CN111033576A - 闸门装置和闸门装置中的方法 - Google Patents

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Abstract

为实现能够无障碍通过的进入/离开系统或自动检票闸门系统而没有误动作。根据本公开，提供了一种闸门系统，包括：定位单元，其用于获取多个无线通信终端的位置；以及认证单元，其用于执行认证，用于基于由定位单元获取的所述无线通信终端的所述位置来确定所述无线通信终端能否通过闸门。利用这种配置，能够实现能够无障碍通过的进入/离开系统或自动检票闸门系统而没有误动作。

Description

闸门装置和闸门装置中的方法
技术领域
本公开涉及闸门装置和该闸门装置中的方法。
背景技术
常规而言，例如，下面的专利文献1公开了非接触式自动检票系统。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.2001-148038
发明内容
本发明要解决的问题
在如以上专利文献中公开的自动检票系统中，如果非接触卡被保持在检票机上方，那么确定是否允许进入。在允许进入的情况下，打开检票区的闸门。
相比之下，可以想到无需持卡就能通过检票区的无障碍(tapless)检票系统。但是，在这个系统中，需要增加检票机与用户所持有的设备(标签)之间的通信距离。作为增加通信距离的结果，推测与要通过的闸门不同的闸门(例如，旁边的闸门)被打开。
这里，“无障碍”包括不用IC票接触检票机的读取器/写入器单元，并且不执行保持操作。
那么，需要实现使得能够无障碍通过而没有误动作的自动检票系统。
问题的解决方案
根据本公开，提供了一种闸门装置，包括：定位单元，其测量多个无线通信终端的位置；以及认证单元，其执行认证，用于基于由定位单元已经测量的无线通信终端中的每一个终端的位置的每一个来确定是否允许无线通信终端中的每一个终端通过闸门。
此外，根据本公开，提供了一种闸门装置中的方法，该方法包括：测量多个无线通信终端的位置；以及执行认证，用于基于由已经测量的无线通信终端中的每一个终端的位置的每一个来确定是否允许无线通信终端中的每一个终端通过闸门。
发明的效果
根据本公开，可以实现能够无障碍通过而没有误动作的自动检票系统。
要注意的是，上述效果不必是受限的，并且与上述效果一起或代替上述效果，可以展现本说明书中示出的任何效果或者可以从说明书中掌握的其它效果。
附图说明
图1是图示从上方看的检票区的示意图。
图2是图示针对每个闸门使来自闸门安装设备的天线的辐射无线电波范围A10变窄的方法的示意图。
图3是图示从上方看的检票区的示意图。
图4是用于图示通过使用三个锚来确定标签的坐标的原理的示意图。
图5是用于图示通过使用三个锚来确定标签的坐标的原理的示意图。
图6是用于图示通过使用三个锚来确定标签的坐标的原理的示意图。
图7是用于图示通过使用三个锚来确定标签的坐标的原理的示意图。
图8是用于图示使用UWB中的脉冲信号的优点的示意图。
图9是用于图示使用UWB中的脉冲信号的优点的示意图。
图10是用于图示使用UWB中的脉冲信号的优点的示意图。
图11是图示从上方看的检票区的示意图。
图12是图示仅使用高精度定位的情况的示意图。
图13是图示仅使用高精度定位的情况的示意图。
图14是图示其中使得已经经过认证并且已经通过检票区的标签在一定时间段内不响应命令的示例的示意图。
图15是图示用于低精度定位的序列的示意图。
图16是图示在锚已经指定标签ID之后如何对认证意图检测位置附近的特定标签执行连续的24次距离测量的示意图。
图17是图示这样的序列的示意图，沿着该序列标签ID获取命令从锚传输到每个标签，并且标签ID从每个标签获取。
图18是图示这样的序列的示意图，沿着该序列在已经从每个标签获取标签ID之后执行低精度定位。
图19是用于图示在对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议的示意图。
图20是用于图示在对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议的示意图。
图21是用于图示在对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议的示意图。
图22是用于图示在对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议的示意图。
图23是用于图示在对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议的示意图。
图24是用于图示在对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议的示意图。
图25是用于图示在对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议的示意图。
图26是用于图示用于改善抗噪声性的扩展码系统的示意图。
图27是用于图示用于改善抗噪声性的扩展码系统的示意图。
图28是图示在针对每个闸门执行控制的情况下锚的命令如何冲突的示意图。
图29是图示在一个时隙中随机移位的RF分组的传输定时的示意图。
图30是图示其中命令传输和响应接收的定时被顺序地移位以防止在标签ID获取中的RF分组冲突的示例的示意图。
图31是图示自动检票系统的功能和配置的示例的框图。
图32是图示其中提供有用于检票区的锚和用于站场的定位的锚160作为锚的示例的示意图。
图33是图示其中与命令传输并行地顺序执行定位计算的示例的示意图。
图34是图示其中标签的状态转换被恢复的示例的示意图。
图35是图示其中在通过闸门之后减去标签的余额金额的示例的示意图。
图36是图示其中通信功能被打开/关闭的示例的示意图。
图37是图示在服务器上集中管理余额金额的方法的示意图。
图38是图示其中将应用ID添加到标签ID获取命令的示例的示意图。
图39是图示在检票区的相反侧上进行位置检测之后防止两次减去余额的方法的示意图。
图40是图示在锚和标签彼此通信的情况下的直达波和反射波的示意图。
图41是图示在锚对传输数据进行传输的情况下在标签处接收到的直达波和反射波的示意图。
图42是图示锚和标签之间的由锚确定的距离测量值与距离测量误差之间的关系的特性图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本公开的优选实施例。要注意的是，在本说明书和附图中，相同的标记附于具有基本相同的功能配置的部件，并且将省略重复的描述。
要注意的是，将以以下顺序给出描述。
1.背景
2.用于实现室内高精度定位的技术(UWB)
2.1.定位原理的概要
2.2.用于实现无障碍检票的定位技术
2.3.UWB定位技术
3.包括定位的通信协议
3.1.概要
3.2.在针对整个检票区控制定位的情况下的通信协议
3.2.1.在仅使用高精度定位的情况下的协议
3.2.2.低精度定位和高精度定位的组合
3.2.3.在预先收集标签ID的情况下的协议
3.2.4.认证通信
3.2.5.用于提高通信性能的方法
3.2.6.检票区旁边的柜台的处置
3.3.在针对每个闸门执行控制的情况下的通信协议
3.3.1.协议
3.3.2.对RF分组冲突的抵抗
3.3.3.在假设分组冲突被容忍的情况下的系统
4.自动检票系统的功能和配置的示例
5.实施例的进一步的变型例
5.1.对检票区以外的应用
5.2.与命令传输并行地执行定位计算的示例
5.3.恢复标签的状态转换的示例
5.4.在通过闸门之后减去标签的余额金额的方法
5.5.用于防止双倍收费的措施
5.6.针对UWB的反射波的对策
5.7.针对距离测量误差的对策
5.8.用于改善定位精度的策略
1.背景
首先，将描述通过已知技术(例如，Wi-Fi、蓝牙(注册商标)和RFID)实现无障碍检票的问题以及用于解决该问题的方法。为了通过无线通信实现无障碍检票，需要能够确保更长的通信距离的无线技术来代替当前在检票区中使用的基于NFC(大约10cm的通信距离)的通信技术。
