JP2007129688A - データ読取装置、並びに位置特定システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナを備えた無線ICタグから、離間した位置でデータを読み取るためのデータ読取装置であって、キャリア波を変調することによって変調信号を生成するリーダ/ライタと、変調信号を空中に放射することにより記憶媒体とデータの送受信を行うための読取用電波を送出する複数のアンテナユニットとを有し、リーダ/ライタはキャリア波の位相を変更するための位相調整回路を有していることを特徴としている。
【選択図】 図12
Description
本発明にかかるデータ読取装置は、データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナを備えた記憶媒体(例えば、無線ICタグ)から、離間した位置でデータを読み取るためのデータ読取装置として提案される。
この位置特定システムは、データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナとを備えた記憶媒体(例えば、無線ICタグ)から、異なる偏波の方向を有する電波(例えば、垂直偏波、水平偏波、右回り円偏波、左回り円偏波など)を用いて、データ(例えば、固有ID)の読み取りを行う複数のアンテナ手段(例えば、アンテナユニット)と、アンテナ手段に接続された制御手段(例えば、リーダ/ライタ又はリーダ/ライタ制御装置)であって、アンテナ手段の放射特性(例えば、電界パターン、ビーム方向、ビーム幅)を変更させるようにアンテナ手段を制御する制御手段と、アンテナ手段の放射特性を変更させながら異なる偏波の方向を有する電波を放射させてアンテナ手段に記憶媒体の読み取りを行わせた結果、異なる偏波の方向を有する電波ごとに得られた、各記憶媒体についての受信信号の強度を用いて、各記憶媒体の位置を算出する位置特定手段(例えば、位置特定装置)とを有することを特徴としている。
この位置特定システムは、データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナとを備えた記憶媒体から、異なる中心周波数の電波(例えば、割り当て周波数帯を複数に分割した場合のチャネル)を用いてデータを読み取るための複数のアンテナ手段(例えば、アンテナユニット)と、アンテナ手段に接続された制御手段(例えば、リーダ/ライタ又はリーダ/ライタ制御装置)であって、アンテナ手段の放射特性(例えば、電界パターン、ビーム方向、ビーム幅)を変更させるようにアンテナ手段を制御する制御手段と、アンテナ手段の放射特性を変更させながら異なる中心周波数の電波を用いてアンテナ手段に識別情報の読み取りを行わせた結果、異なる中心周波数の電波ごとに得られた、各記憶媒体についての受信信号の強度を用いて、各記憶媒体の位置を算出する位置特定手段(例えば、位置特定装置)とを有することを特徴としている。
[A.1.基本的構成]
以下、図面を参照しながら本発明の第1の実施の形態であるデータ読取装置について説明する。まず、本実施の形態におけるデータ読取装置の基本的構成の例を説明する。
データ読取装置1は、リーダ/ライタ制御装置10と、このリーダ/ライタ制御装置10に接続されたリーダ/ライタ20と、リーダ/ライタ20に接続されたアンテナユニット30とで構成される。
次に、データ読取装置1を使用した場合に、環境条件によって生じうる、読取用電波の干渉により生ずる読取不可能若しくは困難な箇所/領域(以下、デッドスポットと呼ぶ)について説明する。
無線ICタグ40の読み取りには、複数のアンテナを用いることもある。倉庫などの広い領域内の無線ICタグ40の読み取りには、有効通信距離の関係から広い領域を小区画に分割して、小区画毎に複数のアンテナを設けて無線ICタグ40の読み取りを行うこともある。また、複数の部屋に無線ICタグ40を付した物品が格納されている場合にも、各部屋に複数のアンテナを設けて無線ICタグ40の読み取りを行う。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態は、リーダ/ライタ20がアンテナユニット30から放射する読取用電波の位相を変化させることで、干渉波との合成により生ずるデッドスポット(ヌル点)の位置を変化させ、読み取り対象範囲内に存在する無線ICタグ40の読み落としを防止する。
変調部23は、キャリア信号を生成する発振回路1201と、発振回路1201が生成したキャリア信号の位相を変化させることが可能な位相調整回路1202と、位相調整回路1202から出力されたキャリア信号を、制御部21から供給される情報信号に基づいて変調信号を生成する変調回路1203と、変調回路1203から出力された変調信号を増幅する増幅回路1204とを有している。
