JP2007299052A

JP2007299052A - 動態管理システム

Info

Publication number: JP2007299052A
Application number: JP2006124157A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tamura; 一夫田村; Masahiro Takeshima; 昌弘竹島; Masaru Kawarai; 大川原井
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd; Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd; Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: JP4842695B2

Abstract

【課題】電波の反射、減衰、ノイズ等の影響を受けることなく、タグの位置をより精度良く検知する動態管理システムを提供する。
【解決手段】異なる位置信号を有する電磁波（電波）をそれぞれの発信エリアＡ、Ｂに発信し、かつ２つの発信エリアＡ、Ｂの一部が重なるようにしてエリア境界Ｃを生成する。エリア境界ＣではエリアＡ、Ｂが互いの搬送波と、位置信号の同一部分が打ち消されるので、エリア境界Ｃをタグ６が通過すると、打ち消しにより残ったＲＦ信号から、タグの位置及びタグの通過方向を検知できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、動態管理システムに関し、アクティブ型のＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：電波方式認識）タグと電磁波の送受信により、タグ位置の検知と通過方向の検知とを同時に行う動態管理システムに関する。

従来、例えば、防犯を兼ねた入退場を管理する動態管理システムは、工場、事務所等の施設の出入口やその近傍などの固定側に配設するアンテナを備えたタグ受信機と、人或いは車両等の移動体側に配設するＩＤタグとよりＲＦＩＤを構成し、入退場を管理している（特許文献１）。これにより、有効なタグを所有した特定の人とタグを所有しない非特定の人とを識別して、施設への入退場者を管理する。また、波長が異なる複数の赤外線発信装置と複数の人がそれぞれ所持した複数のタグとを組み合わせて、各タグ所有者の個別的な出入りを管理するようにした入退場管理システム（特許文献２）の提案がある。

ところで、ＲＦＩＤを備えた入退場者を管理する動態管理システムは、タグから発信される電波を受信した受信機の位置により、現在のタグの位置の大まかな位置を特定することができる。さらに、アンテナに指向性のものを採用することでタグから発信される電波の受信範囲を絞ってタグの位置を、より精度良く把握するようにし、これにより施設へ入退場する人の許可者と非許可者との識別を、タグ所有の有無により行う。

また、波長が異なる複数の赤外線発信装置と複数のタグとより構成する動態管理システムにおいては、タグを所有した許可者とタグを所有しない非許可者とを識別して防犯の作用を有するとともに、同時にタグを所有した複数の許可者の各人の動向も管理することができる。

しかしながら、ＲＦＩＤを利用した入退場者の動態管理システムにおいては、電波の反射や障害物による減衰、さらにはノイズの影響を受けやすく、検知位置の精度が悪く、またタグの移動方向についての検知ができないという問題があった。

また、検知位置の精度を高めるために、受信機とアンテナを複数設置し、同時に受信した同一タグの電波強度を測定して、３点測量によりタグの位置を検知する方式も提案されている。しかし、この３点測量方式においても電波の反射や障害物による減衰の影響を受けやすく、高い精度を得ることができないという問題があった。

さらに、検知位置の精度を高めるために、赤外線又は電波（電磁波）とＲＦＩＤとを組み合せた位置検知方式（特許文献３）が提案されている。しかし、この位置検知方式においても、タグが安定して赤外線又は電波（電磁波）を受信するために、一定の照射エリア幅が必要となり、通過検知について十分な位置精度が得られないという問題があった。

特開２００２−３３４３８２号公報特開２００３−２１６７９号公報特開２００１−２０５４９６号公報

本発明は、従来の動態管理システムの問題点に鑑み、電波の反射、障害物による減衰、ノイズ等の影響を受けることなく、タグの位置をより精度良く検知するとともに、その通過方向を検知するようにした動態管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の動態管理システムは、異なる位置信号を有する電磁波又は電波をそれぞれの発信エリアに発信し、該２つの発信エリアの一部が重なるようにしてエリア境界を生成し、このエリア境界をタグが通過することでタグからのＲＦ信号を受信し、これによりタグの位置及び該タグの通過方向を検知するようにしたことを特徴とする。

