JP2008045954A

JP2008045954A - 方向検出装置

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Publication number: JP2008045954A
Application number: JP2006220699A
Authority: JP
Inventors: Hironori Hirata; 裕徳平田; Hideyuki Nebiya; 英之根日屋
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: JP5309432B2

Abstract

【課題】マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供する。
【解決手段】無線タグ１４への無線信号を送信するため及び／又はその無線タグ１４からの無線信号を受信するための、それぞれ複数のアンテナ素子２６により構成される複数組のアレイアンテナ１６と、それら複数組のアレイアンテナ１６それぞれによる送信及び／又は受信の結果、受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する方向検出部６０とを、備えたものであることから、各アレイアンテナ１６に対応する受信信号を比較してマルチパスの影響が少ないアレイアンテナ１６による受信結果を用いることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、その無線信号に基づいてその無線端末の方向を検出する方向検出装置に関し、特に、マルチパス（multipath）の影響を軽減するための技術に関する。

所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。

斯かる無線タグ通信装置の一形態として、無線タグからの応答波に基づいてその無線タグの方向を検出する方向検出装置としての利用が提案されている。例えば、特許文献１に記載された無線タグ位置検知システムがそれである。この技術によれば、検出の対象となる無線タグに向けて質問波を送信すると共に、その質問波に応じて上記無線タグから返信される応答波を受信してその無線タグとの間で無線通信を行うことで、その無線タグの方向乃至は位置を検出することができる。

特開２００６−１０５７２３号公報

しかし、前述したような従来の技術においてＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理により無線端末の方向検出を行う場合、障害物に起因する反射や回折等により複数の電波受信経路が生じてしまう所謂マルチパスの影響によって、検出の対象となる無線端末に対応する方向からの無線信号が弱くなったり、或いは無線端末が存在しない方向からの無線信号が強くなる等して、無線端末の方向の検出が困難になるおそれがあった。このため、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置の開発が求められていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、その無線信号に基づいてその無線端末の方向を検出する方向検出装置であって、前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又はその無線端末からの無線信号を受信するための、それぞれ複数のアンテナ素子により構成される複数組のアレイアンテナと、それら複数組のアレイアンテナそれぞれによる送信及び／又は受信の結果、受信される受信信号を比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部とを、備えたことを特徴とするものである。

このようにすれば、前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又はその無線端末からの無線信号を受信するための、それぞれ複数のアンテナ素子により構成される複数組のアレイアンテナと、それら複数組のアレイアンテナそれぞれによる送信及び／又は受信の結果、受信される受信信号を比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部とを、備えたものであることから、前記受信信号を比較してマルチパスの影響が少ないアレイアンテナによる受信結果を用いることで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することができる。

ここで、好適には、前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部を備え、前記方向検出部は、その指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、前記複数組のアレイアンテナそれぞれにおける各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較してマルチパスの影響が少ないアレイアンテナによる受信結果を用いることで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。

また、好適には、前記アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向検出部は、その信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。

また、好適には、前記複数組のアレイアンテナを構成するアンテナ素子のうち、少なくとも１つのアンテナ素子はそれら複数組のアレイアンテナに共用されるものである。このようにすれば、前記複数組のアレイアンテナが占める空間を可及的に小さくすることができ、延いては装置を小型化できる。

また、好適には、前記複数組のアレイアンテナのうち何れか１組のアレイアンテナにより選択的に前記無線端末に対する無線信号が送信及び／又は受信されるように回路を切り替えるアンテナ選択制御部を有するものである。このようにすれば、そのアンテナ選択制御部により前記無線端末に対する無線信号を送信及び／又は受信するアレイアンテナを順次切り替えてゆくことで、各アレイアンテナに対応して受信信号処理回路を設ける必要がなく、装置の構成を簡単なものとすることができる。

また、好適には、前記複数組のアレイアンテナそれぞれに対応して受信信号処理回路を有するものであり、それら複数組のアレイアンテナは、前記無線端末からの無線信号を同時に受信するものである。このようにすれば、前記無線信号の処理時間を可及的に短縮することができ、延いては前記無線端末の検出に要する時間を短縮することができる。

また、好適には、前記方向検出部は、前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。

また、好適には、前記方向検出部は、前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記複数組のアレイアンテナ何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。

また、好適には、前記方向検出部は、前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、前記複数組のアレイアンテナのうちその検出結果の変動が最も少ないアレイアンテナにおいてその検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。

また、好適には、前記方向検出部は、前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を平均し、その平均の最も大きなアレイアンテナにおいて前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。

また、好適には、前記アレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された複数本の直線状アンテナ素子から構成されるものである。このようにすれば、複数本の直線状アンテナ素子から成る実用的なアレイアンテナを有する方向検出装置においてマルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現することができる。

また、好適には、前記アレイアンテナを構成する複数本の直線状アンテナ素子のうち、相互に最も離れて配設された直線状アンテナ素子相互間の距離は、前記無線信号の搬送波の波長以下である。このようにすれば、前記複数組のアレイアンテナが占める空間を可及的に小さくすることができ、延いては装置を小型化できる。

また、好適には、前記複数組のアレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子のうち相互に隣接する２本ずつの直線状アンテナ素子からそれぞれ構成される２組のアレイアンテナである。このようにすれば、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子から選択的に構成される２組のアレイアンテナそれぞれに対応する受信信号を比較することで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。

