が、一組のベースステーションにおける少なくとも三つのベースステーション（１２２，１２３，１２４）によって受けとられているものにおいて、
一組のベースステーション（１２１，１２２，１２３，１２４）における各ベースステーションが、
ベースステーション（１２１）を独自に識別する識別子を含む無線ベース信号（Ｓ    Ｂ１）を送信し、
一組のベースステーションにおける他のベースステーションから無線ベース信号を    受けとり、
いずれかの受けとった無線ベース信号（ＳＢ１）を記述するベースステーションメ    ッセージ（ＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４））を中央制御ユニット（１１
０）に送る
ようにさらに構成され、
中央制御ユニット（１１０）が、
第一無線ベース信号（ＳＢ１）を記述する少なくとも三つのベースステーションメ
ッセージ（ＭＢ１（ｔ２），ＭＢ１（ｔ３），ＭＢ１（ｔ４））を第一ベースステー
ションから受けとり、それに基づいて、
前記少なくとも三つのベースステーション（１２２，１２３，１２４）の各々につ
いてのそれぞれの既知の位置及び三角測量を使用して、第一ベースステーション（１
２１）についての位置（Ｐ［Ｂ１］）を決定する
ようにさらに構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
一組のベースステーション（１２１，１２２，１２３，１２４）におけるベースステーションが、無線ベース信号（ＳＢ１）を繰り返し送信するように構成され、中央制御ユニット（１１０）が、一組のベースステーションにおける特定のベースステーション（１２１）から新しい無線ベース信号（ＳＢ１）を受けとることに反応して特定のベースステーション（１２１）についてのそれぞれの更新される位置（Ｐ［Ｂ１］）を決定するように構成され、新しい無線ベース信号（ＳＢ１）が、一組のベースステーションにおける少なくとも三つの他のベースステーション（１２２，１２３，１２４）によって受けとられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
中央制御ユニット（１１０）が、一組のベースステーションにおける少なくとも三つのベースステーション（１２２，１２３，１２４）によって受けとられた無線タグ信号（ＳＴ）を記述するタグメッセージ（ＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４））、及び大域時間基準（ＣＬＫ）に基づいて計算された無線タグ信号（ＳＴ）の各伝播遅延を使用して、三角測量に基づいて第一動物タグ（Ｔ）の位置を決定するように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
一組のベースステーションが、
動物タグ（Ｔ）についての位置が決定される領域のまわりにフレーム状に配置された部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）であって、共通平面に位置される部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）、及び
部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）における二つのベースステーションの間に配置された少なくとも一つの中間ベースステーション（ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５）を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）におけるベースステーションが、基準レベルに対する既知の高さを有し、少なくとも一つの中間ベースステーションの少なくとも一つのベースステーション（ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ５）が、共通平面の外側に位置され、中央制御ユニット（１１０）が、
共通平面の外側（ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ５）に位置される少なくとも一つの中間ベースステーション（ＢＳＩ１）の各々について、ベースステーションが共通平面より上（ＢＳＩ５）又は下（ＢＳＩ２，ＢＳＩ３）に位置されるかどうかを反映する少なくとも一つの高さ識別子を受けとり、
少なくとも一つの中間ベースステーション（ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５）の各々について、少なくとも一つの中間ベースステーション（ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５）からの無線ベース信号を記述する少なくとも三つのベースステーションメッセージ、及び部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）におけるベースステーションの既知の高さに基づいて三次元の各位置を決定するように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
共通平面の上への投影において、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が、部分組のアンカーベースステーションにおける第一と第二のベースステーション（ＢＳＡ１；ＢＳＡ３）の間の直線の上に位置され、中央制御ユニット（１１０）が、
前記第一と第二のベースステーション（ＢＳＡ１；ＢＳＡ３）の間の全体距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＡ３）を得、
