JP2006081105A - Individual object recognition wireless device and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、識別すべき対象物に装着されるタグ状又はラベル状の固体認識無線装置(RFID:Radio Frequency Identification)及びシステムに関し、特にパッシブ型とアクティブ型の機能を兼ね備えたRFID装置及びシステムに関する。 The present invention relates to a tag-like or label-like solid-state recognition radio apparatus (RFID) and system mounted on an object to be identified, and more particularly to an RFID apparatus and system having both passive and active functions. .
従来より、この種のRFID装置が、例えば無線ICタグ等の形態で識別対象物に装着され、物流管理や駅の入退場管理などに利用されている。RFID装置は、パッシブ型とアクティブ型とに大別される。 Conventionally, this type of RFID device is mounted on an identification object in the form of a wireless IC tag, for example, and used for logistics management, station entrance / exit management, and the like. RFID devices are roughly classified into a passive type and an active type.
パッシブ型のRFID装置は、電池を内蔵せずに、外部のリーダ/ライタからの電波によって内部に必要な電力を生成し、リーダ/ライタの呼びかけに応答する形でリーダ/ライタと交信する。交信範囲は大きくとることができず1m程度となるが、小型化及び動作の恒久化が可能であることから、今後の普及が大いに期待されている。 A passive RFID device does not have a built-in battery, generates electric power required internally by radio waves from an external reader / writer, and communicates with the reader / writer in response to a call from the reader / writer. Although the communication range cannot be made large and is about 1 m, it can be downsized and the operation can be made permanent.
一方、アクティブ型のRFID装置は、内部に電池を内蔵し、自ら外部の受信機に対して情報を発信する。電池を内蔵しているため、交信範囲は10〜20mと広いが、電池内蔵のため小型化できないこと、電池の寿命があるという点で難点があるが、自発的に情報を発信できることから、その機能をうまく利用することで様々な応用が考えられる。 On the other hand, an active RFID device incorporates a battery inside and transmits information to an external receiver. Because it has a built-in battery, the communication range is as wide as 10 to 20m, but it has a drawback in that it cannot be downsized because it has a built-in battery, and there is a life of the battery. Various applications can be considered by using the functions well.
なお、パッシブ型のRFIDの先行技術としては特許文献1があり、アクティブ型のRFIDの先行技術としては特許文献2がある。
ゾーン検出型のRFIDシステムを構築しようとする場合、通常、アクティブ型のRFID利用が考えられる。しかし、アクティブ型でリードライトが可能なように送受信回路を実装すると、回路規模や消費電力が大きくなるため、電池寿命も短くなり、コストも上昇してしまう。 When an attempt is made to construct a zone detection type RFID system, use of an active type RFID is generally considered. However, if a transmission / reception circuit is mounted so as to be readable and writable in an active type, the circuit scale and power consumption increase, so that the battery life is shortened and the cost is increased.
一方、リードライトが可能なパッシブ型の利用考えると、パッシブ型での質問器(リーダ/ライタ)と応答器(タグ)の交信範囲は長くて数mであるから、ターゲット(応答器)が質問器との交信エリア内に存在するかどうかを、質問器が常に何らかの方法で検索し続ける必要があり、質問器を検出すべきゾーン全体に敷き詰めるか、強い電波でゾーン内を検出しなければならない等、現実には不可能な要素が多い。 On the other hand, considering the use of a passive type capable of reading and writing, the communication range between the passive type interrogator (reader / writer) and the responder (tag) is a few meters long, so the target (responder) is asked to The interrogator must always search in some way to see if it is in the communication area with the instrument, and the interrogator must be spread over the entire zone to be detected, or the zone must be detected with strong radio waves There are many elements that are impossible in reality.
そこで、パッシブ型とアクティブ型の共有を考えると、各々別々のID体系を持っているため、ネットワーク環境の中でデータベースの関連付けを行わなければならない。 Therefore, considering the sharing of the passive type and the active type, since each has a different ID system, the database must be associated in the network environment.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、データベースの連携をネットワーク環境下で行う必要が無く、安価で、低消費電力の固体認識無線装置及びシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide a solid-state recognition wireless device and system that are inexpensive and have low power consumption without the need for database linkage in a network environment. To do.
