JP2007306484A - タグ通信システム、干渉防止方法及びタグ通信制御装置 - Google Patents

タグ通信システム、干渉防止方法及びタグ通信制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のタグ通信装置を設置した場合において、お互いが出す電波によって生じ得る電波干渉を防止するのに好適なタグ通信システム、干渉防止方法およびタグ通信制御装置を提供する。
【解決手段】物品５が運搬されるベルトコンベア６を介して複数のリーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃを対向配置する。リーダライタ３ＡのヌルＮ１２をリーダライタ３ＢのヌルＮ２１に対向させ、リーダライタ３ＢのヌルＮ２２をリーダライタ３ＣのヌルＮ３１に対向させるとともに、メインローブＭ１、Ｍ２、Ｍ３を相互干渉が生じない方向に向ける。
【選択図】図２（ａ）

Description

本発明は、複数のタグ通信装置を設置した場合において、お互いが出す電波によって生じ得る電波干渉を防止するのに好適なタグ通信システム、干渉防止方法およびタグ通信制御装置に関する。
タグ通信装置であるリーダライタを複数設置し、荷物に付されたＲＦＩＤタグとアンテナを介して無線通信を行う場合、お互いの出す電波が干渉し、通信の妨害を起こすことがある。従来、この干渉を防止する方法として、リーダライタの送信タイミングの同期を取ることにより干渉を防止する方法、アンテナの向きの調整や吸収体を設置することにより干渉を防止する方法、ＬＢＴ（Ｌｉｓｔｅｎ Ｂｅｆｏｒｅ Ｔａｌｋ）やＤＲＭ（Ｄｅｎｓ Ｒｅａｄ Ｍｏｄｅ）などの新たな干渉防止機能の規格化などの方法がある。
しかしこれら方法には、リーダライタ間の配線や時分割通信によるシステム速度の低下、設置コストや設置の自由度の低下、時分割通信によるシステム速度の低下や必要な周波数帯域の増加などの問題があった。
そこで、これらに代わる干渉防止方法として、例えば特許文献１に開示された技術がある。以下カッコ内の符号は特許文献１に記載されたものである。この特許文献１に開示された技術は、複数の電子認証装置が設置される環境において他の電子認証装置からの干渉を軽減するものである。例えば、この特許文献１には、図８、９（特許文献１の図７、８に対応する図である）に示すような、２つの素子アンテナ（１２ａ、１２ｂ）が設置されたショーケースが開示されている。この特許文献１においては、本体（１０）、給電ネットワーク（１１）、複数の素子アンテナ（１２ａ、１２ｂ）及びパソコン（１３）から構成されるＲＦＩＤリーダ／ライタを、図８、９に示すようにショーケース毎に設置した場合におけるリーダ／ライタ間の干渉防止方法が開示されている。具体的には、素子アンテナ（１２ａ）に与えられる給電信号の振幅および位相を変化させることにより、２つの素子アンテナ（１２ａ、１２ｂ）によって構成されるアンテナの合成指向性を変化させ、相手側のショーケースの方向にＮＵＬＬ、すなわちアンテナの指向性のローブとローブの間の零点または低感度部分を向けることでリーダ／ライタ間の干渉を軽減している。
しかしながら、特許文献１においては、素子アンテナ（１２ａ、１２ｂ）がショーケース内に配置されているので、例えば、商品の出し入れの際に、この素子アンテナ（１２ａ、１２ｂ）が人手に触れて動いてしまい電波の指向性にずれが生じた場合、干渉波に対しＮＵＬＬが向いていないといった状況が生じ、その結果、干渉を生じ得ることとなるので干渉防止方法としては十分とは言えなかった。また、ショーケースの管理以外に使用するリーダライタが新たに設置された場合、新たな干渉が発生しシステムに支障をきたす可能性がある。
特開２００６―４２２６８号公報
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のタグ通信装置を設置した場合において、お互いが出す電波によって生じ得る電波干渉を防止するのに好適なタグ通信システム、干渉防止方法およびタグ通信制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行う複数のタグ通信装置を備えたタグ通信システムであって、上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御することを特徴とする。
また、本発明は、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行う複数のタグ通信装置における干渉防止方法であって、上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御することを特徴とする。
更に、本発明は、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行う複数のタグ通信装置を制御するタグ通信制御装置であって、上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明は、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うとともに、この移動体の移動経路を介して対向配置された複数のタグ通信装置を備えたタグ通信システムであって、上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御することを特徴とする。
