JP2008199316A - Wireless tag communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置に関し、特に、通信対象である無線タグの方向を検出する技術の改良に関する。 The present invention relates to a wireless tag communication apparatus that performs communication with a wireless tag that can wirelessly write and read information, and more particularly to an improvement in technology for detecting the direction of a wireless tag that is a communication target.
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。 2. Description of the Related Art An RFID (Radio Frequency Identification) system is known in which information is read out in a non-contact manner by a predetermined wireless tag communication device (interrogator) from a small wireless tag (responder) in which predetermined information is stored. This RFID system is capable of reading information stored in a wireless tag by communication with the wireless tag communication device even when the wireless tag is dirty or disposed at an invisible position. Therefore, practical use is expected in various fields such as merchandise management and inspection processes.
斯かる無線タグ通信装置の一利用形態として、通信対象である無線タグとの通信の指向性を変化させることによりその無線タグの方向を検知する技術が知られている。例えば、一般的なBFA(Beam Forming Antenna)処理や、MUSIC法やESPRIT法等を用いた方向検知技術がそれである。しかし、BFA処理による方向検知では計算量が少なくて済む反面、分解能が低く通信対象である無線タグの方向を詳細に検出できないという不具合があった。また、MUSIC法やESPRIT法等、分解能が高い方向検知では、処理が複雑であり計算量が多くなるという弊害があった。そこで、通信感度が極小となる方向に基づいて電波の到来方向を推定するヌル走査方式を用いた技術が提案されている。例えば、特許文献1に記載されたタグ通信装置がそれである。
As one use form of such a wireless tag communication device, a technique for detecting the direction of the wireless tag by changing the directivity of communication with the wireless tag that is a communication target is known. For example, general BFA (Beam Forming Antenna) processing, direction detection technology using MUSIC method, ESPRIT method, and the like. However, while the direction detection by BFA processing requires a small amount of calculation, there is a problem that the direction of the wireless tag that is a communication target cannot be detected in detail because the resolution is low. Further, direction detection with high resolution, such as the MUSIC method and the ESPRIT method, has a disadvantage that the processing is complicated and the amount of calculation increases. Therefore, a technique using a null scanning method that estimates the arrival direction of radio waves based on the direction in which the communication sensitivity is minimized has been proposed. For example, this is the tag communication device described in
ところで、前記無線タグ通信システムが適用される環境によっては、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形成される所謂マルチパス(multipass)が発生する可能性がある。しかし、前記従来の技術では、前記無線タグ通信装置により斯かるマルチパスによる電波すなわち反射波が受信された場合、その反射波と直接波との信号強度の差が小さいことから、対象となる無線タグの方向検出が困難になるという弊害があった。また、ヌル走査方式により無線タグの存在する方向を検出する場合、ヌル方向においては通信感度が比較的低下することから、対象となる無線タグとの間で好適な通信を行うことができなくなり、複数の方向が検出される可能性があった。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出する無線タグ通信装置の開発が求められていた。 By the way, depending on the environment in which the RFID tag communication system is applied, there is a possibility that a so-called multipass in which a plurality of radio wave reception paths are formed due to reflection or diffraction caused by an obstacle may occur. However, in the conventional technique, when a radio wave, that is, a reflected wave by such a multipath is received by the RFID tag communication device, a difference in signal intensity between the reflected wave and the direct wave is small, so that the target wireless There was an adverse effect that it was difficult to detect the tag direction. In addition, when detecting the direction in which the wireless tag is present by the null scanning method, since communication sensitivity is relatively lowered in the null direction, it becomes impossible to perform suitable communication with the target wireless tag, Multiple directions could be detected. That is, development of a wireless tag communication device that suitably detects the direction of the wireless tag in an environment where multipath can occur has been demanded.
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、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出する無線タグ通信装置を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless tag communication device that suitably detects the direction of a wireless tag in an environment where multipath can occur. is there.
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、複数のアンテナ素子を有する送信アレイアンテナにより所定の無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その無線タグから返信される返信信号を複数のアンテナ素子を有する受信アレイアンテナにより受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、前記送信指向性制御部及び/又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び/又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本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。 In order to achieve such an object, the gist of the present invention is that a transmission signal is transmitted to a predetermined wireless tag by a transmission array antenna having a plurality of antenna elements, and a reply is returned from the wireless tag. A wireless tag communication device for receiving a signal by a reception array antenna having a plurality of antenna elements and communicating information with the wireless tag, wherein the transmission directivity control controls the transmission directivity of the transmission array antenna A reception directivity control unit for controlling the reception directivity of the reception array antenna, and the transmission directivity and / or reception array antenna of the transmission array antenna by the transmission directivity control unit and / or the reception directivity control unit. A direction spare that preliminarily detects the direction of the wireless tag based on the direction in which the communication sensitivity with the wireless tag is maximized by changing the reception directivity of the wireless tag The output unit and the transmission directivity control unit control the central direction of the transmission directivity of the transmission array antenna to be the direction preliminarily detected by the direction preliminary detection unit, and the reception directivity control unit A direction detecting unit that detects the direction of the wireless tag based on a direction in which the reception directivity of the reception array antenna is changed to minimize the communication sensitivity with the wireless tag. is there.
