JP2007121014A

JP2007121014A - 物品位置検出システム

Info

Publication number: JP2007121014A
Application number: JP2005311084A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Arai; 篤志荒井
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】測定範囲内の電波環境による影響を抑えてＲＦＩＤの添付された物品の位置を測定可能な物品位置検出システムを提供すること。
【解決手段】物品に添付されたＲＦＩＤ２０１〜２０９と、該ＲＦＩＤを囲むように配置されたアンテナ１０１〜１１６と、該アンテナに接続された送信回路および受信回路と送信信号の出力可変手段および受信信号強度の測定手段とを含む少なくとも１つのリーダライタ制御部とからなり、前記送信信号の出力可変手段によって測定された前記各アンテナの前記ＲＦＩＤとの通信可能な最小送信信号出力と、前記アンテナ相互間の通信を行うことによって測定されたアンテナ間の通信環境とに基づき、前記ＲＦＩＤが添付された物品の位置を検出することを特徴とする物品位置検出システム。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤを用いて倉庫などで物品の保管を行う場合に、目的のＲＦＩＤが取り付けられた物品の保管されている位置を調べる物品位置検出システムに関する。

近年、商品管理などのための個体識別に際し、その商品の管理情報を記憶し、非接触でデータの書込みおよび読出しを行うＩＣタグ、無線タグ、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、またはデータキャリアと呼称される通信媒体が普及しつつある。

これらを物品に取り付け、その物品に関する情報を書き込むことにより、物品の管理を効率的に行うことができる。このような技術の利用は物品の保管、検索、流通等だけでなくさまざまな用途で提案され、実施されており、いくつかの例が下記の特許文献１から３に示されている。

また、無線技術であることを用いて特許文献４のようにサッカーコート上のボールの位置の検出を行いゲームに利用する方法や、特許文献５のように特定のＲＦＩＤの位置を２次元情報として得る方法が提案されている。

このようにＲＦＩＤのようなタグの添付により物品の位置を検出する技術により、多様な製品や部品などを保管した倉庫内で目的とする製品や部品を短時間で見つけることや、大規模店舗などで顧客に商品の場所を即時に示すことなどが可能となる。

特開２００１−１１４４０５号公報特開２００５−９６９０９号公報特開２００５−７１１９３号公報特開平７−５６９９０号公報特開２００１−１１６５８３号公報

上記のような通常の物品の位置検出では、アンテナからの一定の送信電波強度においてＲＦＩＤからアンテナに届く受信信号の強さや送信電波強度と通信可能距離の関係をもとにそのおおよその位置を検出している。

しかし、複数のＲＦＩＤが測定範囲内に存在する場合、各ＲＦＩＤは内部にアンテナを有するため、送信アンテナからの出力信号強度が同じでも途中に存在する他のＲＦＩＤの周囲の電波環境に及ぼす影響によって対象とするＲＦＩＤの通信可能距離が変化してしまう。

また磁場や電場を乱す要因が測定範囲内に存在した場合も同様に、アンテナからの出力信号が同じでもＲＦＩＤの通信可能距離が低下してしまう。

上記の要因により従来のシステムではその範囲内に存在するＲＦＩＤの個数やその他の電波環境の影響によって、物品の位置検出に大きな測定誤差を生ずる恐れがあった。

そこで、本発明の課題は、測定範囲内の電波環境による影響を抑えてＲＦＩＤの添付された物品の位置を測定可能な物品位置検出システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の物品位置検出システムは、物品に添付されたＲＦＩＤと、該ＲＦＩＤを囲むように配置された少なくとも３個のアンテナと、該アンテナに接続された送信回路および受信回路と受信信号強度の測定手段とを含む少なくとも１つのリーダライタ制御部とからなり、前記アンテナによって受信された前記ＲＦＩＤからの受信信号強度と前記アンテナ相互間の通信を行うことによって測定されたアンテナ間の通信環境とに基づき、前記ＲＦＩＤが添付された物品の位置を検出する。

また、本発明の物品位置検出システムは、物品に添付されたＲＦＩＤと、該ＲＦＩＤを囲むように配置された少なくとも３個のアンテナと、該アンテナに接続された送信回路および受信回路と送信信号の出力可変手段および受信信号強度の測定手段とを含む少なくとも１つのリーダライタ制御部とからなり、前記送信信号の出力可変手段によって測定された前記各アンテナの前記ＲＦＩＤとの通信可能な最小送信信号出力と、前記アンテナ相互間の通信を行うことによって測定されたアンテナ間の通信環境とに基づき、前記ＲＦＩＤが添付された物品の位置を検出することができる。

