(57)【要約】  牧場環境内の家畜を監視するためのシステム。システムは、動物に取り付けられ動物から監視データを収集するように構成されるタグセンサと、タグセンサから収集された監視データを受信し、収集された監視データを処理するように構成される第1のアクセスポイントと、タグセンサの各々とアクセスポイントとの間に確立されるインターネットオブシングス(IoT)リンクと、IoTリンクを介するタグセンサから第1のアクセスポイントへの同期アップリンクを可能にするIoT通信プロトコルオーバレイとを含む。IoT通信プロトコルオーバレイは、タグセンサによるアクセスポイントへの監視データの送信を管理する。システムは、第1のアクセスポイントから処理された監視データを受信し、処理された監視データに対するデータ分析を実行し、ユーザが家畜を監視することを可能にするユーザインターフェースを提供するように構成されるハブ/クラウドプラットフォームをさらに含む。
2020505798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
牧場環境内の家畜を監視するためのシステムであって、
動物に取り付けられ前記動物から監視データを収集するように構成されるタグセンサと、
前記タグセンサから前記収集された監視データを受信し、前記収集された監視データを処理するように構成される第1のアクセスポイントと、
前記タグセンサの各々と前記アクセスポイントとの間に確立されるインターネットオブシングス(IoT)リンクと、
前記IoTリンクを介する前記タグセンサから前記第1のアクセスポイントへの同期アップリンクを可能にするIoT通信プロトコルオーバレイであって、
前記IoT通信プロトコルオーバレイが前記タグセンサによる前記アクセスポイントへの監視データの送信を管理する、
IoT通信プロトコルオーバレイと、
前記第1のアクセスポイントから前記処理された監視データを受信し、
前記処理された監視データに対するデータ分析を実行し、
ユーザが前記家畜を監視することを可能にするユーザインターフェースを提供する
ように構成されるハブ/クラウドプラットフォームと
を備える、システム。
【請求項２】
第2のアクセスポイントと、
第3のアクセスポイントと
をさらに備え、
前記第1、第2、および第3のアクセスポイントのIoTリンクカバレッジが前記牧場環境の重複領域において重複し、
前記重複領域内の動物の前記タグセンサのうちの1つが、前記IoT通信プロトコルオーバレイを使用して送信を実行し、
前記送信が、前記第1、第2、および第3のアクセスポイントによって受信され、
前記第1、第2、および第3のアクセスポイントが、それぞれ、到着時間差(TDOA)法を使用して、前記第1、第2、および第3のアクセスポイントからの前記タグセンサの距離を推定し、
前記システムが、三角測量を使用して、3つの前記距離に基づいて前記タグセンサの位置を推定し、
前記推定された位置が、前記ハブ/クラウドプラットフォームによって受信される前記処理された監視データ内に含まれる、
請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムが、受信信号強度指標(RSSI)法を使用して前記タグセンサのうちの1つの位置を推定する、請求項1に記載のシステム。
【請求項４】
前記タグセンサのうちの1つの位置が、前記タグセンサのGPSユニットを使用して取得される、請求項1に記載のシステム。
【請求項５】
前記ハブ/クラウドプラットフォームを介して前記ユーザに分析サービスを提供するように構成されるクラウド環境をさらに備え、前記クラウド環境が前記アクセスポイントに動作可能に接続される、請求項1に記載のシステム。
【請求項６】
前記アクセスポイントとクラウド環境との間にインターフェースを確立するように構成されるハブをさらに備え、
前記ハブ/クラウドプラットフォームが、前記ユーザに分析サービスを提供するために、前記ハブ上および前記クラウド環境内で協働して実行される、
請求項1に記載のシステム。
【請求項７】
前記分析サービスが、前記ユーザが前記家畜の健康を監視することを可能にする行動分析を含む、請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記分析サービスが、前記家畜の前記健康が危険にさらされているとわかったときに警報をトリガするように構成される、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
前記ハブ/クラウドプラットフォームの実行が少なくとも部分的に冗長であり、前記ユーザが前記ハブを介してまたは前記クラウドを介してハブ/クラウド機能にアクセスすることを可能にする、請求項6に記載のシステム。
【請求項１０】
前記タグセンサのうちの1つが、
前記タグセンサを備える前記動物から測定値を取得するように構成されるセンサと、
前記取得された測定値を処理するように構成されるプロセッサと、
前記処理された測定値を前記第1のアクセスポイントに送信するように構成されるIoTトランシーバと、
前記タグセンサに電力を供給するバッテリと、
前記タグセンサを前記動物に固定するように構成される留め具と
を備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項１１】
前記タグセンサが、前記動物の近傍でRFIDリーダによって読み取られ得る前記動物の識別子を用いてプログラムされるRFIDタグをさらに備える、請求項10に記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサが、加速度計、温度プローブ、心拍数センサ、および血圧センサからなるグループから選択される少なくとも1つを備える、請求項10に記載のシステム。
【請求項１３】
前記タグセンサに提供される前記動物の少なくとも1つの生理学的測定値を取得するように構成される生体内感知カプセルをさらに備え、前記タグセンサが前記生理学的測定値を前記第1のアクセスポイントに中継し、
前記タグセンサが、前記少なくとも1つの生理学的測定値を受信するように構成された生体内トランシーバを備える、
請求項10に記載のシステム。
【請求項１４】
前記感知カプセルが、摂取型および埋込み型からなるグループから選択される1つである、請求項13に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第1のアクセスポイントが、前記牧場環境内の広帯域機器に広帯域データインターフェースを提供するようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
【請求項１６】
前記広帯域機器が、ドローン、カメラ、ラップトップ、およびスマートフォンからなるグループから選択される少なくとも1つを備える、請求項15に記載のシステム。
【請求項１７】
前記収集された監視データの前記処理が、タグセンサデータの集約、タグセンサデータのフィルタリング、タグセンサデータの融合、タグセンサデータの圧縮、およびタグセンサデータの暗号化からなるグループから選択される少なくとも1つを含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第1のアクセスポイントが前記牧場環境の第1のサイト上に設置され、
第2のアクセスポイントが前記第1のサイトとは別個の、前記牧場環境の第2のサイト上に設置され、
それによって、マルチサイト監視システムを確立する、
請求項1に記載のシステム。
【請求項１９】
第1のテナントに関連する前記動物の第1のサブセットと、第2のテナントに関連する前記動物の第2のサブセットとを別々に監視するように構成され、それによって、マルチテナント監視システムを確立する、請求項1に記載のシステム。
【請求項２０】
牧場環境内の家畜を監視するためのシステムであって、
第1層広帯域通信インターフェースと第2層狭帯域通信インターフェースとを備え、
前記狭帯域インターフェースを使用して、動物に取り付けられ前記動物から監視データを収集するように構成されたタグセンサから前記監視データを受信し、
前記広帯域インターフェースを使用して、ユーザが前記家畜を監視することを可能にするユーザインターフェースを提供するハブ/クラウドプラットフォームに前記受信した監視データを送信する
ように構成される2層アクセスポイントを備える、システム。
【請求項２１】
前記第2層狭帯域通信インターフェースがインターネットオブシングス(IoT)インターフェースである、請求項20に記載のシステム。
【請求項２２】
前記IoTインターフェースが、LoRaおよびSigFoxプロトコルからなるグループから選択されるものに基づく、請求項21に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第1層広帯域通信インターフェースがワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)である、請求項20に記載のシステム。
【請求項２４】
前記WLANがWi-Fi規格に基づく、請求項23に記載のシステム。
【請求項２５】
追加の2層アクセスポイントをさらに備え、前記アクセスポイントおよび前記追加の2層アクセスポイントが、前記第1層広帯域通信インターフェースを使用してインターフェースする、請求項20に記載のシステム。
【請求項２６】
2層アクセスポイントと前記追加の2層アクセスポイントとを前記インターフェースすることがメッシュを形成する、請求項25に記載のシステム。
【請求項２７】
前記2層アクセスポイントがアップリンクを提供する一次アクセスポイントであり、前記追加の2層アクセスポイントのサブセットの各々が前記一次アクセスポイントと直接インターフェースする、請求項26に記載のシステム。
【請求項２８】
前記2層アクセスポイントがアップリンクを提供する一次アクセスポイントであり、前記追加の2層アクセスポイントのサブセットが、デイジーチェーン構成で前記一次アクセスポイントとインターフェースする、請求項26に記載のシステム。
【請求項２９】
前記2層アクセスポイントおよび前記追加の2層アクセスポイントが領域内で空間的に重複するカバレッジを提供し、タグセンサが前記2層アクセスポイントのうちの少なくとも3つと同時に通信することを可能にする、請求項25に記載のシステム。
【請求項３０】
クラウド環境へのアップリンクを提供するハブをさらに備え、前記ハブ/クラウドプラットフォームが、前記ハブおよび前記クラウド環境からなるグループから選択される少なくとも1つにおいて実行される、請求項25に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ウシ、ヒツジ、ヤギ、または商業的利用のために飼育される任意の他の動物の牧場は、これらの動物の安全性と健康とを保証するために、これらの動物が潜在的に大きい領域にわたって移動するときにこれらの動物の監視を必要とする場合がある。これは、例えば、動物の位置、それらの行動、および/または生理学的変数を監視することを含んでもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
全体として、一態様において、本発明は、牧場環境内の家畜を監視するためのシステムに関する。システムは、動物に取り付けられ動物から監視データを収集するように構成されるタグセンサと、タグセンサから収集された監視データを受信し、収集された監視データを処理するように構成される第1のアクセスポイントと、タグセンサの各々とアクセスポイントとの間に確立されるインターネットオブシングス(IoT)リンクと、IoTリンクを介するタグセンサから第1のアクセスポイントへの同期アップリンクを可能にするIoT通信プロトコルオーバレイであって、IoT通信プロトコルオーバレイがタグセンサによるアクセスポイントへの監視データの送信を管理する、IoT通信プロトコルオーバレイと、第1のアクセスポイントから処理された監視データを受信し、処理された監視データに対するデータ分析を実行し、ユーザが家畜を監視することを可能にするユーザインターフェースを提供するように構成されるハブ/クラウドプラットフォームとを備える。
【０００３】
