JP2007170818A - 無線タグ通信装置及びその通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リーダライタに複数のアンテナを接続して無線タグと交信を行う場合に、無線タグの位置をアンテナ数よりも多い区画単位で検出し、平面だけでなく上下方向の位置も検出できるようにする。
【解決手段】情報処理部２と情報記憶部３と通信制御部４と電源部６と複数のアンテナ８と、アンテナ８を順次切換えて無線タグと交信するためのアンテナ切換部７とからマルチアンテナ通信装置１を構成する。アンテナ８を交信範囲が重複するように配置し、情報処理部２は無線タグの応答情報と、アンテナの切換え情報との組合せにより、無線タグの位置をアンテナ８の数よりも多い区画単位で特定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報処理用のＩＣと、無線通信を行うためのアンテナとを有する無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置及びその通信方法に関する。

主に情報処理用のＩＣとアンテナから構成される無線タグには様々な形状や種類が存在するが、特に電池を搭載せずに受信電波から電力を得るタイプ（パッシブタイプ）の無線タグは小型化と低コスト化が行いやすいため幅広い分野での応用が期待されている。無線タグとの通信に使用される情報読み取り器（以下、リーダライタと称す）についても、通信距離，通信速度等の向上を目的とした技術開発がなされてきた。リーダライタは通常は情報処理を行うためのプロセッサやメモリ、無線信号の変調や復調を行う通信制御部を搭載する本体部と電波の送受信を行うためのアンテナから構成される。これらリーダライタ自体の性能向上はもちろんのこと、リーダライタのアンテナに関する運用方法や、無線タグから得られたデータの管理方法に関しても様々な技術が知られている。

例えば、特許文献１ではリーダライタのアンテナを複数配列し、順次アンテナを切換えて無線タグと交信を行うことにより交信面積を広げると同時に、一つのリーダライタで多数の無線タグと交信する方法が開示されている。また、特許文献２では室内の天井や床に複数のアンテナを設置し、リーダライタによってアンテナ切換えを行うことで、室内の無線タグの位置を管理する方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１や特許文献２などの従来技術では、一般にアンテナの交信範囲より狭い精度で無線タグの位置検出を行うことができないため、大きなサイズのアンテナを使用した場合には、位置検出の精度を上げることができない。また、平面の位置以外に上下方向の高さに関する位置検出を行う方法までは言及されていない。

特開２００１−１５３９４８号公報「データキャリアシステムおよび質問器」 特開２００４−２９４３３８号公報「空間位置管理システム」

したがって、本発明が解決しようとする課題は、リーダライタに接続するアンテナの数を減らしても高精度な位置検出を実現し、平面だけでなく上下方向の位置も管理することが可能な無線タグ通信装置及びその方法を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するため、非接触で無線タグからの電波の受信を行う無線タグ通信装置において、
第１のアンテナと、この第１のアンテナと受信範囲が重複する２つ以上のアンテナと、これら複数のアンテナから異なるタイミングで電波検出を行う通信制御部と、これら複数のアンテナの電波検出状態から無線タグの位置を算出する情報処理部とを備えるものである。

更に、本発明は上記課題を解決するため、非接触で無線タグからの電波の受信を行う無線タグ通信方法において、
１つのアンテナの受信範囲に、他の２つのアンテナの受信範囲が重複するように配置し、これら複数のアンテナより無線タグからの電波を異なるタイミングで受信し、これら複数のアンテナの電波検出状態から無線タグの位置を情報処理部が算出するものである。

更に、本発明は上記課題を解決するため、非接触で無線タグからの電波の受信を行うリーダを備えた無線タグ通信装置において、
第１のアンテナと、この第１のアンテナと受信範囲が重複する第２のアンテナと、これら第１，第２のアンテナからの出力電波状態を変化させ、第１，第２のアンテナから異なるタイミングで電波検出を行う通信制御部と、これら第１，第２のアンテナの電波検出状態から無線タグの位置を算出する情報処理部とを備えるものである。

更に、本発明は上記課題を解決するため、非接触で無線タグからの電波の受信を行う無線タグ通信方法において、
第１のアンテナの受信範囲に、第２のアンテナの受信範囲が重複するように配置し、これら第１，第２のアンテナからの出力する電波の状態を変化させ、これら、第１，第２のアンテナより前記無線タグからの電波を異なるタイミングで受信し、第１，第２の電波検出状態から無線タグの位置を情報処理部が算出するものである。