また、復調部24は、無線ICタグ40からアンテナユニット30を介して受信した信号を復調可能なレベルまで増幅する増幅回路1205と、増幅回路1205によって増幅された信号を、所定の復調方式により復調し、情報又はデータを取り出す復調回路1206とを有している。
第1、第2の実施の形態は、無線ICタグ40の位置を特定する位置特定システムに適用することも可能である。本発明の第3の態様は、無線ICタグ40の位置を特定する位置特定システムにおいて、デッドスポットに対処しながら無線ICタグ40の読み取りを行うことにより、より高い精度で位置特定を実現するシステムとして提案される。
この位置特定システム1500は、無線ICタグ40の読み取りを行うアンテナユニット30及びリーダ/ライタ20Xと、リーダ/ライタ20Xの読み取り動作を制御するリーダ/ライタ制御装置10と、リーダ/ライタ20が読み取った無線ICタグ40からの無線信号の強度に基づいて、その無線ICタグ40の位置を特定する位置特定装置50とを有している。なお、第1及び第2の実施の形態と同一の装置、構成要素については同一の参照符号を付し、それらについては詳細な説明は省略する。
図16に、リーダ/ライタ20Xの構成例を示す機能ブロック図を掲げる。
リーダ/ライタ20Xは、CPUなどで構成される制御部21と、制御部21に接続された回路であって、変調、復調、増幅など無線送受信を実行する回路である送受信部22と、送受信部22から供給される変調された搬送波を、アンテナユニット301、302、303、304に選択的に供給するアンテナ切替部25とを有している。このアンテナ切替部25は、アンテナユニット301、302、303、304に接続されている。
無線ICタグ40の構成は、第1、第2の実施の形態のものと同様であるので、ここではその説明は省略する。
リーダ/ライタ制御装置10の構成は、第1、第2の実施の形態のものと同様であるので、ここではその説明は省略する。
位置特定装置50は、各アンテナユニット30において受信した、無線ICタグ40からの電波の受信強度に基づいて、その無線ICタグ40の位置を特定する機能を有する。
位置特定装置50は、読み取り指示部501と、読み取り結果記憶部502と、位置算出部503とを有している。
読み取り指示部501は、位置特定を行う場合に、まず各リーダ/ライタ制御装置10を介して、リーダ/ライタ20Xに読み取り処理を実行するよう命令を出す機能を有する。リーダ/ライタ20Xは、この命令に応じて、各アンテナユニット30について、アンテナの放射特性(例えば、電界パターン、ビーム方向、ビーム幅)を変化させつつ、偏波の方向の異なる電波を切り替えながら読み取り処理を実行する。例えば、リーダ/ライタ20Xは、各アンテナユニット30について、ビーム方向が第1の方向となるようにアンテナの放射特性を変化させておき、偏波の方向の異なる電波を切り替えながら送信して読み取り処理を実行し、つぎに各アンテナユニット30について、ビーム方向が前述の第1の方向とは異なる方向である第2の方向となるようにアンテナの放射特性を変化させておき、偏波の方向の異なる電波を切り替えながら送信して読み取り処理を実行する。このとき位置特定システム1500,より詳しくはリーダ/ライタ20Xは、読み取り処理において無線ICタグ40からの信号の受信強度を測定し、記憶しておく。
位置算出部503は、評価電波強度フィールド1807に格納された評価電波強度に基づいて各アンテナユニット30又はアンテナユニット30が備える各アンテナと各固有IDを有する無線ICタグ40の間の推定距離を算出し、各推定距離に基づいて、各固有IDを有する無線ICタグ40を算出する。
上記のようにして算出した推定位置は、それぞれのレコード2001の推定位置フィールド2005に格納される。位置特定装置50は、このテーブル2000を参照することにより、固有IDごとの推定位置を出力し、ユーザに各無線ICタグ40の推定位置を提供することが可能となる。さらに、本位置特定システム1500によって得られた推定位置は、デッドスポットによる読み落としの影響を排除した、より精度の高いものとなる。
本発明の第4の実施の形態は、無線ICタグ40の位置を特定する位置特定システムにおいて、デッドスポットに対処しながら無線ICタグ40の読み取りを行うことにより、より高い精度で位置特定を実現するシステムとして提案される
この位置特定システムは、リーダ/ライタが放射する読み取り用電波の周波数(周期、波長でもよい)を切り替えて交信領域内の無線ICタグ40の読み取りを行い、読み取りの際に無線ICタグ40から受信する信号の強度を測定し、測定した信号の受信強度に基づいてその無線ICタグ40の位置を特定することを特徴としている。
