JP2006309592A - 無線タグおよびその近接状態検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線タグ相互の近接状態を無線タグのＩＤとともに検出する。
【解決手段】 識別コードを保持するメモリと、電磁波を送受信する送受信部と、受信した信号のコマンドを処理する制御部とを有する無線タグにおいて、制御部は、リーダ／ライタから選択された識別コードを含む制御信号を受信し、選択された識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致しない場合には、受信した信号に含まれる全てのコマンドを処理する活性状態から、ホルト解除コマンドのみを処理するホルト状態に切り替わり、選択された識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致する場合には、活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいてホルト解除コマンドを含む応答信号を送信し、ホルト状態にあって、ホルト解除コマンドを含む応答信号を他の無線タグから受信した場合には、ホルト状態から活性状態に切り替わる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、無線タグおよびその近接状態検出方法に関し、より詳細には、リーダ／ライタから送受信可能な範囲内にある無線タグの近接状態を認識することができる無線タグおよびその近接状態検出方法に関する。

無線タグは、アンテナ、ＩＣ、メモリを内蔵したチップであり、専用のリーダ／ライタからの要求に応じて、メモリからデータを読み出したり、メモリにデータを書き込むことができる。例えば、流通過程にある個々の商品に無線タグを取り付け、配送センタのコンベア、店舗の商品管理端末などに備え付けられたリーダ／ライタによりデータを読み出すことにより、個々の商品についてきめ細かな管理を行うことができる。

図１に、無線タグの基本構成を示す。無線タグ１は、アンテナ２と、リーダ／ライタとの無線通信のための送受信部３と、送受信部３とメモリ５とに接続され、データ処理を行う制御部４とから構成されている（例えば、非特許文献１参照）。ここでは、電源部を有さないパッシブ型の無線タグを示したが、電源部を備え、電源部から供給される電力により、送受信部、制御部が動作するアクティブ型の無線タグも知られている。

リーダ／ライタと個々の無線タグとの間の通信手順を説明する。最初に、リーダ／ライタから無線タグに対して制御信号が送信される。制御信号は、例えば、無線タグ１のメモリ５に保持された識別コード（以下、「ＩＤ」という）の読取コマンドを含む。無線タグ１は、制御信号として送信される電磁波を電力に変換し、送受信部３から制御部４に制御信号を送る。制御部４は、読取コマンドに基づいてメモリ５に保持されたＩＤを読取り、読取ったＩＤを含む応答信号を、送受信部３を介して送信する。リーダ／ライタは、応答信号を受信して、読取ったＩＤを認識する。

根日屋英之、植竹古都美著「ユビキタス無線工学と微細ＲＦＩＤ」東京電機大学出版局、２００４年

上述したように、無線タグとリーダ／ライタとの間の通信手順では、リーダ／ライタからの制御信号に対して無線タグが応答することにより、無線タグに格納された情報を読取ることが一般的である。個々の無線タグのＩＤを読取ることにより、リーダ／ライタと送受信可能な範囲内に、どの無線タグが存在するのかを認識することができる。

しかしながら、従来の方法では、リーダ／ライタと送受信可能な範囲内に、無線タグが存在するか否かの判定しかできず、複数の無線タグがどのように分布して存在するのか、すなわち、どの無線タグとどの無線タグが近接状態にあり、どの無線タグが離れたところにあるかなどを検出することはできなかった。

