接地マリンターミナル操作におけるコンテナを追跡するためのシステムおよび方法
マリンターミナル内に含まれる貨物専用コンテナを追跡するシステムは、コンテナ取扱い機器上に配置されるよう構成され、コンテナ取扱い機器が取り扱うコンテナの場所に影響を与えるイベントに基づいて無線RF信号を送信するように動作可能なタグトランスミッタを含む。タグトランスミッタから無線RF信号を受信するマリンターミナル内の周知の場所に間隔を空けた複数のアクセスポイントが配置される。イベントが発生した時間にタグトランスミッタを位置特定し、プロセッサはコンテナの場所を特定するために、位置特定アクセスポイントに動作可能に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、先に出願された2004年8月12日出願の同時係属の仮出願第60/601,679号に基づく。
【0002】
本発明は、リアルタイム位置特定システム(RTLS)に関し、より詳細には、本発明は、マリンターミナルにおいてコンテナを追跡するためのリアルタイム位置特定システムに関する。
【背景技術】
【0003】
現代のマリンターミナルは、拡張するにしても使用可能な用地がほとんどない限られた空間の区域で増加し続けるコンテナを効率よく処理する必要がある。世界的にコンテナの総量が急速に増加し続けており、新たなより大きなコンテナ船が操業開始しているので、容量の需要が増大し続けている。特定のコンテナは、要求に応じて数千ものコンテナの中でいかなる所与の時間にも位置特定すべきであるが、貨物トラック、スイッチトラクタ、車両コンテナシャーシ、上部および側面のピックローダ、およびガントリーおよび岸壁クレーンの正確なリアルタイムコンテナ特定および追跡システムがない場合、これは難しい場合がある。コンテナの位置特定は、コンテナがターミナル中で処理することができる多数の方法により複雑化する場合もある。例えば、いくつかのコンテナは大型船舶または鉄道で到着し、外部トラックによりチェックインゲートを通して進められる。コンテナは一度ターミナルに入ると、そのコンテナはターミナルのシャーシまたはボムカートに駐車されるか、またはシャーシから除去され、発送コンテナのスタック上部に配置されることができる。コンテナが取り出されようとする場合、そのコンテナはマリンターミナルにある数千のコンテナの中で位置特定される必要がある。これらのコンテナは、ターミナルの機器と共にクライアントのトラクタを使用して外部のドライバによってターミナル周囲を移動されるか、またはマリンターミナルのドライバによって移動される場合がある。
【0004】
ターミナル内の各コンテナの在庫およびトラックを維持することは困難であり、多数のコンテナと、コンテナをターミナル中で移動する様々な方法があるため、必要とされる特定のコンテナを位置特定することは困難である。また、マリンターミナルは円滑に運営されていない場合があり、これが位置特定システムを複雑化している。
【0005】
コンテナを大型船舶からシャーシに分離するなど、マリンターミナル中でコンテナを処理するために様々なシステムが使用される。例えば、コンテナは大型船舶または鉄道でマリンターミナルに到着する場合がある。他のコンテナは大型船舶から陸上に分離される場合がある。コンテナが大型船舶または鉄道でマリンターミナルに到着する場合、それらコンテナは、シャーシ上に駐車するのではなく、積み重ねるためにボムカートに「分離」または配置することができる。他のコンテナはゲートでチェックインすることができる。大型船舶または鉄道で到着するのではなく、コンテナは中央チェックインゲートを通って到着する場合もある。マリンターミナルの顧客に雇われたドライバはチェックインするためにゲートに到着する。そこでドライバは、ハイウェー通行料サービスエリアのようにゲートを通過する。このゲートでは、コンテナに関する情報が収集される。その後、ドライバは、シャーシとコンテナを特定の位置に駐車するか、コンテナを陸上に分離するよう指示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
コンテナを処理するシステムがこのように多数あるので、マリンターミナル内でコンテナを追跡することは困難である。マリンターミナル中のコンテナの移動を追跡することは重要である。それは、置き場所を誤ったコンテナを探すことは、時間と労賃を要するからであり、また物品の発送時間を増やすからである。
【0007】
従来システムは、各コンテナに配置された、明るい色の、非常に特徴的なステッカー磁気を使用する。マリンターミナルの従業員は、その磁気を探し、見つかった場合にはその位置を控えるようにマリンターミナル中を歩き回る。この解決策は正確であるが、ステッカー磁気が観察された後でコンテナがマリンターミナル内で移動される場合がある。すると、コンテナのステッカー磁気を探す工程は労働集約的となる。また、この方法を使用してデータを取得する際にタイムラグも生じる。
【0008】
他の従来技術のシステムは、マリンターミナル内におけるコンテナの場所を追跡するために無線技術を使用するものである。これらのシステムは、アイテムの位置特定をするために何らかの人間の介入を必要とし、またデータ収集に何らかのラグタイムを有する場合がある。これらの説明されたまたは他の従来技術の一部は、シャーシ(車輪の付いた)に駐車されたコンテナを追跡することを提供するが、積み重ねたコンテナ(陸揚げされた)を追跡することはさらに難しいことである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
ターミナルに含まれる貨物専用コンテナを追跡するシステムにおいて、コンテナ取扱い機器上に配置されるように構成され、コンテナ取扱い機器が取り扱うコンテナの場所に影響を与えるイベントに基づいて無線RF信号を送信するように動作可能なタグトランスミッタを含む。間隔を空けた複数のアクセスポイントが、タグトランスミッタから無線RF信号を受信するターミナル内の周知の場所に配置される。プロセッサは、イベントが発生した時間にタグトランスミッタを位置特定し、コンテナの場所を特定するために、位置特定アクセスポイントに動作可能に接続される。
【0010】
別の態様では、センサは、コンテナ取扱い機器に装着され、イベントを感知してデータをタグトランスミッタに送信するようタグトランスミッタと共に動作可能であり、またタグトランスミッタからイベントデータを送信するためにタグトランスミッタにデータを送信するように動作可能となるように構成される。センサは、コンテナの除去、配置、または解放、および他のコンテナと積み重ねらされる場合にコンテナの高さを示すためにコンテナ取扱い機器上で位置特定されたいかなるグリッパの高さでも感知するように動作可能である。
【0011】
センサは、コンテナを有するシャーシからトラクタを切断すること、またはトラクタのバックを感知するように動作可能でもある。アンテナマストは、コンテナ取扱い機器に装着されており、無線RF信号のいかなる位置特定アクセスポイントへの照準線送信をも可能にするためにいかなるコンテナの積み重ねられた高さより高い高さでタグトランスミッタをサポートするように構成される。タグトランスミッタは、十分な量の間隔を空けた3つのRFトランスミッタから構成することができ、空間の相違を可能にし、カップリングおよびパターン歪みを最低限に抑える。RFトランスミッタは、約1/4から約1波長の間隔が空けられる。装着プレートは、アンテナマスト上でタグトランスミッタをサポートし、陸上平面を形成する。アンテナマスト上には全地球測位センサが装着されており、GPS場所座標を送信するためにタグトランスミッタと動作可能である。位置特定プロセッサは、信号を最初に到着すべき信号として相関し、タグトランスミッタを位置特定するために最初に到着すべき信号の微分を実行するように動作可能である。質問機は、ターミナル内に配置され、送信を開始するためにタグトランスミッタに質問するように動作可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の他の目的、特徴および利点は、次の本発明の詳細な説明を添付の図面に鑑みて検討すれば明らかになろう。
【0013】
本発明を、以降本発明の好ましい実施形態を示した添付の図面を参照しながらより十分に説明することにする。本発明は、しかし、多くの異なる形式で実施することができ、本明細書に示した実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。そうではなく、これらの実施形態は、本開示が完全であり完璧であるように提供されたものであり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるものである。本明細書を通して類似の要素は類似の参照番号で示されており、代替形態の類似の要素を示すために第1の表記法が使用される。
【0014】
本願で説明されたシステムおよび方法は、リアルタイムコンテナ追跡用リアルタイム位置決定システムを使用する。これは特に、陸揚げされたコンテナのスタックのあるターミナルで使用するために構成されている。このシステムおよび方法は、コンテナ取扱い機器(CHE)と総称されることのあるタグまたはタグトランスミッタと称され、コンテナをシャーシ上に引き上げる入来トレーラ、実用トラクターリグ(UTR)、平らなコンテナを荷積みするためのトランスファークレーン(トランステナー)、貨物トラクタまたはトップピックスプレッダ(トップピックまたはトップハンドラとも称される)のような物体に取り付けられた、無線放射ビーコンの位置を特定するための低電力無線伝送を使用する。
【0015】
タグは、周囲の環境において固定アンテナ列に無線信号を伝送する。これらは、通常、間隔を空けて別々の場所で位置決定され、レシーバと時にトランスミッタを有し、各場所で位置決定アクセスポイント(LAP)またはアクセスポイントを形成する。これは、タグのIDを含めて無線RF信号をタグに含まれる無線トランスミッタから受信するタグ信号リーダとも称される。各LAPは無線LANまたは有線LANによりプロセッサまたはサーバに接続されている。このプロセッサは、GPSに類似の技術を使用して各タグの位置を特定する。各LAPは、リアルタイム位置決定システムに正確性を追加するか、またはスタンドアロンソリューションを提供するためのGPSセンサを含めることができる。重要な動作上の利点は、コンテナ取扱い機器がコンテナに連結され、またはコンテナから分離される際のコンテナ取扱い機器の位置を追跡することにより達成される。本システムおよび方法は、コンパクトタグを使用してゲートの動きを追跡し、マリンターミナル内におけるコンテナの動きにリアルタイムな認知を提供することもできる。
【0016】
本願のシステムおよび方法で使用するために修正することのできるリアルタイム位置決定システムおよび方法は、開示のその全体を本明細書に参照として組み込んだ、同一出願人による米国特許第6,657,586号および公報第2002/0181565号に説明されている。また、同一出願人による特許は、開示のその全体を本明細書に参照として組み込んだ、米国特許第5,920,287号、5,995,046号、6,121,926号および6,127,976号を含む。
【0017】
「586特許」に指摘されるように、GPSを、正確性を追加するためにタグ信号リーダまたは位置決定アクセスポイントと共に使用することができる。また、港湾デバイス(位置決定アクセスポイントと分離されている場合とその一部である場合がある)は、港湾デバイスが、交互(ブリンンク)パターンを伝送するようタグをトリガすることのできる近接通信デバイスとして動作可能であるように、回転磁気または類似の電磁気を発生するように動作可能な回路または他のフィールドを含むことができる。この港湾デバイスは質問機として動作し、そのように称される場合がある。このような質問機は、その開示が全体を参照により本明細書に組み込まれた、同一出願人による米国特許第6,812,839号に記載されている。タグが港湾デバイスフィールドを通過する場合、タグは、マリンターミナルまで臨界閾値、例えば船積み/荷受けバックドアまたはゲートエントリなど、を通過する際にコンテナを運搬する車両などの、タグの付された財産を追跡するためにより多くの位置決定ポイントを許可するために、事前プログラムされ、通常はより速いブリンクレートを開始することができる。そのようなタグ、港湾デバイス、および位置決定アクセスポイントは、カリフォルニア州サンタクララに本社のあるWherenet USAにより、WhereTag、WherePortおよびWhereLanの商標で一般に販売されている。
【0018】
マリンターミナルにおいてコンテナを追跡するためのシステムおよび方法を最初に記載し、次いで本願のシステムおよび方法により陸上マリンターミナルの用途でコンテナを追跡するためのシステムおよび方法のより詳細な説明を行うことにする。
【0019】
リアルタイム位置決定システムは、コンテナ、車輪の付いたコンテナ、トラクタ、ローダ、クレーン、メンテナンス機器、および他の類似のコンテナ取扱い機器などの、すべてのタグの付された財産のために、1つの無線インフラストラクチャを提供することができる。リアルタイム位置決定システムは、リアルタイムIDおよび全タグの位置を提供し、また取引を記録することのできる信頼できる遠隔計測を提供し、また作業命令およびデータ入力端末の移動通信を提供する。コンテナIDおよび位置決定、コンテナ取引のリアルタイム位置決定および自動遠隔計測、およびコンテナ取扱い機器および他の可動財産のリアルタイムかつ正確なスロット正確性を提供するために、いかなる端末動作(管理)ソフトウェア(TOS)でも、リアルタイム位置決定および遠隔計測データにより最適化することができる。リアルタイム位置決定システムは、コンテナを積み重ね(陸揚げし)、荷の詰まったコンテナをシャーシ(車両)上に乗せた状態で基礎コンテナストレージに適用可能である。
【0020】
図1は、本発明の非限定的な一例による、マリンターミナルでコンテナを位置決定するためのリアルタイム位置決定システム20の断片環境図であり、リアルタイム位置決定システム20の様々な用途を示している。コンピュータサーバ22は、端末動作システム(TOS)24と共に動作可能である。サーバ22および端末動作システム24は、様々な位置決定アクセスポイント26で動作可能な双方向端末動作システムインターフェースに認知ソフトウェア一式および海洋モジュールを提供する。サーバ22は、タグ28から無線信号を受信した位置決定アクセスポイント26からデータ信号を受信するための処理も提供する。本実施例のサーバ22は、例えば車両取扱い機器上に配置されたタグ28を位置決定するために、どのタグ付けされた信号が最初に到着すべき信号であるかを特定するための位置決定プロセッサとして動作可能とすることができ、またいかなる全地球測位システム(使用される場合は)により特定されるような位置決定アクセスポイント場所に対する最初に到着すべき信号の微分を実行することができる。
【0021】
図示するように、位置特定アクセスポイントは、WIFI 802.11b標準でアクセスポイント26として動作可能とすることができ、また位置特定センサとしてのタグ28は、2.4GHzエアインターフェースに通信標準を組み込むANSI 371.1標準を使用することができる。ゲート34は、OCR端末36と共に動作可能とすることができる。タグ28は、OCRトランザクションを改善し、コンテナを車両38および陸揚げされた位置40まで追跡するために、ゲートに配置される。OCR端末36は、異なるOCRカメラ42を含む。タグ配置の選択肢は、貨物トラック43、トレーラーシャーシ44、またはコンテナ46の上に示されている。陸揚げされた位置40で、港湾デバイス50は、図示されたクレーン52上に配置されて示されている。車両位置78における車両コンテナのタグ更新は、移動在庫車両、磁気またはクラーク更新が要求されないように動作可能とすることができる。サーバ22およびTOS24も、図示するように車両位置特定更新にユーザインターフェースを提供することができる。
【0022】
大型船舶位置54、タグ28は、OCRカメラ42により、海運クレーン56で荷を下ろしている大型船舶に対して位置特定することができる。車両から、操業時間および燃料残量などの、メンテナンスおよび他の情報をアップロードするためにタグを使用することができるということを理解されたい。
【0023】
