DE69634844T2 - Verwendung eines "Murmel"-Modus in Güterordnung zur Datenerfassung von Frachtsensoren - Google Patents
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Description
- Diese Erfindung betrifft Warengutverfolgen und spezieller Verfolgen von Warengütern einschließlich Frachtgütern und Fahrzeugen, wobei das globale Positioniersystem (GPS) verwendet wird. Die Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber einem solchen Warengutverfolgungssystem, das zusätzlich dazu, dass es einen Standort meldet, den Zustand und die Unversehrtheit von Frachtgütern, die befördert werden, meldet.
- Frachtgüter, die von einer Herstellungsfabrik, einem Lagerhaus oder einem Einlaufhafen zu einem Bestimmungsort befördert werden, werden normalerweise verfolgt, um ihre rechtzeitige und sichere Auslieferung zu gewährleisten. Ein Verfolgen ist bisher zum Teil durch Verwendung von Frachtdokumenten und verkäuflichen Instrumenten bewerkstelligt worden, von denen einige mit den Frachtgütern transportiert werden und von denen andere durch Post oder Kurier zu einem Empfangsbestimmungsort gesandt werden. Dieses Verfolgen anhand von Dokumenten liefert eine Aufzeichnung, die nur bei sicherer Auslieferung und Annahme der Frachtgüter beendet ist. Jedoch muss man während des Transports manchmal den Standort der Frachtgüter kennen. Eine Kenntnis des Standorts von Frachtgütern kann für eine Bestandskontrolle, Ablaufsteuerung und Überwachung verwendet werden.
- Versender haben Information über den Standort von Frachtgütern durch Verfolgen ihrer Fahrzeuge zur Verfügung gestellt, wobei ihnen bekannt ist, welche Frachtgüter auf diesen Fahrzeugen geladen sind. Frachtgüter sind häufig an Bord von z.B. Frachtcontainern oder Container-LKWs geladen, die wiederum an Bord von Schienenfahrzeugen geladen sind. Verschiedene Geräte sind verwendet worden, um solche Fahrzeuge zu verfolgen. Im Fall von Schienenfahrzeugen sind passive auf den Wagen montierte Radiofrequenz(RF)-Transponder verwendet worden, um eine Abfrage von jedem Wagen zu erleichtern, wenn er an einer Zwischenstation vorbeifährt, und um die Identifizierung des Wagens zur Verfügung zu stellen. Diese Information wird dann durch ein ausgestrahltes Signal oder eine drahtgebundene Leitung zu einer Zentralstation gesendet, die die Standorte von Wagen verfolgt. Diese Technik ist jedoch insofern unzulänglich, als, immer wenn ein spezielles Schienenfahrzeug auf einer Ausweichstelle für eine lange Zeitspanne bleibt, es an keiner Zwischenstation vorbeifährt. Außerdem sind Zwischenstationsinstallationen kostspielig, wobei ein Kompromiss erforderlich ist, der abhängig vom Verfolgungslayout zu Zwischenstationen führt, die in variierenden Abständen installiert sind. Folglich variiert bei der Eisenbahn die Präzision einer Standortsinformation von Ort zu Ort.