このようにすれば、前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、前記送信指向性制御部及び/又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び/又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本検出する方向検出部とを、備えたものであることから、予備検出された無線タグの存在する方向に送信指向性を向けると共に、その方向に対応して受信指向性におけるヌル走査を行うことで、対象となる無線タグが確実に動作した状態を保ったまま、その無線タグの存在する方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出する無線タグ通信装置を提供することができる。 According to this configuration, the transmission directivity control unit that controls the transmission directivity of the transmission array antenna, the reception directivity control unit that controls the reception directivity of the reception array antenna, the transmission directivity control unit, and / or Alternatively, the directionality of the wireless tag can be determined based on the direction in which the communication sensitivity with the wireless tag is maximized by changing the transmission directivity of the transmission array antenna and / or the reception directivity of the reception array antenna by the reception directivity control unit. Preliminary detection direction preliminary detection unit and the transmission directivity control unit control so that the central direction of transmission directivity of the transmission array antenna is the direction preliminarily detected by the direction preliminary detection unit, and the reception directivity Direction of the wireless tag based on a direction in which the communication sensitivity with the wireless tag is minimized by changing the reception directivity of the reception array antenna by the control unit Since the main detection direction detecting unit is provided, the transmission directivity is directed to the direction in which the pre-detected wireless tag exists, and null scanning in the reception directivity is performed corresponding to the direction. Thus, it is possible to preferably detect the direction in which the wireless tag exists while maintaining the state in which the target wireless tag operates reliably. That is, it is possible to provide a wireless tag communication device that suitably detects the direction of the wireless tag in an environment where multipath can occur.
ここで、好適には、前記受信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、前記方向予備検出部は、前記送信指向性制御部及び/又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び/又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出するものであり、前記方向検出部は、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて前記無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で対象となる無線タグの存在する方向の予備検出及び本検出を行うことができる。 Here, preferably, a signal strength detection unit that detects a signal strength of a reception signal received by the reception array antenna is provided, and the direction preliminary detection unit is configured to transmit the transmission directivity control unit and / or the reception directivity control. The transmission directivity of the transmission array antenna and / or the reception directivity of the reception array antenna is changed by the unit, and the radio tag of the wireless tag is based on the direction in which the signal strength of the reception signal detected by the signal strength detection unit is maximized. The direction detection unit changes the reception directivity of the reception array antenna by the reception directivity control unit, and the signal strength of the reception signal detected by the signal strength detection unit is minimal. The direction of the wireless tag is detected based on the direction of In this way, it is possible to perform preliminary detection and main detection in the direction in which the target wireless tag exists in a practical manner.
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により前記無線タグとの通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、マルチパスが形成された場合であっても、パスが最も短く返答信号が強い直接波方向に指向性ヌル方向が向くため、好適に無線タグの方向を検出することができる。 Preferably, when the direction preliminary detection unit detects a plurality of directions in which the communication sensitivity with the wireless tag is maximized, the transmission directivity control unit detects the transmission array antenna. The center direction of the transmission directivity is sequentially controlled to be the plurality of directions, and the reception directivity of the reception array antenna is changed by the reception directivity control unit corresponding to each direction, and the wireless tag The direction of the wireless tag is detected based on the direction in which the communication sensitivity is minimized. In this way, even when a multipath is formed, the directivity null direction is directed to the direct wave direction where the path is the shortest and the response signal is strong, and thus the direction of the wireless tag can be detected suitably. .
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを指定してその無線タグとの間で通信を行うものである。このようにすれば、通信の重畳が発生するのを好適に防止することができる。 Preferably, the direction detection unit is a target wireless tag when the reception directivity control unit changes the reception directivity of the reception array antenna so that communication sensitivity with the wireless tag is minimized. Is designated to perform communication with the wireless tag. In this way, it is possible to suitably prevent the occurrence of communication overlap.
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により複数の無線タグが検出された場合には、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを順次指定して前記複数の無線タグとの間で通信を行うものである。このようにすれば、通信の重畳が発生するのを好適に防止できると共に、予備検出された複数の無線タグそれぞれの存在する方向を好適に検出することができる。 Preferably, the direction detection unit is configured by the reception directivity control unit to minimize communication sensitivity with the wireless tag when a plurality of wireless tags are detected by the direction preliminary detection unit. When changing the reception directivity of the receiving array antenna, the target wireless tags are sequentially specified to communicate with the plurality of wireless tags. In this way, it is possible to suitably prevent the occurrence of communication overlap, and it is possible to preferably detect the direction in which each of the plurality of pre-detected wireless tags exists.
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により少なくとも1つの無線タグが検出された場合にのみ、その無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させるものである。このようにすれば、不要なヌル走査が行われるのを避けることができる。 Preferably, the direction detection unit is configured to control the reception directivity control unit so that communication sensitivity with the wireless tag is minimized only when at least one wireless tag is detected by the direction preliminary detection unit. Thus, the reception directivity of the reception array antenna is changed. In this way, unnecessary null scanning can be avoided.
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、その受信アレイアンテナに備えられた複数のアンテナ素子のうち2つのアンテナ素子により対象となる無線タグとの間の通信を行うものである。このようにすれば、受信指向性制御の自由度が1となり、受信信号が最も大きい方向にのみ指向性を向けることができる。 Preferably, the direction detecting unit changes the receiving array antenna when the receiving directivity control unit changes the receiving directivity of the receiving array antenna so that the communication sensitivity with the wireless tag is minimized. Of the plurality of antenna elements, two antenna elements communicate with the target wireless tag. In this way, the degree of freedom of reception directivity control is 1, and directivity can be directed only in the direction in which the received signal is the largest.
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる制御を、ディジタル信号処理により行うものである。このようにすれば、例えばディジタル信号に変換された受信信号をメモリに記憶しておき、その受信信号を読み出して処理を行うことで、対象となる無線タグとの間で繰り返し通信を行うことなく好適にヌル走査を行うことができる。 Preferably, the direction detection unit performs control for changing the reception directivity of the reception array antenna by the reception directivity control unit by digital signal processing so that communication sensitivity with the wireless tag is minimized. Is what you do. In this way, for example, a received signal converted into a digital signal is stored in a memory, and the received signal is read and processed, so that communication with the target wireless tag is not repeated. Null scanning can be suitably performed.
