JP2005351878A - Rfidタグ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】携帯端末2のアンテナの指向性パターンを方向線31aに向け、RFIDタグ1が高周波信号を発信中に当該携帯端末2の指向性アンテナを切替えた時に受信した高周波信号のタイミング、振幅、周波数、位相あるいはこれらの組合わせの変化をリアルタイムで測定し、当該RFIDタグの識別番号を検知し、当該RFIDタグ1が位置する方向と当該携帯端末との距離を検知することによって、当該携帯端末2の操作者402が、RFIDタグ1の携帯者401の所在位置を即座に探し当てることができる。
【選択図】 図1
Description
一方、最近の方向探知機では特許文献1のように複数のアンテナを切替えるものでは位相差の測定を高速に行わなければならないためアナログ式の位相検波器を用いなければ処理が遅くなり、特許文献2のようにデジタル信号に変換して位相差を算出処理する場合には複数のアンテナを切替えて処理を行うと時間遅れが生じるためアンテナを合成するほうほうしか採れない問題点がある。これに対して本発明の実施例の図4の方式では複数のアンテナを切替えてしかもデジタル信号に変換して処理する場合でも特許文献8に示す高周波論理回路を用いてデジタル信号処理を行うとリアルタイムでの処理が可能となる。
特許文献3の三次元レーダーでは大型で複雑となり高価となる欠点があり、特許文献4のレーダ装置では送受信アンテナを合成分配することで探知と方位測定に必要な振幅情報と位相情報を取得して処理する場合に、デジタル信号に変換して処理するとリアルタイムの処理が難しいので、位相情報を取得する際に複数のアンテナ出力の差をとっているため方位の中心部分で出力が最低となり十分な出力が得られないために方位の測定精度が悪くなっているのに対して、本発明の実施例の図4では複数のアンテナあるいは送受波器を切替える際に個々のアンテナあるいは送受波器毎あるいはアンテナあるいは送受波器の組合わせ毎にデジタル信号に変換し位相ベクトルを検出してリアルタイム処理を行うため方位の中心で特に振幅が大きく位相の測定の精度が高くなっている。
非特許文献4の76GHz帯の自動車用ミリ波レーダでは衝突を防止するためにリアルタイムの処理が必要でありデジタル信号に変換して処理が出来ないので、方向を測定するのにビームを極端に絞った複数個の送信アンテナと受信アンテナの指向性の方向を組合わせているので組合わせを細かくすることが難しく±4°程度の精度のものであるのに対して、本発明の実施例の図4では±1°の精度が実現できる。
特許文献5〜7の水中超音波機器では障害物あるいは反射物が位置する方向を測定するためのスキャニング探知と深さを測定するための測深探知に分けて実施しなければならないのに対して本発明の実施例の図1ではスキャニング探知と深さを測定するための測深探知の両方を同時に実施できる。
ここで、携帯端末2は間隔r(m)離して2基の指向性アンテナを搭載しており、当該携帯端末2からD(m)の距離で当該携帯端末2のアンテナンの指向性パターン31の方向線31aからd(m)ずれた位置に当該RFIDタグ1が位置しているものとする。RFIDタグ1からはスペクトル拡散符号で拡散された高周波信号が放射されており、携帯端末2は2基の指向性アンテナを周期的に切替えながら当該高周波信号を受信しているものとする。
携帯端末2から見てRFIDタグ1が位置する方向を検知するためにRFIDタグ1から発信される高周波信号の拡散符号あるいは搬送波の伝搬位相差を測定するものとすると、伝搬位相差Δφは、Δφ=(2π/λ){r×(d/D)}から求められる。伝搬位相差Δφを当該高周波信号の搬送波の位相差で測定する場合を検討すると、無線周波数を2.4GHz帯とすると、λ=0.125mとなり、r=0.03m、d=0.1m、D=10mとすると、Δφ=50.24{0.03×(0.1/10)}=0.015ラジアン=0.9°となる。搬送波の伝搬位相差Δφの測定精度はπ/4ラジアンの100分の1すなわち±0.008ラジアン=±0.45°程度が実現可能であるので、測定精度は10m先で±3cm程度となる。すなわち、携帯端末2の2基の指向性アンテナの間隔が3cmの場合、10m先のRFIDタグ1の位置が±3cmの精度で検知できることになる。