VCOMユニットまたは他の位置追跡インターフェースユニット(PTIU)58などの遠隔測定ユニットは、タグ28を通してセンサデータを送信することができ、リアルタイム位置特定システム20に、シャーシ/コンテナがトラクタから外される時、例えば、ドライバがシャーシ/コンテナを駐車する時、または他の同様のイベントを報告することができる。PTIU58は、リアルタイム位置特定システム20に、シャーシ/コンテナがトラクタから切断される時、例えばドライバがシャーシ/コンテナを駐車する時を報告することができる。限定的でない例として、PTIUまたは他の遠隔測定ユニットはトラクタ上にある異なるセンサ、例えばキングピン上にある近接センサ、第5の車輪上にある一対の水力センサ、およびリバースセンサからデータを送信することができる。これら3個のセンサは、コンテナが何時連結または分離されるかを示すことができる。他のセンサを、オペレータID、衝突、燃料の残量、使用量統計、および動作効率を向上させるために使用することのできるメンテナンス情報を特定するために監視することができる。
【0024】
コンテナを、マリンターミナルを通して処理するための異なるシステムでは、リアルタイム位置特定システム10は、コンテナがさらに容易に見つけられるようにコンテナの場所を連続的に追跡する。
【0025】
図2および3は、タグまたは他のトラスミッタが生成するタグまたは類似の信号を位置特定するために、何らかのタイミング事項を特定し、何らかのタイミング事項に応じた相関アルゴリズムをセットアップし、どのタグ信号が最初に到着すべき信号かを特定し、最初に到着すべき信号の微分を行うために、アクセスポイント回路および位置特定プロセッサ回路をサーバの一部としてまたは別個のユニットとして位置特定するために当業者が提案するように修正して使用することのできる回路のタイプを表す。
【0026】
次に図2および3を参照し、上記で述べ、参照特許として組み込まれた代表的回路およびアルゴリズムが開示され、どの信号が最初に到着すべき信号かを特定し、タグトランスミッタを位置特定するために最初に到着すべき信号の微分をプロセッサがどのように行うかを特定するために使用することのできる、アクセスポイントのタイプおよび位置特定プロセッサ回路を理解するために役立つように以下の説明がなされる。
【0027】
図2は、関連付けられた信号または位置特定判定信号に使用されるパルス(「ブリンク」)、例えばタグトランスミッタから位置特定アクセスポイントに対して発せられる信号などを「読み取る」ためにそれぞれにアーキテクチャの回路構成を図で説明する。アンテナ210は、追加された伝送バーストまたは他の信号を位置特定されるべきオブジェクトおよびタグトランスミッタから感知する。本発明のこの態様におけるアンテナは、無指向性であり、円偏波であり、その出力が帯域フィルタ214によりフィルタリングされる電力増幅器212に結合することができる。当然ながら、デュアルダイバーシチアンテナを使用することができ、または単一アンテナである。帯域フィルタリングされた信号のそれぞれのIチャネルとQチャネルは、フィルタ214の下流に結合されたものに対応する関連付けられた回路で処理される。図面を簡略化するために、チャネルを1つだけ示した。
【0028】
それぞれの帯域フィルタリングされたI/Qチャネルが、周波数逓降ミキサ223の第1入力221に適用される。ミキサ223は、フェーズロックされたローカルIFオシレータ227の出力を受信するように連結された第2入力225を有する。オシレータ227は、制御プロセッサから通信ケーブル231を介して(75オーム)結合された高度に安定した基準周波数信号(例えば、175MHz)により駆動される。フェーズロックされたオシレータ227に適用された基準周波数は、LCフィルタ233を通して結合され、リミッタ235により制限される。
【0029】
約70MHzである場合のミキサ223のIF出力が、制御されたイコライザ236に連結される。イコライザ236の出力は制御された電流増幅器237を通して加えられ、好適には関連付けられたプロセッサであってよい通信信号プロセッサを通して通信ケーブル231に加えられる。通信ケーブル231は、アクセスポイントの様々な構成要素に電圧レギュレータ242に対するRFチョーク241によりDC電力も供給する。これは、レシーバのオシレータ、電力増幅器、およびアナログデジタルユニットに電力供給するために必須のDC電圧を供給する。
【0030】
通信制御プロセッサによりフェーズロックされたローカルオシレータ227に175MHz基準周波数を供給することができ、その振幅はいかなる通信ケーブル231(使用される場合は)の長さをも示している。いかなる通信ケーブル(使用される場合は)のいかなる長さにも対処するために必要となる場合のあるイコライゼーションのゲインおよび/または所望の値を設定するために、この規模情報をイコライザ236および電流増幅器237への制御入力として使用することができる。この目的で、基準周波数の規模は、単純ダイオード検出器245により検出することができ、247で示されるゲインおよびイコライゼーション比較器の組のそれぞれの入力に加えられる。比較器の出力は、ゲインおよび/またはイコライゼーションパラメータを設定するために量子化される。
【0031】
全地球測位システムのレシーバで使用されるクロックおよび/または他の無線信号により時々信号が発せられることが可能である。このようなタイミング基準信号を当技術分野で知られているように提案されるように使用することができる。
【0032】
図4は、出力を処理し、様々なタグ信号リーダに対するGPSレシーバ場所情報に基づいて場所を特定するために、図3のそれぞれのRF/IF変換回路の出力を無線通信(または場合により有線)によるなどして連結することのできる、位置特定プロセッサの一部として相関ベースのRF信号プロセッサ回路のアーキテクチャを図で示す。相関ベースのRF信号プロセッサは、関連付けられたタグ信号リーダにより検出されるスペクトラム拡散信号を引き続き遅延した、または時間的にオフセットされた(チップの断片だけ)スペクトラム拡散基準信号パターンと相関し、どのスペクトラム拡散信号が場所パルスに対応する最初に到着すべきものかを特定する。
【0033】
各アクセスポイントがタグトランスミッタから、様々な物体/表面に反射しているタグトランスミッタから送信される信号により引き起こされるマルチパス作用により複数の信号を受信することが予想されるので、相関方式は、有効なタイミング情報を含む唯一の信号である、第1の監視可能な送信の特定を保証する。この有効なタイミング情報から、遠隔で本当の判定を行うことができる。
【0034】
この目的で、図4に示すように、RFプロセッサは、N個のレシーバのそれぞれに対して直交IFベースバンド周波数逓降器などのフロントエンドのマルチチャネルデジタイザ300を採用する。直交ベースバンド信号は関連付けられたアナログ/デジタルコンバータ(ADC)272Iおよび272Qによりデジタル化される。ベースバンドサーバで出力をデジタル化することは、個々のチャネルに対して必要とされるサンプリングレートを最低限に抑え、かつデジタイザ300のそれぞれのチャネル(リーダ出力)が、性能を最大限に高めコストを最低限に抑えるために他の同一の構成要素と容易にカスケード化することのできる、1つの専用機能ASICとして実施されるように結合された、一致したフィルタセクション305を同時に可能にするために役立つ。
【0035】
これは、非常に高いIF周波数と大きな帯域幅を直接サンプリングすることの可能なより高度なサンプリングレートまたはより高価なアナログ/デジタルコンバータを必要とする、帯域通過ろ波方式に利点を提供する。帯域通過ろ波手法を実施することは、通常、アナログ/デジタルコンバータと比較器の間にインターフェースを提供する第2のASICを必要とする。さらに、ベースバンドサンプリングは、帯域通過ろ波方式のチャネルに対して半分のサンプリングレートだけを必要とする。
【0036】
一致したフィルタセクション305は、それぞれが上記の特定され、参照により組み込まれた‘926特許の一組のパラレル相関器からなる複数のマッチドフィルタバンク307を含むことができる。PN拡散コード生成器は、PN拡散コード(タグトランスミッタのPN拡散シーケンス生成器により作成されるものと同一)を生成することができる。PNコード生成器により作成されたPN拡散コードは、第1の相関器ユニットと一連の遅延ユニットに供給される。これらユニットの出力は、残りの相関器のそれぞれに結合される。各遅延ユニットは、チップの2分の1と等価の遅延を提供する。パラレル相関のさらなる詳細は、参照により組み込まれた’926特許に見られる。
【0037】
非限定的な例として、エポックに対して約4x106の相関を提供するために、一致したフィルタ相関器をサイズ変更し、クロック制御することができる。PN拡散コードの全ての可能な位相を入来信号と連続的に相関することにより、相関処理アーキテクチャは、一致したフィルタとして有効に機能し、参照拡散コードシーケンスと入来信号の内容との間の一致を連続的に探す。各相関出力ポート328が、一組の「オンデマンド」または「必要に応じた」デジタル処理ユニット340−1、340−2...340−Kにより適応可能に確立された規定の閾値と比較される。相関器328の1つは、遅延したPN拡散シーケンスが入来信号と有効に位置合わせされる(チップ時間の半分以内で)閾値を超えた総和値を有する。
【0038】
この信号が、選択されたチャネル上のデータの「スナップショット」を、一組のデジタル信号処理ユニット340の選択されたデジタル信号処理ユニット340−1と結合するように動作可能な、切替マトリックス330に加えられる。これらのユニットは、場所パルスをランダムに「ブリンク」し、または送信することができ、また統計的に定量化し、したがってプロセッサ再訪時間を超えた潜在的な同時の信号数は、必要とされるそのような「オンデマンドの」デジタル信号プロセッサ数を決定することができる。
【0039】
プロセッサは、一致したフィルタに供給された生データと初期時間タグとを走査する。この生データは、最初の(第1の観察可能な経路)検出と他の埋め込まれた信号の両方に対する初期検出出力の(時間的に)前方と(時間的に)後方への自動相関を作成するために、別個の一致したフィルタをコプロセッサとして使用してチップレートの断片で走査される。デジタルプロセッサの出力は、第1の経路検出時間、閾値情報、および各レシーバの入力で作成された信号のエネルギー量である。これは、到着時間ベースの多元化プロセッサセクション400に供給され、処理される。
【0040】
プロセッサセクション400は、タグトランスミッタの場所を計算するために、少なくとも3つのリーダからの到着時間入力に依存する標準多元化アルゴリズムを使用することができる。このアルゴリズムは、受信信号の荷重平均を使用するものであってよい。物体の場所を特定するために第1の観察可能な信号を使用することに加え、プロセッサは、タグトランスミッタに対してメモリから読み出され、その送信に重畳されるいかなるデータも読むこともできる。物体の位置およびパラメータデータを、物体情報が維持されるデータベースにダウンロードすることができる。タグメモリに記憶されるいかなるデータでも、比較的高価でない市販の高度計回路から供給される高度測量データにより増大させることができる。そのような回路のさらなる詳細は、参照により組み込まれた‘926特許に見られる。
【0041】
マルチパス作用を低減するために、参照により組み込まれた‘926特許にあるような強化された回路を、デュアルアンテナを使用し、マルチパス信号の空間的な多様性ベースの緩和を提供することにより、使用することも可能である。このようなシステムでは、アンテナは相互に、両方のアンテナで同時に破壊的なマルチパス干渉を最低限に抑えるのに十分な距離だけ、かつ下流多元化プロセッサにより物体の場所の計算に重大な影響を与えないためにアンテナが相互に十分に近接することを保証するように間隔が空けられている。
【0042】
位置特定プロセッサ26により実行された多元化アルゴリズムは、検出器それぞれの早期に到着すべき出力を多元化アルゴリズムで採用される値として選択するフロントエンドのサブルーチンを含めるために修正することができる。複数の補助「位相配列」信号処理経路は、直接接続されたレシーバおよびロケータプロセッサに供給するそれらの関連付けられた第1の到着検出器を含むいかなる経路にも加えて、アンテナセット(例えば、対)と結合することができる。それぞれの補助位相配列経路は、規定位相関係で2つのアンテナから受信されたエネルギーと、三角測量プロセッサとしてプロセッサに供給する、関連付けられたユニットに結合されるエネルギー合計と合計するように構成されている。
【0043】
位相配列修正の目的は、別の方向から到着した等価の反対信号によって比較的「早期の」信号をキャンセルすることができるマルチパス環境の状況に対処することである。破壊的な干渉エネルギーを効果的に無視する適切な確率を提供するために、複数のアンテナの配列要素を利用することも可能である。位相配列は、各場所に、1つの入来信号を受信し、他方を無視するために、ゲインの「パターン」または空間分布を使用して受信信号を区別する能力を提供する。
【0044】
位置特定プロセッサ26により実行される多元化アルゴリズムは、その入力信号処理経路の最初に到着した出力と、信号処理経路それぞれからの出力を多元化アルゴリズム(レシーバ側で)で採用されるべき値として選択するフロントエンドサブルーチンを含むことができる。要素および経路数、またゲインおよび位相シフト値(重み付け係数)は、用途により異なってよい。
【0045】
参照により組み込まれた‘976特許に記載された、分散データ処理アーキテクチャを使用して処理負荷を区分化し分配することが可能である。このアーキテクチャは、複数の相互接続された情報取り扱いおよび処理サブシステム全体に作業負荷を分散するように構成することができる。処理負荷を分散することにより、動的再割り当てを通して耐故障性を可能にする。
【0046】
このフロントエンド処理サブシステムは、データ処理動作がプロセッサセット間に分散されるように複数の検出プロセッサに区分化することができる。区分化されたプロセッサは反対に分散された、関連付けられたプロセッサを通して複数の位置特定プロセッサに結合される。タグ検出機能のために、各リーダは、監視対象の環境内に半球状の受信可能範囲を提供する低コストの無指向性アンテナを装備することができる。
【0047】
検出プロセッサは、1回の送信のために受信した最初に到着したエネルギーを特定するために、受信したエネルギーをフィルタリングし、したがって結果として特定されたタグトランスミッタの場所に対するマルチパス作用を最低限に抑える。検出プロセッサは、受信場所パルスを唯一のタグトランスミッタと関連付けるために、送信の周知の拡散コードに相関する全ての受信したエネルギーを復調し、タイムスタンプを押す。次いで、この情報をメッセージパケットに集め、そのパケットを検出報告として通信フレームワークを介して区分化された関連付けプロセッサの組の1つに送信し、次いでその検出報告の割り当てを解除する。
【0048】
関連付け制御プロセッサフロー制御機構に対する検出プロセッサは、1回の場所パルス送信の全てが1つまたは複数の検出プロセッサからきたかに関わらず、それらの受信が同じ関連付けられたプロセッサに向けられていることを保証しながら、使用可能な関連付けられたプロセッサ間に計算負荷を分散する。
【0049】
図4は、コンテナが大型船舶からシャーシに陸揚げされる際に、リアルタイム位置特定システム20をどのように使用することができるかを示す高度なフローチャートの一例である。参照番号は500番台から始まる。
【0050】
図4のフローチャートに示すように、コンテナはクレーンによりシャーシに分離される(ブロック500)。事務員は、光学文字認識により「示された」コンテナ番号を検証することができる(ブロック502)が、ただしOCRは場合によっては必要とされるかまたは望まれない場合がある。リアルタイム位置特定システム20は、トラクタをその位置に基づいて特定する(ブロック504)。ドライバには、トレーラをどこに駐車するか指示することができる(ブロック506)。ドライバはコンテナを駐車し、外す(ブロック508)。リアルタイム位置特定システム20は、コンテナを駐車した際にそのコンテナの位置を報告する(ブロック510)。コンテナが必要とされる場合、そのコンテナはドライバがそれをどこに駐車しても見つけられる(ブロック512)。
【0051】