全体として、一態様において、本発明は、牧場環境内の家畜を監視するためのシステムに関する。システムは、第1層広帯域通信インターフェースと第2層狭帯域通信インターフェースとを備え、狭帯域インターフェースを使用して、動物に取り付けられ動物から監視データを収集するように構成されたタグセンサから監視データを受信し、広帯域インターフェースを使用して、ユーザが家畜を監視することを可能にするユーザインターフェースを提供するハブ/クラウドプラットフォームに受信した監視データを送信するように構成される2層アクセスポイントを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｃ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｄ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｅ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｆ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｇ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｈ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す図である。
【図２Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのハブ-クラウド構成を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのハブ-クラウド構成を示す図である。
【図３Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｃ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｄ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｅ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｆ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｇ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図４Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのタグセンサを示す図である。
【図４Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのタグセンサを示す図である。
【図４Ｃ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのタグセンサを示す図である。
【図５Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムの生体内感知カプセルを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムの生体内感知カプセルを示す図である。
【図６】本発明の1つまたは複数の実施形態による、インターネットオブシングス(IoT)通信プロトコルオーバレイを示す図である。
【図７】本発明の1つまたは複数の実施形態によるコンピューティングシステムを示す図である。
【図８】本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するための方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
ここで本発明の具体的な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。様々な図中の同様の要素は、一貫性のために同様の参照番号によって示される。簡潔にするために、同様の要素は、すべての図においてラベル付けされているとは限らない。
【０００６】
本発明の実施形態の以下の詳細な説明では、本発明のより完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることは、当業者に明らかであろう。他の例では、説明を不必要に複雑にすることを避けるために、よく知られた特徴は、詳細に説明されていない。
【０００７】
本出願全体を通して、要素(すなわち、本出願における任意の名詞)に対する形容詞として序数(例えば、第1の、第2の、第3のなど)が使用される場合がある。序数の使用は、明示的に開示されていない限り、「の前」、「の後」、「単一の」のような用語および他のそのような専門用語の使用によるような、要素の特定の順序付けを暗示もしくは作成すること、または任意の要素を単一の要素のみに限定することを意味しない。むしろ、序数の使用は、要素間を区別することである。一例として、第1の要素が第2の要素とは異なり、第1の要素は、2つ以上の要素を包含してもよく、要素の順序付けにおいて第2の要素に続いても(先行しても)よい。
【０００８】
以下の図1A〜図8の説明において、本発明の様々な実施形態において、図に関して説明される任意の構成要素は、任意の他の図に関して説明される1つまたは複数の同様の名称の構成要素と同等であり得る。簡潔さのために、これらの構成要素の説明は、各図に関して繰り返されない。したがって、各図の構成要素の各々かつすべての実施形態は、参照によって組み込まれ、1つまたは複数の同様の名称の構成要素を有するすべての他の図内にオプションで存在すると仮定される。加えて、本発明の様々な実施形態によれば、図の構成要素の任意の説明は、任意の他の図中の対応する同様の名称の構成要素に関して説明される実施形態に加えて、それと併せて、またはその代わりに実施され得るオプションの実施形態として解釈されるべきである。
【０００９】
単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数の指示対象を含むことが理解されるべきである。したがって、例えば、「水平ビーム」への言及は、1つまたは複数のそのようなビームへの言及を含む。
【００１０】
「ほぼ」、「実質的に」などのような用語は、列挙された特性、パラメータ、または値が正確に達成される必要はないが、例えば、公差、測定誤差、測定精度限界、または当業者に知られている他の要因を含む偏差または変動が、特性が提供することを意図した効果を妨げない量で起こり得ることを意味する。
【００１１】
フローチャート内に示されたステップのうちの1つまたは複数は、省略され得、繰り返され得、および/または示された順序とは異なる順序で実行され得ることが理解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、フローチャート内に示されたステップの特定の配置に限定されると考えられるべきではない。
【００１２】
複数の従属請求項が導入されていないが、1つまたは複数の実施形態の従属請求項の主題が他の従属請求項と組み合わされてもよいことは、当業者には明らかであろう。
【００１３】
一般に、本発明の実施形態は、家畜を監視するための方法およびシステムに向けられる。ウシ、ヒツジ、ヤギ、または商業的利用のために飼育される任意の他の動物の牧場は、これらの動物の安全性と健康とを保証するために、これらの動物が潜在的に大きい領域にわたって移動するときにこれらの動物の監視を必要とする場合がある。本発明の実施形態は、後で説明するように、センサを使用して、数万エーカーの大きい領域にわたってこれらの商業的に価値のある動物の監視を可能にする。
【００１４】
図1A〜図1Dは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムを示す。図1Aに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による牧場環境(100)が示されている。牧場環境(100)は、ウシ、ヒツジ、ヤギ、または任意の他のタイプの動物を飼育するために使用される農地を含む場合がある。動物は、家畜を監視するためのシステム(110)によって監視される。より具体的には、各被監視動物(102)は、動物の監視を可能にするためにアクセスポイント(112)と通信するタグセンサ(104)を備える。本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(112)は、インターネットオブシングス(IoT)リンク(106)を介して被監視動物(102)のタグセンサ(104)と通信するように構成される。アクセスポイントは、ハブ(118)とさらにインターフェースしてもよく、ハブ(118)は、以下でさらに説明するように、アクセスポイントを介して被監視動物から受信されたデータの処理を実行してもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態において、動物から収集されたデータは、クラウド環境(150)にアップロードされ、クラウド環境(150)からそれらのデータは、ユーザにアクセス可能であり得る。加えて、または代替的に、データは、以下でさらに説明するように、ハブを介して、またはアクセスポイントを介して、ローカルにアクセス可能でもあり得る。家畜を監視するためのシステムの構成要素の各々について、図2A〜図7を参照して後に詳細に説明する。
【００１５】
図1Bに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステム(110)の代替構成が示されている。図1Aに示すシステムとは異なり、図1Bのシステムは、複数のアクセスポイント(112A、112B)を含む。各アクセスポイントは、アクセスポイントの送信電力だけでなく、被監視動物(102)のタグセンサ(104)の送信電力にも依存し得る制限された範囲を有し得る。したがって、監視サービスでより大きい環境(100)をカバーするために、複数のアクセスポイントは、環境内の異なる場所に配置され得る。図1Bは、一次アクセスポイント(112A)と、2つの二次アクセスポイント(112B)とを示す。一次アクセスポイント(112A)は、例えば、イーサネット（登録商標、以下同じ）インターフェースのような有線広帯域リンクを使用してハブ(118)と直接インターフェースしてもよいが、二次アクセスポイントは、例えば、Wi-Fi規格に基づくワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)のような広帯域リンク(120)を使用して一次アクセスポイント(112A)とインターフェースしてもよい。したがって、牧場環境(100)にわたって分散された追加のアクセスポイントを使用して、家畜を監視するためのシステム(110)によってより大きい領域がカバーされ得る。当業者は、本発明から逸脱することなく、複数のアクセスポイントの様々な構成が実行可能であることを理解するであろう。例えば、家畜を監視するためのシステムは、任意のサイズの環境を監視するために任意の数のアクセスポイントを含んでもよい。さらに、複数のアクセスポイントは、(一次アクセスポイント(112A)と同様に)ハブと直接インターフェースしてもよい。代替的に、または加えて、複数のアクセスポイントは、デイジーチェーン構成を使用して被監視環境を増大させてもよい(すなわち、二次アクセスポイントが一次アクセスポイントとどのようにインターフェースするかに類似して、三次アクセスポイントが二次アクセスポイントとインターフェースしてもよい)。さらに、ハイブリッド構成において、いくつかのアクセスポイントがデイジーチェーン接続されてもよいが、他のアクセスポイントがハブと直接インターフェースしてもよい。本発明の一実施形態において、例えば、クラウドへの信頼できる接続が継続的に利用可能であるとき、アクセスポイントまたは複数のアクセスポイントがクラウドに直接接続されてもよい。
【００１６】
図1Cに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムの別の代替構成が示されている。システムは、監視システムの使用を容易にし得るおよび/または追加の機能を提供し得る追加の構成要素を含む。本発明の一実施形態において、アクセスポイント(112)の広帯域リンク(120)は、監視システム(110)へのユーザアクセスを提供するために使用される。より具体的には、スマートフォン(128)またはラップトップ(130)のようなユーザデバイスは、監視データを取得する、監視システムを構成するなどのために、広帯域リンク(120)を介してアクセスポイント(112)に接続してもよい。タグセンサ(104)によって提供されるデータ、ならびに/または、ハブ(118)によって収集、処理、および/もしくは記憶されたタグセンサデータが、図2Aおよび図2Bにおいて記載されたハブ/クラウドプラットフォームを介して取得されてもよい。