すなわち、異なる位置ＩＤ信号を有する電磁波（又は電波）を２つのアンテナからそれぞれの発信エリアに発信し、該発信エリアを通過するタグからタグＩＤと位置信号ＩＤとの合成信号（ＲＦ信号）を受信して動態を監視する動態管理システムであって、前記２つの発信エリアの一部が重なるようにしてエリア境界を生成している。そして、前記発信エリアから前記エリア境界をタグが通過するときの前記合成信号の変化から、タグの位置及びタグの通過方向を検知する。

また、２つの発信エリアの搬送波を反転させることで、エリア境界内において互いの位置信号を打ち消して急激に減衰するようにし、この電磁波の変化をタグの受信回路で読み取るようにすることができる。

また、２つの発信エリアの搬送波をエリア境界内において重畳させ、この電磁波の変化をタグの受信回路で読み取るようにすることができる。

本発明の動態管理システムによれば、２つの発信エリアの一部が重なるようにしてエリア境界を生成し、このエリア境界をタグが通過することでタグからのＲＦ信号を受信し、発信エリアとエリア境界におけるＲＦ信号の変化から、タグの位置及び該タグの通過方向を検知する。これにより、電波の反射や障害物による減衰、さらにはノイズの影響を受けにくくなり、したがって、検知位置の精度を高めて狭い範囲でタグを検出することができる。

以下、本発明による動態管理システムの実施形態を詳細に説明する。

従来の赤外線又は電波（電磁波）とＲＦＩＤとを組み合せた位置検知方式（特許文献３）の場合、タグを検知するために必要な赤外線又は電波（電磁波）の照射範囲の幅（タグ検知範囲）Ｗは、（１）式で求められる。
Ｗ＝Ｋ_１×ｖ×ｔ …（１）
ここで、Ｋ_１：係数、ｖ：タグの最大移動速度、ｔ：赤外線又は電波（電磁波）の受信時間である。

このように、従来の位置検知方式では、タグの最大移動速度が大きければ大きいほど、また、通信時間が大きければ大きいほど、赤外線又は電波（電磁波）の照射範囲の幅Ｗが必要となり、これに伴って、タグの通過時の位置精度は低くなる。

これに対して、本発明の動態管理システムの位置検知方式では、タグの通信のための赤外線又は電波（電磁波）の照射範囲の幅Ｗは、従来と同様になるが、２つのエリアの境界を検知することで位置精度の高い通過検知を実現することができる。

すなわち、従来の位置検知方式の通過検知の位置精度Ｗ_１（＝Ｗ）に対し、本発明の動態管理システムの位置検知方式の通過検知の位置精度Ｗ_２は、（２）式で表すことができる。
Ｗ_２＝Ｗ_１／Ｋ_２＝Ｗ／Ｋ_２ …（２）
ここで、Ｋ_２：２エリアの重畳率である。

また、２つの発信エリアの搬送波を反転させることで、エリア境界内において互いの位置信号を打ち消して急激に減衰するようにし、この電磁波の変化をタグの受信回路で読み取るようにする。これにより、エリア境界に急激なエッジを生成することができるので電波の反射や障害物による減衰、さらにはノイズの影響を受けずに、タグのエリア境界内進入を高精度に検知することができる。

また、２つの発信エリアの搬送波をエリア境界内において重畳させ、この電磁波の変化をタグの受信回路で読み取るようにすることにより、エリア境界内に生成された重畳データを認識することでタグのエリア境界内進入を高精度に検知することができる。

以下、本発明の動態管理システムの実施例を図面に基づいて説明する。

図１〜図５に、本発明の動態管理システムの実施例１を示す。図１は、実施例１による動態管理システムの概要図である。特に限定されるものではないが、例えば、人等が移動する床面Ｆに向かって天井面Ｃｅから電磁波又は電波により位置信号を発する位置信号発信アンテナ１、２を配設する。

この２つの位置信号発信アンテナ１、２は、望ましくは近接して配設し、位置信号発信アンテナ１、２から異なる位置信号１１、１２が特定のエリア、すなわち、発信エリアＡと発信エリアＢにそれぞれ発信される。この２つの発信エリアＡと発信エリアＢの一部は互いに重なるようにしてエリア境界を生成し、この発信エリアＡと発信エリアＢの互いに重なるエリアを重複エリアＣとする。したがって、アンテナ１からは発信エリアＡに位置信号１１が、アンテナ２からは発信エリアＢに位置信号１２が、それぞれ発信される。

