JP2008017414A - Ｒｆｉｄタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】リーダーが干渉することもなくＲＦＩＤタグの移動に伴う複数リーダー間との通信がシームレスに行える、ＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムを得る。
【解決手段】広範区域内をマスターＲＦ通信装置を接続したリーダーを中心に、マスターＲＦ通信装置と通信が行える距離を隔ててスレーブＲＦ通信装置を接続したリーダーを放射状に配置した通信エリアに細分し、各通信エリア内にあっては、マスターＲＦ通信装置よりスレーブＲＦ通信装置に対してリーダーの駆動順位を指定し、１つずつ順次駆動させる。また、移動体にＲＦ通信モジュールを接続したセンサ機能付きＲＦＩＤタグを取り付け、リーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグ間との通信が行える範囲内では当該ＲＦＩＤタグ通信を行い、通信が遮断されて行えない範囲内では上記ＲＦ通信装置とＲＦ通信モジュール間のＲＦ通信を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、広範囲な区域内に設置した複数のリーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグとの無線通信により各種センシング情報等を取得することができるＲＦＩＤタグ通信において、前記複数のリーダーが干渉することなくＲＦＩＤタグ通信が正常に行えると共に前記センサ機能付きＲＦＩＤタグの移動に伴う複数のリーダー間とのＲＦＩＤタグ通信がシームレスに行える、ＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムに関するものである。

近年、ＲＦＩＤタグシステムの普及には著しいものがあり、物流関連におけるバーコードシステムの代替用途以外に、あらゆる分野において応用され始めている。該ＲＦＩＤタグシステムは、リーダー（書込み機能が有る場合は、リーダーライターと言う）よりＲＦＩＤタグに電磁波によるコマンド信号を送信し、ＲＦＩＤタグは前記コマンド信号を受信して同調回路に発生した誘導起電力を電源として変復調動作を行うと共にセンサ機能付きの場合にはＡ／Ｄ変換処理等を行い、当該ＲＦＩＤタグに記憶された固有ＩＤ情報や検出データ等を応答信号としてリーダーに送信することにより、バッテリーレスにて通信が行えるものである。

上記バッテリーレス型のＲＦＩＤタグシステムの最大通信距離はキャリア周波数が１３．５６ＭＨｚの電磁誘導型では数十ｃｍ〜１ｍ程度であり、２．４５ＧＨｚのマイクロ波型では２〜３ｍ，９５２〜９５４ＭＨｚ帯のマイクロ波型では３〜５ｍ程度である。

上記各キャリア周波数におけるＲＦＩＤタグシステムは、電波の特性を活かした応用システムにて最適に選択され運用されているが、用途によっては通信距離が更に必要となることがある。例えばＬＡＮ等のネットワークを構築した移動体センシング通信システムにおいては、センシング通信即ちセンサによる検出データの伝送を行うネットワークにおける通信距離は、短距離で数ｍ，長距離では数十ｍが必要となる。なお、移動体とは人等の生体や車両・ロボット等を指すものである。

上記実施例として、本願出願人による特願２００５−２８６２０９号公報の『遠隔通信機能付きＲＦＩＤタグ』では、バッテリーレス型のＲＦＩＤタグとバッテリーを有したＲＦ通信モジュールとを組み合わせ、リーダーとＲＦＩＤタグとの通信範囲が外れた場合や当該ＲＦＩＤタグに接続したセンサ信号に変化が生じた場合に、前記ＲＦ通信モジュールを起動して無線基地局とのバックアップ通信を行うことができる遠隔通信機能付きＲＦＩＤタグを提案し、特願２００５−２８６２０６号公報の『病院における移動体監視システム』では、バッテリーレス型のＲＦＩＤタグとバッテリーを有したＲＦ通信モジュールとを組み合わせ、これら２つの通信手段を適宜切替えることにより通信範囲を広範囲にカバーして患者や薬剤トレーを載せたワゴン等の移動体の移動軌跡を監視することができる移動体監視システムを提案した。