【００１７】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、広帯域リンクは、追加のデバイスを監視システム(110)のアクセスポイント(112)とインターフェースさせるためにさらに使用されてもよい。図1Cにおいて、広帯域リンク(120)を介してアクセスポイント(112)と通信するドローン(118)が示されている。ドローンは、監視システム(110)の監視能力をさらに高め得る。ドローンは、例えば、カメラおよび/または他のセンサを備えてもよく、牧場環境(100)内のドローンの現在位置に応じて様々なアクセスポイントと接触してもよい。ドローンはさらに、必ずしもアクセスポイントと連続的に接触しなくてもよく、代わりに自律的に動作してもよく、アクセスポイントとの定期的な接触のみを必要としてもよい。1つまたは複数のドローン(118)は、牧場を視覚的に検査するために使用されてもよい。追加の分析ソフトウェアを使用して、水分、牧草、作物の成長などを監視するために、マルチスペクトルカメラおよび/またはモザイク写真が使用されてもよい。
【００１８】
アクセスポイント(112)のうちの1つを介して広帯域リンク(160)に依存する他のセンサも、同様に監視システムの一部であり得る。例えば、牧場環境(100)の特定の領域を視覚的に監視するために、Wi-Fiインターフェースを備えるカメラが使用されてもよい。そのようなカメラは、人間および/または捕食者を検出するために、動き検出を含んでもよい。加えて、または代替的に、カメラは、静止写真、ビデオクリップ、もしくはライブビデオを提供してもよく、および/または、ビデオまたは写真内の特定のイベントの検出に基づいてアラームを提供してもよい。加えて、広帯域リンク(160)は、ボイスオーバIPのような任意の他の目的のためおよび/または任意の他の高データレートサービスのために使用され得る。
【００１９】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、IoTリンク(106)を使用する監視システム(110)は、タグセンサ(104)だけでなく他のセンサ(122)も監視する。他のセンサは、気温、湿度のような環境測定を実行してもよく、または、ゲート、給餌器、水源、プロパンタンクなどのような機器を監視するために使用されてもよい。
【００２０】
本発明の1つまたは複数の実施形態は、生体内センサ(124)を使用する生体内感知をさらにサポートする。生体内センサは、タグセンサ(104)の能力を拡大する監視機能を提供する、埋め込まれたカプセル、例えば、動物の皮膚の下に挿入されたカプセル、摂取されたカプセル、皮膚または表面パッチ、クリップ、または任意の他のタイプのセンサであってもよい。生体内感知は、動物の1つまたは複数の生理学的測定値を取得することを含んでもよい。ローカルセンサリンク(126)が、生体内センサ(124)によって取得された測定値をタグセンサ(104)に送信してもよく、タグセンサ(104)は、これらの測定値をアクセスポイント(112)のうちの1つに中継してもよい。例示的な生体内感知カプセルについて、図5Aおよび図5Bを参照して以下でさらに論じる。
【００２１】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(112)は、第1層広帯域通信インターフェースと第2層狭帯域通信インターフェースとを備える2層アクセスポイントである。第1層広帯域通信インターフェースは、広帯域リンク(120)を提供し、第2層狭帯域インターフェースは、IoTリンク(106)を提供する。狭帯域リンクは、タグセンサ(104)および他のセンサ(122)に特に適する場合がある低減されたデータレートにおいて比較的大きい領域のカバレッジを提供し得るが、広帯域リンクは、ラップトップ(130)、スマートフォン(128)、または、ドローン(118)、カメラ(図示せず)などを含む他の広帯域機器のような他のデバイスにサービスするのに適する場合があるより高いデータレートにおいて比較的より小さい領域のカバレッジを提供し得る。広帯域リンクは、先に図1Bに示したように、他のアクセスポイントとのメッシュを確立するためにさらに使用されてもよい。本発明の一実施形態において、監視システムは、アクセスポイントの2層に加えて、前述のように、ローカルセンサリンク(126)によって形成される第3層を含む3層ネットワークを含む。
【００２２】
図1Cは、無線周波識別(RFID)ワンドをさらに示す。RFIDワンドは、例えば、動物に関する基本情報を読み出すためのRFID送信機を備える被監視動物(102)の近くの牧場主によって使用されてもよい。RFID送信機は、タグセンサ(104)のまたは生体内センサ(124)の構成要素であってもよく、動物特有のIDのような静的情報を提供してもよい。RFIDワンドは、RFID情報が動物から取得されるときの位置を取得することができるGPSユニットを備えてもよい。加えて、または代替的に、RFIDワンドは、位置を取得するためおよび/または動物から取得されたRFID情報をアップロードするために、RFIDワンド(132)が1つまたは複数のアクセスポイント(112)と通信することを可能にするIoTインターフェースを備えてもよい。さらに、本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、RFIDワンドは、スマートフォン(128)またはラップトップ(130)のような別のデバイスとの狭帯域リンク(136)、例えば、Bluetooth（登録商標、以下同じ）リンクを確立するために狭帯域通信インターフェースを備えてもよい。狭帯域リンクは、自発的に、例えば、RFID送信機が読み取られるときに、または、いくつかのRFID送信機が走査された後に一括読み出しにおいて、ユーザがRFIDデータにアクセスすることを可能にし得る。
【００２３】
図1Dに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、例えば、インターネットを使用して、ハブ(118)をクラウド(150)内のコンピューティングデバイスとインターフェースさせるための様々なオプションが示されている。ハブ(118)をクラウドコンピューティングデバイス、例えば、クラウドサーバ(152)とインターフェースさせるために、有線バックホールアップリンク(140)、セルラバックホールアップリンク(142)、および/または衛星バックホールアップリンクが使用され得る。代替的には、少なくとも一時的に利用可能な任意の種類のポイントツーポイントまたはマルチポイント接続を含む任意の他のデータ接続がバックホールリンクとして使用され得る。本発明の一実施形態において、バックホールリンクが使用されず、すなわち、ハブ(118)は、クラウド(150)とのインターフェースなしで動作しており、したがって、図1Cを参照して前に説明したように、アクセスポイント(112)を介してハブ(118)にアクセスするローカルコンピューティングデバイスを使用してのみアクセスされ得る。代替的には、本発明の一実施形態において、ハブが使用されず、すなわち、アクセスポイントは、バックホールリンクに直接接続されてもよい。そのような構成は、バックホールリンクが非常に信頼できると考えられる場合に適している可能性がある。代替的には、バックホールリンクの信頼性が低いと考えられる場合、ハブは、クラウドに到達できない間、完全なまたは少なくとも部分的な機能を提供してもよい。
【００２４】
有線バックホールリンク(140)は、例えば、インターネットサービスプロバイダへの有線イーサネット接続、光ファイバ接続、DSLインターネット接続、ケーブルインターネット接続などであり得る。ハブをクラウド環境(150)に接続するのに適した任意のタイプの有線データインターフェースが使用され得る。セルラバックホールリンクは、3G、LTE、または5Gデータ接続のような任意のタイプのセルラデータ接続であり得る。当業者は、本発明から逸脱することなく、任意のタイプの有線またはワイヤレスデータリンクがバックホールリンクとして使用され得ることを理解するであろう。
【００２５】
図1Eに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、単一のアクセスポイント(112)による例示的な無線信号カバレッジが示されている。図示のように、アクセスポイントを囲むより小さい領域は、例えば、アクセスポイントのWi-Fi信号を介して広帯域カバレッジ(破線の円)を受信する。このゾーン内では、広帯域リンクを必要とするセンサ、例えば、カメラが設置され得る。アクセスポイントを囲むより大きい領域は、IoTリンク(108)による狭帯域カバレッジ(実線の円)を受信する。IoTリンクを使用してより少ないデータが送信され得るが、IoTリンクを使用するデータ送信は、広帯域リンクと比較して、より少ない電力を必要とし得、より長い距離にわたって実行可能であり得る。したがって、典型的には電池式のタグセンサ(104)は、広帯域リンクではなくIoTリンクを使用してもよい。当業者は、広帯域カバレッジおよび狭帯域カバレッジを受信する領域が、データ送信に関与する構成要素の送信電力、使用されているアンテナのタイプ、地形特徴などを含む様々な要因に依存することを理解し得る。
【００２６】
図1Fに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、複数のアクセスポイント(112)による例示的な無線信号カバレッジが示されている。図示の構成では、アクセスポイントは、異なるアクセスポイントによって提供される広帯域カバレッジ(破線の円)間でかなり重複するだけでなく、異なるアクセスポイントによって提供される狭帯域カバレッジ(実線の円)間でもかなり重複するように離間される。アクセスポイントのセットを使用し、少なくとも3つのアクセスポイントの狭帯域信号によってカバレッジ領域(196)が完全にカバーされる。本発明の1つまたは複数の実施形態において、複数のアクセスポイントによって提供される狭帯域カバレッジの重複が望ましい。具体的には、センサが少なくとも3つの狭帯域信号(例えば、IoT信号)による狭帯域カバレッジを受信する領域において、少なくとも3つのアクセスポイントによって受信されるデバイス(例えば、タグセンサ)の信号は、センサの位置を決定するために使用され得、したがって、例えば、タグセンサを備える動物の位置追跡を可能にする。センサの位置は、到着時間差(TDOA:time difference of arrival)法を使用して決定されてもよい。したがって、TDOA法を使用する位置追跡は、少なくとも3つのアクセスポイントがデバイスによって送信される送信を受信し得るカバレッジ領域(196)において実行され得る。TDOA測位は、適度に正確な位置情報を(例えば、約30〜75mの精度で)提供し得、精度は、アクセスポイントのうちの1つまたは複数における受信の品質が悪いとき、悪化する可能性がある。しかしながら、測定精度は、建物および木の葉の存在によって強く影響されない可能性がある。代替的には、受信信号強度指標(RSSI:received signal strength indication)測位は、限られた精度(しばしば、約75mを超えない精度)で位置情報を提供し得、困難な条件下、例えば、3つよりも少ないアクセスポイントが利用可能なときでさえ、測位を可能にし得る。さらに、全地球測位システム(GPS)受信機が装備されている場合、デバイス位置は、GPS受信機を使用して決定され得る。GPS測位は、アクセスポイントとの信号の交換に依存せず、したがって、カバレッジ領域(196)の外側でさえ、どこでも利用可能であり得るが、GPSに依存する場合、電力要件がかなり高くなり得る。さらに、GPS信号は、構造物、木の葉などによってブロックされる可能性がある。しかしながら、精度は、典型的には、TDOA法およびRSSI法の精度よりも高い。
【００２７】
したがって、特定の領域におけるエネルギー効率的な位置決定を可能にするために、アクセスポイントは、重複するカバレッジ領域を有するように戦略的に配置され得、それによって、電力を消費するGPS測位の使用を必要としない。TDOAベースの位置特定サービスが望まれる領域では、重複するカバレッジが少なくとも3つのアクセスポイントによって提供されることを確実にするために、高い程度の重複を有するアクセスポイントの密なグリッドが設置され得、他の領域ではアクセスポイントの疎なグリッドが設置され得る。これらの他の領域では、より正確でないRSSI測位が使用され得、または、正確な位置が要求される場合、GPS測位が使用され得る。
