Tag communications device, and system and method for detecting tag moving direction |
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| 申请号 | JP2006131894 | 申请日 | 2006-05-10 | 公开(公告)号 | JP2007303935A | 公开(公告)日 | 2007-11-22 |
| 申请人 | Omron Corp; オムロン株式会社; | 发明人 | HIZUKA YATSUHIRO; IIDA KISHO; | ||||
| 摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tag communications device, and system and method for detecting a tag moving direction which can detect the moving direction of a mobile unit to which an RFID tag is attached by simple processing and detect the moving direction easily even when its moving speed increases. SOLUTION: A scan antenna 4 scans a transmission radio wave beam M toward a belt conveyer 6 which conveys a package 5 with the RFID tag 2. An ID is read from the RFID tag 2. A reading NO. and a scan angle α or β are recorded in a measurement data table T2 with a connection made therebetween, and plot data is generated. The plot data is plotted on an XY coordinate system to generate a plot graph G. A linear approximation line L is determined from the plot graph G. The moving direction of the package 5 is detected from the slope S of the line L. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT | ||||||
| 权利要求 | 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信装置であって、 上記タグ通信装置は、 複数のアンテナ素子を有するとともに、送信する電波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンするスキャンアンテナと、 上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成するデータ生成手段と、 上記データ生成手段の生成したデータを用いて、上記スキャン角と上記経時情報の間の関係を示す線形近似直線を求め、この線形近似直線の傾きから上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知する移動方向検知手段と、を備えることを特徴とするタグ通信装置。 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信装置であって、 上記タグ通信装置は、 複数のアンテナ素子を有するとともに、送信する電波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンするスキャンアンテナと、 上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成するデータ生成手段と、 上記データ生成手段の生成したデータを用いて、上記移動体の移動軌跡を求めることにより上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知する移動方向検知手段と、を備えることを特徴とするタグ通信装置。 上記複数のアンテナ素子は、２次元配列されており、 上記スキャンアンテナは、上記移動体の移動経路に対して２次元スキャンすることを特徴とする請求項２に記載のタグ通信装置。 上記複数のアンテナ素子は、 パッチアンテナからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタグ通信装置。 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタグ通信装置と、 上記タグ通信装置と無線通信を行う少なくとも１つのＲＦＩＤタグと、を備えることを特徴とするタグ移動方向検知システム。 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信装置のスキャンアンテナから送信する電波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンし、 上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成し、 上記生成したデータを用いて、上記スキャン角と上記経時情報の間の関係を示す線形近似直線を求め、この線形近似直線の傾きから上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知することを特徴とするタグ移動方向検知方法。 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信装置のスキャンアンテナから送信する電波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンし、 上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成し、 上記生成したデータを用いて、上記移動体の移動軌跡を求めることにより上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知することを特徴とするタグ移動方向検知方法。 |
