(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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１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。
【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。
【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。
【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。
【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（ＯＭＮＩＴＲＡＣＫＳ）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５，１２９，６０５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（ｍｕｔｔｅｒ）」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。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。
【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。
【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  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  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。
【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。ＴＤＭＡ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】
0003860858.tif 000002
【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ＴＤＭＡ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ＧＰＳ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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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