- Kürzlich sind mobile Verfolgungseinheiten verwendet worden, um verschiedene Typen von Fahrzeugen, wie z.B. Züge, zu verfolgen. Eine Kommunikation ist mittels Zellularmobiltelefon oder RF-Funkverbindung bereitgestellt worden. Solche mobilen Verfolgungseinheiten sind im Allgemeinen an Bord der Lokomotive installiert, die eine fertige Energiequelle liefert. Jedoch ist im Fall von Frachtcontainern, Container-LKW-Anhängern und Schienenfahrzeugen eine ähnliche Energiequelle nicht leicht verfügbar. Mobile Verfolgungseinheiten, die an Containern und Fahrzeugen angebracht werden sollen, müssen energieeffizient sein, um einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb bereitzustellen. Typischerweise umfasst eine mobile Verfolgungseinheit einen Navigationsgerätesatz, wie z.B. einen Empfänger eines globalen Positioniersystems (GPS), oder einen anderen geeigneten Navigationsgerätesatz, der auf Navigationssignale anspricht, die durch einen Satz von Navigationsstationen gesendet werden, die entweder im Weltraum oder auf der Erde stationiert sind. In jedem Fall kann der Navigationsgerätesatz auf Grundlage der Navigationssignale Daten bereitstellen, die den Fahrzeugstandort anzeigen. Zusätzlich kann die mobile Verfolgungseinheit einen geeigneten Strahler von elektromagnetischer Energie umfassen, um die Standortsdaten des Fahrzeugs und andere Daten, die von Fühlern an Bord des Fahrzeugs gewonnen sind, zu einer entfernten Stelle zu senden. Augenblickliche Verfahren einer Warengutlokalisierung erfordern, dass jeder verfolgte Gegenstand einzeln mit Hardware ausgerüstet wird, die einen Standort bestimmt und ihn zu einer Zentralstation meldet. Auf diese Weise ist ein verfolgtes Warengut in vollständiger "Unkenntnis" über andere Warengüter, die befördert werden, oder deren mögliche Beziehung zu ihm selbst. Beim Melden zur Zentralstation erfordert ein solches System eine Bandbreite, die sich ungefähr nach der Anzahl von Warengütern bemisst, die gemeldet werden. Der gesamte Energieverbrauch über ein ganzes solches System bemisst sich auch nach der Anzahl von verfolgten Warengütern. Weiter, da sowohl der Navigationsgerätesatz als auch der Strahler Geräte sind, die, wenn sie mit Energie versorgt werden, im Allgemeinen einen großen Teil der gesamten elektrischen Energie erfordern, die durch die mobile Verfolgungseinheit verbraucht wird, ist es wünschenswert, die respektiven Raten zu steuern, bei denen solche Geräte respektiv aktiviert werden, und ihre respektiven Einschaltdauern zu begrenzen, um den gesamten Energieverbrauch der mobilen Verfolgungseinheit zu minimieren.
- Die meisten augenblicklichen Warengutverfolgungssysteme sind terrestrische Systeme, bei denen eine Funkeinheit auf dem Warengut Information zu Zwischenstationen eines festen Netzes sendet, wie z.B. das öffentliche bewegliche Landfunknetz oder ein Zellularnetz. Diese Netze weisen keine allgegenwärtige Verbreitung auf, und die Warengutverfolgungseinheiten sind kostspielig. Ein LKW-Verfolgungssystem auf Satellitenbasis, das von Qualcomm Inc. entwickelt wurde, bekannt als OMNITRACS, ist in den Vereinigten Staaten und Canada im Betrieb. Dieses System erfordert eine spezialisierte Richtantenne und beträchtliche Energie zum Betrieb, während ein Fahrzeugstandort, der von zwei Satelliten hergeleitet ist, mit einer Genauigkeit von etwa einem Viertelkilometer erhalten wird. Burns et al., US-Patent 5,129,605, beschreibt ein Schienenfahrzeugpositioniersystem, das auf der Lokomotive eines Zugs installiert ist, und das als Eingaben zur Erzeugung einer Standortsmeldung einen GPS-Empfänger, ein Radtachometer, Transponder und manuelle Eingaben vom Lokomotivführer verwendet.
- In einem Warengutverfolgungssystem, das in der US-A-5,691,980 und der US-A-5,588,005 offenbart ist, wird ein Verfolgungssystem, das auf einem "Murmel"-Modus-Lokaldatennetz beruht, verwendet, um Daten zu erzeugen, die zu einer Zentralstation gesendet werden. In diesem Warengutverfolgungssystem gibt es zwei Modi einer Kommunikation. Ein Modus ist eine Kommunikation zwischen der Zentralstation und den Verfolgungseinheiten, die normalerweise über Satellit erfolgt. Der zweite Modus ist ein lokales Datennetz zwischen Verfolgungseinheiten, der als der "Murmel"-Modus bezeichnet wird. Eine der mobilen Einheiten, die als die Mastereinheit bezeichnet wird, kommuniziert mit der Zentralstation. Während dieses Warengutverfolgungssystem ein zuverlässiges und genaues System liefert, um Warengüter beim Transport zu verfolgen, gibt es Situationen, wenn der Zustand und/oder die Unversehrtheit der Frachtgüter, die befördert werden, auch überwacht werden müssen. Solche Frachtgüter können temperatur- und stoßempfindlich sein oder einen besonders hohen Eigenwert aufweisen.
- Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Weg bereitzustellen, den Zustand und/oder die Unversehrtheit von Frachtgütern beim Transport unter Verwendung eines lokalen Datennetzes von verfolgten Warengütern zu überwachen.
- Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Verfolgen und Erfassen von Daten von Frachtsensoren gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
- Vorzugsweise sind autonome elektronische Sensoren an der Fracht, die befördert wird, befestigt oder in ihr enthalten. Diese Sensoren kommunizieren mit der Warengutverfolgungseinheit über einen Murmel-Modus-Transceiver von dem Typ, der in den zuvorerwähnten Anmeldungen von Welles et al. und Ail et al. beschrieben sind. Die Verfolgungseinheit weist das Vermögen auf, die Frachtsensordaten bei Bedarf, bei einer Ausnahme oder bei einem vorbestimmten Ablaufplan, der durch die Zentralstation erstellt ist, zur Zentralstation weiterzuleiten. Eine Kommunikation zwischen den Frachtsensoren und der Verfolgungseinheit kann unidirektional (d.h. Sensor zu Verfolgungseinheit) oder bidirektional sein. Mehrere Sensoren können mit jeder Verfolgungseinheit kommunizieren.
- Die Erfindung kann durch Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen am besten verstanden werden.
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1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Warengutverfolgungssystems, das mobile Verfolgungseinheiten verwendet und gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung arbeitet. -
2 ist ein Blockdiagramm, das in weiterer Einzelheit eine mobile Verfolgungseinheit darstellt, wie in dem Warengutverfolgungssystem, das in1 dargestellt ist, verwendet; -
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Organisation des mobilen lokalen Datennetzes veranschaulicht, das durch das Warengutverfolgungssystem implementiert ist; -
4 ist ein Blockdiagamm eines Sensors, der auf einem Frachtbeforderungsfahrzeug in dem Warengutverfolgungssystem, das in1 dargestellt ist, verwendet wird; und -
5 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess darstellt, durch den eine Verfolgungseinheit eine Sensorübertragung detektiert und Mitteilungen zur Zentralstation in dem Warengutverfolgungssystem, das in1 dargestellt ist, weiterleitet. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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1 veranschaulicht mobile Verfolgungseinheiten, die Navigationssignale von einer GPS-Satellitenkonstellation verwenden, obwohl wie oben nahegelegt, andere Navigationssysteme anstelle von GPS verwendet werden können. Ein Satz von mobilen Verfolgungseinheiten10A –10D ist in respektiven Frachtbeforderungsfahrzeugen12A –12D installiert, die zu verfolgen oder zu überwachen sind. Eine Kommunikationsverbindung14 , wie z.B. eine Satellitenkommunikationsverbindung durch einen Kommunikationssatelliten16 , kann zwischen jeder mobilen Verfolgungseinheit (im Folgenden kollektiv mit10 bezeichnet) und einer entfernten Zentralstation18 zur Verfügung gestellt werden, die durch einen oder mehrere Bedienpersonen bemannt ist und geeignete Anzeigegeräte und dergleichen zum Anzeigen von Standorts- und Zustandsinformation für jedes mit einer respektiven mobilen Verfolgungseinheit ausgerüstete Fahrzeug aufweist. Die Kommunikationsverbindung14 kann bequem zum Senden von Fahrzeugzuständen oder -ereignissen, die mit geeigneten Fühlern gemessen werden, verwendet werden. Die Kommunikationsverbindung14 kann unidirektional (von mobilen Verfolgungseinheiten zur entfernten Zentralstation) oder bidirektional sein. Bei einer bidirektionalen Kommunikationsverbindung können Mitteilungen und Befehle zu Verfolgungseinheiten gesandt werden, wodurch eine Zuverlässigkeit der Kommunikation weiter verbessert wird. Eine Konstellation von GPS-Satelliten, wie z.B. GPS-Satelliten20A und20B , liefert hochgenaue Navigationssignale, die verwendet werden können, um Fahrzeugstandort und -geschwindigkeit zu bestimmen, wenn die Signale durch einen geeigneten GPS-Empfänger gewonnen werden. - Kurz gesagt, das GPS wurde durch das US Department of Defense entwickelt und im Verlauf der 1980er Jahre nach und nach in Dienst gestellt. Die GPS-Satelliten senden konstant Funksignale bei einer L-Band-Frequenz unter Verwendung von Spread-Spektrum-Techniken. Die gesendeten Funksignale tragen Pseudozufallszahlenfolgen, die es Benutzern ermöglichen, einen Standort auf der Oberfläche der Erde (innerhalb ungefähr 100 Fuß), eine Geschwindigkeit (innerhalb etwa 0,1 MPH) und eine präzise Zeitinformation zu bestimmen. GPS ist ein besonders attraktives Navigationssystem zur Verwendung, sei es, dass die respektiven Umlaufbahnen der GPS-Satelliten gewählt werden, um eine weltweite Verbreitung bereitzustellen, oder sei es, dass solche hochgenauen Funksignale Benutzern durch die US-Regierung kostenlos zur Verfügung gestellt werden.