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| 说明书全文 | 本発明は、ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知可能なタグ通信装置、タグ移動方向検知システム及びタグ移動方向検知方法に関するものである。 近時、ＲＦＩＤ（Ｒａｔｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを荷物に貼付し、このＲＦＩＤタグとリーダライタが無線通信を行うことにより荷物管理を行うという手法が用いられている。 この手法によれば、例えば、ベルトコンベアなどにより運搬される荷物に付されたＲＦＩＤタグから自動的にＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等のデータを読み取ることができるので物流業務の効率化が図れるが、その荷物の運搬される方向までは検知することはできず、入庫であるのか出庫であるのかを自動的に検知することはできないという問題があった。 このような問題を解決する公知技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。 この特許文献１の技術は、例えば図２３（ａ）の位置にあるＲＦＩＤタグ２００が同図（ｂ）の位置まで移動して、リーダライタ３００においてＲＦＩＤタグ２００からの応答信号が弱くなったら、同図（ｃ）のようにリーダライタ３００のアンテナの指向性を制御する、すなわちリーダライタ３００のアンテナから放射される電波のビームを両側に振り、一方側へ電波のビームを振ったときのＲＦＩＤタグ２００との通信結果と、他方側へ電波のビームを振ったときのＲＦＩＤタグ２００との通信結果とを見比べて、ＲＦＩＤタグ２００の移動方向を検知するものである。 また、ＲＦＩＤタグ２００が複数ある場合には、時分割に各ＲＦＩＤタグ２００にビームを振ることで、各ＲＦＩＤタグ２００の移動方向を検知する。 しかしながら、この特許文献１の技術によると、ＲＦＩＤタグ２００の数が増大すれば増大するほど、その処理は複雑になり、各ＲＦＩＤタグ２００の動きを追うのが難しくなる。 また、ＲＦＩＤタグ２００が高速で移動している場合には、他のＲＦＩＤタグ２００を追っている間に、再度もとのＲＦＩＤタグ２００の位置を検出するのが難しくなる、あるいは、検出できたとしても検出するまでに多大な時間がかかってしまうという問題がある。 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を、簡易な処理により検知可能であるとともに、その移動速度が速くなっても容易に移動方向の検知が可能なタグ通信装置、タグ移動方向検知システム及びタグ移動方向検知方法を提供することにある。 上記目的を達成するために、本発明は、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信装置であって、上記タグ通信装置は、複数のアンテナ素子を有するとともに、送信する電波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンするスキャンアンテナと、上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成するデータ生成手段と、上記データ生成手段の生成したデータを用いて、上記スキャン角と上記経時情報の間の関係を示す線形近似直線を求め、この線形近似直線の傾きから上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知する移動方向検知手段と、 上記目的を達成するために、本発明は、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信装置であって、上記タグ通信装置は、複数のアンテナ素子を有するとともに、送信する電波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンするスキャンアンテナと、上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成するデータ生成手段と、上記データ生成手段の生成したデータを用いて、上記移動体の移動軌跡を求めることにより上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知する移動方向検知手段と、を備えることを特徴とする。 また、本発明は、タグ移動方向検知システムであって、上記タグ通信装置と無線通信を行う少なくとも１つのＲＦＩＤタグと、を備えることを特徴とする。 また、本発明は、タグ移動方向検知方法であって、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信装置のスキャンアンテナから送信する電波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンし、上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成し、上記生成したデータを用いて、上記スキャン角と上記経時情報の間の関係を示す線形近似直線を求め、この線形近似直線の傾きから上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知することを特徴とする。 また、本発明は、タグ移動方向検知方法であって、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信装置のスキャンアンテナから送信する電波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンし、上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成し、上記生成したデータを用いて、上記移動体の移動軌跡を求めることにより上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知することを特徴とする。 