また、天井面Ｃｅには位置信号発信機３とタグＲＦ信号受信機４とを備え、位置信号発信機３より位置信号発信アンテナ１、２にそれぞれ異なる発信信号を発するように接続する。タグＲＦ信号受信機４には受信アンテナを備えてＩＤタグ６からの搬送波を受信するようにする。

図２に動態管理システムの構成図を示す。２つの位置信号発信アンテナ１、２を備えた位置信号発信機３とタグＲＦ信号受信機４とを一対とし、これを施設のゲート或いは特定位置に配設する。複数対のタグＲＦ信号受信機４は受信機ステーション５に接続する。これにより、特定のＩＤタグが、工場、事務所、役所、その他倉庫等の大きな施設においても、どのゲート或いは特定位置に位置しているかを判別できるようにする。

人が携行するようにしたＩＤタグ６は、入退場者、例えば、作業者等が所持する場合、名札やバッチの如く形成して胸に装着するか、首から吊り下げるようにして、外部のタグＲＦ信号受信機４での受信をしやすいように構成する。

図５に、ＩＤタグの回路構成を示す。ＩＤタグ６の回路は、１つのケース内に受信部６１に接続した位置ＩＤ判別処理回路６２、タグＩＤ６３と位置ＩＤ判別処理回路６２からの信号によりＩＤを生成するＩＤ生成部６４、ＩＤ生成部６４からの信号をＲＦ信号発信処理してアンテナ６６より発信するようにしたＲＦ信号発信処理回路６５から構成する。

この場合、電磁波の信号の搬送方式には、Ｂ４６、ＦＳＫ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、ＡＳＫ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、またはＰＳＫ（ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）の変復調方式を用いる。かつ、２つの発信エリアの搬送波を反転させることで、エリア境界内において互いの位置信号を打ち消して急激に減衰するようにする。

電磁波の変化をタグの受信回路で読み取るようにした反転方式においては、図５に破線で示すように、ＩＤタグ６の回路を構成する。すなわち、受信部６１とＩＤ生成部６４との間に、位置ＩＤ判別処理回路６２と並列に、電磁波強度変化測定部回路６７及びエリア境界判定回路６８を接続する。

図３は、反転方式におけるエリア別デジタル信号と搬送波を示し、図４は、同様に反転方式における電磁波発信回路を示す。図４において、送出データは互いに同期化し、アンテナは位相が逆になるように設置する。

図３に示すように、発信エリアＡと発信エリアＢの位置ＩＤは、最終ビット（１ビット）だけが異なる信号とし、発信エリアＡと発信エリアＢの信号の搬送波は、反転した形になるように位置信号発信アンテナ１、２を設置する。

これにより、重複エリアＣでは、図３に示すように、互いの位置信号を打ち消す現象が発生し、急激に減衰する。この電磁波の変化を、図５に示すように、タグ６で読み取り通知する。

図６〜図７に、本発明の動態管理システムの実施例２を示す。実施例２は、エリア境界の検出方式を重畳方式としたもので、図６はエリア別デジタル信号と搬送波を示し、図７は、同方式における電磁波発信回路を示す。図７において、送出データは互いに同期化するが、アンテナは位相が同じになるように設置する。

電磁波の信号の搬送方式には、ＯＯＫ（ＯｎＯｆｆＫｅｙｉｎｇ）の変復調方式を用い、図６に示すように、発信エリアＡと発信エリアＢの位置ＩＤは、最終の２ビットだけが異なる信号とする。図７に示すように、発信エリアＡと発信エリアＢの信号の搬送波は、同一搬送波の形になるように位置信号発信アンテナ１、２を設置する。

これにより、重複エリアＣでは、図６に示すように、互いの搬送波が重なり、信号の異なる最終２ビットのみ新たな信号が生成される。この電磁波の変化を、図５に示すように、タグ６で読み取り通知する。