特願２００５−２８６２０９ 特願２００５−２８６２０６

しかしながら、通信範囲を広範囲にカバーすべくキャリア周波数が９５２〜９５４ＭＨｚ帯のマイクロ波型のＲＦＩＤタグシステムを使用した場合、同一区域内に設置した複数のリーダーを同時に使用すると、相互に干渉し合いＲＦＩＤタグとの通信が正常に行えなくなるという問題点が発生した。このような場合、一般的には帯域巾を細かく区切ってチャンネルを設け、該チャンネルによる通信制御を行うが、前記マイクロ波型のＲＦＩＤタグシステムの帯域巾は９５２〜９５４ＭＨｚ帯と狭いため、隣接するチャンネル間での干渉も避けられないという問題点もあった。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、広範囲な区域内に設置した複数のリーダーが相互に干渉することなくセンサ機能付きＲＦＩＤタグとの通信が正常に行えると共に前記センサ機能付きＲＦＩＤタグの移動に伴う複数のリーダー間との通信がシームレスに行える、ＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法にあっては、広範囲な区域内をマスターＲＦ通信装置を接続したリーダーを中心に、前記マスターＲＦ通信装置と通信が行える距離を隔ててスレーブＲＦ通信装置を接続したリーダーを放射状に配置した通信エリアに細分し、前記各通信エリア内にあっては、マスターＲＦ通信装置よりスレーブＲＦ通信装置に対してリーダーの駆動順位を指定し、当該通信エリア内におけるリーダーを１つずつ順次駆動させる。このとき、隣接する各通信エリア内で駆動されるリーダーが、相互に干渉しない一定の距離以上を隔てて駆動順位が指定される。

また、上記方法を用いたシームレス通信システムにあっては、移動体にＲＦ通信モジュールを接続したセンサ機能付きＲＦＩＤタグを取り付け、リーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグ間との通信が行える範囲内では前記リーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグ間のＲＦＩＤタグ通信を行い、リーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグ間との通信が遮断されて行えない範囲内では上記マスターＲＦ通信装置又はスレーブＲＦ通信装置とＲＦ通信モジュール間のＲＦ通信を行う。このとき、前記センサ機能付きＲＦＩＤタグによるＲＦＩＤタグ通信又はＲＦ通信モジュールによるＲＦ通信は自動的に適宜切換えられる。

本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムによれば、広範囲な区域内に設置した複数のリーダーが相互に干渉することなくセンサ機能付きＲＦＩＤタグとの通信が正常に行えると共に前記センサ機能付きＲＦＩＤタグの移動に伴う複数のリーダー間との通信がシームレスに行える。このため、各種センシング情報等を確実に取得することができると共にセンサ機能付きＲＦＩＤタグとの通信距離とＲＦ通信モジュールのバッテリー駆動時間を大幅に延長させることもできるという絶大なる効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。

図１は本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法の原理図であり、ＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法にあっては、広範囲な区域内をマスターＲＦ通信装置３ａを接続したリーダー２を中心に、前記マスターＲＦ通信装置３ａと通信が行える距離を隔ててスレーブＲＦ通信装置３ｂを接続したリーダー２を放射状に配置した通信エリア１に細分する。また、前記各通信エリア１内にあっては、マスターＲＦ通信装置３ａよりスレーブＲＦ通信装置３ｂに対してリーダー２の駆動順位を指定し、当該通信エリア１内におけるリーダー２を１つずつ順次駆動させる。このとき、隣接する各通信エリア１内で駆動されるリーダー２が、相互に干渉しない一定の距離以上を隔てて駆動順位を指定する。

上記リーダー２の駆動順位の指定方法として、図１で示した隣接する２つの通信エリア１において、左側を通信エリア１ａとし右側を通信エリア１ｂとした場合、各通信エリア１a，１ｂの中心にマスターＲＦ通信装置３ａを接続したリーダー２を設置し、該リーダー２を中心にしてスレーブＲＦ通信装置３ｂを接続したリーダー２を放射状に配置する。ここで、左側の通信エリア１ａのマスターＲＦ通信装置３ａが、当該通信エリア１ａ内にある複数のリーダー２の駆動順位をＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→ＨとなるようにスレーブＲＦ通信装置３ｂに指令を与え、右側の通信エリア１ｂのマスターＲＦ通信装置３ａも、当該通信エリア１ｂ内にある複数のリーダー２の駆動順位をＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→ＨとなるようにスレーブＲＦ通信装置３ｂに指令を与えたとする。