本発明の目的は、無線タグ相互の近接状態を無線タグのＩＤとともに検出するための無線タグおよびその近接状態検出方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、識別コードを保持するメモリと、電磁波を送受信する送受信部と、受信した信号のコマンドを処理する制御部とを有する無線タグにおいて、前記制御部は、前記受信した信号のコマンドのうち、所与のコマンドに応答して、予め定めたコマンドを含む応答信号を送信することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、識別コードを保持するメモリと、電磁波を送受信する送受信部と、受信した信号のコマンドを処理する制御部とを有する無線タグにおいて、前記制御部は、リーダ／ライタから選択された識別コードを含む制御信号を受信し、前記選択された識別コードと前記メモリに保持された前記識別コードとが一致しない場合には、受信した信号に含まれる全てのコマンドを処理する活性状態から、ホルト解除コマンドのみを処理するホルト状態に切り替わり、前記選択された識別コードと前記メモリに保持された前記識別コードとが一致する場合には、前記活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいてホルト解除コマンドを含む応答信号を送信し、前記ホルト状態にあって、ホルト解除コマンドを含む応答信号を他の無線タグから受信した場合には、前記ホルト状態から前記活性状態に切り替わることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の前記制御部は、前記ホルト解除コマンドを含む応答信号の送信電力を、所定の近接した距離範囲内の無線タグのみが受信できるように制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、リーダ／ライタと送受信可能な複数の無線タグのうち、近接している無線タグの組み合わせと近接していない無線タグとを、前記リーダ／ライタが認識するための無線タグの近接状態検出方法であって、前記リーダ／ライタが、読取コマンドを含む制御信号を送信し、前記複数の無線タグから、各々の無線タグのメモリに保持された識別コードを含む応答信号を受信して、複数の識別コードを認識するステップと、前記複数の識別コードの中から選択された１の識別コードを含む制御信号を、前記リーダ／ライタから送信するステップと、前記１の識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致しない無線タグは、活性状態からホルト状態に切り替わり、前記１の識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致する無線タグは、活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいてホルト解除コマンドを含む応答信号を送信するステップと、前記リーダ／ライタが、読取コマンドを含む制御信号を送信し、活性状態にある複数の無線タグのメモリに保持された識別コードを含む応答信号を受信して、前記活性状態にある複数の無線タグが近接していることを認識するステップとを備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、勘合するコネクタのそれぞれに固定された無線タグと、該無線タグと送受信可能なリーダ／ライタとにより、前記コネクタの勘合状態を検出するコネクタの接続状態検出方法であって、前記リーダ／ライタが、読取コマンドを含む制御信号を送信し、前記複数の無線タグから、各々の無線タグのメモリに保持された識別コードを含む応答信号を受信して、複数の識別コードを認識するステップと、前記複数の識別コードの中から選択された１の識別コードを含む制御信号を、前記リーダ／ライタから送信するステップと、前記１の識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致しない無線タグは、活性状態からホルト状態に切り替わり、前記１の識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致する無線タグは、活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいてホルト解除コマンドを含む応答信号を送信するステップと、前記リーダ／ライタが、読取コマンドを含む制御信号を送信し、活性状態にある複数の無線タグのメモリに保持された識別コードを含む応答信号を受信して、前記活性状態にある複数の無線タグが固定されたコネクタが勘合していることを検出するステップとを備えたことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、受信した信号に含まれる全てのコマンドを処理する活性状態と、ホルト解除コマンドのみを処理するホルト状態とを切り替えることにより、無線タグ相互の近接状態を無線タグのＩＤとともに検出することが可能となる。

また、本発明によれば、無線タグをコネクタに固定することにより、コネクタの勘合状態を検出することができ、コネクタを収容した接続箱の外部から、接続状態を検出することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図２に、本発明の一実施形態にかかる無線タグの制御部における処理を示す。無線タグの基本構成は、図１に示した構成に同じである。リーダ／ライタから制御信号として送信される電磁波を電力に変換し、無線タグ１の動作を開始する（１０１）。開始直後、制御部４は、制御信号に含まれるあらゆるコマンドを処理可能な活性状態に設定される（１０２）。制御部４は、コマンドを含む制御信号を受信すると（１０３）、コマンドを識別しコマンドに応じた処理を実施する（１０４）。リーダ／ライタから制御信号を受信した場合について説明したが、活性状態では、リーダ／ライタから制御信号に限らず、受信した信号に含まれる全てのコマンドを処理することができる。