这里，将假设应用了能够确保1至10m的通信距离的当前和一般使用的技术(诸如Wi-Fi、蓝牙(注册商标)和RFID)进行描述。图1是图示从上方看的检票区的示意图。如图1中所示，检票区包括八个闸门(Gate_1至Gate_8)。如图1中所示，通过检票区的人300持有无障碍设备400。无障碍设备400与为每个闸门安装的闸门安装设备500通信。在成功认证的情况下，闸门打开。
在这种情况下，假设如图1中所示，由于例如无线电波的过度传播而增加的通信距离造成与要通过的闸门不同的闸门的闸门安装设备500与无障碍设备400通信，由此打开非预期的闸门。例如，虽然人300试图通过图1中所示的Gate_5，但是由试图通过检票区的人300持有的无障碍设备400有可能与安装在Gate_4中的闸门安装设备500通信，而Gate_4可能被打开。
因此，作为解决方案，可以想到调整安装在特定闸门处的设备的无线电波强度用于使通信距离仅与该闸门匹配。遗憾的是，在这种方法中，人所持有的标签的天线的方向性以及诸如温度和湿度之类的环境变化改变了预期的通信距离。出于此原因，可以预见，如上所述，无线电波的过度传播造成另一个闸门被打开，或者由于通信距离缩短而引起的不良通信造成目标闸门无法被打开。
为了解决如上所述的问题，本发明人首先假设以下两种方法。
1.向安装在闸门处的设备的天线给出方向性，并将辐射无线电波范围缩小到特定区域。如图2中所示，在这种方法中，对于每个闸门，来自闸门安装设备500的天线510的辐射无线电波范围A10变窄。
2.通过定位技术来确认持有标签的人通过闸门的意图，并且在可以确认通过闸门的意图的情况下执行认证通信。如图3中所示，在这种方法中，通过由定位技术检测人所持有的标签200进入与每个闸门对应的预定空间(由点划线包围的区域A2)来确认乘客通过闸门的意图。然后，执行认证通信以打开与该空间对应的闸门。
在下面描述的实施例中，将描述用于实现上述“2.”的方法的系统和通信协议。
2.用于实现室内高精度定位的技术(UWB)
下面将描述用于实现室内高精度定位的定位原理和技术(UWB)的概要。
2.1.定位原理的概要
首先，将描述如图4中所示的通过使用三个锚100、102和104来确定标签200的坐标(x，y)的原理。要注意的是，锚100、102和104的相应坐标(Xa，Ya)、(Xb，Yb)和(Xc，Yc)是已经已知的。注意的是，锚是安装在检票区中的装置(无线通信装置)，并且标签是由通过检票区的人所持有的设备(无线通信终端)。标签可以是移动设备，诸如移动电话或智能电话。
首先，注意如图5中所示的锚100和标签200。在锚100和标签200之间执行通信。命令从锚100传输到标签200。响应从标签200返回到锚100。锚100的命令传输时间、标签200的命令接收时间、标签200的响应传输时间以及锚100的响应接收时间分别被定义为T1、T2、T3和T4。这里，锚100与标签200之间的距离L1可以通过将命令和响应的传送时间(T2-T1和T4-T3)乘以光速c并将总和除以二来确定。对于锚100，这意味着将标签200放置在半径为距离L1的圆上，如图6中所示。
接下来，还针对锚102和104执行参考图5描述的计算。确定锚102与标签200之间的距离L2以及锚104与标签200之间的距离L3。然后，如图7中所示，为锚102和104绘制半径为L2和L3的圆。三个圆重叠的部分(交集)是要确定的标签200的位置。
如上所述，可以通过至少三个锚与标签之间的通信来检测标签的位置。增加与标签通信的锚的数量可以提高位置检测的精度。
2.2.用于实现无障碍检票的定位技术
GPS是用于实现定位的最具代表性的技术。遗憾的是，由于例如GPS不适合于室内定位并且具有以米为单位的精度，因此GPS难以应用于上述无障碍检票。
屋顶位于检票区上方。室内定位能力对于使用定位技术实现无障碍检票至关重要。此外，需要大约几十厘米的定位精度。满足条件的技术包括超宽带(UWB)。下面将描述可以通过UWB执行高精度定位的原因。
2.3.UWB定位技术
UWB意味着超宽带无线系统。UWB的特征是用大约一纳秒的非常短的脉冲信号执行定位。将参考图8、9和10描述使用脉冲信号的优点。要注意的是，无线电波的传播时间是通过脉冲的峰之间的时间迟延来计算的。
图8和9图示了具有宽脉冲宽度的传输波形和接收波形。如图8中所示，在理想状态下，在无线电波的传输和接收期间没有噪声发生，并且传输波形和接收波形完全相同。因此，可以根据传输波形和接收波形的脉冲的峰之间的时间延迟来确定传播时间。但是，实际上噪声会发生，并且如图9中的虚线所指示的，接收波形不同于传输波形。因此，接收波形的峰不同于理想状态下的峰，并且不能准确地确定传播时间。这里，由于在计算距离时将传播时间乘以光速，因此一纳秒的传播时间延迟会造成30cm的误差。
相比之下，如图10中所示，窄脉冲宽度减少了在嘈杂环境中的传播时间延迟，并使得能够进行高精度定位。使用UWB的优点是，即使在嘈杂的环境中，如图10中所示具有非常短脉冲宽度的脉冲信号也使得能够进行准确的距离测量。
3.包括定位的通信协议
下面将描述用于实现无障碍检票的协议。
3.1.概要
将描述在针对整个检票区控制定位的情况下和在针对每个闸门控制定位的情况下的两种通信协议。首先，将定义锚和标签。锚传输用于标签的距离测量和认证的命令。标签传输对从锚接收的用于定位和认证的命令的响应。要注意的是，在NFC中，锚与读取器/写入器(RW)对应，而标签与例如卡和移动设备对应。
在该实施例中，仅UWB被用作通信的物理层。即，相同的频带被用于定位和认证通信。由于RF分组冲突，因此不能对定位和认证通信执行通过划分频域的同时通信。只能在时域上顺序执行通信。在基本序列中，重复定位和认证的序列，例如，定位通信到认证通信到定位通信到认证通信。参考图4至图7描述的到达时间双路方法被用作距离测量的方法。这里，在距离测量中，标签的从命令接收到响应传输的时间(即，标签中的命令处理时间)是固定的，并且锚预先知道该规范。即，在命令和响应中不传送时间信息。
3.2.在针对整个检票区控制定位的情况下的通信协议
将描述在针对整个检票区控制定位的情况下的通信协议。图11是图示从上方看的检票区的示意图。图11图示了在检票区附近持有标签200的人300。图11中所示的检票区包括八个闸门(Gate_1至Gate_8)。人们在图中自下向上通过右侧六个闸门(Gate_3至Gate_8)。人们在图中自上向下通过左侧两个闸门(Gate_1和Gate_2)。此外，在图11中，例如，六个锚110、112、114、116、118和120处置整个检票区，并且通信范围内的大约50个标签200被寻址。注意的是，由虚线包围的区域A1与通信范围对应，并且由点划线包围的区域A2与认证意图检测位置对应。锚110、112、114、116、118和120检测与认证意图检测位置对应的区域A2中的标签，并且对该标签执行认证通信以确定是打开还是关闭闸门。
3.2.1.在仅使用高精度定位的情况下的协议
这里，将描述在仅使用高精度定位(精细定位)的情况下的通信协议。图12和13是图示仅使用高精度定位的情况的时序图。这里，将描述锚110与50个标签(标签1至50)通信的情况。如图12中所示，首先，锚110传输距离测量命令。之后，锚110在每个时隙定时等待响应。这里，用于对距离测量命令的响应的时隙的数量被设置为32。提供时隙的原因是为了减少来自标签200的响应分组冲突的概率。已经接收到距离测量命令的每个标签随机地确定要执行返回的时隙的定时，并且将响应与标签的标签ID一起传输。
接下来，锚110多次执行上述命令-响应序列。如图13中所示，这里执行了24次命令-响应序列。执行多次命令-响应序列的原因是为了提高距离测量的精度。例如，计算24次命令-响应序列中的距离测量值的平均值可以进一步增强精度。此外，原因是确保即使发生分组冲突也可以执行定位。例如，在图12的第一序列中，标签2的响应与标签50的响应发生冲突。24次的序列使得即使发生冲突也能够对每个标签进行准确定位。