このとき、通信エリア１ａで最初に駆動される位置Ａにあるリーダー２と通信エリア１ｂで最初に駆動される位置Ａにあるリーダー２との距離Ｌ１が相互に干渉しない一定の距離以上を有していれば、各通信エリア１ａ，１ｂ内で駆動されるリーダー２が各１つずつであるため、相互に干渉することなく安定したＲＦＩＤタグ通信が行える。また、時間が進み、通信エリア１ａの位置Ｅにあるリーダー２と通信エリア１ｂの位置Ｅにあるリーダー２が駆動される場合も、各リーダー２，２間は距離Ｌ１を維持しているため、相互に干渉することなく安定したＲＦＩＤタグ通信が行えることになる。

なお、各通信エリア１ａ，１ｂ内の複数のリーダー２は、図示しないＰＬＣ（Power Line Communications：電力線搬送通信）ネットワーク又はＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークに接続されており、更に図示しないサーバーのタイマーによる時間監視により、当該通信エリア１ａ，１ｂ内の複数のリーダー２の駆動順位やタイミングにずれが生じないように制御を行う。

また、図２はリーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグとの通信状態を示した図であり、図１で示した各通信エリア１ａ，１ｂ内の複数のリーダー２は、個々のＲＦＩＤタグ通信エリア（例えば図１における位置Ｈの一点鎖線円）内において、移動体に取り付けられたハイブリッドタグ９内のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０とＲＦＩＤタグ通信を行う。前記ハイブリッドタグ９は、センサ機能付きＲＦＩＤタグ１０とＲＦ通信モジュール１２にて構成され、更にセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０には各種センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃが接続される。前記各種センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、温度センサ，心拍センサ，振動センサなど如何なるセンサを接続して構わなく、個数も特に限定するものではない。

次に、上記方法を用いたシームレス通信システムにあっては、移動体にＲＦ通信モジュール１２を接続したセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０を取り付け、リーダー２とセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０間との通信が行える範囲内では前記リーダー２とセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０間のＲＦＩＤタグ通信を行い、リーダー２とセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０間との通信が遮断されて行えない範囲内では上記マスターＲＦ通信装置３ａ又はスレーブＲＦ通信装置３ｂとＲＦ通信モジュール１２間のＲＦ通信を行う。このとき、前記センサ機能付きＲＦＩＤタグ１０によるＲＦＩＤタグ通信又はＲＦ通信モジュール１２によるＲＦ通信は自動的に適宜切換えられる。

図３は本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムの第一実施例におけるネットワーク構成図であり、電力線６にＰＬＣモデム５を接続して構築したＰＬＣネットワークにおいて、前記ＰＬＣモデム５にリーダー２及びＲＦ通信装置３を接続し、移動体に取り付けたセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０とＲＦ通信モジュール１２にて構成されるハイブリッドタグ９において、前記リーダー２とバッテリーレス型のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０間との通信ａ（アンテナ７−１５間）と、前記ＲＦ通信装置３とＲＦ通信モジュール１２間との通信ｂ（アンテナ８−１６間）のどちらか一方との通信が自動的に適宜切換えられるように構成する。なお、前記リーダー２にはデータ処理部４ａが内蔵される。また、移動体の検出データを取得するためのセンサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃをセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０に接続し、リーダー２とセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０間との通信ａが遮断された時にのみ電源線１４を経由してＲＦ通信モジュール１２に内蔵のバッテリーより前記センサ機能付きＲＦＩＤタグ１０のデータ処理部（図示せず）に電源を供給してデータ処理を実行させ、該処理にて得られた検出データをデータ信号線１３を経由してＲＦ通信モジュール１２に転送すると共にＲＦ通信装置３に送信してＰＬＣネットワークに伝送する。

図４は本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムの第二実施例におけるネットワーク構成図であり、電力線６にＰＬＣモデム５を接続して構築したＰＬＣネットワークにおいて、前記ＰＬＣモデム５にデータ処理装置４を接続すると共に当該データ処理装置４にリーダー２及びＲＦ通信装置３を接続し、移動体に取り付けたセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０とＲＦ通信モジュール１２にて構成されるハイブリッドタグ９において、前記リーダー２とバッテリーレス型のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０間との通信ａ（アンテナ７−１５間）と、前記ＲＦ通信装置３とＲＦ通信モジュール１２間との通信ｂ（アンテナ８−１６間）のどちらか一方との通信が自動的に適宜切換えられるように構成する。なお、ハイブリッドタグ９の機能説明は、上記第一実施例におけるネットワーク構成図での説明と同様であるため省略する。