図5は、非限定的な一例において大型船舶から陸上に分離される際のフローチャートを示す。コンテナはクレーンにより非限定的な例としてボムカートに分離される(ブロック520)。事務員は、光学文字認識により「示された」コンテナ番号を検証する(ブロック520)が、ただしOCRは場合によっては必要とされるかまたは望まれない場合がある。リアルタイム位置特定システム20は、トラクタをその位置に基づいて特定する(ブロック524)。ドライバは、コンテナをトップハンドラに運ぶ(ブロック526)。トップハンドラは、コンテナをボムカートからスタックに移動する(ブロック528)。コンテナが分離されると、リアルタイム位置特定システム20は、コンテナの位置を報告する(ブロック530)。別の事務員は、積み重ねられた場所を確認することができる(ブロック532)。コンテナが必要とされると、陸上に分離された場所でそのコンテナが見つけられる(ブロック534)。
【0052】
マリンターミナルでコンテナを追跡するためのリアルタイム位置特定システム20は、マリンターミナルゲートを通してコンテナを処理する際にも使用することができる。ここでもまた、コンテナを大型船舶からシャーシに、また大型船舶から陸上に分離する類似の問題が生じる。ゲートを入ったドライバには、シャーシ/コンテナを駐車するように、あるいはコンテナを陸上に分離するよう指示することができる。多数のトラクタおよびシャーシが外部から入って来るが、ドライバや機器によっては常にマリンターミナルに属しているわけではなく、その場合は永続的にはタグ付けされていない。図6の高度フローチャートの例に示すように、チェックインに1つまたは複数の追加ステップを追加することができる。シャーシまたはコンテナがゲートを入った際にそのシャーシまたはコンテナに臨時タグを加えることができる。
【0053】
図示するように、ドライバはゲートに到着し(ブロック550)、事務員はコンテナと他の情報を書き留める(ブロック552)。タグがシャーシまたはコンテナに加えられ(ブロック554)、ドライバは、示された駐車場所または陸上割り当てを示すレシートを取る(ブロック556)。それが駐車されたか陸揚げされたかについて判定が行われる(ブロック558)。駐車と判定された場合、ドライバはコンテナを駐車し、それを外す(ブロック560)。リアルタイム位置特定システム20は、コンテナが駐車された際のコンテナの位置を報告する(ブロック562)。コンテナが必要とされる場合、そのコンテナはドライバがそれをどこに駐車しても見つけられる(ブロック564)。陸揚げされたコンテナに対してブロック558で決定がなされた場合、そのコンテナが指示通りにトップハンドラに移動したか否かについて判定が行われる(ブロック566)。移動していない場合、ドライバはそのコンテナを駐車して外し(ブロック568)、リアルタイム位置特定システム20が、コンテナが駐車された際のそのコンテナの位置を報告するように、処理は継続する(ブロック562)。
【0054】
トップハンドラがブロック566で指示された場合、ドライバはトレーラをトップハンドラキューに運ぶ(ブロック570)。トップハンドラは、そのコンテナをトレーラからスタックに移動する(ブロック572)。リアルタイム位置特定システムは、コンテナが駐車された際のそのコンテナの位置を報告する(ブロック574)。事務員は、積み重ねる場所を確認する(ブロック576)。コンテナが必要とされる場合、そのコンテナは陸上に分離場所で見つけられる(ブロック578)。
【0055】
上記のようなインフラストラクチャ、追跡デバイスおよびソフトウェアは、ターミナルオペレーティングシステム(TOS)24までのコンテナIDの自動化したハンドオフを可能にするために、ゲート34までのコンテナ取扱い機器(CHE)と第3者のトラック運転手(貨物)の追跡をサポートすることができる。リアルタイム位置特定システム20は、コンテナがフロントエンドローダ(FEL)が可能なシステムまでトラックで配送されるかUTR(実用トラクターリグ)で配送されるかに関わらず、マリンターミナル内におけるコンテナの陸上位置40の自動化された更新をサポートすることができる。貨物のゲートから陸上までのフロー工程は、リアルタイム位置特定システムタグ28を貨物トラクタまたはシャーシ上に永続的または一時的に搭載することを含むことができる。このタグ28は、シャーシが、タグ付けされたIDをOCR記録に自動的に関連付けることのできる任意選択の光学文字認識(OCR)ポータル36を通過した際に港湾デバイス50によりトリガすることができる。
【0056】
港湾デバイス50は、自動タグ/取引関連付けのためにゲート34の各ゲートレーン内で位置特定することができ、OCRポータル取引を正確なレーンに割り当てることができる。フロントエンドローダは、貨物またはシャーシタグにそのIDを送信することを強制する港湾デバイス50を有することができ、関連付けられたコンテナIDは、フロントエンドローダに自動的に転送することができる。これは、コンテナが陸揚げされるまで追跡される。位置追跡インターフェースユニット(PTIU)58によりセンサ情報が収集されるか、または類似の遠隔測定ユニットがセンサ情報を収集し、前述の方法でそれをフロントエンドローダのタグにより送信する。センサ情報を受信することができ、フロントエンドローダタグに対するX、Y位置をコンテナ分離の際に特定することができる。マリンターミナルサーバ22で、センサ情報の場所をベイ、セル、およびティア位置に翻訳し、ターミナルオペレーティングシステム24に更新することができる。
【0057】
ゲートから車輪までのシナリオに関して、リアルタイム位置特定システム20は、駐車指示を、マリンターミナルを訪問した貨物が作成した駐車署名と比較することができる。例えば、永続タグまたは一時タグは、貨物トラクタまたはシャーシの上で位置特定することができ、貨物が光学OCRポータル36を通過した際に港湾デバイス50はタグを読み取り、光学OCRポータル36はタグIDをOCR記録に自動的に関連付ける。港湾デバイス50は、自動タグ/取引関連付けとOCRポータル取引をレーンに割り当てるために、ゲート34において各ゲートレーンで位置特定することができる。コンテナの処理は、ターミナルオペレーティングシステム24に問い合わせ、コンテナを追跡し、陸揚げ指示が付いていることを保証するためにそれを監視することにより知ることができる。貨物はコンテナをシャーシに残しても、シャーシをマリンターミナルに運んでもよい。タグの位置は、移動在庫車両または磁気の取り出しを必要とせずに自動的に判定される。車両位置はターミナルオペレーティングシステムに対して更新される。
【0058】
リアルタイム位置特定システム20は、大型船舶またはレールから陸上までに対して動作可能でもあり、マリンターミナル構内で車両または陸上位置38,40までコンテナIDを追跡するために大型船舶でのコンテナIDの自動化された関連付けをサポートする。本実施例では、コンテナIDをUTRに関連付けることができる。例えば、コンテナIDを自動的に補足するために岸壁クレーン52OCRまたはレールOCRポータルを使用することができ、コンテナおよびUTRはUTRセンサスイープと場所に基づいて自動的に関連付けられる。トランステナー上の港湾デバイスとUTRタグは、コンテナの所有権を自動的にトランステナーに転送する。トランステナーは位置特定され、コンテナはX、Y位置を特定するために分離される。以下でより詳細に説明するように、例えばPTIU58で動作可能な他のセンサを、Z位置を特定するために使用することができる。トランステナー分離位置を、ベイ、セル、ティア位置、またはコンテナに対する他の位置に翻訳し、ターミナルオペレーティングシステム24に更新することができる。
【0059】
岸壁クレーンOCRまたはレールOCRポータルが自動的にコンテナIDを補足する、大型船舶またはレールから車輪までのために上記のシステムを使用することもできる。コンテナおよびUTRは、UTRセンサスイープおよび場所に基づいて自動的に関連付けられる。UTRの位置はシャーシ分離の際に記録することができ、UTR自動ショーは、その次の割り当てに使用可能である。UTRの分離位置を、コンテナに対する行またはスロット位置に翻訳し、自分のTOSに更新することができる。
【0060】
位置特定追跡インターフェースユニット(PTIU)58はUTR側のハンドラ、トップハンドラ、リーチスタッカ、ストラドルキャリア、RTG、および他のコンテナ取扱い機器で位置特定することができ、機器センサデータを、サーバ22で処理するためにタグ28によりリアルタイム位置特定システム20に送信することができる。センサ送信は、コンテナ取扱い機器に共通プラットフォームを提供することにより簡略化することができる。PTIU58は、どの機器が作動中か、誰がその機器を使用したか(オペレータがログオンして)、その機器は、アイドリング中かコンテナ移動中かなど、何をしているか、および他の診断データ、例えば機器動作中の燃料残量などを監視することができる。PTIU58は、イベントに応答して、PTIU58がタグ28にデータを送信する際にその特定機器が何をしたかをリアルタイム位置特定システム20が更新できるようにすることができる。例えば、RTGのオペレータがRTGスプレッダを動かす場合、リアルタイム位置特定システム20にイベントは送信されない。しかしオペレータがスプレッダをコンテナにロックすると、PTIU58はこのイベントデータをリアルタイム位置特定システム20に送信する。それは、このイベントがコンテナ在庫の場所に影響を与えるからである。
【0061】
PTIU58は、要求されたセンサはどれであってもそれを監視し、それに応答してコンテナ在庫に影響を与えるイベントを訂正することができる。例えばトップハンドラまたはRTGの場合、コンテナ上にロックし、コンテナを移動するというイベントは類似している場合があるが、ただしセンサはこれを別のイベントと感知する。UTRの場合、監視されたイベントは第5の車輪が連結/分離されたこと、およびコンテナの存在である場合がある。これらイベントおよび使用されるセンサは、コンテナ取扱い機器により異なる場合がある。
【0062】
位置特定プロセッサとしてのサーバは、PTIU58から受信したデータを処理するため、例えば署名処理コンソールに対応する開かれたコンピュータウィンドウを、マリンターミナルにある各タイプのコンテナ取扱い機器に提供するなどのために適したソフトウェアを含むことができる。コンテナの新しい位置を、マリンターミナルのX、Y、Z位置から行、ベイ、セル、およびティア位置に翻訳し、ターミナルオペレーティングシステム24に渡すことができる。コンテナ積み重ねコンソールのために開かれたコンピュータ画面の一例を図7に示す。ここでは、ウィンドウの上部には様々なコンテナ位置、下部には、選択され破線で示された積み重ねられたコンテナの等角表現というレイアウトが示されている。場所情報もUTRドライバまたはコンテナ取扱い機器の他のオペレータと共有することができ、図8に示すようにユーザインターフェースをスイッチャーユーザインターフェースにより活用することができる。
【0063】
上記のように、本システムおよび方法で開発されたリアルタイム位置特定システム20は、上記のようにマリンターミナルに到着したISOコンテナを港湾デバイス50により特定し、それらのコンテナが車輪動作としてメインステージ構内の平らなトレーラ、例えばシャーシに格納された際にそれらコンテナを位置特定することができる。コンテナは、上記のようにメインゲートを通過して到着し、港湾デバイス50により走査されるか、これも上記のように鉄道により到着してトランステナーにより積載されるか、鉄道の工程と類似の工程で船舶により到着してクレーンでUTR牽引シャーシに積載することができる。これら「車輪のある」コンテナは、例えば入来貨物ドライバ(貨物運搬者)により、または沖仲仕管理者(UTR)ドライバにより構内に駐車される。リアルタイム位置特定システム20は、構内にあるすべての車輪付きコンテナの常に更新されるIDと場所記録を維持する。
【0064】
ほとんどの車両動作は、タグ付けされたシャーシを使用する。所有されていないシャーシで遺構内に到着したコンテナは、「トップピック」ローダで荷降ろしすることができ(例えば、「トップピックスプレッダ」とも称される)、「陸上」に積み重ねられることができる。これで外部の貨物運搬者はそのシャーシが置かれるとそれを取ることができる。図9はタグの付いた貨物トラクタ600と、タグの付いたマリンターミナル所有のシャーシ602とを示す。トップピックは、コンテナをつかむために水平トップピックスプレッダ605内の604で示されており、位置特定アクセスポイント(LAP)が26で全体が示されている。アンテナマスト606はLAPをサポートする。アンテナマスト606とLAPはGPSユニットを含む。図10に示すように特に多くの積み重ねられたコンテナがある場合には、X、Y,Z座標のその正確な位置に「陸揚げされたスタック」中の各コンテナのIDおよび場所があることが好ましい。図10には、満載したコンテナを「4段重ね」に積み重ねられた610で全体が示されており、空のコンテナは全体が「5段重ね」に積み重ねられた612で示されている。
【0065】
陸揚げされたコンテナは、いつもではないが通常は、それらの位置が、図11の位置ライン620で示す舗装道路上にマークされている。非限定的な一例では、コンテナは、幅2.6メートル(8.5フィート)、高さ2.6メートル(8.5フィート)から2.9メートル(9.5フィート)、長さ6メートル(20フィート)、12メートル(40フィート)、13.7メートル(45フィート)および14.6メートル(48フィート)である。スタック間の間隔は、通常、コンテナの2つのスタック間の間隔622で全体が示されるレールガイドローダを収容するためにより大きい間隔をもつトランステナーに最小0.5メートル(1.5フィート)を有するいかなるトップピックローダによってもなされる。非限定的な一例では、スタックは、通常は出荷されるコンテナの約80%である空のコンテナの場合、コンテナ5段分の高さであってよい。これは、米国は多くのコンテナを輸出しないからである。満載されたコンテナは、4段重ねに積み重ねることができるが、何段重ねにするかは様々であってよい。通常、コンテナ間には0.5メートル(1.5フィート)のギャップ622がある。これは、トップピックスプレッダが端部に港湾デバイスを有し、トップピックスプレッダがその区域に適合する必要があり破損しないようにするためである。チョークアウトライン620は、コンテナの格納区域マークされたアウトラインを示す。
【0066】
荷積み動作と陸揚げ動作は迅速に行うことができる。この場合、非限定的な一実施例では、2秒未満で補足されるべきローダの場所に関連付けられたコンテナの場所がエラーを回避することを可能にする。図12に示すように、トップピックスプレッダ上に最も高く固定されたポイント630は、約9メートル(30フィート)の第3段階のコンテナ上部の上にある。世界中ほとんどのマリンターミナルが構内空間に基づいており、効率よく入出力が行われるので、陸揚げ動作は益々重要になってくる。
【0067】
コンテナにタグを含めることは可能だが、本発明の非限定的な一実施例によるシステムおよび方法は、コンテナ取扱い機器とのリアルタイムな関連付けから推測されるコンテナの場所を有することができる。このコンテナ取扱い機器は、それらを陸上のスタックおよびキャリアシャーシに配置し、またそこからそれらを取り除く。図13は、アンテナ650の位置特定アクセスポイント、2.6メートル(8.5フィート)に積み重ねられたコンテナ652、トップピックスプレッダ654上の5.4メートル(18フィート)の垂直ホイップアンテナを装着するためのトップピックスプレッダ上の656に示したポイントと当該アンテナ、および2.8メートル(9.5フィート)のコンテナ660を示す。タグ送信のためのホイップアンテナは、マストとして代わりに形成することができる。マストは後述するようにタグの組をサポートするものである。質問機としての港湾デバイス50は、キャリアシャーシ上のタグ位置を走査するために、662で全体が示されたトップピックスプレッダバーの両端に配置することができる。
【0068】
ハンドラ上のセンサは、コンテナが配置されたこと、コンテナが下ろされたこと、ある動作が行われた際のグリッパの高さ(Z次元値)を示すことができるということを理解されたい。この情報は、PTIU58からタグ28を使用して遠隔測量データと共に送信することができ、同時にコンテナ取扱い機器の場所を取引用データと関連付けることもできる。質問機としての港湾デバイス50は、コンテナIDをハンドラタグからのデータと関連付けるために、シャーシタグおよび/または貨物トラクタタグからブリンクを導出する。
【0069】