また、好適には、前記複数組のアレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子のうち相互に隣接する２本ずつの直線状アンテナ素子からそれぞれ構成される２組のアレイアンテナ、及び相互に最も離れて配設された２本の直線状アンテナ素子から構成される１組のアレイアンテナである。このようにすれば、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子から選択的に構成される３組のアレイアンテナそれぞれに対応する受信信号を比較することで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。

また、好適には、前記複数組のアレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子のうち相互に隣接する２本の直線状アンテナ素子から構成される３組のアレイアンテナである。このようにすれば、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子から選択的に構成される３組のアレイアンテナそれぞれに対応する受信信号を比較することで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。

また、好適には、前記複数組のアレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子のうち選択される何れか３本の直線状アンテナ素子から構成される２組のアレイアンテナである。このようにすれば、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子から選択的に構成される２組のアレイアンテナそれぞれに対応する受信信号を比較することで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。

また、好適には、前記方向検出部は、予め定められた所定の相対角度範囲に対応して前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、予め方向検出の対象となる範囲を限定しておくことで、前記無線端末の検出に要する時間を短縮することができる。

また、好適には、前記複数組のアレイアンテナそれぞれにより送信及び／又は受信を行った結果、受信される受信信号を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部、又は予め障害物の方向が既知である場合はその障害物の方向を設定する障害物方向設定部を備え、前記方向検出部は、その障害物方向検出部により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部に設定された方向を除外して前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、マルチパス発生の原因となる障害物が存在する方向を避けることで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。

また、好適には、前記方向検出装置は、検出対象である無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグから返信される返信信号を受信することで前記無線タグの方向を検出する無線タグ方向検出装置である。このようにすれば、マルチパスの影響を軽減して好適な無線タグ方向の検出を実現する無線タグ方向検出装置を提供することができる。

また、好適には、前記方向検出部は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグの方向を検出するものである。このようにすれば、複数の搬送波周波数それぞれにおける各受信指向性に対応して受信される受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない搬送波周波数による受信結果を用いることで、前記無線タグの方向を好適に検出することができる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の方向検出装置が好適に用いられる無線タグ通信システム１０について説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の方向検出装置の一実施例である無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の検出対象の無線端末である単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆ_ｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆ_ｃを受信した上記無線タグ１４において所定のコマンド（送信データ）によりその質問波Ｆ_ｃが変調され、応答波Ｆ_ｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。斯かる通信により、上記無線タグ通信装置１２に対する無線タグ１４の方向乃至は位置が検出される。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。

図２は、上記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図２に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２は、後述する方向検出部６０からの指令に応じて所定の周波数の搬送波を発生させる搬送波発生部２０と、その搬送波発生部２０から出力される搬送波を増幅する搬送波増幅部２２と、その搬送波増幅部２２から供給される搬送波に基づく送信信号を対応するアンテナ素子２６から送信すると共にそのアンテナ素子２６により受信される受信信号を処理する複数（図２では３つ）の送受信モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送受信モジュール２４と称する）と、各送受信モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃに対応して設けられた送受信共用のアンテナ素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子２６と称する）と、上記複数の送受信モジュール２４から供給される受信信号を合成（加算）する合波部である受信信号合成部２８と、その受信信号合成部２８から供給される合成信号を増幅する可変増幅部３０と、その可変増幅部３０から供給される合成信号をホモダイン検波するホモダイン検波回路３２と、そのホモダイン検波回路３２から出力されるＩ相信号（同相成分）のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＩ相ＬＰＦ（Low Pass Filter）３４と、そのＩ相ＬＰＦ３４を通過したＩ相信号をディジタル変換するＩ相Ａ／Ｄ変換部３６と、そのＩ相Ａ／Ｄ変換部３６によりディジタル変換された信号を記憶するＩ相メモリ部３８と、上記ホモダイン検波回路３２から出力されるＱ相信号（直交成分）のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＱ相ＬＰＦ４０と、そのＱ相ＬＰＦ４０を通過したＱ相信号をディジタル変換するＱ相Ａ／Ｄ変換部４２と、そのＱ相Ａ／Ｄ変換部４２によりディジタル変換された信号を記憶するＱ相メモリ部４４と、上記搬送波増幅部２２と送受信モジュール２４ａとの間の信号伝達回路を開閉する送信回路切替部４６ａと、上記搬送波増幅部２２と送受信モジュール２４ｃとの間の信号伝達回路を開閉する送信回路切替部４６ｂ（以下、送信回路切替部４６ａと特に区別しない場合には単に送信回路切替部４６と称する）と、上記送受信モジュール２４ａと受信信号合成部２８との間の信号伝達回路を開閉する受信回路切替部４８ａと、上記送受信モジュール２４ｃと受信信号合成部２８との間の信号伝達回路を開閉する受信回路切替部４８ｃ（以下、受信回路切替部４８ａと特に区別しない場合には単に受信回路切替部４８と称する）とを、備えて構成されている。また、前記無線タグ１４の方向を検出する方向検出制御を行うために、送信データ生成部５０、アンテナ選択制御部５２、指向性制御部５４、信号強度検出部５６、障害物方向検出部５８、障害物方向設定部５９、及び方向検出部６０を備えている。