【００２８】
図1Gに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、複数のアクセスポイント(112A、112B)による例示的な無線信号カバレッジが示されている。数年に及ぶ延長されたバッテリ寿命を可能にしながら大きい領域を効率的にカバーするために、アクセスポイントが牧場または農地をカバーするように戦略的に配置される必要があり得る。図1Gに示す構成は、一次アクセスポイント(112A)を使用し、一次アクセスポイント(112A)は、ハブ(118)と直接インターフェースし、二次アクセスポイント(112B)へのインターフェースを提供する。アクセスポイントのセットを使用し、カバレッジ領域(198)は、狭帯域信号(実線の円)によって完全にカバーされ、いくつかの領域は、広帯域信号(破線の円)によってもカバーされる。図1Gに示す例示的な構成において、カバレッジ領域(198)の左部分は、疎に配置されたアクセスポイントによってカバーされ、そこでは、広帯域カバレッジ領域は、重複していない。対照的に、カバレッジ領域(198)の右部分は、密に配置されたアクセスポイントによってカバーされ、そこでは、広帯域カバレッジが重複しており、したがって、広帯域信号カバレッジを有する隣接領域を確立する。したがって、それらの領域は、異なる目的に役立ち得る。例えば、左部分は、単に狭帯域通信インターフェースを必要とする、例えば、気象センサまたはTDOA追跡が必要ではない動物のタグセンサなどのセンサを監視するために使用され得る。対照的に、右部分は、連続的な広帯域信号を必要とするドローン監視のために使用され得る。当業者は、図1Gは、ハブ(118)とインターフェースする一次アクセスポイント(112A)を示しているが、ハブは、必ずしも必要とされないことを理解するであろう。例えば、一次アクセスポイント(112A)は、クラウド環境(150)と直接インターフェースしてもよい。さらに、より大きい領域および/またはより多くの動物のためのカバレッジを提供するために、一次および/または二次アクセスポイントおよび/または追加のハブを含む追加のアクセスポイントが配置されてもよい。
【００２９】
図1Hに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、複数のネットワークセグメント(192、194)を含む例示的な監視システム(110)が示されている。ネットワークセグメント(192、194)の各々は、家畜の監視のためのカバレッジを提供するハブ(118)と複数のアクセスポイント(112)とを備える。代替的には、これらのネットワークセグメントは、ハブなしで動作されてもよい。さらに、両方のネットワークセグメントは、同じRFプランを使用して、すなわち、図6においてさらに説明する同じ送信プロトコルと周波数とを使用して動作する。ネットワークセグメント1(192)は、マルチテナントサイトとして構成され、すなわち、複数の顧客がネットワークセグメントによってサービスされる。例えば、サービスとして家畜の監視を提供する提供者によって農村地域に設置される監視システム(110)を考える。複数の牧場主(図1Hに示す顧客1〜4)がサービスに申し込み、自分の動物を監視システムによって監視させる。監視システムは、公的または私的に動作され得る。動物は、(例えば、囲われた別個の領域において)別々に飼育されてもよく、または、動物は、より大きい複合領域において飼育されてもよい。オプションで、動物は、領域内のサイトにわたって自由に移動し得るが、動物が牧場主の所有地を出たことを牧場主に知らせるために、牧場主のサイトとは異なる位置で検出された場合、通知もしくは警報をトリガしてもよい。牧場主のうちの1人(顧客1)は、サイトAとは別の追加の土地(サイトB)を所有する。この追加の土地も、家畜を飼育するために使用され、追加のネットワークセグメントによって監視される。ネットワークセグメント2は、ネットワークセグメント1と同じRFプランを使用してもしなくてもよい。ネットワークセグメント1および2は、同じ監視システムに属するので、デバイスに関する情報は、ネットワークセグメント間で交換され得る。したがって、サイトAからサイトBに動物を移動させることは、簡単である。したがって、図1Hのシナリオは、本発明の1つまたは複数の実施形態によるマルチテナント、マルチサイト監視システムを示す。当業者は、本発明の1つまたは複数の実施形態による監視システムが完全にスケーラブルであることを理解するであろう。例えば、監視システムは、任意の数のサイト、任意の数の顧客、および任意の数の監視される動物を含んでもよい。さらに、本発明の1つまたは複数の実施形態による監視システムは、世界的に分散されてもよい。例えば、サイトAおよびBは、異なる大陸上にあってもよい。ネットワークセグメントは、任意の数のアクセスポイントおよび/またはタグセンサもしくは他の被監視デバイスによって任意に大きくなる場合がある。しかしながら、結局は、多数のデバイスを有するネットワークセグメントは、混雑するようになる可能性があり、または、ネットワークセグメントのハブは、入ってくるデータの量によって圧倒される可能性がある。そのようなシナリオでは、ネットワークセグメントは、各々がそれ自体のハブとアクセスポイントとを有する2つ以上の別個のネットワークセグメントに分割されてもよい。
【００３０】
図2Aに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムのハブ-クラウド構成が示されている。ハブ-クラウド構成は、ハブ(210)と、クラウド(230)と、ユーザアプリケーション(250)とを含む。ハブ(210)上およびクラウド(230)内で、分散方式で協働して実行されるハブ/クラウドプラットフォーム(270)は、図2Bを参照してさらに説明するように、監視システム(110)の様々な構成要素のためのバックエンドサポートを提供する。ユーザアプリケーション(250)は、ハブ(210)を介しておよび/またはクラウド(230)を介してハブ/クラウドプラットフォーム(270)にアクセスするためにユーザによって依存され得る。これらの構成要素の各々について、後に説明する。
【００３１】
ハブ/クラウドプラットフォーム(270)を介して利用可能にされるサービスは、例えば、監視システム(110)によって収集されたデータをユーザに提供すること、ユーザが監視システムを構成することを可能にすることなどを含み得る。ハブ/クラウドプラットフォーム(270)は、スマートフォンまたはラップトップのようなコンピューティングデバイス上で実行されていてもよいユーザアプリケーション(250)を使用してユーザによってアクセスされ得る。したがって、ユーザアプリケーション(250)は、ユーザがハブ/クラウドプラットフォームにアクセスすること、および重大なイベントに関する通知を受信することを可能にするように構成されるユーザインターフェースを提供してもよい。ユーザアプリケーションは、例えば、警報表示、状態メッセージ、データ視覚化機能、制御および構成機能などを含んでもよい。ユーザアプリケーションは、(例えば、監視システムを構成するための)データ入力フィールド、(例えば、ドローンを制御するための)専用制御インターフェース、ボイスオーバIP(VoIP)および/またはプッシュツートークインターフェース、ならびにアクセスポイントによって提供される広帯域リンクによってサポートされる他の通信インターフェースをさらに提供してもよい。ユーザアプリケーション(250)の代替実施形態は、他のデバイス上、例えば、音声警報デバイス上で動作してもよい。
【００３２】
ユーザアプリケーション(250)がハブ(210)またはクラウド(230)のどちらを介してハブ/クラウドプラットフォーム(270)にアクセスするかに応じて、ユーザアプリケーション(250)は、(例えば、スマートフォンのWi-Fiインターフェースを使用して)ハブ(210)のアプリサービス(212)を介して、または(例えば、スマートフォンのLTEインターフェースを使用して)クラウド(230)のアプリサービス(232)を介してハブ/クラウドプラットフォームとインターフェースしてもよい。ユーザが現場にいるとき、例えば、Wi-Fiリンクを使用してアクセスポイントに直接接続されているとき、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)にアクセスすることは、ユーザのコンピューティングデバイスとハブとの相互作用はローカルであるので、特に低遅延であり得る。
【００３３】
ハブ(210)は、図8のフローチャートを参照して説明するステップのうちの少なくともいくつかを実行するように構成されるコンピューティングデバイスと、ハブが、1つまたは複数のアクセスポイント(112)、クラウド(230)、およびユーザアプリケーション(250)を実行するコンピューティングデバイスとインターフェースすることを可能にする1つまたは複数の通信インターフェースとを含む。ハブのコンピューティングデバイスは、例えば、単一のプリント基板回路(PCB)上にコンピューティングデバイスのすべての構成要素を含む組み込みシステム、または、システムオンチップ(SOC)、すなわち、コンピューティングデバイスのすべての構成要素を単一のチップに集積する集積回路(IC)であり得る。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数のプロセッサコアと、関連するメモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)と、1つまたは複数のネットワークインターフェース(例えば、イーサネットインターフェース、Wi-Fiインターフェース、Bluetoothインターフェースなど)と、記憶デバイス、入力および出力デバイスなどへのインターフェースとを含んでもよい。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数の記憶デバイス(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリなど)と、多数の他の要素および機能とをさらに含んでもよい。本発明の一実施形態において、コンピューティングデバイスは、以下でさらに説明する方法を実行するための機能を含み得るオペレーティングシステムを含む。当業者は、本発明が前述のコンピューティングデバイスの構成に限定されないことを理解するであろう。
【００３４】
本発明の1つまたは複数の実施形態によるクラウド(230)は、複数の/多くのネットワーク化コンピューティングデバイスによって形成されてもよい。これらのコンピューティングデバイスは、任意の方法で地理的および組織的に分散されてもよい。例えば、これらのコンピューティングデバイスのうちのいくつかは、データセンター内に配置されてもよく、他のそのようなコンピューティングデバイスは、個々の物理的または仮想サーバであってもよい。例示的なコンピューティングシステムが、クラウド内で使用され得るように図7に示されている。コンピューティングデバイスのうちの1つまたは複数は、ハブ/クラウドプラットフォームがハブ(210)においてどのようにホストされるかに類似して、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)をホストしてもよい。ハブ(210)上で実行されているハブ/クラウドプラットフォームの構成要素、およびクラウド(230)内のコンピューティングデバイス上で実行されているハブ/クラウドプラットフォームの構成要素は、別々に動作してもよいが、それらは、例えば、バックホールリンク(140)を介して相互接続され、したがって、これらの構成要素間の同期を可能にする。したがってユーザアプリケーションが、ハブ(210)を介して接続するかまたはクラウド(230)を介して接続するかにかかわらず、同じ情報が利用可能であり得る。しかしながら、例えば、バックホールリンク(140)が中断され、したがって、同期化が利用不可能であるとき、一時的な矛盾が存在する可能性がある。さらに、追加の、例えば、より複雑なデータ処理がクラウド内で実行され得るので、追加の処理から生じる追加のデータは、クラウドを介してハブ/クラウドプラットフォーム(270)に接続するときに利用可能であり得る。しかしながら、そのようなデータはまた、それらがバックホールリンク(140)を介してハブ(210)に同期される場合に、ハブ(210)を介して利用可能であり得る。クラウドは、多くのサイトおよび/または多くのユーザの負荷をサポートするために、ハブ/クラウドプラットフォームの複数のインスタンスを実行してもよい。ハブ/クラウドプラットフォームの構成に応じて、入ってくるデータ、すなわち、特定のハブ、特定のデバイス、特定のサイト、または特定の顧客から受信されるデータは、複数のインスタンス間で分散されてもよく、または、例えば、一貫したハッシュリング構成を使用して、同じインスタンスに一貫して割り当てられてもよい。