非マリンターミナルシャーシは、タグ付けされていない貨物トラクタにより牽引することができ、取引中に取られた塗装コンテナ番号のビデオ写真からマリンターミナルにおいて手動で入力することができる。正確な港湾デバイスIDによりブリンクを導出した港湾デバイス50がシャーシの配置中に検出されなかった場合、この写真を、コンテナ取扱い機器から、リアルタイム位置特定システム20の一部を構成するローカルエリアネットワークを介して自動的に要求することができる。光学文字認識(OCR)を使用してもよいが、OCRを使用したゲート動作は約95%の走査成功率でしか実証されないので、これは望ましくない場合がある。また、ハンドラの振動は、安定したゲートスキャナよりも、OCR性能をさらに劣化させる場合がある。ハンドラの迅速な動作で作成された2分の2関連付けウィンドウは、OCR性能をさらに劣化させる場合がある。
【0070】
ハンドラは迅速に移動するので、瞬時位置特定の正確性を保証するためにハンドラ上のタグはタグの組を含んでもよい。例えば、RFエミッタまたはトランスミッタとしての3つのタグ28は、認識されたハンドラの取引から遠隔測定ユニットにより同時にトリガすることができる。これらのタグは、トリガ上でディザリングする標準マルチタグ走査により約600ミリ秒の最低限のトリガ遅延に設定することができる。各タグは、正常の125ミリ秒のディザリングされた間隔で4つのサブブリンクを作成し、短いバーストウィンドウ内で最大の時間的な相違を作成することができる。3つの1/4波長のタグ28a、28b、28cは、三角装着プレート670の角付近に装着して、図14に概略的に示すように平衡をとることができる。このプレート670は、陸上平面を提供し、下にあるコンテナからの反射を防止する。このプレート670は、非限定的な一例でマスト654上に装着することができる。タグは、通常、約1/4波長で間隔を空けることができる。この種の構成は、アンテナラジエータの水平線より下の無線周波数放射を最低限に抑えて空間の多様性を提供することができる。この構成はまた、コンテナおよび放射ポイントの高さより下にある他の金属物体からいくつかのマルチパスを最低限に抑えることもできる。3つのRFトランスミッタは何らかのフィルタリングも提供することができる。
【0071】
ハンドラの場所はできる限り正確である必要があるので、好ましい実施形態では、ハンドラタグからの典型的なRF放射は、リアルタイム位置特定システム20の既存のインフラストラクチャへの照準線である必要がある。これは、積み重ねられたコンテナの上部平面より上まで持ち上げるために、ハンドラ上の別個のアンテナマスト654を使用して達成される。マリンターミナルの構内照明ポールの垂直ダイバーシチを使用する必要がある場合があるので、既存の5.4メートル(18フィート)のファイバーグラスアンテナを使用する必要がある。トップピックスプレッダ上の最も高い固定された場所に取り付けるために上部および新しいマスト上でタグをサポートする三角装着プレート670。トランステナーは高く、マストはローダの周囲の構造を見通しのきくようにする必要がある。修理中の車庫のドアや頭上の付帯設備やコンベヤなど、頭上の障害物のためにトップピックスプレッダにいくつかの機械的な柔軟性を提供することができる。追加位置特定機能および冗長オーバーレイを提供するために、GPSセンサ670もマスト654ととして位置特定することができる。GPSがブロックされた場合、RTLS20を使用することができるが、そうでない場合はGPSとRTLS20の両方が使用される。RTLSインフラストラクチャがブロックされた場合、GPSが場所を提供する。
【0072】
図15および16は、5.4メートル(18フィート)のアンテナマスト654を有するトップピックスプレッダ605の2つの図面を、アンテナマスト用のバー680と、港湾デバイス50装着ポイント682と共に示す(図16)。港湾デバイス50は、両端のそのグリッパ605a、605bでトップピックスプレッダ605の両端に装着すべきである。これは、シャーシ上のコンテナのタグ付けられた端部に対する向きが分かっていないからである。港湾デバイス50は、スタックへの配置作業とスタックからの除去作業の最中に隣接コンテナからの破損を防止するために、スプレッダおよびプレートの下に装着されるべきである。港湾デバイスアンテナへの電気接続は、6メートル(20フィート)から13.7メートル(45フィート)のコンテナ幅取扱いに対処するのに十分柔軟であるべきである。
【0073】
陸揚げされたスタックの場所の正確性は、通常は、コンテナの長さは約+/−3メートル(10フィート)(6メートル(20フィート)のコンテナの場合)、コンテナの幅は約+/−1.2メートル(4フィート)であるべきである。スタックのZ次元は、通常、コンテナ約5つ分の高さまでである。場合により、コンテナは、一時的にマーク付けされ陸揚げされスタック以外の区域に陸揚げされることになる。これらのコンテナは、スタック内にないものと特定するべきであるが、実際の場所の特定はゾーンのみである。マリンターミナルシャーシ上のコンテナおよび/またはタグ付けされた貨物トラクタをローダと関連付けるために、港湾デバイス50を使用することができる。タグ付けされていない貨物運搬者により牽引されるシャーシ上のコンテナとの関連付けは、上記のように1つの課題である。これはトップピックと、トラクタ、コンテナおよびシャーシの組合せの構造から生じる場合がある。
【0074】
非限定的な一実施例では、タグ付けされたマリンターミナルシャーシに到達するコンテナおよび/またはタグ付けされた貨物運搬者により牽引されるコンテナは追跡されるので、OCRまたはビデオカメラによるタグ付けされていない取引は必要でない。
【0075】
(a)コンテナピック(取り外し);(b)コンテナ解放(配置);および(c)動作の高さのために、PTIU58または類似のモジュールをトップピックセンサに接続することができる。空間タグは、(a)データ入力およびブリンクトリガ;および(b)50オームRF出力コネクタを含むことができる。
【0076】
トップピック上で使用される装着プレート670を有するRFアンテナマストは、(i)最低限に抑えられたカップリングおよびパターン歪み;(ii)適切な空間の相違;および(iii)アンテナマストに装着された上部の最低限の足跡のために、十分に分離された、3つのタグ28a、28b、28cから構成される3つのエレメントラジエータを含むことができる。このRFアンテナは、カウンタポイズの水平線より下まで放射が最低限に抑えられた上向き半月パターンと、最も高いコンテナスタックの平面より0.6メートル(2フィート)上まで上げるのに十分な長さのマストを含むこともできる。特別港湾デバイス50をトップピックと共に使用することができ、異なる回路および構造機能、例えば、(a)ポットアンドショック装着電子機器;(b)別個のアンテナ;(c)スプレッダ端部への柔軟な接続ケーブル;(d)風雨シールド;(e)破損保護;および(f)環境内の検証ポートデバイス有効範囲を含むことができる。
【0077】
ローダ位置情報の最適化のために磁気コンパスおよび内部ナビゲーション技術を使用することができる。(a)陸揚げされたスタックのすべてのコンテナのX、Y、Z場所および、スタックにない場合はゾーン場所、(b)スタックからの識別された配置、除去作業、(c)シャーシおよび/または貨物トラクタ上の関連付けられたタグ、したがってトップピックにより配置または除去されたコンテナによるコンテナID、および(d)場所の正確性を改善するために各トップピックイベントに結び付けられた、タグセットの関連付けられた3つのタグであって、1.5秒ウィンドウ未満でブリンクを送信することを可能にするタグ、のために特定用途向け位置特定アルゴリズムを使用することができる。陸揚げされたスタック内にあり、アセットマネージャ内に格納されている全てのコンテナと、プランナーマップズームからの正確な現在の形態のスタック内にあるコンテナの等角表示の位置特定のために応用ソフトウェアを使用することができる。
【0078】
本発明の多くの修正形態および他の実施形態は、上記説明および添付の図面において提示される教示の利点を有する当業者には理解されよう。したがって、本発明は、開示された具体的な実施形態には限定されず、修正形態および実施形態は首記の請求の範囲内に含まれることが企図されることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】本発明の非限定的な一例による、マリンターミナルにコンテナを位置決定するためのリアルタイム位置決定システムの断片的な環境図である。
【図2】位置決定アクセスポイントのために使用することのできる回路アーキテクチャの一例を示す高度ブロック図である。
【図3】相関ベースのRF信号位置決定プロセッサのために使用することのできる回路アーキテクチャの一例を示す別の高度ブロック図である。
【図4】本発明の一態様による、コンテナが大型船舶からシャーシに陸揚げされる際に使用されるステップを示す高度フローチャートである。
【図5】本発明の一態様による、コンテナを大型船舶から分離し陸揚げする際のステップを示す高度フローチャートである。
【図6】本発明の一態様による、マリンターミナルのゲートを通してコンテナを処理する一例の高度フローチャートである。
【図7】本発明の一態様による、コンテナ積み重ねコンソール用グラフィカルユーザインターフェースとしてのコンピュータウィンドウの一例である。
【図8】本発明の一態様による、切替え装置ユーザインターフェース用グラフィカルユーザインターフェースとしてのコンピュータウィンドウの一例である。
【図9】本発明の一態様による、コンテナを陸揚げするトップピック、貨物トラクタ、およびトップピックを有するシャーシの環境図である。
【図10】本発明の一態様による、積み重ねられたコンテナを示す環境図である。
【図11】本発明の一態様による、積み重ねられたコンテナおよびトップピックスプレッダのためのコンテナ間の0.45メートル(1.5フィート)のギャップを示す環境図である。
【図12】本発明の一態様による、スタック上部にコンテナを配置するトップピックを示す環境図である。
【図13】本発明の一態様による、コンテナを移動するトップピックおよびトップピックに配置された垂直アンテナを示す環境図である。
【図14】本発明の一態様による、トップピックアンテナマストの上部に位置決定された3個のタグ用の取付けプレートの断片的平面図である。
【図15】本発明の一態様による、図15のアンテナマストを示すトップピックおよびそのトップピックスプレッダの環境図である。
【図16】本発明の一態様による、図15のアンテナマストを示すトップピックおよびそのトップピックスプレッダの環境図である。
【技術分野】
【0001】
本願は、先に出願された2004年8月12日出願の同時係属の仮出願第60/601,679号に基づく。
【0002】
本発明は、リアルタイム位置特定システム(RTLS)に関し、より詳細には、本発明は、マリンターミナルにおいてコンテナを追跡するためのリアルタイム位置特定システムに関する。
【背景技術】
【0003】
現代のマリンターミナルは、拡張するにしても使用可能な用地がほとんどない限られた空間の区域で増加し続けるコンテナを効率よく処理する必要がある。世界的にコンテナの総量が急速に増加し続けており、新たなより大きなコンテナ船が操業開始しているので、容量の需要が増大し続けている。特定のコンテナは、要求に応じて数千ものコンテナの中でいかなる所与の時間にも位置特定すべきであるが、貨物トラック、スイッチトラクタ、車両コンテナシャーシ、上部および側面のピックローダ、およびガントリーおよび岸壁クレーンの正確なリアルタイムコンテナ特定および追跡システムがない場合、これは難しい場合がある。コンテナの位置特定は、コンテナがターミナル中で処理することができる多数の方法により複雑化する場合もある。例えば、いくつかのコンテナは大型船舶または鉄道で到着し、外部トラックによりチェックインゲートを通して進められる。コンテナは一度ターミナルに入ると、そのコンテナはターミナルのシャーシまたはボムカートに駐車されるか、またはシャーシから除去され、発送コンテナのスタック上部に配置されることができる。コンテナが取り出されようとする場合、そのコンテナはマリンターミナルにある数千のコンテナの中で位置特定される必要がある。これらのコンテナは、ターミナルの機器と共にクライアントのトラクタを使用して外部のドライバによってターミナル周囲を移動されるか、またはマリンターミナルのドライバによって移動される場合がある。
【0004】
ターミナル内の各コンテナの在庫およびトラックを維持することは困難であり、多数のコンテナと、コンテナをターミナル中で移動する様々な方法があるため、必要とされる特定のコンテナを位置特定することは困難である。また、マリンターミナルは円滑に運営されていない場合があり、これが位置特定システムを複雑化している。
【0005】
コンテナを大型船舶からシャーシに分離するなど、マリンターミナル中でコンテナを処理するために様々なシステムが使用される。例えば、コンテナは大型船舶または鉄道でマリンターミナルに到着する場合がある。他のコンテナは大型船舶から陸上に分離される場合がある。コンテナが大型船舶または鉄道でマリンターミナルに到着する場合、それらコンテナは、シャーシ上に駐車するのではなく、積み重ねるためにボムカートに「分離」または配置することができる。他のコンテナはゲートでチェックインすることができる。大型船舶または鉄道で到着するのではなく、コンテナは中央チェックインゲートを通って到着する場合もある。マリンターミナルの顧客に雇われたドライバはチェックインするためにゲートに到着する。そこでドライバは、ハイウェー通行料サービスエリアのようにゲートを通過する。このゲートでは、コンテナに関する情報が収集される。その後、ドライバは、シャーシとコンテナを特定の位置に駐車するか、コンテナを陸上に分離するよう指示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
コンテナを処理するシステムがこのように多数あるので、マリンターミナル内でコンテナを追跡することは困難である。マリンターミナル中のコンテナの移動を追跡することは重要である。それは、置き場所を誤ったコンテナを探すことは、時間と労賃を要するからであり、また物品の発送時間を増やすからである。
【0007】
従来システムは、各コンテナに配置された、明るい色の、非常に特徴的なステッカー磁気を使用する。マリンターミナルの従業員は、その磁気を探し、見つかった場合にはその位置を控えるようにマリンターミナル中を歩き回る。この解決策は正確であるが、ステッカー磁気が観察された後でコンテナがマリンターミナル内で移動される場合がある。すると、コンテナのステッカー磁気を探す工程は労働集約的となる。また、この方法を使用してデータを取得する際にタイムラグも生じる。
【0008】
他の従来技術のシステムは、マリンターミナル内におけるコンテナの場所を追跡するために無線技術を使用するものである。これらのシステムは、アイテムの位置特定をするために何らかの人間の介入を必要とし、またデータ収集に何らかのラグタイムを有する場合がある。これらの説明されたまたは他の従来技術の一部は、シャーシ(車輪の付いた)に駐車されたコンテナを追跡することを提供するが、積み重ねたコンテナ(陸揚げされた)を追跡することはさらに難しいことである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
ターミナルに含まれる貨物専用コンテナを追跡するシステムにおいて、コンテナ取扱い機器上に配置されるように構成され、コンテナ取扱い機器が取り扱うコンテナの場所に影響を与えるイベントに基づいて無線RF信号を送信するように動作可能なタグトランスミッタを含む。間隔を空けた複数のアクセスポイントが、タグトランスミッタから無線RF信号を受信するターミナル内の周知の場所に配置される。プロセッサは、イベントが発生した時間にタグトランスミッタを位置特定し、コンテナの場所を特定するために、位置特定アクセスポイントに動作可能に接続される。
【0010】
別の態様では、センサは、コンテナ取扱い機器に装着され、イベントを感知してデータをタグトランスミッタに送信するようタグトランスミッタと共に動作可能であり、またタグトランスミッタからイベントデータを送信するためにタグトランスミッタにデータを送信するように動作可能となるように構成される。センサは、コンテナの除去、配置、または解放、および他のコンテナと積み重ねらされる場合にコンテナの高さを示すためにコンテナ取扱い機器上で位置特定されたいかなるグリッパの高さでも感知するように動作可能である。
【0011】
