CN101908936A - 无线电波控制设备、控制系统以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线电波控制设备、控制系统以及控制方法。无线电波控制设备(1)包括：检测单元(10)，其检测无线电波发射单元(2)在多个发射方向中的各个发射方向上发射预定无线电波的发射范围内的除了通信目标设备之外的其它物体；和发射范围确定单元(20)，其按以下方式确定各个发射方向上的发射范围，即，在能够利用所述预定无线电波与所述通信目标设备通信的预定通信范围内发射所述预定无线电波，并且在通信范围内未造成当所述预定无线电波在所述物体上被反射时所造成的非通信区域。

Description

无线电波控制设备、控制系统以及控制方法

技术领域

这里讨论的实施方式涉及一种无线电波控制设备、无线电波控制系统、以及无线电波控制方法。

背景技术

近年来，已经使用了通过读写器和位于例如接入点的天线与诸如射频识别(RFID)标签、非接触式集成电路(IC)卡、以及便携式终端设备(移动电话或个人数字助理(PDA))的无线通信设备建立通信的系统。例如，使用RFID标签的货物识别系统和管理系统在各种领域中得到了普遍的使用。RFID是标签与读写器通过使用利用无线电波(即，电磁波)的无线电通信彼此通信来识别和管理人员或货物的技术。

针对与RFID标签的通信，通常使用例如具有宽无线电波发射角度的非定向天线。图12是使用非定向天线的无线电波控制系统的说明图。在图12表示的无线电波控制系统中，由于来自非定向天线的直射电波BW与在地板表面反射的反射电波aW相互干扰的所谓多径干扰，可能造成非定向天线不能与标签通信的非通信区域(例如包括“空白点”)。

为了减少多径干扰的影响，使用了无线电波控制系统，该无线电波控制系统使用具有高方向性的可变波束天线。图13是使用可变波束天线的无线电波控制系统的说明图。在图13表示的无线电波控制系统中，位于一个发射方向上的通信区域很窄，可变波束天线在该通信区域中发射波束。因此，将来自地板表面和天花板的电波反射考虑在内来选择发射方向，产生了在通信区域中不产生非通信区域的趋势，并且防止了多径干扰的影响。

还公开了这样的技术，即，这样的可变波束天线发射无线电波，使得该无线电波与作为产生最强反射电波的反射表面的地板表面相交，由此减少非通信区域的出现(参见例如日本特开No.2006-20083)。

然而，即使在波束天线与RFID标签通信的区域中未造成非通信区域的情形下，具有高方向性的波束天线也不能与RFID标签有效地通信。

具体地说，具有高方向性的波束天线在不同的时刻顺序地改变波束天线发射无线电波的方向。因此，为了在波束天线与RFID标签通信的整个区域上发射无线电波，需要满足发射方向数量的时间。当RFID标签在通信区域中移动时，有时没有充分地读出数据，因而不能建立与RFID标签的有效通信。

当具有高方向性的波束天线与RFID标签通信时，为了扩展通信区域，可以始终以最大功率来发射无线电波。然而，考虑到对相邻的其它RFID系统的干扰的影响，优选地使发射无线电波的功率尽可能地小。除了RFID系统外，该问题同样出现在与无线通信设备建立了通信的其它系统中。

发明内容

因此，本发明的实施方式的一个方面的目的是提供一种无线电波控制设备、无线电波控制系统、以及无线电波控制方法，其能够与通信区域中诸如RFID标签的无线通信设备高效通信。

根据本发明的实施方式的一个方面，一种无线电波控制设备包括：检测单元，该检测单元对无线电波发射单元在多个发射方向中的各个发射方向上发射预定无线电波的发射范围内的除了通信目标设备以外的其它物体进行检测；和发射范围确定单元，该发射范围确定单元按照以下方式确定所述发射方向中各个发射方向上的发射范围，即，在可使用所述预定无线电波与所述通信目标设备通信的预定通信范围上发射所述预定无线电波，而在所述通信范围内未造成当所述预定无线电波在所述物体上被反射时造成的非通信区域。

根据本发明的实施方式的另一方面，一种无线电波控制系统包括：在多个发射方向上发射预定无线电波的天线；与所述天线相连接的无线电波控制设备；以及测量设备，该测量设备与所述无线电波控制设备相连接，并且测量到达物体的距离，其中，所述无线电波控制设备包括：检测单元，该检测单元对所述天线在所述发射方向中的各个发射方向上发射所述预定无线电波的发射范围内的除通信目标设备以外的其它物体进行检测；和发射范围确定单元，该发射范围确定单元按照以下方式确定所述发射方向中的各个发射方向上的发射范围，即，在所述通信范围内不造成当在可通过所述预定无线电波与所述通信目标设备通信的预定通信范围上发射所述预定无线电波并且所述预定无线电波在所述物体上被反射时造成的非通信区域。

根据本发明的又一方面，一种无线电波控制方法包括以下步骤：对无线电波发射单元在多个发射方向中的各个发射方向上发射预定无线电波的发射范围内的除通信目标设备以外的其它物体进行检测；和按照以下方式确定所述发射方向中的各个发射方向上发射范围，即，在可使用所述预定无线电波与所述通信目标设备通信的预定通信范围上发射所述预定无线电波，且在所述通信范围内未造成当所述预定无线电波在所述物体上被反射时造成的非通信区域。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的无线电波控制设备的构造的功能框图；