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いるものである。このようにすれば、予備検出と本検出とで送信信号の周波数を略等しくすることでマルチパスの状態に変化が生じず、タグが確実に応答する状態で本検出が行なえることから、対象となる無線タグの存在する方向を更に好適に検出することができる。 Preferably, in the communication when the reception directivity of the reception array antenna is changed by the reception directivity control unit so that the communication sensitivity with the wireless tag is minimized, A transmission signal having a frequency substantially equal to the communication with the wireless tag by the direction preliminary detection unit is used. In this way, since the frequency of the transmission signal is made substantially equal between the preliminary detection and the main detection, the multipath state does not change, and the main detection can be performed with the tag responding reliably. The direction in which the wireless tag exists can be detected more suitably.
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信において、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第1の通信と、その周波数とは異なる周波数の送信信号を用いての第2の通信とを行い、それら第1の通信結果及び第2の通信結果に基づいて対象となる無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、マルチパス状態の変化に起因して対象となる無線タグが応答しない可能性を踏まえて、その無線タグの存在する方向を更に好適に検出することができる。 Preferably, the direction detection unit is configured to perform communication in changing the reception directivity of the reception array antenna by the reception directivity control unit so that communication sensitivity with the wireless tag is minimized. The first communication using the transmission signal having the same frequency as the communication with the wireless tag by the preliminary detection unit, and the second communication using the transmission signal having a frequency different from the frequency are performed. Based on the first communication result and the second communication result, the direction of the target wireless tag is detected. In this way, it is possible to more suitably detect the direction in which the wireless tag exists based on the possibility that the target wireless tag does not respond due to a change in the multipath state.
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いるものである。このようにすれば、予備検出よりも送信出力を大きくすることで、本検出における対象となる無線タグからの応答をより確実なものとすることができる。 Preferably, in the communication when the reception directivity of the reception array antenna is changed by the reception directivity control unit so that the communication sensitivity with the wireless tag is minimized, A transmission signal having a strength higher than that of communication with the wireless tag by the direction preliminary detection unit is used. In this way, by making the transmission output larger than the preliminary detection, the response from the target wireless tag in the main detection can be made more reliable.
また、好適には、前記送信アレイアンテナ及び受信アレイアンテナは、一部乃至は全部のアンテナ素子を共有するものである。このようにすれば、装置の構成を可及的に簡単なものとすることができる。 Preferably, the transmitting array antenna and the receiving array antenna share a part or all of the antenna elements. In this way, the configuration of the apparatus can be made as simple as possible.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システム10を説明する図である。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の通信対象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Fc(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Fcを受信した上記無線タグ14において所定の情報信号(データ)によりその質問波Fcが変調され、応答波Fr(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。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。
FIG. 1 is a diagram for explaining an RFID
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、上記無線タグ14に対する情報の読み書きや、その無線タグ14の方向検知等を実行するためにその無線タグ14との間で情報の通信を行うものであり、送信データをディジタル信号として出力したり、上記無線タグ14からの返信信号に基づいてその無線タグ14からの応答データを読み出す等のディジタル信号処理を実行するDSP(Digital Signal Processor)16と、上記質問波Fcの送信及び応答波Frの受信に共用される複数(図2では4つ)のアンテナ素子18a、18b、18c、18d(以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子18と称する)と、それら複数のアンテナ素子18の一部乃至は全部から構成される送信アレイアンテナ22(図4を参照)から上記質問波Fcを送信するための送信処理を行うと共に、上記複数のアンテナ素子18の一部乃至は全部から構成される受信アレイアンテナ24(図6を参照)により受信される受信信号の受信処理を行う送受信回路20とを、備えて構成されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the wireless
上記送受信回路20は、前記質問波Fcの搬送波に対応する所定の周波数信号を出力させる搬送波出力部26と、各アンテナ素子18に対応してその搬送波出力部26から出力された周波数信号に上記DSP16から供給される送信データを乗算する複数(図2では4つ)の送信データ乗算部28a、28b、28c、28d(以下、特に区別しない場合には単に送信データ乗算部28と称する)と、上記DSP16から供給される指令値に応じて各送信データ乗算部28から出力される信号の位相を制御する複数(図4では4つ)の送信移相部30a、30b、30c、30d(以下、特に区別しない場合には単に送信移相部30と称する)と、各送信移相部30から出力される信号を増幅する複数(図4では4つ)の送信増幅部32a、32b、32c、32d(以下、特に区別しない場合には単に送信増幅部32と称する)と、各送信増幅部32から出力される信号を対応するアンテナ素子18に供給すると共に、各アンテナ素子18により受信された受信信号を対応する直交変換部38へ供給する複数(図2では4つ)の送受信分離部34a、34b、34c、34d(以下、特に区別しない場合には単に送受信分離部34と称する)と、各アンテナ素子18と対応する送受信分離部34との間に設けられて所定の周波数帯域の信号を通過させる複数(図2では4つ)のフィルタ36a、36b、36c、36d(以下、特に区別しない場合には単にフィルタ36と称する)とを、備えている。なお、上記送受信分離部34としては、通常、方向性結合器又はサーキュレータ等が好適に用いられる。