序列的数量越多，可以执行的距离测量的精度越高。但是，假设增加的序列的数量增加了用于定位的通信时间，并且不能确保认证通信的时间。因此，期望考虑这一点来设置序列的数量。
之后，锚112、114、116、118和120顺序地执行相同的操作。这里，来自锚110、112、114、116、118和120的所有信息不一定是定位所必需的。只要有来自最少三个锚的信息可用，就可以执行定位。距离测量信息的条数越多(即，锚的数量越多)，精度越高。但是，要注意的是，与上述情况一样，锚的数量的增加也增加了用于距离测量的通信时间，并且不能确保认证通信的时间。期望考虑这一点来确定锚的数量。在每个锚执行距离测量之后，对已经通过定位确认了在认证意图检测位置(图11中的区域A2)中存在的标签执行认证通信。因此，并非对所有标签都执行认证通信，并且可以显著降低通信负荷。
仅使用高精度定位的上述方法的优点在于，与稍后描述的使用高精度定位和低精度定位的方法相比，协议的控制是简单的。但是，同时不可否认的是，响应分组的冲突会造成一些标签不可检测。
针对这个缺点的可能对策包括时隙的数量、每个锚处的命令-响应序列的数量以及锚的数量的增加。即，该方法通过增加命令-响应序列的数量来降低由于分组冲突而引起的丢失的概率。相比之下，在这种方法中，距离测量通信时间增加，并且可能无法确保用于认证通信的时间。
此外，在时隙的数增加的情况下，距离测量的精度可能会降低。具体而言，在锚和标签的晶体振荡器的频率之间发生误差的情况下，时隙的数量越多，误差累积越多，从而导致距离测量误差的增加。作为对策，标签的响应定时被随机化，并且多次执行求平均。由此可以确保一定程度的精度。
作为防止分组冲突的另一种对策，如图14中所示，可以想到通过使已经经过认证并已经通过检票区的标签200在一定时间段内不响应命令来降低分组冲突的可能性。在图14所示的示例中，通过使由双点划线包围的区域A3中的标签在一定时间段内不响应命令(因为标签已经通过了检票区)，降低了分组冲突的可能性。
3.2.2.低精度定位和高精度定位的组合
从上述观点出发，将描述在将低精度定位(粗略定位)和高精度定位(精细定位)组合的情况下的通信协议。该通信协议可以进一步减少分组冲突。在这种方法中，通过由低精度定位确定每个标签200的近似位置并且仅针对认证意图检测位置附近的标签200执行上述高精度定位，降低了分组冲突的可能性。
图15是图示用于低精度定位的序列的示意图。这里，首先，执行图15中所示的低精度定位。具体而言，从锚110传输距离测量命令，并且32个时隙接收标签200的响应。即，用于对距离测量命令的响应的时隙的数量被设置为32。虽然这种通信在图12和13中执行了24次，但这里仅执行一次该通信。此外，响应包括已经传输了响应的每个标签的ID(标签ID)。接下来，锚112、114、116、118和120执行类似的通信，并且距离测量和定位被执行。虽然此时，由于仅对每个标签200执行了很少的距离测量，因此不能执行高精度定位，但是可以掌握标签200的近似位置。
接下来，基于关于从上述低精度定位获得的近似位置的信息，仅针对认证意图检测位置(图11中所示的区域A2)附近的标签200执行上述高精度定位。通过预先从标签200接收响应，在锚110这一侧关联并获取每个标签200的位置和标签ID。因此，用于高精度定位的命令可以仅传输到认证意图检测位置附近的标签200。
具体而言，如图16中所示，在锚110已经指定标签ID之后，针对认证意图检测位置附近的特定标签200执行连续的24次距离测量。要注意的是，此时的时隙被固定为0，并且执行上述晶体振荡器之间的频率误差的影响被最小化的高精度定位。出于这个原因，锚110将用于指定标签ID和时隙(时隙0)的信息与距离测量命令一起传输。对于锚112、114、116、118和120类似地执行这种距离测量，并且确认特定标签200是否在认证意图检测位置中。然后，高精度定位的这个序列也被应用于认证意图检测位置附近的其它标签200。之后，对已经确认在认证意图检测位置中存在的标签200执行认证通信。
这种方法的优点在于，与仅执行高精度定位的情况相比，由于首先掌握了标签200的近似位置而仅针对认证意图检测位置附近的标签执行高精度定位，可以更高效地执行通信。要注意的是，由于使用时隙系统，因此在低精度定位中上述晶体振荡器之间的频率误差会造成距离测量误差。低精度定位可以认为是如此。此外，与仅执行上述高精度定位的情况相比，在高精度定位中将时隙指定为0使得能够进行进一步的高精度定位。要注意的是，类似于仅执行高精度定位的情况，有轻微可能性响应分组的冲突造成一些标签200不可检测。
3.2.3.在预先收集标签ID的情况下的协议
接下来，将描述通信协议。沿着该通信协议，收集在通信范围(图11中所示的区域A1)中并且未通过检票区的标签的ID，并且顺序地执行低精度定位和高精度定位。这种方法可以降低响应分组的冲突的概率。如图17中所示，首先，锚110将标签ID获取命令传输到每个标签200。之后，锚110在每个时隙定时等待响应。要注意的是，这里，时隙的数量被设置为32。已经接收到标签ID获取命令的每个标签200确定要执行返回的时隙的定时，并且将响应与标签200的标签ID一起传输。因此，锚110可以收集通信范围中的标签200的ID。
之后，锚112、114、116、118和120顺序地执行相同的操作。此时，可以采用规范。在该规范中，已经由锚110获取的标签ID被作为参数添加到标签ID获取命令。在命令参数包括标签200的标签ID的情况下，已经接收到标签ID获取命令的每个标签200不返回响应。这个规范进一步降低了响应分组的冲突的概率。此外，在锚110具有足够宽的通信范围并且可以获取必要的标签ID的情况下，锚112、114、116、118和120不需要传输标签ID获取命令，并且下一步的低精度定位可以被执行。即，上述操作的目的是获取通信范围中的尽可能多的标签ID。
接下来，如图18中所示执行低精度定位。这里执行的低精度定位在以下几点与图15中描述的低精度定位不同。
(1)锚将已经获取的与时隙的数量相应的标签ID和每个标签的响应定时添加为要添加到定位命令的参数。
(2)在接收到的定位命令中的标签ID与某个标签的ID匹配的情况下，该标签在由定位命令指定的定时传输响应。
(3)在响应传输之后，执行标签的状态转换，使得标签在一定时间段内对标签ID获取命令不响应。
(4)每当定位命令被传输时，即使在标签ID相同的情况下，每个锚也指定与上次传输的响应定时不同的响应定时(随机化响应定时)。
如上所述，通过由上述(1)和(2)指定要进行距离测量的标签并指定响应定时，可以防止响应分组的冲突。此外，上述(3)是用于降低由于响应分组的冲突而不能检测标签的可能性的措施。具体而言，在整个序列中，重复进行从标签ID获取到低精度定位到高精度定位到认证通信。在这种情况下，由于响应分组的冲突，在获取标签ID时标签200可能不可检测。这里，如果在返回对距离测量命令的响应之后不对标签ID获取命令返回响应，那么可以降低在顺序执行标签ID的获取时响应分组的冲突的概率。存在不可检测标签200的概率可以被降低。此外，上述(4)可以最小化由于锚和标签的晶体振荡器之间的频率误差引起的距离测量误差。
在执行低精度定位之后，仅针对认证意图检测位置附近的标签200执行图12和13中所示的高精度定位，并且确认标签200是否处于认证意图检测位置。之后，对已经确认在认证意图检测位置中存在的标签执行认证通信。
这种方法的优点在于，可以可靠地降低在仅使用高精度定位的情况下的协议以及低精度定位和高精度定位的组合中描述的由于响应分组的冲突而无法检测到标签的存在的可能性。但是，要注意的是，如果通过执行上述状态转换而将标签200设置为不响应标签ID获取命令，那么不能处置离开检票区并立即再次进入检票区的人的情况。这种情况通过在一定时间段内将获取的标签ID持续地添加到低精度定位的命令作为参数来处置。这使得即使不能获取已经经过状态转换的标签ID也能够进行定位。可以确认标签在认证意图检测位置中的存在。