图2是表示反射物体造成了非通信区域的图；

图3是根据本发明第二实施方式的无线电波控制系统的构造的图；

图4是表示使用红外传感器测量到物体的距离的方法的图；

图5是根据第二实施方式的无线电波控制设备的构造的功能框图；

图6是根据第二实施方式的无线电波控制设备的处理过程的流程图；

图7是根据第二实施方式的发射方向确定处理的处理过程的流程图；

图8是根据第二实施方式的发射方向无线电波输出确定处理的处理过程的流程图；

图9是根据本发明第三实施方式的无线电波控制设备的构造的功能框图；

图10是根据第三实施方式的无线电波控制设备的处理过程的流程图；

图11是表示无线电波控制系统的其它应用的图；

图12是使用非定向天线的现有无线电波控制系统的图；以及

图13是使用可变波束天线的现有无线电波控制系统的图。

具体实施方式

将参照附图来描述本发明的优选实施方式。这些实施方式不构成对本发明的限制。

[a]第一实施方式

图1是根据本发明的实施方式的无线电波控制设备的构造的功能框图。如图1所示，无线电波控制设备1与具有高方向性的无线电波发射单元2相连，并且控制无线电波发射单元2。无线电波控制设备1包括检测单元10和发射范围确定单元20。无线电波发射单元2例如是波束天线。

检测单元10对在多个发射方向中的每一个方向上发射无线电波的无线电波发射单元2的发射范围内除了通信目标设备之外的其它物体进行检测。

如果在无线电波发射方向上的发射范围内存在物体，则由于来自该物体的无线电波的反射，在发射范围内可以造成非通信区域(即，无线电波发射单元不能与通信目标设备通信的区域；例如包括“空白点”)。以下描述了存在于无线电波发射方向上的发射范围内的物体造成非通信区域的情况。图2是表示物体(反射物体)造成非通信区域的情况的图。在图2表示的无线电波控制系统中，如果反射物体10a存在于从波束天线2a发射无线电波的方向上的发射范围内时，则由于在反射物体10a上反射的反射电波和直射电波而发生多径干扰。在发生多径干扰且无线电波的强度相应降低的区域a1到a4中，波束天线2a不能与通信目标设备通信。

例如，在通信目标设备与波束天线2a之间的通信范围20b中造成了非通信区域a3和a4，使得波束天线2a不能与通信目标设备通信。另一方面，在通信目标设备与波束天线2a之间的通信范围20a中没有造成非天线区域，使得波束天线2a能够与通信目标设备通信。

为了确认在波束天线2a与通信目标设备之间的通信范围中未造成非通信区域，事先对无线电波发射方向上的发射范围内是否存在物体进行了检测。

通信目标设备是将要与无线电波发射单元2通信的通信设备，例如是RFID标签。无线电波可以处于953MHz的UHF频段或2.45GHz的微波频段中。然而，频段并不限于上述频段。此外，电磁波可以代替无线电波。

发射范围确定单元20按照以下方式确定各个发射方向上的发射范围，即，在无线电波发射单元2使用无线电波与通信目标设备进行通信的整个通信范围上发射无线电波，并且在该通信范围内未造成当无线电波在检测单元10检测到的物体上被反射时造成的非通信区域。

通过以不造成非通信区域的方式来确定例如是否采用一无线电波发射方向，无线电波控制设备1将无线电波发射单元2迅速地转换到无线电波发射单元2能够与通信目标设备通信的发射方向。这使得无线电波发射单元2能够有效地与通信目标设备通信。

通过以不造成非通信区域的方式来例如针对各个发射方向确定无线电波输出，无线电波控制设备1能够抑制各个发射方向上的无线电波对其它波束天线的发射范围的干扰。这实现了有效的通信，同时抑制了多径干扰对其它相邻的无线电波发射单元2的影响。

[b]第二实施方式

针对无线电波控制设备1对与通信目标设备通信的无线电波发射单元2进行控制的情况描述了根据本发明的第一实施方式的无线电波控制设备1。另选地，无线电波控制设备1可以控制与RFID标签通信的波束天线。

在第二实施方式中，描述了一种其中无线电波控制设备1控制与RFID标签通信的波束天线的无线电波控制系统。

首先，参照图3描述了根据第二实施方式的、包括无线电波控制设备1的无线电波控制系统9的构造。图3是根据第二实施方式的无线电波控制系统9的构造的图。

无线电波控制系统9包括无线电波控制设备1、波束天线2a、读写器3、以及红外传感器4。

无线电波控制设备1控制与RFID标签5通信的波束天线2a。具体地，无线电波控制设备1检测来自红外传感器4的传感器信息，该传感器信息包括从波束天线2a到达处于波束天线2a发射无线电波的发射方向上的范围内的反射物体10a的距离。反射物体10a是指不具有RFID标签5的物体。

基于检测到的传感器信息，无线电波控制设备1判断通过组合多个无线电波发射方向的发射范围而形成的范围(在下文中称为“组合发射范围”)是否包括波束天线2a可与RFID标签5通信的范围(在下文中称为“标签通信范围”)，并且判断在该标签通信范围内是否未造成非通信区域。对在标签通信范围中是否未造成非通信区域的确定是通过例如计算来自波束天线2a的无线电波的场强分布而做出的。