本発明によれば、リーダライタに接続するアンテナ数を少なく設定しても、無線タグの位置を高精度に検出することができる。また、少ないアンテナ数で平面上だけでなく、高さ方向に対しても位置検出を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は本発明の第１実施例によるマルチアンテナ通信装置１の構成を示す図である。図１のマルチアンテナ通信装置１は情報処理部２と情報記憶部３と通信制御部４と通信インタフェース５（以後通信ＩＦと略す）と電源部６とアンテナ切換部７および複数のアンテナ８とから構成される。情報処理部２は情報記憶部３に格納されているプログラムを実行することで通信制御部４とアンテナ８を介して無線タグとの通信処理を行う機能と、後記する無線タグの位置検出機能とを有する。また、情報処理部２は通信ＩＦ５により直接またはネットワーク１０を介して上位機器９との情報交換を行う機能を有していても良い。その場合に無線タグの位置検出機能は、リーダライタ本体部１１側でなくネットワーク
１０を介して接続された上位機器９などの外部機器が有していても良い。

情報記憶部３は情報処理部２のワークエリアとして機能する。通信制御部４は情報処理部２からの電子データを電波に変調する機能と、アンテナ８からの受信電波を電子データに復調する機能を有する。アンテナ８は無線タグと電波の送受信を行い、このアンテナからの送信出力は出力ＯＦＦでゼロ状態であり、出力ＯＮで一定の送信出力値まで出力する機能を有し、ループアンテナタイプのアンテナを用いる。電源部６はリーダライタの駆動電力を供給する機能を有する。通信ＩＦ５は情報処理部２が扱うデータを上位機器９などの外部機器に直接、もしくはネットワーク１０を介して送受信する機能を有する。通信
ＩＦ５としては例えばイーサネット(登録商標)，無線ＬＡＮ，ＰＨＳ，電話回線，シリアル通信，ＵＳＢ，ＩＥＥＥ１３９４，ＵＷＢなどが挙げられる。なお、通信ＩＦ５は無くても良く、複数存在していても良い。

アンテナ切換部７は無線タグとの電波の送受信を行う際に使用するアンテナを切換える機能を有する。アンテナ８の切換えはアンテナ切換部７がタイマなどにより自動で行っても良いし、情報処理部２からの指令によって適宜切換えを行っても良い。アンテナ切換部７が自動で使用アンテナ８を切換える場合には、使用するアンテナ８の情報を情報処理部３に伝達する手段を有するものとする。例えば、タイマによって時分割で切換えを行う場合には、情報処理部２とのタイマ同期をとるなどの方法がある。一度に使用するアンテナ８は１つでも良いし、複数のアンテナ８を同時に使用しても良い。ただし、複数のアンテナ８を同時に使用する場合には後記の様にアンテナ８からの電波が互いに干渉しないように設定する必要がある。

また、無線タグとしてはパッシブタイプのものを用いる。このタイプの無線タグは外部からの電波を検出すると共に、この電波をエネルギーとして用いて、無線タグが持っている固有ＩＤ等のデータを変換して、アンテナから外部に電波送信するものである。

次に図１から図３により本リーダライタによる位置検出方法を説明する。ここで、図１はアンテナ８を上面から見た配置例を示し、図２にはアンテナを側面から見た図を示している。まず、図１に示すようにアンテナＸ１〜Ｘ３を互いの交信範囲が重ならないように配置する。同様にアンテナＹ１〜Ｙ３を互いの通信範囲が重ならないように配置する。一般に、アンテナの通信範囲はアンテナ形状に関係するので、図１の様に細長い形状のアンテナを使用することにより細長い通信範囲を形成することが可能である。

また、アンテナ８は図２（Ａ）に示すように高さを変えて配置しても良いし、図２(Ｂ)のように同じ高さで配置しても良い。すると、全てのアンテナ８の交信範囲は図３の様に区画１−１〜１−３，区画２−１〜２−３，区画３−１〜３−３の９区画に分けられる。また、図３では簡単のために各区画は正方形となっているがこの通りでなくても良い。

以上のようなアンテナ８の配置を行ったうえで実施する位置検出のフローを図４により説明する。まず、アンテンナ切換部７によりアンテナＸ１を選択し無線タグ３０との交信を試みる。無線タグ３０との交信情報は情報処理部２に伝達され、情報記憶部３に記憶される。使用するアンテナ８を順次アンテナＸ２，アンテナＸ３，アンテナＹ１，アンテナＹ２，アンテナＹ３と切換え、それぞれのアンテナにおいて同様に無線タグ３０との交信及び情報処理部２による処理を実行する（処理４０１）。ここで、アンテナを切換える順番はＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３の通りである必要は無く、また、一度に使用するアンテナは一つでなくても良い。例えば、はじめにＸ１とＸ３を同時に使用し、次に
Ｙ１とＹ３を同時に使用し、次に、Ｘ２だけを使用し、最後にＹ２だけを使用して交信するという方法でも良い。情報処理部２は全てのアンテナ８から得られた交信情報をもとに無線タグ３０の位置を検出する（処理４０２）。

位置検出の方法としては、例えばアンテナＸ１とアンテナＹ１とを使用した際に、無線タグ３０Ａが応答した場合、無線タグ３０Ａは区画１−１もしくはその近辺に存在することがわかる。また、アンテナＸ１とアンテナＹ２を使用した際に、無線タグ３０Ｂが応答した場合には、無線タグ３０Ｂは区画１−２もしくはその近辺に存在することがわかる。同様にして、無線タグの検出時に使用したアンテナ８の組合せにより、区画１−１〜区画３−３までの９区画について一意に位置を検出することが可能である。