センサは、コンテナを有するシャーシからトラクタを切断すること、またはトラクタのバックを感知するように動作可能でもある。アンテナマストは、コンテナ取扱い機器に装着されており、無線RF信号のいかなる位置特定アクセスポイントへの照準線送信をも可能にするためにいかなるコンテナの積み重ねられた高さより高い高さでタグトランスミッタをサポートするように構成される。タグトランスミッタは、十分な量の間隔を空けた3つのRFトランスミッタから構成することができ、空間の相違を可能にし、カップリングおよびパターン歪みを最低限に抑える。RFトランスミッタは、約1/4から約1波長の間隔が空けられる。装着プレートは、アンテナマスト上でタグトランスミッタをサポートし、陸上平面を形成する。アンテナマスト上には全地球測位センサが装着されており、GPS場所座標を送信するためにタグトランスミッタと動作可能である。位置特定プロセッサは、信号を最初に到着すべき信号として相関し、タグトランスミッタを位置特定するために最初に到着すべき信号の微分を実行するように動作可能である。質問機は、ターミナル内に配置され、送信を開始するためにタグトランスミッタに質問するように動作可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の他の目的、特徴および利点は、次の本発明の詳細な説明を添付の図面に鑑みて検討すれば明らかになろう。
【0013】
本発明を、以降本発明の好ましい実施形態を示した添付の図面を参照しながらより十分に説明することにする。本発明は、しかし、多くの異なる形式で実施することができ、本明細書に示した実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。そうではなく、これらの実施形態は、本開示が完全であり完璧であるように提供されたものであり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるものである。本明細書を通して類似の要素は類似の参照番号で示されており、代替形態の類似の要素を示すために第1の表記法が使用される。
【0014】
本願で説明されたシステムおよび方法は、リアルタイムコンテナ追跡用リアルタイム位置決定システムを使用する。これは特に、陸揚げされたコンテナのスタックのあるターミナルで使用するために構成されている。このシステムおよび方法は、コンテナ取扱い機器(CHE)と総称されることのあるタグまたはタグトランスミッタと称され、コンテナをシャーシ上に引き上げる入来トレーラ、実用トラクターリグ(UTR)、平らなコンテナを荷積みするためのトランスファークレーン(トランステナー)、貨物トラクタまたはトップピックスプレッダ(トップピックまたはトップハンドラとも称される)のような物体に取り付けられた、無線放射ビーコンの位置を特定するための低電力無線伝送を使用する。
【0015】
タグは、周囲の環境において固定アンテナ列に無線信号を伝送する。これらは、通常、間隔を空けて別々の場所で位置決定され、レシーバと時にトランスミッタを有し、各場所で位置決定アクセスポイント(LAP)またはアクセスポイントを形成する。これは、タグのIDを含めて無線RF信号をタグに含まれる無線トランスミッタから受信するタグ信号リーダとも称される。各LAPは無線LANまたは有線LANによりプロセッサまたはサーバに接続されている。このプロセッサは、GPSに類似の技術を使用して各タグの位置を特定する。各LAPは、リアルタイム位置決定システムに正確性を追加するか、またはスタンドアロンソリューションを提供するためのGPSセンサを含めることができる。重要な動作上の利点は、コンテナ取扱い機器がコンテナに連結され、またはコンテナから分離される際のコンテナ取扱い機器の位置を追跡することにより達成される。本システムおよび方法は、コンパクトタグを使用してゲートの動きを追跡し、マリンターミナル内におけるコンテナの動きにリアルタイムな認知を提供することもできる。
【0016】
本願のシステムおよび方法で使用するために修正することのできるリアルタイム位置決定システムおよび方法は、開示のその全体を本明細書に参照として組み込んだ、同一出願人による米国特許第6,657,586号および公報第2002/0181565号に説明されている。また、同一出願人による特許は、開示のその全体を本明細書に参照として組み込んだ、米国特許第5,920,287号、5,995,046号、6,121,926号および6,127,976号を含む。
【0017】
「586特許」に指摘されるように、GPSを、正確性を追加するためにタグ信号リーダまたは位置決定アクセスポイントと共に使用することができる。また、港湾デバイス(位置決定アクセスポイントと分離されている場合とその一部である場合がある)は、港湾デバイスが、交互(ブリンンク)パターンを伝送するようタグをトリガすることのできる近接通信デバイスとして動作可能であるように、回転磁気または類似の電磁気を発生するように動作可能な回路または他のフィールドを含むことができる。この港湾デバイスは質問機として動作し、そのように称される場合がある。このような質問機は、その開示が全体を参照により本明細書に組み込まれた、同一出願人による米国特許第6,812,839号に記載されている。タグが港湾デバイスフィールドを通過する場合、タグは、マリンターミナルまで臨界閾値、例えば船積み/荷受けバックドアまたはゲートエントリなど、を通過する際にコンテナを運搬する車両などの、タグの付された財産を追跡するためにより多くの位置決定ポイントを許可するために、事前プログラムされ、通常はより速いブリンクレートを開始することができる。そのようなタグ、港湾デバイス、および位置決定アクセスポイントは、カリフォルニア州サンタクララに本社のあるWherenet USAにより、WhereTag、WherePortおよびWhereLanの商標で一般に販売されている。
【0018】
マリンターミナルにおいてコンテナを追跡するためのシステムおよび方法を最初に記載し、次いで本願のシステムおよび方法により陸上マリンターミナルの用途でコンテナを追跡するためのシステムおよび方法のより詳細な説明を行うことにする。
【0019】
リアルタイム位置決定システムは、コンテナ、車輪の付いたコンテナ、トラクタ、ローダ、クレーン、メンテナンス機器、および他の類似のコンテナ取扱い機器などの、すべてのタグの付された財産のために、1つの無線インフラストラクチャを提供することができる。リアルタイム位置決定システムは、リアルタイムIDおよび全タグの位置を提供し、また取引を記録することのできる信頼できる遠隔計測を提供し、また作業命令およびデータ入力端末の移動通信を提供する。コンテナIDおよび位置決定、コンテナ取引のリアルタイム位置決定および自動遠隔計測、およびコンテナ取扱い機器および他の可動財産のリアルタイムかつ正確なスロット正確性を提供するために、いかなる端末動作(管理)ソフトウェア(TOS)でも、リアルタイム位置決定および遠隔計測データにより最適化することができる。リアルタイム位置決定システムは、コンテナを積み重ね(陸揚げし)、荷の詰まったコンテナをシャーシ(車両)上に乗せた状態で基礎コンテナストレージに適用可能である。
【0020】
図1は、本発明の非限定的な一例による、マリンターミナルでコンテナを位置決定するためのリアルタイム位置決定システム20の断片環境図であり、リアルタイム位置決定システム20の様々な用途を示している。コンピュータサーバ22は、端末動作システム(TOS)24と共に動作可能である。サーバ22および端末動作システム24は、様々な位置決定アクセスポイント26で動作可能な双方向端末動作システムインターフェースに認知ソフトウェア一式および海洋モジュールを提供する。サーバ22は、タグ28から無線信号を受信した位置決定アクセスポイント26からデータ信号を受信するための処理も提供する。本実施例のサーバ22は、例えば車両取扱い機器上に配置されたタグ28を位置決定するために、どのタグ付けされた信号が最初に到着すべき信号であるかを特定するための位置決定プロセッサとして動作可能とすることができ、またいかなる全地球測位システム(使用される場合は)により特定されるような位置決定アクセスポイント場所に対する最初に到着すべき信号の微分を実行することができる。
【0021】
図示するように、位置特定アクセスポイントは、WIFI 802.11b標準でアクセスポイント26として動作可能とすることができ、また位置特定センサとしてのタグ28は、2.4GHzエアインターフェースに通信標準を組み込むANSI 371.1標準を使用することができる。ゲート34は、OCR端末36と共に動作可能とすることができる。タグ28は、OCRトランザクションを改善し、コンテナを車両38および陸揚げされた位置40まで追跡するために、ゲートに配置される。OCR端末36は、異なるOCRカメラ42を含む。タグ配置の選択肢は、貨物トラック43、トレーラーシャーシ44、またはコンテナ46の上に示されている。陸揚げされた位置40で、港湾デバイス50は、図示されたクレーン52上に配置されて示されている。車両位置78における車両コンテナのタグ更新は、移動在庫車両、磁気またはクラーク更新が要求されないように動作可能とすることができる。サーバ22およびTOS24も、図示するように車両位置特定更新にユーザインターフェースを提供することができる。
【0022】
大型船舶位置54、タグ28は、OCRカメラ42により、海運クレーン56で荷を下ろしている大型船舶に対して位置特定することができる。車両から、操業時間および燃料残量などの、メンテナンスおよび他の情報をアップロードするためにタグを使用することができるということを理解されたい。
【0023】
VCOMユニットまたは他の位置追跡インターフェースユニット(PTIU)58などの遠隔測定ユニットは、タグ28を通してセンサデータを送信することができ、リアルタイム位置特定システム20に、シャーシ/コンテナがトラクタから外される時、例えば、ドライバがシャーシ/コンテナを駐車する時、または他の同様のイベントを報告することができる。PTIU58は、リアルタイム位置特定システム20に、シャーシ/コンテナがトラクタから切断される時、例えばドライバがシャーシ/コンテナを駐車する時を報告することができる。限定的でない例として、PTIUまたは他の遠隔測定ユニットはトラクタ上にある異なるセンサ、例えばキングピン上にある近接センサ、第5の車輪上にある一対の水力センサ、およびリバースセンサからデータを送信することができる。これら3個のセンサは、コンテナが何時連結または分離されるかを示すことができる。他のセンサを、オペレータID、衝突、燃料の残量、使用量統計、および動作効率を向上させるために使用することのできるメンテナンス情報を特定するために監視することができる。
【0024】
コンテナを、マリンターミナルを通して処理するための異なるシステムでは、リアルタイム位置特定システム10は、コンテナがさらに容易に見つけられるようにコンテナの場所を連続的に追跡する。
【0025】
図2および3は、タグまたは他のトラスミッタが生成するタグまたは類似の信号を位置特定するために、何らかのタイミング事項を特定し、何らかのタイミング事項に応じた相関アルゴリズムをセットアップし、どのタグ信号が最初に到着すべき信号かを特定し、最初に到着すべき信号の微分を行うために、アクセスポイント回路および位置特定プロセッサ回路をサーバの一部としてまたは別個のユニットとして位置特定するために当業者が提案するように修正して使用することのできる回路のタイプを表す。
【0026】
次に図2および3を参照し、上記で述べ、参照特許として組み込まれた代表的回路およびアルゴリズムが開示され、どの信号が最初に到着すべき信号かを特定し、タグトランスミッタを位置特定するために最初に到着すべき信号の微分をプロセッサがどのように行うかを特定するために使用することのできる、アクセスポイントのタイプおよび位置特定プロセッサ回路を理解するために役立つように以下の説明がなされる。
【0027】
図2は、関連付けられた信号または位置特定判定信号に使用されるパルス(「ブリンク」)、例えばタグトランスミッタから位置特定アクセスポイントに対して発せられる信号などを「読み取る」ためにそれぞれにアーキテクチャの回路構成を図で説明する。アンテナ210は、追加された伝送バーストまたは他の信号を位置特定されるべきオブジェクトおよびタグトランスミッタから感知する。本発明のこの態様におけるアンテナは、無指向性であり、円偏波であり、その出力が帯域フィルタ214によりフィルタリングされる電力増幅器212に結合することができる。当然ながら、デュアルダイバーシチアンテナを使用することができ、または単一アンテナである。帯域フィルタリングされた信号のそれぞれのIチャネルとQチャネルは、フィルタ214の下流に結合されたものに対応する関連付けられた回路で処理される。図面を簡略化するために、チャネルを1つだけ示した。
【0028】
それぞれの帯域フィルタリングされたI/Qチャネルが、周波数逓降ミキサ223の第1入力221に適用される。ミキサ223は、フェーズロックされたローカルIFオシレータ227の出力を受信するように連結された第2入力225を有する。オシレータ227は、制御プロセッサから通信ケーブル231を介して(75オーム)結合された高度に安定した基準周波数信号(例えば、175MHz)により駆動される。フェーズロックされたオシレータ227に適用された基準周波数は、LCフィルタ233を通して結合され、リミッタ235により制限される。
【0029】
約70MHzである場合のミキサ223のIF出力が、制御されたイコライザ236に連結される。イコライザ236の出力は制御された電流増幅器237を通して加えられ、好適には関連付けられたプロセッサであってよい通信信号プロセッサを通して通信ケーブル231に加えられる。通信ケーブル231は、アクセスポイントの様々な構成要素に電圧レギュレータ242に対するRFチョーク241によりDC電力も供給する。これは、レシーバのオシレータ、電力増幅器、およびアナログデジタルユニットに電力供給するために必須のDC電圧を供給する。
【0030】
通信制御プロセッサによりフェーズロックされたローカルオシレータ227に175MHz基準周波数を供給することができ、その振幅はいかなる通信ケーブル231(使用される場合は)の長さをも示している。いかなる通信ケーブル(使用される場合は)のいかなる長さにも対処するために必要となる場合のあるイコライゼーションのゲインおよび/または所望の値を設定するために、この規模情報をイコライザ236および電流増幅器237への制御入力として使用することができる。この目的で、基準周波数の規模は、単純ダイオード検出器245により検出することができ、247で示されるゲインおよびイコライゼーション比較器の組のそれぞれの入力に加えられる。比較器の出力は、ゲインおよび/またはイコライゼーションパラメータを設定するために量子化される。
【0031】
全地球測位システムのレシーバで使用されるクロックおよび/または他の無線信号により時々信号が発せられることが可能である。このようなタイミング基準信号を当技術分野で知られているように提案されるように使用することができる。
【0032】
図4は、出力を処理し、様々なタグ信号リーダに対するGPSレシーバ場所情報に基づいて場所を特定するために、図3のそれぞれのRF/IF変換回路の出力を無線通信(または場合により有線)によるなどして連結することのできる、位置特定プロセッサの一部として相関ベースのRF信号プロセッサ回路のアーキテクチャを図で示す。相関ベースのRF信号プロセッサは、関連付けられたタグ信号リーダにより検出されるスペクトラム拡散信号を引き続き遅延した、または時間的にオフセットされた(チップの断片だけ)スペクトラム拡散基準信号パターンと相関し、どのスペクトラム拡散信号が場所パルスに対応する最初に到着すべきものかを特定する。
【0033】
各アクセスポイントがタグトランスミッタから、様々な物体/表面に反射しているタグトランスミッタから送信される信号により引き起こされるマルチパス作用により複数の信号を受信することが予想されるので、相関方式は、有効なタイミング情報を含む唯一の信号である、第1の監視可能な送信の特定を保証する。この有効なタイミング情報から、遠隔で本当の判定を行うことができる。
【0034】
この目的で、図4に示すように、RFプロセッサは、N個のレシーバのそれぞれに対して直交IFベースバンド周波数逓降器などのフロントエンドのマルチチャネルデジタイザ300を採用する。直交ベースバンド信号は関連付けられたアナログ/デジタルコンバータ(ADC)272Iおよび272Qによりデジタル化される。ベースバンドサーバで出力をデジタル化することは、個々のチャネルに対して必要とされるサンプリングレートを最低限に抑え、かつデジタイザ300のそれぞれのチャネル(リーダ出力)が、性能を最大限に高めコストを最低限に抑えるために他の同一の構成要素と容易にカスケード化することのできる、1つの専用機能ASICとして実施されるように結合された、一致したフィルタセクション305を同時に可能にするために役立つ。