3.2.4.认证通信
仅针对已经检测到在认证意图检测位置中存在的标签200执行认证通信。即，将对应的标签ID添加到用于认证通信的命令。这里，在认证通信中，多个锚不必像定位中那样获得信息。仅需要一个锚与标签200通信并确认标签200是否具有通过闸门的权利。在那种情况下，需要选择多个锚110、112、114、116、118和120中的哪一个应当与标签200通信。该方法将在下面描述。
首先，由于已经知道要认证的标签200的位置，因此引用选择最接近标签200的锚的方法。这是因为越短的距离基本上导致越强的通信抗噪声性。相比之下，取决于环境，短距离并不一定意味着强抗噪声性。
这里，假设使用已经通过用于定位的通信而获得的信息。在定位中，基本上所有锚110、112、114、116、118和120都从每个标签200接收响应。那时，在锚110、112、114、116、118和120处解调时已经获得的信息(例如，SN比、错误校正次数以及连续通信的情况下的通信性能成功率)被保留。选择具有最佳特性的锚，并使其对期望的标签200执行认证。而且，在所选择的锚不能对响应解调特定次数的情况下，可以将执行认证的锚改变为从上述信息获得的锚之中具有次佳通信特性的锚。此外，也可以想到另一种方法。在该方法中，在标签200向锚110、112、114、116、118和120返回响应时，标签200也传输在对标签200进行解调时获得的信息。选择对标签具有最佳解调特性的锚。这些方法使得认证通信具有最稳定的通信性能。而且，特别地，在响应接收中，不必仅是已经传输命令的锚执行调制。每个锚200单独执行解调，并且采用其中未检测到错误的分组作为响应，从而可以进一步稳定通信性能。此外，作为这种方法的另一个效果，可以减弱从标签200返回响应时的RF输出，并且可以预期功耗的降低。要注意的是，稍后描述的服务器1000的选择单元1700选择如上所述的最优锚100。
3.2.5.用于提高通信性能的方法
这里，将描述通过使用在预先收集标签ID的情况下的协议来提高通信性能的方法。与上述认证通信的情况类似，在标签ID的获取中也不必仅是已经传输命令的锚来解调响应。即，通过还未传输命令的锚执行解调，增加标签ID获取的概率，从而可以提高通信效率。
在低精度定位中改善通信性能的方法包括在标签200以及锚110、112、114、116、118和120中在对上一次的标签ID获取命令进行解调时和对响应进行解调时都保留通过处理解调信号而获得的最优解调设置(例如，滤波器系数)，在执行低精度定位的情况下将设置切换到最优解调设置，以及在对于接收最优的状态下执行通信。这里，标签200知道锚110、112、114、116、118和120以什么次序传输命令，即，标签200预先知道哪个锚已传输命令。这些可以作为规范预先确定。此外，如图18中所示，锚110、112、114、116、118和120在低精度定位的距离测量命令中为每个标签200指定响应定时，从而锚110、112、114、116、118和120预先知道哪个标签200传输响应。因此，可以在响应接收之前针对锚110、112、114、116、118和120以及标签200中的每一个设置对应的最优解调条件。
与低精度定位的情况类似，在高精度定位中，从低精度定位的通信获得的最优解调条件期望被预先设置。此外，如图16中所示，通信在高精度定位中被执行多次。每次接收到每个命令和响应时顺序地优化解调状态使得能够在最优条件下进行连续通信。类似于在高精度定位中，预先设置从高精度定位的通信获得的最优解调条件、或每次接收到用于认证的命令和响应时顺序地优化解调状态可以被应用于认证通信。此外，作为考虑到协议的措施，可以通过将同时读取除关于距离测量的信息以外的信息的功能(例如，余额确认)添加到高精度定位的命令来减少认证时的命令和响应的数量，从而可以增强通信效率。要注意的是，稍后描述的服务器1000的接收处理单元1200如上所述优化解调时的条件。
3.2.6.检票区旁边的柜台的处置
如图11中所示，在检票区旁边提供有柜台150。检票区旁边的柜台150不需要具有与检票区同步的系统。仅在接收到来自使用检票区的人的询问的情况下，柜台150才需要工作。出于这个原因，对于柜台150，需要考虑与针对检票区的闸门不同的处置。但是，仅针对柜台150构造分离的定位系统涉及成本。出于这个原因，柜台150执行诸如NFC之类的接口，其通过使用标签200进入特定距离的事实作为触发来启动认证通信。在这种情况下，可以将安装在柜台150处的锚的数量减少到一个，并且可以降低成本。此外，类似的事物可以应用于放置在柜台150处的收费机。
3.3.在针对每个闸门执行控制的情况下的通信协议
接下来，将描述针对每个闸门执行控制的情况。图19是图示在针对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议的示意图。下面将描述在针对每个闸门执行控制的情况下的通信系统和协议。
3.3.1.协议
在图19中，每个锚100的通信距离可以比在上述在针对整个检票区控制定位的情况下的通信协议中假设的通信距离短。即，与针对整个检票区控制定位的情况相比，一个锚100不检测更多的标签。在那种情况下，不一定需要执行低精度定位。下面的描述将假设重复从标签ID获取到高精度定位到认证通信的序列。
如图20中所示，距锚100的通信距离不仅被设置为仅处置一个闸门，而且还考虑到由于例如环境引起的变化而使得能够进行更长距离的通信。图20图示了锚130具有使得能够与旁边的闸门进行通信的通信距离。类似的事实也适用于其它锚100的通信距离。每个闸门自主地控制通信，并且不与另一个闸门同步。在这种情况下，如图21中所示，RF分组可能在相邻的闸门处提供的锚处发生冲突。图21图示了在相邻的闸门处提供的两个锚130和132处发生冲突的RF分组。
即使在假设在闸门之间传输命令的锚的定时同步的情况下，如图22中所示，RF分组也可能在相邻的闸门处提供的锚处发生冲突。图22图示了在相邻的闸门处提供的两个锚130和132处发生冲突的RF分组。
因此，如图23中所示，锚传输命令的定时需要每两个闸门进行同步。在图23的示例中，闸门1和闸门2被同步，闸门3和闸门4被同步。这防止了RF分组在图23中所示的闸门1的锚130和闸门3的锚134处的冲突。
但是，通信距离在很大程度上取决于环境。如果通信距离如图24所示而改变，那么即使在图23的情况下也高度假设发生冲突。在图24的示例中，来自闸门1的锚130的命令与来自闸门3的锚134的命令冲突。此外，当多个标签200返回响应时，RF分组的冲突也引起类似的问题。
为了避免上述情况，如图25中所示，提供了三个或更多个闸门。执行每三个闸门执行同步的控制。在要同步的锚之间留有足够的距离。由此可以想到防止分组冲突。如图25中所示，闸门1的锚130与闸门4的锚136的RF分组不冲突。注意的是，由于顺序地移位三个闸门处的锚的命令传输定时以防止RF分组冲突，因此高精度定位所花费的时间可能相对较长。
3.3.2.对RF分组冲突的抵抗力
这里，将描述对RF分组冲突的抵抗力。在通常的无线通信中，安装了扩展码系统以改善噪声抵抗力。这里，将参考图26和27概述扩展码系统。如图26的左图所示，传输侧通过使用扩展码[1 0 0 1 01 1]执行EXOR处理来扩展数据“0”和“1”，并且在扩展之后传送信号。解调侧可以通过用与传输侧相同的扩展码对接收信号执行EXOR处理来对传输数据进行解调。这里，解调侧预先知道传输侧的扩展信号。
与图26类似，图27图示了已经在传输侧扩展的信号和已经在接收侧解调的信号。如图27中所示，在解调侧的扩展信号与传输侧的扩展信号不同的情况下，无法对传输数据进行解调，仅将其确定为噪声。
这里，假设图28中所示的情况。具体而言，假设锚130和锚138的命令在标签300处发生冲突。此外，假设标签300预先知道锚138的扩展码。在这种情况下，如图26和27中所示，标签300通过参考扩展码将来自锚130的命令视为噪声，而标签300能够解调锚138的命令。但是，要注意的是，这取决于标签300处来自锚138的RF接收信号的电平。此外，将类似的事实应用于在锚处多个标签响应发生冲突的情况。
