JP2008182577A - 無線認証システムおよびそれを用いる入出場管理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】複数並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことをそれぞれ検知するような用途に使用され、複数の各質問器が、自機の識別情報(ID)を含む質問信号を予め個別に設定される狭小な認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報(ID)を含む応答信号を返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、応答信号の干渉を抑える。
【解決手段】質問器は、質問信号S1〜S3に自機のIDと共に、応答信号R1〜R3の返信に使用すべきチャネル(周波数帯域)情報を含めておき、近接した質問器間で異なるように、順次チャネル切換えを行う。応答器は、単一のチャネルでのみ応答可能で、質問信号を受けた質問器が自機に対応するチャネルで待受けているスロットで返信する。
【選択図】図2

Description

本発明は、RFID(RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)システムと称され、ICタグから成る応答器が、壁面やゲート等に設置された質問器から非接触で起動されて情報を受け、該質問器へ情報を送出する、バッテリを内蔵するアクティブ型の非接触ICタグシステムまたはICカードシステムなどとして実現される無線認証システムに関し、特に複数並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことをそれぞれ検知するような入出場管理システムに好適に用いられるものに関する。
図3は、前記入出場管理システムを説明するための図である。ビルの出入り口等において、複数(図3では3つ)並列配置されるゲートG1〜G3(総称するときは、以下参照符号Gで示す)には、質問器tx1〜tx3(総称するときは、以下参照符号txで示す)が個別に設置されている。各質問器txは、図示しない上位装置によって統合制御され、相互に同期したタイミングで、間欠的に質問信号を送出している。前記質問信号には、送出元である各質問器txを識別するための識別情報(ID)が含まれている。また、質問信号は到達距離の短いLF帯の信号であり、到達範囲は、参照符号W1〜W3(総称するときは、以下参照符号Wで示す)で示すように、それぞれの各質問器tx1〜tx3が設置されているゲートG1〜G3内のみとなっている。
そして、図4で示すように、ユーザが応答器rx1を携行して、任意のゲート(図4ではG1)に近付くと、該応答器rx1は質問器tx1からの質問信号を受信して起動し、前記質問器tx1の識別情報(ID)に、自機の識別情報(ID)を含めた応答信号を返信し、これが質問器tx1で受信され、予め登録された識別情報であれば、上位装置を介して、対応するゲートG1の開閉等の所定の動作が行われる。入場ゲートと出場ゲートとを分離して各ゲートGにこのような質問器txを設置することで、或いは各ゲートGにこのような質問器txを2つ1組で設置し、どちらからどちらに応答信号が検知されたかを判定することで、前記上位装置において、どのユーザが、何時出入りしたのか、或いはゲートGを挟む一方のエリア(ビル内など)にどのユーザが存在するのかなどの入出場を管理することができる。
ここで、前記応答信号には、参照符号H1で示すように、質問信号よりも到達距離の長いUHF帯の信号が用いられている。このため、ゲートG1を通過するユーザの応答器rx1による応答信号は、対応する質問器tx1だけでなく、隣接する質問器tx2へも到達し、質問器tx1,tx2の両方で受信される。しかしながら、上述のように応答信号には応答した応答器rx1の識別情報だけでなく、どの質問器からの質問信号に応答するものであるかを識別するための質問器tx1側の識別情報も含まれているので、質問器tx2では、受信した応答信号を無視することで、誤動作を生じることはない。このように質問器txがLF帯(長波帯:30〜300kHz)の起電力で応答器rx1を起動させて、UHF帯(極超短波帯:300MHz〜3GHz)の応答信号を返信させる従来技術は、たとえば特許文献1に示されている。
特開2006−72706号公報
ところが、上述のような従来技術では、図5に示すように、質問器tx1に応答器rx1、質問器tx2に応答器rx2が同時に近付き、応答器rx1の発する応答信号(H1)と応答器rx2の発する応答信号(H2)とがそれぞれ質問器tx1と質問器tx2とに同時に到達した場合には、応答信号(H1)および応答信号(H2)は同じ周波数を使用しているので、両信号が互いに干渉し合い、質問器tx1および質問器tx2共に正常な受信が行えなくなってしまうという問題点がある。