【0035】
これは、非常に高いIF周波数と大きな帯域幅を直接サンプリングすることの可能なより高度なサンプリングレートまたはより高価なアナログ/デジタルコンバータを必要とする、帯域通過ろ波方式に利点を提供する。帯域通過ろ波手法を実施することは、通常、アナログ/デジタルコンバータと比較器の間にインターフェースを提供する第2のASICを必要とする。さらに、ベースバンドサンプリングは、帯域通過ろ波方式のチャネルに対して半分のサンプリングレートだけを必要とする。
【0036】
一致したフィルタセクション305は、それぞれが上記の特定され、参照により組み込まれた‘926特許の一組のパラレル相関器からなる複数のマッチドフィルタバンク307を含むことができる。PN拡散コード生成器は、PN拡散コード(タグトランスミッタのPN拡散シーケンス生成器により作成されるものと同一)を生成することができる。PNコード生成器により作成されたPN拡散コードは、第1の相関器ユニットと一連の遅延ユニットに供給される。これらユニットの出力は、残りの相関器のそれぞれに結合される。各遅延ユニットは、チップの2分の1と等価の遅延を提供する。パラレル相関のさらなる詳細は、参照により組み込まれた’926特許に見られる。
【0037】
非限定的な例として、エポックに対して約4x106の相関を提供するために、一致したフィルタ相関器をサイズ変更し、クロック制御することができる。PN拡散コードの全ての可能な位相を入来信号と連続的に相関することにより、相関処理アーキテクチャは、一致したフィルタとして有効に機能し、参照拡散コードシーケンスと入来信号の内容との間の一致を連続的に探す。各相関出力ポート328が、一組の「オンデマンド」または「必要に応じた」デジタル処理ユニット340−1、340−2...340−Kにより適応可能に確立された規定の閾値と比較される。相関器328の1つは、遅延したPN拡散シーケンスが入来信号と有効に位置合わせされる(チップ時間の半分以内で)閾値を超えた総和値を有する。
【0038】
この信号が、選択されたチャネル上のデータの「スナップショット」を、一組のデジタル信号処理ユニット340の選択されたデジタル信号処理ユニット340−1と結合するように動作可能な、切替マトリックス330に加えられる。これらのユニットは、場所パルスをランダムに「ブリンク」し、または送信することができ、また統計的に定量化し、したがってプロセッサ再訪時間を超えた潜在的な同時の信号数は、必要とされるそのような「オンデマンドの」デジタル信号プロセッサ数を決定することができる。
【0039】
プロセッサは、一致したフィルタに供給された生データと初期時間タグとを走査する。この生データは、最初の(第1の観察可能な経路)検出と他の埋め込まれた信号の両方に対する初期検出出力の(時間的に)前方と(時間的に)後方への自動相関を作成するために、別個の一致したフィルタをコプロセッサとして使用してチップレートの断片で走査される。デジタルプロセッサの出力は、第1の経路検出時間、閾値情報、および各レシーバの入力で作成された信号のエネルギー量である。これは、到着時間ベースの多元化プロセッサセクション400に供給され、処理される。
【0040】
プロセッサセクション400は、タグトランスミッタの場所を計算するために、少なくとも3つのリーダからの到着時間入力に依存する標準多元化アルゴリズムを使用することができる。このアルゴリズムは、受信信号の荷重平均を使用するものであってよい。物体の場所を特定するために第1の観察可能な信号を使用することに加え、プロセッサは、タグトランスミッタに対してメモリから読み出され、その送信に重畳されるいかなるデータも読むこともできる。物体の位置およびパラメータデータを、物体情報が維持されるデータベースにダウンロードすることができる。タグメモリに記憶されるいかなるデータでも、比較的高価でない市販の高度計回路から供給される高度測量データにより増大させることができる。そのような回路のさらなる詳細は、参照により組み込まれた‘926特許に見られる。
【0041】
マルチパス作用を低減するために、参照により組み込まれた‘926特許にあるような強化された回路を、デュアルアンテナを使用し、マルチパス信号の空間的な多様性ベースの緩和を提供することにより、使用することも可能である。このようなシステムでは、アンテナは相互に、両方のアンテナで同時に破壊的なマルチパス干渉を最低限に抑えるのに十分な距離だけ、かつ下流多元化プロセッサにより物体の場所の計算に重大な影響を与えないためにアンテナが相互に十分に近接することを保証するように間隔が空けられている。
【0042】
位置特定プロセッサ26により実行された多元化アルゴリズムは、検出器それぞれの早期に到着すべき出力を多元化アルゴリズムで採用される値として選択するフロントエンドのサブルーチンを含めるために修正することができる。複数の補助「位相配列」信号処理経路は、直接接続されたレシーバおよびロケータプロセッサに供給するそれらの関連付けられた第1の到着検出器を含むいかなる経路にも加えて、アンテナセット(例えば、対)と結合することができる。それぞれの補助位相配列経路は、規定位相関係で2つのアンテナから受信されたエネルギーと、三角測量プロセッサとしてプロセッサに供給する、関連付けられたユニットに結合されるエネルギー合計と合計するように構成されている。
【0043】
位相配列修正の目的は、別の方向から到着した等価の反対信号によって比較的「早期の」信号をキャンセルすることができるマルチパス環境の状況に対処することである。破壊的な干渉エネルギーを効果的に無視する適切な確率を提供するために、複数のアンテナの配列要素を利用することも可能である。位相配列は、各場所に、1つの入来信号を受信し、他方を無視するために、ゲインの「パターン」または空間分布を使用して受信信号を区別する能力を提供する。
【0044】
位置特定プロセッサ26により実行される多元化アルゴリズムは、その入力信号処理経路の最初に到着した出力と、信号処理経路それぞれからの出力を多元化アルゴリズム(レシーバ側で)で採用されるべき値として選択するフロントエンドサブルーチンを含むことができる。要素および経路数、またゲインおよび位相シフト値(重み付け係数)は、用途により異なってよい。
【0045】
参照により組み込まれた‘976特許に記載された、分散データ処理アーキテクチャを使用して処理負荷を区分化し分配することが可能である。このアーキテクチャは、複数の相互接続された情報取り扱いおよび処理サブシステム全体に作業負荷を分散するように構成することができる。処理負荷を分散することにより、動的再割り当てを通して耐故障性を可能にする。
【0046】
このフロントエンド処理サブシステムは、データ処理動作がプロセッサセット間に分散されるように複数の検出プロセッサに区分化することができる。区分化されたプロセッサは反対に分散された、関連付けられたプロセッサを通して複数の位置特定プロセッサに結合される。タグ検出機能のために、各リーダは、監視対象の環境内に半球状の受信可能範囲を提供する低コストの無指向性アンテナを装備することができる。
【0047】
検出プロセッサは、1回の送信のために受信した最初に到着したエネルギーを特定するために、受信したエネルギーをフィルタリングし、したがって結果として特定されたタグトランスミッタの場所に対するマルチパス作用を最低限に抑える。検出プロセッサは、受信場所パルスを唯一のタグトランスミッタと関連付けるために、送信の周知の拡散コードに相関する全ての受信したエネルギーを復調し、タイムスタンプを押す。次いで、この情報をメッセージパケットに集め、そのパケットを検出報告として通信フレームワークを介して区分化された関連付けプロセッサの組の1つに送信し、次いでその検出報告の割り当てを解除する。
【0048】
関連付け制御プロセッサフロー制御機構に対する検出プロセッサは、1回の場所パルス送信の全てが1つまたは複数の検出プロセッサからきたかに関わらず、それらの受信が同じ関連付けられたプロセッサに向けられていることを保証しながら、使用可能な関連付けられたプロセッサ間に計算負荷を分散する。
【0049】
図4は、コンテナが大型船舶からシャーシに陸揚げされる際に、リアルタイム位置特定システム20をどのように使用することができるかを示す高度なフローチャートの一例である。参照番号は500番台から始まる。
【0050】
図4のフローチャートに示すように、コンテナはクレーンによりシャーシに分離される(ブロック500)。事務員は、光学文字認識により「示された」コンテナ番号を検証することができる(ブロック502)が、ただしOCRは場合によっては必要とされるかまたは望まれない場合がある。リアルタイム位置特定システム20は、トラクタをその位置に基づいて特定する(ブロック504)。ドライバには、トレーラをどこに駐車するか指示することができる(ブロック506)。ドライバはコンテナを駐車し、外す(ブロック508)。リアルタイム位置特定システム20は、コンテナを駐車した際にそのコンテナの位置を報告する(ブロック510)。コンテナが必要とされる場合、そのコンテナはドライバがそれをどこに駐車しても見つけられる(ブロック512)。
【0051】
図5は、非限定的な一例において大型船舶から陸上に分離される際のフローチャートを示す。コンテナはクレーンにより非限定的な例としてボムカートに分離される(ブロック520)。事務員は、光学文字認識により「示された」コンテナ番号を検証する(ブロック520)が、ただしOCRは場合によっては必要とされるかまたは望まれない場合がある。リアルタイム位置特定システム20は、トラクタをその位置に基づいて特定する(ブロック524)。ドライバは、コンテナをトップハンドラに運ぶ(ブロック526)。トップハンドラは、コンテナをボムカートからスタックに移動する(ブロック528)。コンテナが分離されると、リアルタイム位置特定システム20は、コンテナの位置を報告する(ブロック530)。別の事務員は、積み重ねられた場所を確認することができる(ブロック532)。コンテナが必要とされると、陸上に分離された場所でそのコンテナが見つけられる(ブロック534)。
【0052】
マリンターミナルでコンテナを追跡するためのリアルタイム位置特定システム20は、マリンターミナルゲートを通してコンテナを処理する際にも使用することができる。ここでもまた、コンテナを大型船舶からシャーシに、また大型船舶から陸上に分離する類似の問題が生じる。ゲートを入ったドライバには、シャーシ/コンテナを駐車するように、あるいはコンテナを陸上に分離するよう指示することができる。多数のトラクタおよびシャーシが外部から入って来るが、ドライバや機器によっては常にマリンターミナルに属しているわけではなく、その場合は永続的にはタグ付けされていない。図6の高度フローチャートの例に示すように、チェックインに1つまたは複数の追加ステップを追加することができる。シャーシまたはコンテナがゲートを入った際にそのシャーシまたはコンテナに臨時タグを加えることができる。
【0053】
図示するように、ドライバはゲートに到着し(ブロック550)、事務員はコンテナと他の情報を書き留める(ブロック552)。タグがシャーシまたはコンテナに加えられ(ブロック554)、ドライバは、示された駐車場所または陸上割り当てを示すレシートを取る(ブロック556)。それが駐車されたか陸揚げされたかについて判定が行われる(ブロック558)。駐車と判定された場合、ドライバはコンテナを駐車し、それを外す(ブロック560)。リアルタイム位置特定システム20は、コンテナが駐車された際のコンテナの位置を報告する(ブロック562)。コンテナが必要とされる場合、そのコンテナはドライバがそれをどこに駐車しても見つけられる(ブロック564)。陸揚げされたコンテナに対してブロック558で決定がなされた場合、そのコンテナが指示通りにトップハンドラに移動したか否かについて判定が行われる(ブロック566)。移動していない場合、ドライバはそのコンテナを駐車して外し(ブロック568)、リアルタイム位置特定システム20が、コンテナが駐車された際のそのコンテナの位置を報告するように、処理は継続する(ブロック562)。
【0054】
トップハンドラがブロック566で指示された場合、ドライバはトレーラをトップハンドラキューに運ぶ(ブロック570)。トップハンドラは、そのコンテナをトレーラからスタックに移動する(ブロック572)。リアルタイム位置特定システムは、コンテナが駐車された際のそのコンテナの位置を報告する(ブロック574)。事務員は、積み重ねる場所を確認する(ブロック576)。コンテナが必要とされる場合、そのコンテナは陸上に分離場所で見つけられる(ブロック578)。
【0055】
上記のようなインフラストラクチャ、追跡デバイスおよびソフトウェアは、ターミナルオペレーティングシステム(TOS)24までのコンテナIDの自動化したハンドオフを可能にするために、ゲート34までのコンテナ取扱い機器(CHE)と第3者のトラック運転手(貨物)の追跡をサポートすることができる。リアルタイム位置特定システム20は、コンテナがフロントエンドローダ(FEL)が可能なシステムまでトラックで配送されるかUTR(実用トラクターリグ)で配送されるかに関わらず、マリンターミナル内におけるコンテナの陸上位置40の自動化された更新をサポートすることができる。貨物のゲートから陸上までのフロー工程は、リアルタイム位置特定システムタグ28を貨物トラクタまたはシャーシ上に永続的または一時的に搭載することを含むことができる。このタグ28は、シャーシが、タグ付けされたIDをOCR記録に自動的に関連付けることのできる任意選択の光学文字認識(OCR)ポータル36を通過した際に港湾デバイス50によりトリガすることができる。
【0056】
港湾デバイス50は、自動タグ/取引関連付けのためにゲート34の各ゲートレーン内で位置特定することができ、OCRポータル取引を正確なレーンに割り当てることができる。フロントエンドローダは、貨物またはシャーシタグにそのIDを送信することを強制する港湾デバイス50を有することができ、関連付けられたコンテナIDは、フロントエンドローダに自動的に転送することができる。これは、コンテナが陸揚げされるまで追跡される。位置追跡インターフェースユニット(PTIU)58によりセンサ情報が収集されるか、または類似の遠隔測定ユニットがセンサ情報を収集し、前述の方法でそれをフロントエンドローダのタグにより送信する。センサ情報を受信することができ、フロントエンドローダタグに対するX、Y位置をコンテナ分離の際に特定することができる。マリンターミナルサーバ22で、センサ情報の場所をベイ、セル、およびティア位置に翻訳し、ターミナルオペレーティングシステム24に更新することができる。
【0057】
ゲートから車輪までのシナリオに関して、リアルタイム位置特定システム20は、駐車指示を、マリンターミナルを訪問した貨物が作成した駐車署名と比較することができる。例えば、永続タグまたは一時タグは、貨物トラクタまたはシャーシの上で位置特定することができ、貨物が光学OCRポータル36を通過した際に港湾デバイス50はタグを読み取り、光学OCRポータル36はタグIDをOCR記録に自動的に関連付ける。港湾デバイス50は、自動タグ/取引関連付けとOCRポータル取引をレーンに割り当てるために、ゲート34において各ゲートレーンで位置特定することができる。コンテナの処理は、ターミナルオペレーティングシステム24に問い合わせ、コンテナを追跡し、陸揚げ指示が付いていることを保証するためにそれを監視することにより知ることができる。貨物はコンテナをシャーシに残しても、シャーシをマリンターミナルに運んでもよい。タグの位置は、移動在庫車両または磁気の取り出しを必要とせずに自動的に判定される。車両位置はターミナルオペレーティングシステムに対して更新される。
【0058】
リアルタイム位置特定システム20は、大型船舶またはレールから陸上までに対して動作可能でもあり、マリンターミナル構内で車両または陸上位置38,40までコンテナIDを追跡するために大型船舶でのコンテナIDの自動化された関連付けをサポートする。本実施例では、コンテナIDをUTRに関連付けることができる。例えば、コンテナIDを自動的に補足するために岸壁クレーン52OCRまたはレールOCRポータルを使用することができ、コンテナおよびUTRはUTRセンサスイープと場所に基づいて自動的に関連付けられる。トランステナー上の港湾デバイスとUTRタグは、コンテナの所有権を自動的にトランステナーに転送する。トランステナーは位置特定され、コンテナはX、Y位置を特定するために分離される。以下でより詳細に説明するように、例えばPTIU58で動作可能な他のセンサを、Z位置を特定するために使用することができる。トランステナー分離位置を、ベイ、セル、ティア位置、またはコンテナに対する他の位置に翻訳し、ターミナルオペレーティングシステム24に更新することができる。