The transmission /
また、前記送受信回路20は、各アンテナ素子18により受信された受信信号をI相信号(同相成分)及びQ相信号(直交成分)に変換する複数(図2では4つ)の直交変換部38a、38b、38c、38d(以下、特に区別しない場合には単に直交変換部38と称する)と、各直交変換部38から出力されるI相信号を増幅する複数(図2では4つ)のI相増幅部40a、40b、40c、40d(以下、特に区別しない場合には単にI相増幅部40と称する)と、各I相増幅部40から出力されるI相信号をディジタル信号に変換して前記DSP16へ供給する複数のI相A/D変換部42a、42b、42c、42d(以下、特に区別しない場合には単にI相A/D変換部42と称する)と、各直交変換部38から出力されるQ相信号を増幅する複数(図2では4つ)のQ相増幅部44a、44b、44c、44d(以下、特に区別しない場合には単にQ相増幅部44と称する)と、各Q相増幅部44から出力されるQ相信号をディジタル信号に変換して前記DSP16へ供給する複数のQ相A/D変換部46a、46b、46c、46d(以下、特に区別しない場合には単にQ相A/D変換部46と称する)とを、備えている。
The transmission /
前記DSP16は、CPU、ROM、及びRAM等から成り、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータであり、各I相A/D変換部42及びQ相A/D変換部46から供給される信号を記憶する受信メモリ部48を備えている。また、前記無線タグ14との間の情報の通信制御及びその無線タグ14の方向検出制御等を行うための制御機能として、送信ビット列生成部50、符号化部52、復号部54、返答ビット列解釈部56、送信PAA(Phased Array Antenna)制御部58、受信ウェイト処理部60、信号強度検出部62、方向予備検出部64、方向検出部66、及び搬送波制御部68を備えている。
The
上記送信ビット列生成部50は、前記無線タグ14への送信信号に対応するコマンドビット列を生成する。また、上記符号化部52は、上記送信ビット列生成部50により生成されたビット列をFSK方式等により符号化して各送信データ乗算部28へ供給する。また、上記復号部54は、上記受信ウェイト処理部60によってウェイトが処理された受信信号をFSK方式等により復号する。また、上記返答ビット列解釈部56は、上記復号部54により復号された信号を解釈して前記無線タグ14の変調に関する情報信号(応答データ)を読み出す。
The transmission bit
前記送信PAA制御部58は、前記複数の送信移相部30へ指令値を供給して各送信移相部30における移相量を制御する。斯かる指令値により、それら送信移相部30を介して各アンテナ素子18に供給される信号の位相を制御することで、それらアンテナ素子18の一部乃至は全部(好適には全部)から成る送信アレイアンテナ22のフェイズドアレイ制御を行う。すなわち、前記送信PAA制御部58は、前記送信アレイアンテナ22の送信指向性を制御する送信指向性制御部として機能する。
The
前記受信ウェイト処理部60は、前記受信メモリ部48から読み出される各アンテナ素子18により受信された受信信号に対応するI相信号及びQ相信号の位相及び/又は振幅を制御することにより、前記複数のアンテナ素子18の一部乃至は全部(好適には2つ)から成る受信アレイアンテナ24のアダプティブアレイ制御又はフェイズドアレイ制御を行う。すなわち、前記受信ウェイト処理部60は、前記受信アレイアンテナ24の受信指向性をディジタル信号処理により制御する受信指向性制御部として機能する。
The reception
前記信号強度検出部62は、前記受信アレイアンテナ24により受信される受信信号の信号強度を検出する。具体的には、前記受信メモリ部48から読み出されて前記受信ウェイト処理部60により位相及び/又は振幅が制御されたI相信号及びQ相信号に基づいて、斯かるI相信号及びQ相信号に対応する受信信号の信号強度を算出する。
The
前記方向予備検出部64は、前記送信PAA制御部58及び/又は受信ウェイト処理部60により前記送信アレイアンテナ22の送信指向性及び/又は受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記無線タグ14との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を予備検出する。また、前記方向検出部66は、前記送信PAA制御部58により前記送信アレイアンテナ22の送信指向性の中心方向(メインローブ方向)が前記方向予備検出部64により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記無線タグ14との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を本検出する。これら方向予備検出部64による前記無線タグ14の方向の予備検出制御及び方向検出部66による前記無線タグ14の方向の本検出制御については、図4乃至図7等を用いて後述する。
The direction
前記搬送波制御部68は、前記搬送波出力部26による搬送波の出力を制御する。具体的には、斯かる搬送波出力部26に指令値を供給することで、その搬送波出力部26から出力される搬送波の周波数及び/又は強度を制御する。この搬送波の周波数及び強度は、前記送信アレイアンテナ22から送信される送信信号の周波数及び強度に対応するものであるため、前記搬送波制御部68は、換言すれば、前記送信アレイアンテナ22から送信される送信信号の周波数及び/又は強度を制御するものである。
The carrier
図3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3に示すように、斯かる無線タグ回路素子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に接続されて前記無線タグ通信装置12との間の情報通信処理を行うための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Fc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Fc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Fc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Fr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。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the
図4は、前記送信PAA制御部58による前記送信アレイアンテナ22の送信指向性制御について説明する図であり、θを送信アレイアンテナ22の正面方向と成す角度として、θ=40[°]の方向に通信対象である無線タグ14が位置する場合を例示している。この図4に示すように、前記送信アレイアンテナ22は、好適には、4つの前記アンテナ素子18a、18b、18c、18dから構成されるものであり、前記送信PAA制御部58は、フェイズドアレイ処理により所定の角度毎(図4では30°毎)に送信指向性を変化させる。このような指向性パターンにおいて一般に、通信感度が最大となる部分をメインローブ、その他の極大部分をサイドローブ(図示せず)、ローブ間の極小点(図6を参照)をヌル点とそれぞれ称する。すなわち、前記送信PAA制御部58は、フェイズドアレイ処理により所定の角度毎に送信指向性のメインローブ方向の角度θを変化させる。
FIG. 4 is a diagram for explaining transmission directivity control of the
前記方向予備検出部64は、好適には、上述のように前記送信PAA制御部58により所定角度毎に前記送信アレイアンテナ22の送信指向性を変化させて前記無線タグ14との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を予備検出する。更に好適には、各送信指向性に対応して前記信号強度検出部62により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいて対象となる無線タグ14の方向を予備検出する。例えば、予め定められたウェイトを順次各送信移相部30に適用することで、図4に示すように、−60乃至60[°]の間で30[°]ずつメインローブ方向を5回変化させて、各メインローブ方向における受信信号強度を検出する。図5は、斯かるメインローブ方向の制御による前記無線タグ14の方向予備検出において、前記送信PAA制御58により制御される送信指向性方向と、前記信号強度検出部62により検出される受信信号強度との関係を示す図である。この図5に示すように、前記信号強度検出部62により検出される受信信号強度は、θ=30[°]において最大となっていることがわかる。ここで、上述したように、通信対象である無線タグ14は、実際にはθ=40[°]の方向に位置する。すなわち、メインローブを制御することによる方向検知では、分解能が低く通信対象である無線タグ14の方向を詳細に検出することは困難であるが、比較的短時間でのその無線タグ14の有無及び大まかな方向検知すなわち予備検出では好適に利用できる。なお、前記方向予備検出部64は、前記受信ウェイト処理部60により所定角度毎に前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記無線タグ14との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を予備検出するものであってもよい。この場合、前記受信アレイアンテナ24の各アンテナ素子18で受信した受信信号に対し、前記受信ウェイト処理部60において各方向毎に定められたウェイトを乗算した後足し合わせることで受信指向性が変更される。更には、前記送信アレイアンテナ22の送信指向性及び受信アレイアンテナ24の受信指向性を共に変化させて対象となる無線タグ14の方向を予備検出するものであってもよい。