本発明の目的は、応答信号の干渉を抑えることができる無線認証システムおよびそれを用いる入出場管理システムを提供することである。
本発明の無線認証システムは、複数の質問器および複数の応答器を備えて成り、前記各質問器が、自機の識別情報を含む質問信号を予め個別に設定される認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報を含む応答信号を返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、前記応答信号の送信には複数のチャネルが使用可能であり、かつ各応答器はいずれか1つのチャネルで応答信号の送信を行い、前記質問信号には、前記質問器の識別情報と共に、受信した応答器に前記応答信号の送信を許可するチャネルを規定するチャネル情報が含まれており、各質問器では、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間でのチャネルが相互に異なるように、かつ予め定める周期で総てのチャネルを変遷するように、チャネル切換えが行われることを特徴とする。
上記の構成によれば、複数並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことをそれぞれ検知するような用途に使用され、複数の各質問器が、自機の識別情報(ID)を含む質問信号を予め個別に設定される、たとえば狭小な認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報(ID)を含む応答信号を返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間で、応答信号の送信に使用するチャネルを異ならせるとともに、応答器は、複数のチャネルの内のいずれか1つのチャネルで返信を行うようにする。
具体的には、前記応答信号の送信には、周波数帯域や変調方式などの異なる複数のチャネルが使用可能であり、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間で使用するチャネルが相互に異なるように、かつ各質問器は予め定める周期で総てのチャネルを変遷するように、チャネル切換えを行う。そして、各質問器は、前記質問信号に、自機の識別情報と共に、自機からの質問信号に対して応答信号を返信させるチャネルを規定するチャネル情報を含めておく。
したがって、質問信号のチャネルが切換えられる1周期内で、各応答器が対応可能なチャネルに一致するタイミングが必ず現れ、各応答器はそのチャネルが指定されている間だけ、それぞれ対応する質問器へ応答信号を返信するので、応答器がそれぞれの質問器へ応答信号を返信するタイミングおよびチャネルの両方が同時に重なることが無くなり、応答信号が干渉する可能性を低くし(トラヒックを抑え)、確実に認証することができる。また、各応答器は、応答信号の返信を1つのチャネルでのみ行うように構成されればよく、チャネル切換え機能は不要であり、構成を簡略化することができる。
また、本発明の無線認証システムでは、前記各質問器は、LF帯にて前記質問信号を前記予め個別に設定される認証エリアに向けて送信するLF送信回路およびLFアンテナと、前記各応答器からUHF帯にて返信される応答信号の受信を行うRFアンテナおよびRF受信回路と、前記自機の識別情報を含む質問信号を作成して前記LF送信回路からLFアンテナに与えるとともに、前記RFアンテナからRF受信回路で受信された応答信号から、前記認証エリアに入った応答器を認証する第1の制御部とを備えて構成され、前記各応答器は、前記LF帯の質問信号を受信するLFアンテナおよびLF受信回路と、前記UHF帯にて応答信号を返信するRF送信回路およびRFアンテナと、前記LFアンテナからLF受信回路で受信された質問信号から、前記自機の識別情報を含む応答信号を作成して前記RF送信回路からRFアンテナに与える第2の制御部と、該応答器の動作電源を供給する電池とを備えて構成されることを特徴とする。
上記の構成によれば、質問器が第1の制御部で作成した質問信号を第1の無線通信方式であるLF帯(長波帯:30〜300kHz)によって、LF送信回路からLFアンテナで送信し、前記応答器が、その質問信号をLFアンテナからLF受信回路で受信してその起電力で第2の制御部を起動し、電池を動作電源として、応答信号を作成して、第2の無線通信方式であるUHF帯(極超短波帯:300MHz〜3GHz)によって、RF送信回路からRFアンテナで返信し、質問器がRFアンテナからRF受信回路でその応答信号を受信し、第1の制御部が認証することで、前記応答器の存在を認証する。