また、本発明は、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うとともに、この移動体の移動経路を介して対向配置された複数のタグ通信装置における干渉防止方法であって、上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御することを特徴とする。
更に、本発明は、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うとともに、この移動体の移動経路を介して対向配置された複数のタグ通信装置を制御するタグ通信制御装置であって、上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御することを特徴とする。
前記「移動体」としては、他の力を借りて移動するもの、例えば、ベルトコンベアなどの運搬手段により運搬される物品であり、この場合、ベルトコンベアが移動経路となる。また、この「移動体」には、自身の力で移動するもの、例えば、人間や動物なども含まれる。
また、前記「ＲＦＩＤタグ」としては、例えば、電池などの電源を有しておらず、リーダライタから電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタと無線通信を行うパッシブタイプのＲＦＩＤタグや、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグが含まれる。
前記「タグ通信装置」とは、例えば、ＲＦＩＤタグと通信可能なリーダライタあるいはリーダ、ライタ（以下まとめて「リーダライタ等」と言う）である。また、これらリーダライタ等は、各リーダライタ等が出す電波により干渉が生じ得る距離を介して複数配置されている。例えば、１のリーダライタに対し１のリーダライタが干渉を生ずる距離に配置されている場合のほか、１のリーダライタに対し複数のリーダライタが干渉を生ずる距離に配置されている場合をも含む。
ここで、「移動体の移動経路を介して対向配置された」とは、例えば、複数のリーダライタがベルトコンベアを介して真正面に配置される場合のほか、真正面から左右にずれて配置される場合も含む。
前記「アレーアンテナ」としては、複数のアンテナ素子がリニア（直線状）に配列されたもののみならず、二次元配列されたものも含まれる。また、アンテナ素子は、その形状が円形でも、四角形状でもよく、またダイポール素子によって形成されていてもよいし、平面状のパッチアンテナから構成されていてもよい。なお、パッチアンテナでアンテナ素子を構成した場合には、このアレーアンテナの水平面方向には電波が殆ど送信されないので、例えば、３個以上のリーダライタをベルトコンベアに沿って対向配置した場合には、水平方向に配置したリーダライタに対しては電波が送信される可能性は低くなり、干渉を与える可能性は低くなるので好適である。
また、この「アレーアンテナ」は例えば、フェーズドアレーアンテナから構成されており、
各アンテナ素子にはそれぞれ位相器という電波の位相を変える装置が接続されている。この位相器の設定により電波が最も強く放射される方向を変化させることができ、この電波が最も強く放射されている部分が「メインローブ」である。一方、電波が放射されないもしくは受信感度が低い方向がアンテナの指向性に形成され、これが「ヌル」となる。なお、この「ヌル」はアンテナ素子の数に応じて複数形成することが可能である。例えば、リニアに配置されたフェーズドアレーアンテナにおいて、アンテナ素子がＮ個であれば、Ｎ−１個のヌルの形成が可能である。
以上説明したように本発明によれば、移動体の移動経路を介して対向配置された複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互にヌルを対向させるようにし、かつ、相互にメインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御するようにした。すなわち、ヌルとヌルを対向させたので、例えば、対向するタグ通信装置の１つが衝撃で動いてしまったことにより、そのメインローブの方向が他方のヌルに向いてしまった場合であっても、これらタグ通信装置間における相互干渉を防止することができるので、従来の干渉防止方法に比して干渉防止策としてはより万全であると言える。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら説明する。
図１は本発明を適用したＲＦＩＤ通信システムの概要を示している。同図のＲＦＩＤ通信システム１は、ベルトコンベア６で運搬される多数の物品５（移動体）の入出庫管理を行うものである。具体的には、物品にはＲＦＩＤタグ２が貼付されているとともに、物品５の移動経路であるベルトコンベア６を介して３個のリーダライタ（タグ通信装置）３Ａ、３Ｂ、３Ｃが対向配置されている。そして、物品５がベルトコンベア６上を矢印Ｐ方向に運搬され各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの読取エリア内（後述するメインローブ）に入ると、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、ＲＦＩＤタグ２と無線通信を行ってデータの読み書きを行うことにより物品５の入出庫管理を行う。