当判定组合发射范围覆盖了标签通信范围且在标签通信范围内未造成非通信区域时，无线电波控制设备1通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式从发射方向中去除一些发射方向，以确定波束天线2a的发射方向。无线电波控制设备1把确定的发射方向作为控制信息发送到波束天线2a。

通过以不造成非通信区域的方式从最大值起基于预定值降低每个发射方向上的无线电波输出，无线电波控制设备1确定各个发射方向上的无线电波输出。无线电波控制设备1将各个发射方向上的确定的无线电波输出值作为控制信息发送到波束天线2a。

通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式从最小值起基于预定值增大每个发射方向上的无线电波输出，无线电波控制设备1可以确定在各个发射方向上的无线电波输出。

波束天线2a是具有可变方向性的天线。波束天线2a在不同时刻在发射方向之间改变其发射方向，并且在改变后的发射方向上发射无线电波。具体地，一旦波束天线2a从无线电波控制设备1接收到控制信息，波束天线2a就在接收到的控制信息中所包含的发射方向上发射无线电波。在波束天线2a从无线电波控制设备1接收到控制信息后，波束天线2a在接收到的控制信息中所包含的发射方向上发射无线电波。此外，在波束天线2a从无线电波控制设备1接收到控制信息后，波束天线2a使用接收到的控制信息中所包含的无线电波输出值在各个方向上发射无线电波。

读写器3与波束天线2a相连，并且通过由波束天线2a发射的无线电波从或向RFID标签5读出或写入数据。

红外传感器4是距离传感器，其使用红外光来测量从波束天线2a到达发射无线电波的发射方向上的发射范围内的物体的距离。下面描述了使用红外传感器测量到达物体(反射物体)的距离的方法。图4是表示使用红外传感器测量到达物体的距离的方法的图。图4所示的红外传感器4以发射红外光的变化的角度来发射红外光，接收存在于发射方向上的发射范围内的反射物体10a上反射的反射波，以测量从波束天线2a到反射物体10a的距离。

距离传感器被描述为红外传感器4。另选地，距离传感器可以是超声波传感器、毫米波传感器、或例如立体摄相机或单筒摄相机的图像传感器。

下面参照图5来描述根据第二实施方式的无线电波控制设备1的构造。图5是根据第二实施方式的无线电波控制设备1的构造的功能框图。通过向与图1所示的无线电波控制设备1的部件相同的部件分配相同的附图标记，省略了对相同的部件和操作的重复说明。第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，发射范围确定单元20还包括通信范围通信确认单元21、发射方向判断单元22、发射方向确定单元23、发射方向无线电波输出判断单元24、以及发射方向无线电波输出确定单元25。

检测单元10检测波束天线2a在每个发射方向上发射无线电波的发射范围内的反射物体10a。检测单元10使用红外传感器进行大致的顺序扫描，并且接收基于测量到达反射物体10a或地板表面的距离的结果的关于反射物体10a的位置和形状的信息。

基于检测单元10检测到的关于反射物体10a的位置和形状的信息，通信范围通信确认单元21判断是否在波束天线2a的由发射无线电波的发射方向上的发射范围形成的组合发射范围内、可与RFID标签5通信的标签通信范围内不造成非通信区域。

具体地说，为了确定是否不存在非通信区域以及非通信区域相对于发射无线电波的各个发射方向的位置，通信范围通信确认单元21基于由检测单元10检测到的关于反射物体10a的位置和形状以及诸如地板表面和天花板的其它反射物体的位置和形状的信息来计算从波束天线2a发射的无线电波的场强分布。通信范围通信确认单元21使用各个发射方向上的无线电波输出值的最大值进行计算，使得尽可能地不造成非通信区域。

为了获得组合发射范围内的非通信区域的位置，通信范围通信确认单元21基于针对各个发射范围计算的场强分布来计算由多个发射方向上的多个发射范围形成的组合发射范围的场强分布。此外，基于组合发射范围的场强分布，通信范围通信确认单元21确定组合发射范围是否覆盖标签通信范围以及是否在标签通信范围内不造成非通信区域。

当判定组合发射范围覆盖标签通信范围且在标签通信范围内不造成非通信区域时，通信范围通信确认单元21确定可与RFID标签5通信并且向发射方向判断单元22发送提示确定发射方向的消息。相反，当判定组合发射范围不覆盖标签通信范围，或在标签通信范围内造成非通信区域时，通信范围通信确认单元21显示例如标签通信范围内的非通信区域的位置以警告存在非通信区域。

发射方向判断单元22顺序地从多个发射方向中去除发射方向，并且判断在进行去除后是否在标签通信范围内不造成非通信区域。

具体地说，发射方向判断单元22顺序地逐一去除发射方向，并且计算由除了被去除的发射方向以外的剩余发射方向中的发射范围形成的组合发射范围的场强分布。应注意，当发射方向判断单元22从发射方向确定单元23接收结果或确定以去除预定发射方向时，发射方向判断单元22计算在从发射方向中去除预定的发射方向后剩余的发射方向的场强分布。基于计算出的组合发射范围的场强分布，发射方向判断单元22判断组合发射范围是否覆盖标签通信范围以及在标签通信范围内是否不造成非通信区域，并且将关于被去除的发射方向的判断结果发送到发射方向确定单元23。