Preferably, the direction
図6は、前記受信ウェイト処理部60によりヌルを制御する様子について説明する図であり、図4と同様にθ=40[°]の方向に通信対象である無線タグ14が位置する場合を例示している。この図6に示すように、前記受信アレイアンテナ24は、好適には、2つの前記アンテナ素子18b、18c(或いは18a、18d)から構成されるものであり、前記受信ウェイト処理部60は、アダプティブアレイ処理により斯かる受信アレイアンテナ24の受信指向性におけるヌル方向を所定角度毎(例えば10°毎)に制御する。2つのアンテナ素子18から成る受信アレイアンテナ24では、受信指向性制御の自由度が1となり、ヌル点の方向が1つに定まる。このため、前記受信ウェイト処理部60による受信指向性のヌル方向の制御すなわち前記無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる制御に際しては、前記複数のアンテナ素子18のうち2つのアンテナ素子18により受信アレイアンテナ24を構成するのが好ましい。なお、本実施例において、斯かる受信アレイアンテナ24は、前記受信メモリ部48に記憶された各アンテナ素子18(4つのアンテナ素子18)それぞれに対応する受信信号のうち、対象となるアンテナ素子18(例えば、アンテナ素子18b、18c)に対応する受信信号を読み出すことにより構成される。
FIG. 6 is a diagram for explaining a state in which null is controlled by the reception
前記方向検出部66は、好適には、上述のように前記受信ウェイト処理部60により所定角度毎に前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて該無線タグの方向を本検出する。更に好適には、各受信指向性に対応して前記信号強度検出部62により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて対象となる無線タグ14の方向を本検出する。また、この本検出における対象となる無線タグ14との間の通信に際して、前記送信PAA制御部58により前記送信アレイアンテナ22の送信指向性の中心方向(メインローブ方向)が前記方向予備検出部64により予備検出された方向となるように制御する。例えば、図6に示すように、前記方向予備検出部64による予備検出において通信感度が最大であったθ=30[°]が送信信号の送信指向性のメインローブ方向となるように制御しつつ、その角度を中心として20乃至40[°]の間(予備検出での誤差範囲)で前述した予備検出による変化角度よりも小さい角度毎、例えば10[°]ずつ角度θを変化(乗算するウェイトを変える)させて前記受信ウェイト処理部60による受信指向性におけるヌル制御を3回行い、通信対象である無線タグ14の詳細な方向を検出する。一般にヌルの特性はメインローブに比べて非常に急峻で狭いため、斯かるヌル方向を制御することにより比較的高い分解能が得られる。この受信指向性のヌル方向の制御に際して、送信指向性のメインローブ方向がそのヌル走査の角度範囲の中心角度方向とされていることで、対象となる無線タグ14との間で確実な通信を実現しつつ詳細にその無線タグ14の存在する方向を検出することができる。図7は、ヌルを制御することによる前記無線タグ14の方向検出において、前記受信ウェイト処理部60により制御される受信指向性方向と、前記信号強度検出部62により検出される受信信号強度との関係を示す図である。この図7に示すように、前記信号強度検出部62により検出される受信信号強度は、θ=40[°]において極小(最小)となっていることがわかり、この方向は通信対象である無線タグ14の位置する方向と一致する。
The
ここで、前記方向検出部66は、好適には、前記方向予備検出部64により前記無線タグ14との通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信PAA制御部58により前記送信アレイアンテナ22の送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記無線タグ14との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を本検出する。また、好適には、前記方向予備検出部64により複数の無線タグ14が検出された場合には、それら無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる際、通信の重畳が発生するのを防ぐため、対象となる無線タグ14を順次指定してそれら複数の無線タグ14との間で通信を行う。また、好適には、不要なヌル走査が行われるのを避けるため、前記方向予備検出部64により少なくとも1つの無線タグ14が検出された場合にのみ、その無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる。換言すれば、前記方向予備検出部64による予備検出において1つの無線タグ14も検出されなかった場合には、前記方向検出部66によるヌルによる方向検出(本検出)は実行しない。
Here, the
また、前記方向検出部66は、好適には、予備検出と本検出とでマルチパスの状態を変えないようにするために、対象となる無線タグ14との間の通信に用いられる搬送波を制御する。具体的には、本検出すなわち前記無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる際の通信において、前記方向予備検出部64による前記無線タグ14との間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いる。すなわち、前記搬送波制御部68を介して、前記搬送波出力部26から出力される搬送波の周波数を予備検出と本検出とで略等しくなるように制御する。好適には、本検出に際しての通信において、前記方向予備検出部64による前記無線タグ14との間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第1の通信と、その周波数と等しい周波数の送信信号を用いての第2の通信とを行い、第2の通信結果に基づいて対象となる無線タグ14の方向を本検出する。また、好適には、本検出における対象となる無線タグからの応答をより確実なものとするために、本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部64による前記無線タグ14との間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いる。すなわち、前記搬送波制御部68を介して、本検出に際して前記搬送波出力部26から出力される搬送波の強度が予備検出における強度よりも大きなものとなるように制御する。
In addition, the
図8は、前記無線タグ通信装置12のDSP16による無線タグ方向検出制御の要部について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。
FIG. 8 is a flowchart for explaining a main part of RFID tag direction detection control by the
先ず、ステップ(以下、ステップを省略する)S1において、前記送信アレイアンテナ22の送信指向性及び/又は受信アレイアンテナ24の受信指向性が制御されると共に前記無線タグ14との間の通信が行われ、対象となる無線タグ14の予備検出が行われる。次に、S2において、S1による予備検出において対象となる無線タグ14が検出されたか否かが判断される。このS2の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、S2の判断が肯定される場合には、S3において、S1の予備検出における前記無線タグ14との通信において受信信号の信号強度が極大となった方向が検出される。次に、SAにおいて、後述する図9に示すようなヌル走査制御が行われる。次に、SBにおいて、後述する図10に示すようなタグ方向決定制御が行われた後、本ルーチンが終了させられる。
First, in step (hereinafter, step is omitted) S1, the transmission directivity of the
図9は、上述した図8の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の要部を説明するフローチャートである。この制御では、先ず、SA1において、ImaxがS2にて検出された極大方向の数とされると共に、iが1とされる。次に、SA2において、対象となる無線タグ14が指定されてその無線タグ14との間で情報の通信(情報の読み出し)が行われ、その通信における各アンテナ素子18に対応する受信信号(I相信号及びQ相信号)が前記受信メモリ部48に記憶される。この際の無線タグ14との間の通信において、送信信号の送信指向性のメインローブ方向が上述したS2において検出された極大方向となるように制御される。次に、SA2′において、予備検出一方向内における分割数を示すjを0に設定する。次に、SA3において、i番目の極大方向におけるj番目の領域にヌルを向ける受信ウェイトが選択される。次に、SA4において、SA3にて選択された受信ウェイトを適用した場合における受信信号強度(合成信号強度)が算出される。次に、SA4′においてjがJmaxより大きいか否かが判断される。このSA4′の判断が否定される場合には、SA4″において、jに1が加算された後、SA3以下の処理が再び実行されるが、SA4′の判断が肯定される場合は、SA5において、iがImaxより大きいか否かが判断される。このSA5の判断が否定される場合には、SA6において、iに1が加算された後、SA2′以下の処理が再び実行されるが、SA5の判断が肯定される場合には、それをもって図8の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。