【００３５】
当業者は、本発明から逸脱することなく、図2Aにおいて導入した構成からはずれる他の構成が存在し得ることを理解するであろう。例えば、クラウド(230)へのインターフェースを含まない監視システム(110)において、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)は、ハブ上で、単独で実行され得る。そのようなシナリオでは、ハブは、「自己バックホール」するように構成され、すなわち、ハブは、センサデータを収集および統合してもよく、そうでなければクラウド内で実行される処理の一部またはすべてでさえ実行してもよい。同様に、アクセスポイント(112)がクラウド(230)と直接インターフェースする監視システムでは、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)は、クラウド内で単独で実行されてもよい。この場合、すべての機能が、典型的にはハブによって提供される機能でさえ、クラウド内で提供されてもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態において、ハブを有するまたは有さない監視システムの構成は、透明であってもよく、すなわち、センサまたは他のデバイスは、ハブの存在にかかわらず、同じように動作してもよい。同様に、ハブが存在するかどうかにかかわらず、ユーザは、同じ監視システムを経験し得る。
【００３６】
図2Bに進むと、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)の追加の詳細が示されている。本発明の1つまたは複数の実施形態において、ハブ/クラウドプラットフォームは、層において編成される。コアサービス(276)は、データ記憶、ネットワーク、およびメッセージングのような基本機能を提供する。コアサービス(276)の上で、IoTサービス(274)は、IoTネットワークに特有であるが、必ずしも農業環境における使用のような特定の用途に特有ではないサービスを提供する。したがって、IoTサービスは、例えば、位置特定サービス(例えば、GPS、TDOA、またはRSSIベース)、IoTネットワークサービスおよび構成などを含んでもよい。最上層は、農業サービス(272)を含む。これらの農業サービスは、例えば、家畜の健康を監視するために使用される行動分析を含んでもよい。本発明から逸脱することなく、追加の用途特有の層が追加されてもよい。
【００３７】
本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、これらのサービスは、ハブ(210)を介しておよび/またはクラウド(230)を介して利用可能であり得る。クラウド内で実行されているサービスとハブ上で実行されているサービスとの間で同期が実行されてもよく、したがって、ハブとクラウドとの間の一貫性を維持する。通信リンク(例えば、バックホールリンク(140))が利用可能である限り、ハブを介しておよびクラウドを介して利用可なデータは、同一であり得る。しかしながら、通信リンクが一時的に利用不可能になる場合、ハブ上に蓄積されたデータは、クラウドを介して利用可能ではない可能性がある。ハブ上で利用可能なデータでクラウドを更新するために、通信リンクが回復されたら、同期が実行され得る。したがって、本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、ハブおよびクラウドを介して一貫したデータビューが利用可能である。
【００３８】
図3Aおよび図3Bに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態によるアクセスポイント(300)が示されている。図3Aにおいて、例示的なアクセスポイントの一般的な設計が示されており、図3Bにおいて、アクセスポイントのアーキテクチャが示されている。図3Aに示す例示的なアクセスポイントは、広帯域インターフェースアンテナ(302)と、GPSアンテナ(312)と、IoT無線アンテナ(322)と、太陽電池(332)とを含む。図3Bに示すように、アクセスポイントは、広帯域インターフェース(304)と、GPSインターフェース(314)と、IoT無線インターフェース(324)とをさらに含む。
【００３９】
広帯域インターフェース(304)は、図1Bに示すように、例えば、他のアクセスポイントと、ならびに/または、同様に広帯域インターフェースを備えるスマートフォン、ラップトップ、カメラ、および/もしくはドローンのような他のデバイスと接触しているときに広帯域データ送信を送信および受信するために、広帯域アンテナ(302)を使用する。広帯域インターフェースは、メッシュ接続、ポイントツーポイント接続、およびマルチポイント接続をサポートしてもよい。広帯域インターフェースは、例えば、2.4および/または5GHz無線帯域を使用するWi-Fi規格に基づくWLANインターフェースであってもよい。代替的には、広帯域インターフェースは、本発明から逸脱することなく、セルラデータインターフェース、例えば、3Gもしくは4G/LTEもしくは5Gインターフェース、または任意の他のワイヤレスデータインターフェースであってもよい。
【００４０】
GPSインターフェース(314)は、全地球測位システムから、または代替の衛星ナビゲーションサービスから位置信号を取得するために、GPSアンテナ(312)を使用する。位置信号は、アクセスポイントがそれ自体の位置を正確に決定することを可能にする。本発明の1つまたは複数の実施形態において、GPSインターフェースは、以下でさらに説明するように、TDOA法を使用して位置特定タスクを実行するためにアクセスポイントによって使用され得る正確なタイムベースをさらに取得する。
【００４１】
IoT無線インターフェース(324)は、タグセンサ(104)のような1つまたは複数のIoTデバイスと通信するためにIoT無線アンテナ(322)を使用する。IoTインターフェースは、例えば、LoRaのような低電力広域ネットワーク規格に基づいてもよい。結果として生じる狭帯域リンクは、その低電力要件、長距離、ならびに、多くのタグセンサおよび/または他のデバイスとインターフェースするその能力のために、アクセスポイントとタグセンサまたは他のセンサとの間の通信に特に適している。本発明の1つまたは複数の実施形態において、IoT無線インターフェース(324)は、図6を参照して以下でさらに論じるように、スケジュールされた通信とタイミングビーコンとを提供するために、既存のIoT通信プロトコルの上に実装される通信プロトコル拡張をサポートする。
【００４２】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(300)は、アクセスポイント処理エンジン(342)をさらに含む。アクセスポイント処理エンジンは、タグセンサなどのデバイスから受信したデータの処理を取り扱ってもよく、処理されたデータのハブまたはクラウドのいずれかへのアップロードを調整してもよい。データの処理は、例えば、データ集約、データフィルタリング、データ融合、データ圧縮、および/またはデータ暗号化を含んでもよい。
【００４３】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(300)は、タグセンサ位置特定エンジン(344)をさらに含む。タグセンサ位置特定エンジンは、アクセスポイントのカバレッジ領域内にあるタグセンサの位置を決定するために使用されてもよい。位置特定は、例えば、TDOA法を使用して実行されてもよい。TDOA法を使用し、少なくとも3つのアクセスポイントによって受信される、タグセンサによるデータ送信の時間遅延における差に基づく三角測量が実行されてもよい。アクセスポイントのタグセンサ位置特定エンジンは、データ送信を担当するタグセンサの位置を決定するために、この時間遅延情報を使用してもよい。TDOA法は、位置が決定されるべきタグセンサに対する正確なタイムベースの利用可能性に依存するので、図6を参照して論じるようにIoTリンクを介してタグセンサ(および他のセンサ)への正確なタイムベースの配布を可能にする通信プロトコル拡張がアクセスポイントによって使用される。代替的には、タグセンサ位置特定エンジンは、GPSユニットを備えるセンサによって提供されるメッセージからタグセンサの位置を抽出してもよい。さらに、タグセンサ位置特定エンジンはまた、RSSI法を使用してタグセンサから取得されたデータ送信の信号強度に基づいてタグセンサの位置を決定してもよい。当業者は、タグセンサ位置特定エンジンによって実行される方法がタグセンサに関して説明されているが、IoTインターフェースを備え、アクセスポイントと通信することができる任意のデバイスがタグセンサ位置特定エンジンによって位置特定され得ることを理解するであろう。
【００４４】
アクセスポイント処理エンジン(342)およびタグセンサ位置特定エンジン(344)は、アクセスポイント(300)のコンピューティングデバイス(図示せず)上で実行されるソフトウェアであってもよい。ハブのコンピューティングデバイスは、例えば、単一のプリント基板回路(PCB)上にコンピューティングデバイスのすべての構成要素を含む組み込みシステム、または、システムオンチップ(SOC)、すなわち、コンピューティングデバイスのすべての構成要素を単一のチップに集積する集積回路(IC)であり得る。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数のプロセッサコアと、関連するメモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)と、記憶デバイス、入力および出力デバイスなどへのインターフェースとを含んでもよい。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数の記憶デバイス(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリなど)と、多数の他の要素および機能とをさらに含んでもよい。本発明の一実施形態において、コンピューティングデバイスは、以下でさらに説明する方法を実行するための機能を含み得るオペレーティングシステムを含む。当業者は、本発明が前述のコンピューティングデバイスの構成に限定されないことを理解するであろう。
【００４５】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイントは、アクセスポイントに電力を供給する、太陽電池(332)と、バッテリ(334)と、充電コントローラ(336)とを含み得る電力システムをさらに含む。バッテリは、太陽電池によって提供される電力が不十分であるとき、夜間または曇りの状況下での継続的な動作を保証することができるディープサイクルであってもよい。太陽電池は、バッテリの再充電もしながらアクセスポイントに電力を供給することができるように寸法決めされてもよい。代替的には、アクセスポイントは、例えば、パワーオーバイーサネット(PoE:power over Ethernet)を使用して、または専用電力入力を使用して、外部から電力を供給されてもよい。アクセスポイント処理エンジン(342)と組み合わされた充電コントローラは、充電と、バッテリ状態と、電力消費分析とを提供してもよく、アクセスポイントの電力管理を可能にする。DC電力リンク上の直流(DC)電力およびデータは、電力システムによってアクセスポイントに電極を供給するだけでなく、充電コントローラが(バッテリレベル、温度などのような)状態情報をアクセスポイントに通信することを可能にするためにも使用されてもよい。
【００４６】
