JP5260498B2 - ２つの物体間の最大距離を監視するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの物体、殊に子供とその監視員との最大距離を２つの送受信機を用いて監視するための方法および装置であって、該送受信機の第１の送受信機は所定の送信電力のステータスメッセージを第２の送受信機に周期的に送信し、第２の送受信機において、ステータスメッセージの受信が弱まると警報がトリガされ、かつそれぞれのステータスメッセージにおいて送信電力の指示が一緒に送信される方法および装置に関する。

この形式の方法および装置はＵＳ５９６３１３０から公知である。送受信機間の通信を間に休止を含む周期的なメッセージに制限することによって、低減されたエネルギー消費が実現される。ＵＳ５９６３１３０は詳細には、ペアレント・ステーションがチャイルド・ステーションのポーリング・アンサーの受信磁界強度を評価しかつしきい値と比較しかつ、しきい値を下回ると、次のポーリング・インタロゲーション（質問）に電力制御命令を組み入れかつチャイルド・ステーションに送信するようになっている子供監視装置を示している。チャイルド・ステーションはこれに基づいてその応答送信電力を高めかつそのアンサー・メッセージに、該チャイルド・ステーションが今や高い電力で送信するという電力指示を組み入れる。チャイルド・ステーションからその応答において指示される送信電力は、距離警報をトリガするために用いられる：応答が高い送信電力で送信されたとき、ただちに警報がトリガされる。従ってペアレント・ステーションからチャイルド・ステーションに送信される電力制御命令は常に、受信磁界強度および受信磁界強度の、固定のしきい値との比較にのみ依存している。この種の受信磁界強度評価の原理は、弱い受信磁界強度が僅かな送信電力に基づいているのかまたは大きな距離にその原因があるのかを識別することができない。

殊に、子供を意図しない距離、居場所の消失、誘拐などについて監視する目的で、物体距離監視を日常的に実際に使用するために、最大距離を上回っていないかどうかをあらゆる状況下においてロバストでかつ障害に陥ることなく識別できることが絶対に必要であり、しかもこのことは最小のエネルギー消費ですむものでなければならない。本発明の課題は、この要求を充足する、冒頭に述べた形式の方法および装置を提供することである。

この課題は第１の様相において、本発明により、受信電力をステータスメッセージにおいて指示された送信電力と比較することによって、次のステータスメッセージに対して使用されるべき送信電力を求めかつそれをコンファメーション（確認）メッセージにおいて第１の送受信機に返送することによって特徴付けられている冒頭に述べた形式の方法によって解決される。

受信電力をステータスメッセージ自体に指示された送信電力と比較することによって、伝送チャネルの実際の減衰が、例えばチャイルド・ステーションが僅かな送信電力で応答したときでも測定される。これにより、特別信頼できる電力調整および平均送信電力の効果的な低減が可能である。ステータスメッセージを送信する送受信機の送信電力はそれぞれの通信サイクルによって実際に要求に整合されかつ次の通信サイクルに対して準備される。本発明の解決法はこのために、それぞれの通信サイクルにおいて送受信機間の唯一のメッセージ交換、詳しくは唯一のステータスメッセージおよび唯一のコンファメーションメッセージが必要なだけである。これにより距離監視の信頼性を損なうことなく、非常に僅か平均エネルギー消費が実現される。

本発明の有利な実施形態によれば、次のステータスメッセージに対して求められた送信電力はコンファメーションメッセージの送信自体に対して既に使用され、これによりエネルギー消費は更に一段と低減される。

本発明の方法の別の有利な実施形態は、比較の際に指示された送信電力と測定された受信電力との差が形成され、かつしきい値と比較され、かつしきい値を下回っていると次のステータスメッセージに対して使用されるべき送信電力は最小値まで低減され、これに対してしきい値を上回っていると最大値まで上げられ、その際指示された送信電力が既に最大値を有している後者の場合、警報がトリガされることによって特徴付けられている。差形成による比較により、コスト面で有利な１チップマイクロコントローラを有する方法の特別簡単なインプリメンテーションが許容され、このために送受信機の小型化も可能になる。

