(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、各追跡装置によって移動ローカル・エリア・ネットワークのノードを構成するステップ、
移動ローカル・エリア・ネットワーク内の複数の追跡装置の内の１つをマスタ追跡装置として設定し、移動ローカル・エリア・ネットワーク内の他のすべての追跡装置をスレーブ追跡装置として設定するステップ、
航行システムを用いて前記マスタ追跡装置の地理的な位置を決定するステップ、
マスタ追跡装置から各スレーブ装置にトーン信号を送信し、各スレーブ装置から返送されたトーン信号を追跡し、送信されたトーン信号と返送されたトーン信号との位相差としてマスタ追跡装置と各スレーブ装置との間の距離を測定することにより、マスタ追跡装置に対して移動ローカル・エリア・ネットワーク内の各スレーブ追跡装置の位置を近似的に決定するステップ
を含むことを特徴とする資産追跡方法。
【請求項２】
各スレーブ追跡装置の位置を近似的に決定する上記ステップが、マスタ追跡装置から各スレーブ追跡装置までの距離を決定するステップ、およびマスタ追跡装置に対する各スレーブ追跡装置の相対位置を、進行方向の関数として決定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】
マスタ追跡装置から送信されるトーン信号がｓｉｎ（ωｔ）であり、ここでω＝２πｆで、ｆはトーン信号の周波数であり、各スレーブ追跡装置の位置を近似的に決定する上記ステップが、次式のように、マスタ追跡装置からの距離ｄとして計算するステップを有し、ｄ＝−（ｃ／２）（ｄφ／ｄω）
ここで、φは各スレーブ追跡装置から返送されるトーン信号の位相であり、ｃは光の速度である請求項１記載の資産追跡方法。
【請求項４】
マスタ装置に対する各スレーブ追跡装置の相対位置を、進行方向の関数として決定するステップを更に含む請求項３記載の資産追跡方法。
【請求項５】
マスタ装置に対する各スレーブ追跡装置の相対位置を決定する上記ステップが、マスタ追跡装置から第１のトーン信号を送信し、マスタ追跡装置の第１のアンテナで第１のトーン信号の返送を受信するステップ、各スレーブ追跡装置からのマスタ追跡装置に対する第１のトーン信号の返送に基づいて、第１の距離ｄ0 を計算するステップ、マスタ追跡装置から第２のトーン信号を送信し、マスタ追跡装置の第２のアンテナで第２のトーン信号の返送を受信するステップ、各スレーブ追跡装置からのマスタ追跡装置に対する第２のトーン信号の返送に基づいて、第２の距離ｄ1 を計算するステップであって、上記第１および第２のアンテナがマスタ追跡装置とスレーブ追跡装置を通過する線に沿って所定の距離だけ互いに隔てられているステップ、第１の距離から第２の距離を減算するステップ、および各スレーブ追跡装置の相対位置を第１の距離と第２の距離との差の符号の関数として決定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】
マスタ追跡装置と各スレーブ追跡装置との間の通信経路の損失をマスタ追跡装置で推定するステップ、およびマスタ追跡装置でスペクトル調査を行うことにより、マスタ追跡装置と各スレーブ追跡装置との間の干渉の特性表示を行うステップを更に含む請求項１記載の資産追跡方法。
【請求項７】
通信経路の損失を推定する上記ステップが、各スレーブ追跡装置から返送するトーン信号の強さを測定するステップを含んでいる請求項６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、鉄道車両やその積み荷等の資産を追跡することに関するものであり、更に詳しくはトランスポンダを経由することなく列車の車両相互間で送信されるデータを減らすための方法および装置に関するものである。
【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に追跡する必要がある。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、運搬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またはコンテナ・トラックに積み込まれ、次いで輸送コンテナまたはコンテナ・トラックは鉄道車両に積み込まれることが多い。このような鉄道車両を追跡するために種々の装置が使用されてきた。たとえば、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することにより、各鉄道車両が中間局を通過するときに各鉄道車両のチェックを行い、各鉄道車両の識別標識（ＩＤ）を供給している。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、鉄道車両が待避線に入った場合、この鉄道車両が待避線を離れるまでは中間局を通過でき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いる。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、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移動追跡装置に含めることができる。