鳥獣追跡システム
【課題】電力消費を最小限に抑えつつ、鳥獣の生息環境の即時的な把握が可能な鳥獣追跡システムを提供する。
【解決手段】鳥獣追跡システムは、鳥獣２に装着可能な鳥獣タグ３と、複数の基地局１ａ，１ｂと、データセンタ６とを備える。鳥獣タグと基地局とは、夫々の時刻取得装置に基づきビーコンの周期的な送受信の同期を取る。鳥獣タグは、いずれの基地局とも通信圏外にあるときは無線機によるビーコン受信を停止し、動き感知センサが鳥獣の静止状態を検知したときは、ＧＰＳセンサによるデータ取得周期を延長させる。また、データ取得時のみ、最小時間、ＧＰＳセンサを起動させる。なお、鳥獣タグが通信圏外にあり、かつ、鳥獣タグメモリが満杯であるときは、保存された位置データを時間均等に間引くとともに、ＧＰＳセンサによるデータ取得周期も間引間隔に併せて延長させることが好ましい。
【解決手段】鳥獣追跡システムは、鳥獣２に装着可能な鳥獣タグ３と、複数の基地局１ａ，１ｂと、データセンタ６とを備える。鳥獣タグと基地局とは、夫々の時刻取得装置に基づきビーコンの周期的な送受信の同期を取る。鳥獣タグは、いずれの基地局とも通信圏外にあるときは無線機によるビーコン受信を停止し、動き感知センサが鳥獣の静止状態を検知したときは、ＧＰＳセンサによるデータ取得周期を延長させる。また、データ取得時のみ、最小時間、ＧＰＳセンサを起動させる。なお、鳥獣タグが通信圏外にあり、かつ、鳥獣タグメモリが満杯であるときは、保存された位置データを時間均等に間引くとともに、ＧＰＳセンサによるデータ取得周期も間引間隔に併せて延長させることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鳥獣追跡システムに関し、特に、ＧＰＳセンサ等の時刻取得装置を搭載した複数の基地局と省電力技術とを利用して鳥獣の生息環境を即時把握する鳥獣追跡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、野生鳥獣や希少動物の行動把握や生息環境調査のために、鳥獣に装着する小型電波発信機を用いた行動追跡が行われている。しかしながら、これらの追跡調査は生物学者など特定の人々による観察対象、目的、範囲、時期等の追跡条件が限定されたものであり、自然環境をボランティアなどの一般人の参画も含め、国土レベルの広範なエリアを対象に持続的にモニタリングするような取り組みやそれをサポートするシステムは見られない。
【０００３】
ところで、生物多様性保全、自然再生に関する我が国の代表的な取り組みのひとつに、新潟県佐渡島における朱鷺（トキ）放鳥がある。トキの行動追跡のために、現状、非特許文献１に示すようなＧＰＳ（全地球測位システム）と衛星回線とを用いたテレメトリングが利用されているが、以下に示すように即時的な位置把握が困難であり、トキの追跡に多大の人手を要しているのが現状である。
【０００４】
この現状のトキ追跡システムでは、位置情報データの中継に高度８５０ｋｍにある気象観測衛星を利用するため、発信機と衛星との通信距離や発信機における所要送信電力が大きくなり、バッテリ節約のため位置情報の送信頻度を３〜１０日に１回程度に制限する必要がある。また、鳥獣の位置によっては、衛星経由の通信品質に支障が生じてしまう場合もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“アルゴス（ＡＲＧＯＳ）”、[online]、株式会社 キュービック・アイ、[平成２２年２月１６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.cubic-i.co.jp/index.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、野生鳥獣に装着させる無線タグ（以下、「鳥獣タグ」と呼ぶ。）の電力消費を最小限に抑えつつ、野生鳥獣の行動や生息環境の即時的な把握が可能な鳥獣追跡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、従来の人工衛星依存の追跡システムから脱却すること、具体的には、地上にＧＰＳセンサ等の時刻取得装置を搭載した複数のデータ受信基地局を配備し、これらの基地局と鳥獣タグとの間での通信を効率的に行わせることで、電力消費を大幅に抑制可能になるとともに、鳥獣行動の即時的な把握が可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、鳥獣に装着可能な鳥獣タグと、複数の基地局と、データセンタと、を備えた鳥獣追跡システムであって、
前記基地局は、前記鳥獣タグに向けてビーコンを周期的に送信する無線機と、前記基地局に関する時刻を少なくとも取得する時刻取得装置と、前記鳥獣タグ、前記時刻取得装置、及び前記データセンタから送信された情報を一時的に保存する基地局メモリと、前記データセンタとインターネットを介して通信を行うネットワーク接続装置と、前記無線機、前記時刻取得装置、前記基地局メモリ、及び前記ネットワーク接続装置の動作を制御する処理装置と、を備え、
前記鳥獣タグは、人工衛星から前記鳥獣タグの位置及び時刻を含んだＧＰＳデータを取得するＧＰＳセンサと、前記ＧＰＳデータを一時的に保存する鳥獣タグメモリと、前記ビーコンや前記ＧＰＳデータを前記基地局の各々と通信可能な無線機と、前記鳥獣の加速度を検知する動き感知センサと、前記ＧＰＳセンサ、前記無線機、及び前記鳥獣タグメモリの動作を制御しかつ周期的に起動する処理装置と、を備え、
前記鳥獣タグと前記基地局とは、前記ＧＰＳセンサと前記時刻取得手段とに基づき前記ビーコンの周期的な送受信の同期を取り、
前記鳥獣タグの前記ＧＰＳセンサは、前記処理装置の起動時のみ起動して前記ＧＰＳデータを周期的に取得し、
前記鳥獣タグの前記ビーコン受信周期と前記ＧＰＳセンサの前記ＧＰＳデータ取得周期との同期が取れていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の鳥獣追跡システムは、人工衛星に依存した従来の鳥獣追跡方式から脱却し、地上に複数のデータ受信基地局及びこれらの基地局とデータセンタとを接続するアクセスネットワークを配備し、かつ、省電力化技術をふんだんに採用しているために、即時的な鳥獣位置の把握が可能となる。具体的には、上空約８５０ｋｍにある人工衛星を経由し、消費電力（空中線）が約１Ｗを要して情報送信する従来システムでは３〜１０日分に一度の頻度での測定に甘んじているが、本発明のシステムでは、モニタリングの為の主要な通信を鳥獣に付された鳥獣タグと基地局との間の通信距離内（１０ｋｍ以下）で行い、消費電力が０．０１Ｗ以下に抑制できるため、数分毎に鳥獣位置を把握することが可能になる。
【００１０】
また、本発明のシステムでは、データセンタにおいて、電波環境等によって左右し得る各基地局の通信圏に関する情報を常に解析・更新し、全ての基地局の通信圏情報を各基地局に送信するため、鳥獣タグは、最新の通信圏情報を基にデータを送受信し、通信圏外でのメモリの保存・省電力化を実現することができる。
【００１１】
また、本発明のシステムでは、鳥獣が基地局の通信圏外に出ても、その後いずれかの基地局の通信圏内に進入する際に、通信圏外のおける鳥獣の行動を把握可能である。また、通信圏内であっても電波の届きにくい場所に鳥獣が移動したとしても、鳥獣が当該場所への入る直前の情報を把握することにより、通信圏外における鳥獣の行動を高い精度で捕捉することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る鳥獣追跡システムの構成の概略を示した図である。
【図２】本発明に係る鳥獣タグのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】鳥獣タグにおける処理装置及びＧＰＳセンサの起動制御方法を示した図である。
【図４】本発明に係る基地局及びデータセンタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の鳥獣追跡システムの動作の一部を示すシーケンス図である。
【図６】鳥獣タグにおけるＧＰＳデータ取得周期とビーコン周期との関係を示した図である。
【図７】間引きモード処理の各ステップを示したフローチャートである。
【図８】データ保存領域での間引きモード処理時のデータ処理方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る野生鳥獣行動追跡システムを図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施形態に何等限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明に係る鳥獣追跡システムの構成の概略を示した図である。本発明の鳥獣追跡システムは、図１に示すように、鳥獣２に装着する鳥獣タグ３と、この鳥獣タグ３から発信されるＧＰＳデータを受信する複数の基地局１ａ，１ｂと、これらの基地局１ａ，１ｂとインターネット網５とを接続するアクセスネットワーク４ａ，４ｂと、アクセスネットワーク４ａ，４ｂ及びインターネット網５を介して複数の基地局１ａ，１ｂからの情報を収集・蓄積・解析するデータセンタ６とから構成される。
【００１５】
従来の行動追跡方式にも複数の基地局を利用するものはあるが、本発明では各基地局１ａ，１ｂが現在時刻を取得する時刻取得装置１１を備え、他の基地局及びデータセンタ６と連携して鳥獣タグ３との通信の省電力化及び高精度化を実現するよう高度な制御方式を実現する点に本発明の特徴がある。さらに、移動中（例えば飛翔中）の鳥獣２（例えば、トキ）の常時捕捉ができる点も独特である。また、鳥獣２が森の中など電波が届きにくい場所に着地したとしても、着地直前と飛翔直後とに測定したデータから着地時を捕捉するため、高精度な位置把握が可能である。
【００１６】
なお、基地局１ａ，１ｂの時刻取得装置１１は、現在時刻を取得できる装置があれば特に限定されないが、例えば、鳥獣タグ３に用いられるようなＧＰＳセンサを適用してもよい。ここで、ＧＰＳセンサは、現在日時や、鳥獣タグの緯度、経度、高度等の位置データ（以下、ＧＰＳデータと呼ぶ。）を測定でき、かつ、上記各種のデータ取得タイミングが鳥獣タグ外部から設定できるものが好ましい。
【００１７】
図２は、鳥獣タグ３のハードウェア構成を示すブロック図である。図２において、ＧＰＳセンサ３１は、アンテナ３２を介して図示しない人工衛星からの電波を受信し、鳥獣タグ３（つまり鳥獣タグ３が搭載された鳥獣２）の位置等のデータを取得し、この取得データをＣＰＵ等の処理装置３３に送る。処理装置３３に送られた取得データは逐次、メモリ３４（以下、鳥獣タグメモリと呼ぶ）に蓄積される。鳥獣２が基地局１ａ，１ｂのいずれかの通信圏内にいれば（又は入れば）、無線機３５が作動し、鳥獣タグメモリ３４に蓄積されていたデータを処理装置３３、無線機３４を介してアンテナ３６から基地局１ａ，１ｂに送信する。また、鳥獣タグ３内の各要素に電力を供給する電源３７は小型化・軽量化された電源を利用することが好ましい。具体的には、鳥獣タグ３の重さは、これが装着される鳥獣２の動きに支障がないよう５０グラム以下が好ましく、３０グラム以下がさらに好ましい。このように小型化・軽量化された電源３７であっても、以下詳述する省電力化技術の採用により鳥獣２行動の即時把握を充分に実現可能である。また、各基地局１ａ，１ｂと鳥獣タグ３との間の通信は、例えば、４２９ＭＨｚ帯の特定小電力無線設備を利用して実現してもよい。