ここで、図１に示すように、リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃはベルトコンベア６を介して対向配置されていることから、例えば、リーダライタ３Ａがリーダライタ３Ｂの送信する電波により干渉を受ける恐れがある。そこで、このＲＦＩＤ通信システム１においては、コントローラ４により各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの送信する電波の指向性を制御し、対向するリーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間における干渉を防止している。
図２（ａ）には、これらリーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの指向性を設定し、相互干渉を防止している状態を示している。同図中Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３はメインローブであり、Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２、Ｎ３１、Ｎ３２はヌルである。タグ通信制御装置であるコントローラ４は、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３ＣのメインローブＭ１、Ｍ２、Ｍ３が互いに重ならないように指向性を制御している。同時に、コントローラ４は、リーダライタ３ＡのヌルＮ１２とリーダライタ３ＢのヌルＮ２１とを対向させるとともに、リーダライタ３ＢのヌルＮ２２とリーダライタ３ＣのヌルＮ３１とを対向させるようにヌルの方向を調整している。すなわち、ＲＦＩＤ通信システム１においては、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３ＣのメインローブＭ１、Ｍ２、Ｍ３の方向を互いに干渉が生じない方向に向けるとともに、対向するリーダライタ間において互いのヌルを対向させるようにコントローラ４が各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの指向性を制御している。なお詳細は後述する。
次に、図３〜図５を参照してＲＦＩＤタグ２、リーダライタ３およびコントローラ４の構成について説明する。
図３は、ＲＦＩＤタグ２の概略構成を示すブロック図である。同図に示すようにＲＦＩＤタグ２は、アンテナ部２０と無線通信ＩＣ２１とを備える構成である。この種のＲＦＩＤタグ２としては、例えば、上述したパッシブタイプやアクティブタイプのものが使用される。
アンテナ部２０は、リーダライタ３からの電波を無線通信ＩＣ２１を動作させる電力源として受け取るものである。また、アンテナ部２０は、リーダライタ３から受信した電波を無線信号に変換して無線通信ＩＣ２１に送信するとともに、無線通信ＩＣ２１からの無線信号を電波に変換してリーダライタ３に送信するものである。アンテナ部２０には、アンテナ、共振回路などが使用される。
無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３からアンテナ部２０を介して受信した信号に基づいて、リーダライタ３からのデータを記憶したり、記憶されたデータをアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりするものである。この無線通信ＩＣ２１は、図２（ａ）に示すように、電源部２１１、無線処理部２１２、制御部２１３、およびメモリ部２１４を備える構成である。
電源部２１１は、アンテナ部２０が電波を受信することにより発生する誘起電圧を整流回路にて整流し、電源回路にて所定の電圧に調整した後、無線通信ＩＣ２１の各部に供給するものである。電源部２１１には、ブリッジダイオード、電圧調整用コンデンサなどが使用される。
無線処理部２１２は、外部からアンテナ部２０を介して受信した無線信号を元の形式に変換し、変換したデータを制御部２１３に送信するとともに、制御部２１３から受信したデータを無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号をアンテナ部２０を介して外部に送信するものである。無線処理部２１２には、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。
制御部２１３は、無線通信ＩＣ２１内における上述した各種構成の動作を統括的に制御するものである。制御部２１３は、論理演算回路、レジスタなどを備え、コンピュータとして機能する。そして、各種構成の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行なわれる。このプログラムは、例えばメモリ部２１４のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などにインストールされたものを読み込んで使用する形態であってもよいし、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して上記プログラムをダウンロードしてメモリ部２１４にインストールして実行する形態であってもよい。
特に、制御部２１３は、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して受信したデータに基づいて、リーダライタ３からのデータをメモリ部２１４に記憶したり、メモリ部２１４に記憶されたデータを読み出して、無線処理部２１２およびアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりする。