図３に、無線タグの制御部における状態遷移を示す。コマンドが、ＩＤ読取コマンドの場合には、メモリ５に保持されたＩＤを読取り、読取ったＩＤを送受信部３より送信する（１０５）。コマンドが、特定のＩＤを指定してのＩＤ照合コマンドの場合には、ＩＤ照合コマンドで指定されたＩＤと無線タグがメモリ５に保持するＩＤとの照合する（１０６）。一致しない場合には、制御部４は、ホルト解除コマンド以外の処理を行わないホルト状態に設定される（１０７）。一致する場合には、制御部４は、活性状態を維持したまま、一定の遅れ時間をおいて、応答信号としてホルト解除コマンドを送受信アンテナから送信する（１０８）。コマンドが、ホルト解除コマンドの場合には、制御部４は、ホルト状態から活性状態に復帰する（１０９）。

すなわち、リーダ／ライタからＩＤ照合コマンドが送信されると、指定されたＩＤと一致する無線タグは活性状態のままとなり（１０６）、指定されたＩＤに一致しない無線タグはホルト状態となる（１０７）。一定の遅れ時間をおいて、指定されたＩＤと一致する無線タグからホルト解除コマンドが送信されることにより（１０８）、当該無線タグに近接した他の無線タグは、ホルト解除コマンドを受信する。近接した他の無線タグは、ホルト状態から活性状態に復帰し（１０９）、次にＩＤ読取コマンドを受信したときにはＩＤを送信する（１０５）。

無線タグの制御部は、受信した信号のコマンドを処理するだけでなく、受信した信号のコマンドのうち、所与のコマンド（例えば、ＩＤ照合コマンド）に応答して、予め定めたコマンド（例えば、ホルト解除コマンド）を含む応答信号を送信することができる。このようにして、ＩＤ照合コマンドで指定されたＩＤと一致する無線タグに近接した無線タグのＩＤを、リーダ／ライタで認識することができ、相互に近接した無線タグの近接状態を検出することができる。なお、上述の遅れ時間は、指定されたＩＤとメモリに保持されたＩＤとが不一致の無線タグが、ホルト状態に移行が完了するまでの時間とする。最初にダミー信号を所定回数送信してから、ホルト解除コマンドを送信するようにしてもよい。

指定されたＩＤとメモリに保持されたＩＤとが一致する無線タグから送信されるホルト解除コマンドの送信電力は、リーダ／ライタから送信されるホルト解除コマンドの送信電力より小さく、所定の近接した距離範囲内の無線タグにのみ届くだけの電力に設定する。このようにして、近接した無線タグだけをホルト状態から活性状態に戻すことができ、リーダ／ライタは、ＩＤ読取コマンドを送信して、活性状態の近接した無線タグからＩＤを読み取ることにより、無線タグの近接状態を検出することができる。

指定されたＩＤと一致する無線タグから送信される電力は、無線タグが電源部を持たないパッシブ型の場合には、リーダ／ライタから送信される電力を二次的にホルト解除コマンドの送信電力として用いるため、必然的に大幅に小さな電力となる。しかし、電源部を有するアクティブ型の場合には、検出する近接距離範囲に応じて送信電力を制御する必要がある。また、ホルト解除コマンドを送信するアンテナは、リーダ／ライタと送受信するためのアンテナと同一でも、専用のアンテナであっても良く、専用のアンテナにすれば、近接状態を検出する距離範囲をより精密に設定できるようになる。

図４に、本発明の一実施形態にかかる近接状態検出方法を示す。ここでは、リーダ／ライタ６と送受信可能な無線タグが３個あり、無線タグ１ａ（メモリにＩＤ１を保持する。以下、同じ。）と無線タグ１ｂ（ＩＤ２）とが近接状態にあり、無線タグ１ｃ（ＩＤ３）が離れた状態にある。リーダ／ライタ６は、これら３個の近接状態を検出する。

最初に、３個の無線タグ１ａ、１ｂ、１ｃは、いずれもリーダ／ライタ６から送信される制御信号に含まれるコマンドを全て処理可能な活性状態に設定されている（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）。リーダ／ライタ６が、ＩＤ読取コマンドを送信すると（１１ａ）、各々の無線タグ１ａ、１ｂ、１ｃは、メモリに保持されているＩＤを含む応答信号を送信する（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）。リーダ／ライタ６は、３個の無線タグ１ａ、１ｂ、１ｃのＩＤを認識する（５１）。