发射方向判断单元22顺序地逐一从发射方向中去除发射方向。另选地，可以从发射方向中优先去除具有大交叠发射范围的任何发射方向，或可以二维地去除发射方向上的发射范围。此外，发射方向判断单元22可以使用用于解决优化问题的算法来去除发射方向。

发射方向确定单元23基于关于被去除的发射方向的判断结果来确定是否去除发射方向。

具体地说，当关于被去除的发射方向的判断结果表示组合发射范围覆盖标签通信范围且在标签通信范围内不造成非通信区域时，发射方向确定单元23确定去除该发射方向。相反，当关于被去除的发射方向的判断结果表示组合发射范围不覆盖标签通信范围，或在标签通信范围内造成非通信区域时，发射方向确定单元23确定不去除这样的发射方向。

当发射方向确定单元23尚未针对全部的发射方向而做出是否去除发射方向的确定时，发射方向确定单元23发送已经确定的关于是否去除发射方向的确定结果，以提示针对发射方向的下一次判断。相反，当发射方向确定单元23已经针对全部发射方向做出是否去除发射方向的确定时，发射方向确定单元23将除了已被确定将从发射方向中去除的方向以外的剩余的发射方向作为波束天线2a的发射方向，并且将剩余的发射方向发送到发射方向无线电波输出判断单元24。

以此方式，发射方向确定单元23确定了在标签通信范围中不造成非通信区域的最优发射方向。

发射方向无线电波输出判断单元24从最大值开始逐步降低每个发射方向上的无线电波输出，并且确定在降低后是否在标签通信范围内不造成非通信区域。

具体地说，在发射方向无线电波输出判断单元24接收到被确定为波束天线2a的发射方向的全部发射方向后，发射方向无线电波输出判断单元24从全部发射方向中逐一选择发射方向并且把所选择的发射方向上的无线电波输出从最大值开始逐步降低。无线电波输出是无线电波的强度。例如，一个步长可以是1分贝(db)。如果要求更精细的调节，则可以把一个步长设定为0.5dB。相反，如果要求粗略的调节，则可以把一个步长设定为3dB。然而，一个步长并不限于上述值。

发射方向无线电波输出判断单元24针对所选择的发射方向使用降低后的无线电波输出值，并且针对除了所选择的发射方向以外的剩余的发射方向使用最大无线电波输出值或由稍后描述的发射方向无线电波输出确定单元25确定的无线电波输出值，来计算由全部发射方向形成的组合发射范围的场强分布。

基于计算出的组合发射范围的场强分布，发射方向无线电波输出判断单元24判断组合发射范围是否覆盖标签通信范围以及在标签通信范围内是否不造成非通信区域，并且将关于所选择的发射方向的判断结果发送到发射方向无线电波输出确定单元25。

基于关于所选择的发射方向的判断结果，发射方向无线电波输出确定单元25确定所选择的发射方向上的无线电波输出值。

具体地，当关于所选择的发射方向的判断结果表示组合发射范围覆盖标签通信范围且在标签发射范围内不造成非通信区域时，存在能够进一步降低无线电波输出的可能性。因此，发射方向无线电波输出确定单元25向发射方向无线电波输出判断单元24通知将进一步降低所选择的发射方向上的无线电波输出。相反，当关于所选择的发射方向的判断结果表示组合发射范围不覆盖标签通信范围，或在标签通信范围内造成非通信区域时，发射方向无线电波输出确定单元25把降低前的无线电波输出值确定为所选择的发射方向上的无线电波输出。换言之，被确定为在标签发射范围内不造成非通信区域的最小无线电波输出值是无线电波输出值。

当发射方向无线电波输出确定单元25尚未针对全部发射方向确定无线电波输出时，发射方向无线电波输出确定单元25把所选择的发射方向上的确定的无线电波输出值发送到发射方向无线电波输出判断单元24。相反，当发射方向无线电波输出确定单元25已经针对全部发射方向确定了无线电波输出时，发射方向无线电波输出确定单元25把由发射方向确定单元23确定的全部发射方向上的无线电波输出值作为控制信息发送到波束天线2a。

下面参照图6来描述根据第二实施方式的无线电波控制设备的处理过程。图6是根据第二实施方式的无线电波控制设备1的处理过程的流程图。

通信范围通信确认单元21选择发射无线电波的发射方向中的一个(步骤S11)。

基于从波束天线2a到由检测单元10检测到的反射物体10a的距离，通信范围通信确认单元21以最大的无线电波输出值来计算在所选择的发射方向上的发射范围的场强分布(步骤S12)。

随后，通信范围通信确认单元21判断是否已经计算了全部发射方向上的场强分布(步骤S13)。当判定还没有计算全部发射方向上的场强分布时(步骤S13：否)，通信范围通信确认单元21选择下一个发射方向(步骤S14)并且转到步骤S12。

相反，当判定已经计算了全部发射方向上的场强分布时(步骤S13：是)，通信范围通信确认单元21基于全部发射方向上的场强分布来计算由发射方向上的发射范围形成的组合发射范围的场强分布(步骤S15)。

基于组合发射范围的场强分布，通信范围通信确认单元21接着判断组合发射范围是否覆盖标签通信范围以及是否在标签通信范围内不造成非通信区域(步骤S16)。当判定组合发射范围不覆盖标签通信范围，或者判定在标签通信范围内造成非通信区域时(步骤S16：否)，通信范围通信确认单元21在监视器上显示标签通信范围内的非通信区域的位置(步骤S17)，并且完成处理。