次に、本発明の動態管理システムにおける位置検知と通過方向検知について説明する。（１）ＩＤタグ６が発信エリアＡの発信範囲に進入すると（図１における（ａ）の位置）、ＩＤタグ６が「位置ＩＤ１」の信号を受信し、タグ自身のタグＩＤ６３と合成して、「タグＩＤ」と「位置ＩＤ１」の合成信号を生成し、ＲＦ信号を発信する。
（２）タグＲＦ信号受信機４がＲＦ信号を受信し、「位置ＩＤ１」と「タグＩＤ」を受信機ステーション５へ通知する。
（３）受信機ステーション５は、「位置ＩＤ１」と「タグＩＤ」の情報を取得することで「タグＩＤ１」のタグが発信エリアＡに進入したことを検知する。
（４）ＩＤタグ６は、この発信エリアＡの発信範囲に存在している間（図１における（ｂ）の位置）、連続して「位置信号１」を受信し、適切な間隔でＲＦ信号を発信する。これにより、発信エリアＡに継続して存在していることを受信機ステーション５に通知し、受信機ステーション５はこれを認識する。
（５）次に、ＩＤタグ６が移動して重複エリアＣに進入した場合（図１における（ｃ）の位置）に位置信号の変化を検知し、重複エリアＣに進入したことを認識して、「タグＩＤ＋位置ＩＤ３」を通知する。重複エリアＣにおける位置ＩＤ３は、実施例１においては図３のエリアＣのデジタル信号として認識される。また、実施例２においては、図６のエリアＣの位置ＩＤ部のデジタル信号として認識される。
（６）受信機ステーション５は、この「位置ＩＤ３」と「タグＩＤ」の情報を取得することで「タグＩＤ」のタグが重複エリアＣに進入したことを検知する。
（７）引き続きＩＤタグ６が発信エリアＢに進入した場合（図１における（ｄ）の位置）、上記（１）から（３）と同様の動作をして受信機ステーション５はＩＤタグ６が発信エリアＢに進入、存在していることを認識する。
（８）各エリアの通過（図１において、発信エリアＡ→重複エリアＣ→発信エリアＢ）を受信機ステーション５で認識することでＩＤタグ６の通過方向を検知する。

以上、本発明の動態管理システムについて、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の動態管理システムは、異なる位置信号を有する電磁波（又は電波）をそれぞれの発信エリアに発信し、かつ該２つの発信エリアの一部が重なるようにしてエリア境界を生成し、このエリア境界をタグが通過することでタグからの搬送信号を受信する。タグの位置及びタグの通過方向を検知するという特性を有していることから、タグの位置及びその方向を高精度にて検知する動態管理システムの用途に好適に用いることができる。

本発明の動態管理システムの実施例１による概要図。動態管理システムの実施例１による構成図。反転方式におけるエリア別デジタル信号と搬送波の説明図。反転方式における電波発信回路図。タグ回路構成図。実施例２による重畳方式のエリア別デジタル信号と搬送波の説明図。重畳方式における電波発信回路図。

符号の説明

Ａ…発信エリア、Ｂ…発信エリア、Ｃ…重複エリア、１…位置信号発信アンテナ、２…位置信号発信アンテナ、１１…位置信号、１２…位置信号、３…位置信号発信機、４…タグＲＦ信号受信機、５…受信機ステーション、６…ＩＤタグ、６１…受信部、６２…位置ＩＤ判別処理回路、６３…タグＩＤ、６４…ＩＤ生成部、６５…ＲＦ信号発信処理回路、６６…アンテナ、６７…電磁波強度変化測定部、６８…エリア境界判定回路。

Claims

異なる位置信号を有する電磁波（又は電波）をそれぞれの発信エリアに発信し、該２つの発信エリアの一部が重なるようにしてエリア境界を生成し、このエリア境界をタグが通過することでタグからのＲＦ信号を受信し、前記発信エリアと前記エリア境界におけるＲＦ信号の変化から、タグの位置及びタグの通過方向を検知するようにしたことを特徴とする動態管理システム。
前記２つの発信エリアへの搬送波を反転させることで、前記エリア境界内において互いの位置信号を打ち消して急激に減衰するようになし、前記電磁波の変化をタグの受信回路で読み取るようにしたことを特徴とする請求項１記載の動態管理システム。
前記２つの発信エリアの搬送波をエリア境界内において重畳させ、前記電磁波の変化をタグの受信回路で読み取るようにしたことを特徴とする請求項１記載の動態管理システム。