図３は、前記送受信モジュール２４の構成を詳しく説明する図である。この図３に示すように、前記送受信モジュール２４は、前記搬送波増幅部２２から供給される搬送波の位相を制御するための可変移相器である送信移相部６２と、その送信移相部６２から出力される搬送波を所定の送信データにより変調して前記送信信号を出力するための可変ゲインアンプである送信アンプ６４と、その送信アンプ６４と前記アンテナ素子２６との間の信号伝達経路に設けられたフィルタ６８と、上記送信アンプ６４から出力される送信信号をそのフィルタ６８を介して前記アンテナ素子２６へ供給すると共に、そのアンテナ素子２６により受信されて上記フィルタ６８を介して供給される受信信号を受信アンプ７０へ供給する送受信分離部６６と、その送受信分離部６６から供給される受信信号の位相を制御するための可変移相器である受信移相部７０とを、備えている。

図４は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子７２の構成を説明する図である。この図４に示すように、上記無線タグ回路素子７２は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部７４と、そのアンテナ部７４により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部７６とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部７６は、上記アンテナ部７４により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆ_ｃを整流する整流部７８と、その整流部７８により整流された質問波Ｆ_ｃのエネルギを蓄積するための電源部８０と、上記アンテナ部７４により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部８８に供給するクロック抽出部８２と、所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部８４と、上記アンテナ部７４に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部８６と、上記整流部７８、クロック抽出部８２、及び変復調部８６等を介して上記無線タグ回路素子７２の作動を制御するための制御部８８とを、機能的に含んでいる。この制御部８８は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部８４に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部７４により受信された質問波Ｆ_ｃを上記変復調部８６において上記メモリ部８４に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆ_ｒとして上記アンテナ部７４から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。

図２に戻って、前記送信データ生成部５０は、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波に乗せて前記無線タグ１４へ送信するための送信データを生成して各送受信モジュール２４における送信アンプ６４へ供給する。その送信アンプ６４では、上記送信データ生成部５０から供給される送信データに基づいて変調が行われて送信信号とされ、前記フィルタ６８等を介して前記アンテナ素子２６から送信される。

前記アンテナ選択制御部５２は、前記複数のアンテナ素子２６のうち少なくとも２つのアンテナ素子２６により信号の送信及び／又は受信が行われるように、前記送信回路切替部４６及び／又は受信回路切替部４８を介して回路を切り替える。本実施例の無線タグ通信装置１２では、前記複数のアンテナ素子２６により複数組のアレイアンテナが選択的に成立させられる。すなわち、前記無線タグ１４への送信信号の送信に関して、前記送信回路切替部４６ａが接続されると共に４６ｃが開放されることでアンテナ素子２６ａ及び２６ｂから成るアレイアンテナ１６ａが、前記送信回路切替部４６ａが開放されると共に４６ｃが接続されることでアンテナ素子２６ｂ及び２６ｃから成るアレイアンテナ１６ｂが、前記送信回路切替部４６ａ及び４６ｃが共に接続されることでアンテナ素子２６ａ、２６ｂ、及び２６ｃから成るアレイアンテナ１６ｃがそれぞれ成立させられる。また、前記無線タグ１４からの返信信号の受信に関して、前記受信回路切替部４８ａが接続されると共に４８ｃが開放されることでアンテナ素子２６ａ及び２６ｂから成るアレイアンテナ１６ａが、前記受信回路切替部４８ａが開放されると共に４８ｃが接続されることでアンテナ素子２６ｂ及び２６ｃから成るアレイアンテナ１６ｂが、前記受信回路切替部４８ａ及び４８ｃが共に接続されることでアンテナ素子２６ａ、２６ｂ、及び２６ｃから成るアレイアンテナ１６ｃがそれぞれ成立させられる。換言すれば、前記アンテナ選択制御部５２は、複数組のアレイアンテナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ（以下、特に区別しない場合には単にアレイアンテナ１６と称する）のうち何れか１組のアレイアンテナ１６により選択的に前記無線タグ１４に対する無線信号が送信及び／又は受信されるように回路を切り替える。また、このように本実施例では、上記複数組のアレイアンテナ１６を構成するアンテナ素子２６のうち、それらアンテナ素子２６の配設幅方向の中央に位置する１つのアンテナ素子２６ｂは上記複数組のアレイアンテナ１６に共用される。

前記指向性制御部５４は、上記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する。具体的には、各送受信モジュール２４における送信移相部６２を介してそれぞれ対応するアンテナ素子２６から送信される送信信号の位相を制御することで、上記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性を制御する。また、各送受信モジュール２４における受信移相部７０を介してそれぞれ対応するアンテナ素子２６により受信される受信信号の位相を制御することで、上記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの受信指向性を制御する。

前記信号強度検出部５６は、前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれに対応する受信信号の信号強度を検出する。具体的には、前記Ｉ相メモリ部３８に記憶されたＩ相信号及びＱ相メモリ部４４に記憶されたＱ相信号を読み出し、それらＩ相信号及びＱ相信号それぞれの二乗の和の平方根を算出すること等によりそれらＩ相信号及びＱ相信号に相当する受信信号の信号強度を検出する。