メモリ部２１４は、上記したＲＯＭや、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）などの半導体メモリによって構成される。このメモリ部２１４に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、およびその他各種のプログラム、ならびに各種データが挙げられる。なお、無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３から送信される電波を電力源としているため、ＲＯＭなどの不揮発性メモリや、ＳＲＡＭ、ＦｅＲＡＭなどの消費電力の少ないメモリを使用することが望ましい。
図４は、リーダライタ３の概略構成およびリーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃとコントローラ４との接続形態を示すブロック図である。同図には、３個のリーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのうち、リーダライタ３Ａの概略構成を示すブロック図のみが示されているが、リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃはともに同一構成であるので、代表してリーダライタ３Ａをリーダライタ３として以下にその構成について説明する。なお、本実施形態においては、リーダライタとして説明するが、リーダのみ、ライタのみであってもよい。
リーダライタ３は、制御部３１、記憶部３２、無線処理部３３、タイマ部３４、外部Ｉ／Ｆ部３５およびアンテナ部３６を備えている。
制御部３１は、リーダライタ３内における上述した各構成の動作を統括的に制御するものである。制御部３１は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）ベースのコンピュータによって構成され、各種構成の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行なわれる。このプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどのリムーバブルメディアに記録されているものを読み込んで使用する形態であってもよいし、ハードディスクなどにインストールされたものを読み込んで使用する形態であってもよい。また、外部Ｉ／Ｆ部３５を介して上記プログラムをダウンロードしてハードディスクなどにインストールして実行する形態なども考えられる。
記憶部３２は、上記したハードディスクなどの不揮発性の記憶装置によって構成される。この記憶部３２に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）プログラム、およびその他各種データが挙げられる。本実施形態では、記憶部３２には、アンテナ部３６におけるアンテナのスキャン範囲、刻み角、および保持時間のデータが記憶されている。
また、この記憶部３２には、コントローラ４から送信されるコマンドに応じて、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのアンテナ部３６を無指向性に設定するための無指向性設定プログラムと、アンテナ部３６をスキャンさせるための指向性設定プログラムとが記憶されている。
無線処理部３３は、制御部３１から受信したデータによって搬送波を変調して無線信号を生成する。この無線信号をアンテナ部３６を介して外部に送信するとともに、外部からアンテナ部３６を介して受信した無線信号を元の形式に変換し、変換したデータを制御部３１に送信するものである。無線処理部３３には、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。
タイマ部３４は、制御部３１からの指示に基づいて、各種の時間を計測し、計測した時間データを制御部３１に送信するものである。例えば、後述するアンテナ部３６の位相を順次変化させる場合に、各位相時における電波の送信時間を計測するために用いられる。
外部Ｉ／Ｆ部３５は、コントローラ４と通信を行うものであり、そのインターフェース規格としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＩＥＥ１３９４、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、などが挙げられる。
アンテナ部３６は、無線処理部３３からの無線信号を電波に変換して外部に送信するとともに、外部から受信した電波を無線信号に変換して無線処理部３３に送信するものである。アンテナ部３６には、アンテナ、共振回路などが使用される。本実施形態では、アンテナ部３６は、外部に送信する電波のビーム方向をスキャンできるフェーズドアレーアンテナである。ここでは、このアンテナ部３６は、図１に示すように、アンテナ素子３６１が３行×３列に二次元配列されたフェーズドアレーアンテナから構成されており、各アンテナ素子３６１における電波の位相を変えることによりビーム方向をスキャン可能となっている。このアンテナ素子３６１の形状は円形状でも四角形状でもよく、またダイポール素子なども適用可能であるが、平面状のパッチアンテナを使用すると水平面方向（パッチアンテナの電波送信面と平行な面方向）には電波を殆ど送信しないので、本実施形態においてはパッチアンテナを使用している。例えば、図１に示すように、リーダライタＡが送信する電波により隣接するリーダライタ３Ｃが干渉を受けることは殆どないので、未然に干渉を防止することができる。