FIG. 9 is a flowchart for explaining a main part of null scanning control in the above-described RFID tag direction detection control of FIG. In this control, first, in SA1, I max is set to the number in the maximum direction detected in S2, and i is set to 1. Next, in SA2, a
図10は、前述した図8の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の要部を説明するフローチャートである。この制御では、先ず、SB1において、SA4において算出された受信信号強度が最小となるときのヌル方向が検出される。次に、SB2において、SB1にて検出されたヌル方向に対応する方向が対象となる無線タグ14の存在する方向として検出された後、図8の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。以上の制御において、S1乃至S3が前記方向予備検出部64の動作に対応する。
FIG. 10 is a flowchart for explaining a main part of tag direction determination control in the above-described RFID tag direction detection control of FIG. In this control, first, in SB1, the null direction when the received signal strength calculated in SA4 is minimized is detected. Next, in SB2, after the direction corresponding to the null direction detected in SB1 is detected as the direction in which the
図11は、前述した図8の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査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。なお、以下の説明において、実施例相互に共通のステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。この制御では、先ず、前述したSA2の処理が行われた後、SA7において、J1maxが所定の振幅走査数とされると共に、J1が1とされる。次に、SA8において、J2maxが所定の位相走査数とされると共に、J2が1とされる。次に、SA9において、前記受信アレイアンテナ24を構成するアンテナ素子18に対応するウェイトがJ1∠J2すなわち振幅J1及び位相J2で定義されるウェイトとされる。次に、前述したSA4の処理が行われた後、SA10において、J2がJ2maxより大きいか否かが判断される。このSA10の判断が否定される場合には、SA11において、J2に1が加算された後、SA2以下の処理が再び実行されるが、SA10の判断が肯定される場合には、SA12において、J1がJ1maxより大きいか否かが判断される。このSA12の判断が否定される場合には、SA13において、J1に1が加算された後、前述したSA8以下の処理が再び実行されるが、SA12の判断が肯定される場合には、それをもって図8の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。以上の制御において、SA3及びSA4が前記受信ウェイト処理部60の動作に対応する。
FIG. 11 is a flowchart for explaining a main part of another example of the null scanning control in the above-described RFID tag direction detection control of FIG. In the following description, steps common to the embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In this control, first, after the processing of SA2 described above is performed, in SA7, J1 max is set to a predetermined number of amplitude scans, and J1 is set to 1. Next, in SA8, J2 max is set to a predetermined number of phase scans, and J2 is set to 1. Next, in SA9, the weight corresponding to the antenna element 18 constituting the
図12は、前述した図8の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、上述した図11のヌル走査制御に対応して実行されるものである。この制御では、前述したSB1の処理に続いて、SB3において、SB1にて検出されたウェイトを用いた放射パターンが算出される。次に、SB4において、SB3にて算出された放射パターンのヌル方向が対象となる無線タグ14の存在する方向として検出された後、図8の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。このとき、SB1の処理は、所謂PIAA(Power Inversion Adaptive Array)の処理に相当する。
FIG. 12 is a flowchart for explaining a main part of another example of the tag direction determination control in the above-described RFID tag direction detection control of FIG. 8, and is executed corresponding to the above-described null scanning control of FIG. is there. In this control, following the process of SB1, the radiation pattern using the weight detected in SB1 is calculated in SB3. Next, in SB4, after the null direction of the radiation pattern calculated in SB3 is detected as the direction in which the
図13は、前記無線タグ通信装置12のDSP16による無線タグ方向検出制御の他の一例の要部について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、前述したS3の処理に続いて、S4において、NmaxがS2にて検出された極大方向の数とされると共に、nが1とされる。次に、S5において、S2にて検出された極大方向のうちn番目の極大方向が送信信号の指向性のメインローブ方向となるように制御される。次に、前述したSAの処理が実行された後、S6において、nに1が加算される。次に、S7において、nがNmaxより大きい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、上述したS5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、前述したSBの処理が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
FIG. 13 is a flowchart for explaining a main part of another example of the RFID tag direction detection control by the
図14は、前記無線タグ通信装置12のDSP16による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部について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、前述したS2の判断が肯定される場合、すなわち対象となる無線タグ14が検出された場合には、S8において、Mmaxが検出された無線タグ14の個数とされると共に、mが1とされる。次に、S9において、m番目の無線タグ14に対応する受信信号の信号強度が極大となった方向が検出される。次に、S10において、Nmax_mがm番目の無線タグ14に対応して検出された極大方向の数とされると共に、nが1とされた後、前述したS5以下の処理が実行される。また、前述したSBの処理に続いて、S11において、mに1が加算される。次に、S12において、mがMmaxより大きいか否かが判断される。このS12の判断が否定される場合には、上述したS9以下の処理が再び実行されるが、S12の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられる。
FIG. 14 is a flowchart for explaining a main part of still another example of RFID tag direction detection control by the