資産位置測定の現在の方法では、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資産に個別に設けなければならない。このように、各被追跡資産は輸送中の他の資産について又は自分自身と他の資産との取り得る関係について全く「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、報告されている資産の数にほぼ比例した時間・帯域幅積を必要とする。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一般に、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させる比率を制御して、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。
【０００５】
移動追跡装置のネットワークが確実に動作するためには、ネットワーク内の１つの「マスタ」追跡装置と残りの追跡装置すなわち「スレーブ」追跡装置の各々との間の距離を知り、またスレーブ追跡装置がマスタ追跡装置より前にあるか後ろにあるか、すなわちスレーブ追跡装置が列車の進行方向で最前部の機関車に対してより近いか或いはより遠いかを知ることが望ましい。マスタ追跡装置から個々のスレーブ追跡装置までの個々の通信経路の損失を決定し、そしてマスタ追跡装置とスレーブ追跡装置との間のデータを通すための容量についてのチャネルの品質を決定することも必要である。マスタ追跡装置の機能はネットワーク内のプロトコルに従って特定の追跡装置に割り当てられる。
【０００６】
【発明の概要】
本発明の１つの目的は、衛星または中央局のようなトランスポンダを経由することなく鉄道鉄道車両相互の間の通信を容易にすることである。
本発明の他の１つの目的は、マスタ追跡装置および複数のスレーブ追跡装置を有する動的ローカル・エリア・ネットワークとして構成され、マスタ追跡装置に対する各スレーブ追跡装置の相対位置および各スレーブ追跡装置からマスタ追跡装置までの距離を決定する資産追跡システムを提供することである。
【０００７】
本発明の他の１つの目的は、マスタ追跡装置と各スレーブ追跡装置との間でデータを伝送するための通信チャネルの品質およびその容量を決定できる資産追跡システム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で移動ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）が構成される。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内の資産の接続に従って、資産の位置が近似的に決定される。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有する。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により、ＬＡＮは好ましく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。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。
【０００８】
ネットワーク内では、資産の内の１つを「マスタ」資産として割り当て、他のすべての資産を「スレーブ」資産として割り当て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。スレーブ資産はＬＡＮ内に接続されているとき、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するだけで、電力節約のためそれら自身の位置を決定しない。マスタ資産はその位置およびＩＤと共に、ＬＡＮ内の他の資産の各々のＩＤを中央局に報告する。このとき中央局は、各ＩＤに対応する資産がマスタによって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。
【０００９】
本発明の好ましい一実施態様では、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鉄道車両探知追跡システムが提供される。これらの追跡装置は蓄電池により電力が供給されて、ＧＰＳ受信および通信送信能力を有している。追跡装置は、きわめて接近した（約１ｋｍ以内の）（鉄道車両上の）追跡装置との間にきわめて低い電力の無線データ・リンクを形成している。この無線リンクにより、同じ列車の一部である追跡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追跡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、列車上の追跡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追跡装置が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、システムの信頼性が著しく向上する。鉄道車両相互の間で行われる通信の信頼性を更に改善するために、マスタ追跡装置からスレーブ追跡装置までの距離が推定される。随意選択により、スレーブ装置がマスタ装置より「前」にあるか「後」にあるかについての決定が行われる。これらの「前」および「後」の用語は、最前部の機関車への近さまたは列車の進行方向によって決定される相対位置を表すために使用される。更に、マスタ装置とスレーブ装置との間の通信経路損失を推定するための方法が提供される。また、スペクトル調査を行うことにより、マスタ装置とスレーブ装置との間でデータを伝送するための容量についてのチャネルの品質の決定も行う。