前記障害物方向検出部５８は、前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれにより送信あるいは受信を行った結果、受信される受信信号を比較することで障害物の存在する方向を検出する。この検出は、好適には、前記信号強度検出部５６の検出結果に基づいて行われる。すなわち、前記障害物方向検出部５８は、前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれにより送信あるいは受信を行った結果、受信される受信信号の信号強度が極小又は極大となる方向を上記障害物が存在する方向として検出する。また前記障害物方向設定部５９は障害物の方向が既知である場合にその方向を設定する。

前記方向検出部６０は、前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれによる送信及び／又は受信の結果、受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の存在する方向を検出する。すなわち、前記アンテナ選択制御部５２により選択的に成立させられるアレイアンテナ１６のそれぞれについて前記無線タグ１４に対する無線信号の送信及び／又は受信を行い、その無線信号に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の存在する方向を検出する。

本実施例の無線タグ通信装置１２に備えられた複数のアンテナ素子２６は、好適には、何れもダイポールアンテナ等の直線状アンテナ素子であり、それら複数の直線状アンテナ素子２６が同一平面内に互いに平行を成すように且つ等間隔で配設されたものである。また、好適には、前記アレイアンテナ１６を構成する複数本の直線状アンテナ素子２６のうち、相互に最も離れて配設された直線状アンテナ素子２６相互間の距離すなわちアンテナ素子２６ａ及び２６ｃ相互間の距離は、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の波長以下とされている。そして、前述したように、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子２６のうち相互に隣接する２本ずつの直線状アンテナ素子２６ａ及び２６ｂ、２６ｂ及び２６ｃから２組のアレイアンテナ１６ａ、１６ｂがそれぞれ構成される。また、特に図示しないが、前述した図２の構成に加えて前記搬送波増幅部２２と送受信モジュール２４ｂとの間の信号伝達回路を開閉する送信回路切替部４６ｂと、前記送受信モジュール２４ｂと受信信号合成部２８との間の信号伝達回路を開閉する受信回路切替部４８ｂとを設けることで、相互に最も離れて配設された２本の直線状アンテナ素子２６ａ及び２６ｃからアレイアンテナ１６を構成することもできる。

図５は、前記無線タグ通信システム１０が室９０内において運用される場合に発生するマルチパスについて説明する図である。この図５に示すように、前記無線タグ通信システム１０が四方に障害物である壁９２を有する室９０内において運用される場合、その壁９２に起因する反射や回折等により直接波の経路とは別に所謂マルチパスが発生することが考えられる。図５では、前記アンテナ素子２６ａ及び２６ｂから成るアレイアンテナ１６ａによる直接波及びマルチパスを実線矢印で、前記アンテナ素子２６ｂ及び２６ｃから成るアレイアンテナ１６ｂによる直接波及びマルチパスを破線矢印でそれぞれ示している。このようにマルチパスが発生した場合、そのマルチパスと直接波とは経路によって異なった位相となるため、その直接波経路の信号がマルチパス経路の信号により強められたり、弱められたりする。また、マルチパスにより直接波の届かない場所にも電波が届くようになる。図６及び図７は、前記アレイアンテナ１６ａ、１６ｂで同様に指向性を変化させていった場合における受信信号の信号強度の違いを説明する図であり、各指向性方向に応じた受信信号の信号強度を矢印で示している。これら図６及び図７に示すように、障害物である上記壁９２に対するアレイアンテナ１６の位置を変えることでマルチパスの経路もまた変化するため、前記アレイアンテナ１６ａ、１６ｂの送信指向性及び／又は受信指向性を同様に変化させていった場合であってもそれぞれの指向性に応じて受信される受信信号の信号強度は異なってくる。

前記方向検出部６０は、具体的には、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号に対応する前記信号強度検出部５６の検出結果を比較することで前記無線タグ１４の存在する方向を検出する。好適には、所定の中心方向を基準として−３０°乃至３０°といったように予め定められた所定の相対角度範囲に対応して前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。以下、斯かる無線タグ１４の方向検出制御を、図８乃至図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、それら図８乃至図１３のフローチャートに示す制御において、共通するステップは同一の符号を付してその説明を省略する。

前記方向検出部６０は、好適には、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図８は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。

図８の制御では、先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記複数組のアレイアンテナ１６からｉ＝１（例えば、ｉ＝１にはアレイアンテナ１６ａが、ｉ＝２にはアレイアンテナ１６ｂが対応）で指定されるアレイアンテナ１６が選択され、その選択されたアレイアンテナ１６が構成されるように前記送信回路切替部４６及び／又は受信回路切替部４８が切り替えられる。次に、Ｓ２において、指向性方向を示す角度θが初期値であるθ_startとされ、その角度θに応じて前記送信移相部６２及び／又は受信移相部７０の設定が行われる。次に、Ｓ３において、検出対象である無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信する送受信処理が行われる。次に、前記信号強度検出部５６の動作に対応するＳ４において、Ｓ３の送受信処理により受信された受信信号の信号強度が検出されると共に、その検出結果Ｓ_iθが前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶される。次に、Ｓ５において、指向性方向を示す角度θが所定値θ_endであるか否かが判断される。このＳ５の判断が否定される場合には、Ｓ６において、指向性方向を示す角度θにΔθが加算され、その角度θに応じて前記送信移相部６２及び／又は受信移相部７０の設定が行われた後、Ｓ３以下の処理が再び実行されるが、Ｓ５の判断が肯定される場合には、Ｓ７において、前記アレイアンテナ１６を指定するｉがｉ_endであるか否かが判断される。このＳ７の判断が否定される場合には、Ｓ８において、ｉに１が加算され、そのｉで指定されるアレイアンテナ１６が選択されて前記送信回路切替部４６及び／又は受信回路切替部４８が切り替えられた後、Ｓ２以下の処理が再び実行されるが、Ｓ７の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ９において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓ_iθが全て比較され、最大値をとるＳ_iθに対応するθが前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、Ｓ１及びＳ８が前記アンテナ選択制御部５２の動作に、Ｓ２及びＳ６が前記指向性制御部５４の動作にそれぞれ対応する。