这里，规定UWB定位通信的IEEE使用扩展码系统。此外，如图29中所示，通过有意地且随机地在一个时隙中移位RF分组的传输定时来处置RF分组冲突。即，即使在RF分组发生某种程度的冲突的情况下，与IEEE规定的方法类似的方法也使得能够进行分组解调。但是，要注意的是，会发生由于扩展而引起吞吐量减小的缺点。下面将假设在一定程度上容忍RF分组冲突的情况下进行描述。
3.3.3.在假设容忍分组冲突的情况下的系统
在每个闸门自主地执行通信而没有同步的情况下的分组冲突的模式将在下面以标签ID获取到高精度定位到认证通信的序列列出。要注意的是，双头箭头指示冲突。
标签ID获取响应
Figure BDA0002394608620000201
标签ID获取响应
标签ID获取响应
Figure BDA0002394608620000202
标签ID获取命令
标签ID获取响应
Figure BDA0002394608620000203
高精度定位命令/响应
标签ID获取响应
Figure BDA0002394608620000204
认证通信命令/响应
标签ID获取命令
Figure BDA0002394608620000205
标签ID获取命令
标签ID获取命令
Figure BDA0002394608620000206
高精度定位命令/响应
标签ID获取命令
Figure BDA0002394608620000207
认证通信命令/响应
高精度定位命令/响应
Figure BDA0002394608620000208
高精度定位命令/响应
高精度定位命令/响应
Figure BDA0002394608620000209
认证通信命令/响应
认证通信命令/响应
Figure BDA00023946086200002010
认证通信命令/响应
标签ID获取响应和标签ID获取响应的冲突在模式当中可能具有最高概率。这是因为，由于假设标签ID获取响应是通过使用时隙连续传输的，因此长时间分组被传输到RF。
这里，每个序列中的RF分组冲突将更清楚，如下所述。
标签ID获取：如果由于冲突而无法获取标签ID，那么根本无法执行后续通信。因此，期望防止这里的不良通信。
高精度定位：与一个锚执行多次通信。虽然此时随机发生RF分组冲突，但是即使无法执行若干次通信也可以进行定位。但是，要注意的是，存在减小精度的权衡。
认证通信：如果通信失败，那么可以通过例如超时/重传请求进行恢复。但是，注意的是，存在增加通信时间的权衡。
因此，总而言之，在扩展码被指派给标签的同时，系统被同步以防止在标签ID获取中的分组冲突。替代地，扩展码被预先指派给每个标签。在高精度定位和认证通信中，以指派的扩展码扩展数据并允许每个闸门自主通信的方法作为系统被认为是高效的。
例如，在图30中，在标签ID获取中，以锚2和20到锚8到锚14的次序，命令传输和响应接收的定时被顺序地移位，以防止RF分组冲突。由于锚2和锚20彼此足够远并且RF分组不冲突，因此可以在相同的定时传输命令。之后，将一定的时间段用于高精度定位和认证通信，并且在闸门之间没有任何特定同步的情况下执行自主通信。这里，虽然在标签ID获取中可以想到来自多个标签200的响应的冲突，但是通过多个锚对响应进行解调来处置冲突。
4.自动检票系统的功能和配置的示例
图31是图示自动检票系统的功能和配置的示例的框图。如图31中所示，锚100连接到服务器1000。服务器1000包括传输处理单元1100、接收处理单元1200、定位单元1300、认证单元1400、闸门控制单元1500、结算处理单元1600、选择单元1700、数据库1800和错误检测单元1900。
传输处理单元1100执行用于经由锚100将传输数据向标签200传输的处理。例如，传输处理单元1100执行用于向标签200传输例如距离测量命令、标签ID获取命令、标签ID以及用于指定时隙的信息的处理。此外，传输处理单元1100执行用于调制传输数据的处理。接收处理单元1200执行用于从标签200接收诸如响应和标签ID之类的各种数据的处理。此外，接收处理单元1200执行用于对接收到的数据进行解调的处理。
定位单元1300包括第一定位单元1310和第二定位单元1320。第一定位单元1310通过执行上述低精度定位来测量标签200的位置。第二定位单元1320通过执行上述高精度定位来获取标签200的位置。
认证单元1400对标签200进行认证。可以使用通常方法作为认证方法。例如，如果从标签200接收到指示铁路公司的类型信息的信息和余额金额信息，那么在接收到的类型信息与预先在服务器1000的数据库1600中注册的类型信息匹配并且余额金额等于或大于一定水平的情况下，认证单元1400确定认证成功。
闸门控制单元1500控制安装在检票区处的闸门800。在认证单元1400的认证成功的情况下，闸门控制单元1500控制闸门800，使得闸门800打开。此外，在认证单元1400的认证失败的情况下，闸门控制单元1500控制闸门800，使得闸门800关闭。
在认证单元1400的认证成功的情况下，结算处理单元1600执行从标签200的余额金额中减去预定钱数的处理。相减的结果经由锚100从传输处理单元1100传输到标签200。选择单元1700在执行定位和认证时执行选择最优锚100的处理。服务器1000侧所需的各种信息存储在数据库1600中。错误检测单元1900通过诸如奇偶校验之类的方法来检测接收到的数据是否包含错误。
此外，标签200包括传输处理单元210、接收处理单元220、ID保持单元230、操作输入单元240、余额金额信息保持单元250和显示单元260。传输处理单元210执行用于将传输数据传输到锚100的处理。例如，传输处理单元210执行用于将例如对距离测量命令的响应、标签ID和余额金额信息传输到锚100的处理。此外，传输处理单元210执行用于调制传输数据的处理。接收处理单元220执行用于从锚100接收例如距离测量命令、标签ID获取命令、标签ID、用于指定时隙的信息以及结算之后的余额金额信息的处理。此外，接收处理单元210执行用于对接收到的数据进行解调的处理。
ID保持单元230是保持标签的标签ID的存储器。此外，ID保持单元230保持各种其它信息。操作输入单元240包括例如触摸传感器。来自用户的操作信息被输入到操作输入单元240。余额金额信息保持单元250是保持关于余额金额的信息的存储器。显示单元260包括例如液晶显示器。
要注意的是，图31中所示的服务器1000和标签200的部件可以包括硬件(电路)或诸如CPU之类的中央算术处理装置和用于使中央算术处理装置起作用的软件(程序)。
5.实施例的进一步的变型例
将基于上述实施例描述进一步的变型例。
5.1.对检票区以外的应用
虽然在上面的描述中已经基本描述了检票区的系统，但是该实施例涉及例如在站场等中的定位，并且可以应用于掌握例如人流。在这种情况下，标签200可以在对站场的定位命令的处理期间在检票区处接收命令。在这种情况下，假设需要速度的检票处理被延迟。因此，期望将检票区处的定位命令与其它场所(站场或车辆)的定位命令系统分开，并且增加检票区处的命令处理的优先级。这使得即使在针对站场的定位期间也能够顺利通过检票区。
具体而言，如图32中所示，提供用于检票区的锚100和用于站场的定位的锚160作为锚。在步骤S10、S12、S14和S20中，在用于站场定位的锚160和标签200之间执行通信。针对来自锚160的命令传输来自标签200的响应。
相比之下，在步骤S16中从用于检票区的锚100传输标签200命令的情况下，锚160与标签200之间的通信被暂时停止，并且在步骤S18中响应从标签200传输到锚100。以这种方式，在接收到与检票区相关的命令的情况下，停止用于站场定位的命令的处理，并且对与检票区相关的命令的处理给予优先级。即，在接收到与检票区相关的命令的情况下，在接下来的一定时间段内不接收与站场定位相关的命令。提高针对检票区的命令处理的优先级使得即使在针对站场的定位期间也能够顺利地通过检票区。