したがって、前記LF帯によって、前記狭小な認証エリアを比較的正確に形成(隣接する質問器と干渉しないように)することができるとともに、前記UHF帯によって、前記応答信号の到達距離を伸ばすことができ、より確実に認証することができる。また、UHF帯のRF送信回路の消費電力が10〜20mAと大きくても、LF帯のLF受信回路が数μAの微弱な電力で受信待受けするので、待機状態でRF送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、前記内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができる。
さらにまた、本発明の入出場管理システムでは、前記の無線認証システムを用い、前記質問器の上位に、それらの動作を統合して管理する管理装置を備えることを特徴とする。
上記の構成によれば、上述のような無線認証システムは、多数が並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことを検知することができ、入出場管理システムに好適である。
本発明の無線認証システムは、以上のように、複数並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことをそれぞれ検知するような用途に使用され、複数の各質問器が、自機の識別情報を含む質問信号を予め個別に設定される認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報を含む応答信号を返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、前記応答信号の送信には、周波数帯域や変調方式などの異なる複数のチャネルを使用可能とし、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間で、応答信号の送信に使用するチャネルを異ならせるとともに、応答器は、複数のチャネルの内のいずれか1つのチャネルで返信を行うようにする。
それゆえ、質問信号のチャネルが切換えられる1周期内で、各応答器が対応可能なチャネルに一致するタイミングが必ず現れ、各応答器はそのチャネルが指定されている間だけ、それぞれ対応する質問器へ応答信号を返信するので、応答器がそれぞれの質問器へ応答信号を返信するタイミングおよびチャネルの両方が同時に重なることが無くなり、応答信号が干渉する可能性を低くし(トラヒックを抑え)、確実に認証することができる。また、各応答器は、応答信号の返信を1つのチャネルでのみ行うように構成されればよく、チャネル切換え機能は不要であり、構成を簡略化することができる。
また、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記各質問器を、LF帯にて前記質問信号を前記予め個別に設定される認証エリアに向けて送信するLF送信回路およびLFアンテナと、前記各応答器からUHF帯にて返信される応答信号の受信を行うRFアンテナおよびRF受信回路と、前記自機の識別情報を含む質問信号を作成して前記LF送信回路からLFアンテナに与えるとともに、前記RFアンテナからRF受信回路で受信された応答信号から、前記認証エリアに入った応答器を認証する第1の制御部とを備えて構成し、前記各応答器を、前記LF帯の質問信号を受信するLFアンテナおよびLF受信回路と、前記UHF帯にて応答信号を返信するRF送信回路およびRFアンテナと、前記LFアンテナからLF受信回路で受信された質問信号から、前記自機の識別情報を含む応答信号を作成して前記RF送信回路からRFアンテナに与える第2の制御部と、該応答器の動作電源を供給する電池とを備えて構成する。
それゆえ、待機状態でRF送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができるLF帯、UHF帯併用の無線認証システムを実現することができる。
さらにまた、本発明の入出場管理システムは、以上のように、多数が並列配置されるゲートの内の任意のゲートを、応答器を携行する多くのユーザが通過したことを検知することができる前記の無線認証システムを用い、前記質問器の上位に、それらの動作を統合して管理する管理装置を設けて成る。
それゆえ、入出場管理システムに好適である。
図1は、本発明の実施の一形態に係る入出場管理システムの電気的構成を示すブロック図である。この入出場管理システムは、LF帯、UHF帯併用のICタグの無線認証システムに、上位の管理装置1を備えて成り、前述の図3〜図5で示すような入出場管理システムに特に好適に用いられ、多数が並列配置されるゲートGの内の任意のゲートを、応答器RXを携行する多くのユーザが通過する。