上記「移動体」としては、他の力を借りて移動するもの、例えば、ベルトコンベアなどの運搬手段により運搬される荷物、物品であり、この場合、ベルトコンベアが移動経路となる。 また、この「移動体」には、自身の力で移動するもの、例えば、人間や動物なども含まれる。 また、上記「ＲＦＩＤタグ」としては、例えば、電池などの電源を有しておらず、リーダライタから電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタと無線通信を行うパッシブタイプのＲＦＩＤタグや、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグが含まれる。 また、上記「タグ通信装置」とは、例えば、ＲＦＩＤタグと通信可能なリーダライタあるいはリーダ、ライタである。 上記「スキャンアンテナ」は、例えば、電子的制御によって送信する電波のビームを高速にスキャン可能なフェーズドアレイアンテナからなり、複数のアンテナ素子と、この複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の位相器と、この複数の位相器のすべてに接続された１つの分配合成器から構成されている。 分配合成器に入力された電波は、それぞれのアンテナ素子ごとの位相器に分配され、各位相器にて所望の位相変化がなされた後、各アンテナ素子から放射され、この際位相後の各電波がすべて同相となるような方向、すなわち正弦波の位相が一致する方向に強く電波が放射される。 この最も強い電波が本発明における「送信する電波のビーム」、例えば、メインローブであり、この方向は、位相器の設定により任意に変化させることができる。 また、上記複数のアンテナ素子は、パッチアンテナから構成されていてもよく、更に、 また、上記「移動体の移動経路上の空間」とは、例えば、ベルトコンベアによりＲＦＩＤタグ付きの荷物が運搬されるような場合には、このベルトコンベア上の空間である。 物理的に見れば、ＲＦＩＤタグはベルトコンベア上の空間をベルトコンベアと平行に移動することとなるので、この空間に向けてスキャンすれば、リーダライタはＲＦＩＤタグと無線通信が可能となる。 この場合、ＲＦＩＤタグはベルトコンベア上を軌跡を描いて移動することとなるので、この軌跡の一部をスキャンアンテナによりスキャンできるようにしておけば、スキャンアンテナの設置箇所は任意に設定可能である。 上記「ＲＦＩＤタグからの受信情報」とは、ＲＦＩＤタグを識別するためのタグＮＯ． からなるＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などであり、「何が」移動したかを検知するうえでこのＩＤが利用される。 また、本発明においては、この受信情報を経時情報に関連付ける。 この経時情報は、ＲＦＩＤタグとタグ通信装置が無線通信した時点を特定する時間情報であり、例えば、ＲＦＩＤタグを読み取った順番などである。 また、上記「スキャン角」とは、スキャンアンテナが送信する電波のビームをスキャンする際に、そのビームの放射方向を示す角度である。 例えば、複数のアンテナ素子がリニアに配列されたフェーズドアレイアンテナをスキャンアンテナに用いた場合には、ブロードサイド方向を基準に測定したビームの傾斜角である。 物や人が移動すれば、位置の時間的変化が生ずるから、少なくとも時間情報と位置情報があれば、移動を検知することができる。 そこで、本発明においては、時間情報としての「経時情報」と位置情報としての「スキャン角」の組からなるデータを複数個生成するように構成している。 また、本発明においては、この生成されたデータを用い、次のような手法を利用して移動体の移動方向を検知する。 すなわち、一の手法は、上記スキャン角と上記経時情報の間の関係を示す線形近似直線を求めるとともに、その傾きを算出することにより移動方向を検知する手法であり、この手法は特に移動体の１次元の移動を検知するのに好適である。 他の手法は、上記移動体の移動軌跡を算出することにより移動方向を検知する手法であり、この手法は特に移動体の２次元の移動を検知するのに好適である。 以上説明したように本発明によれば、ＲＦＩＤタグ付きの移動体の移動経路上の空間に向けてスキャンアンテナが送信する電波のビームをスキャンさせるとともに、スキャン角と経時情報の組を複数個生成し、生成したデータを用いて移動方向を検知する構成とした。 これにより、特許文献１に開示の技術のようにスキャンアンテナの複雑なスキャン制御を要することなく簡易にＲＦＩＤタグが貼付された移動体の移動方向が検知可能となる。 また、移動体の運搬が高速に行なわれる場合には、その速度に応じてスキャンの速度を調節するだけで、ＲＦＩＤタグの読み取り回数を増やすことができ、その結果、移動方向の検知の精度も容易に向上させ得るなどの作用効果を奏する。 以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。 図１（a）〜（ｃ）は、本発明を適用したＲＦＩＤ通信システムの第１の実施形態の概要を示す説明図である。 同図のＲＦＩＤ通信システム１は、ベルトコンベア６で運搬される多数の荷物５（移動体）の入出庫管理を行うものであり、荷物５にそれぞれ取り付けられたＲＦＩＤタグ２に対し、リーダライタ３が無線通信を行ってデータの読み書きを行うものである。 本実施形態の概要を説明すると、図１においては簡略化して記載しているが、リーダライタ３は、スキャンアンテナ４を備えている。 スキャンアンテナ４は、ベルトコンベア６に沿って直線状に配列された３個のアンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを有しており、外部に送信する電波のビームＭの方向を図１（ａ）〜（ｃ）に示すように繰り返しスキャンさせている。 他方、荷物５にはＲＦＩＤタグ２が貼付されており、この荷物５はベルトコンベア６により図１（ａ）中矢印Ａ方向に運搬される。 この運搬の際、ＲＦＩＤタグ２とリーダライタ３とが無線通信を行うとともに、この通信結果に基づいて荷物５の移動方向、すなわち、図１（ａ）中矢印Ａ方向に移動しているのか、あるいは矢印Ｂ方向に移動しているのかを検知する。 以下詳細に説明する。 図２は、ＲＦＩＤタグ２の概略構成を示すブロック図である。 