このようにフェーズドアレーアンテナのアンテナ素子３６１を二次元配列すると、床の垂直面に対し円を描くようにビームを送信することが可能となる。更に、このように二次元配列にすれば、ビームを送信する高さを変えられることになる。例えば、図１に示すベルトコンベア６上の荷物５の高さが高い場合には、アンテナ素子３６１のａ行だけに給電する、一方、低い場合にはｃ行のみに給電するようにするという方法も採用できる。
なお、以下においては、図１に示すアンテナ素子３６１のｂ行の３素子のみに給電し、指向性を設定することを前提にして説明するがこれに限定されるものではない。
ここで、フェーズドアレーアンテナにおけるビーム方向のスキャンの方法について、図５を参照して説明する。
本実施形態のフェーズドアレーアンテナ３６０は、図５に示したように、３個のアンテナ素子３６１Ａ、３６１Ｂ、３６１Ｃを配列し、それぞれのアンテナ素子に対応して位相器３６２Ａ、３６２Ｂ、３６２Ｃを一つずつ接続した構造である。また、このフェーズドアレーアンテナ３６０は、各アンテナ素子３６１Ａ、３６１Ｂ、３６１Ｃが送信する電波の位相を位相器３６２Ａ、３６２Ｂ、３６２Ｃで所定量ずらすことにより、目的の方向に電波のビーム、すなわちメインローブを向けることができ、その指向性が変化するものである。また、このメインローブの方向を変化させるとヌル、すなわちアンテナの指向性のローブとローブの間の零点または低感度部分の方向も変化する。
例えば、全てのアンテナ素子３６１Ａ、３６１Ｂ、３６１Ｃが同じ位相で電波を送信する場合には、フェーズドアレーアンテナ３６０から放射される電波は前記アンテナ素子３６１Ａ、３６１Ｂ、３６１Ｃの配列方向に垂直な方向の平面波として伝搬する。このアンテナ素子の配列方向に垂直な電波の伝搬方向を図５のように角度θ（ｒａｄ）だけ傾斜させるためには、次式を満たすように各アンテナ素子３６１Ａ、３６１Ｂ、３６１Ｃが送信する電波の位相をずらせばよい。
図５に示したように、送信または受信する電波の波長をλ（ｍ）とし、基準となるアンテナ素子３６１Ａと２番目のアンテナ素子３６１Ｃとの距離をｄ２（ｍ）とし、図５に破線で示される等位相面のうち、基準となるアンテナ素子３６１Ａを通る等位相面と、２番目のアンテナ素子３６１Ｃとの距離をｌ２（ｍ）とすると、基準となるアンテナ素子３６１Ａの位相に対する２番目のアンテナ素子３６１Ｃの位相のずれψ２は次式となる。
［数式］
ψ２＝（ｌ２／λ）×２π＝（ｄ２×sinθ／λ）×２π
このように、フェーズドアレーアンテナ３６０は、各位相器３６２Ａ、３６２Ｂ、３６２Ｃが、上式を満たすように信号の位相をずらすことにより、目的の方向にメインローブを向けることができる。一方、電波を受信する場合には、各アンテナ素子３６１Ａ、３６１Ｂ、３６１Ｃの位相のずれを検出することにより、受信した電波の方向を判別することができる。
また本実施形態においては、上記のようにしてメインローブの方向を変化させていき、受信した電波の電力の大きさが小さいあるいは零である場合には、後述のように他のリーダライタが送信する電波（干渉波）に対し、ヌルが向いていることとなる。
コントローラ４は、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃに対しコマンドを送信し、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間で干渉を生じないように、それぞれのアンテナ部３６から送信される電波の指向性を制御するものである。また、このコントローラ４には、予め各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの位置情報が記憶されており、この位置情報に基づき各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃに対しコマンドを送信するようになっている。例えば、本実施形態においては、上述のように各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのアンテナ部３６は平面状のパッチアンテナを配列したフェーズドアレーアンテナから構成されているので、アンテナの配列方向には殆ど電波は送信されない。よって、図１においてリーダライタ３Ａの指向性を設定する際に、後述するリーダライタ３Ｃに対する無指向性設定を省略することができる。すなわち、リーダライタ３Ａの指向性を設定する際に、リーダライタ３Ｃのアンテナ部３６への給電を省略することができる。
次に、コントローラ４における各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの指向性制御について図６、図７を参照して説明する。
ここでは、リーダライタ３Ａ及びリーダライタ３Ｂを設置した後、図６に示すようにコントローラ４の制御下でそれぞれのヌルを対向させるように指向性を設定し、相互干渉を防止している。図６はリーダライタ３Ａ、３Ｂの指向性設定方法を示すフローチャートであり、図７はその指向性設定方法を模した説明図である。なお、図６には、図中左からリーダライタ３Ａにおける処理、コントローラ４における処理、リーダライタ３Ｂにおける処理をそれぞれ示すフローチャートが記載されている。各処理は並列実行されるものであるが、相互にコマンドやメッセージ等のやり取りがあるために、これら処理は相互に関連しながら進行する。