【００１０】
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。
【００１１】
【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、多重通信リンク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有する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。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受信器で取得して、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。
【００１２】
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衛星は直接系列のスペクトル拡散（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。ＧＰＳ衛星のそれぞれの軌道が事実上、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。
【００１３】
図２は移動追跡装置１０のブロック図である。移動追跡装置１０は航行装置５０を含み、航行装置５０は車両等の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、航行装置に、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用いてもよい。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有するのが便利である。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により運搬装置の位置が決定される。このような航行装置のどちらでも所要電力は、通常電源をのせていない運搬装置（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、トラック・トレーラ等）に取り付けられた移動追跡装置の確実で経済的な動作に対して厳し制約を課す。たとえば、現在入手できる代表的なＧＰＳ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、ＧＰＳ受信器をある最小期間作動して、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得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。
【００１４】
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。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。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。
【００１５】
低電力で短距離の無線リンクにより、列車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。
【００１６】
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して、動的に構成されたローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を形成する。この動的に構成されたＬＡＮを以後「マター（ｍｕｔｔｅｒ）ネットワーク」と呼ぶ。またネットワークの追跡装置を「マターモード」の追跡装置と呼ぶ。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。交換された情報により、これらの装置は自分達がすべて同じ列車に含まれていることがわかる。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および処理機能を遂行し、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。
【００１７】
一時点において、すべての追跡装置の内の１つのＧＰＳ受信器（と１つの通信トランシーバだけが）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持つ装置により消費される電力が自動的に減るので、各追跡装置の信頼性も向上する。したがって、弱った蓄電池を持つ追跡装置は、追跡装置中の最も電力を消費する機能であるＧＰＳ受信機能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完全な電荷を保持できない蓄電池を持つ追跡装置は、それが完全に機能している追跡装置を含む列車の一部であるときは、まだ完全に機能を果たすことができる。