当基于组合发射范围的场强分布判定组合发射范围覆盖标签通信范围且在标签通信范围内不造成非通信区域时(步骤S16：是)，通信范围通信确认单元21将提示确定发射方向的消息发送到发射方向判断单元22。

下面参照图7来描述根据第二实施方式的发射方向确定处理的处理过程。图7是根据第二实施方式的发射方向确定处理的处理过程的流程图。

从通信范围通信确认单元21接收到提示确定发射方向的消息的发射方向判断单元22从发射方向中选择一个发射方向(步骤S21)。

发射方向判断单元22随后去除所选择的发射方向和已经确定将被去除的发射方向，并且计算由除了被去除的发射方向以外的剩余的发射方向上的发射范围形成的组合发射范围的场强分布(步骤S22)。

随后，基于计算出的组合发射范围的场强分布，发射方向判断单元22判断组合发射范围是否覆盖标签通信范围以及在标签通信范围内是否不造成非通信区域(步骤S23)。当组合发射范围覆盖标签通信范围且在标签通信范围内不造成非通信区域时(步骤S23：是)，发射方向确定单元23确定去除所选择的发射方向(步骤S24)。

相反，当组合发射范围不覆盖标签通信范围或在标签通信范围内造成非通信区域时(步骤S23：否)，或者在确定去除所选择的发射方向后，发射方向确定单元23判断是否已针对全部发射方向完成了用于确定是否去除发射方向的计算(步骤S25)。

当判定还没有针对全部发射方向执行用于确定是否去除发射方向的计算时(步骤S25：否)，发射方向确定单元23选择下一个发射方向(步骤S26)，并且转到步骤S22。

当判定已经针对全部发射方向执行了用于确定是否去除发射方向的计算时(步骤S25：是)，发射方向确定单元23将除了已经被确定去除的发射方向以外的剩余的发射方向发送到发射方向无线电波输出判断单元24。

下面参照图8来描述根据第二实施方式的发射方向无线电波输出确定处理的处理过程。图8是根据第二实施方式的发射方向无线电波输出确定处理的处理过程的流程图。

从发射方向确定单元23接收到被确定为发射方向的全部发射方向的发射方向无线电波输出判断单元24选择发射方向中的一个(步骤S31)。

发射方向无线电波输出单元24随后针对所选择的发射方向使用小一个步长的无线电波输出值，并且针对除了所选择的发射方向以外的剩余发射方向使用最大无线电波输出值或已经确定的无线电波输出值，计算由全部发射方向上的发射范围形成的组合发射范围的场强分布(步骤S32)。

随后，基于计算出的组合发射范围的场强分布，发射方向无线电波输出判断单元24判断组合发射范围是否覆盖标签通信范围以及是否在标签通信范围内不造成非通信区域(步骤S33)。

当判定组合发射范围覆盖标签通信范围且在标签通信范围内不造成非通信区域时(步骤S33：是)，发射方向无线电波输出确定单元25判定存在着进一步降低无线电波输出的可能性，并且转到步骤S32。

相反，当判定组合发射范围不覆盖标签通信范围或在在标签通信范围内造成非通信区域时(步骤S33：否)，发射方向无线电波输出确定单元25判定超过了在标签通信范围内不造成任何非通信区域的无线电波输出值的极限，并且将所选择的发射方向上的无线电波输出值被降低前的无线电波输出值确定为无线电波输出值。

随后，发射方向无线电波输出确定单元25判断是否已经针对全部发射方向完成了用于确定无线电波输出值的计算(步骤S34)。

当判定还没有针对全部发射方向完成用于确定无线电波输出值的计算时(步骤S34：否)，发射方向无线电波输出确定单元25选择下一个发射方向(步骤S35)并且转到步骤S32。

相反，当判定已经针对全部发射方向完成了用于确定无线电波输出值的计算时(步骤S34：是)，发射方向无线电波输出确定单元25将全部发射方向的无线电波输出值作为控制信息发送到波束天线2a。

如上所述，在第二实施方式中，无线电波控制设备1检测波束天线2a在每个发射方向上发射无线电波的发射范围内不带有RFID标签5的物体。通过以在可使用无线电波与RFID标签5通信的整个标签通信范围上发射无线电波并在标签通信范围内不造成当无线电波在检测到的物体上反射时造成的非通信区域的方式从无线电方向中去除一些无线电方向，无线电波控制设备1针对每个发射方向确定是否进行发射。此外，通过以在可使用无线电波与RFID标签5通信的整个标签通信范围上发射无线电波并在标签通信范围内不造成当无线电波在检测到的物体上反射时造成的非通信区域的方式从最大值起基于预定值降低每个发射方向上的无线电波输出，无线电波控制设备1确定各个发射方向上的无线电波输出。

关于该构造，通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式来确定是否采用无线电波发射方向，无线电波控制设备1将波束天线2a迅速地转换到波束天线2a能够与RFID标签5通信的发射方向。这使得波束天线2a能够有效地与RFID标签5通信。

通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式来确定每个发射方向上的无线电波输出，无线电波控制设备1能够抑制每个发射方向上的无线电波对其它波束天线的发射范围的干扰。这实现了有效的通信，同时抑制了多径干扰对其它相邻的无线电波天线的影响。

通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式来确定每个发射方向上的无线电波输出，无线电波控制设备1能够明显地减少被浪费的功耗。