本発明に係る固体認識無線装置は、識別対象の識別のために用いられるものであって、第1の周波数帯域の双方向無線通信によって外部のリーダ/ライタと情報の送受信を行うパッシブ型の第1の通信手段と、この第1の通信手段によって記憶内容が書き換えられる書換可能なメモリと、前記メモリの記憶内容に基づいて第2の周波数帯域の単方向無線通信によって継続的に外部機器にデータを送信するアクティブ型の第2の通信手段と、少なくとも前記第2の通信手段及びメモリに電力を供給する電力供給手段とを備えていることを特徴とする。 A solid-state recognition wireless device according to the present invention is used for identification of an identification target, and is a passive type first device that transmits and receives information to and from an external reader / writer by bidirectional wireless communication in a first frequency band. 1 communication means, a rewritable memory whose contents are rewritten by the first communication means, and data is continuously transmitted to an external device by unidirectional wireless communication in the second frequency band based on the storage contents of the memory. Active type second communication means for transmitting the power, and power supply means for supplying power to at least the second communication means and the memory.
前記電力供給手段は、例えば充電可能な電池であり、この場合、前記第1の通信手段による双方向無線通信の電波によって前記電池を充電する充電手段を設けるようにしても良い。しかし、本発明における電力供給手段は、このような充電可能な電池に限定されず、例えば一次電池、大容量コンデンサ、外部から電力を導入するACアダプタでも良い。 The power supply means is, for example, a rechargeable battery. In this case, a charging means for charging the battery by radio waves of bidirectional wireless communication by the first communication means may be provided. However, the power supply means in the present invention is not limited to such a rechargeable battery, and may be, for example, a primary battery, a large-capacity capacitor, or an AC adapter that introduces power from the outside.
また、本発明に係る固体認識無線システムは、前述したような識別対象に装着された固体認識無線装置と、この固体認識無線装置の前記第1の通信手段と無線通信を行って前記メモリに前記第2の通信手段による通信に必要な情報を書き込むリーダ/ライタと、前記第2の通信手段によって送信されたデータを受信する受信手段と、この受信手段で受信されたデータに基づいて前記識別対象を識別する情報処理装置とを備えたことを特徴とする。 The solid-state recognition wireless system according to the present invention performs solid-state wireless communication with the solid-state recognition wireless device mounted on the identification target as described above, and the first communication unit of the solid-state recognition wireless device to store the memory in the memory. A reader / writer for writing information necessary for communication by the second communication means; a receiving means for receiving data transmitted by the second communication means; and the identification object based on the data received by the receiving means And an information processing device for identifying the device.
本発明によれば、パッシブ型とアクティブ型とを融合すると共に、受信側をパッシブ型とすることにより、低消費電力で安価な装置が構築可能である。また、送受信側と発信側とでメモリを共有することで、データベースの連携をネットワーク環境下で行う必要が無くなり、敏速な運用が可能になる。 According to the present invention, an inexpensive device with low power consumption can be constructed by merging a passive type and an active type and making the receiving side passive. Further, by sharing the memory between the transmission / reception side and the transmission side, it is not necessary to perform database linkage in a network environment, and prompt operation is possible.
また、内部に充電可能な電源を内蔵すれば、第1の通信手段側からこれを適宜充電することができるので、アクティブ型の識別装置の問題であった電池寿命を半永久化することができる。 In addition, if a rechargeable power source is built in, it can be appropriately charged from the first communication means side, so that the battery life that has been a problem of the active type identification device can be made semi-permanent.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るRFID装置を使用した識別システムの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an identification system using an RFID device according to an embodiment of the present invention.