第一ベースステーション（ＢＳＡ１）と中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の間の第一部分距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５）を計算し、
第二ベースステーション（ＢＳＡ３）と中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の間の第二部分距離（ｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５）を計算し、
第一と第二の部分距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５；ｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５）の合計が全体距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＡ３）より大きいなら中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面の外側に位置されていることを決定するように構成されている、請求項４又は５に記載のシステム。
【請求項７】
一組のベースステーション（１２１，１２２，１２３，１２４）及び中央制御ユニット（１１０）によって動物タグ（Ｔ）を位置決定する方法であって、前記方法が、
一組のベースステーションにおける各ベースステーションにおいて大域時間基準（ＣＬＫ）を受けとり、
一組のベースステーションにおける少なくとも三つのベースステーションにおいて、動物タグ（Ｔ）から送信された無線タグ信号（ＳＴ）を受けとり、但し無線タグ信号（ＳＴ）が、動物タグ（Ｔ）を独自に識別する識別子を含む、
少なくとも三つのベースステーションの各々から、受けとられた無線タグ信号（ＳＴ）を記述する各タグメッセージ（ＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４））を中央制御ユニット（１１０）に送り、
中央制御ユニット（１１０）においてタグメッセージ（ＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４））を受けとり、それに基づいて
動物タグ（Ｔ）についての位置（Ｐ［Ｔ］）を決定すること
を含む場合において、
一組のベースステーションにおける各ベースステーションから、ベースステーション（１２１）を独自に識別する識別子を含む各無線ベース信号（ＳＢ１）を送信し、
無線ベース信号が一組のベースステーションにおける他のベースステーションのいずれかから受けとられたかどうかをチェックし、受けとられた無線ベース信号に反応して、
いずれかの受けとられた無線ベース信号（ＳＢ１）を記述するベースステーションメッセージ（ＭＢ１（ｔ２），ＭＢ１（ｔ３），ＭＢ１（ｔ４）をベースステーションから中央制御ユニット（１１０）に送り、中央制御ユニット（１１０）において、第一ベースステーションから第一無線ベース信号（ＳＢ１）を記述する少なくとも三つのベースステーションメッセージ（ＭＢ１（ｔ２），ＭＢ１（ｔ３），ＭＢ１（ｔ４））を受けとることに反応して、
ベースステーションのうち、そこから少なくとも三つのベースステーションメッセージ（ＭＢ１（ｔ２），ＭＢ１（ｔ３），ＭＢ１（ｔ４））が受けとられたベースステーション（１２２，１２３，１２４）についての各既知の位置及び三角測量を使用して、第一ベースステーション（１２１）についての位置（Ｐ［Ｂ１］）を決定すること
を含む方法。
【請求項８】
前記方法は、一組のベースステーション（１２１，１２２，１２３，１２４）におけるベースステーションから無線ベース信号（ＳＢ１）を繰り返し送信し、
中央制御ユニット（１１０）において、一組のベースステーションにおける特定のベースステーション（１２１）から新しい無線ベース信号（ＳＢ１）を受けとることに反応して、特定のベースステーション（１２１）についての各更新位置を決定すること
を含み、
新しい無線ベース信号（ＳＢ１）は、一組のベースステーションにおける少なくとも三つの他のベースステーションによって受けとられている、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
中央制御ユニット（１１０）において、一組のベースステーションにおける少なくとも三つのベースステーション（１２２，１２３，１２４）によって受けとられた無線タグ信号（ＳＴ）を記述するタグメッセージ（ＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４））、及び大域時間基準（ＣＬＫ）に基づいて計算された無線タグ信号（ＳＴ）の各伝播遅延を使用して、三角測量に基づいて第一動物タグ（Ｔ）の位置を決定すること
を含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
一組のベースステーションが、
動物タグ（Ｔ）についての位置が決定される領域のまわりにフレーム状に配置された部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）であって、共通平面に位置される部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）、及び
部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）における二つのベースステーションの間に配置された少なくとも一つの中間ベースステーション（ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５）を含む、請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）におけるベースステーションが、基準レベルに対する既知の高さを有し、少なくとも一つの中間ベースステーションの少なくとも一つのベースステーション（ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ５）が、共通平面の外側に位置され、方法が、