ここで仮に無線タグ３０がどれか１つのアンテナ８にしか応答しなかった場合には、該当するアンテナ８の交信範囲内（３区画内）の何れかに存在することがわかる。この場合に、アンテナＸ１〜Ｘ３，Ｙ１〜Ｙ３を使用して再度交信を行っても良い（処理４０３）。最終的に１つの区画に特定できない場合には、過去の履歴データや、はじめに無線タグ３０を設置した際の情報を利用して補完等を行っても良い（処理４０４）。

例えば無線タグ３０ＣがアンテナＸ１を使用した場合にのみ応答したとすると、とりあえず区画１−１〜区画１−３の何れかに存在することがわかるので、そこで処理を終了しても良い。また、処理を終了せずにアンテナＸ１〜Ｘ３，アンテナＹ１〜Ｙ３により再度交信を試みても良い。ここで、必ずしも全てのアンテナで交信を行う必要は無く、例えばＸ１〜Ｘ３だけ、もしくは、アンテナＹ１〜Ｙ３だけを対象にしても良い。再度交信を行った結果アンテナＸ１〜Ｘ３において無線タグ３０Ｃが検出されなかった場合には、交信途中で無線タグ３０Ｃが交信範囲外に移動したことを検出することも可能である。交信結果に変化が見られなかった場合には、過去の無線タグ３０Ｃの位置情報から現在位置を補完する方法や、カメラ画像やセンサ情報によって補完する方法などが考えられる。

次に、隣り合うアンテナの交信範囲が重なるようにアンテナを配置した場合の例を図５により説明する。この場合、アンテナの交信範囲は図５の様に区画１−１〜５−１，１−２〜５−２，１−３〜５−３，１−４〜５−４，１−５〜５−５までの２５区画に分けられる。ここでも同様に、順次アンテナ８を切換えて交信を行い、交信結果から無線タグ
３０の位置を検出する。位置検出の方法としては例えば、アンテナＸ１とアンテナＹ３において無線タグ３０Ｄの応答があった場合は、無線タグ３０Ｄは区画１−５にあることがわかる。また、アンテナＸ１とアンテナＹ２およびアンテナＹ３において無線タグ３０Ｅが応答した場合には、無線タグ３０Ｅは区画１−４にあることがわかる。以下同様にして無線タグ３０を検出した際に選択されたアンテナの組合せにより交信範囲内にある無線タグ３０の詳細な位置を検出可能である。

ここでアンテナ８の数や配置，区画の設定は図１に示した方法である必要はなく例えば、図６に示すような方法も考えられる。図６（Ａ）および（Ｂ）はアンテナの数を４つとして８つの区画を検出する例である。この場合いずれのアンテナの交信範囲からも外れている１つの区画は検出できないが、物品の管理をする際に全ての区画を検出する必要のない場合などではアンテナ８の数をさらに減らすことができるので有効である。図６（Ｃ）の様にアンテナの数を増やすことにより９つの区画を検出することも可能である。また、図６（Ｄ）のように二つ以上のアンテナ８の交信範囲が重なり合うように配置すればどのような形に配置しても良い。

以上の様に本実施例のリーダライタは検出区画数よりも少ないアンテナ数で無線タグの固有情報と位置とを取得することが可能である。

図７は本発明の第２実施例によるマルチアンテナ通信装置２０の構成を示す図である。図７のマルチアンテナ通信装置２０は情報処理部２と情報記憶部３と通信制御部４とアンテナ出力切換部１２と通信ＩＦ５と電源部６とアンテナ切換部７および複数のアンテナ８とから構成される。情報処理部２は第１実施例の情報処理部２と同様の機能、および、後述するようにアンテナ出力を切換えることにより、３次元空間内での無線タグの位置を検出する機能を有する。

情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とアンテナ切換部７およびアンテナ８は第１実施例と同様の機能を有するので、ここでは説明を省略する。アンテナ出力切換部１２は情報処理部２からの命令でアンテナ８の送信出力の強さを切換える機能を有し、この送信出力の強さを調整する機能としては、前述の実施例１で示した電波の送信出力をゼロ状態から一定の出力値まで上げるＯＮ・ＯＦＦ機能とは異なり、出力状態をゼロから一定の出力値まで無段階で調整する機能、又は、出力状態をゼロから一定レベル毎に増加させる機能を有している。ここで、送信出力の切換えは情報処理部２からの命令ではなく自動、例えば周期的な切換えにより行い、その場合の出力状態を情報処理部２に通達するという方法でも良い。また、アンテナ出力切換部１２は情報処理部２からアンテナ８までのどの位置にあっても良く、通信制御部４やアンテナ切換部７と一体化されていても良い。