次に、リーダ／ライタ６は、順次近接状態の検出を行う（５２、５３）。リーダ／ライタ６は、認識した３個の無線タグの中から１つを選び（ここでは、無線タグ１ａ）、無線タグ１ａのＩＤであるＩＤ１を指定して、ＩＤ照合コマンドを含む制御信号を送信する（１３ａ）。ＩＤ照合コマンドを受信した３個の無線タグは、各々のメモリに保持する自己のＩＤと、ＩＤ照合コマンドで受信したＩＤとを照合する（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）。

無線タグ１ｂ，１ｃは、各々のメモリに保持するＩＤとＩＤ照合コマンドで受信したＩＤとが一致しないので、活性状態からホルト状態に移行する（１５ａ、１５ｂ）。一方、メモリに保持するＩＤとＩＤ照合コマンドで受信したＩＤとが一致する無線タグ１ａは、ホルト状態に移行することなく活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいて、ホルト解除コマンドを送信する（１６ａ）。ホルト解除コマンドを送信した無線タグ１ａに近接した無線タグ１ｂのみが、ホルト解除コマンドを受信して、無線タグ１ｂは活性状態に復帰する（１０ｄ）。一方、無線タグ１ａと離れた位置にある無線タグ１ｃは、無線タグ１ａからのホルト解除コマンドを受信できないのでホルト状態を維持する。

リーダ／ライタ６から再度ＩＤ読取コマンドが送信される（１１ｂ）と、活性状態にある無線タグ１ａ、１ｂのみが、メモリに保持されているＩＤを含む応答信号を送信する（１２ｄ、１２ｅ）。従って、リーダ／ライタ６は、無線タグ１ａ、１ｂが近接状態にあることを認識することができる。最後に、リーダ／ライタ６は、ホルト解除コマンドを含む制御信号を送信し（１７ａ）、ホルト状態にある無線タグ１ｃも活性状態に復帰させる（１０ｅ）。全ての無線タグ１ａ、１ｂ、１ｃは、リーダ／ライタ６からの全てのコマンドを処理できる活性状態に設定される。

リーダ／ライタ６は、認識した無線タグ１ａ、１ｂ、１ｃのうち無線タグ１ａと１ｂとが近接状態にあることを検出したので、残りの無線タグ１ｃの近接状態の検出を行う（５３）。リーダ／ライタ６は、無線タグ１ｃのＩＤであるＩＤ３を指定して、ＩＤ照合コマンドを含む制御信号を送信する（１３ｂ）。ＩＤ照合コマンドを受信した３個の無線タグは、各々のメモリに保持する自己のＩＤと、ＩＤ照合コマンドで受信したＩＤとを照合する（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）。

無線タグ１ａ，１ｂは、各々のメモリに保持するＩＤとＩＤ照合コマンドで受信したＩＤとが一致しないので、活性状態からホルト状態に移行する（１５ｃ、１５ｄ）。一方、メモリに保持するＩＤとＩＤ照合コマンドで受信したＩＤとが一致する無線タグ１ｃは、ホルト状態に移行することなく活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいて、ホルト解除コマンドを送信する（１６ｂ）。無線タグ１ｃは、他の無線タグと近接状態にないので、無線タグ１ｃから送信されるホルト解除コマンドを含む応答信号は、いずれの無線タグでも受信されない。従って、無線タグ１ａ，１ｂのホルト状態は維持される。

リーダ／ライタ６から再度ＩＤ読取コマンドが送信される（１１ｃ）と、活性状態にある無線タグ１ｃのみが、メモリに保持されているＩＤを含む応答信号を送信する（１２ｆ）。従って、リーダ／ライタ６は、無線タグ１ｃが他の無線タグと近接状態になく離れた位置に配置されていることを認識することができる。最後に、リーダ／ライタ６は、ホルト解除コマンドを含む制御信号を送信し（１７ａ）、ホルト状態にある無線タグ１ａ，１ｂを活性状態に復帰させる（１０ｅ、１０ｆ）。