次に、伝搬位相差Δφを拡散符号の位相差で測定する場合を検討すると、拡散符号の伝搬速度を4Mbpsとすると、λ=75mとなり、r=0.4m、d=1m、D=10mとすると、Δφ=0.084{0.4×(1/10)}=0.0034ラジアン=0.2°となる。拡散符号の伝搬位相差Δφの測定精度は搬送波の位相差を測定するより少し良く±0.006ラジアン=±0.34°程度が実現可能であるので、測定精度は10m先で±45cm程度となる。すなわち、携帯端末2の2基の指向性アンテナの間隔が40cmの場合、10m先のRFIDタグ1の位置が±45cmの精度で検知できることになる。
上記の場合は、周辺の反射物の影響を考え無い理想的な場合であるが、実際には反射物の影響で測定精度が悪くなる。対策として、携帯端末2に指向性アンテナを用いることで反射物の影響を軽減できる他、位相差の測定を1ms/回の高速で行い100回の移動平均をとることで、測定精度を10倍とし±0.045°に向上できる。
また、スペクトル拡散符号の位相差を測定することで大まかな方向の検知を行い、搬送波の位相差を測定することで精密な方向の検知をすることで相互に補完し、あるいは地磁気センサーあるいは加速度センサーなどを補助的に用いて絶対方位を測定しあるいは移動距離を積算することで方向あるいは位置の検知精度の向上を図ることができる。
また、上記とは別に距離を検知する方法として、当該RFIDタグ1において同期しあるいは直交する複数の搬送波周波数の間でホッピングしあるいは同期しあるいは直交する複数の搬送波あるいは複数の副搬送波あるいは複数の変調信号あるいはこれらの組合わせにより複数の異なる周波数の高周波信号を生成しあるいは任意の信号により振幅変調あるいは両側帯波変調あるいは単側帯波変調しあるいは直交周波数分割多重化して複数の異なる周波数の高周波信号を生成して同時あるいは交互に発信し、当該携帯端末2において当該複数の異なる周波数の高周波信号相互間の位相差を検出することで当該RFIDタグ1と携帯端末2の距離D(m)を受信タイミングから検知するよりもはるかに高い精度で検知できる。
例えば、当該RFIDタグ1から発信される高周波信号の周波数がf0から(f0+Δf)にホッピングされ当該携帯端末2において受信された高周波信号の搬送波の位相をそれぞれ、S1=ASin{2πf0t+φ0+2πD/λ0}、S2=BSin{2π(f0+Δf)t+φ0+2πD/(λ0−Δλ)}であるとする。S1およびS2の位相を検出すると、Φ1={φ0+2πD/λ0}、Φ2={φ0+2πD/(λ0−Δλ)}となるので、Φ2−Φ1=2πD{1/(λ0−Δλ)−1/λ0}≒(2πD/λ0){(1+Δλ)−1}=2πD(Δλ/λ0)となり、位相差(Φ2−Φ1)を検出することで距離Dは、D=(Φ2−Φ1)/{2π(Δλ/λ0)}となり、20MHzをホッピングさせると約30cm当たりで1°の位相差が生じ、360°の位相差が生じるまでに約100mの距離が検知できることになる。
携帯端末2においてRFIDタグ1の方向と距離が検知できれば、携帯端末2を携帯する例えば幼児の保護者402が迷子の幼児401を捜す際に、迷子の幼児401が位置する方向と距離が高い精度で検知できるので、迷子の捜索が容易にできることになる。
更に、位相差の測定精度を±0.03°まで向上できれば、当該RFIDタグ1で生成されるスペクトル拡散符号を利用して長い尺度(100m単位等)とし、当該RFIDタグ1でホッピングさせることで短い尺度(1cm単位等)とし、通常の巻尺と同様な感覚で、1cm単位で100mまでの距離が検知できることになる。100mを越える距離は当該スペクトル拡散符号を利用して更に100m単位で延長できる。
なお、RFIDタグ1において、周波数がf0から(f0+Δf)にホッピングされる代わりに同期しあるいは直交する複数の高周波信号を同時にあるいは交互に切替えて発信し、当該携帯端末2側で当該複数の高周波信号間の位相差を検出しても同様な効果が得られる。
また、当該携帯端末2に複数のアンテナを接続して切替える代わりに、当該RFIDタグ1に複数のアンテナを接続して切替え当該携帯端末2では単一のアンテナを用いて受信しても同様な効果が得られる。
また、当該RFIDタグが小型で安価であることから、迷子の幼児401以外にも、手荷物にRFIDタグ1を忍ばせておくと、置き忘れた時の警報と遺失物の捜索が容易に行なえる他、貨物の流通管理、測量地点の設定等応用の範囲が広い。
無指向性アンテナ11はRFIDタグ1の内部に一体化されており電力増幅器13に接続されている。
基準発振器16により生成されたクロック信号により2.4GHz帯あるいは5GHz帯の信号がシンセサイザ15により生成され、直交周波数ホッピング回路14により直交する複数の副搬送波信号を切替えながら単側帯波変調をすることで直交周波数ホッピングを行なうと共にスペクトル拡散符号により拡散し電力増幅器13に出力信号を供給する。