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2 ist ein Blockdiagramm einer mobilen Verfolgungseinheit10 , die einen Navigationsgerätesatz50 umfasst, der Daten erzeugen kann, die im Wesentlichen dem Fahrzeugstandort entsprechen. Eine Wahl des Navigationsgerätesatzes hängt von dem speziellen Navigationssystem ab, das verwendet wird, um Navigationssignale an eine beliebige gegebene mobile Verfolgungseinheit abzugeben. Vorzugsweise ist der Navigationsgerätesatz ein GPS-Empfänger, wie z.B. ein Mehrkanalempfänger; jedoch können andere Empfänger, die zur Gewinnung von Signalen von einem entsprechenden Navigationssystem konzipiert sind, alternativ verwendet werden. Z.B. kann, abhängig von den Fahrzeugstandortsgenauigkeitserfordernissen, der Navigationsgerätesatz einen Loran-C-Empfänger oder einen anderen solchen Navigationsempfänger, der weniger hochgenau als ein GPS-Empfänger ist, umfassen. Weiter kann der Navigationsgerätesatz bequemerweise einen Transceiver umfassen, der inhärent bidirektionale Kommunikation mit einer Zentralstation liefert und den Bedarf an einem separaten Betreiben einer zusätzlichen Komponente vermeidet, um eine solche bidirektionale Kommunikation zu implementieren. Kurz gesagt, würde ein solcher Transceiver eine Implementierung von Satelliten-Abstandsmesstechniken ermöglichen, wobei der Fahrzeugstandort an der Zentralstation einfach durch eine Verwendung von Abstandsmessungen zu dem Fahrzeug und der Zentralstation von zwei Satelliten bestimmt wird, deren Position im Raum bekannt ist. Der Bedarf an Energie durch einen solchen Navigationsgerätesatz auferlegt eine ernste Beschränkung für einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb der mobile Verfolgungseinheit an Bord von Fahrzeugen, die typischerweise keine Energieversorgungen mitführen (z.B. Frachtcontainer, Schienenfahrzeuge, die zum Transport von Fracht verwendet werden, LKW-Anhänger usw.). Typische GPS-Empfänger, die im Augenblick erhältlich sind, erfordern im Allgemeinen so viel wie zwei Watt von elektrischer Leistung zum Betrieb. Damit der GPS-Empfänger einen ermittelten Standort liefern kann, muss der Empfänger für eine gewisse minimale Zeitspanne mit Energie versorgt werden, um ausreichend Signalinformation von einem gegebenen Satz von GPS-Satelliten zu gewinnen, um eine Navigationslösung zu erzeugen. Ein Schlüsselvorteil der vorliegenden Erfindung ist das Vermögen, die durch die mobile Verfolgungseinheit verbrauchte Energie wesentlich zu verringern, indem die Aktivierungs- oder Verwendungsrate für den Navigationsgerätesatz und andere Komponenten der mobilen Verfolgungseinheit selektiv verringert werden. Insbesondere, wenn, während das Fahrzeug stationär ist, die Aktivierungsrate für den Navigationsgerätesatz verringert wird, dann kann die durch die mobile Verfolgungseinheit verbrauchte Energie wesentlich verringert werden, z.B. um einen Faktor von mindestens einhundert. - Die mobile Verfolgungseinheit
10 umfasst einen Kommunikationstransceiver52 , der vom Navigationsgerätesatz50 funktional unabhängig ist. Wenn der Navigationsgerätesatz einen Transceiver umfasst, kann die Funktion des Transceivers52 durch den Transceiver des Navigationsgerätesatzes ausgeführt werden. Sowohl der Kommunikationstransceiver52 als auch der Navigationsgerätesatz50 werden durch einen Controller58 betätigt, der Taktsignale von einem Taktgebermodul60 empfängt. Der Transceiver52 kann die Fahrzeugstandortsdaten mittels einer Kommunikationsverbindung14 (1 ) zur Zentralstation senden und Befehle von der Zentralstation mittels derselben Verbindung empfangen. Wenn ein GPS-Empfänger verwendet wird, können der GPS-Empfänger und der Transceiver bequem als eine einzige Einheit integriert werden, um einen Wirkungsgrad einer Installation und eines Betriebs zu maximieren. Ein Beispiel für eine solche integrierte Einheit ist die integrierte Galaxy-InmarsatC/GPS-Einheit, die von Trimble Navigation, Sunnyvale, Kalifornien, erhältlich ist und zur Datenkommunikation und Positionsmeldung zwischen der Zentralstation und der mobilen Verfolgungseinheit bequem konstruiert ist. Eine einzige Antenne flacher Bauform54 kann sowohl zur GPS-Signal-Gewinnung als auch Satellitenkommunikation verwendet werden. - Eine leistungsschwache Kurzstreckenfunkverbindung ermöglicht ein Verbinden der nahegelegenen Verfolgungseinheiten in einem Netz, um eine Leistung zu minimieren und eine hohe Zuverlässigkeit und Funktionalität eines solchen Netzes aufrechtzuerhalten. Wie in