【００１８】
鳥獣タグ３は、さらに動き感知センサ３８を備える。動き感知センサ３８の一例として、加速度センサ（好ましくは、鳥獣タグ３のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の加速度を検知できる加速度センサ）が挙げられる。また、鳥獣タグ３は、鳥獣タグ３付近の気圧を検知する気圧センサ（図示せず）を備えていてもよい。
【００１９】
動き感知センサ３８は、鳥獣３の移動又は静止（例えば、飛翔中又は静止）を検知し、処理装置３３に割込動作を行う。鳥獣２が移動中であると動き感知センサ３８が検知した際には、処理装置３３は、割込起動されて短周期測定状態に入った状態になり、ＧＰＳセンサ３１も短周期測定状態になるよう制御する。一方、鳥獣２が静止中であると動き感知センサ３８が検知した際には、処理装置３３は、割込起動されて長周期測定状態つまり電力消費抑制状態になり、ＧＰＳセンサ３１も長周期測定状態になるよう制御する。処理装置３３はＧＰＳ測位を行う時間のみ処理装置３３、ＧＰＳセンサ３１を起動状態（ＯＮ状態）とし、その他の時間は処理装置３３、ＧＰＳセンサ３１をスリープ状態（ＯＦＦ状態）とする。これにより鳥獣タグ３の電力消費を抑制することが可能となる。
【００２０】
次に、鳥獣タグ３における処理装置３３及びＧＰＳセンサ３１の起動制御について説明する。本発明では、「周期起動」と「動き感知センサ起動」との大きく二つの方法を利用する。まず、周期起動制御は、図３（ａ）に示すように、処理装置３３やＧＰＳセンサ３１を常時起動させておくのではなく、ある時間だけ周期的に起動・測定状態におく方法である。これにより、鳥獣２の移動状態に応じて、鳥獣タグ３の電力消費を抑制することができる。
【００２１】
動き感知センサ起動制御は、図３（ｂ）に示すように、動き感知センサ３８の起動信号（割込信号）がＯＮになっている間（つまり鳥獣２が飛翔中の期間）、処理装置３３及びＧＰＳセンサ３１の起動周期を比較的小さな値（例えば、５分間）に設定する一方、動き感知センサ３８の起動信号がＯＦＦになっている間（つまり鳥獣２が静止中の期間）、上記起動周期を比較的大きな値（例えば、２時間）に設定するものである。これにより、鳥獣２の飛翔中は、ＧＰＳセンサ３１でのデータ取得を比較的頻繁に行う短周期起動状態におき、鳥獣２の静止中は、ＧＰＳセンサ３１のデータ取得（すなわち電力消費）を抑制する長周期起動状態に設定することができる。
【００２２】
図４は、基地局１ａ，１ｂ及びデータセンタ６のハードウェアの構成を示したブロック図である。各基地局１ａ，１ｂは、処理装置１３と、時刻取得装置１１と，基地局メモリ１４と、無線機１５と、アンテナ１２，１６と、ネットワーク接続装置１７とを備える。無線機１５は、アンテナ１６を介して、通信圏内に生息する鳥獣タグ３にビーコンを送出するとともに、鳥獣タグ３からの電波を受信し、この受信した情報を基地局メモリ１４に保存する。また、時刻取得装置１１は、ある時刻における基地局１ａ，１ｂの位置情報を得たり、鳥獣タグ３から受信したデータに受信時刻を付与したり、ビーコン信号の周期的送信に必要な現在時刻を取得するために基地局１ａ，１ｂに搭載されている。具体的には、時刻取得装置１１は、アンテナ１２を介して人工衛星から電波を受信した基地局１ａ，１ｂの位置データを基地局メモリ１４に蓄積するよう処理装置１３に送信したり、アンテナ１６及び無線機１５を介して受信された鳥獣タグ３のデータに受信時刻を付与したりする。この処理装置１３と無線機１５との間の通信は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃを利用してもよい。
【００２３】
本発明の鳥獣追跡システムでは、全ての基地局１ａ，１ｂが同一のタイミングでビーコンの送信（送出）を行うことを前提としている。このため、隣接する基地局（例えば、１ａ，１ｂ）の通信圏が重なる領域（図１において、二つの円（破線）の重複領域）に鳥獣２が移動した場合には、これらの基地局１ａ，１ｂから送出されたビーコンが鳥獣タグ３において衝突する恐れがある。このような問題を改善する方法の一つとして、各基地局１ａ，１ｂでのビーコン送出を毎回周期的に行うのではなく、確率的な方法を利用して周期的かつ確率的に行うこと（以下、「確率周期送信」と呼ぶ）が挙げられる。例えば、二つの基地局１ａ，１ｂだけが隣接しているような場合、各基地局１ａ，１ｂが、ビーコン送信周期毎に通常行われるビーコン送信のうち５０％程度の頻度だけランダムに送信が行われるように設定する（つまり、ビーコン送出の確率を０．５に設定）。このような確率周期送信制御を用いれば、上述の衝突の問題は大幅に改善される。
【００２４】
上記のようなビーコンの確率周期送信制御を基地局１ａ，１ｂが採用した場合、鳥獣タグ３は、ビーコンの受信が途絶えた際、鳥獣２が基地局１ａ，１ｂの通信圏の外へ移動したためか、確率周期送信制御のためにビーコン自体が基地局１ａ，１ｂから送信されなかったのか、のいずれの状況であるのか判定できないことも予測される。そこで、鳥獣タグ３には基地局１ａ，１ｂからのビーコン送信周期の基本情報を予め記憶させておき、ビーコンの受信履歴に基づいて通信圏の内外を判定させることが好ましい。
【００２５】
なお、上述の確率を１未満に設定すれば、ビーコン送出は確率周期送信制御になり、確率を１に設定すれば、上述した通常の周期的送信制御になる。以下に示す本発明の実施形態（例えば、図５に示す本発明の鳥獣追跡システムの動作）については、通常の周期的送信制御に基づいて説明を行っている。
【００２６】
また、ネットワーク接続装置１７には高速データ通信カード１８が設けられており、インターネット網５を介して基地局１ａ，１ｂとデータセンタ６とを接続するアクセスネットワーク４ａ，４ｂの構築に寄与する。このアクセスネットワーク４ａ，４ｂには電気通信事業者が提供する携帯電話サービス（例えば、ＦＯＭＡ網によるパケット通信）を利用することができる。各基地局１ａ，１ｂのネットワーク接続装置１７は、処理装置１３に接続されており、基地局メモリ１４に蓄積された鳥獣タグ３や基地局１ａ，１ｂに関するデータをデータセンタ６に送信するとともに、データセンタ６において解析・推定された全ての基地局１ａ，１ｂの通信圏情報とバージョン値を受信し、基地局メモリ１４に蓄積させる。
【００２７】
データセンタ６は、インターネット網５に接続するネットワーク接続装置６１とサーバ６２とを備え、各基地局１ａ，１ｂの各ネットワーク接続装置１７からの情報をサーバ６２に蓄積し、図示しない解析・演算部において各鳥獣２の移動履歴と各基地局１ａ，１ｂの通信圏情報を更新し、図示しない表示部において各鳥獣２の移動位置や移動履歴等を表示する。基地局１ａ，１ｂは、鳥獣タグ３からＧＰＳデータを受信する際にその受信時刻を記録し、その後、ＧＰＳデータと基地局受信時刻とをデータセンタ６に送る。データセンタ６では、各鳥獣タグ３によって収集したＧＰＳデータ及びＧＰＳ取得時刻と、基地局１ａ，１ｂで受信した時刻とを基に、各基地局１ａ，１ｂと通信可能な地点及び通信不可能な地点を表示部の３次元マップ上に記録する。データセンタ６は全ての基地局１ａ，１ｂの通信圏情報とバージョン値とを定期的（例えば１週間に１回）各基地局１ａ，１ｂへ送る。
【００２８】
通信圏情報とバージョン値の定義及びこれらの具体的な作成方法については、以下に述べる通りである。鳥獣タグ３のＧＰＳデータに含まれる時刻データと基地局１ａ，１ｂにてそのＧＰＳデータを受信したときの時刻を比較すると、ＧＰＳデータの取得地点が基地局１ａ，１ｂと通信可能か否かの情報を得ることができる。すなわち取得したＧＰＳデータが一定時間内で受信されれば、その地点が基地局１ａ，１ｂと通信可能であることがわかる。遅延が一定時間以上であれば、通信ができず鳥獣タグメモリ３４に一定時間保存された後に、受信されたデータであることがわかる。基地局１ａ，１ｂに受信される個々のＧＰＳデータ取得地点と基地局１ａ，１ｂとの通信可否とを、基地局１ａ，１ｂを中心とするマップ上に高度別に表示する。基地局１ａ，１ｂを中心に通信可能な領域と通信不可能な領域の境目を閉曲線で結ぶ。この閉曲線を「通信圏」と呼ぶことにする。電波の状況などにより通信可能な領域と通信不可能な領域の境目が明確でない場合もあるが、統計処理的な方法（例えば通信可能性が５０％程度以上であれば通信圏内とする）により境目を特定する。通信可能距離は鳥獣タグが上空になり、基地局１ａ，１ｂとの見通しが確保できると通信圏が大きくなるので、通信圏を高度別に求め、最大通信圏を求める。これを「通信圏情報」と呼ぶ。各基地局１ａ，１ｂの通信圏情報の推定処理はデータセンタで行う。通信圏の情報は鳥獣タグ３の位置推定や省電力化に有用である。
【００２９】
通信圏情報は鳥獣タグ３からのＧＰＳデータ数が増えると通信圏情報の推定精度が向上する。また、基地局１ａ，１ｂを増やした場合は新たな通信圏情報が必要になる。そこで、データセンタ６では一定期間ごとに各基地局１ａ，１ｂの通信圏情報を更新するものとする。また、更新された通信圏情報は各基地局１ａ，１ｂへダウンロードされ、基地局１ａ，１ｂから鳥獣タグ３へダウンロードされる。鳥獣タグ３はアクセスした任意の基地局１ａ，１ｂから全ての基地局１ａ，１ｂの通信圏情報をまとめてダウンロードできる。これを実現するため、データセンタでは通信圏情報を更新する度毎にそのバージョン値（「通信圏情報バージョン値」と呼ぶ）を増やし、通信圏情報に含めて各基地局１ａ，１ｂへ送る。各基地局１ａ，１ｂは通信圏情報バージョン値をビーコンに含めて送る。これを受信した鳥獣タグ３は自身が保持する通信圏情報のバージョン値と比較し、バージョンが古い場合は最新の通信圏情報を基地局１ａ，１ｂへ要求する。
【００３０】
図５は、本発明の鳥獣追跡システムの動作の一部を示すシーケンス図である。データセンタ６は、基地局１ａ，１ｂの各々へ向けて、全ての基地局１ａ，１ｂの通信圏情報及びこの情報に対応した通信圏バージョン値を送信する。各基地局１ａ，１ｂはこれらの情報を基地局メモリ１４に蓄積する。各基地局１ａ，１ｂにおいては、処理装置１３が周期的に無線機１５を起動させ、基地局１ａ，１ｂから鳥獣タグ３に向けて周期的（例えば、５分毎）にビーコンを送信する。鳥獣タグ３は、ＧＰＳデータ取得直後に、いずれかの基地局１ａ，１ｂの通信圏内にあればビーコンを受信するが、無線機３５をビーコン受信のために絶えず待機させないように省電力設計されている。具体的には、基地局１ａ，１ｂからのビーコン送信周期に同期するように鳥獣タグ３のビーコン受信タイミング（以下、ビーコンスロットとも呼ぶ）が設定されている。例えば、鳥獣タグ３のビーコン受信周期が上記ビーコン送信周期と一致し、受信期間が例えばビーコン送信時から微小時間（例えば、０．２秒間）に設定されている。基地局１ａ，１ｂと鳥獣タグ３とは双方ともに、位置データとともに現在時刻を取得できる時刻取得装置１１、ＧＰＳセンサ，３１を備えているため、上記ビーコン送受信の同期は容易に実現可能である。