この識別システムは、認識対象、例えば商品、荷物の搬送用パレット等に装着されるRFID装置としてのタグ1と、このタグ1に対して第1の周波数帯、例えば数GHz、この例では2.45GHzの無線通信によって情報をリード/ライトするリーダ/ライタ2と、このリーダ/ライタ2に接続された端末装置3と、タグ1から発信される情報を第2の周波数帯域、例えば数KHz〜数百MHz、より好ましくはUHF帯、この例では300MHzの無線通信によって受信する受信機4と、この受信機4に接続された端末装置5とを備えて構成されている。
This identification system includes a
タグ1は、図2に示すように、パッシブ型RFIDを構成する2.45GHzの送受信機11と、アクティブ型RFIDを構成する300MHzの発信機12とから構成されている。
As shown in FIG. 2, the
2.45GHzの送受信機11は、次のように構成されている。第1のアンテナ111及び第2のアンテナ112が、例えばループ状のプリント印刷回路の形態で外部のリーダ/ライタ2と送受信するために設けられている。これらアンテナ111,112を介してリーダ/ライタ2とデータの交信を行うための検波機能及び送信機能、並びに2.54GHzの電波を整流及び昇圧して定電圧を生成する電源供給機能を有するアナログ・フロント・エンド(以下、「AFE」と呼ぶ)回路113が設けられている。このAFE回路113を介して受信されたデータは、コントローラ114を介してメモリ115に記憶されるようになっている。メモリ115は、例えばフラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性記憶媒体であり、発信機12からの発信データや発信制御情報(発信間隔、発信時間、発信停止条件のような情報)など、必要な情報を記憶する。コントローラ114は、AFE回路113とメモリ115との間のデータの授受をコントロールの他、メモリ115と発信機12との間のデータ授受もコントロールする。ここで、アンテナ111,112、AFE回路113及びコントローラ114が第1の通信手段を構成する。電源回路116は、アンテナ111,112で2.45GHzの電波を受信している期間と非受信期間とでコントローラ114及びメモリ115に供給する電源を切り替える機能を有する。
The 2.45
また、300MHzの発信機12は、次のように構成されている。送受信機11側で2.45GHzの電波を受信している期間に電源回路116から供給される電圧は、ダイオード121を介して電源回路122に供給され、送受信機11側で2.45GHzの電波を受信していない期間では、電源回路116からの電源電圧がダイオード123を介して送受信機11側の電源回路116に供給される。スイッチ回路(P_OUT)124は、このように電源を切り替える機能を有する。電源回路122には、充電可能な電池125が接続されており、送受信機11側からの電力供給を受けている場合には、電池125を充電し、電力供給を受けていない場合には、電池125からの電源電圧を送受信機11側に供給する。また、この発信機12側にも、コントローラ127と、アナログ・フロント・エンド(AFE)回路128と、アンテナ129とが設けられている。コントローラ127は、送受信機11側のコントローラ114と交信してメモリ115に記憶されているデータを読み出してAFE回路128及びアンテナ129を介して外部の受信機4にデータを送信する。ここで、コントローラ127、AFE回路128及びアンテナ129が第2の通信手段を構成している。
The 300
なお、このように送受信機11と発信機12とをそれぞれパッシブ型のRFID及びアクティブ型のRFIDとして構成することで、既存の個々の回路をそのまま利用することができるが、コントローラ114,127は、1つのコントローラとして構成しても良いことは言うまでもない。
In addition, by configuring the transmitter /
次にこのように構成された本実施形態に係る識別システムの動作について説明する。
(1)タグ1がリーダ/ライタ2の交信範囲内にあるとき
図3は、タグ1がリーダ/ライタ2と交信可能な範囲内にあるときの送受信機11の動作フローチャート、図4は同じく発信機12の動作フローチャートである。
Next, the operation of the identification system according to this embodiment configured as described above will be described.