図５は本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムの第三実施例におけるネットワーク構成図であり、ＬＡＮ１７にデータ処理装置４を接続すると共に当該データ処理装置４にリーダー２及びＲＦ通信装置３を接続し、移動体に取り付けたセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０とＲＦ通信モジュール１２にて構成されるハイブリッドタグ９において、前記リーダー２とバッテリーレス型のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０間との通信ａ（アンテナ７−１５間）と、前記ＲＦ通信装置３とＲＦ通信モジュール１２間との通信ｂ（アンテナ８−１６間）のどちらか一方との通信が自動的に適宜切換えられるように構成する。なお、ハイブリッドタグ９の機能説明は、上記第一実施例におけるネットワーク構成図での説明と同様であるため省略する。

上記図４の第二実施例と図５の第三実施例におけるデータ処理装置４及び図３の第一実施例におけるリーダー２に内蔵のデータ処理部４ａは、移動体に取り付けたハイブリッドタグ９から送信される各種センサ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの検出データを事前に演算処理し、適正レベルに工業値変換したデータをＰＬＣネットワークやＬＡＮ１７等のネットワークに接続されたサーバーに伝送することにより、サーバーの演算負荷を軽減させるものである。

次に、図６は本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムの第一実施例におけるシームレス通信の原理図であり、ハイブリッドタグ９を取り付けた移動体が位置Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅと移動するときにおける、バッテリーレスによるＲＦＩＤタグ通信とバッテリー駆動によるＲＦ通信の２つの通信手段の切替え状態を示している。

まず、ＰＬＣネットワークとして通信エリア１内に敷設された電力線６に、ハイブリッドタグ９内のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０と通信を行うためのリーダー２と、ハイブリッドタグ９内のＲＦ通信モジュール１２と通信を行うためのマスター又はスレーブのＲＦ通信装置３を接続したＰＬＣモデム５を複数接続する。更には前記電力線６に接続したＰＬＣモデム５ａを経由してサーバー１８を接続する。なお、ハイブリッドタグ９内のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０が近傍のリーダー２と通信可能な範囲を一点鎖線円内とする。

ここで、移動体が位置Ａの一点鎖線円内にあるとき、ハイブリッドタグ９内のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０と位置Ａに近いリーダー２間においてＲＦＩＤタグ通信が行われ、各種センサから得られた検出データがＰＬＣモデム５に伝送され、更に電力線６を中継してＰＬＣモデム５ａに接続されたサーバー１８に伝送される。

次に、移動体が位置Ｂに移動すると、上記ハイブリッドタグ９内のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０とリーダー２とのＲＦＩＤタグ通信が遮断される。該状態を検出後、ハイブリッドタグ９内のＲＦ通信モジュール１２が起動して位置Ａ又は位置Ｃに近いマスター又はスレーブのＲＦ通信装置（図では位置Ｃに近いマスター又はスレーブのＲＦ通信装置）３間においてＲＦ通信が行われ、上記と同様にサーバー１８への伝送処理が実行される。

次に、移動体が位置Cの点線円内に移動すると、上記ハイブリッドタグ９内のＲＦ通信モジュール１２と位置Ｃに近いマスター又はスレーブのＲＦ通信装置３との通信が停止され、再びハイブリッドタグ９内のセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０と位置Ｃに近いリーダー２との通信が行われ、上記と同様にサーバー１８への伝送処理が実行される。