【００３１】
鳥獣タグ３は、ビーコンの受信に成功したら、ランダムバックオフの後、既に蓄積していたＧＰＳデータを基地局１ａ，１ｂに向けて送信する。言い換えれば、上記ビーコン周期の間には、ビーコン受信スロットとは別にＧＰＳデータ送信を行なうデータ送信スロットが存在するのである。基地局１ａ，１ｂに送信された各鳥獣タグ３のＧＰＳデータは一旦、基地局メモリ１４に蓄積された後、ネットワーク接続装置１７を介してデータセンタ６に送信される。なお、上記ランダムバックオフとは、複数の信号が媒体上で衝突するのを防止するため、乱数で決まる一定時間だけ待った後、媒体上の信号の検知を行い、媒体が空いていればデータを送信する処理のことであり、媒体が空いていなければ再度バックオフを行う。データ送信を同時に行う鳥獣タグ３が複数ある場合にこれらの鳥獣タグ３から基地局１ａ，１ｂへのデータ送信の衝突を回避できる。たまたま複数の鳥獣タグ３のランダムバックオフが同じ値となった場合にはデータの衝突が起こるが、その場合にはデータの再送を行う。この際、バックオフの選択範囲を２倍などに設定し、さらなら衝突の可能性を低減することが望ましい。
【００３２】
また、鳥獣タグ３に搭載されたＧＰＳセンサ３１のデータ取得も周期的であり、基地局１ａ，１ｂのビーコン送信周期をＴｂ、ＧＰＳデータ取得周期をＴｐとすると、Ｔｐ＝ｎＴｂ（ｎは整数）の関係となるようにＧＰＳデータ取得周期Ｔｐが設定されていることが好ましい（図６を参照）。図６はｎ＝２の場合を示す。これにより、幾つかの鳥獣タグ３（例えば、図６では鳥獣タグ３ｃ）におけるＧＰＳデータ取得・受信時期を他の鳥獣タグ３ａ，３ｂの対応時期からずらすことが可能となり、上記ランダムバックオフに加え、データ送信の競合が低減される。なお、追跡すべき鳥獣２が多数いる場合には、整数ｎの値を大きくすることが好ましい。この際、鳥獣タグ３におけるビーコン受信タイミングもビーコン送信周期のｎ倍に設定することが好ましい。
【００３３】
（基地局アクセスの割り当て）
図６に示すように、本発明の鳥獣追跡システムでは、基地局１ａ，１ｂにアクセスするＧＰＳデータ取得・基地局送信のタイミングＴｐは、鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃ毎に決定される。しかしながら、ある鳥獣タグ（例えば、３ａ）が大量のＧＰＳデータを保存している場合があり、その鳥獣タグ３ａに割り当てられたＧＰＳデータ取得周期Ｔｐ内のビーコンスロットＴｂのみでは基地局１ａ，１ｂへＧＰＳデータを全て送り終えない恐れがある。こうなってしまうと、このビーコンスロットＴｂ終了後は、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃのアクセスのためにビーコンスロットＴｂが割り当てられるため、未送信のＧＰＳデータは、通常、その鳥獣タグ３ａに割り当てられる次のＧＰＳデータ取得周期ＴｐのビーコンスロットＴｂが到来するまで、基地局１ａ，１ｂに送信されないことになる。
【００３４】
上述の不具合の解決案として、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃにおけるＧＰＳデータの送信量が少なく、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃに対応するビーコンスロットに空いた時間がある場合には、上記未送信ＧＰＳデータを有する鳥獣タグ３ａがその空いた時間を利用できるようにすること（キャリーオーバー処理）が考えられる。但し、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃに対応するビーコンスロットでは、本来行うべき鳥獣タグ３ｂ，３ｃのデータ送信を優先すること（アクセス優先制御）が好ましい。
【００３５】
（ビーコンスロットのアクセス優先制御）
上述の解決案を実現することに加えて、各鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃに、蓄積されたＧＰＳデータに量に応じて、優先度（例えば、表１に示すアクセスカテゴリＡＣ）を決定し、この優先度に基づいて、ビーコンスロットのある時間帯（例えば、ランダムバックオフのためのスロットであるコンテンションウィンドウＣＷ）での鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃと基地局１ａ，１ｂとのアクセスを制御することが考えられる。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１の第１列のアクセスカテゴリＡＣは、コンテンションウィンドウＣＷでのアクセスの優先度を示し、値が小さいカテゴリ程、優先度が高いことを示す。表１の第２列の蓄積データ量は、鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃが蓄積しているＧＰＳデータ量の分類を示し、満杯（フル）、空き容量有り、１個、及びキャリーオーバーに分類される。ここで、上記事例の場合、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃは、基地局１ａとのアクセスを行うために本来割り当てられたビーコンスロットでは、通常、満杯（フル、つまり鳥獣タグメモリ３４に空き容量が無い状態）、空き容量有り、又は１個のＧＰＳデータの蓄積量を有する。そして、先に基地局１ａとのアクセスを行ったがデータ送信を完了しなかった鳥獣タグ３ａは、未送信データを有しているので、これをキャリーオーバーに分類する。また、表１の第３列及び第４列のＣＷｍｉｎとＣＷｍａｘとは、各アクセスカテゴリＡＣに分類された鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃが利用するコンテンションウィンドウの開始タイミングと終了タイミングとを示している。
【００３８】
（キャリーオーバー処理）
それぞれの鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃのＧＰＳデータ蓄積量の分類と、ＣＷの利用時間と、を表１のように設定することで、ある鳥獣タグ３ａがあるＧＰＳ取得・送信周期Ｔｐで割り当てられたビーコンスロットＴｂでそのデータを送り終えないような場合でも、次のＧＰＳ取得・送信周期ＴｐでのビーコンスロットＴｂの到来を待たずに、先のＧＰＳ取得・送信周期Ｔｐ内の他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃに割り当てられたビーコンスロットＴｂにおいて未送信のデータの送信することが可能となる。なお、アクセスカテゴリＡＣの優先度を表１にように設定することで、そのビーコンスロットＴｂに本来割り当てられた鳥獣タグ３ｂ、３ｃのアクセスが、キャリーオーバーである未送信データを有する鳥獣タグ３ａのアクセスより優先させることができる。
【００３９】
また、ビーコンとともに基地局メモリ１４に蓄積された最新の通信圏バージョン値が基地局１ａ，１ｂから鳥獣タグ３へ送信されることに留意されたい。上記バージョン値が送信された鳥獣タグ３は、処理装置３３において、上記バージョン値と上記送信前までに鳥獣タグ３の鳥獣タグメモリ３４に既に蓄積されている最新のバージョン値とを比較する。比較の結果、これらの値が同一であれば、鳥獣タグ３の鳥獣タグメモリ３４に保存されている通信圏情報はそのまま維持される。
【００４０】
一方、比較の結果、これらの値が異なっていれば（つまり、鳥獣タグメモリ３４に蓄積されている通信圏バージョン値が最新でなければ）、ＧＰＳデータ送信スロットにおいて、ＧＰＳデータに加えて、この鳥獣タグ３の通信圏にある基地局１ａ，１ｂに最新の通信圏情報を要求するメッセージも送信する。この要求メッセージを受信した基地局１ａ，１ｂは、ビーコン一周期の期間のうちビーコン受信スロット及びＧＰＳデータ送信スロット以外の別の時間帯を利用して、鳥獣タグ３に最新の通信圏情報を送信する。なお、上記時間帯を、基地局専用のスロットとして特定の時間帯（例えば、ビーコン周期の最後の時間スロット）に設定してもよい。
【００４１】
なお、鳥獣タグ３は、ＧＰＳセンサ３１による現在位置データと各基地局１ａ，１ｂの通信圏情報とを有するため、鳥獣２がいずれの基地局１ａ，１ｂの通信圏外に出てしまった場合には、即座に通信圏外であると判断し、ビーコン受信スロットでの受信機能をオフにし、省電力を図ることができる。
【００４２】
本発明の鳥獣タグ３は、上述のように、いずれの基地局１ａ，１ｂの通信圏外にあるとき、又は、ビーコン受信が不可能である場合には、鳥獣タグ３がいずれかの基地局１ａ，１ｂと通信可能になるまでＧＰＳセンサ３１で逐次取得した位置情報を鳥獣タグメモリ３４に蓄積する。従って、鳥獣タグメモリ３４が満杯なった場合に対応した演算処理（間引きモード処理）を施す必要がある。具体的には、鳥獣タグメモリ３４が満杯であると判断した際は、蓄積されているＧＰＳデータを時間均等に間引くと共に、新たなＧＰＳデータ取得の周期も間引き間隔に合せて延長する。
【００４３】
このとき（１）飛翔区間終了時点（つまり、長周期起動状態に入る直前の時点）と（２）飛翔区間開始時点（つまり、短周期起動状態に入った最初の時点）とに取得したＧＰＳデータ、及び（３）基地局１ａ，１ｂへの送信に成功しなかった最初のＧＰＳデータは、優先的に保存する優先保存データであるので、間引く対象としない。
【００４４】
図７は間引きモード処理の各ステップを示したフローチャートである。まず、鳥獣タグ３では、ＧＰＳセンサ３１によって基本周期でＧＰＳデータが取得され、データ取得時刻順に上記データ保存領域に保存される（ステップＳ１）。このステップＳ１と同時に、ＧＰＳデータは順次、鳥獣タグ３と通信圏内にある基地局１ａ，１ｂへ送信される（ステップＳ２）。基地局１ａ，１ｂでの受信が確認されたＧＰＳデータは鳥獣タグメモリ３４のデータ保存領域から順次削除される（ステップＳ３）。上記ステップＳ１〜３が繰り返される（ステップＳ４）。しかしながら、様々な事情により鳥獣タグメモリ３４のデータ保存領域が満杯である場合には、ＧＰＳデータを取得順に並べ替え、これらをＤ０、Ｄ１、Ｄ２、…とすると、Ｄ１に該当するデータを上書きし、以降のＧＰＳデータ取得周期を２倍にする（ステップＳ５）。Ｄｉ（Ｄ１を含む）の上書きの後は、Ｄｉ＋２に上書きを行う（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６で上書きを行おうとするＧＰＳデータが上記優先保存データであるときは、その次のデータ（Ｄｉ＋２の次のＤｉ＋３）に上書きする。また、データ保存領域に空き領域が出来れば、上書きはせず当該空き領域にＧＰＳデータを保存する。そして、ステップＳ６のように上書きを続け、上書き対象のＧＰＳデータが無くなれば、メモリのデータ保存領域は満杯であると判断して、上記ステップＳ５に戻り、ステップＳ５及びＳ６を繰り返す（ステップＳ７）。鳥獣タグメモリ３４内の保存データが基地局受信確認によって削除され（ステップＳ３参照）、１個のみとなった場合には、ＧＰＳデータ取得周期を基本周期に戻す（ステップＳ８）。