[c]第三实施方式

针对通过逐渐地减少发射方向和将要在发射方向上发射的无线电波输出来确定在标签通信范围中不造成非通信区的最优发射方向和无线电波输出的情况，描述了根据第二实施方式的无线电波控制设备1。无线电波控制设备1并不限于此。无线电波控制设备1可以通过逐渐增大发射方向和无线电波输出来确定在标签通信范围内不造成非通信区域的最优发射方向和将在发射方向上发射的无线电波输出。

在本发明的第三实施方式中，以下描述了这样的情况，即，通过逐渐增大发射方向和将要在发射方向上发射的无线电波输出，无线电波控制设备1确定在标签通信范围内不造成非通信区域的最优发射方向和将在发射方向上发射的无线电波输出。

下面描述了根据第三实施方式的无线电波控制设备1的构造。图9是根据第三实施方式的无线电波控制设备的构造的功能框图。通过向与图5所示的无线电波控制设备1的部件相同的部件分配相同的附图标记，省略了对相同的部件和操作的重复说明。第三实施方式与第二实施方式的不同之处在于，从发射范围确定单元20中省略了发射方向判断单元22和发射方向确定单元23，并且对发射方向无线电波输出判断单元41和发射方向无线电波输出确定单元42进行了改变。

每次从发射方向中增大发射无线电波的发射方向时，发射方向无线电波输出判断单元41都将所增大的发射方向的无线电波输出从最小值逐步增大。每次增大无线电波输出时，发射方向无线电波输出判断单元41就判断标签通信范围内的发射范围是否基于预定程度而增大。

具体地说，发射方向无线电波输出判断单元41从发射方向中顺序地逐一选择发射方向，并计算由所选择的发射方向和已经被以下描述的发射方向无线电波输出确定单元42计算了无线电波输出值的发射方向形成的组合发射范围的场强分布。所选择的发射方向上的无线电波输出的值从最小值逐步增大。

无线电波输出是无线电波的强度。例如，一个步长可以是1分贝(dB)。如果要求更精细的调节，则可以把一个步长设定为0.5dB。相反，如果要求粗略的调节，则可以把一个步长设定为3dB。然而，一个步长并不限于上述值。

基于计算出的场强分布，发射方向无线电波输出判断单元41判断在增大无线电波输出后，相比于增大无线电波输出之前的无线电波输出，标签通信范围内的发射范围是否增大了预定程度或更多，并且将关于所选择的发射方向的判断结果发送到发射方向无线电波输出确定单元42。

基于关于所选择的发射方向的判断结果，发射方向无线电波输出确定单元42确定所选择的发射方向上的无线电波输出值。

具体地说，当关于所选择的发射方向的判断结果表示在增大无线电波输出之后，相比于增大无线电波输出之前的无线电波输出，标签通信范围内的发射范围增大了预定程度或更多时，发射方向无线电波输出确定单元42判定所选择的发射方向上的发射范围不饱和，并且通知发射方向无线电波输出判断单元41应进一步增大无线电波输出。

相反，当关于所选择的发射方向的判断结果表示在增大无线电波输出之后，相比于增大无线电波输出之前的无线电波输出，标签通信范围内的发射范围没有增大预定程度或更多时，发射方向无线电波输出确定单元42判定所选择的发射方向上的发射范围饱和，并且将增大前的无线电波输出值确定为所选择的发射方向上的无线电波输出。如果关于所选择的发射方向的判断是第一次判断(即，如果增加前的无线电波输出值是0)，则可以判定发射范围由于其它发射方向而饱和并且不可以在所选择的发射方向上发射无线电波。

基于发射方向无线电波输出判断单元41计算出的组合发射范围的场强分布，发射方向无线电波输出确定单元42判断组合发射范围是否覆盖标签通信范围以及是否在标签通信范围内不造成非通信区域。当判定组合发射范围覆盖标签通信范围且在标签通信范围内不造成非通信区域时，发射方向无线电波输出确定单元42将针对全部发射方向而确定的无线电波输出值作为控制信息发送到波束天线2a。

相反，当判定组合发射范围不覆盖标签通信范围，或者在标签通信范围内造成非通信区域时，发射方向无线电波输出确定单元42判断是否已经选择了全部发射方向。当判定还没有选择全部发射方向时，发射方向无线电波输出确定单元42将提示选择尚未被选择的发射方向的消息发送到发射方向无线电波输出判断单元41。相反，当判定已经选择了全部发射方向时，在标签通信范围内造成非通信区域，因而发射方向无线电波输出确定单元42例如在监视器上显示非通信区域在标签通信范围内的位置。

下面参照图10来描述根据第三实施方式的无线电波控制设备的处理过程。图10是根据第三实施方式的无线电波控制设备的处理过程的流程图。

从通信范围通信确认单元21接收到提示确定发射方向的消息的发射方向无线电波输出判断单元41将全部发射方向上的无线电波输出设为0(步骤S41)。

发射方向无线电波输出判断单元41接着从发射方向中选择一个发射方向(步骤S42)。

发射方向无线电波输出判断单元41接着计算由所选择的发射方向和已经被确定了无线电波输出的发射方向形成的组合发射范围的场强分布(步骤S43)。在该步骤，发射方向无线电波输出判断单元41使用通过将所选择的发射方向上的无线电波输出增大一个步长而获得的值。