図15は、前記無線タグ通信装置12のDSP16による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部について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、前述したS3の処理に続いて、S14において、kが1とされた後、上述したS4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、すなわちnがNmaxより大きいと判断される場合には、S15において、kが2であるか否かが判断される。このS15の判断が否定される場合には、S16において、kが2とされた後、S13において、目的の無線タグ14との間の通信に用いられる周波数すなわち前記搬送波出力部26から出力される搬送波の周波数が変更された後、S4以下の処理が実行されるが、S15の判断が肯定される場合には、前述したSB以下の処理が実行される。
FIG. 15 is a flowchart for explaining a main part of still another example of the RFID tag direction detection control by the
図16は、前記無線タグ通信装置12のDSP16による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部について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、前述したS3の処理に続いて、S17において、目的の無線タグ14との間の通信における送信出力すなわち前記搬送波出力部26から出力される搬送波の強度が変更(増加)させられた後、前述したS4以下の処理が実行される。以上の制御において、S1、S5、及びSA2が前記送信PAA制御部58の動作に、S3及びS9が前記信号強度検出部62の動作に、S13及びS17が前記搬送波制御部68の動作に、S4乃至S12、S14乃至S16、SA、及びSBが前記方向検出部66の動作にそれぞれ対応する。
FIG. 16 is a flowchart for explaining a main part of still another example of RFID tag direction detection control by the
このように、本実施例によれば、前記送信アレイアンテナ22の送信指向性を制御する送信指向性制御部としての送信PAA制御部58(S1、S5、及びSA2)と、前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を制御する受信指向性制御部としての受信ウェイト処理部60(SA3及びSA4)と、前記送信PAA制御部58及び/又は受信ウェイト処理部60により前記送信アレイアンテナ22の送信指向性及び/又は受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記無線タグ14との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を予備検出する方向予備検出部64(S1乃至S3)と、前記送信PAA制御部58により前記送信アレイアンテナ22の送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部64により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記無線タグ14との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を本検出する方向検出部66(S4乃至S12、S14乃至S16、SA、及びSB)とを、備えたものであることから、予備検出された無線タグ14の存在する方向に送信指向性を向けると共に、その方向に対応して受信指向性におけるヌル走査を行うことで、対象となる無線タグ14との間で確実な通信を実現しつつその無線タグ14の存在する方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグ14の方向を検出する無線タグ通信装置12を提供することができる。
Thus, according to the present embodiment, the transmission PAA control unit 58 (S1, S5, and SA2) as a transmission directivity control unit that controls the transmission directivity of the
また、前記受信アレイアンテナ24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62(S3及びS9)を備え、前記方向予備検出部64は、前記送信PAA制御部58及び/又は受信ウェイト処理部60により前記送信アレイアンテナ22の送信指向性及び/又は受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記信号強度検出部62により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を予備検出するものであり、前記方向検出部66は、前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記信号強度検出部62により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて前記無線タグ14の方向を本検出するものであるため、実用的な態様で対象となる無線タグ14の存在する方向の予備検出及び本検出を行うことができる。
Further, a signal strength detection unit 62 (S3 and S9) for detecting the signal strength of the reception signal received by the
また、前記方向検出部66は、前記方向予備検出部64により前記無線タグ14との通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信PAA制御部58により前記送信アレイアンテナ22の送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させて前記無線タグ14との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ14の方向を本検出するものであるため、マルチパスが形成された場合であっても好適に無線タグ14の方向を検出することができる。
In addition, when the direction
また、前記方向検出部66は、前記無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる本検出において、対象となる無線タグ14を指定してその無線タグ14との間で通信を行うものであるため、通信の重畳が発生するのを好適に防止することができる。
In addition, the
また、前記方向検出部66は、前記方向予備検出部64により複数の無線タグ14が検出された場合には、それら無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる本検出において、対象となる無線タグ14を順次指定して前記複数の無線タグ14との間で通信を行うものであるため、通信の重畳が発生するのを好適に防止できると共に、予備検出された複数の無線タグ14それぞれの存在する方向を好適に検出することができる。
In addition, when the plurality of
また、前記方向検出部66は、前記方向予備検出部64により少なくとも1つの無線タグ14が検出された場合にのみ、その無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる本検出を行うものであるため、不要なヌル走査が行われるのを避けることができる。
In addition, the
また、前記方向検出部66は、前記無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる本検出において、その受信アレイアンテナ24に備えられた複数のアンテナ素子18のうち2つのアンテナ素子18により対象となる無線タグ14との間の通信を行うものであるため、受信指向性制御の自由度が1となり、受信信号が最も大きい方向にのみ指向性を向けることができる。
In addition, the
また、前記方向検出部66は、前記受信アレイアンテナ24により受信された受信信号を記憶する受信メモリ部48を備え、その受信メモリ部48から読み出された受信信号に基づいて前記無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる制御を、ディジタル信号処理により行うものであるため、対象となる無線タグ14との間で繰り返し通信を行うことなく好適にヌル走査を行うことができる。
The
また、前記方向検出部66は、前記無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部64による前記無線タグ14との間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いるものであるため、予備検出と本検出とで送信信号の周波数を略等しくすることでマルチパスの状態に変化を生じさせることなく、対象となる無線タグ14が確実に動作する状況で本検出を行なえることから、対象となる無線タグ14の存在する方向を更に好適に検出することができる。
In the communication at the time of the main detection, the