また、前記方向検出部６０は、好適には、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記複数組のアレイアンテナ１６何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図９は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において上述したＳ７の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１０において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓ_iθが比較され、前記アレイアンテナ１６を指定するｉ＝１〜ｉ_endの全てについてＳ_iθが所定の閾値Ａ以上である角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。

また、前記方向検出部６０は、好適には、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、前記複数組のアレイアンテナ１６のうちその検出結果の変動が最も少ないアレイアンテナ１６においてその検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図１０は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ７の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１１において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓ_iθが読み出され、前記アレイアンテナ１６を指定するｉ＝１〜ｉ_endのそれぞれについてＳ_iθの最大値と最小値との差が算出され、その差が最も小さいアレイアンテナ１６においてＳ_iθが最大値をとる角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。

また、前記方向検出部６０は、好適には、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を平均し、その平均の最も大きなアレイアンテナ１６において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグの方向として検出する。図１１は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ７の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１２において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓ_iθが読み出され、前記アレイアンテナ１６を指定するｉ＝１〜ｉ_endのそれぞれについてＳ_iθの平均値（相加平均）が算出され、その平均が最も大きなアレイアンテナ１６においてＳ_iθが最大値をとる角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。

また、前記方向検出部６０は、好適には、前記障害物方向検出部５８により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部５９に設定された方向に基づき、例えばその方向を除外して前記無線タグ１４の方向を検出する。図１２は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ７の判断が肯定される場合には、前記障害物方向検出部５８の動作に対応するＳ１３において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓ_iθが読み出され、それら受信信号強度Ｓ_iθを比較することで障害物の存在する方向が検出（判定）される。次に、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１４において、Ｓ１３にて検出された障害物方向、又は前記障害物方向設定部５９に設定された方向から所定角度以上離れた角度範囲においてＳ_iθが最大値をとる角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。

また、前記方向検出部６０は、好適には、前記送信信号の搬送波すなわち前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。図１３は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御では、先ず、Ｓ１５において、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数設定値ｆがｆ₁とされた後、Ｓ１以下の処理が実行される。また、前述したＳ７の判断が肯定される場合には、Ｓ１６において、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数設定値ｆがｆ_endであるか否かが判断される。このＳ１６の判断が否定される場合には、Ｓ１７において、周波数設定値ｆにΔｆが加算された後、Ｓ１以下の処理が再び実行されるが、Ｓ１６の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１８において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓ_iθが読み出され、それら受信信号強度Ｓ_iθが比較されることで前記無線タグ１４の方向が検出された後、本ルーチンが終了させられる。

このように、本実施例によれば、前記無線タグ１４への無線信号を送信するため及び／又はその無線タグ１４からの無線信号を受信するための、それぞれ複数のアンテナ素子２６により構成される複数組のアレイアンテナ１６と、それら複数組のアレイアンテナ１６それぞれによる送信及び／又は受信の結果、受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する方向検出部６０（Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１８）とを、備えたものであることから、前記受信信号を比較してマルチパスの影響が少ないアレイアンテナ１６による受信結果を用いることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することができる。

また、前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部５４（Ｓ２及びＳ６）を備え、前記方向検出部６０は、その指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれにおける各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較してマルチパスの影響が少ないアレイアンテナ１６による受信結果を用いることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。

また、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部５６（Ｓ４）を備え、前記方向検出部６０は、その信号強度検出部５６により検出される信号強度に応じて前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。

また、前記複数組のアレイアンテナ１６を構成するアンテナ素子２６のうち、少なくとも１つのアンテナ素子２６はそれら複数組のアレイアンテナ１６に共用されるものであるため、前記複数組のアレイアンテナ１６が占める空間を可及的に小さくすることができ、延いては装置を小型化できる。

また、前記複数組のアレイアンテナ１６のうち何れか１組のアレイアンテナ１６により選択的に前記無線タグ１４に対する無線信号が送信及び／又は受信されるように回路を切り替えるアンテナ選択制御部５２（Ｓ１及びＳ８）を有するものであるため、そのアンテナ選択制御部５２により前記無線タグ１４に対する無線信号を送信及び／又は受信するアレイアンテナ１６を順次切り替えてゆくことで、各アレイアンテナ１６に対応して受信信号処理回路を設ける必要がなく、装置の構成を簡単なものとすることができる。

また、前記方向検出部６０（Ｓ９）は、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。

また、前記方向検出部６０（Ｓ１０）は、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記複数組のアレイアンテナ１６何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。

また、前記方向検出部６０（Ｓ１１）は、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、前記複数組のアレイアンテナ１６のうちその検出結果の変動が最も少ないアレイアンテナ１６においてその検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。