同図に示すようにＲＦＩＤタグ２は、アンテナ部２０と無線通信ＩＣ２１とを備える構成である。 この種のＲＦＩＤタグ２としては、例えば、上述したパッシブタイプやアクティブタイプのものが使用される。 アンテナ部２０は、リーダライタ３からの電波を無線通信ＩＣ２１を動作させる電力源として受け取るものである。 また、アンテナ部２０は、リーダライタ３から受信した電波を無線信号に変換して無線通信ＩＣ２１に送信するとともに、無線通信ＩＣ２１からの無線信号を電波に変換してリーダライタ３に送信するものである。 アンテナ部２０には、アンテナ、共振回路などが使用される。 無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３からアンテナ部２０を介して受信した信号に基づいて、リーダライタ３からのデータを記憶したり、記憶されたデータをアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりするものである。 この無線通信ＩＣ２１は、図２に示すように、電源部２１１、無線処理部２１２、制御部２１３、およびメモリ部２１４を備える構成である。 電源部２１１は、アンテナ部２０が電波を受信することにより発生する誘起電圧を整流回路にて整流し、電源回路にて所定の電圧に調整した後、無線通信ＩＣ２１の各部に供給するものである。 電源部２１１には、ブリッジダイオード、電圧調整用コンデンサなどが使用される。 無線処理部２１２は、外部からアンテナ部２０を介して受信した無線信号を元の形式に変換し、変換したデータを制御部２１３に送信するとともに、制御部２１３から受信したデータを無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号をアンテナ部２０を介して外部に送信するものである。 無線処理部２１２には、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。 制御部２１３は、無線通信ＩＣ２１内における上述した各種構成の動作を統括的に制御するものである。 制御部２１３は、論理演算回路、レジスタなどを備え、コンピュータとして機能する。 そして、各種構成の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行なわれる。 このプログラムは、例えばメモリ部２１４のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などにインストールされたものを読み込んで使用する形態であってもよいし、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して上記プログラムをダウンロードしてメモリ部２１４にインストールして実行する形態であってもよい。 特に、制御部２１３は、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して受信したデータに基づいて、リーダライタ３からのデータをメモリ部２１４に記憶したり、メモリ部２１４に記憶されたデータを読み出して、無線処理部２１２およびアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりする。 メモリ部２１４は、上記したＲＯＭや、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）などの半導体メモリによって構成される。 このメモリ部２１４に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、およびその他各種のプログラム、ならびにＩＤなどの各種データが挙げられる。 なお、無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３から送信される電波を電力源としているため、ＲＯＭなどの不揮発性メモリや、ＳＲＡＭ、ＦｅＲＡＭなどの消費電力の少ないメモリを使用することが望ましい。 次に、リーダライタの構成について、図３〜図７を参照して説明する。 図３はリーダライタの概略構成を示すブロック図、図４はスキャンアンテナの概要を示す模式図、図５はスキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図、図６はスキャンパターンテーブルを示す図、図７は測定データテーブルを示す図である。 なお、図３には、スキャンアンテナ４を介してＲＦＩＤタグ２と無線通信を行っている状態も併せて模式的に示されている。 リーダライタ３は、外部通信部３１、タグ通信制御部３２、送信部３３、受信部３４、スキャンアンテナ制御部３５、記録部３６、移動方向推定部３７及びスキャンアンテナ４を備えており、ＲＦＩＤタグ２と無線通信可能に構成されている。 なお、タグ通信制御部３２、記録部３６及び移動方向推定部３７がメイン処理部３０となって、ＲＦＩＤタグ２が貼付された荷物５の移動方向の検知処理がなされる。 外部通信部３１は、リーダライタ３において読み出されたＲＦＩＤタグ２のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、移動方向推定部３７により算出されたＲＦＩＤタグ２が貼付された荷物５の移動方向情報、及びＲＦＩＤタグ２への書込みが成功したか否かを示す情報などのＲＦＩＤタグ２との通信結果を、パーソナルコンピュータ等の外部装置に送信したり、ＲＦＩＤタグ２に対する外部装置からの書込み情報（送信コマンド情報）や外部装置からのコマンド（命令）を受信するよう構成されている。 また、外部装置とのインタフェース規格としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＩＥＥ１３９４、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、などが挙げられる。 タグ通信制御部３２は、外部装置から外部通信部３１を介して送信された送信コマンド情報を受信し、送信部３３に送信する。 また、タグ通信制御部３２には、図６に示すスキャンパターンテーブルＴ１が格納されている。 