この入出場管理システムは、前記図3で示すゲートGなどに複数台(図1では図面の簡略化のために2台)が相互に近接して並列配置される質問器TX1,TX2(総称するときは、以下参照符号TXで示す)と、そのゲートGを通過するユーザに携行され、ICタグから成る多数の(図1では図面の簡略化のために1台のみ)応答器RX1(総称するときは、以下参照符号RXで示す)と、前記各質問器TXを統合管理する前記管理装置1とを備えて構成される。
質問器TXは、制御回路11で自機に予め設定されている固有の識別情報(ID)を含む起動信号を生成し、LF送信回路12において、誘導磁界の信号成分に重畳し、増幅して、質問信号として、LFアンテナ13から第1の無線通信方式(LF)にて応答器RXに向けて、周期的に繰返して同報送信する。これによって、質問器TXの周囲には、前述の図3で示すような認証エリア(W)が形成され、図4で示すようにその認証エリア(W)内に入った応答器RXでは、前記質問信号をLFアンテナ21で受信した後に、LF受信回路22が制御回路23を起動し、該制御回路23は内蔵電池26を電源として、前記質問器TXの識別情報(ID)と共に、自機に予め設定されている固有の識別情報(ID)を含む応答信号を生成し、RF送受信回路24からRFアンテナ25を介して、第2の無線通信方式(UHF)にて、質問器TXに対して返信する。
前記応答信号は、質問器TXのRFアンテナ14からRF送受信回路15で受信され、前記制御回路11に入力されて、応答した応答器を識別する。識別した応答器がユーザIDやグループIDなどで予め登録された識別情報を有するものであれば、制御回路11は、表示部16とブザー17とで認証完了を示すと同時に、前記管理装置1を介して、ゲートGの開放を行う。
また、認証を完了した応答器RXに対して、制御回路11は、その識別情報(ID)を含むACK信号を前記RF送受信回路15からRFアンテナ14を介して送信し、それを前記RFアンテナ25からRF送受信回路24を介して受信した質問器TXの制御回路21は、前記応答信号の返信を終了する。
このようにLF帯(長波帯:30〜300kHz)の起電力で応答器RXを起動させて、制御回路23が、RF送受信回路24に、内蔵電池26を電源としてUHF帯(極超短波帯:300MHz〜3GHz)の応答信号を返信させることで、前記認証エリア(W)を、図3で示すように、隣接するゲートG間で重ならないような比較的狭い範囲に正確に規定することができるとともに、UHF帯のRF送受信回路24の消費電力が10〜20mAと大きくても、LF帯のLF受信回路22が数μAの微弱な電力で受信待受けするので、待機状態でRF送受信回路24を使用しないことで、前記内蔵電池56の電力消費を抑え、応答器RXの長寿命化が図られている。
図2は、上述のように構成される入出場管理システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。この例では、3台の質問器TX1〜TX3が設置されているものとする。先ず、各質問器TX1〜TX3からは、質問信号S1〜S3が同時に送出されている。注目すべきは、本実施の形態では、制御回路11において、この質問信号S1〜S3には、それぞれ上述のように送出元の質問器TX1〜TX3を識別するための識別情報(ID)と共に、該質問信号S1〜S3に対する応答信号R1〜R3の返信に使用すべきチャネル情報が含められており、相互に近接して前記認証エリア(W1〜W3)が設定される質問器TX1〜TX3間で、応答信号R1〜R3の返信に使用するチャネルを異ならせるとともに、予め定める周期τで総てのチャネルを変遷することである。一方、各応答器RX1〜RX3は、単一のチャネルのみでの応答が可能に構成されている。
具体的には、前記応答信号R1〜R3の送信には、周波数帯域や変調方式などの異なる複数のチャネルが使用可能となっており、相互に近接して前記認証エリア(W1〜W3)が設定される質問器TX1〜TX3間で、使用するチャネルが相互に異なるように、かつ前記予め定める周期τ内で、総てのチャネルを一巡するように、ランダムに或いはサイクリックにチャネル切換えを行ってゆく。その切換えは、管理装置1からの指示によって行われてもよく、或いは各制御回路11に切換わりのパターンが格納されていて、順次それを読出してゆくことで行われてもよい。
そして、各質問器TX1〜TX3は、前記質問信号S1〜S3に、送信のたびに前記チャネル情報を含めて送信するとともに、RF送受信回路15による応答信号Rの受信周波数や復調方式がそのチャネルに対応して切換えられる。質問信号S1〜S3を受信した応答器RX1〜RX3の内、RF送受信回路24による応答信号Rの送信周波数や変調方式がそのチャネルに対応しているものでは、制御回路23が前記応答信号R1〜R3を返信する。