5.2.与命令传输并行地执行定位计算的示例
虽然在上述实施例中六个锚110、112、114、116、118和120执行定位，但是并非所有锚110、112、114、116、118和120都需要在从标签200接收到响应之后执行定位计算。只要可以使用三条距离测量信息，那么基本上就可以进行定位。一旦三个锚收集到距离测量信息，就如图33中所示与命令传输并行地顺序执行定位计算。这有效地减少了时间。
图33左侧所示的序列图示了在六个锚110、112、114、116、118和120通过上述方法从标签200接收到响应之后执行针对标签200的定位计算的情况。相比之下，图33右侧所示的序列图示了这样的示例，其中，如果三个锚110、112和114接收到响应，那么基于接收到的信息在其余三个锚116、118和120的距离测量序列之间顺序执行定位计算。这可以减少定位计算完成之前的时间。
5.3.恢复标签的状态转换的示例
在使用上述收集标签ID的方法的情况下，例如，由于例如标签200的余额不足，闸门被关闭，并且持有标签200的人可以请求在柜台150进行处置。在这种情况下，假设如上所述由于标签200已经进行了状态转换以至于不响应标签ID获取命令，因此不能在柜台150处获取标签ID，并且不能执行通信。
为此，首先，在柜台150(包括例如收费机)处在通信中传输用于将转换状态恢复到原始状态的命令。此外，使标签200即使在状态转换之后也对命令做出响应。具体而言，如图34中所示，在步骤S30至S52中执行标签ID获取、低精度定位、高精度定位和认证的一系列处理并且由于例如标签200的余额不足而在柜台150处执行处置的情况下，在步骤S54中从用于柜台的锚170向标签200传输状态转换恢复命令。在步骤S56中，已经接收到状态转换恢复命令的标签200向锚170传输状态转换恢复响应。这使得在步骤S58中将标签ID获取命令从锚170传输到标签200，并且使得在步骤S60中将标签ID获取响应从标签200传输到锚170。标签ID获取响应包括标签ID。由于上述操作恢复了标签200的状态转换，因此锚170可以获取标签200的标签ID，并执行后续处理。
5.4.在通过闸门之后减去标签的余额金额的方法
根据上述实施例，例如，即使锚和标签间隔开，如果通信在一定程度上稳定，那么仅需要标签200中的余额等于或大于通过闸门所需的钱数的条件即可打开闸门。在通常的NFC检票区中，通信距离短，并且在从标签200减去通过检票区所需的钱数之后，闸门被打开。相比之下，根据实施例的方法，锚100可以在闸门被打开之后，从标签200中减去一定的钱数。这使闸门可以更快地打开，并且可以消除例如高峰时段期间的拥堵。
如图35中所示，在人通过闸门8的情况下，在锚处进行认证时，直到标签200通过由双点划线指示的区域A4的范围之前，标签200的余额被确认，并且在该人通过闸门之后减去一定钱数。这使得通过闸门的人流顺畅，并可以可靠地减少拥堵。
5.5.用于防止双倍收费的措施
在用户在通过检票区时具有两个标签200并且不清楚从哪个标签200减去钱数的情况下，可能从用户无意图使用的标签200中减去钱数。为了防止这种情况，用户可以通过从标签200的操作输入单元240执行操作来打开/关闭标签200的通过UWB的通信功能。图36图示了通过来自触摸面板242的操作来打开/关闭通信功能的情况以及通过在标签200上提供的机械开关244的操作来打开/关闭通信功能的情况。
此外，如图37中所示，可以采用在服务器600上集中管理余额金额的方法。在该方法中，余额金额未记录在每个标签200中，并且余额金额被记录在云的服务器600中。在图37中，服务器600侧可以基于标签ID识别出同一所有者具有标签200(Tag_1)的ID和标签202(Tag_2)的ID。出于这个原因，服务器侧预先保持用于将标签ID和所有者相关联的表。然后，例如，在特定时间段内获取同一个人的ID的情况下，不执行两次相减。在这种情况下，锚100可以仅获取标签ID而不执行认证通信。
此外，在用户具有应用不同的两个标签并且用户不打算使用的一个标签被锚捕获的情况下，认证会失败并且闸门可能被关闭。出于这个原因，应用ID由作为最初的命令的标签ID获取命令指定。
具体而言，如图38中所示，当在步骤S70中将标签ID获取命令从锚100传输到标签200和202时，用于指定应用的应用ID被添加到标签ID获取命令。这使得已经接收到标签ID获取命令的标签200和202当中与应用ID匹配的标签200能够返回响应。
此外，即使仅保持一个标签200，在标签200具有两个应用，可以在检票区侧通过两个应用中的任一个进行支付，并且两个应用ID中的某一个已经被传输到标签200的情况下，假设从用户无意图使用的应用中减去了钱数。在这种情况下，通过对操作输入单元240进行操作，可以激活和停用标签200的应用。
此外，为了防止在人缓慢通过检票区的情况下两次从标签200中减去一定钱数，在一定时间段内在同一地点检测到同一标签200的位置的情况下，不执行认证通信。具体而言，在一定时间段内在由图11中所示的点划线包围的区域A2中二次检测到同一标签200的情况下，不执行第二次认证通信。
此外，可以在检票区处提供用于检测人的传感器，并且一旦执行了认证，则在人离开检票区之前，不需要执行高精度定位和认证通信。在这种情况下，在执行认证通信之后，在由检票区处的传感器识别出人离开检票区之前，不执行与该人所持有的标签200的通信。
此外，记录进入检票区或从检票区离开。在顺序的“进入”到“进入”(或“离开”到“离开”)的情况下，在一定时间段内忽略第二次进入或离开，并且不执行认证。这种方法可以应用于以下情况：虽然已经在检票区处执行了相减，但是人没意识到这个事实，并且该人试图经过另一个检票区。在如图37中所示的ID管理类型的情况下，如果在一定时间段内获取了相同的ID，那么不执行钱数的第二次相减。
此外，如图39中所示，在人缓慢地通过该人可以从两个方向进入的检票区的情况下，位置检测在相反侧执行，并且从余额的相减可能执行两次。因此，在检测到相同标签ID的情况下，锚100不与标签200执行认证通信。例如，该情况与图39中的情况对应，其中，当标签200位于由点划线包围的区域A5中时，减去钱数，然后标签200位于由点划线包围的区域A6中。在这种情况下，在一定时间段内在两个区域A5和A6中检测到相同标签ID的情况下，在稍后检测到标签ID的区域A6中不执行认证通信。
此外，在用户同时持有诸如Suica(西瓜卡)之类的卡型设备和标签200并且用户忘记他/她持有标签200的情况下，如果用户将卡型设备保持在检票机上方，那么也从标签200执行相减。因此，在检测到标签200的情况下，检票侧停用读取器/写入器与Suica的通信。如果检票侧同时对Suica或票以及标签200进行处置(收费)，那么在进入的情况下删除标签200的进入记录。此外，在离开的情况下，钱数被返回到标签200。
5.6.针对UWB的反射波的对策
这里，将描述针对UWB的反射波的对策。UWB具有反射弱的特性。在反射波与直达波之间的距离差与通过将位速率和光速c相乘而获得的值匹配的情况下，可能无法进行正常通信。图40是图示在锚100和标签200彼此通信的情况下的直达波和反射波的示意图。直达波直接从锚100传送到标签200，而反射波被墙700反射并传送到标签200。
图41图示了在锚100传输“1”、“0”、“1”和“0”作为传输数据的情况下，由标签200接收到的直达波和反射波。如图40中所示，反射波的传送路径比直达波的传送路径长。出于这个原因，如图41中所示，由标签200接收反射波，该反射波在直达波之后具有延迟时间Δt的延迟。因此，如图41中所示，标签200要接收的接收波形是通过将直达波和反射波相加而获得的。这里，在延迟时间Δt与位速率匹配的情况下，如图41中所示，根据接收波形确定的接收数据为“1”、“1”、“1”和“1”，并且在接收数据中发生错误。