図４に示した例では、近接した無線タグが無線タグ１ａ、１ｂの１組、相互に近接していない無線タグが無線タグ１ｃの１個の場合を説明したが、近接状態を検出する無線タグの個数がさらに多くても、上述の手順５２、５３を順次繰り返すことにより、リーダ／ライタ６は、送受信可能な範囲内にある無線タグのすべての近接状態を検出することが可能となる。

図５に、本発明の一実施形態にかかる接続状態検出方法を示す。ここでは、上述した近接状態検出方法を応用して、通信用のコネクタの接続状態を検出する方法について説明する。コネクタを相互に勘合させるためのガイド７４上に、オス型コネクタ７１ａ、７１ｂ、７１ｃと、メス型コネクタ７２ａ、７２ｂ、７２ｃとが、ガイド溝に沿って対向するように配置されている。オス型コネクタ７１ａ、７１ｂ、７１ｃには、通信線７３ａ、７３ｂ、７３ｃが接続され、無線タグ１ｄ、１ｅ、１ｆが固定されている。メス型コネクタ７２ａ、７２ｂ、７２ｃには、通信線７３ｄ、７３ｅ、７３ｆが接続され、無線タグ１ｇ、１ｈ、１ｉが固定されている。ガイド７４上部には、リーダ／ライタ６が配置されており、無線タグと送受信可能である。

ここで、オス型コネクタ７１ａ、７１ｂとメス型コネクタ７２ａ、７２ｂとは接続されておらず、オス型コネクタ７１ｃとメス型コネクタ７２ｃとは接続されている。この状態においては、コネクタの先端に配置された無線タグのうち、無線タグ１ｆ，１ｉのみが近接状態にある。

ここで上述した近接状態検出方法を応用すると、無線タグ１ｆ，１ｉが近接状態にあり、その他の無線タグは、相互に離れた状態にあることを、リーダ／ライタ６で認識することができる。従って、リーダ／ライタ６は、コネクタ７１ｃと７２ｃとが接続され、その他のコネクタは接続されていない状態にあることを認識することができる。

コネクタ７１ｃと７２ｃが単なる近接ではなく、確実に勘合した接続状態にあることを、リーダ／ライタ６が明確に判定できるようにするためには、以下のように設定すればよい。すなわち、コネクタが確実に勘合した接続状態になった場合にのみ、一方のコネクタに固定された無線タグから送信するホルト解除コマンドが、他方のコネクタに固定された無線タグで受信できるように、応答信号を送信する電力のレベルを設定したり、アンテナの指向性を考慮して、近接状態を検出する距離範囲を設定する。

なお、コネクタが勘合状態にあることを検出するセンサを、コネクタに設ける方法でもよい。センサが勘合状態にあることを検出した信号を、無線タグの制御部を介して送受信部から送信し、リーダ／ライタで認識することもできる。

図６に、コネクタの接続状態を検出するための無線タグの配置を示す。図５に示した構成において、ガイド７４に配置されているコネクタと、ガイド７４に配置されていないフリーのコネクタとの間に、接続状態にないにも関わらず無線タグ相互の近接状態が発生する可能性がある。そこで、図６（ａ）に示すように、コネクタの勘合部を二重構造にして、その内部に無線タグを配置する。図６（ｂ）に示すように、コネクタを勘合した状態において、ガイド７４に配置されているコネクタとフリーのコネクタとの近接状態よりも、より近接した状態となるように無線タグを配置する。

このようにして、図５に示したコネクタの接続部分が、接続箱の中に配置されていても、接続箱の外部からリーダ／ライタにより、内部の接続状態を認識することができる。すなわち、接続箱内部のどのコネクタが接続され、どのコネクタが接続されていないかを検出することができる。