【００４５】
図８は、データ保存領域での上記間引きモード処理時のデータ処理方法の一例を図示したものである。なお、図８の例は、上述の優先保存データは存在せず、かつ、鳥獣タグメモリ３４の有するデータ保存領域が８個ある（領域番号Ｍ＝０〜７）と仮定する。
【００４６】
まず、図８（ａ）は、ステップＳ１に対応して、データ保存領域が、基本周期を１単位とした時刻に取得されたＧＰＳデータが当該データ保存領域の枠内に左から右へ順次割り当てられることを示す。例えば、基本周期によるデータ保存がデータ７まで蓄積して満杯になった場合（ステップＳ５）には、データ取得順に並べ換え、データ取得時刻８におけるデータ８がＤ１に相当するデータ１を上書きする。その後、基本周期は２倍周期に変更され、時刻１０、１２、１４におけるデータ１０、１２、１４がＤ３、Ｄ５、Ｄ７に相当するデータ３、５、７を上書きする（図８（ｂ）参照）。そうすると、上書き対象データが無くなるので、鳥獣タグメモリ３４が満杯であると判断し、現在までの保存されたＧＰＳデータをデータ取得順に並べ換え、時刻１６におけるデータは現在のＤ１に相当するデータ２を上書きする。その後、データ取得周期は４倍周期に設定され、時刻２０、２４、２８におけるデータ２０、２４、２８は、現在のＤ３、Ｄ５、Ｄ７に相当するデータ６、１０、１４を上書きする（図８（ｃ）参照）。ここまでくると、再度、上書き対象データが無くなるので、鳥獣タグメモリ３４が満杯であると判断し、現在までの保存されたＧＰＳデータをデータ取得順に並べ換え、時刻３２におけるデータは現在のＤ１に相当するデータ４を上書きする。その後、データ取得周期は８倍周期に設定され、時刻４０、４８、５６におけるデータ４０、４８、５６は、現在のＤ３、Ｄ５、Ｄ７に相当するデータ１２、２０、２８を上書きする（図８（ｄ）参照）。このデータ５６が保存された直後に基地局１ａ，１ｂによってデータの受信が確認されると、現在までに保存されたデータは削除されていき、最後の１個であるデータ０のみになる（図８（ｅ）参照）。その後、ＧＰＳデータ取得周期は基本周期に戻り、時刻５７からＧＰＳデータが順次、データ保存領域に保存されていくことになる（図８（ｆ）参照）。
【００４７】
鳥獣タグ３がＧＰＳデータ保存中に、再度通信圏内に入った場合、蓄積されていたＧＰＳデータを基地局１ａ，１ｂへ送信開始する。このとき、１回に最大ｍ個のデータしか送れない場合がある。ｍの最大値は、例えば、鳥獣タグ３から基地局１ａ，１ｂへ連続的にデータを送信できる最大送信時間から決定される。
【００４８】
なお、鳥獣タグ３が最初の１番目のＧＰＳデータ（基本データ）について完全な状態で送信成功した場合、その後に送るデータについては基本データとの差分情報のみを送る。また、後者のＧＰＳデータを保存する場合も差分情報のみが保存されることが好ましい。これにより、保存データサイズが大幅に圧縮され、これに伴いデータ送信時間も短縮され、鳥獣タグ３の省電力化が図られる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のシステムは、佐渡島に生息するトキに代表される希少動物の行動の即時的モニタリングに適用可能であり、高精度測定や、人件費等のコストの抑制可能な完全自動化が可能であるため、非常に有望な技術である。また、中型以上の大きさの動物であれば、希少動物に限らず、田畑を荒らし人間に危害を加える熊、イノシシ、タヌキ、鹿等の野生動物やアライグマ、ジャワマングース等の日本に定着した侵略的外来動物の行動や生息環境の調査にも適用可能である。また、基地局に搭載する各種センサ機能を利用して、山火事・山崩れ等の自然災害の予測、公共事業の環境アセスメント、農林畜産業支援にも有効な技術である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ，１ｂ 基地局
２ 鳥獣
３ 鳥獣タグ
４ａ，４ｂ アクセスネットワーク
５ インターネット網
６ データセンタ
１１ 時刻取得装置
１２ アンテナ
１３ 処理装置
１４ 基地局メモリ
１５ 無線機
１６ アンテナ
１７ ネットワーク接続装置
１８ 高速データ通信カード
３１ ＧＰＳセンサ
３２ アンテナ
３３ 処理装置
３４ 鳥獣タグメモリ
３５ 無線機
３６ アンテナ
３７ 電源
３８ 動き感知センサ
６１ ネットワーク接続装置
６２ サーバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は鳥獣追跡システムに関し、特に、ＧＰＳセンサ等の時刻取得装置を搭載した複数の基地局と省電力技術とを利用して鳥獣の生息環境を即時把握する鳥獣追跡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、野生鳥獣や希少動物の行動把握や生息環境調査のために、鳥獣に装着する小型電波発信機を用いた行動追跡が行われている。しかしながら、これらの追跡調査は生物学者など特定の人々による観察対象、目的、範囲、時期等の追跡条件が限定されたものであり、自然環境をボランティアなどの一般人の参画も含め、国土レベルの広範なエリアを対象に持続的にモニタリングするような取り組みやそれをサポートするシステムは見られない。
【０００３】
ところで、生物多様性保全、自然再生に関する我が国の代表的な取り組みのひとつに、新潟県佐渡島における朱鷺（トキ）放鳥がある。トキの行動追跡のために、現状、非特許文献１に示すようなＧＰＳ（全地球測位システム）と衛星回線とを用いたテレメトリングが利用されているが、以下に示すように即時的な位置把握が困難であり、トキの追跡に多大の人手を要しているのが現状である。
【０００４】
この現状のトキ追跡システムでは、位置情報データの中継に高度８５０ｋｍにある気象観測衛星を利用するため、発信機と衛星との通信距離や発信機における所要送信電力が大きくなり、バッテリ節約のため位置情報の送信頻度を３〜１０日に１回程度に制限する必要がある。また、鳥獣の位置によっては、衛星経由の通信品質に支障が生じてしまう場合もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“アルゴス（ＡＲＧＯＳ）”、[online]、株式会社 キュービック・アイ、[平成２２年２月１６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.cubic-i.co.jp/index.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、野生鳥獣に装着させる無線タグ（以下、「鳥獣タグ」と呼ぶ。）の電力消費を最小限に抑えつつ、野生鳥獣の行動や生息環境の即時的な把握が可能な鳥獣追跡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、従来の人工衛星依存の追跡システムから脱却すること、具体的には、地上にＧＰＳセンサ等の時刻取得装置を搭載した複数のデータ受信基地局を配備し、これらの基地局と鳥獣タグとの間での通信を効率的に行わせることで、電力消費を大幅に抑制可能になるとともに、鳥獣行動の即時的な把握が可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、鳥獣に装着可能な鳥獣タグと、複数の基地局と、データセンタと、を備えた鳥獣追跡システムであって、
前記基地局は、前記鳥獣タグに向けてビーコンを周期的に送信する無線機と、前記基地局に関する時刻を少なくとも取得する時刻取得装置と、前記鳥獣タグ、前記時刻取得装置、及び前記データセンタから送信された情報を一時的に保存する基地局メモリと、前記データセンタとインターネットを介して通信を行うネットワーク接続装置と、前記無線機、前記時刻取得装置、前記基地局メモリ、及び前記ネットワーク接続装置の動作を制御する処理装置と、を備え、
前記鳥獣タグは、人工衛星から前記鳥獣タグの位置及び時刻を含んだＧＰＳデータを取得するＧＰＳセンサと、前記ＧＰＳデータを一時的に保存する鳥獣タグメモリと、前記ビーコンや前記ＧＰＳデータを前記基地局の各々と通信可能な無線機と、前記鳥獣の加速度を検知する動き感知センサと、前記ＧＰＳセンサ、前記無線機、及び前記鳥獣タグメモリの動作を制御しかつ周期的に起動する処理装置と、を備え、
前記鳥獣タグと前記基地局とは、前記ＧＰＳセンサと前記時刻取得手段とに基づき前記ビーコンの周期的な送受信の同期を取り、
前記鳥獣タグの前記ＧＰＳセンサは、前記処理装置の起動時のみ起動して前記ＧＰＳデータを周期的に取得し、
前記鳥獣タグの前記ビーコン受信周期と前記ＧＰＳセンサの前記ＧＰＳデータ取得周期との同期が取れていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の鳥獣追跡システムは、人工衛星に依存した従来の鳥獣追跡方式から脱却し、地上に複数のデータ受信基地局及びこれらの基地局とデータセンタとを接続するアクセスネットワークを配備し、かつ、省電力化技術をふんだんに採用しているために、即時的な鳥獣位置の把握が可能となる。具体的には、上空約８５０ｋｍにある人工衛星を経由し、消費電力（空中線）が約１Ｗを要して情報送信する従来システムでは３〜１０日分に一度の頻度での測定に甘んじているが、本発明のシステムでは、モニタリングの為の主要な通信を鳥獣に付された鳥獣タグと基地局との間の通信距離内（１０ｋｍ以下）で行い、消費電力が０．０１Ｗ以下に抑制できるため、数分毎に鳥獣位置を把握することが可能になる。
【００１０】
また、本発明のシステムでは、データセンタにおいて、電波環境等によって左右し得る各基地局の通信圏に関する情報を常に解析・更新し、全ての基地局の通信圏情報を各基地局に送信するため、鳥獣タグは、最新の通信圏情報を基にデータを送受信し、通信圏外でのメモリの保存・省電力化を実現することができる。
【００１１】
また、本発明のシステムでは、鳥獣が基地局の通信圏外に出ても、その後いずれかの基地局の通信圏内に進入する際に、通信圏外のおける鳥獣の行動を把握可能である。また、通信圏内であっても電波の届きにくい場所に鳥獣が移動したとしても、鳥獣が当該場所への入る直前の情報を把握することにより、通信圏外における鳥獣の行動を高い精度で捕捉することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る鳥獣追跡システムの構成の概略を示した図である。
【図２】本発明に係る鳥獣タグのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】鳥獣タグにおける処理装置及びＧＰＳセンサの起動制御方法を示した図である。