また、前記方向検出部66は、前記無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信において、前記方向予備検出部64による前記無線タグ14との間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第1の通信と、その周波数とは異なる周波数の送信信号を用いての第2の通信とを行い、それら第1の通信結果及び第2の通信結果に基づいて対象となる無線タグ14の方向を本検出するものであるため、マルチパス状態の変化に起因して対象となる無線タグ14が応答しない可能性を踏まえて、その無線タグ14の存在する方向を更に好適に検出することができる。
In addition, in the communication at the time of main detection in which the reception
また、前記方向検出部66は、前記無線タグ14との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部60により前記受信アレイアンテナ24の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部64による前記無線タグ14との間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いるものであるため、予備検出よりも送信出力を大きくすることで、本検出における対象となる無線タグ14からの応答をより確実なものとすることができる。
In the communication at the time of the main detection, the
また、前記送信アレイアンテナ22及び受信アレイアンテナ24は、一部乃至は全部のアンテナ素子18を共有するものであるため、装置の構成を可及的に簡単なものとすることができる。
Further, since the transmitting
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。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and may be implemented in other modes.
例えば、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置12は、前記送信信号を送信すると共に返信信号を受信するための送受信共用のアンテナ素子18を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記送信信号を送信するための送信アンテナ素子と返信信号を受信するための受信アンテナ素子とをそれぞれ個別に備えたものであっても構わない。
For example, in the above-described embodiment, the RFID
また、前述の実施例において、送信PAA制御部58、受信ウェイト処理部60、信号強度検出部62、方向予備検出部64、方向検出部66、及び搬送波制御部68等の制御機能は、何れも前記DSP16に機能的に備えられたものであったが、これらはそれぞれ個別の制御装置として設けられるものであってもよい。また、それらの制御は、ディジタル信号処理によるものであるとアナログ信号処理によるものであるとを問わない。
In the above-described embodiment, all of the control functions of the transmission
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置12は、前記送信アレイアンテナ22の送信指向性をアナログ信号処理により制御すると共に、前記受信アレイアンテナ24の受信指向性をディジタル信号処理により制御するものであったが、前記送信アレイアンテナ22の送信指向性をディジタル信号処理により制御する態様、前記受信アレイアンテナ24の受信指向性をアナログ信号処理により制御する態様も考えられる。
In the above-described embodiment, the RFID
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置12は、複数の送信データ乗算部28を持つ構造であったが、単一の送信データ乗算部28の出力を複数の送信アンテナの送信移相部30に分配するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the RFID
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。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
12:無線タグ通信装置
14:無線タグ
18:アンテナ素子
22:送信アレイアンテナ
24:受信アレイアンテナ
58:送信PAA制御部(送信指向性制御部)
60:受信ウェイト処理部(受信指向性制御部)
62:信号強度検出部
64:方向予備検出部
66:方向検出部
12: RFID tag communication device 14: RFID tag 18: antenna element 22: transmission array antenna 24: reception array antenna 58: transmission PAA control unit (transmission directivity control unit)
60: Reception weight processing unit (reception directivity control unit)
62: Signal intensity detection unit 64: Preliminary direction detection unit 66: Direction detection unit
Claims (12)
前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、
前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、
前記送信指向性制御部及び/又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び/又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいて該無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、
前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて該無線タグの方向を本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無線タグ通信装置。 A transmission signal is transmitted to a predetermined radio tag by a transmission array antenna having a plurality of antenna elements, and a reply signal returned from the radio tag is received by a reception array antenna having a plurality of antenna elements. A wireless tag communication device that communicates information with
A transmission directivity control unit for controlling the transmission directivity of the transmission array antenna;
A reception directivity control unit for controlling the reception directivity of the reception array antenna;
The transmission directivity control unit and / or the reception directivity control unit changes the transmission directivity of the transmission array antenna and / or the reception directivity of the reception array antenna so that the communication sensitivity with the wireless tag is maximized. A preliminary direction detecting unit for preliminary detecting the direction of the wireless tag based on;
The transmission directivity control unit controls the center direction of the transmission directivity of the transmission array antenna to be a direction preliminarily detected by the direction preliminary detection unit, and the reception directivity control unit controls the reception array antenna. A wireless tag communication, comprising: a direction detection unit that detects the direction of the wireless tag based on a direction in which reception directivity is changed and communication sensitivity with the wireless tag is minimized. apparatus.
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