【0059】
岸壁クレーンOCRまたはレールOCRポータルが自動的にコンテナIDを補足する、大型船舶またはレールから車輪までのために上記のシステムを使用することもできる。コンテナおよびUTRは、UTRセンサスイープおよび場所に基づいて自動的に関連付けられる。UTRの位置はシャーシ分離の際に記録することができ、UTR自動ショーは、その次の割り当てに使用可能である。UTRの分離位置を、コンテナに対する行またはスロット位置に翻訳し、自分のTOSに更新することができる。
【0060】
位置特定追跡インターフェースユニット(PTIU)58はUTR側のハンドラ、トップハンドラ、リーチスタッカ、ストラドルキャリア、RTG、および他のコンテナ取扱い機器で位置特定することができ、機器センサデータを、サーバ22で処理するためにタグ28によりリアルタイム位置特定システム20に送信することができる。センサ送信は、コンテナ取扱い機器に共通プラットフォームを提供することにより簡略化することができる。PTIU58は、どの機器が作動中か、誰がその機器を使用したか(オペレータがログオンして)、その機器は、アイドリング中かコンテナ移動中かなど、何をしているか、および他の診断データ、例えば機器動作中の燃料残量などを監視することができる。PTIU58は、イベントに応答して、PTIU58がタグ28にデータを送信する際にその特定機器が何をしたかをリアルタイム位置特定システム20が更新できるようにすることができる。例えば、RTGのオペレータがRTGスプレッダを動かす場合、リアルタイム位置特定システム20にイベントは送信されない。しかしオペレータがスプレッダをコンテナにロックすると、PTIU58はこのイベントデータをリアルタイム位置特定システム20に送信する。それは、このイベントがコンテナ在庫の場所に影響を与えるからである。
【0061】
PTIU58は、要求されたセンサはどれであってもそれを監視し、それに応答してコンテナ在庫に影響を与えるイベントを訂正することができる。例えばトップハンドラまたはRTGの場合、コンテナ上にロックし、コンテナを移動するというイベントは類似している場合があるが、ただしセンサはこれを別のイベントと感知する。UTRの場合、監視されたイベントは第5の車輪が連結/分離されたこと、およびコンテナの存在である場合がある。これらイベントおよび使用されるセンサは、コンテナ取扱い機器により異なる場合がある。
【0062】
位置特定プロセッサとしてのサーバは、PTIU58から受信したデータを処理するため、例えば署名処理コンソールに対応する開かれたコンピュータウィンドウを、マリンターミナルにある各タイプのコンテナ取扱い機器に提供するなどのために適したソフトウェアを含むことができる。コンテナの新しい位置を、マリンターミナルのX、Y、Z位置から行、ベイ、セル、およびティア位置に翻訳し、ターミナルオペレーティングシステム24に渡すことができる。コンテナ積み重ねコンソールのために開かれたコンピュータ画面の一例を図7に示す。ここでは、ウィンドウの上部には様々なコンテナ位置、下部には、選択され破線で示された積み重ねられたコンテナの等角表現というレイアウトが示されている。場所情報もUTRドライバまたはコンテナ取扱い機器の他のオペレータと共有することができ、図8に示すようにユーザインターフェースをスイッチャーユーザインターフェースにより活用することができる。
【0063】
上記のように、本システムおよび方法で開発されたリアルタイム位置特定システム20は、上記のようにマリンターミナルに到着したISOコンテナを港湾デバイス50により特定し、それらのコンテナが車輪動作としてメインステージ構内の平らなトレーラ、例えばシャーシに格納された際にそれらコンテナを位置特定することができる。コンテナは、上記のようにメインゲートを通過して到着し、港湾デバイス50により走査されるか、これも上記のように鉄道により到着してトランステナーにより積載されるか、鉄道の工程と類似の工程で船舶により到着してクレーンでUTR牽引シャーシに積載することができる。これら「車輪のある」コンテナは、例えば入来貨物ドライバ(貨物運搬者)により、または沖仲仕管理者(UTR)ドライバにより構内に駐車される。リアルタイム位置特定システム20は、構内にあるすべての車輪付きコンテナの常に更新されるIDと場所記録を維持する。
【0064】
ほとんどの車両動作は、タグ付けされたシャーシを使用する。所有されていないシャーシで遺構内に到着したコンテナは、「トップピック」ローダで荷降ろしすることができ(例えば、「トップピックスプレッダ」とも称される)、「陸上」に積み重ねられることができる。これで外部の貨物運搬者はそのシャーシが置かれるとそれを取ることができる。図9はタグの付いた貨物トラクタ600と、タグの付いたマリンターミナル所有のシャーシ602とを示す。トップピックは、コンテナをつかむために水平トップピックスプレッダ605内の604で示されており、位置特定アクセスポイント(LAP)が26で全体が示されている。アンテナマスト606はLAPをサポートする。アンテナマスト606とLAPはGPSユニットを含む。図10に示すように特に多くの積み重ねられたコンテナがある場合には、X、Y,Z座標のその正確な位置に「陸揚げされたスタック」中の各コンテナのIDおよび場所があることが好ましい。図10には、満載したコンテナを「4段重ね」に積み重ねられた610で全体が示されており、空のコンテナは全体が「5段重ね」に積み重ねられた612で示されている。
【0065】
陸揚げされたコンテナは、いつもではないが通常は、それらの位置が、図11の位置ライン620で示す舗装道路上にマークされている。非限定的な一例では、コンテナは、幅2.6メートル(8.5フィート)、高さ2.6メートル(8.5フィート)から2.9メートル(9.5フィート)、長さ6メートル(20フィート)、12メートル(40フィート)、13.7メートル(45フィート)および14.6メートル(48フィート)である。スタック間の間隔は、通常、コンテナの2つのスタック間の間隔622で全体が示されるレールガイドローダを収容するためにより大きい間隔をもつトランステナーに最小0.5メートル(1.5フィート)を有するいかなるトップピックローダによってもなされる。非限定的な一例では、スタックは、通常は出荷されるコンテナの約80%である空のコンテナの場合、コンテナ5段分の高さであってよい。これは、米国は多くのコンテナを輸出しないからである。満載されたコンテナは、4段重ねに積み重ねることができるが、何段重ねにするかは様々であってよい。通常、コンテナ間には0.5メートル(1.5フィート)のギャップ622がある。これは、トップピックスプレッダが端部に港湾デバイスを有し、トップピックスプレッダがその区域に適合する必要があり破損しないようにするためである。チョークアウトライン620は、コンテナの格納区域マークされたアウトラインを示す。
【0066】
荷積み動作と陸揚げ動作は迅速に行うことができる。この場合、非限定的な一実施例では、2秒未満で補足されるべきローダの場所に関連付けられたコンテナの場所がエラーを回避することを可能にする。図12に示すように、トップピックスプレッダ上に最も高く固定されたポイント630は、約9メートル(30フィート)の第3段階のコンテナ上部の上にある。世界中ほとんどのマリンターミナルが構内空間に基づいており、効率よく入出力が行われるので、陸揚げ動作は益々重要になってくる。
【0067】
コンテナにタグを含めることは可能だが、本発明の非限定的な一実施例によるシステムおよび方法は、コンテナ取扱い機器とのリアルタイムな関連付けから推測されるコンテナの場所を有することができる。このコンテナ取扱い機器は、それらを陸上のスタックおよびキャリアシャーシに配置し、またそこからそれらを取り除く。図13は、アンテナ650の位置特定アクセスポイント、2.6メートル(8.5フィート)に積み重ねられたコンテナ652、トップピックスプレッダ654上の5.4メートル(18フィート)の垂直ホイップアンテナを装着するためのトップピックスプレッダ上の656に示したポイントと当該アンテナ、および2.8メートル(9.5フィート)のコンテナ660を示す。タグ送信のためのホイップアンテナは、マストとして代わりに形成することができる。マストは後述するようにタグの組をサポートするものである。質問機としての港湾デバイス50は、キャリアシャーシ上のタグ位置を走査するために、662で全体が示されたトップピックスプレッダバーの両端に配置することができる。
【0068】
ハンドラ上のセンサは、コンテナが配置されたこと、コンテナが下ろされたこと、ある動作が行われた際のグリッパの高さ(Z次元値)を示すことができるということを理解されたい。この情報は、PTIU58からタグ28を使用して遠隔測量データと共に送信することができ、同時にコンテナ取扱い機器の場所を取引用データと関連付けることもできる。質問機としての港湾デバイス50は、コンテナIDをハンドラタグからのデータと関連付けるために、シャーシタグおよび/または貨物トラクタタグからブリンクを導出する。
【0069】
非マリンターミナルシャーシは、タグ付けされていない貨物トラクタにより牽引することができ、取引中に取られた塗装コンテナ番号のビデオ写真からマリンターミナルにおいて手動で入力することができる。正確な港湾デバイスIDによりブリンクを導出した港湾デバイス50がシャーシの配置中に検出されなかった場合、この写真を、コンテナ取扱い機器から、リアルタイム位置特定システム20の一部を構成するローカルエリアネットワークを介して自動的に要求することができる。光学文字認識(OCR)を使用してもよいが、OCRを使用したゲート動作は約95%の走査成功率でしか実証されないので、これは望ましくない場合がある。また、ハンドラの振動は、安定したゲートスキャナよりも、OCR性能をさらに劣化させる場合がある。ハンドラの迅速な動作で作成された2分の2関連付けウィンドウは、OCR性能をさらに劣化させる場合がある。
【0070】
ハンドラは迅速に移動するので、瞬時位置特定の正確性を保証するためにハンドラ上のタグはタグの組を含んでもよい。例えば、RFエミッタまたはトランスミッタとしての3つのタグ28は、認識されたハンドラの取引から遠隔測定ユニットにより同時にトリガすることができる。これらのタグは、トリガ上でディザリングする標準マルチタグ走査により約600ミリ秒の最低限のトリガ遅延に設定することができる。各タグは、正常の125ミリ秒のディザリングされた間隔で4つのサブブリンクを作成し、短いバーストウィンドウ内で最大の時間的な相違を作成することができる。3つの1/4波長のタグ28a、28b、28cは、三角装着プレート670の角付近に装着して、図14に概略的に示すように平衡をとることができる。このプレート670は、陸上平面を提供し、下にあるコンテナからの反射を防止する。このプレート670は、非限定的な一例でマスト654上に装着することができる。タグは、通常、約1/4波長で間隔を空けることができる。この種の構成は、アンテナラジエータの水平線より下の無線周波数放射を最低限に抑えて空間の多様性を提供することができる。この構成はまた、コンテナおよび放射ポイントの高さより下にある他の金属物体からいくつかのマルチパスを最低限に抑えることもできる。3つのRFトランスミッタは何らかのフィルタリングも提供することができる。
【0071】
ハンドラの場所はできる限り正確である必要があるので、好ましい実施形態では、ハンドラタグからの典型的なRF放射は、リアルタイム位置特定システム20の既存のインフラストラクチャへの照準線である必要がある。これは、積み重ねられたコンテナの上部平面より上まで持ち上げるために、ハンドラ上の別個のアンテナマスト654を使用して達成される。マリンターミナルの構内照明ポールの垂直ダイバーシチを使用する必要がある場合があるので、既存の5.4メートル(18フィート)のファイバーグラスアンテナを使用する必要がある。トップピックスプレッダ上の最も高い固定された場所に取り付けるために上部および新しいマスト上でタグをサポートする三角装着プレート670。トランステナーは高く、マストはローダの周囲の構造を見通しのきくようにする必要がある。修理中の車庫のドアや頭上の付帯設備やコンベヤなど、頭上の障害物のためにトップピックスプレッダにいくつかの機械的な柔軟性を提供することができる。追加位置特定機能および冗長オーバーレイを提供するために、GPSセンサ670もマスト654ととして位置特定することができる。GPSがブロックされた場合、RTLS20を使用することができるが、そうでない場合はGPSとRTLS20の両方が使用される。RTLSインフラストラクチャがブロックされた場合、GPSが場所を提供する。
【0072】
図15および16は、5.4メートル(18フィート)のアンテナマスト654を有するトップピックスプレッダ605の2つの図面を、アンテナマスト用のバー680と、港湾デバイス50装着ポイント682と共に示す(図16)。港湾デバイス50は、両端のそのグリッパ605a、605bでトップピックスプレッダ605の両端に装着すべきである。これは、シャーシ上のコンテナのタグ付けられた端部に対する向きが分かっていないからである。港湾デバイス50は、スタックへの配置作業とスタックからの除去作業の最中に隣接コンテナからの破損を防止するために、スプレッダおよびプレートの下に装着されるべきである。港湾デバイスアンテナへの電気接続は、6メートル(20フィート)から13.7メートル(45フィート)のコンテナ幅取扱いに対処するのに十分柔軟であるべきである。
【0073】
陸揚げされたスタックの場所の正確性は、通常は、コンテナの長さは約+/−3メートル(10フィート)(6メートル(20フィート)のコンテナの場合)、コンテナの幅は約+/−1.2メートル(4フィート)であるべきである。スタックのZ次元は、通常、コンテナ約5つ分の高さまでである。場合により、コンテナは、一時的にマーク付けされ陸揚げされスタック以外の区域に陸揚げされることになる。これらのコンテナは、スタック内にないものと特定するべきであるが、実際の場所の特定はゾーンのみである。マリンターミナルシャーシ上のコンテナおよび/またはタグ付けされた貨物トラクタをローダと関連付けるために、港湾デバイス50を使用することができる。タグ付けされていない貨物運搬者により牽引されるシャーシ上のコンテナとの関連付けは、上記のように1つの課題である。これはトップピックと、トラクタ、コンテナおよびシャーシの組合せの構造から生じる場合がある。
【0074】
非限定的な一実施例では、タグ付けされたマリンターミナルシャーシに到達するコンテナおよび/またはタグ付けされた貨物運搬者により牽引されるコンテナは追跡されるので、OCRまたはビデオカメラによるタグ付けされていない取引は必要でない。
【0075】
(a)コンテナピック(取り外し);(b)コンテナ解放(配置);および(c)動作の高さのために、PTIU58または類似のモジュールをトップピックセンサに接続することができる。空間タグは、(a)データ入力およびブリンクトリガ;および(b)50オームRF出力コネクタを含むことができる。
【0076】
トップピック上で使用される装着プレート670を有するRFアンテナマストは、(i)最低限に抑えられたカップリングおよびパターン歪み;(ii)適切な空間の相違;および(iii)アンテナマストに装着された上部の最低限の足跡のために、十分に分離された、3つのタグ28a、28b、28cから構成される3つのエレメントラジエータを含むことができる。このRFアンテナは、カウンタポイズの水平線より下まで放射が最低限に抑えられた上向き半月パターンと、最も高いコンテナスタックの平面より0.6メートル(2フィート)上まで上げるのに十分な長さのマストを含むこともできる。特別港湾デバイス50をトップピックと共に使用することができ、異なる回路および構造機能、例えば、(a)ポットアンドショック装着電子機器;(b)別個のアンテナ;(c)スプレッダ端部への柔軟な接続ケーブル;(d)風雨シールド;(e)破損保護;および(f)環境内の検証ポートデバイス有効範囲を含むことができる。
【0077】