送受信機がその周期的なメッセージ交換の休止においてそれ自体公知の手法でエネルギーを節約するスリープモードに移行するようにすれば、特別有利である。スリープモードから第２の送受信機は第１の送受信機の前にその都度目覚める。これにより、第２の送受信機がステータスメッセージを受信できないおそれが生じることなく、低いエネルギー消費が実現される。

別の有利な実施形態によれば、ステータスメッセージおよびコンファメーションメッセージはそれぞれ、初期化ステップにおいて２つの相互に配属し合う送受信機に指定される少なくとも１つの識別符号を含んでおり、これに基づいてそれぞれの送受信機はもう配属している他方の送受信機のステータスメッセージもしくはコンファメーションメッセージをだけを処理する。これにより、干渉を来たすことなく、複数の装置を同一の領域に作動させることができる。初期化ステップにおける２つの送受信機の「学習」後、これらは相互にだけ応動する。

第２の様相において本発明はその課題を、第２の送受信機が、受信電力とステータスメッセージにおいて指示された送信電力との比較から、次のステータスメッセージにおいて使用されるべき送信電力を求めかつコンファメーションメッセージにおいて第１の送受信機に返送するように構成されていることによって特徴付けられている、冒頭に述べた形式の装置によって解決する。

有利には、第２の送受信機は、コンファメーションメッセージを次のステータスメッセージに対して求められた送信電力で送信するように構成されている。

第２の送受信機が、それぞれのステータスメッセージに対して、指示された送信電力と測定された受信電力との差を形成しかつしきい値と比較しかつしきい値を下回っていると次のステータスメッセージに対して使用されるべき送信電力を最小値まで低減し、これに対してしきい値を上回っていると最大値まで高めかつ指示された送信電力が既に最大値を有している後者の場合、警報をトリガするように構成されているようにすると、特別有利である。

本発明の装置および上に述べたその有利な特徴の利点に関しては、方法に対する先の説明を参照する。

本発明の装置別の有利な実施形態は、第２の送受信機が送信電力および受信電力の上述の差に対する指示装置を有していることによって特徴付けられている。従って指示装置は、送受信機が試行として種々異なっている方位に移動させかつ指示された差を下回ると−僅かな伝送減衰、ひいては送受信機の比較的僅かな距離を示唆する−この方向を方向探知として使用することによって、方向探知のためにも使用することができる。

有利には第１および／または第２の送受信機はそれぞれ、非常呼び出しメッセージを他方の送受信機に発する非常呼び出しキーを備えており、この結果装置は助けを呼び出すためにも使用することができる。

いずれの場合においても、第２の送受信機、および有利には第１の送受信機もそれぞれ音響警報装置および有利には付加的にバイブレータ式警報装置を有していると特別有利であり、このために注意を逸らしている監視員もしくは呼び出される人物に対しても警報を行うことができる。

有利には送受信機は腕輪の形に実現されている、これにより、込み入って折らずかつ快適な使用が可能になり、ひいてはユーザの高い受け入れが保証される。

次に本発明を添付の図面に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。図中：
図１および２は本発明の装置を実際に使用している様子（図１）およびブロック線図において（図２）略示し、
図３は本発明の方法をシーケンス線図の形において略示し、
図４は本発明の方法の、第１の送受信機において実行される部分をフローチャートの形で略示し、かつ
図５は本発明の方法の、第２の送受信機において実行される部分をフローチャートの形で略示する。

図１および図２に示されているように、２つの物体、例えば子供１およびその監視員２の最大距離を監視するための装置は２つの送受信機３，４を有している。これらは腕輪の形に実現されておりかつ子供１もしくは監視員２によって担持されている。

それぞれの送受信機３，４はマイクロコントローラ５，６を有しており、マイクロコントローラには双方向の高周波トランシーバ７，８が接続されている。これら構成要素は給電部９，１０、例えばボタン電池から給電される。トランシーバ７，８を介して送受信機３，４は相互に伝送チャネル１１を介して通信接続されている。

第１の送受信機３は作動状態を選択するための操作子１２および作動状態を指示するためのＬＥＤ１３を有している。同じように、第２の送受信機４は作動状態を選択するための２つの操作子１２の形のキーボード１４および作動状態を指示するための複数のＬＥＤの形の指示装置１５を装備している。第２の送受信機４は付加的に、音響警報装置１７およびバイブレータ式警報装置１７を有している。