無線タグの基本構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる無線タグの制御部における処理を示すフローチャートである。 無線タグの制御部における状態遷移図である。 本発明の一実施形態にかかる近接状態検出方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態にかかる接続状態検出方法を説明するための図である。 コネクタの接続状態を検出するための無線タグの配置を示す図である。

符号の説明

１ 無線タグ
２ アンテナ
３ 送受信部
４ 制御部
５ メモリ
６ リーダ／ライタ

Claims (5)

1. 識別コードを保持するメモリと、電磁波を送受信する送受信部と、受信した信号のコマンドを処理する制御部とを有する無線タグにおいて、
   前記制御部は、前記受信した信号のコマンドのうち、所与のコマンドに応答して、予め定めたコマンドを含む応答信号を送信することを特徴とする無線タグ。
2. 識別コードを保持するメモリと、電磁波を送受信する送受信部と、受信した信号のコマンドを処理する制御部とを有する無線タグにおいて、前記制御部は、
   リーダ／ライタから選択された識別コードを含む制御信号を受信し、
   前記選択された識別コードと前記メモリに保持された前記識別コードとが一致しない場合には、受信した信号に含まれる全てのコマンドを処理する活性状態から、ホルト解除コマンドのみを処理するホルト状態に切り替わり、
   前記選択された識別コードと前記メモリに保持された前記識別コードとが一致する場合には、前記活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいてホルト解除コマンドを含む応答信号を送信し、
   前記ホルト状態にあって、ホルト解除コマンドを含む応答信号を他の無線タグから受信した場合には、前記ホルト状態から前記活性状態に切り替わる
   ことを特徴とする無線タグ。
3. 前記制御部は、前記ホルト解除コマンドを含む応答信号の送信電力を、所定の近接した距離範囲内の無線タグのみが受信できるように制御することを特徴とする請求項２に記載の無線タグ。
4. リーダ／ライタと送受信可能な複数の無線タグのうち、近接している無線タグの組み合わせと近接していない無線タグとを、前記リーダ／ライタが認識するための無線タグの近接状態検出方法であって、
   前記リーダ／ライタが、読取コマンドを含む制御信号を送信し、前記複数の無線タグから、各々の無線タグのメモリに保持された識別コードを含む応答信号を受信して、複数の識別コードを認識するステップと、
   前記複数の識別コードの中から選択された１の識別コードを含む制御信号を、前記リーダ／ライタから送信するステップと、
   前記１の識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致しない無線タグは、活性状態からホルト状態に切り替わり、前記１の識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致する無線タグは、活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいてホルト解除コマンドを含む応答信号を送信するステップと、
   前記リーダ／ライタが、読取コマンドを含む制御信号を送信し、活性状態にある複数の無線タグのメモリに保持された識別コードを含む応答信号を受信して、前記活性状態にある複数の無線タグが近接していることを認識するステップと
   を備えたことを特徴とする無線タグの近接状態検出方法。
5. 勘合するコネクタのそれぞれに固定された無線タグと、該無線タグと送受信可能なリーダ／ライタとにより、前記コネクタの勘合状態を検出するコネクタの接続状態検出方法であって、
   前記リーダ／ライタが、読取コマンドを含む制御信号を送信し、前記複数の無線タグから、各々の無線タグのメモリに保持された識別コードを含む応答信号を受信して、複数の識別コードを認識するステップと、
   前記複数の識別コードの中から選択された１の識別コードを含む制御信号を、前記リーダ／ライタから送信するステップと、
   前記１の識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致しない無線タグは、活性状態からホルト状態に切り替わり、前記１の識別コードとメモリに保持された識別コードとが一致する無線タグは、活性状態を維持し、一定の遅れ時間をおいてホルト解除コマンドを含む応答信号を送信するステップと、
   前記リーダ／ライタが、読取コマンドを含む制御信号を送信し、活性状態にある複数の無線タグのメモリに保持された識別コードを含む応答信号を受信して、前記活性状態にある複数の無線タグが固定されたコネクタが勘合していることを検出するステップと
   を備えたことを特徴とするコネクタの接続状態検出方法。
   

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