【図４】本発明に係る基地局及びデータセンタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の鳥獣追跡システムの動作の一部を示すシーケンス図である。
【図６】鳥獣タグにおけるＧＰＳデータ取得周期とビーコン周期との関係を示した図である。
【図７】間引きモード処理の各ステップを示したフローチャートである。
【図８】データ保存領域での間引きモード処理時のデータ処理方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る野生鳥獣行動追跡システムを図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施形態に何等限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明に係る鳥獣追跡システムの構成の概略を示した図である。本発明の鳥獣追跡システムは、図１に示すように、鳥獣２に装着する鳥獣タグ３と、この鳥獣タグ３から発信されるＧＰＳデータを受信する複数の基地局１ａ，１ｂと、これらの基地局１ａ，１ｂとインターネット網５とを接続するアクセスネットワーク４ａ，４ｂと、アクセスネットワーク４ａ，４ｂ及びインターネット網５を介して複数の基地局１ａ，１ｂからの情報を収集・蓄積・解析するデータセンタ６とから構成される。
【００１５】
従来の行動追跡方式にも複数の基地局を利用するものはあるが、本発明では各基地局１ａ，１ｂが現在時刻を取得する時刻取得装置１１を備え、他の基地局及びデータセンタ６と連携して鳥獣タグ３との通信の省電力化及び高精度化を実現するよう高度な制御方式を実現する点に本発明の特徴がある。さらに、移動中（例えば飛翔中）の鳥獣２（例えば、トキ）の常時捕捉ができる点も独特である。また、鳥獣２が森の中など電波が届きにくい場所に着地したとしても、着地直前と飛翔直後とに測定したデータから着地時を捕捉するため、高精度な位置把握が可能である。
【００１６】
なお、基地局１ａ，１ｂの時刻取得装置１１は、現在時刻を取得できる装置があれば特に限定されないが、例えば、鳥獣タグ３に用いられるようなＧＰＳセンサを適用してもよい。ここで、ＧＰＳセンサは、現在日時や、鳥獣タグの緯度、経度、高度等の位置データ（以下、ＧＰＳデータと呼ぶ。）を測定でき、かつ、上記各種のデータ取得タイミングが鳥獣タグ外部から設定できるものが好ましい。
【００１７】
図２は、鳥獣タグ３のハードウェア構成を示すブロック図である。図２において、ＧＰＳセンサ３１は、アンテナ３２を介して図示しない人工衛星からの電波を受信し、鳥獣タグ３（つまり鳥獣タグ３が搭載された鳥獣２）の位置等のデータを取得し、この取得データをＣＰＵ等の処理装置３３に送る。処理装置３３に送られた取得データは逐次、メモリ３４（以下、鳥獣タグメモリと呼ぶ）に蓄積される。鳥獣２が基地局１ａ，１ｂのいずれかの通信圏内にいれば（又は入れば）、無線機３５が作動し、鳥獣タグメモリ３４に蓄積されていたデータを処理装置３３、無線機３４を介してアンテナ３６から基地局１ａ，１ｂに送信する。また、鳥獣タグ３内の各要素に電力を供給する電源３７は小型化・軽量化された電源を利用することが好ましい。具体的には、鳥獣タグ３の重さは、これが装着される鳥獣２の動きに支障がないよう５０グラム以下が好ましく、３０グラム以下がさらに好ましい。このように小型化・軽量化された電源３７であっても、以下詳述する省電力化技術の採用により鳥獣２行動の即時把握を充分に実現可能である。また、各基地局１ａ，１ｂと鳥獣タグ３との間の通信は、例えば、４２９ＭＨｚ帯の特定小電力無線設備を利用して実現してもよい。
【００１８】
鳥獣タグ３は、さらに動き感知センサ３８を備える。動き感知センサ３８の一例として、加速度センサ（好ましくは、鳥獣タグ３のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の加速度を検知できる加速度センサ）が挙げられる。また、鳥獣タグ３は、鳥獣タグ３付近の気圧を検知する気圧センサ（図示せず）を備えていてもよい。
【００１９】
動き感知センサ３８は、鳥獣３の移動又は静止（例えば、飛翔中又は静止）を検知し、処理装置３３に割込動作を行う。鳥獣２が移動中であると動き感知センサ３８が検知した際には、処理装置３３は、割込起動されて短周期測定状態に入った状態になり、ＧＰＳセンサ３１も短周期測定状態になるよう制御する。一方、鳥獣２が静止中であると動き感知センサ３８が検知した際には、処理装置３３は、割込起動されて長周期測定状態つまり電力消費抑制状態になり、ＧＰＳセンサ３１も長周期測定状態になるよう制御する。処理装置３３はＧＰＳ測位を行う時間のみ処理装置３３、ＧＰＳセンサ３１を起動状態（ＯＮ状態）とし、その他の時間は処理装置３３、ＧＰＳセンサ３１をスリープ状態（ＯＦＦ状態）とする。これにより鳥獣タグ３の電力消費を抑制することが可能となる。
【００２０】
次に、鳥獣タグ３における処理装置３３及びＧＰＳセンサ３１の起動制御について説明する。本発明では、「周期起動」と「動き感知センサ起動」との大きく二つの方法を利用する。まず、周期起動制御は、図３（ａ）に示すように、処理装置３３やＧＰＳセンサ３１を常時起動させておくのではなく、ある時間だけ周期的に起動・測定状態におく方法である。これにより、鳥獣２の移動状態に応じて、鳥獣タグ３の電力消費を抑制することができる。
【００２１】
動き感知センサ起動制御は、図３（ｂ）に示すように、動き感知センサ３８の起動信号（割込信号）がＯＮになっている間（つまり鳥獣２が飛翔中の期間）、処理装置３３及びＧＰＳセンサ３１の起動周期を比較的小さな値（例えば、５分間）に設定する一方、動き感知センサ３８の起動信号がＯＦＦになっている間（つまり鳥獣２が静止中の期間）、上記起動周期を比較的大きな値（例えば、２時間）に設定するものである。これにより、鳥獣２の飛翔中は、ＧＰＳセンサ３１でのデータ取得を比較的頻繁に行う短周期起動状態におき、鳥獣２の静止中は、ＧＰＳセンサ３１のデータ取得（すなわち電力消費）を抑制する長周期起動状態に設定することができる。
【００２２】
図４は、基地局１ａ，１ｂ及びデータセンタ６のハードウェアの構成を示したブロック図である。各基地局１ａ，１ｂは、処理装置１３と、時刻取得装置１１と，基地局メモリ１４と、無線機１５と、アンテナ１２，１６と、ネットワーク接続装置１７とを備える。無線機１５は、アンテナ１６を介して、通信圏内に生息する鳥獣タグ３にビーコンを送出するとともに、鳥獣タグ３からの電波を受信し、この受信した情報を基地局メモリ１４に保存する。また、時刻取得装置１１は、ある時刻における基地局１ａ，１ｂの位置情報を得たり、鳥獣タグ３から受信したデータに受信時刻を付与したり、ビーコン信号の周期的送信に必要な現在時刻を取得するために基地局１ａ，１ｂに搭載されている。具体的には、時刻取得装置１１は、アンテナ１２を介して人工衛星から電波を受信した基地局１ａ，１ｂの位置データを基地局メモリ１４に蓄積するよう処理装置１３に送信したり、アンテナ１６及び無線機１５を介して受信された鳥獣タグ３のデータに受信時刻を付与したりする。この処理装置１３と無線機１５との間の通信は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃを利用してもよい。
【００２３】
本発明の鳥獣追跡システムでは、全ての基地局１ａ，１ｂが同一のタイミングでビーコンの送信（送出）を行うことを前提としている。このため、隣接する基地局（例えば、１ａ，１ｂ）の通信圏が重なる領域（図１において、二つの円（破線）の重複領域）に鳥獣２が移動した場合には、これらの基地局１ａ，１ｂから送出されたビーコンが鳥獣タグ３において衝突する恐れがある。このような問題を改善する方法の一つとして、各基地局１ａ，１ｂでのビーコン送出を毎回周期的に行うのではなく、確率的な方法を利用して周期的かつ確率的に行うこと（以下、「確率周期送信」と呼ぶ）が挙げられる。例えば、二つの基地局１ａ，１ｂだけが隣接しているような場合、各基地局１ａ，１ｂが、ビーコン送信周期毎に通常行われるビーコン送信のうち５０％程度の頻度だけランダムに送信が行われるように設定する（つまり、ビーコン送出の確率を０．５に設定）。このような確率周期送信制御を用いれば、上述の衝突の問題は大幅に改善される。
【００２４】
上記のようなビーコンの確率周期送信制御を基地局１ａ，１ｂが採用した場合、鳥獣タグ３は、ビーコンの受信が途絶えた際、鳥獣２が基地局１ａ，１ｂの通信圏の外へ移動したためか、確率周期送信制御のためにビーコン自体が基地局１ａ，１ｂから送信されなかったのか、のいずれの状況であるのか判定できないことも予測される。そこで、鳥獣タグ３には基地局１ａ，１ｂからのビーコン送信周期の基本情報を予め記憶させておき、ビーコンの受信履歴に基づいて通信圏の内外を判定させることが好ましい。
【００２５】
なお、上述の確率を１未満に設定すれば、ビーコン送出は確率周期送信制御になり、確率を１に設定すれば、上述した通常の周期的送信制御になる。以下に示す本発明の実施形態（例えば、図５に示す本発明の鳥獣追跡システムの動作）については、通常の周期的送信制御に基づいて説明を行っている。
【００２６】
また、ネットワーク接続装置１７には高速データ通信カード１８が設けられており、インターネット網５を介して基地局１ａ，１ｂとデータセンタ６とを接続するアクセスネットワーク４ａ，４ｂの構築に寄与する。このアクセスネットワーク４ａ，４ｂには電気通信事業者が提供する携帯電話サービス（例えば、ＦＯＭＡ網によるパケット通信）を利用することができる。各基地局１ａ，１ｂのネットワーク接続装置１７は、処理装置１３に接続されており、基地局メモリ１４に蓄積された鳥獣タグ３や基地局１ａ，１ｂに関するデータをデータセンタ６に送信するとともに、データセンタ６において解析・推定された全ての基地局１ａ，１ｂの通信圏情報とバージョン値を受信し、基地局メモリ１４に蓄積させる。
【００２７】
データセンタ６は、インターネット網５に接続するネットワーク接続装置６１とサーバ６２とを備え、各基地局１ａ，１ｂの各ネットワーク接続装置１７からの情報をサーバ６２に蓄積し、図示しない解析・演算部において各鳥獣２の移動履歴と各基地局１ａ，１ｂの通信圏情報を更新し、図示しない表示部において各鳥獣２の移動位置や移動履歴等を表示する。基地局１ａ，１ｂは、鳥獣タグ３からＧＰＳデータを受信する際にその受信時刻を記録し、その後、ＧＰＳデータと基地局受信時刻とをデータセンタ６に送る。データセンタ６では、各鳥獣タグ３によって収集したＧＰＳデータ及びＧＰＳ取得時刻と、基地局１ａ，１ｂで受信した時刻とを基に、各基地局１ａ，１ｂと通信可能な地点及び通信不可能な地点を表示部の３次元マップ上に記録する。データセンタ６は全ての基地局１ａ，１ｂの通信圏情報とバージョン値とを定期的（例えば１週間に１回）各基地局１ａ，１ｂへ送る。
【００２８】