図3C〜図3Gは、ハブおよびアクセスポイントが組み合わされてポール上に設置される例示的なアクセスポイントおよびハブアセンブリを示す。アセンブリ(390)は、アクセスポイント(300)と、アンテナポール(392)と、太陽電池(332)と、ハブおよびバッテリボックス(394)とを含む。アクセスポイント(300)は、改善された受信のためにアンテナポール(392)の頂部付近に取り付けられているが、ハブ(318)は、アンテナポール(392)の基部付近でバッテリ(334)および充電コントローラ(336)と共にハブおよびバッテリボックス(394)内に収容されてもよく、そのようにしてアクセスを容易にする。アクセスポイント(300)は、イーサネットケーブルを使用してハブ(318)に接続されてもよく、イーサネットケーブルはまた、PoEを使用してアクセスポイントに電力を供給してもよい。本発明の一実施形態において、アンテナポール(392)は、水平位置に旋回され得、それによって、図3Gに示すようにアンテナポールの頂部付近のアクセスポイント(300)の設置および整備を容易にする。
【００４７】
図4A〜図4Cは、本発明の1つまたは複数の実施形態によるタグセンサ(400)を示す。図4Aおよび図4Bは、タグセンサの例示的な設計を示し、図4Cは、例示的なタグセンサの機能的構造を示す。後で論じるように、動物の位置と他の変数とを含み、動物を監視するためにタグセンサが使用されてもよい。タグセンサは、タグセンサが数年までの長期間の間動物に取り付けられたままでいることを可能にする耳ピン(402)のような留め具を備えてもよい。他の設計は、耳ピンを含まない場合がある。例えば、代替的には、タグは、動物によって着用される首輪に組み込まれてもよい。タグセンサは、さらにRFIDタグを備えてもよい。RFIDタグは、固有の動物特有の識別子のような情報を電子的に記憶してもよい。RFIDタグは、受動的であってもよく、すなわち、バッテリを必要としなくてもよく、近くの読み取り器、例えば、図1Cにおいて前に論じたRFIDワンド(132)によって電磁気的に電力を供給されてもよい。タグセンサは、1つまたは複数の外部センサ(406)を含む能動構成要素をさらに含んでもよい。これらのセンサからのデータは、IoTリンクを使用して、以前に導入されたアクセスポイントのうちの1つまたは複数に送信されてもよい。外部センサは、タグセンサとの有線または光学インターフェース(例えば、赤外線)を有し得る生理学的センサであってもよい。センサは、限定はしないが、動物の温度センサ、周囲温度センサ、脈拍数センサ、および血圧センサを含んでもよい。動物の温度は、例えば、動物の外耳道に挿入された温度プローブを使用して取得されてもよい。周囲温度は、例えば、プロセッサ(412)の温度センサまたは専用の温度センサを使用して取得されてもよい。さらに、心拍数および/または血圧は、LED光源と光センサとを使用して評価されてもよい。加えて、または代替的に、他のタイプのセンサがタグセンサ(400)内に組み込まれてもよい。アナログまたはデジタルインターフェースを使用してプロセッサ(412)とインターフェースされ得る任意のセンサがタグセンサに追加されてもよい。
【００４８】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、タグセンサ(400)は、IoTトランシーバ(410)を含む。IoTトランシーバ(410)は、LoRaのようなIoTプロトコルを使用して1つまたは複数のアクセスポイントと通信するように構成されてもよい。通信は、限定はしないが、1つもしくは複数のアクセスポイントからのタイムベースの受信、構成の受信、ファームウェアの受信、タグセンサデータ、例えば、後で説明するセンサのうちの1つによって以前に収集されたデータの送信、および/または、エラー、バッテリレベルなどのようなタグセンサ状態データの送信を含んでもよい。IoTトランシーバの活動は、電力消費を最小にするように最適化されてもよい。例えば、IoTトランシーバは、データの送信が必要とされないときいつでもディープスリープモードになっていてもよい。
【００４９】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、タグセンサ(400)は、プロセッサ(412)をさらに含む。プロセッサは、後で説明するセンサのうちの1つまたは複数からデータを収集してもよく、IoTトランシーバを介する送信のためにデータを処理してもよい。送信は、他のタグセンサによって送信されるデータとの衝突のような通信の非効率性を最小化するため、および/またはバッテリ電力を節約するために、図6を参照してさらに説明するIoT通信プロトコルオーバレイによって指定されるように実行されてもよい。IoT通信プロトコルオーバレイによって指示されるようなデータの編成は、プロセッサ(412)によって実行されてもよい。プロセッサは、システムオンチップ(SOC)として実装され得るマイクロコントローラユニット(MCU)であってもよい。プロセッサは、計算要件およびバッテリ寿命要件に基づいて選択されてもよい。
【００５０】
本発明の一実施形態において、タグセンサ(400)は、GPS受信機(414)、加速度計(416)、および/または生体内トランシーバ(418)を含んでもよい。GPS受信機は、存在する場合、位置を決定するための(TDOAおよび/またはRSSIのような)他のより電力効率的な方法が利用可能ではないとき、例えば、タグセンサと同時に通信するアクセスポイントの数が不十分であるか、または結果として生じる位置データが十分に正確ではないとき、動物の位置を決定するために使用されてもよい。使用していないとき、GPS受信機は、ディープスリープモードになっているか、または完全に電源オフにされてもよい。給餌のような特定の動物の活動を示し得る、頭部運動のような動物の運動を追跡するために、1つまたは複数の加速度計(416)が使用されてもよい。加速度計は、例えば、デジタルインターフェースを使用してプロセッサ(412)とインターフェースされてもよい。本発明の一実施形態において、オプションで存在する生体内トランシーバ(418)は、図5Aおよび図5Bを参照して以下に論じる生体内感知カプセルのような生体内センサへのデータリンクを確立する。データリンクは、例えば、3〜6フィートのみの範囲に限定された非常に低い電力であってもよい。送信周波数は、組織を貫通するのに適した範囲内であってもよい。特に、小さいバッテリを使用して動作する必要がある可能性がある生体内センサ側において、電力消費を最小限に抑えるために、(クラスC増幅のような)高度に電力効率的な回路が使用されてもよい。データリンクは、図6を参照して以下にさらに説明するプロトコルと類似の通信プロトコルを使用してもよいが、簡略化されたバージョン(例えば、より少ない通信スロット)が提供されてもよい。
【００５１】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、タグセンサの構成要素は、バッテリ式である。バッテリ(424)は、指定された持続時間、例えば、数ヶ月または数年の間、タグセンサの構成要素に電力を供給するように選択された、交換可能であってもなくてもよい充電式または非充電式バッテリであってもよい。バッテリが充電式である場合、電力または充電コントローラ(426)は、例えば、太陽電池(422)、または、誘導的に提供される電力のような他の外部電源からのバッテリの充電を制御してもよい。電力/充電コントローラは、バッテリ状態情報をプロセッサ(412)にさらに通信してもよい。この状態情報は、例えば、低バッテリレベルが検出されたときにアクセスポイントに通信されてもよい。加えて、バッテリレベルは、タグセンサの動作を直接管理してもよい。例えば、低バッテリレベルが検出されたとき、通信周波数が低減されてもよい、特定のセンサが非活性化されてもよい、などである。
【００５２】
図5Aおよび図5Bは、本発明の1つまたは複数の実施形態による生体内感知カプセルを示す。生体内感知カプセル(500)は、埋め込まれたカプセル(例えば、皮下注入されたカプセル)、または、消化管を通過しており、生理学的データを収集するために使用され得る摂取されたカプセルであってもよい。本発明から逸脱することなく、皮膚パッチのような他のフォームファクタがさらに使用されてもよい。生体内感知カプセル(500)は、生体内センサ(502)と、電子回路(510)と、アンテナ(522)と、バッテリ(532)とをさらに含んでもよい。生体内感知カプセル(500)は、体液がカプセルに入るのを防ぐために気密封止されてもよい。カプセルは、例えば、プラスチック、エポキシ、セラミック、またはガラスから製造されてもよい。生体内センサ(502)は、温度センサ、心拍数センサ、血圧センサなどであってもよい。
【００５３】
本発明の1つまたは複数の実施形態による電子回路(510)は、プロセッサ(504)と生体内トランシーバ(506)とを含む。プロセッサ(504)は、システムオンチップ(SOC)として実装され得るマイクロコントローラのような、特にエネルギー効率的なユニットであってもよい。プロセッサは、計算要件およびバッテリ寿命要件に基づいて選択されてもよい。例えば、摂取された生体内感知カプセルは、数日間動作し続ける必要があるだけであり得るが、生体内感知カプセルの埋込み型バージョンについては、動物の寿命の間生体内感知カプセルを使用することが望ましい場合がある。生体内トランシーバ(506)は、収集された生理学的データをタグセンサに通信するために、最小限の電力要件で低電力信号を使用して短距離にわたって生体内感知カプセルをタグセンサ(400)とインターフェースするように構成され、収集された生理学的データは、タグセンサからアクセスポイントに転送され得る。
【００５４】
バッテリ(532)は、数日から動物の生存期間までの範囲の指定された持続時間の間、生体内感知の構成要素に電力を供給するように選択された、充電式または非充電式バッテリであってもよい。バッテリが充電式である場合、電力コントローラ(534)は、誘導的に供給される電力からのバッテリの充電を制御してもよい。電力コントローラは、バッテリ状態情報をプロセッサ(504)にさらに通信してもよい。この状態情報は、例えば、低バッテリレベルが検出されたときにアクセスポイントに通信されてもよい。加えて、バッテリレベルは、生体内感知カプセルの動作を直接管理してもよい。例えば、低バッテリレベルが検出されたとき、通信周波数が低減されてもよい、特定のセンサが非活性化されてもよい、などである。
【００５５】
図6に進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態によるIoT通信プロトコルオーバレイが示されている。IoT通信プロトコルオーバレイは、アクセスポイントによる正確なタイムベースの、タグセンサへの、またはアクセスポイントと通信する他のデバイスへの分配を可能にするように設計される。IoT通信プロトコルオーバレイは、そうでなければ複数のタグセンサが同時にデータを送信することを試みるときに生じる可能性がある衝突を低減または排除するために、通信のために使用されるべき周波数帯域およびタイムスロットの形態においてデータ交換のための規則をさらに確立する。本発明の1つまたは複数の実施形態において、IoT通信プロトコルオーバレイは、LoRaまたはSigFoxのような既存のIoTプロトコルだけでなく、802.11Wi-Fiプロトコルのような他のプロトコルを拡張するためにも使用されてもよい。図6は、スーパフレーム(602)およびフレーム(604)が確立されるIoT通信プロトコルオーバレイ(600)を示す。各フレームの始まりは、アクセスポイントによって発信されるビーコン(612)によってマークされる。ビーコンは、アクセスポイントの範囲内のIoTデバイスへの様々なデータの通信を含み得るか、またはそれが続けられ得る。データは、アクセスポイントがそのGPSユニットから取得した可能性がある正確なタイムベースを含んでもよい。データは、IoT通信プロトコルオーバレイの仕様をさらに含んでもよく、したがって、アクセスポイントに通信することになっているIoTデバイスに、データ送信のためにそれらに割り当てられたタイムスロットのタイミングおよび周波数を知らせる。
【００５６】