任意選択的に、第１の送受信機３も指示装置１５，音響警報装置１７およびバイブレータ式警報装置１７を備えているようにしてもよい。

次に、送受信機３，４間のメッセージ交換について図３乃至図５に図示の方法に基づいて詳細に説明する。

図３には、第１の送受信機３と第２の送受信機４との間の周期的なメッセージ送信Ｍ_１，Ｍ_２…Ｍ_１，Ｍ_ｉ＋１…から成る２つの相連続するメッセージ交換Ｍ_ｉおよびＭ_ｉ＋１が示されている。個々のメッセージ交換Ｍの間にそれぞれ休止Ｓが存在している。休止の長さは著しく短縮して示されている。実際にはメッセージ交換Ｍの長さはμｓのオーダにあり、これに対して休止Ｓは１０乃至１００ｍｓのオーダにある。

休止Ｓにおいて送受信機３，４はエネルギーを節約するスリープモードに移行する。ここからこれらはその都度−マイクロコントローラ５，６における時間発生器５’，６’によって制御されて−プロセス１８，１９に覚醒する。それぞれのメッセージ送信において時間発生器５’，６’はその都度新たに同期される。

図３に明らかであるように、マイクロコントローラ６の時間発生器６’は第２の送受信機４を覚醒するために、第１の送受信機３のマイクロコントローラ５の時間発生器より僅かに早めに作動するので、プロセス１９はその都度プロセス１８の直前に始まる。

それぞれのメッセージ送信Ｍのプロセス１８および１９において、第１の送受信機３はステータスメッセージを第２の送受信機４に送信する。ステータスメッセージは第１の送受信機３の一義的な識別符号ＩＤ_ｃと、第１の送受信機３の現在の状態ＳＴ_ｃ，ｉと、送受信機３のトランシーバ７の現在使用の送信出力に関する指示ＴＰ_ｃ，ｉとを有している。

第２の送受信機４はステップ２０のステータスメッセージＩＤ_ｃ，ＳＴ_ｃ，ｉ，ＴＰ_ｃ，ｉを受信しかつステップ２１において、第２の送受信機４の場所でそのトランシーバ８がステータスメッセージを受信した実際の受信電力を測定する。

ステップ２２において第２の送受信機４は、ステータスメッセージＩＤ_ｃ，ＳＴ_ｃ，ｉ，ＴＰ_ｃ，ｉにおいて指示された送信電力ＴＰｃ，ｉとステップ２１において測定された受信電力ＲＰ_ｃ，ｉとの比較から、第１の送受信機３の次のメッセージ送信Ｍ_ｉ＋１において使用されるべき送信電力ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}を求めかつこれをステップ２４においてコンファメーションメッセージの形で第１の送受信機３に返送する。コンファメーションメッセージには新たな送信電力ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}に対して付加的に、一義的な識別符号ＩＤ_ｐ並びに第２の送受信機４の現在のステータスＳＴ_ｐ，ｉが含まれている。ステップ２４におけるコンファメーションメッセージＩＤ_ｐ，ＳＴ_ｐ，ｉ，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}の送信のために、第２の送受信機４はそのトランシーバ８の送信電力ＴＰ_ｐ，ｉを上で求められた値ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}に設定する（ステップ２３）。

ステップ２４におけるコンファメーションメッセージＩＤ_ｐ，ＳＴ_ｐ，ｉ，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}の受信後、第１の送受信機３はそのトランシーバ７の送信電力を次のステータスメッセージの準備において得られた値ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}に設定する（ステップ２５）。送受信機３，４はそのプロセス１８，１９を終了しかつ再び休止Ｓのためにエネルギーを節約するスタンバイもしくはスリープモードに移行する。マイクロコントローラ５，６における時間発生器５’，６’の経過終了後、送受信機３，４は次のメッセージ送信のために覚醒し、その際今やステータスメッセージはステップ２０において新しい送信電力ＴＰ_ｃ，ｉによって出され、以下同様のように続いていく。

図４には、第１の送受信機３におけるプロセス１８が示され、図５には、第２の送受信機４におけるプロセス１９が示され、その際にステップ２２における送信電力ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}の算出が詳細に示されている。