共通平面の外側（ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ５）に位置される少なくとも一つの中間ベースステーション（ＢＳＩ１）の各々について、ベースステーションが共通平面より上（ＢＳＩ５）又は下（ＢＳＩ２，ＢＳＩ３）に位置されるかどうかを反映する少なくとも一つの高さ識別子を中央制御ユニット（１１０）において受けとり、
少なくとも一つの中間ベースステーション（ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５）の各々について、少なくとも一つの中間ベースステーション（ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４，ＢＳＩ５）からの無線ベース信号を記述する少なくとも三つのベースステーションメッセージ、及び部分組のアンカーベースステーション（ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３，ＢＳＡ４）におけるベースステーションの既知の高さに基づいて三次元の各位置を決定することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
共通平面の上への投影において、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が、部分組のアンカーベースステーションにおける第一と第二のベースステーション（ＢＳＡ１；ＢＳＡ３）の間の直線の上に位置され、方法が、中央制御ユニット（１１０）において、
前記第一と第二のベースステーション（ＢＳＡ１；ＢＳＡ３）の間の全体距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＡ３）を得、
第一ベースステーション（ＢＳＡ１）と中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の間の第一部分距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５）を計算し、
第二ベースステーション（ＢＳＡ３）と中間ベースステーション（ＢＳＩ５）の間の第二部分距離（ｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５）を計算し、
第一と第二の部分距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５；ｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５）の合計が全体距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＡ３）より大きいなら中間ベースステーション（ＢＳＩ５）が共通平面の外側に位置されていることを決定することをさらに含み、
全体距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＡ３）、第一部分距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５）、及び第二部分距離（ｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５）は、中間ベースステーション（ＢＳＩ５）、第一ベースステーション（ＢＳＡ１）、及び第二ベースステーション（ＢＳＡ３）からの各無線信号に基づいて計算される、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
処理ユニット（１２０）に通信可能に接続された不揮発性データキャリア（１３０）にロード可能なコンピュータプログラム（１３５）であって、コンピュータプログラム（１３５）が処理ユニット（１２０）で実行されるときに請求項８〜１２のいずれかに記載の方法を実行するためのソフトウェアを含む、コンピュータプログラム（１３５）。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラム（１３５）を含む不揮発性データキャリア（１３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、一群の動物中の個体の追跡を維持することに関する。特に、本発明は、動物タグを位置決定するシステム、及び方法に関する。本発明はまた、コンピュータプログラム及び不揮発性データキャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
動物の健康の理由のため、及び動物に基づく食品生産において高い品質及び効率を維持するため、家畜動物の身体状態が便利でかつ信頼できる方法で監視されることができることが重要である。これは次に、動物の動きが連続的に追跡されることができることを要求する。
【０００３】
ＷＯ２０１４／０６７８９６及びＷＯ２０１４／０６７８９７は、無線送信タグを担持する複数の動物のリアルタイムの位置を測定するためのシステムを記載する。複数のセンサーからの入力が受けとられ、動物の実際の位置が無線通信における遅延の測定に基づいて測定される。かくして、例えば各動物の挙動が分析されることができる。センサーと複数の固定参照タグの間の通信によって校正が実施される。それにより、動物は、良好な精度で位置決定されることができる。
【０００４】