(1) When the
このときには、送受信機11は、リーダ/ライタ2から発信される2.45GHzの電波を検出する(S11)。AFE回路113は、例えばアンテナ112側で検出された電波を整流及び昇圧すると共に定電圧化し、AFE回路113、コントローラ114、メモリ115に供給してこれらを動作可能状態にすると共に、電源回路116を介して発信機12側の電源回路122に電力を供給する。電源回路122は、送受信機116側からの電圧を常時監視して、監視電圧が所定の電圧を超えたらスイッチ回路124をオフ状態にして、送受信機11側への電源電圧供給を停止する(S21)。
At this time, the
リーダ/ライタ2からの電波は、例えばASK変調されており、AFE回路113は、内部の検波回路で受信信号を復調し、同時にクロック抽出をする。リーダ/ライタ2からの送信フレームは、例えばフレームパルス、コマンドフレームパルス、コマンド完結及び応答フレームパルスからなり、コマンドフレームパルスには、コントローラ114内の各種レジスタへのロード、スリープ指令、レジスタからの読み出しを指示するリード、メモリ115への書き込みを指示するプログラム等がある。コントローラ114がコマンドフレームパルスを解読し、その応答は、応答フレームパルスの部分で反射波に返答を乗せて返す。この返答をのせて返すのを、例えばアンテナ111が担い、受信側及び電力生成側をアンテナ112が担うようにしても良い。リーダ/ライタ2からの変調およびタグ1の返答に使用される変調には、FSK変調、PSK変調を使用しても良い。このように、パッシブタイプの送受信機11では、必ずリーダ/ライタ2からの送信に続き、それに対する応答を返す通信が実行される。
The radio wave from the reader /
いま、書き込みを指示するプログラムコマンドを受信したら(S12)、コントローラ114は、そのデータ(発信データ及び発信制御情報など)をメモリ115に書き込む(S13)。書き込まれるデータには、発信機12側から発信される発信データ、その発信間隔を指定するデータなどが含まれる。
If a program command for instructing writing is received (S12), the
一方、発信機12側では、2.45GHzの電波を検出している最中は、スリープ状態を維持し(S22,S23,S24)、2.45GHzの電波が検出されなかたら、スイッチ回路124をオン状態にして、送受信機11側に電池125からの電源電圧Vccを供給する(S25)。
(2)タグ1がリーダ/ライタ2の交信範囲外にあるとき
図5は、タグ1がリーダ/ライタ2と交信可能な範囲外にあるときの発信機12の動作フローチャートである。
On the other hand, while the
(2) When the
まず、素一途回路124をオン状態にして、送受信機11側に電池125からの電源電圧Vccを供給する(S31)。これにより、電源回路116を介して送受信機11側のコントローラ114とメモリ115の動作は確保される。次に、コントローラ127は、コントローラ114と交信してメモリ115に記憶されている発信データを読み出す(S32)。コントローラ127からコントローラ114に送信される送信フレームについても、リーダ/ライタ2からコントローラ114に送信される送信フレームと同様に、フレームパルス、コマンドフレームパルス、コマンド完結及び応答フレームパルスにて構成することができる。コマンド完結パルスにメモリ115から読み出されたデータが重ねられてコントローラ127側に送られてくる。続いて、スイッチ回路124をオフ状態にして、送受信機11への電源供給を停止したのち(S33)、読み出されたデータのうち、発信すべきデータが、AFE回路128及びアンテナ129を介して外部に送信される(S34)。送信信号は、10m程度の交信範囲を有する300MHzのASK,FSK又はPSK変調信号である。受信機4は、比較的広範な範囲でタグ1からの送信データを受信することができる。
First, the
以後、2.45GHzの電波の検出(S35,S36)がなされなければ、メモリ115に設定されている発信間隔が満了するまでスリープ状態を維持し(S37)、発信間隔が満了したら、再びデータ発信を繰り返す(S38,S34)。この状態で2.45GHzの電波を検出したら(S35,S36)、処理を送受信機11側に移す。
After that, if the 2.45 GHz radio wave is not detected (S35, S36), the sleep state is maintained until the transmission interval set in the
このように、発信機12がメモリ115に保存されているデータを発信しているときに、送受信機11側の通信は抑制され、AFE113回路での2.45GHzによる電界強度検出動作に必要な機能及びメモリ115からの読み出し機能以外は、動作させないようにする。これは、発信機12がデータを発信中に、2.45GHzの電波を受信した送受信部11が、メモリ115への書き込み動作を開始して、2.45GHzの信号と300MHzの信号とが衝突し、データ書き込みが異常終了してメモリ115の記憶内容が破壊されてしまうのを防止するためである。
As described above, when the
本実施形態に係る識別システムによれば、タグ1がリーダ/ライタ2の交信範囲内に入るたびに、発信データを更新して外部にリアルタイムで発信することができるので、例えばタグ1の位置やその他の情報をセンター側でリアルタイムに検出するといった、高度な識別システムを構築することができる。
According to the identification system according to the present embodiment, every time the
また、内部に充電可能な電源を内蔵し、送受信機11側からこれを適宜充電することができるので、アクティブタグの問題であった電池寿命を半永久化することができる。
In addition, since a rechargeable power source is built in and can be appropriately charged from the
1…タグ、2…リーダ/ライタ、3,5…端末装置、4…受信機、11…送受信機、12…発信機、111,112,129…アンテナ、113,128…アナログ・フロント・エンド(AFE)回路、114,127…コントローラ、115…メモリ、116,122…電源回路、125…電池。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
この第1の通信手段によって記憶内容が書き換えられる書換可能なメモリと、
前記メモリの記憶内容に基づいて第2の周波数帯域の単方向無線通信によって継続的に外部機器にデータを送信するアクティブ型の第2の通信手段と、
少なくとも前記第2の通信手段及びメモリに電力を供給する電力供給手段と
を備え、
識別対象の識別のために用いられる固体認識無線装置。 A passive first communication means for transmitting / receiving information to / from an external reader / writer by two-way wireless communication in a first frequency band;