図５に示されているように、ステップ２２における第１のブロック２６において、ステータスメッセージにおいて指示された、第１の送受信機３の送信電力ＴＰ_ｃ，ｉと第２の送受信機４によって測定された受信電力ＲＰ_ｃ，ｉと差が形成されかつ予め定めたしきい値ΔＤ_ｍａｘと比較される。その際差ＴＰ_ｃ，ｉ−ＲＰ_ｃ，ｉは送受信機３，４間の伝送チャネル１１の減衰、ひいては物体１，２、ここでは子供１と監視員２との相互距離を表している。差がしきい値を下回っていれば、空間はまだ送信電力ＴＰｃの低減に該当する。ブロック２７，２８および２９を用いてこの場合次に使用されるべき送信電力ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}は−それが既に最小値ｍｉｎに達していない場合には−予め定めた値ΔＰだけ低減されて固定される。

しかし差ＴＰ_ｃ，ｉ−ＲＰ_ｃ，ｉが予め定めた値Δ_ｍａｘを上回ると、伝送チャネル１１の減衰は著しく大きくかつ−送信電力ＴＰ_ｃ，ｉが既に最大値ｍａｘに達していない場合には（チェック３０）−ブロック３１において送信電力ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}は次のメッセージ送信Ｍ_ｉ＋１のためにΔＰだけ高められて固定される。

しかし送信電力ＴＰ_ｃ，ｉが既にその最大値ｍａｘにあるならば、これ以上の上昇はもはや可能でなくかつ過度の減衰もしくは差ＴＰ_ｃ，ｉ−ＲＰ_ｃ，ｉはその原因は明らかに子供１と監視員２との距離の許容されない超過にあるものと見なされる。この場合、ブロック３２においてアラームがトリガされかつ最大の送信電力が維持される（ブロック３３）。

本発明は図示の実施例に制限されず、特許請求の範囲に記載の範囲内にあるすべての変形形態および修正形態を含むものである。例えば本発明の装置および方法は、動物または家畜のような別の物体の距離監視のためにも、スキー用具、自転車、乳母車のような物体の盗難防止、雪崩犠牲者の安全確保などのためにも使用することができる。

本発明の装置を実際に使用している様子を示す略図 本発明の装置のブロック線図 本発明の方法をシーケンス線図の形において示す略図 本発明の方法の、第１の送受信機において実行される部分をフローチャートで示す略図 本発明の方法の、第２の送受信機において実行される部分をフローチャートで示す略図

Claims (11)