【００１８】
図４は距離および方向測定およびチャネル特性決定を行うための装置のブロック図である。マターモードのマスタ追跡装置の追跡装置制御器５８ａは、マターモードのマスタ追跡装置の残りの部分に対するインターフェイスであり、マターモードのマスタ追跡装置１００に対する動作を開始し順次制御する責任を負う。同様に、スレーブ追跡装置の追跡装置制御器５８ｂは、マターモードのスレーブ追跡装置２００に対する動作を開始し順次制御する責任を負う。制御器５８ａおよび５８ｂはそれぞれ、マターモードのマスタ追跡装置およびスレーブ追跡装置に対するインターフェイスである。
【００１９】
波形発生器１１０が電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２０に電圧波形を供給する。波形は、期間０≦ｔ≦Ｔ1 の間は一定の電圧であり、期間Ｔ1 ≦ｔ≦Ｔ2 の間は線形に増大するランプ（ｒａｍｐ）波形である。ＶＣＯ１２０の出力信号の周波数は、期間０≦ｔ≦Ｔ1 では一定であり、期間Ｔ1 ≦ｔ≦Ｔ2 では線形に増大する。ＶＣＯ１２０の出力信号はベースバンド信号であると考えられ、送信器１３０を変調する。送信器１３０は、搬送波周波数ｆ１で動作し、アンテナ１３２を介してその信号を放出する。
【００２０】
マスタ装置の送信器１３０からの信号は、スレーブ装置でアンテナ２１２から受信器２１０により受信される。受信された信号は、受信器２１０によってベースバンドに変換される。受信器２１０は、一定周波数の正弦波信号により期間０≦ｔ≦Ｔ1 の信号を検出して識別する。ベースバンド信号は位相同期ループ（ＰＬＬ）２２０に供給される。ＰＬＬ２２０は、期間Ｔ1 ≦ｔ≦Ｔ2 で正弦波信号の周波数が増大するとき、その正弦波信号を追跡する。ＰＬＬ２２０はＶＣＯ２３０を駆動する。ＶＣＯ２３０は正弦波ベースバンド信号に近い信号を発生する。ベースバンド信号であるＶＣＯ２３０の出力信号はアンテナ２４２から搬送波周波数ｆ２で供給される。
【００２１】
スレーブ装置２００から送信した信号は、マスタ追跡装置で２つのアンテナ１５２および１５４で受信される。これらのアンテナは、列車の公称線に平行な適当な基線によって隔てられる。マターネットワークのマスタ装置の受信器１５０は、アンテナ１５２で受信した信号を使用して、受信信号をベースバンドに復調する。ＰＬＬ１４０が、ベースバンドの時間とともに変化する正弦波信号を追跡する。ＰＬＬ１４０の出力信号が、スペクトル・アナライザおよび信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）推定器１６０に印加される。スペクトル・アナライザおよびＳ／Ｎ推定器１６０は、ＰＬＬ１４０の出力信号の分散を使用してチャネルの品質を推定する。すなわち、滑りループ帯域幅窓内の信号分散が大きくなるほど、スペクトル内のその点での窓の中の干渉が大きくなる。ＶＣＯ１２０の出力信号（すなわち基準位相）と共に、ＰＬＬ１４０の出力信号が位相比較器１７０に供給される。位相比較装置１７０は相対位相対時間を距離および相対位置推定器１８０に報告する。推定器１８０は角周波数ω＝２ｆに対する位相φの変化速度すなわちｄφ／ｄωを計算し、この量を使用して、マターモードのマスタ追跡装置と、それと通信している特定のマターモードのスレーブ追跡装置との間の距離を推定する。上記のアンテナ１５２で受信した信号に対する手順と同じ手順が、アンテナ１５４で受信した信号に対して用いられる。距離および相対位置推定器１８０は、比較器１７０から与えられる位相および角周波数の変化の相対速度の比較に基づいて、特定のマターモードのスレーブ追跡装置が「前」にあるか「後」にあるか決定する。
【００２２】
図５は、本発明によって解決される問題を例示する図であり、スレーブ追跡装置２９０から距離ｄだけ離れたマスタ追跡装置２８０を示している。マスタ装置のアンテナ１５２および１５４は送信および受信の両方に使用されるものとしているが、代案としてマスタ装置は別々の送信アンテナおよび受信アンテナを用いてもよい。図５に示すマスタ装置のアンテナの場所は相互に距離δだけ離れている。マスタ装置はアンテナ１５２から単一トーンのベースバンド信号ｓｉｎ（ωｔ）を送信するものと仮定する。マスタ装置はアンテナ１５２でスレーブ装置から「返送」信号を受信する。返送信号は、ｓｉｎ｛ω［ｔ−２（ｄ／ｃ）］｝のように表すことができる。ここで、ｃは光の速度である。距離ｄは
ｄ＝−（ｃ／２）（ｄφ／ｄω）
を計算することにより推定することができる。ここで、φはベースバンドでの、受信した「返送」信号の位相である。アンテナ１５４を使用した場合、（ｄ＋δ）に対して同じ計算を行うことにより、アンテナ１５４がアンテナ１５２よりスレーブ装置２９０に近い（この場合、δは負の量である）か、遠いかがすぐに明らかとなる。
【００２３】