A rewritable memory whose stored contents are rewritten by the first communication means;
Active second communication means for continuously transmitting data to an external device by unidirectional wireless communication in a second frequency band based on the storage content of the memory;
Power supply means for supplying power to at least the second communication means and the memory,
A solid-state recognition wireless device used for identification of an identification target.
前記第1の通信手段による双方向無線通信の電波によって前記電池を充電する充電手段を
更に備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の固体認識無線装置。 The power supply means is a rechargeable battery,
3. The solid-state recognition wireless device according to claim 1, further comprising charging means for charging the battery by radio waves of bidirectional wireless communication by the first communication means.
前記第1の通信手段が前記第1の周波数帯域の信号を受信している場合には、前記第2の通信手段を休止状態とし、前記第1の通信手段が前記第1の周波数帯域の信号を受信していない場合には、前記第1の通信手段を休止状態とすると共に、前記第2の通信手段での通信に必要な電力を前記電力供給手段から供給して前記第2の通信手段での通信を実行することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の固体認識無線装置。 The second communication means monitors whether the first communication means is receiving a signal of the first frequency band;
When the first communication means is receiving the signal of the first frequency band, the second communication means is put into a dormant state, and the first communication means is a signal of the first frequency band. Is not received, the first communication unit is put into a dormant state, and the second communication unit is configured to supply power necessary for communication in the second communication unit from the power supply unit. The solid-state recognition wireless device according to any one of claims 1 to 4, wherein the communication is performed by the wireless communication device.
この固体認識無線装置の前記第1の通信手段と無線通信を行って前記メモリに前記第2の通信手段による通信に必要な情報を書き込むリーダ/ライタと、
前記第2の通信手段によって送信されたデータを受信する受信手段と、
この受信手段で受信されたデータに基づいて前記識別対象を識別する情報処理装置と
を備えたことを特徴とする固体認識無線システム。 The solid recognition wireless device according to any one of claims 1 to 6, which is attached to the identification target;
A reader / writer that performs wireless communication with the first communication unit of the solid-state recognition wireless device and writes information necessary for communication by the second communication unit to the memory;
Receiving means for receiving data transmitted by the second communication means;
A solid-state recognition wireless system comprising: an information processing device that identifies the identification target based on data received by the receiving means.
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JP2009100276A (en) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Aruze Corp | Wireless communication tag and wireless communication system |
JP2011253411A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Murata Mfg Co Ltd | Radio authentication module and radio authentication system |
JP2015154712A (en) * | 2014-02-10 | 2015-08-24 | インテル コーポレイション | Wireless power receiving unit, load modulation method and wireless power transmitting unit |
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- 2004-09-13 JP JP2004265777A patent/JP2006081105A/en active Pending
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