RFIDタグ1は制御部17で制御されて間欠発信されており、例えば、1秒周期で2ms間発信すると負荷率は0.2%であり、消費電力が極端に節約できる。小型のボタン電池を用いても1年間程度の連続発信が可能であり、小型のペンダントあるいは荷札あるいはプレイトなどの形状に製作が可能である。
アンテナ切替部22はRFIDタグから発信される測定用拡散符号を受信する間にアンテナ21aと21bを切替えるためのものであり接続端子202を介して信号検出器62により駆動され、受信機23は受信した高周波信号を中間周波信号あるいはベースバンド信号に変換した後接続端子201を介して信号検出制御部24に受信出力信号を出力する。
当該受信出力信号は基準発振器63に同期してアナログデジタル変換器61によりデジタル信号に変換され、信号検出器62に入力される。信号検出器62では1周期分の固定相関器との相関がとられ、Sin、Cosのルックアップテーブルとの積和演算あるいは高速フーリエ変換あるいはその他の方法によって振幅スペクトルと位相スペクトルが検出され、当該振幅スペクトルと位相スペクトルから信号検出器62によって当該受信出力信号のタイミングあるいは振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合わせをリアルタイムで検出することができる。
当該振幅スペクトルによって受信出力信号のなかで固定相関器と相関が大きい信号の振幅が検出され、当該位相スペクトルによってその搬送波の位相が検出される。そこで、指向性アンテナ21aと21bの間隔をRFIDタグから発信される高周波信号の搬送波の1波長以下とし交互に切替えながら当該振幅スペクトルが閾値を越える時に位相スペクトルを検出すると、当該アンテナ21aと21bとの間の位相差から当該RFIDタグが位置する方向が検出できることになる。
ここで、当該アナログ/デジタル変換器は4ビット程度のものを用い数十回の測定の移動平均値を求めることで、各アンテナ毎の拡散符号の進み信号と遅れ信号の差を1/100以上の精度で読み取ることができるので、各拡散符号の1ビットの長さを0.25μsとすると位相差を0.25ns(7.5cm)以下の精度で検出することができ、搬送波の周波数を2.4GHzとすると波長の長さλ=12.5cmであるので搬送波の位相差を0.01ラジアン(0.2mm)程度の精度で検出でき、アナログ/デジタル変換器61として8ビット以上のものを用いることで更に精度を向上させることができる。
また、当該携帯端末2の指向性アンテナの方向を左右あるいは上下に大きく振り回し当該振幅スペクトルを検出することで当該RFIDタグから受信する入力電力の大きさが最大となる方向を検知することで上記の位相差を測定する機能を補完することができる。
また、当該受信機23にAGC機能を搭載し、当該振幅スペクトルが飽和しないように受信機23の利得を抑えることができる。
また、当該携帯端末2の受信機がLower IF方式あるいはダイレクトコンバージョン方式の場合には当該受信機の出力信号を拡散符号の伝送速度と同一の周波数の中間周波数に変換することで信号検出器62の演算を容易にすることができる。
また、従来のように受信機の出力信号を処理するのにデジタルシグナルプロセッサーを用いると電力消費が大きくなるのに対して、高周波で動作する高周波論理回路を採用することでリアルタイムでの分析が可能であり電池の寿命を延長することができる。
また、周波数スペクトルを検出するために分解能に応じて必要な数の高速で動作する高周波論理回路を設け当該高周波論理回路を用いて積和演算を行いあるいは高速フーリエ変換を行いあるいは当該デジタル信号から振幅スペクトルあるいは位相スペクトルあるいはこれらの両方を検出しあるいは任意の期間の平均をとりあるいは窓関数を設けて演算を行いあるいは任意のサンプリング数毎あるいは任意のサンプリング周期数毎に検出結果を時系列ならべあるいはタイムスタンプを付して出力しあるいはこれらを組合わせることができる。
また、当該受信機の出力信号を当該基準発振器に同期して変換したデジタル信号を多段のシフトレジスタに蓄積し当該シフトレジスタから整数の間隔をおいて少なくとも4段を選択して1組とし複数の整数について選択して複数組のデジタル信号を生成しあるいは当該受信機の出力信号を基準発振器と同期して複数種類のサンプリング周期でデジタル信号に変換し当該サンプリング周期毎にシフトレジスタに蓄積して複数組のデジタル信号を生成し当該複数組のデジタル信号を積和演算しあるいは高速フーリエ変換して必要な分解能を確保することができる。