このスキャンパターンテーブルＴ１には、スキャンアンテナ４の各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの電力と位相を定義したデータが含まれており、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについてそれぞれ定義された電力、位相を電気的に設定することで、スキャンアンテナ４のスキャンパターンが生成される。 すなわち、このスキャンパターンテーブルＴ１により、スキャンアンテナ４のスキャン角が設定される。 このスキャン角とは、図５に示すように、ブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）を基準に測定したビームＭの傾斜角である。 本実施形態においては、図中右回り方向（α）を＋値とし、左周り方向（β）を−値としている。 なお、このスキャンテーブルＴ１は、スキャン角α、βとテーブルＮＯ． とを関連付けるものとして機能し、このテーブルＮＯ． （０、１）は、後述する移動方向判定グラフＧ（プロットグラフ）における縦軸となる。 また、タグ通信制御部３２は、スキャンテーブルＴ１からスキャン角情報を読み出すとともに、このスキャン角情報をスキャンアンテナ制御部３５に送信する。 ここでは、スキャン角情報として、スキャン角α、βがスキャンパターンテーブルＴ１に設定されているので、タグ通信制御部３２は、スキャン角α、βを順次繰り返しスキャンアンテナ制御部３５に対し送信する。 タグ通信制御部３２は、スキャンアンテナ４がＲＦＩＤタグ２から取得したＩＤを受信するとともに、このＩＤを受信した際のスキャンアンテナ４のスキャン角（αあるいはβ）をこのＩＤに関連付けした後、記録部３６に送信する。 なお、スキャン角α、βは、２つに限定されるものではなく、使用者において任意に設定するようにしてもよい。 送信部３３は、タグ通信制御部３２から送信される送信コマンド情報を無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号（送信コマンド）をスキャンアンテナ４を介して外部に送信するものであり、送信コマンド情報の変調、増幅などの処理を行なう。 受信部３４は、外部からスキャンアンテナ４を介して受信した無線信号（受信データ）を元の形式に変換し、変換したデータをタグ通信制御部３２に送信するものであり、受信データの増幅、復調などの処理を行なう。 スキャンアンテナ制御部３５は、タグ通信制御部３２からスキャン角情報を受信するとともに、この受信したスキャン角情報に基づいてスキャン制御信号をスキャンアンテナ４に送信し、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭの方向を制御するものである。 ここでは、スキャンパターンテーブルＴ１において、スキャン角α、βに設定されているので、このスキャン角情報を、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭが、順次スキャン角α、スキャン角βの方向に向くようにするためのスキャン制御信号に変換し、スキャンアンテナ４に対し送信する処理を行なう。 記録部３６は、タグ通信制御部３２から送信された、上記のように関連付けされたＲＦＩＤタグ２のＩＤとスキャン角（α、β）を図７に示す測定データテーブルＴ２に記録するとともに、この記録されたＲＦＩＤタグ２のＩＤとスキャン角情報とを移動方向推定部３７に送信する処理を行なう。 測定データテーブルＴ２は、読取ＮＯ． 、読取時刻、ＲＦＩＤタグＮＯ． 、テーブルＮＯ． から構成されており、スキャンアンテナ４においてＲＦＩＤタグ２のＩＤを読み取った順番に記録される。 読取ＮＯ． は、ＲＦＩＤタグ２のＩＤを読み取った順番を示し、読取時刻は、ＲＦＩＤタグ２のＩＤを読み取った時刻情報であり、記録部が有する時計により記録される。 なお、ここでは、測定データテーブルＴ２には、読取ＮＯ． が記録されるとしているが、読取時刻だけで読み取った順番は判断できるので、この読取ＮＯ． が測定データテーブルＴ２に記録されないような実施態様も適用し得る。 また、ＲＦＩＤタグＮＯ． は、ＲＦＩＤタグ２のメモリ部２１４からスキャンアンテナ４が読み取ったＩＤである。 テーブルＮＯ． は、スキャンパターンテーブルＴ１においてスキャン角α、βに対応付けて設定されたものであり、後述する移動方向判定グラフＧにおける縦軸となるものである。 図７においては、複数の荷物５が運搬され複数のＲＦＩＤタグ２からＩＤを読み取った場合が示されている。 例えば、ＲＦＩＤタグＮＯ． が「０Ｘ０００１１Ｄ８Ｃ」のＲＦＩＤタグ２は、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭの方向がスキャン角βのときに読み取られており、読取ＮＯ． は「１」すなわち、後述する読取り処理において最初に読み取られている。 移動方向推定部３７は、測定データテーブルＴ２に記録された読取ＮＯ． とＩＤとテーブルＮＯ． などの情報を受信するとともに、この受信した情報から後述する移動方向判断処理を行ない、その結果算出された移動方向情報とＩＤとを外部通信部３１に送信するように構成されている。 図４は、スキャンアンテナ４の概要を示す説明図である。 このスキャンアンテナ４は、複数のアンテナ素子４０を直線状に配列し、各アンテナ素子４０に可変位相器（位相器）４１を接続した構成である。 図１においては、アンテナ素子４０は３個であるが、アンテナ素子４０の個数は３個に限定されるものではない。 また、このアンテナ素子４０は直線状配列に限定されるものではなく、２次元配列状に配置してもよい。 このアンテナ素子４０の個数を増やすと、ビームＭの幅が細くなる。 なお、この図４においては、このアンテナ素子４０の個数は任意の数としており、同図を参照して以下にスキャンアンテナ４におけるビーム方向のスキャンの方法について説明する。 全てのアンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが同じ位相で電波を送信する場合には、スキャンアンテナ４から放射される電波はブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）の平面波として伝搬する。 一方、電波の伝播方向を、ブロードサイド方向から測って角度θ（ｒａｄ）だけ傾斜させるためには、次式を満たすように各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが送信する電波の位相をずらせばよい。 