また、前記方向検出部６０（Ｓ１２）は、前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を平均し、その平均の最も大きなアレイアンテナ１６において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。

また、前記アレイアンテナ１６は、互いに平行を成すように配設された複数本の直線状アンテナ素子２６から構成されるものであるため、複数本の直線状アンテナ素子２６から成る実用的なアレイアンテナ１６を有する方向検出装置においてマルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現することができる。

また、前記アレイアンテナ１６を構成する複数本の直線状アンテナ素子２６のうち、相互に最も離れて配設された直線状アンテナ素子２６相互間の距離は、前記無線信号の搬送波の波長以下であるため、前記複数組のアレイアンテナ１６が占める空間を可及的に小さくすることができ、延いては装置を小型化できる。

また、前記複数組のアレイアンテナ１６は、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子２６のうち相互に隣接する２本ずつの直線状アンテナ素子２６からそれぞれ構成される２組のアレイアンテナ１６であるため、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子２６から選択的に構成される２組のアレイアンテナ１６それぞれに対応する受信信号を比較することで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。

また、前記複数組のアレイアンテナ１６は、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子２６のうち相互に隣接する２本ずつの直線状アンテナ素子２６からそれぞれ構成される２組のアレイアンテナ１６、及び相互に最も離れて配設された２本の直線状アンテナ素子２６から構成される１組のアレイアンテナ１６であるため、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子２６から選択的に構成される３組のアレイアンテナ１６それぞれに対応する受信信号を比較することで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。

また、前記方向検出部６０は、予め定められた所定の相対角度範囲に対応して前記指向性制御部５４により前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、予め方向検出の対象となる範囲を限定しておくことで、前記無線タグ１４の検出に要する時間を短縮することができる。

また、前記複数組のアレイアンテナ１６それぞれにより送信及び／又は受信を行った結果、受信される受信信号を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部５８（Ｓ１３）を備え、前記方向検出部６０（Ｓ１４）は、その障害物方向検出部５８により障害物が検出された方向、又は障害物方向設定部５９に設定された方向を除外して前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、マルチパス発生の原因となる障害物が存在する方向を避けることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。

また、本実施例の方向検出装置は、検出対象である無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信することで前記無線タグ１４の方向を検出する無線タグ方向検出装置１２であるため、マルチパスの影響を軽減して好適な無線タグ方向の検出を実現する無線タグ方向検出装置を提供することができる。

また、前記方向検出部６０（Ｓ８）は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、複数の搬送波周波数それぞれにおける各受信指向性に対応して受信される受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない搬送波周波数による受信結果を用いることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。

続いて、本発明の方向検出装置の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、実施例相互に共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図１４は、本発明の方向検出装置の他の好適な実施例である無線タグ通信装置９４の構成を説明する図である。この図１４に示すように、本実施例の無線タグ通信装置９４は、前記送受信モジュール２４ａ及び２４ｂから供給される受信信号を合成（加算）する合波部である受信信号合成部２８ａと、その受信信号合成部２８ａから供給される合成信号を増幅する可変増幅部３０ａと、その可変増幅部３０ａから供給される合成信号をホモダイン検波するホモダイン検波回路３２ａと、そのホモダイン検波回路３２ａから出力されるＩ相信号のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＩ相ＬＰＦ３４ａと、そのＩ相ＬＰＦ３４ａを通過したＩ相信号をディジタル変換するＩ相Ａ／Ｄ変換部３６ａと、そのＩ相Ａ／Ｄ変換部３６ａによりディジタル変換された信号を記憶するＩ相メモリ部３８ａと、上記ホモダイン検波回路３２ａから出力されるＱ相信号のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＱ相ＬＰＦ４０ａと、そのＱ相ＬＰＦ４０ａを通過したＱ相信号をディジタル変換するＱ相Ａ／Ｄ変換部４２ａと、そのＱ相Ａ／Ｄ変換部４２ａによりディジタル変換された信号を記憶するＱ相メモリ部４４ａと、前記送受信モジュール２４ｂ及び２４ｃから供給される受信信号を合成（加算）する合波部である受信信号合成部２８ｂと、その受信信号合成部２８ｂから供給される合成信号を増幅する可変増幅部３０ｂと、その可変増幅部３０ｂから供給される合成信号をホモダイン検波するホモダイン検波回路３２ｂと、そのホモダイン検波回路３２ｂから出力されるＩ相信号のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＩ相ＬＰＦ３４ｂと、そのＩ相ＬＰＦ３４ｂを通過したＩ相信号をディジタル変換するＩ相Ａ／Ｄ変換部３６ｂと、そのＩ相Ａ／Ｄ変換部３６ｂによりディジタル変換された信号を記憶するＩ相メモリ部３８ｂと、上記ホモダイン検波回路３２ｂから出力されるＱ相信号のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＱ相ＬＰＦ４０ｂと、そのＱ相ＬＰＦ４０ｂを通過したＱ相信号をディジタル変換するＱ相Ａ／Ｄ変換部４２ｂと、そのＱ相Ａ／Ｄ変換部４２ｂによりディジタル変換された信号を記憶するＱ相メモリ部４４ｂとを、備えて構成されている。