この図2の例では、各質問器TX1,TX2,TX3は、チャネル1→2→3の順で切換えを行っており、前記周期τ内の第1のスロットτ1ではチャネル1,2,3で対応する応答器からの応答信号をそれぞれ待受け、第2のスロットτ2ではチャネル2,3,1でそれぞれ待受け、第3のスロットτ3ではチャネル3,1,2でそれぞれ待受けている。したがって、たとえば応答器RX1,RX2が同時にそれぞれ質問器TX1,TX2の認証エリア(W1,W2)に到達し、応答器RX1の使用できるチャネルがチャネル1、応答器RX2の使用できるチャネルがチャネル2の場合には、第1のスロットτ1の質問信号S1,S2に対して、前記応答器RX1,RX2が同時にそれぞれチャネル1,2を使用して応答信号R1,R2を返信すると、時間的には重なるがチャネル(周波数、変調方式)が重なることは無い。また、応答器RX1,RX2の使用できるチャネルが共にチャネル1の場合には、第1のスロットτ1の質問信号S1の後に応答器RX1が応答信号R1を返信し、第3のスロットτ3の質問信号S2の後に応答器RX2が応答信号R2を返信するので、時間的に重なることが無い。
したがって、質問信号S1〜S3のチャネルが切換えられる1周期τ内で、各応答器RX1〜RX3が対応可能なチャネルに一致するタイミングが必ず現れ、各応答器RX1〜RX3はそのチャネルが指定されている間だけ、それぞれ対応する質問器へ応答信号を返信するので、たとえば前記図5で示す状況では、各応答器RX1,RX2がそれぞれ対応する質問器TX1,TX2へ応答信号R1(H1),R2(H2)を返信するタイミングおよびチャネルの両方が同時に重なることが無くなり、応答信号R1〜R3が干渉する可能性を低くし(トラヒックを抑え)、確実に認証することができる。また、各応答器RX1〜RX3は、応答信号R1〜R3の返信を1つのチャネルでのみ行うように構成されればよく、チャネル切換え機能は不要であり、構成を簡略化することができる。
本発明の実施の一形態に係る入出場管理システムの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の一形態に係る入出場管理システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明および従来技術の入出場管理システムを説明するための図である。 本発明および従来技術の入出場管理システムを説明するための図である。 本発明および従来技術の入出場管理システムを説明するための図である。
符号の説明
1 管理装置
11,23 制御回路
12 LF送信回路
13,21 LFアンテナ
14,25 RFアンテナ
15,24 RF送受信回路
22 LF受信回路
26 内蔵電池
G1〜G3 ゲート
RX1〜RX3 応答器
TX1〜TX3 質問器

Claims (3)

  1. 複数の質問器および複数の応答器を備えて成り、前記各質問器が、自機の識別情報を含む質問信号を予め個別に設定される認証エリアに向けて送信し、前記認証エリアに入った応答器が、前記質問信号に応答して起動し、自機の識別情報を含む応答信号を返信することで、前記各質問器がそれぞれの認証エリアに入った応答器を認証するようにした無線認証システムにおいて、
    前記応答信号の送信には複数のチャネルが使用可能であり、かつ各応答器はいずれか1つのチャネルで応答信号の送信を行い、
    前記質問信号には、前記質問器の識別情報と共に、受信した応答器に前記応答信号の送信を許可するチャネルを規定するチャネル情報が含まれており、各質問器では、相互に近接して前記認証エリアが設定される質問器間でのチャネルが相互に異なるように、かつ予め定める周期で総てのチャネルを変遷するように、チャネル切換えが行われることを特徴とする無線認証システム。
  2. 前記各質問器は、
    LF帯にて前記質問信号を前記予め個別に設定される認証エリアに向けて送信するLF送信回路およびLFアンテナと、
    前記各応答器からUHF帯にて返信される応答信号の受信を行うRFアンテナおよびRF受信回路と、
    前記自機の識別情報を含む質問信号を作成して前記LF送信回路からLFアンテナに与えるとともに、前記RFアンテナからRF受信回路で受信された応答信号から、前記認証エリアに入った応答器を認証する第1の制御部とを備えて構成され、
    前記各応答器は、
    前記LF帯の質問信号を受信するLFアンテナおよびLF受信回路と、
    前記UHF帯にて応答信号を返信するRF送信回路およびRFアンテナと、
    前記LFアンテナからLF受信回路で受信された質問信号から、前記自機の識別情報を含む応答信号を作成して前記RF送信回路からRFアンテナに与える第2の制御部と、
    該応答器の動作電源を供給する電池とを備えて構成されることを特徴とする請求項1記載の無線認証システム。
  3. 前記請求項1または2記載の無線認証システムを用い、前記質問器の上位に、それらの動作を統合して管理する管理装置を備えることを特徴とする入出場管理システム。
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