ビーコンには次いで、通信スロット(616)におけるセンサデータの送信が続けられてもよい。各通信スロットは、固定された持続時間であってもよく、設定された周波数において配置されてもよい。図6の例示的なIoT通信プロトコルオーバレイ(600)において、フレームは、24の通信スロットを含む。8の通信スロットのグループは、異なる周波数を使用して同時に送信されてもよい。通信スロットは、任意の方法において割り当てられてもよい。例えば、特定のIoTデバイスによる通信は、単一の割り当てられた通信スロット、または、必要ならば、異なる周波数(チャネル)において並列におよび/もしくはその後に生じ得る複数の通信スロットを使用して実行されてもよい。通信衝突を防ぐために、通信スロットは、複数のデイバスに割り当てられ得ない。フレーム(x04)は、ビーコンガード時間(x14)で終了し、その間、IoT通信プロトコルオーバレイに依存するIoTデバイスのうちのいずれによる通信も許可され得ない。しかしながら、基礎となるIoT通信プロトコルを使用し、IoT通信プロトコルオーバレイを使用しないで単に通信することができる他のIoTデバイスは、ビーコンガード時間中に通信してもよい。
【００５７】
合計で、IoT通信プロトコルオーバレイ(600)は、72の通信スロット(616)を提供する。したがって、単一のスーパフレーム(602)内で最大72の個々の通信が実行され得る。これらの72の通信がすべてのIoTデバイスにサービスするのに不十分である場合、プロトコルオーバレイは、本発明から逸脱することなく様々な方法において修正されてもよい。例えば、スーパフレームは、4つ以上のフレームを含むように構成されてもよい。加えて、または代替的には、フレームは、4つ以上の連続した通信スロットを含んでもよく、および/または、追加の通信スロットの同時送信を可能にするために、追加の周波数(チャネル)が使用されてもよい。同じIoT通信プロトコルオーバレイは、サイトにわたるすべてのアクセスポイントによって使用されてもよい。
【００５８】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、基礎となるIoT通信プロトコルにおいて利用可能なすべてのチャネルがIoT通信プロトコルオーバレイによって使用されるわけではない。基礎となるIoTプロトコルを使用することはできるが、IoT通信プロトコルオーバレイと共に働くように設計されていないデバイスをサポートするために、利用可能にされていないチャネルが使用されてもよい。そのようなチャネルはまた、無線で提供されるファームウェアのような長い送信に使用されてもよい。
【００５９】
図7は、本発明の1つまたは複数の実施形態によるコンピューティングシステムを示す。本発明の実施形態は、コンピューティングシステム上で実施されてもよい。モバイルタイプ、デスクトップタイプ、サーバタイプ、埋込み型、または他のタイプのハードウェアの任意の組合せが使用されてもよい。例えば、図7に示すように、コンピューティングシステム(700)は、1つまたは複数のコンピュータプロセッサ(702)、関連するメモリ(704)(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)、1つまたは複数の記憶デバイス(706)(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリスティックなど)、ならびに多数の他の要素および機能を含んでもよい。コンピュータプロセッサ(702)は、命令を処理するための集積回路であってもよい。例えば、コンピュータプロセッサは、1つまたは複数のコア、またはプロセッサのマルチコアであってもよい。コンピューティングシステム(700)はまた、タッチスクリーン、キーボード、マウス、マイクロフォン、タッチパッド、電子ペン、または任意の他のタイプの入力デバイスのような1つまたは複数の入力デバイス(710)を含んでもよい。さらに、コンピューティングシステム(700)は、スクリーン(例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ、タッチスクリーン、陰極線管(CRT)モニタ、プロジェクタ、または他のディスプレイデバイス)、プリンタ、外部記憶装置、または任意の他の出力デバイスのような1つまたは複数の出力デバイス(708)を含んでもよい。出力デバイスのうちの1つまたは複数は、入力デバイスと同じであっても異なっていてもよい。コンピューティングデバイス(700)は、ネットワークインターフェース接続(図示せず)を介してネットワーク(712)(例えば、ローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネットのようなワイドエリアネットワーク(WAN)、モバイルネットワーク、または任意の他のタイプのネットワーク)に接続されてもよい。入力および出力デバイスは、コンピュータプロセッサ(702)、メモリ(704)、および記憶デバイス(706)にローカルにまたはリモートに(例えば、ネットワーク(712)を介して)接続されてもよい。多くの異なるタイプのコンピューティングシステムが存在し、前述の入力および出力デバイスは、他の形態をとってもよい。
【００６０】
本発明の実施形態を実行するためのコンピュータ可読プログラムコードの形態におけるソフトウェア命令は、CD、DVD、記憶デバイス、ディスケット、テープ、フラッシュメモリ、物理メモリ、または任意の他のコンピュータ可読記憶媒体のような非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に、全体的にまたは部分的に、一時的にまたは恒久的に記憶されてもよい。具体的には、ソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、本発明の実施形態を実行するように構成されるコンピュータ可読プログラムコードに対応してもよい。
【００６１】
さらに、前述のコンピューティングシステム(700)の1つまたは複数の要素は、遠隔地に配置され、ネットワーク(712)を介して他の要素に接続されてもよい。さらに、本発明の実施形態は、複数のノードを有する分散システム上で実施されてもよく、本発明の各部分は、分散システム内の異なるノード上に配置されてもよい。本発明の一実施形態において、ノードは、別個のコンピューティングデバイスに対応する。代替的には、ノードは、関連する物理メモリを有するコンピュータプロセッサに対応してもよい。代替的には、ノードは、共有メモリおよび/またはリソースを有するコンピュータプロセッサまたはコンピュータプロセッサのマイクロコアに対応してもよい。
【００６２】
図8は、本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するための方法を説明するフローチャートを示す。方法は、例えば、家畜の位置および/または家畜から取得される生理学的信号を追跡するために使用されてもよい。方法は、時間とともに繰り返し実行されてもよく、したがって、ユーザが動物を継続的に監視し、例えば、動物が移動したとき、変化を検出することを可能にする。
【００６３】
ステップ800において、タグセンサを備える動物から監視データが収集される。データは、タグセンサの様々なセンサからだけでなく、生体内センサが使用される場合、生体内センサからも収集され得る。収集は、例えば、IoT通信プロトコルオーバレイによって提供されるタイムベースに基づいてスケジュールされるように生じてもよく、または、例えば、要求に応じてもしくは特定のイベントが検出されたときに自発的に生じてもよい。1つのタグセンサによるデータ収集は、他のタグセンサによるデータ収集から独立してもよい。収集されたデータは、アクセスポイントに送信され得るまで、タグセンサによってバッファリングされてもよい。
【００６４】
ステップ802において、タグセンサは、IoTリンクを使用して、収集されたデータを1つまたは複数のアクセスポイントに提供する。各タグセンサは、IoT通信プロトコルオーバレイによって指定されるように、特定の時間および特定の周波数帯域において通信スロットを使用し、したがって、同じ通信スロットを使用する複数のタグセンサによる送信干渉を回避する。タグセンサの送信は、範囲内の1つまたは複数のアクセスポイントによって受信されてもよい。
【００６５】
ステップ804において、受信されたデータは、データを受信したアクセスポイントによって処理されてもよい。処理は、データを集約すること、データをフィルタリングすること、データを融合すること、データを圧縮すること、および/またはデータを暗号化することを含んでもよい。処理は、他のアクセスポイントとのデータの交換をさらに含んでもよい。例えば、TDOAデータは、アクセスポイントに対するタグセンサの位置を決定するために、アクセスポイント間で交換されてもよい。
【００６６】
ステップ806において、処理されたデータは、アクセスポイントとハブとをインターフェースする広帯域リンクを使用してハブに提供される。ステップ806は、オプションであり、使用されるシステム構成内にハブが存在する場合にのみ実行される。ハブが存在しない場合、処理されたデータは、代替的にクラウドに提供されてもよい。システムがハブ、クラウド、またはその両方を使用するように構成されているかどうかにかかわらず、処理されたデータは、ハブ上、クラウド内、またはハブ上およびクラウド内で実行されているハブ/クラウドプラットフォームによって受信される。
【００６７】
ステップ808において、データ分析は、ハブ上で実行されるハブ/クラウドプラットフォームによって実行される。データ分析は、位置追跡のような様々な用途に一般的なモジュールと、石油およびガス産業における機器の追跡、動物の生理学的パラメータの監視などのような牧場に特有の他のモジュールとを含んでもよい。データ分析は、加えて、または代替的にクラウド内で実行されてもよい。
【００６８】
ステップ810において、処理された監視データは、クラウドにアップロードされる。このステップは、クラウド環境を含むシステムにおいて、およびハブとクラウドの組合せを含むシステムにおいて実行されてもよい。加えて、タグセンサから取得されたデータは、クラウドを介しておよびハブを介して等しくアクセス可能であってもよい。
【００６９】
ステップ812において、ユーザは、ハブ上で実行されている、クラウド内で実行されている、またはハブ上およびクラウド内で実行されているハブ/クラウドプラットフォームを使用して、処理された監視データへのアクセスを提供される。ユーザは、ハブ/クラウドプラットフォームとインターフェースすることができる任意のタイプのコンピューティングデバイスを使用して、処理された監視データにアクセスしてもよい。ユーザは、テキスト、グラフィックス、チャートなどを含み得る、処理された監視データの視覚化を取得してもよい。ユーザは、処理された監視データの時間履歴にアクセスしてもよく、さらにまた、タグセンサから取得された未処理のまたは部分的に処理されたデータにアクセスしてもよい。特定の構成可能な条件下で、ユーザに警報が提供されてもよい。例えば、動物が特定の領域を出ていっている場合、(例えば、病気を示す無運動、または、例えば、捕食者を示す過度の動きのような)異常な運動パターンが検出された場合、または生理学的測定値が指定された範囲を超えている場合、警報が提供されてもよい。
【００７０】
本発明の様々な実施形態は、以下の利点のうちの1つまたは複数を有する。本発明の実施形態は、家畜の包括的な監視を可能にする。監視は、動物位置、動物挙動および/または動物生理学の監視を含んでもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、監視システムによって提供されるカバレッジは、例えば、数十エーカーから数万エーカーまでスケーラブルである。本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、家畜を監視するためのシステムによって監視されている動物の数は、例えば、数百の動物から数十万の動物までスケーラブルである。システムの構成要素の大半は、本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、送電網へのアクセスなしでバッテリおよび/または太陽電力において動作してもよく、ならびに、限定はしないが、広い温度範囲、風、雨、塵埃、昆虫、または機械的ストレスを含む過酷な条件下で動作してもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態による、家畜を監視するためのシステムは、配線型、ワイヤレス、または非広帯域インターネットアクセスを提供する環境において動作してもよい。
【００７１】