しかしながら、センサーシステムを築くことは、各センサーの位置が十分な精度で知られることを確実にするためにかなりの努力を要求する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、設置することが容易であり、もし望まれるのなら、例えば大面積をカバーし、かつ／又は位置決定の品質を改良するために拡張することが簡単である、工夫に富んだ位置決定システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面によれば、本発明の目的は、動物タグを位置決定するためのシステムであって、前記システムが、中央制御ユニット及び一組のベースステーションを含むものによって達成される。各ベースステーションは、大域時間基準（例えば、極めて、正確なクロック信号）、及び動物タグから送信される無線タグ信号を受けるように構成されている。無線タグ信号の各々は、各動物タグを独自に識別する識別子を含む。各ベースステーションは、いずれかの受けとった無線タグ信号の各々を記述する各タグメッセージを中央制御ユニットに送るように構成されている。中央制御ユニットは、タグメッセージを受けとり、それに基づいて各動物タグについての各位置を決定するように構成されている。ここで、各動物タグからの無線タグ信号は、少なくとも三つのベースステーションによって受けとられている。さらに、各ベースステーションは、ベースステーションを独自に識別する識別子を含む無線ベース信号を送信し、他のベースステーションから無線ベース信号を受けとり、いずれかの受けとった無線ベース信号を記述するベースステーションメッセージを中央制御ユニットに送るようにさらに構成されている。同様に、中央制御ユニットは、第一無線ベース信号を記述する少なくとも三つのベースステーションメッセージを第一ベースステーション（通常、システムに新しく追加されたベースステーション）から受けとり、それに基づいて、前記少なくとも三つのベースステーションの各々についてのそれぞれの既知の位置及び三角測量を使用して、第一ベースステーションについての位置を決定するようにさらに構成されている。
【０００７】
このシステムは、新しいベースステーションの追加を極めて簡単な方法で可能にするので、有利である。
【０００８】
本発明のこの側面の一実施形態によれば、ベースステーションは、無線ベース信号を繰り返し送信するように構成され、中央制御ユニットは、特定のベースステーションから新しい無線ベース信号を受けとることに反応して特定のベースステーションについてのそれぞれの更新される位置を決定するように構成され、新しい無線ベース信号は、少なくとも三つの他のベースステーションによって受けとられている。これによって、ベースステーションの位置は、更新され、エラーの伝播が低く保持されることができる。
【０００９】
本発明のこの側面の別の実施形態によれば、中央制御ユニットは、少なくとも三つのベースステーションによって受けとられた無線タグ信号を記述するタグメッセージ、及び大域時間基準に基づいて計算された無線タグ信号の各伝播遅延を使用して、三角測量に基づいて第一動物タグの位置を決定するように特に構成されている。従って、信頼できるタグの位置決定が実行されることができる。
【００１０】
本発明のこの側面のさらに別の実施形態によれば、一組のベースステーションは、部分組のアンカーベースステーション及び少なくとも一つの中間ベースステーションを含む。アンカーベースステーションは、動物タグについての位置が決定される領域のまわりにフレーム状に（例えば矩形の外形で）配置される。アンカーベースステーションは、共通平面内に位置されると仮定される。少なくとも一つの中間ベースステーションは、部分組のアンカーベースステーションにおける二つのベースステーションの間に配置されている。
【００１１】
好ましくは、部分組のアンカーベースステーションにおけるベースステーションは、基準レベル（例えば、地面）に対する既知の高さを有し、少なくとも一つの中間ベースステーションの少なくとも一つのベースステーションは、共通平面の外側に（例えば、共通平面より高く）位置される。中央制御ユニットは、共通平面の外側に位置される少なくとも一つの中間ベースステーションの各々について、ベースステーションが共通平面より上又は下に位置されるかどうかを反映する少なくとも一つの高さ識別子（例えば、二値シンボル）を受けとり、少なくとも一つの中間ベースステーションの各々について、少なくとも一つの中間ベースステーションからの無線ベース信号を記述する少なくとも三つのベースステーションメッセージ、及び部分組のアンカーベースステーションにおけるベースステーションの既知の高さに基づいて三次元の各位置を決定するようにさらに構成される。これは、棟の梁に位置されているベースステーションが高精度で便利に位置決定されることができるということを意味する。
【００１２】
本発明のこの側面の別の実施形態によれば、共通平面の上への投影において、中間ベースステーションは、部分組のアンカーベースステーションにおける第一と第二のベースステーションの間の直線の上に位置されると仮定される。中央制御ユニットは、前記第一と第二のベースステーションの間の全体距離を得、第一ベースステーションと中間ベースステーションの間の第一部分距離を計算し、第二ベースステーションと中間ベースステーションの間の第二部分距離を計算し、第一と第二の部分距離の合計が全体距離より大きいなら中間ベースステーションが共通平面の外側に位置されていることを決定するように構成されている。結果として、いかなる追加の中間ベースステーションも、極めて簡単な方法で位置決定されることができる。
【００１３】