2 dargestellt, sind zusätzlich zu einer Energiequelle62 (die einen Batteriesatz umfasst, der durch ein Array von Solarzellen66 durch eine Ladeschaltung64 aufgeladen werden kann) ein GPS-Empfänger50 , ein Kommunikationstransceiver52 und verschiedene System- und Fahrzeugsensoren68A –68D dargestellt, wobei jede Verfolgungseinheit einen leistungsschwachen lokalen Transceiver70 und einen Mikroprozessor72 umfasst. Der Mikroprozessor72 ist mit sämtlichen anderen Elementen der Verfolgungseinheit durch eine Schnittstelle verbunden und weist eine Kontrolle über sie auf. Der Transceiver70 kann ein im Handel erhältlicher Spread-Spektrum-Transceiver sein, wie z.B. diejenigen, die im Augenblick in drahtlosen lokalen Datennetzen verwendet werden. Der Spread-Spektrum-Transceiver70 ist mit seiner eigenen Antenne flacher Bauform74 ausgerüstet. - Unter Verwendung des lokalen Transceivers
70 kommuniziert der Mikroprozessor72 mit allen anderen Verfolgungseinheiten im Kommunikationsbereich, wobei ein dynamisch konfiguriertes lokales Datennetz (LAN) gebildet wird, das nachstehend als ein "Murmel-Netz" bezeichnet wird. Ein solches Murmel-Netz ist allgemein in3 dargestellt. Wenn ein Zug mehrere Güterwagen821 ,822 , ...,82n aufweist, die mit diesen Verfolgungseinheiten des Typs, der in3 dargestellt ist, ausgerüstet sind, tauschen sämtliche diese Einheiten Information aus. Weil jeder Mikroprozessor mit der Energiequelle seiner eigenen respektiven Verfolgungseinheit eine Schnittstelle bildet, kann der Zustand von verfügbarer Energie für jede Verfolgungseinheit auch ausgetauscht werden. Sobald diese Information verfügbar ist, wird dann die Einheit mit der am meisten verfügbaren Energie (d.h. am vollständigsten aufgeladenen Batterien) der designierte Master, wobei die anderen Verfolgungseinheiten die Slaves sind. Die Masterverfolgungseinheit führt die GPS-Standorts- und Geschwindigkeitsempfangsfunktion aus, setzt diese Daten zusammen mit der Identifizierung (IDs) von sämtlichen anderen Verfolgungseinheiten auf dem Zug zusammen und sendet diese Information über einen Kommunikationssatelliten86 periodisch in einem einzigen Paket zu einer Zentralstation84 . - Ein Sensor des Typs, der in die oder auf die zu überwachenden Frachtgüter plaziert ist, ist in Blockdiagrammform in
4 dargestellt. Die grundlegende Schaltungsanordnung umfasst einen Sender100 , der mit einer Antenne102 gekoppelt ist, einen Mikrocontroller104 und einen Taktgeber106 , der den Sender triggert, um Daten auf einer periodischen Basis zu senden, z.B. alle fünfzehn Minuten. Der Taktgeber, Mikrocontroller und Sender werden alle durch eine Batterie108 mit Energie versorgt. Einer oder mehrere Umweltsensoren, wie beispielsweise ein Temperatursensor110 und ein Beschleunigungsmesser112 sind mit dem Mikrocontroller104 gekoppelt, um respektiv Temperatur und Stöße zu überwachen, denen die Frachtgüter beim Transport ausgesetzt sind. Die Ausgangssignale der Umweltsensoren werden dem Mikrocontroller104 zugeführt, der eine geeignete A/D-Umsetzung der Signale und Formatieren der Daten zur Übertragung durch den Sender100 liefert. Das durch die Antenne102 ausgestrahlte Signal wird durch die Antenne74 (2 ) der Verfolgungseinheit empfangen. - Die in