さらに本発明では、前記リーダライタ制御部は前記アンテナと前記送信回路の接続を切り替えるスイッチング手段を具備してもよい。

また、前記リーダライタ制御部は前記アンテナと前記受信回路の接続を切り替えるスイッチング手段を具備してもよい。

また、前記リーダライタ制御部は前記スイッチング手段により複数のアンテナと接続され、検出すべき位置に応じて接続されるアンテナおよびその数を変更することができるものであってもよい。

ここで、上記の通信環境とは、その領域の電波環境によって決定されるアンテナ間の信号電波の伝搬特性やアンテナからの信号電波の放射特性、アンテナの信号電波の受信特性などを総合的に含むものであり、その場の状態における送信アンテナへの信号の供給電力と、その信号を受信した受信アンテナから得られる受信電力の関係を示すものである。

本発明では、上述のように、複数のアンテナ間での信号の送受の特性を測定してアンテナ間の通信環境を測定し、その結果をもとにアンテナからの送信出力と受信出力の関係を補正してより正確なＲＦＩＤのアンテナからの距離を把握することにより、測定範囲内の電波環境による影響を抑えてＲＦＩＤの添付された物品の位置を測定可能な物品位置検出システムが得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明による物品位置検出システムの実施例１に用いるアンテナおよびリーダライタ制御部の構成の一例を示すブロック図である。複数のアンテナ１，２，３と、スイッチング機能付きの送信回路４及び出力可変回路６とスイッチング機能付きの受信回路５及び受信強度測定回路７、そして信号出力の調整や信号の変調復調を行うＣＰＵ８から構成されるリーダライタ制御部９からなる。

図１において、送信回路４、受信回路５は、内蔵されたスイッチング機能により必要に応じてアンテナ１，２，３に接続可能であり、また、送信信号出力は出力可変回路６により調整され、受信信号強度は受信強度測定回路７によって測定される。

図２は、本実施例の物品位置検出システムの検出方法の一例を説明するための図であり、被測定対象である複数の物品に添付されたＲＦＩＤの位置およびそれらのＲＦＩＤを囲むように配置された複数のアンテナの位置を示している。

図２において、被測定領域１００の中に被測定対象である複数の物品に添付されたＲＦＩＤ２０１〜２０９が置かれ、それらを囲むように格子状にアンテナ１０１〜１１６が配置されている。図には示されていないが各アンテナは図１に示したようなリーダライタ制御部に接続されている。その構成方法としては、すべてのアンテナを１つのリーダライタ制御部に接続してそのリーダライタに内蔵されたスイッチング機能によりアンテナとの接続を切り替えて使用することや、アンテナをいくつかのブロックに分割しそのブロックごとにリーダライタ制御部を設置してそのブロック内のアンテナと接続すること、各アンテナごとにリーダライタ制御部を設置して接続するなどの方法をとることができる。

ここでは、検出対象となる物品に添付されたＲＦＩＤをＲＦＩＤ２０１として、その位置検出方法を以下に説明する。

第１ステップとして、すべてのアンテナから検出対象のＲＦＩＤ２０１との通信を行い、送信信号出力を変化させて通信が可能な最小の送信信号出力Ｐｍを測定する。

第２ステップとして、各アンテナのＰｍを比較し、Ｐｍが最も小さいアンテナを抽出しそのアンテナ（ここではアンテナ１０７とする）を暫定的に最近接アンテナとする。

第３ステップとして、上記最近接アンテナ（１０７）より検出対象のＲＦＩＤ２０１に一定の送信信号を出力し、その周囲のアンテナ（ここでは１０２，１０３，１０４，１０６，１０８，１１０，１１１，１１２）で対象ＲＦＩＤ２０１からの返信信号を受信する。

第４ステップとして、上記の受信信号強度を比較し、その強度が大きい順に３つのアンテナを抽出する。ここではアンテナ１０７，１１１，１０８が抽出されたとする。対象物品は、ほぼ上記３つのアンテナに囲まれた領域に存在することになる。