本発明の別の側面によれば、本発明の目的は、一組のベースステーション及び中央制御ユニットによって動物タグを位置決定する方法によって達成される。前記方法は、一組のベースステーションにおける各ベースステーションにおいて大域時間基準を受けとり、一組のベースステーションにおける少なくとも三つのベースステーションにおいて、動物タグから送信された無線タグ信号を受けとることを含む。但し無線タグ信号は、動物タグを独自に識別する識別子を含む。前記方法は、少なくとも三つのベースステーションの各々から、受けとられた無線タグ信号を記述する各タグメッセージを中央制御ユニットに送り、中央制御ユニットにおいてタグメッセージを受けとり、それに基づいて動物タグについての位置を決定することをさらに含む。追加的に、前記方法は、一組のベースステーションにおける各ベースステーションから、ベースステーションを独自に識別する識別子を含む各無線ベース信号を送信し、無線ベース信号が一組のベースステーションにおける他のベースステーションのいずれかから受けとられたかどうかをチェックし、受けとられた無線ベース信号に反応して、いずれかの受けとられた無線ベース信号を記述するベースステーションメッセージをベースステーションから中央制御ユニットに送り、中央制御ユニットにおいて、第一ベースステーションから第一無線ベース信号を記述する少なくとも三つのベースステーションメッセージを受けとることに反応して、ベースステーションのうち、そこから少なくとも三つのベースステーションメッセージが受けとられたベースステーションについての各既知の位置及び三角測量を使用して、第一ベースステーションについての位置を決定することをさらに含む。この方法及びその好ましい実施形態の利点は、制御ユニットについての上述の説明から明らかである。
【００１４】
本発明のさらなる側面によれば、本発明の目的は、処理ユニットに通信可能に接続された不揮発性データキャリアにロード可能なコンピュータプログラムによって達成される。前記コンピュータプログラムは、処理ユニットで実行されるときに上述の方法を実行するためのソフトウェアを含む。
【００１５】
本発明の別の側面によれば、本発明の目的は、上述のコンピュータプログラムを含む不揮発性データキャリアによって達成される。
【００１６】
本発明のさらなる利点、有益な特徴、及び用途は、以下の記載及び従属請求項から明らかであるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、添付図面を参照して例として開示される好ましい実施形態によってより詳細に説明されるだろう。
【００１８】
【図１】図１は、本発明によって、どのようにして動物タグが位置決定されるかを模式的に示す図である。
【００１９】
【図２】図２は、本発明によって、どのようにしてベースステーションが位置決定されるかを模式的に示す図である。
【００２０】
【図３】図３は、どのようにしてアンカーベースステーション及び中間ベースステーションが本発明の一実施形態に従って配置されることができるかの一例を示す図である。
【００２１】
【図４−６】図４−６は、本発明の実施形態によるアンカーベースステーションと中間ベースステーションの間の様々な高さ関係を例示する図である。
【００２２】
【図７】図７は、動物タグを位置決定するために中央制御ユニットによって実行される一般的な方法をフローチャートによって示す図である。
【００２３】
【図８】図８は、ベースステーションを位置決定するために中央制御ユニットによって実行される一般的な方法をフローチャートによって示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１において、本発明の一実施形態による動物タグＴの位置決定のためのシステムの模式図を見ることができる。
【００２５】
このシステムは、中央制御ユニット１１０と、一組のベースステーション１２２，１２３及び１２４を含む。一組のベースステーション１２２，１２３及び１２４における各ベースステーションは、大域時間基準ＣＬＫを、例えば中央制御ユニット１１０からのクロック信号の形で受けとるように構成されている。これにより、全てのベースステーションは、共通の時間基準を共有し、これは、ベースステーションのうちの二つ以上によって受けとられた無線信号における伝播遅延を決定することを可能にする。
【００２６】
一組のベースステーション１２２，１２３及び１２４における各ベースステーションはまた、少なくとも一つの動物タグＴから送信された各無線タグ信号ＳＴを受けるように構成されている。これらの無線タグ信号ＳＴの各々は、各動物タグＴを独自に識別する識別子を含む。これにより、無線タグ信号ＳＴは、ベースステーションにおける受けとり時に相互に区別されることができる。
【００２７】
一組のベースステーション１２２，１２３及び１２４における各ベースステーションはまた、いずれかの受けとった無線タグ信号ＳＴの各々を記述する各タグメッセージＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４）を中央制御ユニット１１０に送るように構成されている。図１に示される実施例では、動物タグＴは、ベースステーション１２２から相対的に短い距離に位置され、ベースステーション１２４から相対的に長い距離に位置され、ベースステーション１２３から中間の距離に位置されている。結果として、無線タグ信号ＳＴは、ベースステーション１２２に時間ｔ１における第一点で到達し、ベースステーション１２３に時間ｔ２における第二点で到達し、ベースステーション１２４に時間ｔ３における第三点で到達する。ここで、時間における第一、第二及び第三点は、時間的順序ｔ１，ｔ２及びｔ３で生じる。タグメッセージＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３）及びＭＴ（ｔ４）は、時間ｔ１，ｔ２及びｔ３における第一、第二及び第三点をそれぞれ反映する。
【００２８】