基于计算出的组合发射范围的场强分布，发射方向无线电波输出判断单元41判断在增大无线电波输出后，相比于增大无线电波输出前的无线电波输出，标签通信范围内的发射范围是否增大了预定程度或更多(步骤S44)。

当判定在增大无线电波输出后，相比于增大无线电波输出前的无线电波输出，标签通信范围内的发射范围增大了预定程度或更多时(步骤S44：是)，发射方向无线电波输出确定单元42判定所选择的发射方向上的发射范围不饱和并转到步骤S43。

相反，当判定在增大无线电波输出后，相比于增大无线电波输出前的无线电波输出，标签通信范围内的发射范围没有增大预定程度或更多时(步骤S44：否)，发射方向无线电波输出确定单元42判定所选择的发射方向上的发射范围饱和，并且将增大前的无线电波输出值确定为所选择的发射方向的无线电波输出。如果增大前的无线电波输出值是0，则发射方向无线电波输出确定单元42可以判定发射范围由于其它发射方向而已经饱和，并且不可以在所选择的发射方向上发射无线电波。

随后，基于发射方向无线电波输出判断单元41计算出的组合发射范围的场强分布，发射方向无线电波输出确定单元42判断组合发射范围是否覆盖标签通信范围以及是否在标签通信范围内不造成非通信区域(步骤S45)。

当判定组合发射范围覆盖标签通信范围且在标签通信范围内不造成非通信区域时(步骤S45：是)，发射方向无线电波输出确定单元42将所确定的全部发射方向的无线电波输出值作为控制信息发送到波束天线2a，并且结束处理。

相反，当判定组合发射范围不覆盖标签通信范围，或者在标签通信范围内造成非通信区域时(步骤S45：否)，发射方向无线电波输出确定单元42判断是否已经选择了全部发射方向(步骤S46)。

当判定尚未选择全部发射方向时(步骤S46：否)，发射方向无线电波输出确定单元42选择下一个发射方向(步骤S47)，并且转到步骤S43。

当判定已经选择了全部发射方向时(步骤S46：是)，发射方向无线电波输出确定单元42在监视器上显示在标签通信范围内的非通信区域的位置(步骤S48)，并结束处理。

如上所述，在第三实施方式中，无线电波控制设备1检测每个发射方向上波束天线2a发射无线电波的发射范围内的不具有RFID标签的物体。无线电波控制设备1通过从最小值起基于预定值增大无线电波输出以确定每个发射方向上的无线电波输出，使得在可以使用无线电波与RFID标签5通信的整个标签通信范围上发射无线电波，并且在标签通信范围内不造成当无线电波在检测到的物体上反射时造成的非通信区域。换言之，无线电波控制设备1确定这样的发射方向，即，该发射方向的无线电波输出被确定为针对与RFID标签5的通信而发射无线电波的发射方向。

关于该构造，通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式确定发射方向同时确定每个发射方向上的无线电波的输出，无线电波控制设备1能够进行有效的调整。

关于该构造，通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式来确定是否采用无线电波发射方向，无线电波控制设备1能够将无线电波发射单元2迅速地转换到波束天线2a可与RFID标签5通信的发射方向。这使得波束天线2a能够有效地与RFID标签5通信。

此外，通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式来确定每个无线电方向的无线电波输出，无线电波控制设备1能够建立起抑制对其它相邻的RFID系统的干扰的通信。

通过以在标签通信范围内不造成非通信区域的方式来确定每个发射方向上的无线电波输出，无线电波控制设备1能够明显地减少被浪费的功耗。

根据第二实施方式的无线电波控制系统9被描述为其中例如无线电波控制设备1控制与RFID标签5通信的波束天线2a的系统。然而，系统并不限于此。图11是无线电波控制系统的另一种应用的图。在图11所例示的无线电波控制系统中，主站控制与从站通信的波束天线。如果主站包括无线电波控制设备1，则无线电波控制设备1可以确定无线电波发射方向使得在预定的通信范围内不造成非通信区域，并且使得波束天线能够有效地与从站通信。

在第二实施方式中，由发射方向判断单元22与发射方向确定单元23执行的发射方向确定处理从发射方向中确定在标签通信范围内不造成非通信区域的发射方向，并且随后由发射方向无线电波输出判断单元24与发射方向无线电波输出确定单元25执行的无线电波输出确定处理确定在由发射方向确定处理确定的发射方向上的无线电波输出值，使得在标签通信范围内不造成非通信区域。另选地，可以仅执行发射方向确定处理与发射方向无线电波输出确定处理中的任一个，或者可以相反地执行这两个处理。

根据该实施方式的无线电波控制设备、无线电波控制系统、以及无线电波控制方法产生了这样的效果：即使在使用了具有高方向性的无线电波发射单元且在预定的通信范围内不造成非通信区域的情形下，也可以使用来自具有高方向性的无线电波发射单元的无线电波来建立与通信目标设备的通信。

以上描述了本发明的实施方式。然而，这些实施方式并不构成对本发明的技术概念的范围的限制。可以在权利要求限定的技术范围内得到各种实施方式。这些实施方式的效果也不限于以上所描述的效果。

附图中例示的无线电波控制设备1的部件都是功能概念，因此不一定按照附图例示的那样来物理地构造无线电波控制设备，并且每个设备的实施方式都不限于附图中例示的那些实施方式。