また、当該高速で動作する高周波論理回路が少なくとも4段のシフトレジスタとエックスクルージブオア回路と加算器から構成され当該デジタル信号とSinおよびCosのルックアップテーブルとの積和演算を行うことができる。
また、当該タイミングあるいは振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合せをリアルタイムで検出するために用いるSinのルックアップテーブルが0、1、0、−1、あるいは1、1、−1、−1、あるいはこれらの整数倍あるいは整数分の1の繰り返しでありあるいはCosのルックアップテーブルが1、0、−1、0あるいは1、−1、−1、1、あるいはこれらの整数倍あるいは整数分の1の繰り返しでありあるいは積和演算を行う際の−1の乗算は当該デジタル信号の補数を求めあるいはこれらの組合わせることで当該高周波論理回路を単純化できる。
当該RFIDタグにおいて発信されるスペクトル拡散符号51の1周期分あるいは1符号長分が例えばM系列8チップで構成されているものとする。
当該拡散符号51が発信され当該携帯端末において受信されデジタル信号に変換された後にシフトレジスタ52に順次入力され2つの出力に分岐される。1周期分の固定相関器53において、当該シフトレジスタ52に入力されたデジタル信号とクロック周期毎に相関がとられ、その結果は、ΣSin積和演算器54によりSinのルックアップテーブルと掛算され加算され、更に、ΣCos積和演算器55によりCosのルックアップテーブルと掛算され加算される。
当該ΣSin積和演算器54の出力とΣCos積和演算器55の出力は、振幅スペクトル検出器57によって、例えば、各々2乗して加算し平方根を求めあるいは各々の絶対値を加算しあるいは各々のピーク値を加算することで振幅スペクトルが検出され接続端子59から出力され、位相スペクトル検出器58によりお互いの比を求めることで位相スペクトルが算出され接続端子60から出力される。
当該RFIDタグと携帯端末間の遅延時間56は当該RFIDタグが発信したスペクトル拡散符号51の1周期分が携帯端末のシフトレジスタ52に入力されるまでの主として携帯端末の遅れ時間により生じるものであり、何らかの反射物により反射されあるいは障害物により回折されて受信される複数のスペクトル拡散符号は各障害物あるいは反射物毎に必ずRFIDタグのスペクトル拡散符号51の1周期分が順番にシフトレジスタ52に入力され1周期分が揃ったところで相関出力が最大となるので、当該障害物あるいは反射物による遅延時間が拡散符号のチップ長さを単位として検出することができる。
かくして、何らかの障害物あるいは反射物からの反射されあるいは回折されてマルチパスが生じ、順次受信されるスペクトル拡散符号51に応じてΣSin積和演算器54とΣCos積和演算器55からベクトルに応じた出力が順次出力されるので、振幅スペクトル検出器57の出力の閾値を越え次に出力が閾値を越えるまでのクロック数をカウントすることで反射波あるいは回折波が到達した時間が計測でき、当該振幅スペクトル検出器57の出力で反射あるいは回折の強さが検知でき、アンテナを切替えた際の位相スペクトル検出器58の出力から当該障害物あるいは反射物の方向あるいは高さあるいは深さが検知できる。
ここで、当該スペクトル拡散符号51のチップ長と当該高周波信号の搬送波あるいは副搬送波あるいは中間周波信号の波長とを比較して何れか周波数が高い方の2倍以上の周期(4倍の周期が望ましい)でデジタル信号に変換する。
携帯端末2は携帯電話機の筐体に内蔵されており、携帯電話機用アンテナ305とは別に携帯電話機の表示部を見た時の前方方向に向けて携帯端末2のために指向性アンテナ21aと22bが搭載されており、アンテナ切替合成器で周期的に切替えられあるいは組合わせが変えられ、携帯端末2に内蔵されている受信機に接続されている。
指向性アンテナ21aと21dとの間の長さ303aは、例えば当該携帯端末2が受信する高周波信号の搬送波の4分の1の長さよりやや短めに設定されている。
当該指向性アンテナ21a〜21dの指向性の方向を付近に存在するRFIDタグの方向に向けると、当該指向性アンテナ21a、21bの中心線が当該RFIDタグの方向と一致している時は各指向性アンテナ21a、21bに入力する当該高周波信号の搬送波の位相は完全に一致しておりこれらの指向性アンテナを切替えて受信した高周波信号の搬送波の位相差は僅少であるが、当該中心線が当該RFIDタグの方向からづれると当該指向性アンテナ21a、21bを切替えた際の当該搬送波の位相差が大きくなる。