図６の流れ図は、本発明により遂行される測定プロセスを示す。プロセスの初めに、ステップ３０１でマスタ装置のアンテナを表すＡが０に初期設定される。Ａはアンテナ１５２に対しては０、アンテナ１５４に対しては１として符号化されるものとする。ステップ３０２で、ループに入る。ステップ３０２では、マスタ装置がスレーブ装置に搬送波周波数ｆ１で正弦波信号を送る。ステップ３０３で、スレーブ装置は受信したマスタ装置の信号をベースバンドまで周波数を下げるように変換する。次にステップ３０４で、スレーブ装置はマスタ装置の正弦波信号の周波数および位相を取得し追跡する。ステップ３０５で、スレーブ装置は回復されたマスタの正弦波信号で周波数ｆ２の搬送波を変調し、これをマスタ装置に送信する。ステップ３０６で、マスタ装置はスレーブ装置が送信した正弦波信号を取得し、その信号の周波数および位相を追跡する。Ａが０すなわち受信アンテナが１５２であれば、ステップ３０７で、マスタ装置は、スレーブから送信された正弦波信号を追跡する位相同期ループからの誤差信号の測定も行う。また、Ａが０であれば、ステップ３０８で、マスタ装置はスレーブ装置から受信した信号の強さを測定し、次いでステップ３１０で、上記の式を使用して距離ｄを推定する。次に決定ステップ３１１で試験が行われ、Ａが１にセットされているか判定する。Ａが０にセットされていれば、アンテナ１５２を使用する推定距離に対して、計算された距離がステップ３１２でｄ0 として記憶される。次にステップ３１３でＡが１にセットされ、プロセスはステップ３０２に戻り、そこでアンテナ１５４を使用してプロセスが繰り返される。しかし、今度のプロセスでは、ステップ３０７および３０８の測定は行われない。２度目にループを通った後、プロセスは判定ステップ３１１からステップ３１４に進む。ステップ３１０で計算された距離が、ステップ３１４でｄ1 として、すなわちアンテナ１５４を使用した推定距離（ｄ＋δ）として記憶される。次にステップ３１５で、ｄ1 がｄ0 から減算される。判定ステップ３１６で試験が行われ、ｄ0 とｄ1 の差の符号が正か負か判定される。正であれば、図５の進行方向が右から左であると仮定した場合、スレーブ装置はマスタ装置より前にある。
【００２４】
返送されるトーンを中心とする非常に狭い帯域のフィルタに受信信号を通すことにより、マスタ装置はスレーブ装置から受信した信号の強さを測定する。その狭い帯域幅の電力を使用することにより、周波数選択性のフェージングによる通信経路の損失を推定する。信号の強さの測定値と組み合わせて、スレーブ装置を追跡する位相同期ループからの誤差信号を使用することにより、チャネル内の干渉を推定する。
【００２５】
マスタ装置はスレーブ装置からの信号のスペクトル調査を行うためにその正弦波信号の周波数をある範囲で線形に変え、スレーブ装置の送信された正弦波信号の位相を測定する。干渉を推定する方法は、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ社（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ）１９７６発行の、アレン・ブランチャード（Ａｌａｉｎ  Ｂｌａｎｃｈａｒｄ）の著書「位相同期ループ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐｓ）」に記載された記号と結果を使用して、次のように推定することができる。Ｈ（ｊω）を位相同期ループの全体の線形化された伝達関数、φ（ｔ）を信号ｙi （ｔ）＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋θi ）＋ｎ（ｔ）により励起されたときのＰＬＬの出力、Ａをここではｙi （ｔ）の正弦波成分の振幅とする。ｎ（ｔ）は白色のガウス雑音である。次に、一次のＰＬＬに対して
Ｈ（ｊω）＝Ｋ／（ｊω＋Ｋ）
であり、
σ2 φ0 ＝（Ｎ0 ／ａ2 ）（Ｋ／２）
である。ここで、ＫはＰＬＬフィルタを規定するパラメータであり、Ｎ0 は雑音の電力スペクトル密度である。Ｎ0 は、まずＡを推定し、Ｋを知ることにより推定することができる。マスタ装置からスレーブ装置へのリンクとスレーブ装置からマスタ装置へのリンクにおける干渉の間の曖昧さを解明するために、アンテナ１５２および１５４を使用して測定を行う（図５）ときに、少し異なる周波数帯域を掃引することができ、これにより、両方の情報の組を使用して、干渉の周波数／周波数範囲を解明することができる。
【００２６】
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】本発明による独立の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移動追跡装置を更に詳細に示すブロック図である。
【図３】移動追跡装置が用いられる移動ローカル・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】本発明に従って距離および方向測定／チャネル特性決定を行うための装置のブロック図である。
【図５】本発明によって解決される問題の性質を例示する一般化されたブロック図である。
【図６】本発明の一実施例によって遂行される処理能力を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０    移動追跡装置
１００    マスタ追跡装置
１１０    波形発生器
１２０    電圧制御発振器
１４０    位相同期ループ
１５２    アンテナ
１５４    アンテナ
２００    スレーブ追跡装置
【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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