第５ステップとして、上記３つのアンテナ間で相互の通信環境を測定する。その結果より対向する２つのアンテナ間での送受信強度に対する補正値を算出する。

第６ステップとして、上記第１ステップで求めた検出対象のＲＦＩＤ２０１とそれを囲むアンテナ１０７，１１１，１０８との通信が可能な最小の送信信号出力Ｐｍを上記補正値によって補正し、上記各アンテナからの距離を算出し検出対象のＲＦＩＤ２０１の位置を決定する。

図３は、上記第６ステップの位置決定のプロセスの一例を説明する図である。図３において、アンテナ１０７とＲＦＩＤ２０１との通信が可能な最小の送信信号出力Ｐｍから算出したアンテナ１０７とＲＦＩＤ２０１との距離ａを、アンテナ１０８との間の通信環境による補正値をもとに補正した値をａ１とし、同様にアンテナ１１１との間の通信環境による補正値をもとに補正した値をａ２とすると、ＲＦＩＤ２０１はアンテナ１０７から１０８に向かう直線上の距離ａ１の位置とアンテナ１０７から１１１に向かう直線上の距離ａ2の位置を結ぶ楕円上のいずれかにあると推定できる。

同様に、アンテナ１１１のＲＦＩＤ２０１に対するＰｍの値およびアンテナ１０７との間の補正値をもとに算出した距離をｂ1、アンテナ１０８との間の補正値をもとに算出した距離をｂ2とすると、ＲＦＩＤ２０１はアンテナ１１１から１０７に向かう直線上の距離ｂ1の位置とアンテナ１１１から１０８に向かう直線上の距離ｂ2の位置を結ぶ楕円上のいずれかにあると推定できる。

アンテナ１０８についても同様に算出し、ＲＦＩＤ２０１はアンテナ１０８から１１１に向かう直線上の距離ｃ1の位置とアンテナ１０８から１０７に向かう直線上の距離ｃ2の位置を結ぶ楕円上のいずれかにあると推定できる。

以上の結果より、上記３本の楕円が交わった領域付近に検出対象とするＲＦＩＤ２０１が存在すると推定することができる。

図４は、本実施例の上記第１ステップから第６ステップまでの検出方法を示すフローチャート図である。

図５は、本発明による物品位置検出システムの実施例２の検出方法を示すフローチャート図である。本実施例に使用するリーダライタ制御部、アンテナ、ＲＦＩＤはすべて実施例１と同じである。

本実施例の第１ステップは、実施例１と同様に、すべてのアンテナから検出対象のＲＦＩＤ２０１との通信を行い、送信信号出力を変化させて通信が可能な最小の送信信号出力Ｐｍを測定する。

ただし、本実施例においては実施例１の第２〜４ステップの代わりに第２ステップとして、上記Ｐｍの値の小さい方から順に３つのアンテナを抽出しそれを近傍アンテナとして実施例１の第５ステップ以降と同様なプロセスである第３ステップ、第４ステップに進む。

本実施例では実施例１に比べて位置検出のプロセスが簡易化され検出速度を早くできる。

図６は、本発明による物品位置検出システムの実施例３に用いるアンテナおよびリーダライタ制御部の構成の一例をしめすブロック図である。図１と異なるのは、出力可変回路６がないことであり、他は図１と同様、複数のアンテナ1，２，３と、スイッチング機能付きの送信回路４とスイッチング機能付き受信回路５及び受信強度測定回路７、そして信号出力の調整や信号の変調復調を行うＣＰＵ８から構成されるリーダライタ制御部１０からなる。

図７は、本実施例の検出方法を示すフローチャート図である。第１ステップとして、すべてのアンテナから検出対象のＲＦＩＤ２０１と一定の送信信号出力で通信を行い、受信信号強度Pｓを測定する。

第２ステップとして、各アンテナのＰｓを比較し、Ｐｓが大きい順に３つのアンテナを抽出しそのアンテナを近傍アンテナとする。対象物品はほぼ上記３つのアンテナに囲まれた領域に存在すると推定する。

第３ステップとして、上記３つのアンテナ間で相互の通信環境を測定する。その結果より対向する２つのアンテナ間での送受信強度に対する補正値を算出する。

第４ステップとして、上記第１ステップで求めた検出対象のＲＦＩＤ２０１と上記３つの近傍アンテナでの受信信号強度Psを上記補正値によって補正し、その補正値によって上記各アンテナからの距離を算出し検出対象のＲＦＩＤ２０１の位置を決定する。