通信圏情報とバージョン値の定義及びこれらの具体的な作成方法については、以下に述べる通りである。鳥獣タグ３のＧＰＳデータに含まれる時刻データと基地局１ａ，１ｂにてそのＧＰＳデータを受信したときの時刻を比較すると、ＧＰＳデータの取得地点が基地局１ａ，１ｂと通信可能か否かの情報を得ることができる。すなわち取得したＧＰＳデータが一定時間内で受信されれば、その地点が基地局１ａ，１ｂと通信可能であることがわかる。遅延が一定時間以上であれば、通信ができず鳥獣タグメモリ３４に一定時間保存された後に、受信されたデータであることがわかる。基地局１ａ，１ｂに受信される個々のＧＰＳデータ取得地点と基地局１ａ，１ｂとの通信可否とを、基地局１ａ，１ｂを中心とするマップ上に高度別に表示する。基地局１ａ，１ｂを中心に通信可能な領域と通信不可能な領域の境目を閉曲線で結ぶ。この閉曲線を「通信圏」と呼ぶことにする。電波の状況などにより通信可能な領域と通信不可能な領域の境目が明確でない場合もあるが、統計処理的な方法（例えば通信可能性が５０％程度以上であれば通信圏内とする）により境目を特定する。通信可能距離は鳥獣タグが上空になり、基地局１ａ，１ｂとの見通しが確保できると通信圏が大きくなるので、通信圏を高度別に求め、最大通信圏を求める。これを「通信圏情報」と呼ぶ。各基地局１ａ，１ｂの通信圏情報の推定処理はデータセンタで行う。通信圏の情報は鳥獣タグ３の位置推定や省電力化に有用である。
【００２９】
通信圏情報は鳥獣タグ３からのＧＰＳデータ数が増えると通信圏情報の推定精度が向上する。また、基地局１ａ，１ｂを増やした場合は新たな通信圏情報が必要になる。そこで、データセンタ６では一定期間ごとに各基地局１ａ，１ｂの通信圏情報を更新するものとする。また、更新された通信圏情報は各基地局１ａ，１ｂへダウンロードされ、基地局１ａ，１ｂから鳥獣タグ３へダウンロードされる。鳥獣タグ３はアクセスした任意の基地局１ａ，１ｂから全ての基地局１ａ，１ｂの通信圏情報をまとめてダウンロードできる。これを実現するため、データセンタでは通信圏情報を更新する度毎にそのバージョン値（「通信圏情報バージョン値」と呼ぶ）を増やし、通信圏情報に含めて各基地局１ａ，１ｂへ送る。各基地局１ａ，１ｂは通信圏情報バージョン値をビーコンに含めて送る。これを受信した鳥獣タグ３は自身が保持する通信圏情報のバージョン値と比較し、バージョンが古い場合は最新の通信圏情報を基地局１ａ，１ｂへ要求する。
【００３０】
図５は、本発明の鳥獣追跡システムの動作の一部を示すシーケンス図である。データセンタ６は、基地局１ａ，１ｂの各々へ向けて、全ての基地局１ａ，１ｂの通信圏情報及びこの情報に対応した通信圏バージョン値を送信する。各基地局１ａ，１ｂはこれらの情報を基地局メモリ１４に蓄積する。各基地局１ａ，１ｂにおいては、処理装置１３が周期的に無線機１５を起動させ、基地局１ａ，１ｂから鳥獣タグ３に向けて周期的（例えば、５分毎）にビーコンを送信する。鳥獣タグ３は、ＧＰＳデータ取得直後に、いずれかの基地局１ａ，１ｂの通信圏内にあればビーコンを受信するが、無線機３５をビーコン受信のために絶えず待機させないように省電力設計されている。具体的には、基地局１ａ，１ｂからのビーコン送信周期に同期するように鳥獣タグ３のビーコン受信タイミング（以下、ビーコンスロットとも呼ぶ）が設定されている。例えば、鳥獣タグ３のビーコン受信周期が上記ビーコン送信周期と一致し、受信期間が例えばビーコン送信時から微小時間（例えば、０．２秒間）に設定されている。基地局１ａ，１ｂと鳥獣タグ３とは双方ともに、位置データとともに現在時刻を取得できる時刻取得装置１１、ＧＰＳセンサ，３１を備えているため、上記ビーコン送受信の同期は容易に実現可能である。
【００３１】
鳥獣タグ３は、ビーコンの受信に成功したら、ランダムバックオフの後、既に蓄積していたＧＰＳデータを基地局１ａ，１ｂに向けて送信する。言い換えれば、上記ビーコン周期の間には、ビーコン受信スロットとは別にＧＰＳデータ送信を行なうデータ送信スロットが存在するのである。基地局１ａ，１ｂに送信された各鳥獣タグ３のＧＰＳデータは一旦、基地局メモリ１４に蓄積された後、ネットワーク接続装置１７を介してデータセンタ６に送信される。なお、上記ランダムバックオフとは、複数の信号が媒体上で衝突するのを防止するため、乱数で決まる一定時間だけ待った後、媒体上の信号の検知を行い、媒体が空いていればデータを送信する処理のことであり、媒体が空いていなければ再度バックオフを行う。データ送信を同時に行う鳥獣タグ３が複数ある場合にこれらの鳥獣タグ３から基地局１ａ，１ｂへのデータ送信の衝突を回避できる。たまたま複数の鳥獣タグ３のランダムバックオフが同じ値となった場合にはデータの衝突が起こるが、その場合にはデータの再送を行う。この際、バックオフの選択範囲を２倍などに設定し、さらなら衝突の可能性を低減することが望ましい。
【００３２】
また、鳥獣タグ３に搭載されたＧＰＳセンサ３１のデータ取得も周期的であり、基地局１ａ，１ｂのビーコン送信周期をＴｂ、ＧＰＳデータ取得周期をＴｐとすると、Ｔｐ＝ｎＴｂ（ｎは整数）の関係となるようにＧＰＳデータ取得周期Ｔｐが設定されていることが好ましい（図６を参照）。図６はｎ＝２の場合を示す。これにより、幾つかの鳥獣タグ３（例えば、図６では鳥獣タグ３ｃ）におけるＧＰＳデータ取得・受信時期を他の鳥獣タグ３ａ，３ｂの対応時期からずらすことが可能となり、上記ランダムバックオフに加え、データ送信の競合が低減される。なお、追跡すべき鳥獣２が多数いる場合には、整数ｎの値を大きくすることが好ましい。この際、鳥獣タグ３におけるビーコン受信タイミングもビーコン送信周期のｎ倍に設定することが好ましい。
【００３３】
（基地局アクセスの割り当て）
図６に示すように、本発明の鳥獣追跡システムでは、基地局１ａ，１ｂにアクセスするＧＰＳデータ取得・基地局送信のタイミングＴｐは、鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃ毎に決定される。しかしながら、ある鳥獣タグ（例えば、３ａ）が大量のＧＰＳデータを保存している場合があり、その鳥獣タグ３ａに割り当てられたＧＰＳデータ取得周期Ｔｐ内のビーコンスロットＴｂのみでは基地局１ａ，１ｂへＧＰＳデータを全て送り終えない恐れがある。こうなってしまうと、このビーコンスロットＴｂ終了後は、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃのアクセスのためにビーコンスロットＴｂが割り当てられるため、未送信のＧＰＳデータは、通常、その鳥獣タグ３ａに割り当てられる次のＧＰＳデータ取得周期ＴｐのビーコンスロットＴｂが到来するまで、基地局１ａ，１ｂに送信されないことになる。
【００３４】
上述の不具合の解決案として、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃにおけるＧＰＳデータの送信量が少なく、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃに対応するビーコンスロットに空いた時間がある場合には、上記未送信ＧＰＳデータを有する鳥獣タグ３ａがその空いた時間を利用できるようにすること（キャリーオーバー処理）が考えられる。但し、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃに対応するビーコンスロットでは、本来行うべき鳥獣タグ３ｂ，３ｃのデータ送信を優先すること（アクセス優先制御）が好ましい。
【００３５】
（ビーコンスロットのアクセス優先制御）
上述の解決案を実現することに加えて、各鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃに、蓄積されたＧＰＳデータに量に応じて、優先度（例えば、表１に示すアクセスカテゴリＡＣ）を決定し、この優先度に基づいて、ビーコンスロットのある時間帯（例えば、ランダムバックオフのためのスロットであるコンテンションウィンドウＣＷ）での鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃと基地局１ａ，１ｂとのアクセスを制御することが考えられる。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１の第１列のアクセスカテゴリＡＣは、コンテンションウィンドウＣＷでのアクセスの優先度を示し、値が小さいカテゴリ程、優先度が高いことを示す。表１の第２列の蓄積データ量は、鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃが蓄積しているＧＰＳデータ量の分類を示し、満杯（フル）、空き容量有り、１個、及びキャリーオーバーに分類される。ここで、上記事例の場合、他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃは、基地局１ａとのアクセスを行うために本来割り当てられたビーコンスロットでは、通常、満杯（フル、つまり鳥獣タグメモリ３４に空き容量が無い状態）、空き容量有り、又は１個のＧＰＳデータの蓄積量を有する。そして、先に基地局１ａとのアクセスを行ったがデータ送信を完了しなかった鳥獣タグ３ａは、未送信データを有しているので、これをキャリーオーバーに分類する。また、表１の第３列及び第４列のＣＷｍｉｎとＣＷｍａｘとは、各アクセスカテゴリＡＣに分類された鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃが利用するコンテンションウィンドウの開始タイミングと終了タイミングとを示している。
【００３８】
（キャリーオーバー処理）
それぞれの鳥獣タグ３ａ，３ｂ，３ｃのＧＰＳデータ蓄積量の分類と、ＣＷの利用時間と、を表１のように設定することで、ある鳥獣タグ３ａがあるＧＰＳ取得・送信周期Ｔｐで割り当てられたビーコンスロットＴｂでそのデータを送り終えないような場合でも、次のＧＰＳ取得・送信周期ＴｐでのビーコンスロットＴｂの到来を待たずに、先のＧＰＳ取得・送信周期Ｔｐ内の他の鳥獣タグ３ｂ，３ｃに割り当てられたビーコンスロットＴｂにおいて未送信のデータの送信することが可能となる。なお、アクセスカテゴリＡＣの優先度を表１にように設定することで、そのビーコンスロットＴｂに本来割り当てられた鳥獣タグ３ｂ、３ｃのアクセスが、キャリーオーバーである未送信データを有する鳥獣タグ３ａのアクセスより優先させることができる。
【００３９】
また、ビーコンとともに基地局メモリ１４に蓄積された最新の通信圏バージョン値が基地局１ａ，１ｂから鳥獣タグ３へ送信されることに留意されたい。上記バージョン値が送信された鳥獣タグ３は、処理装置３３において、上記バージョン値と上記送信前までに鳥獣タグ３の鳥獣タグメモリ３４に既に蓄積されている最新のバージョン値とを比較する。比較の結果、これらの値が同一であれば、鳥獣タグ３の鳥獣タグメモリ３４に保存されている通信圏情報はそのまま維持される。
【００４０】
一方、比較の結果、これらの値が異なっていれば（つまり、鳥獣タグメモリ３４に蓄積されている通信圏バージョン値が最新でなければ）、ＧＰＳデータ送信スロットにおいて、ＧＰＳデータに加えて、この鳥獣タグ３の通信圏にある基地局１ａ，１ｂに最新の通信圏情報を要求するメッセージも送信する。この要求メッセージを受信した基地局１ａ，１ｂは、ビーコン一周期の期間のうちビーコン受信スロット及びＧＰＳデータ送信スロット以外の別の時間帯を利用して、鳥獣タグ３に最新の通信圏情報を送信する。なお、上記時間帯を、基地局専用のスロットとして特定の時間帯（例えば、ビーコン周期の最後の時間スロット）に設定してもよい。