よって、以下では、これら相互の関連をも含めて、コントローラ４の制御下で各リーダライタ３Ａ、３Ｂの指向性が設定され、ＲＦＩＤシステム１の運用が開始されるまでの処理について説明する。
具体的には、まず、図６に示すように、コントローラ４からリーダライタ３Ｂに対し無指向性要求のコマンドが送信される（Ｓ６００）。一方、リーダライタ３Ｂにおいては、このコマンドの送信があるまで待機しており（Ｓ８００のＮ）、コントローラ４からこのコマンドの送信があると（Ｓ８００のＹ）、アンテナ部３６の無指向性を設定し（Ｓ８０１）、無指向性の設定が完了するとコントローラ４に対し無指向性設定の完了を通知する（Ｓ８０２）。ここで、無指向性とは、アンテナ部３６において指向性を設定していないことを意味し、例えば、リーダライタ３Ｂのアンテナ素子３４１のｂ行ｂ列（図１に示すリーダライタ３Ｂのアンテナ素子の中央部）にのみ給電することにより、リーダライタ３Ｂを無指向性に設定することを意味する。図７（ａ）には、この場合のリーダライタ３Ｂから送信される電波の状態を示しており、リーダライタ３Ｂからは無指向波Ｉ２が送信されている。
他方、コントローラ４は、上記した無指向性要求のコマンドを送信してからこの無指向性設定の完了の通知があるまで待機しており（Ｓ６０１のＮ）、この通知があると（Ｓ６０１のＹ）、リーダライタ３Ａに対し指向性設定要求のコマンドを送信する（Ｓ６０２）。
これに対し、リーダライタ３Ａ側では、コントローラ４からこの指向性設定要求のコマンドの送信があるまで待機しており（Ｓ７００のＮ）、このコマンドの送信があると（Ｓ７００のＹ）、位相器３４２Ａ、３４２Ｂ、３４２Ｃの位相を予め設定された所定範囲で変化させ、その際の電波の受信レベルを計測し、保持する（Ｓ７０１、Ｓ７０２）。例えば、位相を０°〜１８０°まで１０°おきに変化、すなわちリーダライタ３Ａから送信される電波のビーム方向をスキャンさせ（指向性ｎの設定）、１０°のときの受信レベル、２０°のときの受信レベルというように、０°〜１８０°の全パターンにおける各位相の受信レベルを、各位相ごとに記憶部３２に一時的に保存しておく。このパターンは上記に限定されるものではなく、使用者において適宜変更することも可能である。なお、このリーダライタ３Ａにおけるスキャンの状態を図７（ａ）に示しており、矢印の方向にスキャンさせることにより、そのときの受信レベルを計測する。
そして、上記全パターンを終了すると（Ｓ７０３のＹ）、この全パターンの中から最小受信レベルのパターンを記憶するとともに（Ｓ７０４）、指向性設定終了の通知をコントローラ４に対し送信する（Ｓ７０５）。一方、コントローラ４側では、上記指向性設定要求のコマンドを送信してからこの通知がリーダライタ３Ａから送信されるまで待機しており（Ｓ６０３のＮ）、この通知を受けると（Ｓ６０３のＹ）、次工程のリーダライタ３Ｂ側の指向性設定処理に移行する。
すなわち、コントローラ４は、上記リーダライタ３Ａの指向性設定処理と同様の処理を行って次工程のリーダライタ３Ｂ側の指向性設定処理を行った後、それぞれのリーダライタ３Ａ、３Ｂに記憶された最小受信レベルパターンを設定し、運用を開始する。
具体的には、上記リーダライタ３Ａの指向性設定処理が終了すると、次にコントローラ４は、図６に示すように、リーダライタ３Ａに対し無指向性要求のコマンドが送信される（Ｓ６０４）。一方、リーダライタ３Ａにおいては、このコマンドの送信があるまで待機しており（Ｓ７０６のＮ）、コントローラ４からこのコマンドの送信があると（Ｓ７０６のＹ）、アンテナ部３６の無指向性を設定し（Ｓ７０７）、無指向性の設定が完了するとコントローラ４に対し無指向性設定の完了を通知する（Ｓ７０８）。この無指向性の設定は、上記と同様にして行えばよい。
他方、コントローラ４は、上記した無指向性要求のコマンドを送信してからこの無指向性設定の完了の通知があるまで待機しており（Ｓ６０５のＮ）、この通知があると（Ｓ６０５のＹ）、リーダライタ３Ｂに対し指向性設定要求のコマンドを送信する（Ｓ６０６）。
これに対し、リーダライタ３Ｂ側では、上記Ｓ７００〜Ｓ７０４と同様の処理（Ｓ８０３〜Ｓ８０７）を行った後、指向性設定終了の通知をコントローラ４に対し送信する（Ｓ８０８）。一方、コントローラ４側では、上記指向性設定要求のコマンドを送信してからこの通知がリーダライタ３Ｂから送信されるまで待機しており（Ｓ６０７のＮ）、この通知を受けると（Ｓ６０７のＹ）、各リーダライタ３Ａ、３Ｂに対し運用開始要求のコマンドを送信する（Ｓ６０８）。他方、各リーダライタ３Ａ、３Ｂは、この運用開始要求のコマンドが送信されるまでそれぞれ待機しており（Ｓ７０９のＮ、Ｓ８０９Ｎ）、このコマンドの要求をそれぞれ受け取ると（Ｓ７０９のＹ、Ｓ８０９のＹ）、それぞれ記憶した最小受信レベルパターンを設定し（Ｓ７１０、Ｓ８１０）、タグ通信システム１の運用を開始、すなわちリーダライタ３Ａ、３Ｂ、３ＣとＲＦＩＤタグ２との通信を開始する。
なお、上記の説明においては、２個のリーダライタ３Ａ、３Ｂ間、すなわち、１つのリーダライタにおいて干渉源のリーダライタは１個としているが、干渉源のリーダライタは複数であってもよい。
例えば、図７（ｂ）に示すように、リーダライタ３Ｂに対し、リーダライタ３Ａ、３Ｃの２個のリーダライタが干渉源となる場合には、リーダライタ３Ｂの指向性設定処理において、無指向性を設定するリーダライタをリーダライタ３Ａ、３Ｃと２個として、上記図７に示す指向性設定処理を行えばよい。この場合、リーダライタ３Ａとリーダライタ３Ｃから送信する電波を図７（ｂ）に示すように、無指向波Ｉ１、無指向波Ｉ３のように設定して、上記と同様にリーダライタ３ｂのアンテナ部３６をスキャンさせ、最小受信レベルを計測し、記憶するようにすればよい。