ローダ位置情報の最適化のために磁気コンパスおよび内部ナビゲーション技術を使用することができる。(a)陸揚げされたスタックのすべてのコンテナのX、Y、Z場所および、スタックにない場合はゾーン場所、(b)スタックからの識別された配置、除去作業、(c)シャーシおよび/または貨物トラクタ上の関連付けられたタグ、したがってトップピックにより配置または除去されたコンテナによるコンテナID、および(d)場所の正確性を改善するために各トップピックイベントに結び付けられた、タグセットの関連付けられた3つのタグであって、1.5秒ウィンドウ未満でブリンクを送信することを可能にするタグ、のために特定用途向け位置特定アルゴリズムを使用することができる。陸揚げされたスタック内にあり、アセットマネージャ内に格納されている全てのコンテナと、プランナーマップズームからの正確な現在の形態のスタック内にあるコンテナの等角表示の位置特定のために応用ソフトウェアを使用することができる。
【0078】
本発明の多くの修正形態および他の実施形態は、上記説明および添付の図面において提示される教示の利点を有する当業者には理解されよう。したがって、本発明は、開示された具体的な実施形態には限定されず、修正形態および実施形態は首記の請求の範囲内に含まれることが企図されることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】本発明の非限定的な一例による、マリンターミナルにコンテナを位置決定するためのリアルタイム位置決定システムの断片的な環境図である。
【図2】位置決定アクセスポイントのために使用することのできる回路アーキテクチャの一例を示す高度ブロック図である。
【図3】相関ベースのRF信号位置決定プロセッサのために使用することのできる回路アーキテクチャの一例を示す別の高度ブロック図である。
【図4】本発明の一態様による、コンテナが大型船舶からシャーシに陸揚げされる際に使用されるステップを示す高度フローチャートである。
【図5】本発明の一態様による、コンテナを大型船舶から分離し陸揚げする際のステップを示す高度フローチャートである。
【図6】本発明の一態様による、マリンターミナルのゲートを通してコンテナを処理する一例の高度フローチャートである。
【図7】本発明の一態様による、コンテナ積み重ねコンソール用グラフィカルユーザインターフェースとしてのコンピュータウィンドウの一例である。
【図8】本発明の一態様による、切替え装置ユーザインターフェース用グラフィカルユーザインターフェースとしてのコンピュータウィンドウの一例である。
【図9】本発明の一態様による、コンテナを陸揚げするトップピック、貨物トラクタ、およびトップピックを有するシャーシの環境図である。
【図10】本発明の一態様による、積み重ねられたコンテナを示す環境図である。
【図11】本発明の一態様による、積み重ねられたコンテナおよびトップピックスプレッダのためのコンテナ間の0.45メートル(1.5フィート)のギャップを示す環境図である。
【図12】本発明の一態様による、スタック上部にコンテナを配置するトップピックを示す環境図である。
【図13】本発明の一態様による、コンテナを移動するトップピックおよびトップピックに配置された垂直アンテナを示す環境図である。
【図14】本発明の一態様による、トップピックアンテナマストの上部に位置決定された3個のタグ用の取付けプレートの断片的平面図である。
【図15】本発明の一態様による、図15のアンテナマストを示すトップピックおよびそのトップピックスプレッダの環境図である。
【図16】本発明の一態様による、図15のアンテナマストを示すトップピックおよびそのトップピックスプレッダの環境図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ターミナル内に含まれる貨物専用コンテナを追跡するシステムにおいて、
コンテナ取扱い機器上に配置されるよう構成され、コンテナ取扱い機器が取り扱うコンテナの場所に影響を与えるイベントに基づいて無線RF信号を送信するように動作可能なタグトランスミッタと、
タグトランスミッタから無線RF信号を受信するターミナル内の周知の場所に配置された間隔を空けた複数のアクセスポイントと、
イベントが発生した時間にタグトランスミッタを位置特定し、コンテナの場所を特定するために、位置特定アクセスポイントに動作可能に接続されたプロセッサと、
を含むシステム。
【請求項2】
コンテナ取扱い機器に装着されるよう構成され、イベントを感知して、イベントデータの送信のために、データをタグトランスミッタに送信するようタグトランスミッタと共に動作可能なセンサをさらに含む請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記センサは、コンテナの除去、配置、または解放、およびコンテナが他のコンテナと積み重ねらされる場合にコンテナの高さを示すためにコンテナ取扱い機器上で位置特定されたいかなるグリッパの高さでも感知するように動作可能な請求項2に記載のシステム。
【請求項4】
センサは、コンテナを有するシャーシからトラクタを切断すること、またはトラクタのバックを感知するように動作可能な請求項2に記載のシステム。
【請求項5】
コンテナ取扱い機器に装着されるように構成され、無線RF信号のいかなる位置特定アクセスポイントへの照準線送信をも可能にするためにいかなるコンテナの積み重ねられた高さより高い高さでタグトランスミッタをサポートするアンテナマストをさらに含む請求項1に記載のシステム。
【請求項6】
前記タグトランスミッタは、十分に間隔を空けた3つのRFトランスミッタを含み、空間の相違を可能にし、カップリングおよびパターン歪みを最低限に抑える請求項5に記載のシステム。
【請求項7】
前記3つのRFトランスミッタは、約1/4から約1波長の間隔が空けられる請求項6に記載のシステム。
【請求項8】
前記アンテナマスト上で前記タグトランスミッタをサポートし、陸上平面を形成する装着プレートをさらに含む請求項5に記載のシステム。
【請求項9】
アンテナマストに装着されており、GPS場所座標を送信するためにタグトランスミッタと動作可能な全地球測位センサをさらに含む請求項5に記載のシステム。
【請求項10】
前記位置特定プロセッサは、信号を最初に到着した信号として相関し、タグトランスミッタを位置特定するために最初に到着した信号の微分を実行するように動作可能な請求項1に記載のシステム。
【請求項11】
ターミナル内に配置され、送信を開始するためにタグトランスミッタに質問するように動作可能な質問機をさらに含む請求項1に記載のシステム。
【請求項12】
ターミナル内に含まれる貨物専用コンテナを追跡するシステムにおいて、
コンテナ取扱い機器によりサポートされるよう構成されるアンテナマストと、
前記アンテナマストによりサポートされ、コンテナ取扱い機器を特定するデータを有する無線RF信号を送信するように動作可能なタグトランスミッタと、
タグトランスミッタから無線RF信号を受信するターミナル内の周知の場所に配置された間隔を空けた複数のアクセスポイントであって、前記タグトランスミッタは、無線RF信号のいかなる位置特定アクセスポイントへの照準線送信をも可能にするいかなるコンテナの積み重ねられた高さより高い高さでアンテナマストによりサポートされる複数のアクセスポイントと、
コンテナ取扱い機器の場所に基づいて、タグトランスミッタを位置特定し、コンテナの場所を特定するために、位置特定アクセスポイントに動作可能に接続されたプロセッサと
を含むシステム。
【請求項13】
前記タグトランスミッタは、十分に間隔を空けた3つのRFトランスミッタを含み、空間の相違を可能にし、カップリングおよびパターン歪みを最低限に抑える請求項12に記載のシステム。
【請求項14】
前記3つのRFトランスミッタは、約1/4から約1波長の間隔が空けられる請求項13に記載のシステム。
【請求項15】
前記アンテナマスト上で前記タグトランスミッタをサポートし、陸上平面を形成する装着プレートをさらに含む請求項12に記載のシステム。
【請求項16】
アンテナマストに装着されており、GPS場所座標を送信するためにタグトランスミッタと動作可能な全地球測位センサをさらに含む請求項12に記載のシステム。
【請求項17】
前記タグトランスミッタは、コンテナ取扱い機器により取り扱われるコンテナの場所に影響を与えるイベントに基づいて無線RF信号を送信するように動作可能な請求項12に記載のシステム。
【請求項18】
コンテナ取扱い機器上で位置特定されるよう構成され、イベントを感知して、イベントデータの無線送信のために、データをタグトランスミッタに送信するタグトランスミッタと共に動作可能なセンサをさらに含む請求項17に記載のシステム。
【請求項19】
前記センサは、コンテナの除去、配置、または解放、およびコンテナが他のコンテナと積み重ねらされる場合にコンテナの高さを示すためにコンテナ取扱い機器上で位置特定されたいかなるグリッパの高さでも感知するように動作可能な請求項18に記載のシステム。
【請求項20】
センサは、コンテナを有するシャーシからトラクタを切断すること、またはトラクタのバックを感知するように動作可能な請求項18に記載のシステム。
【請求項21】
前記位置特定プロセッサは、信号を最初に到着すべき信号として相関し、タグトランスミッタを位置特定するために最初に到着した信号の微分を実行するように動作可能な請求項12に記載のシステム。
【請求項22】
ターミナル内に配置され、送信を開始するためにタグトランスミッタに質問するように動作可能な質問機をさらに含む請求項12に記載のシステム。
【請求項1】
ターミナル内に含まれる貨物専用コンテナを追跡するシステムにおいて、
コンテナ取扱い機器上に配置されるよう構成され、コンテナ取扱い機器が取り扱うコンテナの場所に影響を与えるイベントに基づいて無線RF信号を送信するように動作可能なタグトランスミッタと、
タグトランスミッタから無線RF信号を受信するターミナル内の周知の場所に配置された間隔を空けた複数のアクセスポイントと、
イベントが発生した時間にタグトランスミッタを位置特定し、コンテナの場所を特定するために、位置特定アクセスポイントに動作可能に接続されたプロセッサと、
を含むシステム。
【請求項2】
コンテナ取扱い機器に装着されるよう構成され、イベントを感知して、イベントデータの送信のために、データをタグトランスミッタに送信するようタグトランスミッタと共に動作可能なセンサをさらに含む請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記センサは、コンテナの除去、配置、または解放、およびコンテナが他のコンテナと積み重ねらされる場合にコンテナの高さを示すためにコンテナ取扱い機器上で位置特定されたいかなるグリッパの高さでも感知するように動作可能な請求項2に記載のシステム。
【請求項4】
センサは、コンテナを有するシャーシからトラクタを切断すること、またはトラクタのバックを感知するように動作可能な請求項2に記載のシステム。
【請求項5】
コンテナ取扱い機器に装着されるように構成され、無線RF信号のいかなる位置特定アクセスポイントへの照準線送信をも可能にするためにいかなるコンテナの積み重ねられた高さより高い高さでタグトランスミッタをサポートするアンテナマストをさらに含む請求項1に記載のシステム。
【請求項6】
前記タグトランスミッタは、十分に間隔を空けた3つのRFトランスミッタを含み、空間の相違を可能にし、カップリングおよびパターン歪みを最低限に抑える請求項5に記載のシステム。
【請求項7】
前記3つのRFトランスミッタは、約1/4から約1波長の間隔が空けられる請求項6に記載のシステム。
【請求項8】
前記アンテナマスト上で前記タグトランスミッタをサポートし、陸上平面を形成する装着プレートをさらに含む請求項5に記載のシステム。
【請求項9】
アンテナマストに装着されており、GPS場所座標を送信するためにタグトランスミッタと動作可能な全地球測位センサをさらに含む請求項5に記載のシステム。
【請求項10】
前記位置特定プロセッサは、信号を最初に到着した信号として相関し、タグトランスミッタを位置特定するために最初に到着した信号の微分を実行するように動作可能な請求項1に記載のシステム。
【請求項11】
ターミナル内に配置され、送信を開始するためにタグトランスミッタに質問するように動作可能な質問機をさらに含む請求項1に記載のシステム。
【請求項12】
ターミナル内に含まれる貨物専用コンテナを追跡するシステムにおいて、
コンテナ取扱い機器によりサポートされるよう構成されるアンテナマストと、
前記アンテナマストによりサポートされ、コンテナ取扱い機器を特定するデータを有する無線RF信号を送信するように動作可能なタグトランスミッタと、
タグトランスミッタから無線RF信号を受信するターミナル内の周知の場所に配置された間隔を空けた複数のアクセスポイントであって、前記タグトランスミッタは、無線RF信号のいかなる位置特定アクセスポイントへの照準線送信をも可能にするいかなるコンテナの積み重ねられた高さより高い高さでアンテナマストによりサポートされる複数のアクセスポイントと、
コンテナ取扱い機器の場所に基づいて、タグトランスミッタを位置特定し、コンテナの場所を特定するために、位置特定アクセスポイントに動作可能に接続されたプロセッサと
を含むシステム。
【請求項13】
前記タグトランスミッタは、十分に間隔を空けた3つのRFトランスミッタを含み、空間の相違を可能にし、カップリングおよびパターン歪みを最低限に抑える請求項12に記載のシステム。
【請求項14】
前記3つのRFトランスミッタは、約1/4から約1波長の間隔が空けられる請求項13に記載のシステム。
【請求項15】
前記アンテナマスト上で前記タグトランスミッタをサポートし、陸上平面を形成する装着プレートをさらに含む請求項12に記載のシステム。
【請求項16】
アンテナマストに装着されており、GPS場所座標を送信するためにタグトランスミッタと動作可能な全地球測位センサをさらに含む請求項12に記載のシステム。
【請求項17】
前記タグトランスミッタは、コンテナ取扱い機器により取り扱われるコンテナの場所に影響を与えるイベントに基づいて無線RF信号を送信するように動作可能な請求項12に記載のシステム。
【請求項18】
コンテナ取扱い機器上で位置特定されるよう構成され、イベントを感知して、イベントデータの無線送信のために、データをタグトランスミッタに送信するタグトランスミッタと共に動作可能なセンサをさらに含む請求項17に記載のシステム。
【請求項19】
前記センサは、コンテナの除去、配置、または解放、およびコンテナが他のコンテナと積み重ねらされる場合にコンテナの高さを示すためにコンテナ取扱い機器上で位置特定されたいかなるグリッパの高さでも感知するように動作可能な請求項18に記載のシステム。
【請求項20】
センサは、コンテナを有するシャーシからトラクタを切断すること、またはトラクタのバックを感知するように動作可能な請求項18に記載のシステム。
【請求項21】
前記位置特定プロセッサは、信号を最初に到着すべき信号として相関し、タグトランスミッタを位置特定するために最初に到着した信号の微分を実行するように動作可能な請求項12に記載のシステム。
【請求項22】
ターミナル内に配置され、送信を開始するためにタグトランスミッタに質問するように動作可能な質問機をさらに含む請求項12に記載のシステム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
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【図9】
【図10】
【図11】
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【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公表番号】特表2008−509869(P2008−509869A)
【公表日】平成20年4月3日(2008.4.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−525780(P2007−525780)
【出願日】平成17年8月11日(2005.8.11)
【国際出願番号】PCT/US2005/028495
【国際公開番号】WO2006/020747
【国際公開日】平成18年2月23日(2006.2.23)
【出願人】(505438915)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成20年4月3日(2008.4.3)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年8月11日(2005.8.11)
【国際出願番号】PCT/US2005/028495
【国際公開番号】WO2006/020747
【国際公開日】平成18年2月23日(2006.2.23)
【出願人】(505438915)
【Fターム(参考)】
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