次に、移動体が位置Dに移動すると、上述の位置Ｂでの動作と同様の動作を行う。更に移動体が位置Ｅに移動すると、上述の位置Ｃでの動作と同様の動作を行う。

このように、電力線６によるＰＬＣネットワーク又はＬＡＮ１７により構内ネットワークを構築する移動体センシング通信システムにおいて、センサ機能付きＲＦＩＤタグ１０が近傍のリーダー２と通信が行える範囲内においては当該ＲＦＩＤタグ通信を行い、前記範囲外においては省電力で低コスト且つ１０〜１００ｍ程度の遠隔通信が行えるＲＦ通信モジュール、例えばZigBee（登録商標）やBluetooth（登録商標）等によるＲＦ通信を行う。このように通信状態に応じて２つの通信手段を自動的に適宜切替えること及びリーダー２を１つずつ順次駆動させることにより、広範囲な区域内に設置した複数のリーダー２が相互に干渉することなくセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０との通信が正常に行えると共に前記センサ機能付きＲＦＩＤタグ１０の移動に伴う複数のリーダー２間との通信がシームレスに行える。このため、各種センシング情報等を確実に取得することができると共にセンサ機能付きＲＦＩＤタグ１０との通信距離とＲＦ通信モジュール１２のバッテリー駆動時間を大幅に延長させることもできる。

なお、上述の説明においては移動体センシング通信を行うため、ＲＦＩＤタグとしてセンサ機能付きのＲＦＩＤタグを使用した例に基いて説明したが、センシング情報が不要なシステムにおいては、センサ機能のないＲＦＩＤタグを使用しても同等の効果が得られるものである。

本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法の原理図である。 リーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグとの通信状態を示した図である。 本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムの第一実施例におけるネットワーク構成図である。 本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムの第二実施例におけるネットワーク構成図である。 本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムの第三実施例におけるネットワーク構成図である。 本発明のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システムの第一実施例におけるシームレス通信の原理図である。

符号の説明

１ 通信エリア
２ リーダー
３ ＲＦ通信装置
３ａ マスターＲＦ通信装置
３ｂ スレーブＲＦ通信装置
４ データ処理装置
４ａ データ処理部
５ ＰＬＣモデム
６ 電力線
７ アンテナ
８ アンテナ
９ ハイブリッドタグ
１０ センサ機能付きＲＦＩＤタグ
１１ センサ
１２ ＲＦ通信モジュール
１３ データ信号線
１４ 電源線
１５ アンテナ
１６ アンテナ
１７ ＬＡＮ
１８ サーバー

Claims (3)

1. 広範囲な区域内をマスターＲＦ通信装置を接続したリーダーを中心に、前記マスターＲＦ通信装置と通信が行える距離を隔ててスレーブＲＦ通信装置を接続したリーダーを放射状に配置した通信エリアに細分し、前記各通信エリア内にあっては、マスターＲＦ通信装置よりスレーブＲＦ通信装置に対してリーダーの駆動順位を指定し、当該通信エリア内におけるリーダーを１つずつ順次駆動させ、
   このとき、隣接する各通信エリア内で駆動されるリーダーが、相互に干渉しない一定の距離以上を隔てて駆動順位が指定されることを特徴とする、ＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法。
2. 移動体にＲＦ通信モジュールを接続したセンサ機能付きＲＦＩＤタグを取り付け、リーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグ間との通信が行える範囲内では前記リーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグ間のＲＦＩＤタグ通信を行い、リーダーとセンサ機能付きＲＦＩＤタグ間との通信が遮断されて行えない範囲内では上記マスターＲＦ通信装置又はスレーブＲＦ通信装置とＲＦ通信モジュール間のＲＦ通信を行い、
   このとき、前記センサ機能付きＲＦＩＤタグによるＲＦＩＤタグ通信又はＲＦ通信モジュールによるＲＦ通信は自動的に適宜切換えられることを特徴とする、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法を用いたシームレス通信システム。
3. 電力線にＰＬＣモデムを接続して構築したＰＬＣネットワーク又はＬＡＮ等のネットワークにおいて、前記ＰＬＣモデムにデータ処理装置を接続すると共に当該データ処理装置にリーダー及びＲＦ通信装置を接続し、若しくは前記ＰＬＣモデムにデータ処理部を内蔵したリーダー及びＲＦ通信装置を接続し、前記データ処理装置又はデータ処理部にて移動体に取り付けたハイブリッドタグから送信される検出データを事前に演算処理し、適正レベルに工業値変換したデータを前記ＰＬＣネットワークやＬＡＮ等のネットワークに接続されたサーバーに伝送することを特徴とした、請求項１又は請求項２に記載のＲＦＩＤタグ通信における複数リーダーの制御方法及び該方法を用いたシームレス通信システム。

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