如图41中所示，在将反射波的传送距离与直达波的传递距离之差定义为Δd的情况下，可以通过将Δd除以光速来获得Δt。例如，在位速率为50[Mbps]的情况下，Δd大约为6m。因此，在位速率为50[Mbps]的情况下，由于检票区附近的墙壁，在Δd为6m的环境下，在接收数据中发生错误。
由于反射波在某种程度上通过空间和天线布置而固定，因此通过使用例如检票区的系统来改变反射波是不现实的。出于这个原因，为了克服协议侧的这个弱点，假设在反射波中发生通信错误，多次执行相同的通信，并且为每次通信改变位速率。这使得能够准确获取接收数据。
相比之下，在接收器侧并行地提供的多个位速率解调器增加了电路规模。出于这个原因，在该实施例中，使锚100与标签200之间传输/接收的数据的位速率可改变，并将其后要传输的数据的位速率写入分组报头。因此，在接收侧对接收数据进行解调时，通过基于已经写入分组报头中的位速率执行解调，可以无错误地对接收数据进行解调。
相比之下，关于分组报头的位速率，将反射波的传送距离与直达波的传送距离之差Δd设置为在正常状态下不可能的距离。如上所述，在位速率为50[Mbps]的情况下，Δd大约为6m。此外，在位速率为100[Mbps]的情况下，Δd大约为3m。在一个示例中，分组报头的位速率被设置为使Δd大约为100m的值。不能假设在检票区中直达波的传送距离与反射波的传送距离之差Δd为100m。可以抑制在接收到分组报头时在接收数据中发生错误。
此外，减弱RF的输出可以抑制反射波的影响。因此，每当传输来自锚的命令和来自标签的响应时，通过改变RF的输出，可以抑制反射波的影响。此外，可以通过来自锚的命令来设置来自标签的响应传输时的RF输出。
5.7.针对距离测量误差的对策
随着锚100与标签200之间的距离的增大，在测量锚100与标签200之间的距离时的距离测量误差(实际距离与距离测量值之间的误差)也增大。图42是图示由锚100获得的锚100与标签200之间的距离测量值(横轴)与距离测量误差(纵轴)之间的关系的特性图。距离测量误差取决于硬件特性，并且在某种程度上难以减小距离测量误差。
出于这个原因，如图42中所示的特性被预先掌握，根据距离测量值进行的校正被执行，并通过使用经校正的值执行定位计算。例如，在图42中，在距离测量值为0.2m的情况下，将距离测量值校正5cm，而在距离测量值为5m的情况下，将距离测量值校正30cm。这抑制了距离测量误差，并且使得能够进行高精度定位。
5.8.用于改善定位精度的策略
在高精度定位(精细定位)中，可以想到如图16中所示的多次执行用于定位的通信，并且在测量锚100与标签200之间的距离时将距离测量值的平均值用于定位计算。此时，在由于例如噪声的影响而导致用于距离测量的通信不成功并且通信的次数少的情况下，由于用于平均的母体参数减小，因此可预测出距离测量值的误差增大。关于这个问题，可以通过从定位计算的目标中去除在通信的次数少的情况下获得的距离测量值来解决上述问题。
虽然以上已经参考附图详细描述了本公开的优选实施例，但是本公开的技术范围不限于这种示例。显然，本公开的领域的普通技术人员可以在权利要求书中阐述的技术构思的范围内做出各种变更或修改。可以理解这些变更或修改自然落入本公开的技术范围内。
此外，本文描述的效果仅仅是说明性或示例性的，而不是限制性的。即，根据本公开的技术可以与上述效果一起或代替上述效果而具有对本领域技术人员而言从说明书的描述显而易见的其它效果。
要注意的是，如下所述的配置也落入本公开的技术范围内。
(1)一种闸门装置，包括：
定位单元，其测量多个无线通信终端的位置；以及
认证单元，其执行认证，用于基于由定位单元已经测得的所述无线通信终端中的每个无线通信终端的所述位置中的每个位置来确定是否允许所述无线通信终端中的每个无线通信终端通过闸门。
(2)根据(1)所述的闸门装置，其中定位单元通过使用脉冲通信的定位技术来测量无线通信终端中的每个无线通信终端的位置。
(3)根据(1)所述的闸门装置，其中，在无线通信终端中的每个无线通信终端位于预定范围内的情况下，认证单元执行认证。
(4)根据(1)所述的闸门装置，还包括
部署在不同位置的多个无线通信装置，该无线通信装置与无线通信终端中的每个无线通信终端进行通信以进行定位和认证，
其中定位单元基于从向所述无线通信终端中的每个无线通信终端传输定位命令到从所述无线通信终端中的每个无线通信终端接收到对定位命令的响应的时间段来测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置。
(5)根据(4)所述的闸门装置，
其中定位单元包括
第一定位单元，基于由所述多个无线通信装置中的每个无线通信装置已经传输到所述无线通信终端中的每个无线通信终端的一个定位命令和对该一个定位命令的响应，测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置，以及
第二定位单元，基于由所述多个无线通信装置中的每个无线通信装置已经传输到所述无线通信终端中的每个无线通信终端的多个定位命令和对该多个定位命令的多个响应，测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置，以及
第二定位单元对已经由第一定位单元测量为位于预定范围内的所述无线通信终端中的每个无线通信终端执行定位。
(6)根据(5)所述的闸门装置，其中第二定位单元在接收对所述多个定位命令的响应时，固定用于接收响应的时隙。
(7)根据(5)所述的闸门装置，
其中所述多个无线通信装置
在定位单元测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置之前，通过向所述无线通信终端中的每个无线通信终端传输用于获取用于识别所述无线通信终端中的每个无线通信终端的标识符的标识符获取命令，来从所述无线通信终端中的每个无线通信终端获取标识符，以及
在第一定位单元测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置时，将标识符和在接收响应时的定时信息连同定位命令一起传输。
(8)根据(7)所述的闸门装置，其中，在第一定位单元测量所述无线通信终端中的每个无线通信装置的位置时，所述多个无线通信装置中的每个无线通信装置向所述无线通信终端中的每个无线通信终端传输不同的定时信息。
(9)根据(7)所述的闸门装置，其中，已经接收到标识符和定时信息连同定位命令的所述无线通信终端中的每个无线通信终端在所接收到的标识符与所述无线通信终端中的每个无线通信终端的标识符匹配的情况下，基于所接收到的定时信息来传输响应。
(10)根据(4)所述的闸门装置，还包括选择单元，该选择单元基于在对信息进行解调时已经获得的信息从所述多个无线通信装置中选择被配置为执行认证的无线通信装置中的每个无线通信装置，被解调的信息是在测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置以用于由认证单元执行认证时从所述无线通信终端中的每个无线通信终端已接收到的。
(11)根据(7)所述的闸门装置，
其中所述多个无线通信装置在接收到响应或标识符时执行解调，
所述闸门装置还设置有检测响应的错误的错误检测单元，并且
由所述多个无线通信装置接收到的响应当中没有检测到错误的响应被确定为最终响应。
(12)根据(7)所述的闸门装置，其中，针对已对定位命令做出响应的所述无线通信终端中的每个无线通信终端执行状态转换，使得所述无线通信终端中的每个无线通信终端在一定时间段内不响应从所述无线通信装置中的每个无线通信装置传输的标识符获取命令。
(13)根据(12)所述的闸门装置，其中传输状态转换恢复命令，该状态转换恢复命令将已经经过了状态转换的所述无线通信终端中的每个无线通信终端从状态转换恢复。
(14)根据权利要求7所述的闸门装置，其中，在标识符获取命令中的标识符与所述无线通信终端中的每个无线通信终端对应的情况下，所述无线通信终端中的每个无线通信终端不响应该标识符获取命令。