図４に示すように、送信または受信する電波の波長をλ（ｍ）とし、基準となるアンテナ素子４０Ａとｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｄ ｋ （ｍ）とし、図４に破線で示される等位相面のうち、基準となるアンテナ素子４０Ａを通る等位相面と、ｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｌ ｋ （ｍ）とすると、基準となるアンテナ素子４０Ａの位相に対するｋ番目のアンテナ素子４０Ｋの位相のずれψ ｋは次式となる。 ψ ｋ ＝（ｌ ｋ ／λ）×２π＝（ｄ ｋ ×sinθ／λ）×２π このように、スキャンアンテナ４は、各位相器４１Ａ、４１Ｂ、・・・４１Ｋが、上式を満たすように信号の位相をずらすことにより、目的の方向に電波のビームＭを向けることができる。 一方、電波を受信する場合には、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの位相のずれを検出することにより、受信した電波の方向を判別することができる。 次に、図８（ａ）、（ｂ）を参照して、このように構成されたＲＦＩＤ通信システム１の動作説明をする。 図８（ａ）はスキャン処理と移動方向判断処理を示すフローチャートであり、（ｂ）はこのうちの移動方向判断処理を示すフローチャートである。 ＲＦＩＤ通信システム１における動作の概要は、まず、スキャンアンテナ４をスキャンさせるべくスキャン処理を行い、次にそのスキャンした結果に基づき移動方向判断処理を行い、ＲＦＩＤタグ２の移動方向が検知される。 以下詳細に説明する。 ＜スキャン処理＞ 具体的には、まず、スキャン角情報として、スキャンアンテナ制御部３５にタグ通信制御部３２からスキャン角＝αが送信されると（Ｓ８０１）、スキャンアンテナ制御部３５は、スキャンアンテナ４から送信される電波のビームＭがスキャン角＝αの方向に向くようスキャンアンテナ４にスキャン制御信号を送信し、該信号を受信したスキャンアンテナ４はビームＭをスキャン角＝αに向けて放射する読取り処理を行う（Ｓ８０２）。 この読取り処理の結果、ＲＦＩＤタグ２が有るか否かを調べ、すなわち、ＲＦＩＤタグ２からのＩＤの読み取りがあるか否かを調べ（Ｓ８０３）、有った場合には（Ｓ８０３のＹ）、そのＩＤとスキャン角情報（スキャン角α）を関連付けて測定データテーブルＴ２に読取ＮＯ． とともに記録する（Ｓ８０４）。 そして、スキャン角＝βに切り替え、以下同様の処理を所定の間繰り返す。 その後、移動方向判定処理に移行する。 他方、ＲＦＩＤタグ２が無かった場合、すなわち、上記読取り処理を行なった結果ＲＦＩＤタグ２からの受信情報がなかった場合、もしくは、正常にタグからの信号を受信できなかった場合には（Ｓ８０３のＮ）、スキャン角情報をβに切り替えて上記（Ｓ８０１〜Ｓ８０４）と同様の処理を行なう（Ｓ８０５〜８０８）。 これらの処理を所定の間繰り返すと、荷物５の移動方向を検知すべく次に移動方向判断処理に移行する。 このスキャン処理から移動方向判断処理の移行の時期は、例えば、測定データテーブルＴ２にＩＤが最初に記憶されたときから２０個目のＩＤが記録された時点等、ＩＤの記録個数によって決定してもよいし、また、最初のＩＤを記録した時点から１５０ｍｓ経過時点等、経過時間によって決定してもよく、この移行の時点は予め記録部３６に設定しておく、あるいは、ＰＣ等の外部装置から送信されるコマンドとして受け付けても良い。 なお、スキャン処理と移動方向判断処理は並列処理であり、移動方向判断処理を行なっているときでも、スキャン処理は繰り返し行なわれている。 なお、本実施形態においては、高速処理を可能とするため、上記のようにスキャン処理と移動方向判断処理は並列処理としているが、このように並列処理に限定するものではなく、スキャン処理と移動方向判断処理とが直列的に処理される構成も適用可能である。 ＜移動方向判断処理＞ この移動方向計算は、次のようにして行なう。 測定データテーブルＴ２から読み出した情報のうち読取ＮＯ． とテーブルＮＯ． とから、図９（ａ）に示す第１の移動方向算出テーブルＴ３を生成する。 この移動方向算出テーブルＴ３は、ｘ（読取ＮＯ．）と、ｙ（テーブルＮＯ．）と、これらｘ、ｙの乗算値ｘ*ｙと、ｘの２乗値のｘ*ｘとからなる。 そしてこの第１の移動方向算出テーブルＴ３を用いて第２の移動方向算出テーブルＴ４を生成する。 この第２の移動方向算出テーブルＴ４は、ｘの第１項（読取ＮＯ．１）から第２０項（読取ＮＯ．２０）までの数値の和であるΣｘ、ｙの１行目から２０行目までの数値の和であるΣｙ、ｘ*ｙの１行目から２０行目までの数値の和であるΣｘ*ｙ、ｘの最終行の読取ＮＯ． の値である２０とΣｘ*ｙとの積である２０*Σｘ*ｙ、ｘ*ｘの１行目から２０行目までの数値の和であるΣｘ*ｘ、ｘの最終行の読取ＮＯ． の値である２０とΣｘ*ｘとの積である２０*Σｘ*ｘとからなる。 この第２の移動方向算出テーブルＴ４の各値を、下記の移動方向算出式に代入して計算すると図９（ｂ）に示す０．０６３９という値が算出される。 下記移動方向算出式により算出された値である傾き値Ｓは、後述する線形近似直線Ｌの傾きを求めた値となる。 なお、上記した移動方向計算の説明においては、読取ＮＯ． を１〜２０、すなわち、リーダライタ３がＲＦＩＤタグ２から２０回ＩＤを読み取った場合としているが、これに限定されるものではなく、その読み取った回数に応じて、上記移動方向計算式のＮをその回数として傾きを求めればよい。 ここで、この傾き値Ｓを求めるというのは、データ上、図１０に示すような移動方向判定グラフＧを生成し、このグラフから線形近似直線Ｌを求め、この求められた線形近似直線Ｌの傾きを求めることを意味する。 具体的には、この移動方向判定グラフＧは、テーブルＮＯ． であるｙを縦軸にし、読取ＮＯ． であるｘを横軸にしたｘｙ座標系に、移動方向算出テーブルＴ３の各ｘの値、ｙの値をそれぞれｘｙ座標としてこのｘｙ座標系にプロットして生成される。 そしてこの移動方向判定グラフＧから線形近似直線Ｌを求め、この線形近似直線Ｌの傾きを算出する。 図１０に示す線形近似直線Ｌの傾きが図１０中右肩上がりなら傾き値Ｓはプラスの値になり、他方、左肩上がりなら傾き値Ｓはマイナスの値となる。 