例えば、当該中心線が当該RFIDタグの方向から左右方向にずれると、指向性アンテナ21aと21bの間の当該搬送波の位相差が大きくなる。指向性アンテナ21aと21bの間隔は当該高周波信号の4分の1波長に設定されているので、当該中心線の方向が当該RFIDタグの方向から左右方向に±90°づれたとき前記の指向性アンテナ間の当該搬送波の位相差が±90°づれることになる。
逆に、当該中心線が当該RFIDタグの方向から上下にずれると、指向性アンテナ21aと21bの間の当該高周波信号の位相差は僅少とになる。
なお、方位を精度良く検知する為には当該携帯端末2のアンテナ21aと21bの指向性を鋭くすることと両者間のアイソレーションを高めることで測定の精度を高められることが実験で確かめられている。
当該高周波信号の搬送波の位相差を測定するとき位相差が±90°を越えると当該中心線の方向を特定するのが難しくなるのでこの範囲を越えないことが条件となるが、上記のように配列すると当該搬送波が後ろ方向から到来しない限りこの範囲を越えることはない。当該搬送波が後ろ方向から到来する場合には、地磁気センサなどを補助的に用いて判定することが可能である。
本発明の携帯端末2を懐中電灯を照らす要領で前方をサーチすると、RFIDタグが存在する方向が精度よく測定できるので、当該携帯端末2の操作者は検知された方向に向けて、検知された距離を歩くことで最短距離でRFIDタグの位置にたどり着けることになる。
当該指向性アンテナの間隔を当該搬送波の波長の4分の1より大きくして例えば2分の1波長とすると、当該中心線の方向と当該RFIDタグの方向が±30°づれると、当該搬送波の位相差が±90°になることから更に高精度の測定が可能となる。
当該携帯端末2で検知された結果は表示部で表示され、あるいはスピーカ等によってアナウンスされる。
ここで、RFIDタグを間欠発信状態にすると、電波の有効利用を図ると共に、当該RFIDタグの電力消費を低減し太陽電池などによって駆動することが可能となる。1秒の間隔で2msの間バースト状に発信すると、電流消費は500分の1に削減できる。
また、当該携帯端末2に地磁気センサーを組込み東西南北を識別することでRFIDタグによる方向と距離の検知結果を補完することができる。
また、当該携帯端末2の複数のアンテナを位相合成しアンテナの指向性を制御して当該RFIDタグを方向をサーチすることで取扱あるいは操作を容易にすることが可能となる。
また、当該携帯端末2に複数のアンテナを設ける代わりに、RFIDタグ側に複数のアンテナを設けアンテナ切換合成器により切換えて高周波信号を発信し、当該携帯端末2において単一あるいは複数のアンテナを用いて受信することによってRFIDタグ側の複数のアンテナ間で高周波信号の位相差を測定することによって当該RFIDタグが設置された方向を検知することも可能である。
また、当該携帯端末2の複数のアンテナを切替える際に切替順序を常に21aから21bに一方向に切替える代わりに21bから逆に21aに逆方向に切替えることを交互に行い検出した位相差を差し引くことで、基準発振器の周波数変化あるいは回路の伝達時間あるいは伝達位相の変化等によって生じる基礎的な誤差を削除することができる。
また、当該携帯端末2をヘッドランプ状に頭に装着しあるいは胸のベストに装着することでハンドフリーな使用が可能となる。
また、当該携帯端末2のアンテナを2個並べると、2.4GHzの場合、幅が3cm、長さが6cm程度となりめがねの大きさ程度となるので左右方向の検知にはめがね状に装着することも可能である。
また、自己相関器としてデジタル方式について説明したが、アナログ方式を用いても同様な効果が得られる。
また、当該RFIDタグから超音波トランスデューサーあるいは超音波送波器を用いて超音波信号を発信し、当該携帯端末において超音波トランスデューサーあるいは超音波受波器を用いて超音波信号を受信し、あるいは当該RFIDタグにおいて発光ダイオードあるいはレーザーダイオードを用いて光信号を発信し当該携帯端末においてホトダイオードを用いて光信号を受信することでも同様な効果が得られる。なお、本出願では、超音波トランスデューサーあるいは超音波送受波器と発光ダイオードあるいはレーザーダイオードあるいはホトダイオードを総称して送受波器と呼称するものとする。
また、スペクトル拡散を行なわず無変調あるいはアナログ信号あるいはデジタル信号により変調された高周波信号の搬送波の位相差を複数のアンテナを切替えて測定することでも同様な効果が得られる。