中央制御ユニット１１０は、タグメッセージＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４）を受けとり、それに基づいて各動物タグＴについての各位置Ｐ［Ｔ］を決定するように構成されている。この決定は、少なくとも三つのベースステーション（ここでは、１２２，１２３及び１２４）によって受けとられた無線タグ信号ＳＴを分析することによってなされる。
【００２９】
好ましくは、中央制御ユニット１１０は、タグメッセージＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４）を使用することによって三角測量に基づいて動物タグＴの位置を決定するように構成されている。即ち、各タグメッセージＭＴ（ｔ２），ＭＴ（ｔ３），ＭＴ（ｔ４）は、問題のベースステーションへの伝播遅延無線タグ信号ＳＴの指標、従って、動物タグＴとこのベースステーションの間の距離の尺度を含んでいる。前記ベースステーション１２２，１２３及び１２４の各々の位置が既知であると仮定すると、動物タグＴについての位置Ｐ［Ｔ］を決定するのは簡単なことである。
【００３０】
次に図２に言及すると、図２は、本発明によって、どのようにしてベースステーションが位置決定されるかを示す。ここでは、ベースステーション１２１は、図１のベースステーション１２２，１２３及び１２４に加えて含められる。上述したのと同様に、我々は、ベースステーション１２２，１２３及び１２４のそれぞれの位置が既知であると仮定する。しかし、ベースステーション１２１は、新しく追加された資源であり、その位置は決定されなければならない。このため、各ベースステーション１２１，１２２，１２３及び１２４は、ベースステーションを独自に識別する識別子を含む無線ベース信号を送信するように構成されている。図２は、ベースステーション１２１から送信されたかかる無線ベース信号ＳＢ１を示す。この信号は、ベースステーション１２１を独自に識別する識別子を含む．
【００３１】
各ベースステーションは、システムにおける他のベースステーションからの無線ベース信号を受けるように構成されている。即ち、ここでは、ベースステーション１２２は、ベースステーション１２１，１２３及び１２４からの無線ベース信号を受けるように構成されており、ベースステーション１２３は、ベースステーション１２１，１２２及び１２４からの無線ベース信号を受けるように構成されており、ベースステーション１２４は、ベースステーション１２１，１２２及び１２３からの無線ベース信号を受けるように構成されており、ベースステーション１２１は、ベースステーション１２２，１２３及び１２４からの無線ベース信号を受けるように構成されている。さらに、各ベースステーションは、いずれかの受けとられた無線ベース信号を記述するベースステーションメッセージを中央制御ユニット１１０に送るように構成されている。図２に示される実施例では、無線ベース信号ＳＢ１を記述するベースステーションメッセージＭＢ１（ｔ２），ＭＢ１（ｔ３）及びＭＢ１（ｔ４）は、ベースステーション１２２，１２３及び１２４から中央制御ユニット１１０に送られる。
【００３２】
中央制御ユニット１１０は、無線ベース信号を記述するベースステーションメッセージを受けとり、それに基づいて、関連するベースステーションの位置を決定するように構成されている。このための条件は、所定のベースステーション（例えば１２１）からのベースステーションメッセージが少なくとも三つの他のベースステーションによって受けとられているということである。図２において、中央制御ユニット１１０は、ベースステーション１２１からの無線ベース信号ＳＢ１を記述するベースステーションメッセージＭＢ１（ｔ１），ＭＢ１（ｔ２）及びＭＢ１（ｔ３）を受けとる。これに基づいて、中央制御ユニット１１０は、動物タグＴについての位置Ｐ［Ｔ］の決定に言及して上述されたのと同様の方法で、前記少なくとも三つのベースステーション１２２，１２３，１２４の各々についてのそれぞれの既知の位置及び三角測量を使用して、ベースステーション１２１についての位置Ｐ［Ｂ１］を決定する。
【００３３】
本発明の実施形態によれば、ベースステーション１２１，１２２，１２３及び１２４は、無線ベース信号を繰り返し（つまり、新しいベースステーションがシステムに追加されたときだけでなく）送信するように構成されている。
【００３４】
中央制御ユニット１１０は、特定のベースステーション（例えば１２１）から新しい無線ベース信号ＳＢ１を受けとることに反応して特定のベースステーションについてのそれぞれの更新される位置Ｐ［Ｂ１］を決定するように構成される。上述したのと同様に、このための条件は、新しい無線ベース信号ＳＢ１がシステム中の少なくとも三つの他のベースステーション（例えば、１２２，１２３及び１２４）によって受けとられているということである。
【００３５】
本発明の実施形態によれば、システムは、少なくとも二つの異なるカテゴリーのベースステーション（つまり、複数のアンカーベースステーション及び少なくとも一つの中間ベースステーション）を含む。図３は、例示的な構成を示し、そこではアンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ２及びＢＳＡ３，ＢＳＡ４の部分組が動物タグＴについての位置が決定される領域のまわりにフレーム状に配置されている。アンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３及びＢＳＡ４の部分組は、共通平面に位置されている。通常、このことは、それらの全てが基準平面（例えば、地面）に対して同じ高さを有するということを意味する。
【００３６】
図３において、少なくとも一つの中間ベースステーションは、ＢＳＩ１，ＢＳＩ２，ＢＳＩ３，ＢＳＩ４及びＢＳＩ５で表わされている。中間ベースステーションは、一組のアンカーベースステーション（即ち、ここでは、ＢＳＡ１，ＢＳＡ２，ＢＳＡ３及びＢＳＡ４）における二つのベースステーションの間に配置されたベースステーションとして規定される。中間ベースステーションは、アンカーベースステーションの共通平面内に又は共通平面の外に位置されることができる。例えば、ＢＳＩ１及びＢＳＩ４は共通平面内に位置され、一方、ＢＳＩ２，ＢＳＩ３及びＢＳＩ５は、後述のように共通平面の外に位置されることができる。