无线电波控制设备1的每个处理功能都可以全部或部分地通过中央处理单元(CPU)(或微型计算机，如微型处理单元(MPU)或微型控制单元(MCU))和由CPU(或微型计算机，如MPU或MCU)分析和执行的程序来实现，或作为布线逻辑硬件来实现。

Claims (11)

1.一种无线电波控制设备(1)，该无线电波控制设备包括：

检测单元(10)，该检测单元检测无线电波发射单元(2；2a)在多个发射方向中的各个发射方向上发射预定无线电波的发射范围内除了通信目标设备之外的其它物体；和

发射范围确定单元(20)，该发射范围确定单元按照以下方式确定各个发射方向上的发射范围，即，在能够使用所述预定无线电波与所述通信目标设备通信的预定通信范围上发射所述预定无线电波，并且在所述通信范围内未造成当所述预定无线电波在所述物体上被反射时造成的非通信区域。

2.根据权利要求1所述的无线电波控制设备(1)，其中，所述发射范围确定单元(20)通过从所述发射方向中去除至少一个发射方向来针对各个发射方向确定是否进行发射。

3.根据权利要求2所述的无线电波控制设备(1)，其中，所述发射范围确定单元(20)包括：

发射方向判断单元(22)，该发射方向判断单元判断除了从所述发射方向中去除的发射方向以外的剩余的发射方向上的发射范围是否覆盖整个所述通信范围，并且判断是否在所述通信范围内不造成所述非通信区域；和

发射方向确定单元(23)，当所述发射方向判断单元(22)判定所述发射范围覆盖整个所述通信范围且在所述通信范围内不造成所述非通信区域时，所述发射方向确定单元把除了被从所述发射方向中去除的发射方向以外的剩余的发射方向确定为所述无线电波发射单元(2a)发射无线电波以与所述通信目标设备通信的发射方向。

4.根据权利要求1所述的无线电波控制设备(1)，其中，所述发射范围确定单元(20)通过从最大值起基于预定值降低发射无线电波的发射方向上的无线电波输出，来确定各个发射方向上的无线电波输出。

5.根据权利要求4所述的无线电波控制设备(1)，其中，所述发射范围确定单元(20)包括：

无线电波输出判断单元(24)，该无线电波输出判断单元降低所述发射方向中的一个发射方向上的无线电波输出，并且判断使用降低后的无线电波输出覆盖所述发射方向的发射范围是否不覆盖整个所述通信范围，或者判断是否在所述通信范围内造成所述非通信区域；和

无线电波输出确定单元(25)，当所述无线电波输出判断单元(24)判定所述发射范围不覆盖整个所述通信范围或者判定在所述通信范围内造成所述非通信区域时，所述无线电波输出确定单元把降低前的无线电波输出确定为所述发射方向上的无线电波输出。

6.根据权利要求1所述的无线电波控制设备(1)，其中，所述发射范围确定单元(20)通过从最小值起基于预定值增大发射预定无线电波的发射方向上的无线电波输出来确定各个发射方向上的无线电波发射范围。

7.根据权利要求6所述的无线电波控制设备(1)，其中，所述发射范围确定单元(20)包括：

无线电波输出判断单元(41)，该无线电波输出判断单元增大所述发射方向中的一个发射方向上的无线电波输出，并且判断在增大后使用增大的无线电波输出覆盖所述发射方向的发射范围相比于增大前的发射范围是否增大了预定程度或更多；和

无线电波输出确定单元(42)，当所述无线电波输出判断单元(41)判定增大后的发射范围相比于增大前的发射范围没有增大所述预定程度或更多时，所述无线电波输出判断单元把增大前的无线电波输出确定为所述发射方向上的无线电波输出。

8.根据权利要求7所述的无线电波控制设备(1)，其中，当增大前的无线电波输出是0时，所述无线电波输出确定单元(42)确定不在所述发射方向上发射无线电波。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的无线电波控制设备(1)，其中，所述通信目标设备是RFID标签。

10.一种无线电波控制系统(9)，该无线电波控制系统包括：

天线(2a)，该天线在多个发射方向上发射预定无线电波；

与所述天线(2a)相连的无线电波控制设备(1)；以及

测量设备(4)，该测量设备与所述无线电波控制设备(1)相连并测量到物体的距离，其中

所述无线电波控制设备(1)包括：

检测单元(10)，该检测单元检测所述天线(2a)在所述发射方向中的各个发射方向上发射所述预定无线电波的发射范围内的除了通信目标设备之外的其它物体；和

发射范围确定单元(20)，该发射范围确定单元按照以下方式确定所述发射方向中的各个发射方向上的发射范围，即，在所述通信范围内不造成非通信区域，该非通信区域是当在能够使用所述预定无线电波与所述通信目标设备通信的预定通信范围内发射所述预定无线电波，并且所述预定无线电波在所述物体上被反射时造成的。

11.一种无线电波控制方法，该无线电波控制方法包括以下步骤：

检测无线电波发射单元在多个发射方向中的各个发射方向上发射预定无线电波的发射范围内的除了通信目标设备之外的其它物体；和

按照以下方式确定所述发射方向中的各个发射方向上的发射范围，即，在能够使用所述预定无线电波与所述通信目标设备通信的预定通信范围内发射所述预定无线电波，并且在所述通信范围内未造成当所述预定无线电波在所述物体上被反射时造成的非通信区域。

Images