そして、予め、この傾き値Ｓの値がプラスの値なら図１中→Ａ方向に、一方、マイナスの値なら←Ｂ方向に、それぞれ荷物５が移動していると定義づけておけば、この傾き値Ｓを算出することにより荷物５の移動方向が検知可能となる。 上記のようにして移動方向計算を行い、その移動方向が検知されると、その算出された移動方向が、移動方向推定部３７から外部通信部３１を介して外部装置に通知され（Ｓ８１２）、移動方向判断処理が終了する。 上記移動方向計算により算出された移動方向情報、すなわち、傾き値Ｓがマイナスの値あるいはプラスの値は、例えば、マイナスの値の場合は０、プラスの値の場合は１に変換され、この変換された１、０の情報は、移動方向推定部３７に一時的に記憶された測定データテーブルＴ２の各ＲＦＩＤタグ２のＩＤに関連付けられて、この関連付けられたＩＤが外部通信部３１を介して外部装置に送信される。 従って、外部装置においては、どの荷物５がどちらの方向に移動しているかを検知することができる。 次に、本発明者は、ＲＦＩＤ通信システム１を利用してＲＦＩＤタグ２の移動方向を実際に検知してみたので、その実験結果について図１１〜図１５を参照して説明する。 本発明者は、図１１に示すように、スキャンアンテナ４と荷物５に貼付されたＲＦＩＤタグ２との距離が約０．５ｍ、１．５ｍあるいは２．５ｍ離間してベルトコンベア６上を運搬されるように設定した後、ＲＦＩＤ通信システム１を利用して荷物５の移動方向の検知、すなわち、図１中→Ａ方向に移動しているのか、←Ｂ方向に移動しているのかの検知を行なった。 また、ベルトコンベア上を荷物５が１個単独で運搬される場合と、荷物５が複数まとまって運搬される場合を想定し、ＲＦＩＤタグ２の枚数が１枚、５枚、１５枚の３パターンについて実験を行なった。 スキャンパターンを決定するためのスキャン角は、α＝３５°、β＝−３５°に設定したが、ＲＦＩＤタグ２が１枚のみの場合には、α＝２０°、β＝−２０°に設定した場合についても実験を行ない、この設定したスキャン角を繰り返しスイープさせた。 速度は、ＲＦＩＤタグ２がスキャンアンテナ４の前を駆け抜ける速さに設定し、移動方向判断処理への移行時期は、最初にＩＤを読み取った時点から５０ｍｓ経過後に設定した。 実験には、Ｍｏｎｏ−Ｓｔａｔｉｃリーダライタをリーダライタ３として使用した。 図１２〜図１５においては、上段にはＲＦＩＤタグ２の移動方向が→Ａ方向の場合を示し、下段にはその移動方向が←Ｂ方向の場合を示している。 これらの図を参照すると、スキャンアンテナ４とＲＦＩＤタグ２との距離が近い方が、プロットＰが多く、またＲＦＩＤタグ２の枚数が多い方がプロットＰが多いことが分かる。 Ｍｏｎｏ−Ｓｔａｔｉｃリーダライタは通信距離が３ｍ程度なため、２．５ｍ程度になるＲＦＩＤタグ２の読み取り回数が少なくなる。 また、これら実験のほかに、移動速度を遅くした場合や移行時期までの時間を長く設定した場合についても実験を行なった。 移動速度を遅くした方がプロットＰが増え、傾きの判定の信頼度が増すことがわかった。 また、移動速度を速くすると、この傾きは急になることが分かった。 他方、移行時期についても長く設定した方が、プロットＰは増えるがその分、移動方向が算出されるまでに時間が余計にかかってしまうことも分かった。 以上のように、本発明を適用したＲＦＩＤ通信システム１においては、スキャンアンテナ４は繰り返しスキャンしていればよく、このスキャンによりＲＦＩＤタグ２からＩＤの読み取りがあれば、その移動方向を検知するという構成とした。 これにより、特許文献１に開示の技術のようにスキャンアンテナ４の複雑なスキャン制御を要することなく簡易にＲＦＩＤタグ２が貼付された荷物５の移動方向が検知可能となる。 また、移動方向は、読取ＮＯ． とテーブルＮＯ． とから生成されたプロットデータを利用して線形近似直線Ｌを求め、その傾き値Ｓを算出することにより検知することとした。 すなわち、ＲＦＩＤタグ２から読み取ったＩＤに関係なく移動方向を検知可能とした。 これにより、例えば複数の荷物５が同時に運搬され、その中のＲＦＩＤタグ２を１回しか読み取れなかったとしても、他のＲＦＩＤタグ２からＩＤを読み取れれば、移動方向が検知できるので、移動方向の判定が誤ったものとはならない。 更に、荷物５の運搬が高速に行なわれる場合には、その速度に応じてスキャンの速度を調節するだけで、ＲＦＩＤタグ２の読み取り回数を増やすことができ、その結果、移動方向の検知の精度も容易に向上させ得る。 次に本発明を適用したＲＦＩＤ通信システムの他の実施形態について図１６〜図２２を参照して説明する。 図１６はＲＦＩＤ通信システム１００の概要を示す説明図、図１７はスキャンアンテナ４から送信される電波のビームＭの方向を模式的に示す説明図、図１８はスキャンアンテナ４のアンテナ素子４０の配列例を模式的に示す正面図、図１９はスキャンの様子を上方から見た模式図、図２０は測定データテーブルを示す図、図２１は移動方向判定グラフを示す図、図２２はＲＦＩＤタグ２の移動検知例を示す模式図である。 この実施形態におけるＲＦＩＤ通信システム１００は、図１６に示すように、工場などの天井にリーダライタ３´を設置するとともに、下方（床面方向）に送信する電波のビームＭが放射されるようスキャンアンテナ４´を設置している。 なお、他の実施形態として、床面にアンテナを配置し、天井方向に向けビームを発射するように構成してもよい。 他方、フォークリフト７には、複数の荷物５が載置されており、各荷物５にはＲＦＩＤタグ２がそれぞれ貼付されており、このフォークリフト７がスキャンアンテナ４´のスキャンエリアＳＡ（図１９参照）内を通過すると、スキャンアンテナ４´によりＲＦＩＤタグ２からＩＤが読み取られ、その後移動方向の検知が行なわれる。 以下に詳細に説明する。 ＲＦＩＤタグ２の構成は、上記第１の実施形態におけるＲＦＩＤタグ２と同様の構成である。 リーダライタ３´の構成も図３に示す構成と略同一であるが、本実施形態においては、移動方向推定部３７における移動方向計算の手法と、スキャンアンテナ４´の構成が上記第１の実施形態と異なる。 スキャンアンテナ４´は、図４に示すように複数の位相器４１Ａ、４１Ｂ、・・・と複数のアンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・と、図示しない分配合成器から構成されており、送信するビームＭをスキャンさせる原理については、上記第１の実施形態で説明したのと同様である。 