【００４１】
なお、鳥獣タグ３は、ＧＰＳセンサ３１による現在位置データと各基地局１ａ，１ｂの通信圏情報とを有するため、鳥獣２がいずれの基地局１ａ，１ｂの通信圏外に出てしまった場合には、即座に通信圏外であると判断し、ビーコン受信スロットでの受信機能をオフにし、省電力を図ることができる。
【００４２】
本発明の鳥獣タグ３は、上述のように、いずれの基地局１ａ，１ｂの通信圏外にあるとき、又は、ビーコン受信が不可能である場合には、鳥獣タグ３がいずれかの基地局１ａ，１ｂと通信可能になるまでＧＰＳセンサ３１で逐次取得した位置情報を鳥獣タグメモリ３４に蓄積する。従って、鳥獣タグメモリ３４が満杯なった場合に対応した演算処理（間引きモード処理）を施す必要がある。具体的には、鳥獣タグメモリ３４が満杯であると判断した際は、蓄積されているＧＰＳデータを時間均等に間引くと共に、新たなＧＰＳデータ取得の周期も間引き間隔に合せて延長する。
【００４３】
このとき（１）飛翔区間終了時点（つまり、長周期起動状態に入る直前の時点）と（２）飛翔区間開始時点（つまり、短周期起動状態に入った最初の時点）とに取得したＧＰＳデータ、及び（３）基地局１ａ，１ｂへの送信に成功しなかった最初のＧＰＳデータは、優先的に保存する優先保存データであるので、間引く対象としない。
【００４４】
図７は間引きモード処理の各ステップを示したフローチャートである。まず、鳥獣タグ３では、ＧＰＳセンサ３１によって基本周期でＧＰＳデータが取得され、データ取得時刻順に上記データ保存領域に保存される（ステップＳ１）。このステップＳ１と同時に、ＧＰＳデータは順次、鳥獣タグ３と通信圏内にある基地局１ａ，１ｂへ送信される（ステップＳ２）。基地局１ａ，１ｂでの受信が確認されたＧＰＳデータは鳥獣タグメモリ３４のデータ保存領域から順次削除される（ステップＳ３）。上記ステップＳ１〜３が繰り返される（ステップＳ４）。しかしながら、様々な事情により鳥獣タグメモリ３４のデータ保存領域が満杯である場合には、ＧＰＳデータを取得順に並べ替え、これらをＤ０、Ｄ１、Ｄ２、…とすると、Ｄ１に該当するデータを上書きし、以降のＧＰＳデータ取得周期を２倍にする（ステップＳ５）。Ｄｉ（Ｄ１を含む）の上書きの後は、Ｄｉ＋２に上書きを行う（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６で上書きを行おうとするＧＰＳデータが上記優先保存データであるときは、その次のデータ（Ｄｉ＋２の次のＤｉ＋３）に上書きする。また、データ保存領域に空き領域が出来れば、上書きはせず当該空き領域にＧＰＳデータを保存する。そして、ステップＳ６のように上書きを続け、上書き対象のＧＰＳデータが無くなれば、メモリのデータ保存領域は満杯であると判断して、上記ステップＳ５に戻り、ステップＳ５及びＳ６を繰り返す（ステップＳ７）。鳥獣タグメモリ３４内の保存データが基地局受信確認によって削除され（ステップＳ３参照）、１個のみとなった場合には、ＧＰＳデータ取得周期を基本周期に戻す（ステップＳ８）。
【００４５】
図８は、データ保存領域での上記間引きモード処理時のデータ処理方法の一例を図示したものである。なお、図８の例は、上述の優先保存データは存在せず、かつ、鳥獣タグメモリ３４の有するデータ保存領域が８個ある（領域番号Ｍ＝０〜７）と仮定する。
【００４６】
まず、図８（ａ）は、ステップＳ１に対応して、データ保存領域が、基本周期を１単位とした時刻に取得されたＧＰＳデータが当該データ保存領域の枠内に左から右へ順次割り当てられることを示す。例えば、基本周期によるデータ保存がデータ７まで蓄積して満杯になった場合（ステップＳ５）には、データ取得順に並べ換え、データ取得時刻８におけるデータ８がＤ１に相当するデータ１を上書きする。その後、基本周期は２倍周期に変更され、時刻１０、１２、１４におけるデータ１０、１２、１４がＤ３、Ｄ５、Ｄ７に相当するデータ３、５、７を上書きする（図８（ｂ）参照）。そうすると、上書き対象データが無くなるので、鳥獣タグメモリ３４が満杯であると判断し、現在までの保存されたＧＰＳデータをデータ取得順に並べ換え、時刻１６におけるデータは現在のＤ１に相当するデータ２を上書きする。その後、データ取得周期は４倍周期に設定され、時刻２０、２４、２８におけるデータ２０、２４、２８は、現在のＤ３、Ｄ５、Ｄ７に相当するデータ６、１０、１４を上書きする（図８（ｃ）参照）。ここまでくると、再度、上書き対象データが無くなるので、鳥獣タグメモリ３４が満杯であると判断し、現在までの保存されたＧＰＳデータをデータ取得順に並べ換え、時刻３２におけるデータは現在のＤ１に相当するデータ４を上書きする。その後、データ取得周期は８倍周期に設定され、時刻４０、４８、５６におけるデータ４０、４８、５６は、現在のＤ３、Ｄ５、Ｄ７に相当するデータ１２、２０、２８を上書きする（図８（ｄ）参照）。このデータ５６が保存された直後に基地局１ａ，１ｂによってデータの受信が確認されると、現在までに保存されたデータは削除されていき、最後の１個であるデータ０のみになる（図８（ｅ）参照）。その後、ＧＰＳデータ取得周期は基本周期に戻り、時刻５７からＧＰＳデータが順次、データ保存領域に保存されていくことになる（図８（ｆ）参照）。
【００４７】
鳥獣タグ３がＧＰＳデータ保存中に、再度通信圏内に入った場合、蓄積されていたＧＰＳデータを基地局１ａ，１ｂへ送信開始する。このとき、１回に最大ｍ個のデータしか送れない場合がある。ｍの最大値は、例えば、鳥獣タグ３から基地局１ａ，１ｂへ連続的にデータを送信できる最大送信時間から決定される。
【００４８】
なお、鳥獣タグ３が最初の１番目のＧＰＳデータ（基本データ）について完全な状態で送信成功した場合、その後に送るデータについては基本データとの差分情報のみを送る。また、後者のＧＰＳデータを保存する場合も差分情報のみが保存されることが好ましい。これにより、保存データサイズが大幅に圧縮され、これに伴いデータ送信時間も短縮され、鳥獣タグ３の省電力化が図られる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のシステムは、佐渡島に生息するトキに代表される希少動物の行動の即時的モニタリングに適用可能であり、高精度測定や、人件費等のコストの抑制可能な完全自動化が可能であるため、非常に有望な技術である。また、中型以上の大きさの動物であれば、希少動物に限らず、田畑を荒らし人間に危害を加える熊、イノシシ、タヌキ、鹿等の野生動物やアライグマ、ジャワマングース等の日本に定着した侵略的外来動物の行動や生息環境の調査にも適用可能である。また、基地局に搭載する各種センサ機能を利用して、山火事・山崩れ等の自然災害の予測、公共事業の環境アセスメント、農林畜産業支援にも有効な技術である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ，１ｂ 基地局
２ 鳥獣
３ 鳥獣タグ
４ａ，４ｂ アクセスネットワーク
５ インターネット網
６ データセンタ
１１ 時刻取得装置
１２ アンテナ
１３ 処理装置
１４ 基地局メモリ
１５ 無線機
１６ アンテナ
１７ ネットワーク接続装置
１８ 高速データ通信カード
３１ ＧＰＳセンサ
３２ アンテナ
３３ 処理装置
３４ 鳥獣タグメモリ
３５ 無線機
３６ アンテナ
３７ 電源
３８ 動き感知センサ
６１ ネットワーク接続装置
６２ サーバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鳥獣に装着可能な鳥獣タグと、複数の基地局と、データセンタと、を備えた鳥獣追跡システムであって、
前記基地局は、前記鳥獣タグに向けてビーコンを周期的に送信する無線機と、前記基地局に関する時刻を少なくとも取得する時刻取得装置と、前記鳥獣タグ、前記時刻取得装置、及び前記データセンタから送信された情報を一時的に保存する基地局メモリと、前記データセンタとインターネットを介して通信を行うネットワーク接続装置と、前記無線機、前記時刻取得装置、前記基地局メモリ、及び前記ネットワーク接続装置の動作を制御する処理装置と、を備え、
前記鳥獣タグは、人工衛星から前記鳥獣タグの位置及び時刻を含んだＧＰＳデータを取得するＧＰＳセンサと、前記ＧＰＳデータを一時的に保存する鳥獣タグメモリと、前記ビーコンや前記ＧＰＳデータを前記基地局の各々と通信可能な無線機と、前記鳥獣の加速度を検知する動き感知センサと、前記ＧＰＳセンサ、前記無線機、及び前記鳥獣タグメモリの動作を制御しかつ周期的に起動する処理装置と、を備え、
前記鳥獣タグと前記基地局とは、前記ＧＰＳセンサと前記時刻取得手段とに基づき前記ビーコンの周期的な送受信の同期を取り、
前記鳥獣タグの前記ＧＰＳセンサは、前記処理装置の起動時のみ起動して前記ＧＰＳデータを周期的に取得し、
前記鳥獣タグの前記ビーコン受信周期と前記ＧＰＳセンサの前記ＧＰＳデータ取得周期との同期が取れていることを特徴とする鳥獣追跡システム。
【請求項２】
前記ＧＰＳセンサの前記ＧＰＳデータ取得周期が前記基地局の前記ビーコン送信周期の整数倍であり、かつ、前記整数が２以上であることを特徴とする請求項１に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項３】
前記基地局は、前記鳥獣タグへ前記ビーコンを周期的かつ確率的に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項４】
前記基地局が前記鳥獣タグへ前記ビーコンを周期的かつ確率的に送信する場合には、前記鳥獣タグは、前記鳥獣タグメモリに予め記憶された前記ビーコン送信周期の基本情報と、前記ビーコンの受信履歴と、に基づいて前記基地局の通信圏の内外を判定することを特徴とする請求項３に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項５】
前記鳥獣タグは、いずれの前記基地局とも通信圏外にあるときは、前記無線機によるビーコン受信を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項６】
前記動き感知センサが、前記鳥獣の静止状態を検知したときは、前記鳥獣タグの前記ＧＰＳセンサによる前記ＧＰＳデータ取得周期を延長させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項７】
前記鳥獣タグメモリは、前記ＧＰＳデータの一つを基本データとして完全な状態で保存・送信し、その他を前記基本データとの差分情報として保存・送信することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項８】