図22は、第4の実施の形態にかかるリーダ/ライタ20Yの構成例を示す機能ブロック図である。なお、第4の実施の形態にかかるリーダ/ライタ20Xと同様の構成要素については、同じ参照番号を付す。
復調部24は、無線ICタグ40が記憶しているデータに応じた信号に基づいて所定の変調方式(例えば負荷変調など)で変調されたキャリア波を復調し、当該データに応じた信号を取り出し、制御部21に渡す。また、復調部24は、無線ICタグ40から送信される、負荷変調などのによる信号の受信強度を測定する機能を有し、復調の結果得られた信号と共に、その測定により得られた受信強度を制御部21に渡す。
第4の実施の形態における位置特定装置50は、第3の実施の形態にかかる位置特定装置50と基本的構成は同じであり、異なる点は、読み取り結果記憶部302に記憶されるデータである。
この推定位置の算出方法については、第3の実施の形態と同様なので、その詳細は省略する。
次に、本発明の第5の実施の形態を説明する。本発明の第5の実施の形態は、無線ICタグ40の位置を特定する位置特定システムにおいて、デッドスポットに対処しながら無線ICタグ40の読み取りを行うことにより、より高い精度で位置特定を実現するシステムとして提案される
第5の実施の形態にかかる位置特定システムは、無線ICタグ40の読み取りを行うリーダ/ライタ20と、リーダ/ライタ20の読み取り動作を制御するリーダ/ライタ制御装置10と、リーダ/ライタ20が読み取った無線ICタグ40の固有IDに関する読み取り成功回数又は成功率に基づいて、その無線ICタグの位置を特定する位置特定装置50Zを有していることを特徴としている。
第5の実施の形態にかかる位置特定システムに用いられるリーダ/ライタ制御装置10,リーダ/ライタ20、無線ICタグ40,の構成は、第3の実施の形態にかかるこれら装置と同様なので、これらの詳細な説明は省略する。
位置特定装置50Zは、リーダ/ライタ20が読み取った無線ICタグ40の固有IDに関する読み取り成功回数又は成功率に基づいて、その無線ICタグの位置を特定する機能を有する。
位置特定装置50Zは、演算処理装置(CPU)、主メモリ(RAM)、読出し専用メモリ(ROM)、入出力装置(I/O)、必要な場合にはハードディスク装置などの外部記憶装置を具備している装置であって、例えばコンピュータ、ワークステーションなどの情報処理装置である。前記ROM、若しくはハードディスク装置などに情報処理装置を位置特定装置50Zとして機能させるためのプログラム、又は位置特定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されており、このプログラムを主メモリ上に載せ、CPUがこれを実行することにより位置特定装置50Zが実現され、若しくは位置特定方法が実行される。
位置特定装置50Zは、読み取り指示部501Zと、読み取り結果記憶部502Zと、位置算出部503Zとを有している。
読み取り指示部501Zは、位置特定を行う場合に、まず各リーダ/ライタ20に、所定回数の読み取り処理を実行するよう命令を出す機能を有する。各リーダ/ライタ20は、この命令に従ってアンテナの放射特性を変化させつつ、所定回数の読み取り処理を実行する。例えば、リーダ/ライタ20は、アンテナのビーム方向が第1の方向となるようにアンテナの放射特性を変化させて読み取りを行い、つぎに、アンテナのビーム方向が第1の方向とは異なる方向である第2の方向なるようにアンテナの放射特性を変化させて読み取りを行い、これで一回の読み取り処理を行ったこととする。いずれかのビーム方向において読み取りが成功していれば、その回の読み取り処理は成功したものとして位置特定装置50Zに通知する。
(1)リーダ/ライタ20X,20Yが出力する受信強度を示すデータにタイムスタンプ(時刻情報)を付して位置特定装置50に渡し、位置特定装置50は時刻ごとにテーブル2400を生成し、時刻ごとの無線ICタグ40の推定位置を出力するようにしてもよい。
10 … リーダ/ライタ制御装置
20 … リーダ/ライタ
30 … アンテナユニット
40 … 無線ICタグ
50、50Z… 位置特定装置
1301 … 発振回路
1302 … 位相調整回路
1303 … 増幅回路
1500 … 位置特定システム
Claims (11)
- データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナとを備えた記憶媒体から、離間した位置でデータを読み取るためのデータ読取装置であって、
前記記憶媒体とデータの送受信を行うための複数のアンテナ手段と、
各アンテナ手段に接続された制御手段と
を有し、