本実施例では、実施例１に比べてリーダライタ制御部の構成が簡単になり、また、検出プロセスも簡単にできるので検出速度を早くできる。

なお、上記実施例１から３において使用する、通信が可能な最小の送信信号出力とＲＦＩＤとの距離の関係、および一定の送信信号出力に対する受信信号強度とＲＦＩＤとの距離の関係は、あらかじめ通信環境に対する負荷がない状態で上記の関係を実際の測定により求めておくことにより、または計算により求めておくことにより得られる。

また、上記実施例１から３では、測定対象のＲＦＩＤを囲むアンテナとして３個を抽出してその測定値を位置検出に使用したが、ＲＦＩＤを囲むアンテナの数、すなわち実施例１の第４ステップ、実施例２の第２ステップ、実施例３の第２ステップで抽出するアンテナの数を４個として、その後のステップを同様に進めることにより、位置検出精度を向上することができる。

また、本発明の目的を達成するためには、アンテナを図２のように必ずしも規則的に配置をする必要は無いが、規則的に配置する方がその後の位置の計算などが簡単になる。通信環境の影響がわかっており、検出がしやすいアンテナの設置位置がわかっている場合には、アンテナをその位置に意図的におくことにより、ＲＦＩＤの位置を検出しやすくなる。

また、アンテナの設置パターンは、図２の格子状以外にも、図８のように、アンテナ１２１〜１３８を１つのアンテナの周りに６つのアンテナが囲むようなパターンで配置する方法も有効と考えられる。

本発明による物品位置検出システムの実施例１に用いるアンテナおよびリーダライタ制御部の構成の一例を示すブロック図。実施例１の物品位置検出システムの検出方法の一例の説明図。実施例１の第６ステップの位置決定のプロセスの一例の説明図。実施例１の検出方法を示すフローチャート図。本発明による物品位置検出システムの実施例２の検出方法を示すフローチャート図。本発明による物品位置検出システムの実施例３に用いるアンテナおよびリーダライタ制御部の構成の一例を示すブロック図。実施例３の検出方法を示すフローチャート図。１つのアンテナの周りに６つのアンテナを配置するアンテナの設置パターンの図。

符号の説明

１，２，３，１０１〜１１６，１２１〜１３８アンテナ
４送信回路
５受信回路
６出力可変回路
７受信強度測定回路
８ＣＰＵ
９，１０リーダライタ制御部
１００被測定領域
２０１〜２０９ＲＦＩＤ

Claims

物品に添付されたＲＦＩＤと、該ＲＦＩＤを囲むように配置された少なくとも３個のアンテナと、該アンテナに接続される送信回路および受信回路と受信信号強度の測定手段とを含む少なくとも１つのリーダライタ制御部とからなり、前記アンテナによって受信された前記ＲＦＩＤからの受信信号強度と前記アンテナ相互間の通信を行うことによって測定されたアンテナ間の通信環境とに基づき、前記ＲＦＩＤが添付された物品の位置を検出することを特徴とする物品位置検出システム。
物品に添付されたＲＦＩＤと、該ＲＦＩＤを囲むように配置された少なくとも３個のアンテナと、該アンテナに接続される送信回路および受信回路と送信信号の出力可変手段および受信信号強度の測定手段とを含む少なくとも１つのリーダライタ制御部とからなり、前記送信信号の出力可変手段を用いて測定された前記各アンテナの前記ＲＦＩＤとの通信可能な最小送信信号出力と、前記アンテナ相互間の通信を行うことによって測定されたアンテナ間の通信環境とに基づき、前記ＲＦＩＤが添付された物品の位置を検出することを特徴とする物品位置検出システム。
前記リーダライタ制御部は前記アンテナを選択して前記送信回路の接続を切り替えるスイッチング手段を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の物品位置検出システム。
前記リーダライタ制御部は前記アンテナを選択して前記受信回路の接続を切り替えるスイッチング手段を具備していることを特徴とする請求項１、２または３記載の物品位置検出システム。
前記リーダライタ制御部は前記スイッチング手段により複数のアンテナと接続され、検出すべき位置に応じて接続されるアンテナおよびその数を変更することができることを特徴とする請求項３または４記載の物品位置検出システム。