前記鳥獣タグが前記鳥獣タグに割り当てられた前記ビーコン受信周期において前記ＧＰＳデータの全てを前記基地局へ送り終えないときは、前記鳥獣タグ以外の他の鳥獣タグのビーコン受信周期の時間帯において未送信の前記ＧＰＳデータを前記基地局へ送信するよう制御されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項９】
前記他の鳥獣タグの前記ビーコン受信周期の前記時間帯では、前記他の鳥獣タグに蓄積された前記ＧＰＳデータを前記未送信ＧＰＳデータより優先して前記基地局へ送信するよう制御されていることを特徴とする請求項８に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１０】
前記他の鳥獣タグの前記ビーコン受信周期の前記時間帯では、前記ＧＰＳデータの保存領域に空きの無い前記鳥獣タグメモリを有する前記他の鳥獣タグが、前記ＧＰＳデータの保存領域に空きの有る前記鳥獣タグメモリを有する前記他の鳥獣タグよりも優先して前記ＧＰＳデータを前記基地局へ送信するよう制御されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１１】
前記データセンタは、前記基地局を介して前記鳥獣タグから前記基本データと前記差分情報とを受信し、
前記鳥獣タグメモリは、前記データセンタにて受信が確認された前記差分情報を順次削除することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１２】
前記鳥獣タグがいずれの前記基地局とも通信圏外にあり、かつ、前記鳥獣タグメモリが満杯であるときは、保存された前記ＧＰＳデータを時間均等に間引くとともに、前記ＧＰＳセンサによる前記ＧＰＳデータ取得周期も前記間引間隔に併せて延長させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１３】
前記ＧＰＳデータの一部を前記間引き処理の対象とせず、前記鳥獣タグメモリに優先的に保存することを特徴とする請求項１２に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１４】
前記データセンタは、前記鳥獣タグ及び前記基地局から受信した前記情報から前記基地局毎に通信圏情報と前記通信圏情報のバージョン値と作成及び更新し、全ての前記基地局の前記通信圏情報と前記バージョン値とを前記基地局の各々に送信し、
前記基地局は、前記基地局メモリにおいて前記データセンタから受信した前記通信圏情報と前記通信圏情報の前記バージョン値を保存し、前記ビーコンとともに最新の前記通信圏情報と最新の前記バージョン値とを前記鳥獣タグに送信することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１５】
前記データセンタは、前記鳥獣タグ及び前記基地局から受信した前記情報から前記基地局毎に通信圏情報と前記通信圏情報のバージョン値と作成及び更新し、全ての前記基地局の前記通信圏情報と前記バージョン値を前記基地局の各々に送信し、
前記基地局は、前記基地局メモリにおいて前記データセンタから受信した前記通信圏情報と前記通信圏情報の前記バージョン値を保存し、前記ビーコンとともに最新の前記バージョン値を前記鳥獣タグに送信し、
前記鳥獣タグは、前記最新のバージョン値を受信し、前記鳥獣タグメモリにおいて既に保存している前記バージョン値と比較し、双方の値が異なる場合には、前記基地局へ前記通信圏情報を要求し、
前記基地局は、前記要求を受信した場合には、前記ビーコン送受信以外の時間帯で前記最新の前記通信圏情報を前記鳥獣タグへ送信することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１】
鳥獣に装着可能な鳥獣タグと、複数の基地局と、データセンタと、を備えた鳥獣追跡システムであって、
前記基地局は、前記鳥獣タグに向けてビーコンを周期的に送信する無線機と、前記基地局に関する時刻を少なくとも取得する時刻取得装置と、前記鳥獣タグ、前記時刻取得装置、及び前記データセンタから送信された情報を一時的に保存する基地局メモリと、前記データセンタとインターネットを介して通信を行うネットワーク接続装置と、前記無線機、前記時刻取得装置、前記基地局メモリ、及び前記ネットワーク接続装置の動作を制御する処理装置と、を備え、
前記鳥獣タグは、人工衛星から前記鳥獣タグの位置及び時刻を含んだＧＰＳデータを取得するＧＰＳセンサと、前記ＧＰＳデータを一時的に保存する鳥獣タグメモリと、前記ビーコンや前記ＧＰＳデータを前記基地局の各々と通信可能な無線機と、前記鳥獣の加速度を検知する動き感知センサと、前記ＧＰＳセンサ、前記無線機、及び前記鳥獣タグメモリの動作を制御しかつ周期的に起動する処理装置と、を備え、
前記鳥獣タグと前記基地局とは、前記ＧＰＳセンサと前記時刻取得手段とに基づき前記ビーコンの周期的な送受信の同期を取り、
前記鳥獣タグの前記ＧＰＳセンサは、前記処理装置の起動時のみ起動して前記ＧＰＳデータを周期的に取得し、
前記鳥獣タグの前記ビーコン受信周期と前記ＧＰＳセンサの前記ＧＰＳデータ取得周期との同期が取れていることを特徴とする鳥獣追跡システム。
【請求項２】
前記ＧＰＳセンサの前記ＧＰＳデータ取得周期が前記基地局の前記ビーコン送信周期の整数倍であり、かつ、前記整数が２以上であることを特徴とする請求項１に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項３】
前記基地局は、前記鳥獣タグへ前記ビーコンを周期的かつ確率的に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項４】
前記基地局が前記鳥獣タグへ前記ビーコンを周期的かつ確率的に送信する場合には、前記鳥獣タグは、前記鳥獣タグメモリに予め記憶された前記ビーコン送信周期の基本情報と、前記ビーコンの受信履歴と、に基づいて前記基地局の通信圏の内外を判定することを特徴とする請求項３に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項５】
前記鳥獣タグは、いずれの前記基地局とも通信圏外にあるときは、前記無線機によるビーコン受信を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項６】
前記動き感知センサが、前記鳥獣の静止状態を検知したときは、前記鳥獣タグの前記ＧＰＳセンサによる前記ＧＰＳデータ取得周期を延長させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項７】
前記鳥獣タグメモリは、前記ＧＰＳデータの一つを基本データとして完全な状態で保存・送信し、その他を前記基本データとの差分情報として保存・送信することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項８】
前記鳥獣タグが前記鳥獣タグに割り当てられた前記ビーコン受信周期において前記ＧＰＳデータの全てを前記基地局へ送り終えないときは、前記鳥獣タグ以外の他の鳥獣タグのビーコン受信周期の時間帯において未送信の前記ＧＰＳデータを前記基地局へ送信するよう制御されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項９】
前記他の鳥獣タグの前記ビーコン受信周期の前記時間帯では、前記他の鳥獣タグに蓄積された前記ＧＰＳデータを前記未送信ＧＰＳデータより優先して前記基地局へ送信するよう制御されていることを特徴とする請求項８に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１０】
前記他の鳥獣タグの前記ビーコン受信周期の前記時間帯では、前記ＧＰＳデータの保存領域に空きの無い前記鳥獣タグメモリを有する前記他の鳥獣タグが、前記ＧＰＳデータの保存領域に空きの有る前記鳥獣タグメモリを有する前記他の鳥獣タグよりも優先して前記ＧＰＳデータを前記基地局へ送信するよう制御されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１１】
前記データセンタは、前記基地局を介して前記鳥獣タグから前記基本データと前記差分情報とを受信し、
前記鳥獣タグメモリは、前記データセンタにて受信が確認された前記差分情報を順次削除することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１２】
前記鳥獣タグがいずれの前記基地局とも通信圏外にあり、かつ、前記鳥獣タグメモリが満杯であるときは、保存された前記ＧＰＳデータを時間均等に間引くとともに、前記ＧＰＳセンサによる前記ＧＰＳデータ取得周期も前記間引間隔に併せて延長させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１３】
前記ＧＰＳデータの一部を前記間引き処理の対象とせず、前記鳥獣タグメモリに優先的に保存することを特徴とする請求項１２に記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１４】
前記データセンタは、前記鳥獣タグ及び前記基地局から受信した前記情報から前記基地局毎に通信圏情報と前記通信圏情報のバージョン値と作成及び更新し、全ての前記基地局の前記通信圏情報と前記バージョン値とを前記基地局の各々に送信し、
前記基地局は、前記基地局メモリにおいて前記データセンタから受信した前記通信圏情報と前記通信圏情報の前記バージョン値を保存し、前記ビーコンとともに最新の前記通信圏情報と最新の前記バージョン値とを前記鳥獣タグに送信することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の鳥獣追跡システム。
【請求項１５】
前記データセンタは、前記鳥獣タグ及び前記基地局から受信した前記情報から前記基地局毎に通信圏情報と前記通信圏情報のバージョン値と作成及び更新し、全ての前記基地局の前記通信圏情報と前記バージョン値を前記基地局の各々に送信し、
前記基地局は、前記基地局メモリにおいて前記データセンタから受信した前記通信圏情報と前記通信圏情報の前記バージョン値を保存し、前記ビーコンとともに最新の前記バージョン値を前記鳥獣タグに送信し、
前記鳥獣タグは、前記最新のバージョン値を受信し、前記鳥獣タグメモリにおいて既に保存している前記バージョン値と比較し、双方の値が異なる場合には、前記基地局へ前記通信圏情報を要求し、
前記基地局は、前記要求を受信した場合には、前記ビーコン送受信以外の時間帯で前記最新の前記通信圏情報を前記鳥獣タグへ送信することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の鳥獣追跡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１８５６８６（Ｐ２０１１−１８５６８６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５００２２（Ｐ２０１０−５００２２）
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]