各アンテナ手段はその放射特性を制御手段からの命令に応じて変更可能である
ことを特徴とする、データ読取装置。 - 前記制御手段は、各アンテナ手段の指向性を互いに連携して変更させる
ことを特徴とする請求項1に記載のデータ読取装置。 - 前記制御手段は、前記複数のアンテナ手段を順次駆動させることにより、アンテナ手段から放射される電波の方向を変更させることを特徴とする請求項1に記載のデータ読取装置。
- 前記制御手段は、複数のアンテナ手段のうち2以上を同時に駆動させる場合、同時に駆動する各アンテナ手段のビーム方向は異なっている、ことを特徴とする請求項1に記載のデータ読取装置。
- データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナを備えた記憶媒体から、離間した位置でデータを読み取るためのデータ読取装置であって、
キャリア波を変調することによって変調信号を生成する制御手段と、
前記変調信号を空中に放射することにより前記記憶媒体とデータの送受信を行うための読取用電波を送出する複数のアンテナ手段と
を有し、
前記制御手段はキャリア波の位相を変更するための位相調整手段を有している
ことを特徴とする、データ読取装置。 - 前記位相調整手段は、前記キャリア波の位相を段階的に変化させることを特徴とする請求項5に記載のデータ読取装置。
- データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナとを備えた記憶媒体から、異なる偏波の方向を有する電波を用いてデータの読み取りを行うための複数のアンテナ手段と、
前記アンテナ手段に接続された制御手段であって、前記アンテナ手段の放射特性を変更させるように前記アンテナ手段を制御する制御手段と、
前記アンテナ手段の放射特性を変更させながら異なる偏波の方向を有する電波を放射させて前記アンテナ手段に前記記憶媒体の読み取りを行わせた結果、異なる偏波の方向を有する電波ごとに得られた、各記憶媒体についての受信信号の強度を用いて、各記憶媒体の位置を算出する位置特定手段と
を有することを特徴とする位置特定システム。 - データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナとを備えた記憶媒体から、異なる中心周波数の電波を用いてデータを読み取るための複数のアンテナ手段と、
前記アンテナ手段に接続された制御手段であって、前記アンテナ手段の放射特性を変更させるように前記アンテナ手段を制御する制御手段と、
前記アンテナ手段の放射特性を変更させながら異なる中心周波数の電波を用いて前記アンテナ手段に識別情報の読み取りを行わせた結果、異なる中心周波数の電波ごとに得られた、各記憶媒体についての受信信号の強度を用いて、各記憶媒体の位置を算出する位置特定手段と
を有することを特徴とする位置特定システム。 - データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナとを備えた記憶媒体から、異なる偏波の方向と中心周波数を有する電波を用いてデータを読み取るための複数のアンテナ手段と、
前記アンテナ手段に接続された制御手段であって、前記アンテナ手段の放射特性を変更させるように前記アンテナ手段を制御する制御手段と、
前記アンテナ手段の放射特性を変更させながら異なる偏波の方向と中心周波数を有する電波を用いて前記アンテナ手段に記憶媒体の読み取りを行わせた結果、異なる偏波の方向と中心周波数を有する電波ごとに得られた、各記憶媒体についての受信信号の強度を用いて、その記憶媒体の位置を算出する位置特定手段と
を有することを特徴とする位置特定システム。 - データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータを送信するための通信用アンテナとを備えた記憶媒体から、データを読み取るための複数のアンテナ手段と、
前記アンテナ手段に接続された制御手段であって、前記アンテナ手段の放射特性を変更させるように前記アンテナ手段を制御する制御手段と、
前記アンテナ手段の放射特性を変更させながら前記アンテナ手段を用いて記憶媒体のデータの複数回の読み取りを行った結果、各記憶媒体について読み取りが成功した回数である成功回数を用いて、各記憶媒体の位置を算出する位置特定手段と、
を有することを特徴とする位置特定システム。 - 前記位置特定手段は、さらに各記憶媒体について読み取りが成功した場合に各記憶媒体から受信した信号強度を記録し、前記成功回数と共にこの信号強度を用いて記憶媒体の位置を算出する、ことを特徴とする請求項10に記載の位置特定システム。
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