このように、本実施例の無線タグ通信装置９４は、前記アレイアンテナ１６ａに対応して受信信号合成部２８ａ、可変増幅部３０ａ、及びホモダイン検波回路３２ａ等の受信信号処理回路を、前記アレイアンテナ１６ｂに対応して受信信号合成部２８ｂ、可変増幅部３０ｂ、及びホモダイン検波回路３２ｂ等の受信信号処理回路を、それぞれ独立に有しており、前記アレイアンテナ１６ａ、１６ｂは、前記無線タグ１４からの無線信号を同時に受信するように構成されているため、前記無線信号の処理時間を可及的に短縮することができ、延いては前記無線タグ１４の検出に要する時間を短縮することができる。

図１５は、本発明の方向検出装置の更に別の好適な実施例である無線タグ通信装置９６の構成を説明する図である。この図１５に示すように、本実施例の無線タグ通信装置９６は、前記アンテナ素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃに加えてアンテナ素子２６ｄを有しており、そのアンテナ素子２６ｄに対応して送受信モジュール２４ｄを備えている。この送受信モジュール２４ｄは、図３を用いて前述した送受信モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃ等と同様の構成とされたものであり、前記搬送波増幅部２２から供給される搬送波に基づく送信信号を処理してアンテナ素子２６ｄから送信すると共にそのアンテナ素子２６ｄにより受信される受信信号を処理して前記受信信号合成部２８へ供給する。また、前記搬送波増幅部２２と送受信モジュール２４ｂとの間の信号伝達回路を開閉する送信回路切替部４６ｂと、上記搬送波増幅部２２と送受信モジュール２４ｄとの間の信号伝達回路を開閉する送信回路切替部４６ｄと、上記送受信モジュール２４ｂと受信信号合成部２８との間の信号伝達回路を開閉する受信回路切替部４８ｂと、上記送受信モジュール２４ｄと受信信号合成部２８との間の信号伝達回路を開閉する受信回路切替部４８ｄとを、備えており、前記受信信号合成部２８は、前記受信回路切替部４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄの開閉に応じて前記送受信モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄから選択的に供給される受信信号を合成する。

本実施例の無線タグ通信装置９６に備えられた４つのアンテナ素子２６は、何れもダイポールアンテナ等の直線状アンテナ素子であり、それら複数の直線状アンテナ素子２６が同一平面内に互いに平行を成すように且つ等間隔で配設されたものである。そして、それら４本の直線状アンテナ素子２６のうち少なくとも２本のアンテナ素子２６から送信及び／又は受信におけるアレイアンテナ１６が構成される。例えば、上記４本の直線状アンテナ素子２６のうち相互に隣接する２本の直線状アンテナ素子２６から３組のアレイアンテナ１６が構成される。すなわち、上記アンテナ素子２６ａ及び２６ｂからアレイアンテナ１６ａが、アンテナ素子２６ｂ及び２６ｃからアレイアンテナ１６ｂが、アンテナ素子２６ｃ及び２６ｄからアレイアンテナ１６ｃがそれぞれ構成される。また、上記４本の直線状アンテナ素子２６のうち選択される何れか３本の直線状アンテナ素子２６から２組のアレイアンテナ１６が構成される。すなわち、上記アンテナ素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃからアレイアンテナ１６ｄが、アンテナ素子２６ｂ、２６ｃ、２６ｄからアレイアンテナ１６ｅがそれぞれ構成される。前記無線タグ通信装置９６では、前記アンテナ選択制御部５２により前記送信回路切替部４６及び／又は受信回路切替部４８を介して上述のような複数組のアレイアンテナ１６が選択的に成立させられ、そのアレイアンテナ１６により前記無線タグ１４に対する無線信号の送信及び／又は受信が行われる。

このように、本実施例によれば、前記複数組のアレイアンテナ１６は、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子２６のうち相互に隣接する２本の直線状アンテナ素子２６から構成される３組のアレイアンテナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃであるため、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子２６から選択的に構成される３組のアレイアンテナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃそれぞれに対応する受信信号を比較することで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。

また、前記複数組のアレイアンテナ１６は、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子２６のうち選択される何れか３本の直線状アンテナ素子２６から構成される２組のアレイアンテナ１６ｄ、１６ｅであるため、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子２６から選択的に構成される２組のアレイアンテナ１６それぞれに対応する受信信号を比較することで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、前記アンテナ選択制御部５２、指向性制御部５４、信号強度検出部５６、障害物方向検出部５８、障害物方向設定部５９、及び方向検出部６０等は、何れも個別に設けられたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、それらと同等の制御機能がＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）等に機能的に備えられたものであっても構わない。また、それら制御装置による制御は、ディジタル信号処理であるとアナログ信号処理であるとを問わない。

また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２に備えられたアンテナ素子２６は、何れもダイポールアンテナ等の直線状アンテナ素子であり、それら複数本の直線状アンテナ素子２６から複数組のアレイアンテナ１６が構成されるものであったが、例えばパッチアンテナ等の平板状（平面）アンテナ素子からアレイアンテナが構成されるものであってもよく、斯かるアンテナを備えた通信装置にも本発明は好適に適用され得る。