本発明の実施形態は、例えば、逃避を防止するため、または崖のような危険な特徴への近接を検出するために、ジオフェンシング機能の実装を可能にしてもよい。本発明の実施形態は、正常な使用(または使用の失敗)の給餌もしくは水の場所、(例えば、捕食者の攻撃から生じる)急速な運動、および/または(例えば、傷害から生じる)動けないことの検出をさらに可能にし得る。追加のセンサを使用して、さらなる追加の挙動が検出されてもよい。例えば、飲食に特徴的な頭部の動きを検出するために加速度計が使用されてもよい。動物の健康を監視するために、温度、心拍数、血圧、および消化活動を含む生理学的変数が監視されてもよい。測定値のうちの任意の1つまたは組合せが指定された範囲を超えたときに警報がトリガされてもよく、脅威、病気、および他の異常の早期の検出を可能にする。
【００７２】
本発明について、限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示の利益を有する当業者は、本明細書で開示される本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態が考案され得ることを認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【符号の説明】
【００７３】
100  牧場環境
102  被監視動物
104  タグセンサ
106  インターネットオブシングス(IoT)リンク、IoTリンク
110  監視システム、システム
112  アクセスポイント
112A  アクセスポイント、一次アクセスポイント
112B  アクセスポイント、二次アクセスポイント
118  ハブ、ドローン
120  広帯域リンク
122  他のセンサ
124  生体内センサ
126  ローカルセンサリンク
128  スマートフォン
130  ラップトップ
132  RFIDワンド
136  狭帯域リンク
140  有線バックホールアップリンク、有線バックホールリンク、バックホールリンク
142  セルラバックホールアップリンク
150  クラウド環境、クラウド
152  クラウドサーバ
192  ネットワークセグメント、ネットワークセグメント1
194  ネットワークセグメント、ネットワークセグメント2
196  カバレッジ領域
198  カバレッジ領域
210  ハブ
212  アプリサービス
230  クラウド
232  アプリサービス
250  ユーザアプリケーション
270  ハブ、ハブ/クラウドプラットフォーム
272  農業サービス
274  IoTサービス
276  コアサービス
300  アクセスポイント
302  広帯域インターフェースアンテナ、広帯域アンテナ
304  広帯域インターフェース
312  GPSアンテナ
314  GPSインターフェース
322  IoT無線アンテナ
324  IoT無線インターフェース
332  太陽電池
334  バッテリ
336  充電コントローラ
342  アクセスポイント処理エンジン
344  タグセンサ位置特定エンジン
390  アセンブリ
392  アンテナポール
394  ハブおよびバッテリボックス
400  タグセンサ
402  耳ピン
404  RFIDタグ
406  外部センサ
410  IoTトランシーバ
412  プロセッサ
414  GPS受信機
416  速度計
418  生体内トランシーバ
422  太陽電池
424  バッテリ
426  電力または充電コントローラ
500  生体内感知カプセル
502  生体内センサ
504  プロセッサ
506  生体内トランシーバ
510  電子回路
522  アンテナ
532  バッテリ
534  電力コントローラ
600  IoT通信プロトコルオーバレイ
602  スーパフレーム
604  フレーム
612  ビーコン
614  ビーコンガード時間
616  通信スロット
700  コンピューティングシステム
702  コンピュータプロセッサ
704  メモリ
706  記憶デバイス
708  出力デバイス
710  入力デバイス
712  ネットワーク
【図１Ａ】
2020505798.tif 000003
【図１Ｂ】
2020505798.tif 000004
【図１Ｃ】
2020505798.tif 000005
【図１Ｄ】
2020505798.tif 000006
【図１Ｅ】
2020505798.tif 000007
【図１Ｆ】
2020505798.tif 000008
【図１Ｇ】
2020505798.tif 000009
【図１Ｈ】
2020505798.tif 000010
【図２Ａ】
2020505798.tif 000011
【図２Ｂ】
2020505798.tif 000012
【図３Ａ】
2020505798.tif 000013
【図３Ｂ】
2020505798.tif 000014
【図３Ｃ】
2020505798.tif 000015
【図３Ｄ】
2020505798.tif 000016
【図３Ｅ】
2020505798.tif 000017
【図３Ｆ】
2020505798.tif 000018
【図３Ｇ】
2020505798.tif 000019
【図４Ａ】
2020505798.tif 000020
【図４Ｂ】
2020505798.tif 000021
【図４Ｃ】
2020505798.tif 000022
【図５Ａ】
2020505798.tif 000023
【図５Ｂ】
2020505798.tif 000024
【図６】
2020505798.tif 000025
【図７】
2020505798.tif 000026
【図８】
2020505798.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月5日(2019.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
牧場環境内の家畜を監視するためのシステムであって、
動物に取り付けられ前記動物から監視データを収集するように構成されるタグセンサと、
前記タグセンサから前記収集された監視データを受信し、前記収集された監視データを処理するように構成される第1のアクセスポイントと、
第2のアクセスポイントと、
第3のアクセスポイントと、
前記タグセンサの各々と前記第1、第2、および第3のアクセスポイントとの間に確立されるインターネットオブシングス(IoT)リンクであって、前記第1、第2、および第3のアクセスポイントのIoTリンクカバレッジが前記牧場環境の重複領域において重複する、IoTリンクと、
前記IoTリンクを介する前記タグセンサから前記第1のアクセスポイントへの同期アップリンクを可能にするIoT通信プロトコルオーバレイであって、
前記IoT通信プロトコルオーバレイが前記タグセンサによる前記アクセスポイントへの監視データの送信を管理する、
IoT通信プロトコルオーバレイと、
前記第1のアクセスポイントから前記処理された監視データを受信し、
前記処理された監視データに対するデータ分析を実行し、
ユーザが前記家畜を監視することを可能にするユーザインターフェースを提供する
ように構成されるハブ/クラウドプラットフォームと
を備え、
前記重複領域内の動物の前記タグセンサのうちの1つが、前記IoT通信プロトコルオーバレイを使用して送信を実行し、
前記送信が、前記第1、第2、および第3のアクセスポイントによって受信され、
前記第1、第2、および第3のアクセスポイントが、それぞれ、到着時間差(TDOA)法を使用して、前記第1、第2、および第3のアクセスポイントからの前記タグセンサの距離を推定し、
前記システムが、三角測量を使用して、3つの前記距離に基づいて前記タグセンサの位置を推定し、
前記推定された位置が、前記ハブ/クラウドプラットフォームによって受信される前記処理された監視データ内に含まれる、システム。
【請求項２】
前記システムが、受信信号強度指標(RSSI)法を使用して前記タグセンサのうちの1つの位置を推定する、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記タグセンサのうちの1つの位置が、前記タグセンサのGPSユニットを使用して取得される、請求項1に記載のシステム。
【請求項４】
前記ハブ/クラウドプラットフォームを介して前記ユーザに分析サービスを提供するように構成されるクラウド環境をさらに備え、前記クラウド環境が前記アクセスポイントに動作可能に接続される、請求項1に記載のシステム。
【請求項５】
前記アクセスポイントとクラウド環境との間にインターフェースを確立するように構成されるハブをさらに備え、
前記ハブ/クラウドプラットフォームが、前記ユーザに分析サービスを提供するために、前記ハブ上および前記クラウド環境内で協働して実行される、
請求項1に記載のシステム。
【請求項６】
前記分析サービスが、前記ユーザが前記家畜の健康を監視することを可能にする行動分析を含む、請求項5に記載のシステム。
【請求項７】
前記分析サービスが、前記家畜の前記健康が危険にさらされているとわかったときに警報をトリガするように構成される、請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記ハブ/クラウドプラットフォームの実行が少なくとも部分的に冗長であり、前記ユーザが前記ハブを介してまたは前記クラウドを介してハブ/クラウド機能にアクセスすることを可能にする、請求項5に記載のシステム。
【請求項９】
前記タグセンサのうちの1つが、
前記タグセンサを備える前記動物から測定値を取得するように構成されるセンサと、
前記取得された測定値を処理するように構成されるプロセッサと、
前記処理された測定値を前記第1のアクセスポイントに送信するように構成されるIoTトランシーバと、
前記タグセンサに電力を供給するバッテリと、
前記タグセンサを前記動物に固定するように構成される留め具と
を備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項１０】
前記タグセンサが、前記動物の近傍でRFIDリーダによって読み取られ得る前記動物の識別子を用いてプログラムされるRFIDタグをさらに備える、請求項9に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサが、加速度計、温度プローブ、心拍数センサ、および血圧センサからなるグループから選択される少なくとも1つを備える、請求項9に記載のシステム。
【請求項１２】
前記タグセンサに提供される前記動物の少なくとも1つの生理学的測定値を取得するように構成される生体内感知カプセルをさらに備え、前記タグセンサが前記生理学的測定値を前記第1のアクセスポイントに中継し、
前記タグセンサが、前記少なくとも1つの生理学的測定値を受信するように構成された生体内トランシーバを備える、
請求項9に記載のシステム。
【請求項１３】
前記感知カプセルが、摂取型および埋込み型からなるグループから選択される1つである、請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第1のアクセスポイントが、前記牧場環境内の広帯域機器に広帯域データインターフェースを提供するようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
【請求項１５】
前記広帯域機器が、ドローン、カメラ、ラップトップ、およびスマートフォンからなるグループから選択される少なくとも1つを備える、請求項14に記載のシステム。
【請求項１６】
前記収集された監視データの前記処理が、タグセンサデータの集約、タグセンサデータのフィルタリング、タグセンサデータの融合、タグセンサデータの圧縮、およびタグセンサデータの暗号化からなるグループから選択される少なくとも1つを含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第1のアクセスポイントが前記牧場環境の第1のサイト上に設置され、
第2のアクセスポイントが前記第1のサイトとは別個の、前記牧場環境の第2のサイト上に設置され、
それによって、マルチサイト監視システムを確立する、
請求項1に記載のシステム。
【請求項１８】
第1のテナントに関連する前記動物の第1のサブセットと、第2のテナントに関連する前記動物の第2のサブセットとを別々に監視するように構成され、それによって、マルチテナント監視システムを確立する、請求項1に記載のシステム。
【国際調査報告】
2020505798.tif 000028
2020505798.tif 000029
2020505798.tif 000030
2020505798.tif 000031