また、複数のアンテナを切替える代わりに、複数のアンテナに対応する受信機を個別に設けて当該受信機間の位相差を測定することでも同様な効果が得られる。
また、当該携帯端末の周辺に歩行者等の障害物が存在するとRFIDタグからの発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号が遮蔽される場合がありあるいは反射されてマルチパスによる誤差の原因になるが、RFIDタグを探索する場合には、マルチパスによって別の方向からの電波を受信してもその方向に進んでいくと最後にはRFIDタグそのものに行き着くことになる。携帯端末に指向性が鋭い指向性アンテナを用い出来るだけマルチパスを受けなくするのが効果的である。
また、当該RFIDタグにおいて生成した光信号を当該高周波信号を副搬送波として変調し空間に放射し当該携帯端末において受信した光信号から当該高周波信号を復調することで方向と距離が検知できる。
また、当該RFIDタグを太陽電池と蓄電用コンデンサとの一体構造とし薄型構造の防水筐体に収納することで半永久的に運用することができる。
また、当該RFIDタグを自動車の後方に設置し、当該携帯端末を当該自動車の前方に設置することで衝突防止と連携運転が可能となる。
また、当該複数のアンテナを切替合成器により少なくとも2群に分けて出力し当該2群間の相関を求めることでも同様な効果が得られる。
2 携帯端末
21a、21b 携帯端末2の指向性アンテナ
22 アンテナ切替合成器
11 RFIDタグ1の無指向性アンテナ
13 電力増幅器
14 直交周波数ホッピング回路
15 シンセサイザ
16 基準発振器
17 拡散符号生成部と制御部
23 受信機
24 信号検出制御部
25 操作表示部
31 携帯端末2の指向性アンテナの指向性パターン
31a RFIDタグ1に向けた方向線
51 RFIDタグ1が生成するスペルトル拡散符号
52 シフトレジスタ
53 1周期分の固定相関器
54 ΣSin積和演算器
55 ΣCos積和演算器
56 RFIDタグと携帯端末の間の遅延時間
57 振幅スペクトル検出器
58 位相スペクトル検出器
59、60 接続端子
61 アナログデジタル変換器
62 信号検出器
63 基準発振器
201、202、203 接続端子
303a アンテナ間隔
305 携帯電話機用アンテナ
401 RFIDタグ1の携帯者
402 携帯端末2の操作者
Claims (10)
- 超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を利用した検知システムにおいて、
無変調あるいは任意の変調信号により変調された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を任意の数のアンテナあるいは送受波器からバースト状に発信するためのRFIDタグと、当該RFIDタグから発信された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を複数のアンテナあるいは送受波器により受信するための携帯端末から構成され、
当該RFIDタグにおいて当該変調信号が主として当該発信手段を識別するための識別用信号と測定のための測定用信号から構成されあるいは当該測定用信号の一部あるいは全部が搬送波信号あるいは副搬送波信号で代替されており、
当該RFIDタグあるいは携帯端末あるいはこれらの両方が複数のアンテナあるいは送受波器を周期的に切替えあるいは任意の組合わせに変えるための切替合成器を有し、
当該携帯端末が入力信号を直接増幅しあるいは少なくとも副搬送波信号あるいは中間周波信号あるいはベースバンド信号に変換するために必要な数の受信機と当該受信機の出力信号を基準発振器に同期してデジタル信号に変換し当該受信機の出力信号からタイミングあるいは振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合せをリアルタイムで検出するための信号検出器を有し、
当該信号検出器において当該識別用信号を検出して当該発信手段を識別し当該アンテナあるいは送受波器の必要な組合わせ毎にリアルタイムで検出された検出結果から当該RFIDタグとの距離あるいは位置する方向あるいは高さあるいは深さあるいはこれらの組合わせを検知することを特徴とするRFIDタグ装置
- 超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を利用した検知システムにおいて、