次に本実施例による無線タグの位置検出方法について図８および図９を用いて説明する。図８はアンテナを側面から見た図を示しており、図９は交信範囲内で位置検出を行う区画を示している。第１実施例と同様に複数のアンテナを配置しアンテナを切換えて無線タグと交信を行うことで、平面上の位置を詳細に検出することが可能である。本実施例ではさらに、アンテナ８の出力を順次切換えて無線タグ３０との交信を行う。ここで、アンテナＸ１〜Ｘ３，アンテナＹ１〜Ｙ３全てのアンテナ８の出力を切換える必要はなく一部のアンテナ８の出力だけを切換えても良い。

例えば、図８の様にアンテナＸ１〜Ｘ３の出力を高低の２通りに切換えて無線タグ３０との交信を行うとする。図８には例としてアンテナＸ１からアンテナＸ３の低出力時のアンテナ交信範囲２１と高出力時のアンテナ交信範囲２２を示している。交信の結果、アンテナＸ１の高出力、および、アンテナＸ１の低出力，アンテナＹ１を選択した際に無線タグ３０Ａからの応答があったとすると、無線タグ３０Ａは区画１−１の上段（区画１−１−２）に存在することが検出できる。また、アンテナＸ１の高出力，アンテナＹ２を選択した際に無線タグ３０Ｂからの応答があったとすると、無線タグ３０Ｂは区画１−２の下段（区画１−２−１）に存在することが検出できる。以下同様にして下段の区画１−２−１〜区画３−３−１，上段の区画１−１−２〜区画３−３−２までの１８区画をそれぞれ検出することができる。

ここで、送信出力の高さは２段階である必要はなく、切換える段階数を増やすことにより、検出できる上下の区画数も増やすことが可能である。また、第１実施例の場合と同様にアンテナ８の配置の仕方や交信範囲の設定は様々な方式をとることができる。

さらに、アンテナＸ１〜Ｘ３，Ｙ１〜Ｙ３の全てで送信出力を切換えて無線タグ３０との交信を行うとした場合、次のような検出方法をとることもできる。図１０及び図１１の様に、アンテナＸ１〜Ｘ３による低出力時のアンテナ交信範囲２１と、アンテナＹ１〜Ｙ３による低出力時のアンテナ交信範囲２４とが互いに重ならない様にアンテナ配置と送信出力を設定する。そこで、アンテナＸ１の高出力，アンテナＹ１の高出力と低出力とを選択した際に無線タグ３０Ｃの応答があったとすると、無線タグ３０Ｃは区画１−１の下段(区画１−１−１)に存在することが検出できる。また、アンテナＸ１の高出力とアンテナＹ１の高出力とを選択した際に無線タグ３０Ｄの応答があったとすると、無線タグ３０Ｄは区画１−１の中段（区画１−１−２）に存在することが検出できる。以下同様にして、アンテナ８と送信出力の組合せにより、区画１−１−１〜区画３−３−３までの２７区画をそれぞれ検出することができる。

以上の様に本実施例のマルチアンテナ通信装置２０では、区画数よりも少ないアンテナ数で平面だけでなく上下方向（Ｚ軸方向）の区画も識別して検出することが可能である。

図１２は本発明の第３実施例によるマルチアンテナ通信装置２５の構成を示す図である。図１２のマルチアンテナ通信装置２５はリーダライタ本体部１１と複数のアンテナ８とから構成される。リーダライタ本体部１１は情報処理部２と情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とアンテナ切換部７から構成される。情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とアンテナ切換部７およびアンテナ８は前述の実施例と同様の機能を有するので、ここでは説明を省略する。情報処理部２は前述の実施例と同様の機能と後記する無線タグの位置検出機能とを有する。

次に本実施例による無線タグの位置検出方法について図１２および図１３により説明する。図１２の様に複数のアンテナを３次元空間内に互いに垂直な位置になるように配置する。ここでは、Ｘ軸方向に水平に並べたアンテナ８をそれぞれアンテナＸ１，Ｘ２，Ｘ３とし、Ｙ軸方向に水平に並べたアンテナ８をそれぞれアンテナＹ１，Ｙ２，Ｙ３とし、Ｚ軸方向に水平に並べたアンテナ８をそれぞれアンテナＺ１，Ｚ２，Ｚ３とする。

図１３は本実施例のマルチアンテナ通信装置２５によって無線タグ３０の位置を検出する区画の例である。図１２のＸ−Ｙ平面上をまず区画１−１から区画３−３にわけ、高さ（Ｚ軸）方向に一番下段からＺ＝１、中段がＺ＝２、上段がＺ＝３とし、区画１−１−１から区画３−３−３までの２７区画に分けている。