4 dargestellten Sensoren können jeweils bidirektionale Geräte sein, in welchen Fall der Sender100 durch einen Transceiver ersetzt ist. Dies ermöglicht, dass die Verfolgungseinheit den Mikrocontroller104 auf den augenblicklichen Zustand der Frachtgüter abfragt. Eine solche Abfragung kann z.B. durch die Zentralstation initiiert werden, oder die Verfolgungseinheit kann programmiert sein, um den Sensor auf einer periodischen Basis abzufragen. - Die Überwachungsdaten für alle Klassen von Frachtgütern sind nicht dieselben. Für einige Frachtgüter ist Temperatur ein kritischer Umweltfaktor und der Temperatursensor
110 ist deshalb vorgesehen. Für Frachtgüter, die hochempfindlich auf Stöße reagieren, ist der Beschleunigungsmesser112 vorgesehen. Für Frachtgüter mit einem hohen Eigenwert kann eine Seriennummer für die Frachtgüter als ein Monitor der Unversehrtheit der Frachtgüter gemeldet werden. Die Seriennummer kann in einen elektronisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) im Mikrocontroller104 zum Zeitpunkt einer Verladung programmiert werden, wenn der Sensor an den Frachtgütern befestigt wird oder sonst in Bezug zu ihnen positioniert wird. Egal, welche Daten gemeldet werden müssen, die grundlegende Konstruktion des Sensors kann eine hochintegrierte Bauweise sein, die kostengünstig in großen Mengen herzustellen ist. - Wenn eine Verfolgungseinheit an der Außenseite eines Metallcontainers befestigt wird, wie z.B. einem Schienenfahrzeug, LKW-Anhänger oder Container für den kombinierten Verkehr, wird ein kleines Loch durch die Containerwand direkt hinter der Verfolgungseinheit gemacht. Eine Hilfsantenne
74a (2 ), die klein genug ist, um durch dieses Loch in der Containerwand zu passen, wird durch das Loch zur Innenseite des Containers hindurchgeführt. Die Verfolgungseinheit kann auf eine von zwei unterschiedlichen Weisen konstruiert sein, um diese Hilfsantenne zu verwenden. Jede von sowohl der innenbefindlichen Hilfsantenne74a als auch der außenbefindlichen Antenne74 ist mit dem Spread-Spektrum-Transceiver70 dauernd verbunden, oder der Mikroprozessor72 schaltet zwischen den zwei Antennen während unterschiedlicher Zugriffsmodi. - Mehrere Typen von Standardsensoren können verwendet werden, wobei die Temperatur- und Stoßsensoren bloß Beispiele sind. Eine Übertragung einer Seriennummer, die unabhängig oder in Verbindung mit einer Übertragung der erfassten Umweltbedingungen vorgenommen werden kann, liefert eine Form einer sich bewegenden Bestandsaufnahme (oder Verlustkontrolle) für jedes Frachtstück. Dies führt zu einem vollständigen Tallieren davon, welche Fracht sich tatsächlich im Container befindet, von dem Zeitpunkt an, wenn sie geladen wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn sie entfernt wird.
- Ein Kunde fordert den Typ von Dienst an, der gewünscht wird, indem er mit der Zentralstation kommuniziert. Basierend auf dem Typ von Dienst, der angefordert ist, sendet die Zentralstation eine Mitteilung zur durch den Container mitgeführten Verfolgungseinheit, die die Verfolgungseinheit für die Dauer der Verladung in den Betriebsmodus, der die angeforderten Dienste liefert, versetzt. Ein Betriebsmodus könnte sein, alle gesendeten Temperatursignale zu überwachen. Wenn eine beliebige Frachttemperatur über die Schwellenwerte ansteigen oder unter sie fallen sollte, die durch den Kunden zur Verfügung gestellt werden, wird eine sofortige oder planmäßige Meldung dieser Tatsache vorgenommen, wie durch die Kundenanforderung bestimmt. Ein anderer Betriebsmodus könnte sein, alle Frachtseriennummern in einem Container zu tallieren und sie zur zentralen Anlage zu melden, wenn sich der Container zu bewegen beginnt (z.B. bei Initiierung einer Verladung). Immer wenn die Frachtseriennummern zufällig nicht mehr gemeldet werden würden, würde ihre Entfernung von der innenbefindlichen Tallierung auch gemeldet. Dies würde ermöglichen, dass die Zentralstation ein computerisiertes Verfolgen von einzelnen Frachtstücken zu Versendern oder Empfängern auf Echtzeitbasis liefert.