1. ２つの物体（１，２）、例えば子供とその監視員との最大距離を２つの送受信機（３，４）を用いて監視するための方法であって、該送受信機の第１の送受信機は所定の送信電力（ＴＰ_ｃ，ｉ）のステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_ｃ，ｉ，ＴＰ_ｃ，ｉ）を第２の送受信機に周期的に送信し、第２の送受信機（４）において、ステータスメッセージの受信が弱まると警報がトリガされ、かつそれぞれのステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_ｃ，ｉ，ＴＰ_ｃ，ｉ）において送信電力（ＴＰ_ｃ，ｉ）の指示が一緒に送信される方法において、
   受信電力（ＲＰ_ｃ，ｉ）をステータスメッセージにおいて指示された送信電力（ＴＰ_ｃ，ｉ）と比較することによって、次のステータスメッセージに対して使用されるべき送信電力（ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）を求めかつそれをコンファメーションメッセージ（ＩＤ_ｐ，ＳＴ_ｐ，ｉ，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）において第１の送受信機（３）に返送し、
   次のステータスメッセージ（ＩＤ _ｃ ，ＳＴ _{ｃ，ｉ＋１} ，ＴＰ _{ｃ，ｉ＋１} ）に対して求められた送信電力（ＴＰ _{ｃ，ｉ＋１} ）はコンファメーションメッセージ（ＩＤ _ｐ ，ＳＴ _ｐ，ｉ ，ＴＰ _{ｃ，ｉ＋１} ）の送信に対しても使用される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記比較の際に指示された送信電力と測定された受信電力との差（ＴＰ_ｃ，ｉ−ＲＰ_ｃ，ｉ）が形成され、かつしきい値（ΔＤ_ｍａｘ）と比較され、かつしきい値を下回っていると次のステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_{ｃ，ｉ＋１}，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）に対して使用されるべき送信電力は最小値（ｍｉｎ）まで低減され、これに対してしきい値を上回っていると最大値（ｍａｘ）まで上げられ、その際指示された送信電力（ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）が既に最大値を有している後者の場合、警報がトリガされる
   請求項１記載の方法。
3. 送受信機（３，４）がその周期的なメッセージ交換（Ｍ）の休止（Ｓ）においてエネルギーを節約するスリープモードに移行し、該スリープモードから第２の送受信機（４）は第１の送受信機（３）の前にその都度目覚める
   請求項１または２記載の方法。
4. ステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_{ｃ，ｉ＋１}，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）およびコンファメーションメッセージ（ＩＤ_ｐ，ＳＴ_ｐ，ｉ，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）はそれぞれ、初期化ステップにおいて２つの相互に配属し合う送受信機（３，４）に指定される少なくとも１つの一義的な識別符号（ＩＤ_ｐ，ＩＤ_ｃ）を含んでおり、これに基づいてそれぞれの送受信機（３，４）はもう、配属している他方の送受信機（４，３）のステータスメッセージもしくはコンファメーションメッセージだけを処理する
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. ２つの物体（１，２）、例えば子供とその監視員との最大距離を監視するための装置であって、２つの送受信機（３，４）を備え、該送受信機の第１の送受信機は所定の送信電力（ＴＰ_ｃ，ｉ）のステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_ｃ，ｉ，ＴＰ_ｃ，ｉ）を第２の送受信機に周期的に送信し、第２の送受信機（４）は、ステータスメッセージの受信が弱まると警報をトリガし、かつ第１の送受信機（３）はそれぞれのステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_ｃ，ｉ，ＴＰ_ｃ，ｉ）において使用される送信電力（ＴＰ_ｃ，ｉ）の指示を一緒に送信する装置において、
   第２の送受信機（４）は、受信電力（ＲＰ_ｃ，ｉ）とステータスメッセージにおいて指示された送信電力との比較から、次のステータスメッセージにおいて使用されるべき送信電力（ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）を求めかつコンファメーションメッセージ（ＩＤ_ｐ，ＳＴ_ｐ，ｉ，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）において第１の送受信機（３）に返送するように構成されている
   ことを特徴とする装置。
6. 第２の送受信機（４）は、コンファメーションメッセージ（ＩＤ_ｐ，ＳＴ_ｐ，ｉ，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）を次のステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_{ｃ，ｉ＋１}，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）に対して求められた送信電力（ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）で送信するように構成されている
   請求項５記載の装置。
7. 第２の送受信機（４）は、それぞれのステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_ｃ，ｉ ，ＴＰ_ｃ，ｉ ）に対して、指示された送信電力と測定された受信電力との差（ＴＰ_ｃ，ｉ−ＲＰ_ｃ，ｉ）を形成しかつしきい値（ΔＤ_ｍａｘ）と比較しかつしきい値を下回っていると次のステータスメッセージ（ＩＤ_ｃ，ＳＴ_{ｃ，ｉ＋１}，ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）に対して使用されるべき送信電力（ＴＰ_{ｃ，ｉ＋１}）を最小値（ｍｉｎ）まで低減し、これに対してしきい値を上回っていると最大値（ｍａｘ）まで高めかつ指示された送信電力（ＴＰ_ｃ，ｉ）が既に最大値（ｍａｘ）を有している後者の場合、警報をトリガするように構成されている
   請求項５または６記載の装置。
8. 第２の送受信機（４）が指示された送信電力および測定された受信電力の差（ＴＰ_ｃ，ｉ−ＲＰ_ｃ，ｉ）に対する指示装置（１５）を有している
   請求項５から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 第１および／または第２の送受信機（３；４）はそれぞれ、非常呼び出しメッセージを他方の送受信機（４；３）に発する非常呼び出しキーを備えている
   請求項５から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 第２の送受信機（４）、および有利には第１の送受信機（３）もそれぞれ音響警報装置（１６）および有利には付加的にバイブレータ式警報装置（１７）を有している
    請求項５から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 送受信機（３，４）は腕輪の形に実現されている
    請求項５から１０までのいずれか１項記載の装置。

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