スペクトル拡散符号により拡散された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を任意の数のアンテナあるいは送受波器からバースト状に発信するためのRFIDタグと、当該RFIDタグから発信された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を任意の数のアンテナあるいは送受波器により受信するための携帯端末から構成され、
当該RFIDタグにおいて生成されるスペクトル拡散符号が主として短時間に同期を確立するための短周期の符号系列と測定を行うための比較的に長周期の符号系列あるいは短周期の符号系列の複数回の繰返しから構成され、
当該携帯端末が入力信号を直接増幅しあるいは少なくとも副搬送波信号あるいは中間周波信号あるいはベースバンド信号に変換するために必要な数の受信機と当該受信機の出力信号を当該携帯端末の基準発振器に同期してデジタル信号に変換した後に当該携帯端末において固定して準備されあるいは当該携帯端末の基準発振器に同期して生成されるスペクトル拡散符号との間で相関をとるための相関器とあるいは当該携帯端末において固定して準備されあるいは当該携帯端末の基準発振器に同期して生成されるスペクトル拡散符号との間で相関をとった後に当該携帯端末に同期してデジタル信号に変換するための相関器と当該相関器の出力信号からタイミングあるいは振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合わせをリアルタイムで検出するための信号検出器を有し、
当該RFIDタグから発信される拡散符号と当該信号検出器において固定して準備しあるいは基準発振器と同期して生成される拡散符号との同期を検出しあるいは同期を確立し当該相関器の出力信号に含まれる識別用信号を検出して当該RFIDタグを識別し当該アンテナあるいは送受波器の必要な組合わせ毎にリアルタイムで検出された検出結果から当該RFIDタグとの距離あるいは位置する方向あるいは高さあるいは深さあるいはこれらの組合わせを検知することを特徴とするRFIDタグ装置
- 超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を利用した検知システムにおいて、
スペクトル拡散符号により拡散された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を任意の数のアンテナあるいは送受波器から連続あるいはバースト状に発信するためのRFIDタグと、当該RFIDタグから発信された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を任意の数のアンテナあるいは送受波器により受信するための携帯端末から構成され、
当該RFIDタグにおいて生成されるスペクトル拡散符号が主として短時間に同期を確立するための短周期の符号系列と測定を行うための比較的に長周期の符号系列あるいは短周期の符号系列の複数回の繰返しから構成され、
当該RFIDタグあるいは携帯端末あるいはこれらの両方が複数のアンテナあるいは送受波器を周期的に切替えあるいは任意の組合わせに変えるための切替合成器を有し、
当該携帯端末が入力信号を直接増幅しあるいは少なくとも副搬送波信号あるいは中間周波信号あるいはベースバンド信号に変換するために必要な数の受信機と当該受信機の出力信号を当該携帯端末の基準発振器に同期してデジタル信号に変換した後に当該携帯端末において固定して準備されあるいは当該携帯端末の基準発振器に同期して生成されるスペクトル拡散符号との間で相関をとるための相関器あるいは当該携帯端末において固定して準備されあるいは当該携帯端末の基準発振器に同期して生成されるスペクトル拡散符号との間で相関をとった後に当該携帯端末に同期してデジタル信号に変換するための相関器と当該相関器の出力信号からタイミングあるいは振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合わせをリアルタイムで検出するための信号検出器を有し、
当該RFIDタグから発信される拡散符号と当該信号検出器において固定して準備しあるいは基準発振器と同期して生成される拡散符号との同期を検出しあるいは同期を確立し当該相関器の出力信号に含まれる識別用信号を検出して当該RFIDタグを識別し当該相関器の出力信号と当該アンテナあるいは送受波器との必要な組合わせ毎にリアルタイムで検出された検出結果から当該RFIDタグとの距離あるいは位置する方向あるいは高さあるいは深さあるいはこれらの組合わせを検知することを特徴とするRFIDタグ装置