- Weil die in die Fracht platzierten Sensoren wünschenswert klein und kostengünstig sind, sind sie batteriebetrieben, vorzugsweise mit sehr geringem mittlerem Energieverbrauch. Die Warengutverfolgungseinheiten stehen unter ähnlichen Beschränkungen geringen Energiebedarfs. Um die Gesamtenergie, die durch sowohl Sensor als auch Verfolger verbraucht werden, zu minimieren, wird eine Ablaufsteuerung oder Kommunikation zwischen Sensor und Verfolgungseinheit ausgeführt, wie im Flussdiagramm von
5 veranschaulicht. Die Verfolgungseinheit weist einen hochgenauen Taktgeber auf, der ermöglicht, dass der Mikroprozessor74 (2 ) zu einer vorbestimmten Zeit mit Energie versorgt wird. Jeder Sensor wird eingestellt, um sein Signal alle fünfzehn Minuten (z.B.) zu senden, und der Datenburst vom Sensor dauert 0,1 Sekunden. Jede nachfolgende Übertragung vom Sensor tritt fünfzehn Minuten nach der vorhergehenden auf, mit einem möglichen Fehler von 0,3 Sekunden. Während einer Frachtbeladung oder bei einem Befehl von der Zentralstation überwacht die Verfolgungseinheit die Frachtsensoren ununterbrochen länger als fünfzehn Minuten oder "lauscht" ihnen. Dies ist in5 bei Schritt501 veranschaulicht und wird durch Einschalten des Empfängerteils des Transceivers70 der Verfolgungseinheit bewerkstelligt (2 ). Wenn Übertragungen vom Sensor empfangen werden, wie bei Entscheidungsschritt502 detektiert, werden die genauen Ankunftszeiten von allen Signalen von den Frachtsensoren durch die Verfolgungseinheit bei Schritt503 aufgezeichnet. Ein Test wird beim Entscheidungsblock504 durchgeführt, um zu bestimmen, ob das Zeitintervall zum Lauschen nach Frachtsensorübertragungen abgelaufen ist. Wenn nein, schleift der Prozess zurück zum Schritt501 , um nach mehr Übertragungen zu lauschen. Wenn die Zeit zum Lauschen nach Frachtsensorübertragungen abgelaufen ist, ist die Liste, die bei Schritt503 aufgezeichnet wird, vollständig, und die Verfolgungseinheit geht bei Schritt505 in einen Bereitschafts- oder "Ruhe"-Modus. - Für die Dauer der Verladung bleibt die Verfolgungseinheit im "Ruhe"-Modus, bis 0,5 Sekunden vor der nächsten planmäßigen Frachtsensormitteilung. Diese Zeit wird bei Schritt
506 detektiert, und zu diesem Zeitpunkt wird der innenbefindliche Murmel-Modus-Spread-Spektrum-Transceiver70 (2 ) bei Schritt507 eingeschaltet. Es wird bei Entscheidungsschritt508 ein Test vorgenommen, um zu bestimmen, ob die Frachtsensormitteilung empfangen worden ist. Wenn ja, wird ihre Ankunftszeit für den Ablaufplan protokolliert, um die Verfolgungseinheit für die nächste Mitteilung bei Schritt509 mit Energie zu versorgen. Jegliche Maßnahme, die durch die Mitteilung erforderlich ist, die gerade empfangen ist, wird bei Entscheidungsschritt510 ergriffen, und dann wird die Verfolgungseinheit durch Rückschleifen zurück zum Schritt505 wieder in einen "Ruhe"-Modus versetzt, um einen Energieverbrauch zu verringern. Wenn eine planmäßige Mitteilung nicht empfangen wird, wird dies bei Schritt511 ins Protokoll eingetragen, bevor der Prozess zurück zum Funktionsblock505 schleift.