また、前述の実施例では、通信対象である無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信することで前記無線タグ１４との間で情報の通信を行う無線タグ通信装置１２に本発明が適用された例について説明したが、例えば携帯電話機や移動体通信装置をはじめとする他の無線通信装置における通信端末の方向検出にも本発明は好適に適用され得る。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明の方向検出装置が好適に用いられる無線タグ通信システムについて説明する図である。本発明の方向検出装置の好適な実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。図２の無線タグ通信装置に備えられた送受信モジュールの構成を詳しく説明する図である。図２の無線タグ通信装置の検出対象の無線端末である無線タグに備えられた無線タグ回路素子の構成を説明する図である。図１の無線タグ通信システムが室内において運用される場合に発生するマルチパスについて説明する図である。図２の無線タグ通信装置に備えられた複数のアンテナ素子によって構成される複数組のアレイアンテナで同様に指向性を変化させていった場合における受信信号の信号強度の違いを説明する図であり、各指向性方向に応じた受信信号の信号強度を矢印で示している。図２の無線タグ通信装置に備えられた複数のアンテナ素子によって構成される複数組のアレイアンテナで同様に指向性を変化させていった場合における受信信号の信号強度の違いを説明する図であり、各指向性方向に応じた受信信号の信号強度を矢印で示している。図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の一例の要部を説明するフローチャートである。図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の他の一例の要部を説明するフローチャートである。図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。本発明の方向検出装置の他の好適な実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。本発明の方向検出装置の更に別の好適な実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。

符号の説明

１２、９４、９６：無線タグ通信装置（方向検出装置）
１４：無線タグ（無線端末）
１６：アレイアンテナ
２６：アンテナ素子
５２：アンテナ選択制御部
５４：指向性制御部
５６：信号強度検出部
５８：障害物方向検出部
５９：障害物方向設定部
６０：方向検出部
９２：壁（障害物）

Claims

無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、該無線信号に基づいて該無線端末の方向を検出する方向検出装置であって、
前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又は該無線端末からの無線信号を受信するための、それぞれ複数のアンテナ素子により構成される複数組のアレイアンテナと、
それら複数組のアレイアンテナそれぞれによる送信及び／又は受信の結果、受信される受信信号を比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部と
を、備えたものであることを特徴とする方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部を備え、前記方向検出部は、該指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである請求項１の方向検出装置。
前記アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向検出部は、該信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記無線端末の方向を検出するものである請求項１又は２の方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナを構成するアンテナ素子のうち、少なくとも１つのアンテナ素子はそれら複数組のアレイアンテナに共用されるものである請求項１から３の何れかの方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナのうち何れか１組のアレイアンテナにより選択的に前記無線端末に対する無線信号が送信及び／又は受信されるように回路を切り替えるアンテナ選択制御部を有するものである請求項１から４の何れかの方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナそれぞれに対応して受信信号処理回路を有するものであり、それら複数組のアレイアンテナは、前記無線端末からの無線信号を同時に受信するものである請求項１から４の何れかの方向検出装置。
前記方向検出部は、前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を一通り比較し、該検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項３から６の何れかの方向検出装置。
前記方向検出部は、前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、該検出結果が前記複数組のアレイアンテナ何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項３から６の何れかの方向検出装置。
前記方向検出部は、前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、前記複数組のアレイアンテナのうち該検出結果の変動が最も少ないアレイアンテナにおいて該検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項３から６の何れかの方向検出装置。
前記方向検出部は、前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を平均し、該平均の最も大きなアレイアンテナにおいて前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項３から６の何れかの方向検出装置。
前記アレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された複数本の直線状アンテナ素子から構成されるものである請求項１から１０の何れかの方向検出装置。
前記アレイアンテナを構成する複数本の直線状アンテナ素子のうち、相互に最も離れて配設された直線状アンテナ素子相互間の距離は、前記無線信号の搬送波の波長以下である請求項１１の方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子のうち相互に隣接する２本ずつの直線状アンテナ素子からそれぞれ構成される２組のアレイアンテナである請求項１１又は１２の方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された３本の直線状アンテナ素子のうち相互に隣接する２本ずつの直線状アンテナ素子からそれぞれ構成される２組のアレイアンテナ、及び相互に最も離れて配設された２本の直線状アンテナ素子から構成される１組のアレイアンテナである請求項１１又は１２の方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子のうち相互に隣接する２本の直線状アンテナ素子から構成される３組のアレイアンテナである請求項１１又は１２の方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナは、互いに平行を成すように配設された４本の直線状アンテナ素子のうち選択される何れか３本の直線状アンテナ素子から構成される２組のアレイアンテナである請求項１１又は１２の方向検出装置。
前記方向検出部は、予め定められた所定の相対角度範囲に対応して前記指向性制御部により前記複数組のアレイアンテナそれぞれの送信指向性及び／又は受信指向性を制御し、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである請求項２から１６の何れかの方向検出装置。
前記複数組のアレイアンテナそれぞれにより送信あるいは受信を行った結果、受信される受信信号を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部、又は予め障害物の方向が既知である場合はその障害物の方向を設定する障害物方向設定部を備え、前記方向検出部は、該障害物方向検出部により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部に設定された方向を除外して前記無線端末の方向を検出するものである請求項１から１７の何れかの方向検出装置。
前記方向検出装置は、検出対象である無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、該送信信号に応答して前記無線タグから返信される返信信号を受信することで前記無線タグの方向を検出する無線タグ方向検出装置である請求項１から１８の何れかの方向検出装置。
前記方向検出部は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグの方向を検出するものである請求項１９の方向検出装置。