以上のようにして、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの指向性を設定すると、そのメインローブおよびヌルの方向は図２（ａ）に示すような状態、すなわち、結果的に、リーダライタ３ＡのヌルＮ１２とリーダライタＮ２１のヌルとが対向し、リーダライタ３ＢのヌルＮ２２とリーダライタ３ＣのヌルＮ３１とが対向し、更に、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ、３ＣのメインローブＭ１、Ｍ２、Ｍ３が相互干渉を生じない方向に向いた状態となる。
そして、ベルトコンベア６を稼動させ運用を開始すると、ＲＦＩＤタグ２が貼付された物品５は、ベルトコンベア６上を図中左側の位置Ｐ１〜図中右側の位置Ｐ６へと順次運搬されることとなる。この場合、ＲＦＩＤタグ２は、位置Ｐ２でリーダライタ３Ａに、位置Ｐ４でリーダライタ３Ｂに、位置Ｐ６でリーダライタ３Ｃに、それぞれ読み取りあるいは書き込み可能となる。一方、位置Ｐ３、位置Ｐ５においては、いずれのリーダライタ３Ａ、３Ｂ、３ＣもＲＦＩＤタグ２に対し読み取ったり書き込んだりすることはできない。
すなわち、物品５が、メインローブＭ１とメインローブＭ２との間（以下「第１の読み書き不能エリア」という）、あるいはメインローブＭ２とメインローブＭ３との間（以下「第２の読み書き不能エリア」という）を移動する間は、いずれのリーダライタ３Ａ、３Ｂ、３ＣもＲＦＩＤタグ２に対し読み取ったり書き込んだりすることはできず、本実施形態において、ＲＦＩＤタグ２は、メインローブＭ１→第１の読み書き不能エリア→メインローブＭ２→第２の読み書き不能エリア→メインローブＭ３と状態遷移することとなる。
よって、例えば、リーダライタ３Ａが衝撃で動いてしまってメインローブ３Ａの方向がヌルＮ２１の方向に向いてしまったような場合であっても、本実施形態においては、この第１の無電波エリアＲ１が確保されていることから、リーダライタ３Ａとリーダライタ３Ｂとの間で相互干渉を生ずることはないので、従来の干渉防止方法に比して干渉防止策としてはより万全であると言える。
また、上記実施形態においては、図２（ａ）に示すように、リーダライタ３がベルトコンベア６を介して対向配置された場合における干渉防止について説明したが、図２（ｂ）に他の実施形態を示す。
この図２（ｂ）においては、離間した２つのベルトコンベア６１、６２上を物品５、５′がそれぞれ運搬される場合である。この場合、物品５はベルトコンベア６１上を位置Ｐ１〜位置Ｐ４まで直進した後、位置Ｐ５、Ｐ６と物品５はカーブして運搬されるとともに、リーダライタ３Ａ′、３Ｂ′、３Ｄの順にＲＦＩＤタグ２は読み書きされる。他方、このベルトコンベア６１とは離間して配置されたベルトコンベア６２上を物品５′が運搬されるとともに、ＲＦＩＤタグ２′はリーダライタ３Ｃ′に読み書きされる。
この実施形態においては、リーダライタ３Ｂ′はベルトコンベア６１に沿って、リーダライタ３Ｃ′はベルトコンベア６２に沿ってそれぞれ配置されており、リーダライタ３Ｂ′とリーダライタ３Ｃ′は同一のベルトコンベアに沿って配置されていないが、配置されている距離が近いため、相互に電波の干渉を生じ得る。
そこで、本実施形態においても、図２（ａ）に示す実施形態と同様の方法でリーダライタ３Ｂ′のヌルＮ２２０とリーダライタ３Ｃ′のヌルＮ３１０とを対向させるとともに、各メインローブＭ２０、Ｍ３０を相互干渉が生じない方に向けるように、リーダライタ３Ｂ′、３Ｃ′のそれぞれの電波の指向性を設定する。
なお、図２（ｂ）に示す実施形態においては、ベルトコンベア６１に沿って対向配置されたリーダライタ３Ａ′、３Ｂ′間においてヌルＮ１２０とヌルＮ２１０とを対向させるとともに、メインローブＭ１０、Ｍ２０を相互干渉が生じない方向に向くよう電波の指向性を設定している。
このように各リーダライタの電波の指向性を設定することにより、同一のベルトコンベアに配置されたリーダライタ間における電波の干渉を防止できるだけでなく、他のベルトコンベアに配置されたリーダライタとの間における電波の干渉をも防止することが可能である。
本発明のタグ通信システムの概要を示す説明図。 図２（ａ）は、各リーダライタの指向性を設定し、相互干渉を防止している状態を上から見た図。 図２（ｂ）は、各リーダライタの指向性を設定し、相互干渉を防止している状態を上から見た図。 ＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図。 リーダライタ３の概略構成およびこのリーダライタとコントローラとの接続形態を示すブロック図。 リーダライタのアンテナ部における指向性の設定方法を説明する概略構成図。 リーダライタ３Ａ、３Ｂの指向性設定方法を示すフローチャート。 リーダライタの指向性設定方法を模した説明図であり、（ａ）はリーダライタ３Ａの指向性を設定する場合、（ｂ）はリーダライタ３Ｂの指向性を設定する場合を示す。 特許文献１に記載のショーケースの第１の配置例を示す図。 特許文献１に記載のショーケースの第２の配置例を示す図。
符号の説明
１ ＲＦＩＤタグ通信システム
２、２′ ＲＦＩＤタグ
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ａ′、３Ｂ′、３Ｃ′、３Ｄ リーダライタ
３１ 制御部