以上のようなアンテナ配置を行ったうえで、アンテンナ切換部７により順次アンテナ８を切換えて無線タグ３０との交信を試みる。例えばアンテナＸ１，アンテナＹ１，アンテナＺ１を選択した際に無線タグ３０Ａからの応答があったならば、無線タグ３０ＡはＸＹ平面上では区画１−１、高さ方向では一番下の区画、すなわち区画１−１−１にあることが検出できる。また、アンテナＸ２，アンテナＹ２，アンテナＺ２を選択した際に無線タグ３０Ｂからの応答があったならば、無線タグ３０ＢはＸＹ平面上では区画２−２、高さ方向では真ん中の区画、すなわち区画２−２−２にあることが検出できる。以下同様にして無線タグを検出した際に選択されたアンテナ８の組合せにより、交信範囲内にある無線タグについて２７区画全てを検出することが可能である。

ここで、第１実施例の場合と同様にアンテナ８の配置方法や交信範囲の設定は様々な方式をとることができる。また、第２実施例のようにアンテナ出力切換部を実装することにより、アンテナの組合せと送信出力の高低の組合せによって、タグ位置を検出することも可能である。

以上の様に本実施例のマルチアンテナ通信装置２５では、区画数よりも少ないアンテナ数で３次元空間上の区画を識別して検出することが可能である。

図１４は本発明の第４実施例によるマルチアンテナ通信装置４０の構成を示す図である。図１４のマルチアンテナ通信装置４０はリーダライタ本体部１１と複数のアンテナ８とから構成される。リーダライタ本体部１１は情報処理部２と情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とアンテナ切換部７とアンテナ出力切換部１２とから構成される。情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とアンテナ切換部７とアンテナ出力切換部１２およびアンテナ８は第１実施例または第２実施例と同様の機能を有するので、ここでは説明を省略する。情報処理部２は第２実施例と同様の機能と後記する無線タグの位置検出機能とを有する。

次に本実施例による無線タグ３０の位置検出方法について図１４および図１５および図１６により説明する。図１４の様に複数のアンテナを互いに垂直な位置になるように配置する。ここでは、Ｘ−Ｚ平面上に並べたアンテナ８をそれぞれアンテナＸ１，Ｘ２，Ｘ３とし、Ｙ−Ｚ平面上に並べたアンテナ８をそれぞれアンテナＹ１，Ｙ２，Ｙ３とする。

図１５にはアンテナ８をＸ−Ｙ平面状から見た図とアンテナ８の交信範囲の例を示す。また、図１６には無線タグ３０の位置を検出する区画を示す。以上のようなアンテナ配置を行ったうえで、アンテンナ切換部７により順次アンテナを切換え、また、アンテナ出力切換部１２により送信出力を順次切換えて無線タグ３０との交信を試みる。

ここでは簡単のため送信出力は高低の２段階のみとしているが、多段階に出力を切換えても良い。例えばアンテナＸ１の低出力と高出力、アンテナＹ１の低出力と高出力とを選択した際に無線タグ３０Ａからの応答があったならば、無線タグ３０Ａは区画１−１−１、にあることが検出できる。また、アンテナＸ２の高出力，アンテナＹ２の高出力を選択した際に無線タグ３０Ｂからの応答があったならば、無線タグ３０Ｂは区画２−２−２にあることが検出できる。以下同様にしてタグを検出した際に選択されたアンテナ８の組合せにより、交信範囲内にある無線タグ３０について区画１−１−１〜２−２−１，区画１−１−２〜２−２−２，区画１−１−３〜２−２−３までの１２区画を検出することが可能である。

なお、平面上のみの位置検出を行う場合には、アンテナＸ１とアンテナＹ２のみがあれば良くこの場合には、区画１−１〜区画２−２までの４区画を検出可能である。さらに、図１７の様にＸ−Ｚ平面上にアンテナＸ，Ｙ−Ｚ平面上にアンテナＹ，Ｘ−Ｙ平面上にアンテナＺを並べることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向それぞれの位置検出を行うことも可能である。この場合、例えばアンテナＸの低出力と高出力，アンテナＹの低出力と高出力、および、アンテナＺの高出力とを選択した際に無線タグ３０Ｃからの応答があったならば、無線タグ３０Ｃは図１８の区画１−１−１にあることが検出できる。以下同様にして区画１−１−１〜区画２−２−２までの８区画を検出することが可能である。また、第１実施例の場合と同様にアンテナの配置の仕方や交信範囲の設定は様々な方式を設定しても良い。

以上の様に本実施例のリーダライタでは、区画数よりも少ないアンテナ数で３次元空間内の区画を識別して検出することが可能である。

図１９は本発明の第５実施例によるマルチアンテナ通信装置５０の構成を示す図である。本実施形態のマルチアンテナ通信装置５０はリーダライタ本体部１１と複数のアンテナ８とから構成されるが図ではリーダライタ本体部１１は省略してある。リーダライタ本体部１１は情報処理部２と情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とアンテナ切換部７とから構成される。

情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とアンテナ切換部７およびアンテナ８は第１実施例と同様の機能を有するので、ここでは説明を省略する。情報処理部２は第１実施例と同様の機能と後記する無線タグの位置検出機能とを有する。