【００３７】
図４は、図３に示される方向に対して垂直な方向から見たアンカーベースステーションＢＳＡ１及びＢＳＡ３、並びに中間ベースステーションＢＳＩ５を示す。アンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ３は、基準レベルに対して既知の高さ、ここでは等しい高さを有する。即ち、共通平面の高さレベルは既知であると仮定する。
【００３８】
しかし、中間ベースステーションＢＳＩ３は、共通平面の外に位置されている。図４において、これは共通平面からの逸脱距離ΔｅＢＳＩ５によって示されている。中間ベースステーションＢＳＩ３についての三次元の位置を決定するために、つまり、逸脱距離ΔｅＢＳＩ５を効率的に計算するために、中央制御ユニット１１０は、中間ベースステーションＢＳＩ１についての高さ表示を受けとるように構成されている。高さ表示は、中間ベースステーションが共通平面より上に又は下に位置されているかどうかを反映する単なるシンボルである。例えば、二値「１」は、「より上」を表わし、二値「０」は、「より下」を表わすことができる。
【００３９】
中央制御ユニット１１０は、中間ベースステーションＢＳＩ１と前記アンカーベースステーションＢＳＡ１及びＢＳＡ３の各々の間の距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５及びｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５）を決定するようにさらに構成されている。距離ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５及びｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５は、位置及び高さが既に知られているベースステーションにおける中間ベースステーションＢＳＩ１からのベースステーションメッセージを受けとることによって、上述したようにして決定される。
【００４０】
本発明の実施形態によれば、共通平面の上への投影において、中間ベースステーションＢＳＩ５は、第一と第二のアンカーベースステーションＢＳＡ１，ＢＳＡ３の間の直線の上に位置されていると仮定される。
【００４１】
中央制御ユニット１１０は、アンカーベースステーションＢＳＡ１とアンカーベースステーションＢＳＡ３の間の全体距離ｄＢＳＡ１−ＢＳＡ３を、データベースから又は上述のような計算によって得るように構成されている。中央制御ユニット１１０は、第一アンカーベースステーションＢＳＡ１と中間ベースステーションＢＳＩ５の間の第一部分距離（ｓｕｂ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５を計算し、そして第二アンカーベースステーションＢＳＡ３と中間ベースステーションＢＳＩ５の間の第二部分距離ｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５を計算するようにさらに構成されている。第一及び第二部分距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５及びｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５）は、同様に、その位置が既に知られているベースステーションにおける中間ベースステーションＢＳＩ１からのベースステーションメッセージを受けとることによって計算される。
【００４２】
次に、ピタゴラスの定理を適用することによって、及び高さ表示を使用することによって、中央制御ユニット１１０は、中間ベースステーションＢＳＩ５の特定の高さを決定する（つまり、逸脱距離ΔｅＢＳＩ５を計算して、共通平面に対して適切な符号を付与する）ように構成されている。
【００４３】
好ましくは、中央制御ユニット１１０は、以下のようにして中間ベースステーションＢＳＩ５が共通平面内に位置されるかどうかを決定するように構成されている。もし第一及び第二部分距離（ｄＢＳＡ１−ＢＳＩ５及びｄＢＳＡ３−ＢＳＩ５）の合計がアンカーノードＢＳＡ１とＢＳＡ３の間の全体距離ｄＢＳＡ１−ＢＳＡ３よりも大きいなら、中間ベースステーションＢＳＩ５は、共通平面内には位置されていない。
【００４４】
図５は、中間ベースステーションＢＳＩ２が、アンカーノードＢＳＡ２及びＢＳＡ３が位置されている共通平面より下に、逸脱距離ΔｅＢＳＩ２に位置されていることを示す別の例である。アンカーノードＢＳＡ２及びＢＳＡ３は、全体距離ｄＢＳＡ２−ＢＳＡ３によって相互に分離されており、アンカーノードＢＳＡ２と中間ノードＢＳＩ２との間の第一部分距離は、ｄＢＳＡ２−ＢＳＩ２であり、アンカーノードＢＳＡ３と中間ノードＢＳＩ２との間の第二部分距離は、ｄＢＳＡ３−ＢＳＩ２である。
【００４５】
図６は、共通平面（つまり、アンカーノードＢＳＡ３及びＢＳＡ４を含む共通平面）より下に位置される中間ノードＢＳＩ３の別の例を示す。ここで、アンカーノードＢＳＡ３及びＢＳＡ４は、全体距離ｄＢＳＡ３−ＢＳＡ４によって相互に分離されており、アンカーノードＢＳＡ３と中間ノードＢＳＩ３との間の第一部分距離は、ｄＢＳＡ３−ＢＳＩ３であり、アンカーノードＢＳＡ４と中間ノードＢＳＩ３との間の第二部分距離は、ｄＢＳＡ４−ＢＳＩ３である。
【００４６】