- 当該RFIDタグにおいて当該スペクトル拡散符号が直接超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号として発信しあるいは当該スペクトル拡散符号によってスペクトル拡散されあるいは周波数ホッピングされあるいは時間ホッピングされあるいはチャープ変調された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信しあるいは直交周波数ホッピングされあるいは直交周波数分割多重化された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信しあるいはこれらを組み合わして発信しあるいは当該スペクトル拡散符号の符号系列あるいは符号長あるいは伝送速度あるいは位相あるいはこれらの組合わせを固定しあるいは変化して発信することを特徴とする請求項第1項から第3項までに記載のRFIDタグ装置
- 当該RFIDタグにおいて同期しあるいは直交する複数の搬送波周波数あるいは複数の副搬送波周波数あるいは複数の変調周波数あるいは拡散符号速度の間でホッピングさせた超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信しあるいは同期しあるいは直交する複数の搬送波信号あるいは複数の副搬送波信号あるいは複数の変調信号あるいは複数の拡散符号により構成される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を同時あるいは交互に発信しあるいは任意の変調信号により振幅変調されあるいは単側帯波変調されあるいは両側帯波変調された超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信し、あるいは当該RFIDタグにおいて伝送速度あるいは符号系列あるいはこれらの両方が異なり同期しあるいは直交する複数のスペクトル拡散符号により同時にあるいは交互に拡散させて発信し、当該携帯端末において当該RFIDタグと携帯端末との距離を検知することを特徴とする請求項第1項から第4項に記載のRFIDタグ装置
- 当該RFIDタグにおいて任意の数のアンテナあるいは送受波器から発信し当該携帯端末において複数のアンテナあるいは送受波器を切替えあるいは組合わせを変えながら受信しあるいは当該RFIDタグにおいて複数のアンテナあるいは送受波器を切替えあるいは組合わせを変えて発信し当該携帯端末において任意のアンテナあるいは送受波器により受信することによって当該RFIDタグのアンテナあるいは送受波器が位置する方向あるいは高さあるいは深さを検知することを特徴とする請求項第1項から第5項に記載のRFIDタグ装置
- 当該RFIDタグから発信される拡散符号との同期を検出するために当該信号検出器においてマッチドフイルタを設け当該マッチドフイルタの出力信号とSinおよびCosのルックアップテーブルとの積和演算を行うことによって振幅スペクトルと位相スペクトルを求め当該タイミングあるいは振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合せをリアルタイムで検出することを特徴とする請求項第1項から第6項に記載のRFIDタグ装置
- 当該タイミングあるいは振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合せをリアルタイムで検出するために用いるSinのルックアップテーブルが0、1、0、−1、あるいは1、1、−1、−1、あるいはこれらの整数倍あるいは整数分の1の繰り返しでありあるいはCosのルックアップテーブルが1、0、−1、0あるいは1、−1、−1、1、あるいはこれらの整数倍あるいは整数分の1の繰り返しでありあるいは積和演算を行う際の−1の乗算は当該デジタル信号の補数を求めあるいはこれらの組合わせであることを特徴とする請求項第1項から第7項に記載のRFIDタグ装置
- 当該RFIDタグがフレキシブル基板に組み立てられ、電力消費の負荷率が1%以下となるように間欠発信を行い、フレキシブルなペーパー電池と組合わせて平板状のケースに収納されることを特徴とする請求項第1項から第8項に記載のRFIDタグ装置
- 当該RFIDタグが電力消費の負荷率が1%以下となるように間欠発信を行い、コイン電池と組み合わされて小型のペンダント状あるいはコイン状のケースに収納されることを特徴とする請求項第1項から第9項に記載のRFIDタグ装置
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