次に本実施例による無線タグ３０の位置検出方法について図１９および図２０により説明する。図１９の様に複数のアンテナを互いに垂直な位置になるように配置する。ここで、アンテナは両側に指向性、すなわち、交信範囲を有するものを使用するのが望ましいが、片側だけに指向性があるアンテナでも良い。本実施例においても同様に順次アンテナ８を切換えて無線タグ３０との交信を試みる。図２０はマルチアンテナ通信装置５０により無線タグ３０の位置を検出する対象の区画を示している。

例えば、アンテナ１を選択した際に無線タグ３０Ａから応答があったとすると、無線タグ３０Ａは区画１に存在することが検出できる。また、アンテナ１とアンテナ４とを選択した際に無線タグ３０Ｂから応答があったとすると無線タグ３０Ｂは区画４に存在することが検出できる。以下同様にして、選択したアンテナの組合せにより区画１〜区画３０までの検出が可能である。ここで、アンテナ３０の数や配置は本実施例の通りでなくても良い。

以上の様に本実施例のマルチアンテナ通信装置５０では、区画数よりも少ないアンテナ数で棚などに設けられた区画を識別して検出することが可能である。

図２１は本発明の第６実施例によるマルチアンテナ通信装置６０の構成を示す図である。図２１のマルチアンテナ通信装置６０はリーダライタ本体部１１と複数のアンテナ部
１５とから構成される。リーダライタ本体部１１は情報処理部２と情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とから構成される。アンテナ部１５はＩＤ照合部１３とアンテナ切換部１４とアンテナ８とから構成される。

情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６およびアンテナ８は第１実施例と同様の機能を有するので、ここでは説明を省略する。情報処理部２は第１実施例から第５実施例のうちいずれかと同様の位置検出機能を有し、後記するアンテナ部１５を選択するためのＩＤ情報を処理する機能を有する。

ＩＤ照合部１３はリーダライタ本体部１１から指定されたＩＤと各アンテナ部１５が有する固有ＩＤとを比較し、ＩＤが一致する場合には、アンテナ切換部１４に自身のアンテナ８を選択するように指示し、一致しない場合には他のアンテナ部１５に信号を転送するように指示する機能を有する。アンテナ切換部１４はＩＤ照合部１３からの指示によりアンテナ８を選択するか他のアンテナ部１５に信号を送るかを切換える機能を有する。

次に、本実施例によるアンテナ切換方法を説明する。まず、リーダライタ本体部１１は使用するアンテナ８を選択するためにアンテナのＩＤ情報をアンテナ部１５ＡのＩＤ照合部１３に対して送信する。ＩＤ照合部１３は内部に自身のＩＤ情報を有しており、リーダライタ本体部１１から送信されたＩＤ情報と一致するか否かを判定し、ＩＤ情報が一致する場合には、アンテナ切換部１４に対して自身のアンテナ８を選択するように指令を出す。ＩＤ情報が一致しない場合にはアンテナ切換部１４に対して、アンテナ部ＢのＩＤ照合部１３に対してリーダライタ本体部１１からの信号を転送するように指令を出す。

ここで、リーダライタ本体部１１とアンテナ部とのＩＤ情報の伝達は通信制御部４を介さずに直接ＩＤ照合部１３と接続して行っても良いし、アンテナ部１５同士のＩＤ情報の伝達にはアンテナ切換部１４を介さずに、ＩＤ照合部同士が直接行っても良い。また、図２２の様にリーダライタ本体部は別途アンテナ切換部７を有していても良い。

以上の様に本実施例によれば、リーダライタ本体部１１とアンテナ部１５とを一本のケーブルで接続することができるため、アンテナ数が増えた場合のケーブル配線を簡略化することが可能である。

図２３は本発明の第７実施例によるマルチアンテナ通信装置７０の構成を示す図である。図２３のマルチアンテナ通信装置は上位機器９とリーダライタ本体部１１と複数のアンテナ８とネットワーク１０から構成される。

リーダライタ本体部１１は情報処理部２と情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６とから構成される。アンテナ８は前述した第１から第４実施例に示されたアンテナ単体で構成されていても良いし、実施例５もしくは実施例６のアンテナ部１５と同様の構成でも良い。情報記憶部３と通信制御部４と通信ＩＦ５と電源部６およびアンテナ８は第１実施例から第６実施例のいずれかと同様の機能を有するので、ここでは説明を省略する。