(15)根据权利要求7所述的闸门装置，其中，仅在一定时间段内将标识符添加到定位命令，并且将定位命令传输到所述无线通信终端中的每个无线通信终端。
(16)根据(1)至(15)中的任一项所述的闸门装置，
其中提供与闸门相关的第一命令和与闸门无关的第二命令作为用于测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置的定位命令，以及
所述无线通信终端中的每个无线通信终端通过给予第一命令比第二命令更高的优先级来响应第一命令。
(17)根据(1)至(16)中的任一项所述的闸门装置，其中，在执行了所述认证单元处的认证之后，基于由检测人的传感器获得的信息，持有所述无线通信终端中的每个无线通信终端的人通过闸门时，不执行在定位单元处的定位或在认证单元处的认证。
(18)根据(1)至(17)中的任一项所述的闸门装置，其中，在认证了所述无线通信终端中的每个无线通信终端的情况下，与由持有所述无线通信终端中的每个无线通信终端的人另外持有的另一个通信终端的通信被停用。
(19)根据(1)至(19)中的任一项所述的闸门装置，其中通过使用所述无线通信终端中的每个无线通信终端进入闸门外的特定范围的事实作为触发来开始用于认证的通信。
(20)一种闸门装置中的方法，包括：
测量多个无线通信终端的位置；以及
执行认证，用于基于已经测得的所述无线通信终端中的每个无线通信终端的所述位置中的每个位置来确定是否允许所述无线通信终端中的每个无线通信终端通过闸门。
附图标记列表
100 锚
1300 定位单元
1310 第一定位单元
1320 第二定位单元
1400 认证单元
1700 选择单元
1900 错误检测单元

Claims (20)

1.一种闸门装置，包括：
定位单元，所述定位单元测量多个无线通信终端的位置；以及
认证单元，所述认证单元执行认证，用于基于由所述定位单元已经测得的所述无线通信终端中的每个无线通信终端的所述位置中的每个位置来确定是否允许所述无线通信终端中的每个无线通信终端通过闸门。
2.如权利要求1所述的闸门装置，其中所述定位单元通过使用脉冲通信的定位技术来测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置。
3.如权利要求1所述的闸门装置，其中，在所述无线通信终端中的每个无线通信终端位于预定范围内的情况下，所述认证单元执行认证。
4.如权利要求1所述的闸门装置，还包括
部署在不同位置的多个无线通信装置，所述无线通信装置与所述无线通信终端中的每个无线通信终端进行通信以进行定位和认证，
其中所述定位单元基于从向所述无线通信终端中的每个无线通信终端传输定位命令到从所述无线通信终端中的每个无线通信终端接收到对定位命令的响应的时间段来测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置。
5.如权利要求4所述的闸门装置，
其中所述定位单元包括
第一定位单元，所述第一定位单元基于由所述多个无线通信装置中的每个无线通信装置已经传输到所述无线通信终端中的每个无线通信终端的一个定位命令和对所述一个定位命令的响应，来测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置，以及
第二定位单元，所述第二定位单元基于由所述多个无线通信装置中的每个无线通信装置已经传输到所述无线通信终端中的每个无线通信终端的多个定位命令和对所述多个定位命令的多个响应，来测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置，以及
所述第二定位单元对已经由所述第一定位单元测量为位于预定范围内的所述无线通信终端中的每个无线通信终端执行定位。
6.如权利要求5所述的闸门装置，其中所述第二定位单元在接收对所述多个定位命令的响应时，固定用于接收所述响应的时隙。
7.如权利要求5所述的闸门装置，
其中所述多个无线通信装置
在所述定位单元测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置之前，通过向所述无线通信终端中的每个无线通信终端传输用于获取用于识别所述无线通信终端中的每个无线通信终端的标识符的标识符获取命令，来从所述无线通信终端中的每个无线通信终端获取所述标识符，以及
在所述第一定位单元测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置时，将所述标识符和在接收所述响应时的定时信息连同所述定位命令一起传输。
8.如权利要求7所述的闸门装置，其中，在所述第一定位单元测量所述无线通信终端中的每个无线通信装置的位置时，所述多个无线通信装置中的每个无线通信装置向所述无线通信终端中的每个无线通信终端传输不同的定时信息。
9.如权利要求7所述的闸门装置，其中，已经接收到所述标识符和所述定时信息连同所述定位命令的所述无线通信终端中的每个无线通信终端在所接收到的标识符与所述无线通信终端中的每个无线通信终端的标识符匹配的情况下，基于所接收到的定时信息来传输所述响应。
10.如权利要求4所述的闸门装置，还包括选择单元，所述选择单元基于在对信息进行解调时已经获得的信息从所述多个无线通信装置中选择被配置为执行认证的无线通信装置中的每个无线通信装置，被解调的信息是在测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置以用于由所述认证单元执行认证时从所述无线通信终端中的每个无线通信终端接收到的。
11.如权利要求7所述的闸门装置，
其中所述多个无线通信装置在接收到所述响应或所述标识符时执行解调，
所述闸门装置还设置有检测所述响应的错误的错误检测单元，并且
所述响应当中没有检测到错误的响应被确定为最终响应。
12.如权利要求7所述的闸门装置，其中，针对已对定位命令做出响应的所述无线通信终端中的每个无线通信终端执行状态转换，使得所述无线通信终端中的每个无线通信终端在一定时间段内不响应从所述无线通信装置中的每个无线通信装置传输的标识符获取命令。
13.如权利要求12所述的闸门装置，其中传输状态转换恢复命令，所述状态转换恢复命令将已经经过了状态转换的所述无线通信终端中的每个无线通信终端从所述状态转换恢复。
14.如权利要求7所述的闸门装置，其中，在所述标识符获取命令中的标识符与所述无线通信终端中的每个无线通信终端对应的情况下，所述无线通信终端中的每个无线通信终端不响应所述标识符获取命令。
15.如权利要求7所述的闸门装置，其中，仅在一定时间段内将所述标识符添加到所述定位命令，并且将所述定位命令传输到所述无线通信终端中的每个无线通信终端。
16.如权利要求1所述的闸门装置，
其中提供与所述闸门相关的第一命令和与所述闸门无关的第二命令，作为用于测量所述无线通信终端中的每个无线通信终端的位置的定位命令，以及
所述无线通信终端中的每个无线通信终端通过给予所述第一命令比所述第二命令更高的优先级来响应所述第一命令。
17.如权利要求1所述的闸门装置，其中，在执行了所述认证单元处的认证之后，基于由检测人的传感器获得的信息，持有所述无线通信终端中的每个无线通信终端的人通过闸门时，不执行在所述定位单元处的定位或在所述认证单元处的认证。
18.如权利要求1所述的闸门装置，其中，在认证了所述无线通信终端中的每个无线通信终端的情况下，与由持有所述无线通信终端中的每个无线通信终端的人另外持有的另一个通信终端的通信被停用。
19.如权利要求1所述的闸门装置，其中通过使用所述无线通信终端中的每个无线通信终端进入所述闸门外的特定范围的事实作为触发来开始用于所述认证的通信。
20.一种闸门装置中的方法，包括：
测量多个无线通信终端的位置；以及
执行认证，用于基于已经测得的所述无线通信终端中的每个无线通信终端的所述位置中的每个位置来确定是否允许所述无线通信终端中的每个无线通信终端通过闸门。
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