ただし、本実施形態においては、上記第１の実施形態と異なり、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数のアンテナ素子４０が２次元的に配列されており、２次元スキャン可能に構成されている。 すなわち、床面をＸＹ平面とすると、スキャンアンテナ４´から放射されるビームＭをＸ方向側にもＹ方向側にもスキャンさせることが可能に構成されている。 例えば、この複数のアンテナ素子４０の配列を図１８（ａ）〜（ｃ）に示すが、この配列に限定されるものではなく、他の配列も適用可能であり、ビームＭをＸ方向側Ｙ方向側の双方向にスキャン可能な配列であればよい。 本実施形態のスキャンアンテナ４´は、図１８（ｂ）のようにアンテナ素子４０が配列されており、図１６に示すように、電波のビームＭをブロードサイド方向を中心として円を描くように下方に向けてスキャンするよう構成している。 図１９は、このスキャンの様子を上方から見た模式図であり、図中ａは、図１６に示すブロードサイド方向を中心軸としてビームＭが瞬間的にスキャンしている方向を模式的に示すものであり、本実施形態においては、スキャン角を順次切り替えることにより、スキャン方向Ｃのように円形状にスキャン可能となっている。 このようにスキャンさせるとスキャンエリアＳＡ、すなわち、スキャンアンテナ４´がＲＦＩＤタグ２からＩＤを読み取れるエリアは、床面方向に対し円形状に形成されることとなる。 ここで、本実施形態におけるビームＭの方向を設定するスキャン角について図１７を用いて説明する。 図１７は、あるスキャン角に設定されたスキャンアンテナ４´がビームＭを放射している状態を模式的に示しており、ＸＹ平面状に置かれたスキャンアンテナ４´がＺ軸方向（上向き）に中心角φの傾斜をもってビームＭを放射した状態を示している。 本実施形態においては、上記のようにビームＭを円形状に２次元スキャンさせることから、その方向は次のようなパラメータにより決定される。 すなわち、Ｚ軸（ブロードサイド方向）からの傾斜である中心角φと、ＸＹ平面に対する回転角θの２つのパラメータからビームＭの放射方向が設定され、この中心角φと回転角θとで構成されたものがスキャン角となる。 このように定義づけられたスキャン角をαとして、本実施形態においては、α１、α２、・・・α１０と順次切り替えて繰り返しスキャンさせ、スキャンの結果、ＲＦＩＤタグ２からＩＤを読み取った場合には、第１の実施形態と同様に図２０に示す測定データテーブルＴ５が生成される。 但し、テーブルＮＯ． の代わりにスキャン角が記憶される。 このスキャン処理が終了すると、測定データテーブルＴ５を移動方向推定部３７が読み出し、読み出したスキャン角αと時刻情報ｔとからプロットデータを生成し、このプロットデータに基づいて、スキャン角αを縦軸、時刻ｔを横軸とする座標系に順次プロットし、移動軌跡を算出する。 この移動軌跡から荷物５に貼付されたＲＦＩＤタグ２の移動方向を検知することができる。 なおこの移動軌跡から移動方向を算出する方法としては、公知の技術を利用すればよく、例えば、特開平１１−６６３１９号公報に記載の技術などがある。 このようにして移動軌跡により移動方向を求めた結果、ＲＦＩＤタグ２の移動方向は例えば、図２２に記載のようになる。 この図２２には、ＲＦＩＤタグ２ＡとＲＦＩＤタグ２Ｂの移動方向を上方から見た模式図が示されており、黒点ＱはそれぞれのＲＦＩＤタグ２Ａ、２ＢがスキャンエリアＳＡ内において、スキャンアンテナ４´によりＩＤを読み取られた地点を示している。 そしてＲＦＩＤタグ２Ａ、２Ｂの移動方向はそれぞれ図中の矢印の方向である。 以上のように、本発明を適用したＲＦＩＤ通信システム１００においては、スキャンアンテナ４´は繰り返しスキャンしていればよく、このスキャンによりＲＦＩＤタグ２からＩＤの読み取りがあれば、その移動方向を検知するという構成とした。 これにより、特許文献１に開示の技術のようにスキャンアンテナ４´の複雑なスキャン制御を要することなく簡易にＲＦＩＤタグ２が貼付された荷物５の移動方向が検知可能となる。 また、移動方向は、スキャン角αと読取時刻ｔとから生成されたプロットデータを利用して移動軌跡を求めることにより検知することとした。 すなわち、ＲＦＩＤタグ２から読み取ったＩＤに関係なく移動方向を検知可能とした。 これにより、例えば複数の荷物５が同時に運搬され、その中のＲＦＩＤタグ２を１回しか読み取れなかったとしても、他のＲＦＩＤタグ２からＩＤを読み取れれば、移動方向が検知できるので、移動方向の判定が誤ったものとはならない。 更に、荷物５の運搬が高速に行なわれる場合には、その速度に応じてスキャンの速度を調節するだけで、ＲＦＩＤタグ２の読み取り回数を増やすことができ、その結果、移動方向の検知の精度も容易に向上させ得る。 その上、スキャンアンテナ４´の送信するビームＭを円形状など２次元スキャンさせるようにするとともに、移動軌跡によりＲＦＩＤタグ２が貼付された荷物５の移動方向を検知するようにした。 これにより、ＲＦＩＤタグ２が付された荷物５の２次元的な移動、すなわち、ＸＹ平面においてＸ方向への移動もＹ方向への移動も同時に検知することができる。 なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、スーパーマーケットやＣＤショップ等の出入り口に、スキャンアンテナ４を設置しておき、各商品にＲＦＩＤタグ２を貼付しておけば、不正な持ち出し（盗難）等を防止することができる。 また、レンタルスペースなどの出入り口にスキャンアンテナ４を設置しておき、人や動物にＲＦＩＤタグ２を付しておけば、人や動物の入退出を検知することができ、レンタルスペースの時間貸しなどのシステムにも応用可能である。 １、１００ ＲＦＩＤ通信システム ２、２Ａ、２Ｂ ＲＦＩＤタグ ３、３´ リーダライタ ３２ タグ通信制御部 ３６ 記録部 ３７ 移動方向推定部 ４、４´スキャンアンテナ ４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋ アンテナ素子 ４１Ａ、４１Ｂ、・・・４１Ｋ 位相器 ５ 荷物 ６ ベルトコンベア ７ フォークリフト Ｇ、Ｇ´ 移動方向判定グラフ（プロットグラフ） |
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