情報処理部２は情報記憶部３に格納されているプログラムを実行することで通信制御部４とアンテナ８を介して無線タグとの通信処理を行う機能と、通信ＩＦ５によりネットワーク１０と接続して上位機器９などの外部機器と情報交換を行う機能を最低限有するものとする。また、情報処理部２は、アンテナ８から得た無線タグの情報と選択されたアンテナの情報とをネットワーク１０を介して上位機器９や他のリーダライタ本体部１１に対して送信する機能を有する。さらに、情報処理部２は後記のように、自身のアンテナ８から得た情報とネットワーク１０を介して接続された他のリーダライタ本体部１１から得た情報とを合わせて無線タグの位置を検出する機能を有していても良い。この無線タグの検出機能はリーダライタ本体部１１側でなく、ネットワーク１０で接続された上位機器などの外部機器９が有していても良い。

例えば、アンテナＸ１〜アンテナＸ３，アンテナＹ１〜アンテナＹ３を第１実施例と同様に配置したとする。ここで、リーダライタ本体部１１ＡはアンテナＸ１からアンテナ
Ｘ３を順次切換えて無線タグと交信し、その結果をネットワーク１０上に送信する。また、リーダライタ本体部１１Ｂも同様にアンテナＹ１からアンテナＹ３までを順次切換えて無線タグと交信し、その結果をネットワーク１０上に送信する。ここで、アンテナ８の送信出力を切換えて交信を行い、その結果をネットワーク上に送信しても良い。以上の様にしてネットワーク１０上で集められた無線タグの情報や使用されたアンテナの情報やアンテナ送信出力の情報をもとに、無線タグの位置を検出する。詳細な検出方法については既に第１実施例から第５実施例で述べたのでここでは省略する。

以上の様に本実施例によれば、複数のリーダライタをネットワークで連携させて処理を分担させることが可能となる。

尚、以上の実施例では無線タグが持つ固有ＩＤを電波情報として送信する無線タグを用いること、更には、必要な情報を追記書き込み出来る無線タグであって、書き込まれた情報を送信する無線タグを用いることも可能である。

また、以上の実施例ではパッシブタイプの無線タグを用いた例を示したが、パッシブタイプ以外にもアクティブタイプの無線タグを用いても本発明と同様の構成，効果を得ることが可能になる。この場合には、アクティブタイプの無線タグは外部からあるレベル以上の強さの電波を受けないと、応答する電波を発しないようすれば良い。

更に、以上の実施例で用いられるアンテナとしてはループアンテナタイプを用いているが、これ以外にもダイポールアンテナ，パッチアンテナ，スロットアンテナ，アレイアンテナなども用いることが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、リーダライタに接続するアンテナ数が少なくても無線タグの位置を高精度に検出することが実現できる。また、少ないアンテナ数で平面上だけでなく、高さ方向に対しても位置検出を行うことが実現できる。

これにより、例えば従来と比較して、無線タグを商品等に取り付けた場合でも、その商品が倉庫に格納、又は展示された状態であっても、どの位置に配置されているかを高精度に検出することが可能になる。

第１実施例のマルチアンテナ通信装置の構成を示す図である。 アンテナの配置方法に関する図である。 無線タグの位置検出区画を示す図である。 無線タグの検出方法を説明するフローチャートである。 無線タグの位置検出区画を示す図である。 アンテナの配置方法に関する図である。 第２実施例のマルチアンテナ通信装置の構成を示す図である。 アンテナの配置方法に関する図である。 無線タグの位置検出区画を示す図である。 アンテナの配置方法に関する図である。 無線タグの位置検出区画を示す図である。 第３実施例のマルチアンテナ通信装置の構成を示す図である。 無線タグの位置検出区画を示す図である。 第４実施例のマルチアンテナ通信装置の構成を示す図である。 アンテナの配置方法と交信範囲を示す図である。 無線タグの位置検出区画を示す図である。 アンテナの配置方法に関する図である。 無線タグの位置検出区画を示す図である。 第５実施例のマルチアンテナ通信装置の構成を示す図である。 無線タグの位置検出区画を示す図である。 第６実施例のマルチアンテナ通信装置の構成を示す図である。 マルチアンテナ通信装置の別の構成例を示す図である。 第７実施例のマルチアンテナ通信装置の構成を示す図である。

符号の説明

１，２０，２５，４０，５０，６０，７０…マルチアンテナ通信装置、２…情報処理部、３…情報処理部、４…通信制御部、５…通信インタフェース、６…電源部、７，１４…アンテナ切換部、８…アンテナ、９…外部機器、１０…ネットワーク、１１…リーダライタ本体部、１２…アンテナ出力切換部、１３…ＩＤ照合部、１５…アンテナ部、２１，
２２，２３，２４…アンテナ交信範囲、３０…無線タグ。

Claims (19)