Claims (12)
- Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren, umfassend die Schritte: Befestigen einer Verfolgungseinheit (
10 ) an jedem respektiven Container (12 ,82 ) einer Fracht, die zu verfolgen ist; gekennzeichnet durch Platzieren eines Umgebungssensors (56 ,68 ) in der Nähe von Frachtgut in mindestens einigen von den Containern, an denen Verfolgungseinheiten befestigt sind, wobei jeder der Sensoren eine in periodischen Zeitabständen erfasste Umgebungsbedingung überträgt; Überwachen (501 ) bei jeder Verfolgungseinheit von Übertragungen von einem speziellen Sensor der Umgebungssensoren, der in der Nähe des Frachtguts in einem speziellen Container platziert ist, an dem besagte jede Verfolgungseinheit befestigt ist, für eine erste vorbestimmte Zeitspanne; Protokollieren (503 ) bei besagter jeder Verfolgungseinheit von Zeiten eines Empfangs von Übertragungen von den Umgebungssensoren; danach, Überwachen (502 ) bei besagter jeder Verfolgungseinheit von Übertragungen von dem speziellen Sensor der Umgebungssensoren für eine zweite vorbestimmte Zeitspanne, wobei sich die zweite vorbestimmte Zeitspanne auf Zeiten richtet, die von den protokollierten Zeiten hergeleitet sind; und Aufzeichnen (509 ) bei besagter jeder Verfolgungseinheit von Daten, die durch den speziellen Sensor der Umgebungssensoren übertragen werden. - Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 1, umfassend den zusätzlichen Schritt nach Protokollieren von Zeiten eines Empfangs von Übertragungen von den Umgebungssensoren: Anhalten (
505 ) eines Überwachens von Übertragungen von dem speziellen Sensor der Umgebungssensoren bis zum Beginn der zweiten vorbestimmten Zeitspanne. - Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 2 und weiter umfassend die Schritte: Detektieren (
502 ) bei besagter jeder Verfolgungseinheit von Übertragungen, die von dem speziellen Sensor der Umgebungssensoren empfangen werden; und Aufzeichnen (509 ) bei besagter jeder Verfolgungseinheit von in den detektierten Übertragungen enthaltenen Mitteilungen. - Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 3 und weiter umfassend den Schritt: Aufzeichnen (
512 ) bei besagter jeder Verfolgungseinheit eines vergeblichen Versuchs, für den speziellen Sensor der Umgebungssensoren eine Mitteilung zu detektieren. - Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 3 und weiter umfassend den Schritt: Übertragen (
507 ) von aufgezeichneten Mitteilungen zu einer Zentralstation (84 ). - Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 5, bei dem die aufgezeichneten Mitteilungen zu der Zentralstation auf einer periodischen Grundlage übertragen werden.
- Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 5, bei dem die aufgezeichneten Mitteilungen zu der Zentralstation übertragen werden, wenn besagte jede Verfolgungseinheit durch die Zentralstation abgefragt wird.
- Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 5, bei dem die aufgezeichneten Mitteilungen unmittelbar nach Empfang zu der Zentralstation übertragen werden, wenn eine Ausnahmesituation detektiert wird.
- Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 1 und weiter umfassend die Schritte: Bilden von mindestens einem dynamischen mobilen lokalen Datennetz, umfassend eine Mehrzahl von Verfolgungseinheiten (
10A ,10B ,10C ,10D ), wobei jede der Verfolgungseinheiten im lokalen Datennetz ein Knoten des Netzes ist; Zuweisen von einer der Verfolgungseinheiten im lokalen Datennetz, so dass sie eine Master-Verfolgungseinheit ist, wobei andere Verfolgungseinheiten im lokalen Datennetz eine Rolle von Slave-Verfolgungseinheiten annehmen; und Übertragen von Daten von allen Knoten des lokalen Datennetzes zur Zentralstation von nur der Master-Verfolgungseinheit. - Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 1, bei dem der Umgebungssensor einen Temperatursensor (
68A ) umfasst. - Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 1, bei dem der Umgebungssensor einen Stoßsensor (
56 ) umfasst. - Verfahren zur Verfolgung von und Erfassung von Daten von Frachtsensoren nach Anspruch 1, bei dem Übertragungen von dem Umgebungssensor eine Kennnummer umfassen, die dem Frachtgut im Container zugeordnet ist, an dem die Verfolgungseinheit befestigt ist.
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