処理ユニット１２０が上述の手順をコンピュータプログラム１３５を実行することによって自動的に実行するように構成されることが、一般的に有利である。従って、処理ユニット１２０は、コンピュータプログラム１３５を記憶するメモリーユニット（即ち、不揮発性データキャリア１３０）を含むことができ、それは、処理ユニット１２０中の少なくとも一つのプロセッサの形の処理回路にコンピュータプログラム１３５が少なくとも一つのプロセッサで実行されたときに上述の手順を実行させるためのソフトウェアを含む。
【００４７】
まとめるために、図７及び図８のフローチャートを参照して、我々は、ベースステーション及び中央制御ユニットのそれぞれにおいて実行される、動物タグ及びベースステーションの位置決定のための本発明による一般的な方法を以下に記述する。
【００４８】
図７では、第一ステップ７１０において、大域時間基準が受けとられる。その後、ステップ７２０は、タグ信号が受けとられたかどうかをチェックする。もし受けとられたなら、ステップ７３０に続く。そうでなければ、手順はステップ７１０に戻る。ステップ７３０において、タグメッセージがタグ信号に反応して中央制御ユニット１１０に送られる。続いて、手順はステップ７１０に戻る。
【００４９】
ステップ７１０に続く別のステップ７４０において、無線ベース信号が受けとられたかどうかがチェックされる。もし受けとられたなら、ステップ７５０に続く。そうでなければ、手順はステップ７１０に戻る。ステップ７５０において、ベースステーションメッセージが無線ベース信号に反応して中央制御ユニット１１０に送られる。続いて、手順はステップ７１０に戻る。
【００５０】
図８では、ステップ８１０において、ベースステーションからタグメッセージが受けとられたかどうかがチェックされる。もし受けとられたなら、ステップ８２０に続く。そうでなければ、手順はステップ８１０に戻る。
【００５１】
ステップ８２０において、同じ動物タグから少なくとも三つのタグメッセージが受けとられたかどうかがチェックされる。もし受けとられたなら、ステップ８３０に続く。そうでなければ、手順はステップ８１０に戻る。ステップ８３０において、動物タグのうち、そこから少なくとも三つのタグメッセージが受けとられた動物タグについて位置が決定される。続いて、手順はステップ８１０に戻る。
【００５２】
上述した手順と平行する手順のステップ８４０において、ベースステーションメッセージが受けとられたかどうかがチェックされる。もし受けとられたなら、ステップ８５０に続く。そうでなければ、手順はステップ８４０に戻る。
【００５３】
ステップ８５０において、ベースステーションから少なくとも三つのベースステーションが受けとられたかどうかがチェックされる。もし受けとられたなら、ステップ８６０に続く。そうでなければ、手順はステップ８４０に戻る。ステップ８６０において、ベースステーションのうち、そこから少なくとも三つのベースステーションが受けとられたベースステーションについて位置が決定される。続いて、手順はステップ８４０に戻る。
【００５４】
上の図７及び図８を参照して記載された、方法工程の全て、並びに工程のいかなる下位順序も、プログラムされた処理装置によって制御されることができる。さらに、図面を参照して上で記載した本発明の実施形態は、処理装置、及び少なくとも一つの処理装置において実施される工程を含むが、本発明はまた、本発明を実施するために適応された、コンピュータプログラム、特にキャリア上の又はキャリア内のコンピュータプログラムに及ぶ。プログラムは、特別にコンパイルされた形のようにソースコード、オブジェクトコード、コード中間ソース及びオブジェクトコードの形、又は本発明による方法の実施に使用するために好適ないずれかの他の形であることができる。プログラムは、オペレーティングシステムの一部であってもよく、又は別個のアプリケーションであってもよい。キャリアは、プログラムを実施することができるいずれかのエンティティ又は装置であってもよい。例えば、キャリアは、フラッシュメモリー、ＲＯＭ（読み出し専用メモリー）、例えばＤＶＤ（デジタルビデオ／汎用ディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）、又は半導体ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラム可能読み出し専用メモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（電気消去可能プログラム可能読み出し専用メモリー）、又は磁気記録媒体、例えばフロッピーディスク又はハードディスクのような記憶媒体を含んでもよい。さらに、キャリアは、電気又は光ケーブルを介して又は無線によって又は他の手段によって運ぶことができる電気又は光学信号のような送信可能なキャリアであってもよい。プログラムがケーブル又は他の装置もしくは手段によって直接運ばれてもよい信号で具体化されるとき、キャリアは、かかるケーブル又は装置又は手段によって構成されてもよい。あるいは、キャリアは、プログラムが埋め込まれている集積回路であってもよい。集積回路は、関連方法を実施するため、又は関連方法の実施に使用するために適応される。
【００５５】
本発明は、搾乳動物（例えばウシ）の位置を決定することを主に意図されるが、提案された解決策は、いかなる他の種類の家畜又は野生動物についても同等に適用可能である。
【００５６】
本明細書に使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、述べた特徴、完全体、工程又は構成要素の存在を特定するために使用される。しかしながら、この用語は、一つ以上の追加の特徴、完全体、工程又は構成要素又はそれらの群の存在を除外しない。
【００５７】
本発明は、図に記載された実施形態に制限されず、請求項の範囲内で自由に変更されることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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