1. 非接触で無線タグからの電波の受信を行う無線タグ通信装置において、
   第１のアンテナと、
   該第１のアンテナと受信範囲が重複する２つ以上のアンテナと、
   前記複数のアンテナから異なるタイミングで電波検出を行う通信制御部と、
   前記複数のアンテナの電波検出状態から前記無線タグの位置を算出する情報処理部とを備えたことを特徴とする無線タグ通信装置。
2. 請求項１の無線タグ通信装置において、
   前記複数のアンテナのうち第１，第２のアンテナの受信方向を対向させて配置して、前記無線タグの位置を算出することを特徴とする無線タグ通信装置。
3. 請求項１の無線タグ通信装置において、
   前記複数のアンテナを３次元空間上で異なる向きに配置して、前記無線タグの位置を算出することを特徴とする無線タグ通信装置。
4. 請求項１の無線タグ通信装置において、
   前記通信制御部は前記複数のアンテナからの出力電波状態を変化させ、
   前記情報処理部は出力電波状態を変化させたデータを基に、前記無線タグの位置を算出することを特徴とする無線タグ通信装置。
5. 請求項１の無線タグ通信装置において、
   前記無線タグとしてパッシブタイプの無線タグを用いたことを特徴とする無線タグ通信装置。
6. 非接触で無線タグからの電波の受信を行う無線タグ通信方法において、
   １つのアンテナの受信範囲に、他の２つのアンテナの受信範囲が重複するように配置し、
   該複数のアンテナより前記無線タグからの電波を異なるタイミングで受信し、
   前記複数のアンテナの電波検出状態から前記無線タグの位置を情報処理部が算出することを特徴とする無線タグ通信方法。
7. 請求項６の無線タグ通信方法において、
   前記複数のアンテナのうち第１，第２のアンテナの受信方向を対向させて配置して、前記無線タグの位置を算出することを特徴とする無線タグ通信方法。
8. 請求項６の無線タグ通信方法において、
   前記複数のアンテナを３次元空間上で異なる向きに配置して、前記無線タグの位置を算出することを特徴とする無線タグ通信方法。
9. 請求項６の無線タグ通信方法において、
   前記複数のアンテナからの出力電波状態を変化させ、前記情報処理部は前記無線タグの位置を算出することを特徴とする無線タグ通信方法。
10. 非接触で無線タグからの電波の受信を行うリーダを備えた無線タグ通信装置において、
    第１のアンテナと、
    該第１のアンテナと受信範囲が重複する第２のアンテナと、
    前記第１，第２のアンテナからの出力電波状態を変化させ、前記第１，第２のアンテナから異なるタイミングで電波検出を行う通信制御部と、
    前記第１，第２のアンテナの電波検出状態から前記無線タグの位置を算出する情報処理部とを備えたことを特徴とする無線タグ通信装置。
11. 請求項１０の無線タグ通信装置において、
    前記第１，第２のアンテナを３次元空間上で異なる向きに配置して、前記無線タグの位置を算出することを特徴とする無線タグ通信装置。
12. 請求項１０の無線タグ通信装置において、
    前記無線タグとしてパッシブタイプの無線タグを用いたことを特徴とする無線タグ通信装置。
13. 非接触で無線タグからの電波の受信を行う無線タグ通信方法において、
    第１のアンテナの受信範囲に、第２のアンテナの受信範囲が重複するように配置し、
    前記第１，第２のアンテナからの出力する電波の状態を変化させ、
    該第１，第２のアンテナより前記無線タグからの電波を異なるタイミングで受信し、
    前記第１，第２の電波検出状態から前記無線タグの位置を情報処理部が算出することを特徴とする無線タグ通信方法。
14. 請求項１３の無線タグ通信方法において、
    前記第１，第２のアンテナを３次元空間上で異なる向きに配置して、前記無線タグの位置を算出することを特徴とする無線タグ通信方法。
15. 請求項１３の無線タグ通信装置において、
    前記無線タグとしてパッシブタイプの無線タグを用いたことを特徴とする無線タグ通信装置。
16. 非接触で無線タグからの電波の受信を行う無線タグ通信装置において、
    第１のアンテナと、
    該第１のアンテナと受信範囲が重複する２つ以上のアンテナと、
    前記複数のアンテナから異なるタイミングで電波検出を行い、該複数のアンテナの電波検出の情報をネットワークを経由した情報処理部へ送信する通信制御部とを備えたことを特徴とする無線タグ通信装置。
17. 請求項１６の無線タグ通信装置において、
    前記ネットワークを介して受信した前記複数のアンテナの電波検出の情報から前記無線タグの位置を算出する情報処理部とを備えたことを特徴とする無線タグ通信装置。
18. 非接触で無線タグからの電波の受信を行う無線タグ通信装置において、
    第１のアンテナと、
    該第１のアンテナと受信範囲が重複する第２のアンテナと、
    前記第１，第２のアンテナからの出力電波状態を変化させ、前記第１，第２のアンテナから異なるタイミングで電波検出を行い、前記第１，第２のアンテナの電波検出の情報をネットワークを経由した情報処理部へ送信する通信制御部とを備えたことを特徴とする無線タグ通信装置。
19. 請求項１８の無線タグ通信装置において、
    前記ネットワークを介して受信した前記第１，第２のアンテナの電波検出の情報から前記無線タグの位置を算出する情報処理部とを備えたことを特徴とする無線タグ通信装置。
    
    

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