３６ アンテナ部
３６０ フェーズドアレーアンテナ
３６１Ａ、３６１Ｂ、３６１Ｃ アンテナ素子
３６２Ａ、３６２Ｂ、３６２Ｃ 位相器
４ コントローラ
５、５′ 物品
６、６１、６２ ベルトコンベア
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ１０、Ｍ２０、Ｍ３０ メインローブ
Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２、Ｎ３１、Ｎ３２、Ｎ１１０、Ｎ１２０、Ｎ２１０、Ｎ２２０、Ｎ３１０、Ｎ３２０ ヌル

Claims (9)

  1. 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行う複数のタグ通信装置を備えたタグ通信システムであって、
    上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、
    複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、
    上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御する
    ことを特徴とするタグ通信システム。
  2. 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うとともに、この移動体の移動経路を介して対向配置された複数のタグ通信装置を備えたタグ通信システムであって、
    上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、
    複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、
    上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御する
    ことを特徴とするタグ通信システム。
  3. 上記アンテナ素子は、パッチアンテナからなることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のタグ通信システム。
  4. 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行う複数のタグ通信装置における干渉防止方法であって、
    上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、
    複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、
    上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御する
    ことを特徴とする干渉防止方法。
  5. 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うとともに、この移動体の移動経路を介して対向配置された複数のタグ通信装置における干渉防止方法であって、
    上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、
    複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、
    上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御する
    ことを特徴とする干渉防止方法。
  6. 上記アンテナ素子は、パッチアンテナからなることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の干渉防止方法。
  7. 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行う複数のタグ通信装置を制御するタグ通信制御装置であって、
    上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、
    複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、
    上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御する
    ことを特徴とするタグ通信制御装置。
  8. 移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うとともに、この移動体の移動経路を介して対向配置された複数のタグ通信装置を制御するタグ通信制御装置であって、
    上記複数のタグ通信装置のそれぞれは、
    複数のアンテナ素子によって構成されているとともに、アンテナの指向性のヌル及びメインローブを形成可能なアレーアンテナを備えており、
    上記複数のタグ通信装置のうちの一のタグ通信装置と他のタグ通信装置との間において、相互に上記ヌルを対向させるようにし、かつ、相互に上記メインローブを干渉の生じない方向に向くようにそれぞれのアレーアンテナの指向性を制御する
    ことを特徴とするタグ通信制御装置。
  9. 上記アンテナ素子は、パッチアンテナからなることを特徴とする請求項７あるいは８に記載のタグ通信制御装置。
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