JP2008289192A - Tag communication apparatus, tag communication system, tag communication method of tag communication apparatus, and program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tag communication apparatus capable of covering a wide communication area, with no communication disabled portion, using a small number of antennas with strong directivity. <P>SOLUTION: An RFID reader/writer 2 which performs radio communication with an RFID tag 3 via a radio wave, comprises a beam scan antenna 40 capable of scanning a radio beam to be transmitted and a control unit 20 for controlling the scan. The beam scan antenna 40 transmits a beam to a part of the space wherein the RFID tag 3 may be present, is disposed to communicate with the RFID tag 3 existing in the space by performing the scan by the control unit 20, and transmits, in the space, such a beam as to make a radio intensity different between a direct wave DW of the beam directly transmitted from the beam scan antenna 40 to the RFID tag 3 and a reflection wave RW of the beam reflected on a floor surface 7 and then transmitted to the RFID tag 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電波を介してRFIDタグと無線通信を行うタグ通信装置、タグ通信システム、タグ通信装置のタグ通信方法、およびプログラムに関するものである。   The present invention relates to a tag communication device, a tag communication system, a tag communication method of a tag communication device, and a program for performing wireless communication with an RFID tag via radio waves.

近時、RFID(Radio Frequency Identification)タグ(無線タグ)に対し、リーダおよび/またはライタであるタグ通信装置が無線で通信を行うRFID技術が利用されつつある。また、RFIDタグは、バーコードに替わるものとして特に物流の分野において期待を集めており、近い将来において爆発的に普及することが予想されている。   Recently, RFID technology in which a tag communication device that is a reader and / or writer communicates wirelessly with an RFID (Radio Frequency Identification) tag (wireless tag) is being used. Further, RFID tags are expected to replace barcodes, particularly in the field of logistics, and are expected to spread explosively in the near future.

RFIDタグおよびタグ通信装置の間の通信方式としては、電磁誘導方式とマイクロ波方式とがある。電磁誘導方式は、125k〜135kHz帯や13.56MHz帯の周波数帯域で利用されている。一方、マイクロ波方式は、2.45GHz帯などの周波数帯域で利用されており、800MHz〜960MHz前後のいわゆるUHF帯での利用が考えられている。   Communication methods between the RFID tag and the tag communication device include an electromagnetic induction method and a microwave method. The electromagnetic induction method is used in a frequency band of 125 k to 135 kHz band or 13.56 MHz band. On the other hand, the microwave system is used in a frequency band such as a 2.45 GHz band, and is considered to be used in a so-called UHF band around 800 MHz to 960 MHz.

現在のところ、電磁誘導方式が普及しつつある。しかしながら、一般に、電磁誘導方式よりもマイクロ波方式の方が通信距離を伸長し易いことと、周波数帯域が高くなるにつれて、RFIDタグのアンテナの寸法を小さくすることができることとから、近い将来、マイクロ波方式の普及が予想されている。このため、マイクロ波方式のRFIDタグおよびタグ通信装置の開発も進められている。
特開2002−151944号公報(2002年5月24日公開) 特開平9−5431号公報(1997年1月10日公開) 特開2002−198722号公報(2002年7月12日公開)
At present, the electromagnetic induction method is spreading. However, in general, the microwave method is easier to extend the communication distance than the electromagnetic induction method, and the size of the RFID tag antenna can be reduced as the frequency band becomes higher. The spread of the wave method is expected. For this reason, the development of microwave-type RFID tags and tag communication devices is also in progress.
JP 2002-151944 (May 24, 2002) Japanese Patent Laid-Open No. 9-5431 (published on January 10, 1997) JP 2002-198722 A (published July 12, 2002)

上述のように、マイクロ波方式の場合には、電磁誘導方式の場合に比べて、タグ通信装置とRFIDタグとの通信距離を数cm程度から数m程度に伸長し易いため、タグ通信装置がRFIDタグと通信可能な領域である通信領域の拡大が容易である。しかしながら、通信領域を拡大した場合、以下のような問題点が生じる。   As described above, in the case of the microwave method, the communication distance between the tag communication device and the RFID tag can be easily extended from about several centimeters to several meters in comparison with the electromagnetic induction method. It is easy to expand the communication area, which is an area that can communicate with the RFID tag. However, when the communication area is expanded, the following problems occur.

タグ通信装置のアンテナであるタグ通信用アンテナとしては、無指向性のアンテナまたは指向性の弱いアンテナを利用する場合と、指向性の強いアンテナを利用する場合とが考えられる。例えば、上記特許文献1には指向性の強い八木アンテナを使うRFIDシステムが記載されている。しかしながら、指向性の強いアンテナは、指向性の弱いアンテナに比べて通信領域が狭いので、少数のアンテナで多数のRFIDタグを同時に読み書きできるシステムを構築することは困難である。   As a tag communication antenna that is an antenna of a tag communication apparatus, there are a case where a non-directional antenna or a weakly directional antenna is used, and a case where a highly directional antenna is used. For example, Patent Document 1 discloses an RFID system that uses a highly directional Yagi antenna. However, an antenna with strong directivity has a narrow communication area compared to an antenna with low directivity, and it is difficult to construct a system that can simultaneously read and write a large number of RFID tags with a small number of antennas.

一方、多数のRFIDタグを同時に読み書きするシステムのアンテナ構成として、一般的に図13および図14に示されるようなアンテナ構成が考えられている。図13は、指向性の弱いアンテナを利用する場合の通信領域を示しており、図14は、指向性の強いアンテナを利用する場合の通信領域を示している。   On the other hand, as an antenna configuration of a system for simultaneously reading and writing a large number of RFID tags, an antenna configuration as shown in FIGS. 13 and 14 is generally considered. FIG. 13 shows a communication area when an antenna with weak directivity is used, and FIG. 14 shows a communication area when an antenna with strong directivity is used.

指向性の弱いアンテナを利用する場合、図13に示されるように、少数のアンテナ100で広い通信領域101をカバーすることが可能である。しかしながら、少数のアンテナ100で広い通信領域101をカバーすると、通信領域101内に多数のRFIDタグ102が同時に存在することになる。このため、少数のアンテナ100と多数のRFIDタグ102との間で通信のコリジョン(衝突)が多数発生して、通信の品質が劣化することになる。   When using antennas with low directivity, it is possible to cover a wide communication area 101 with a small number of antennas 100 as shown in FIG. However, when the wide communication area 101 is covered with a small number of antennas 100, a large number of RFID tags 102 exist in the communication area 101 at the same time. For this reason, many communication collisions (collisions) occur between a small number of antennas 100 and a large number of RFID tags 102, and the quality of communication deteriorates.

また、指向性の弱いアンテナを利用する場合、タグ通信装置からの直接波と床面や壁面にて反射した反射波とが干渉するいわゆるマルチパス干渉により、タグ通信装置がRFIDタグと通信できない通信不能部分が通信領域内に発生することになる。この場合、通信領域内で通信できないRFIDタグが発生する可能性があり、望ましくない。さらに、上記マルチパス干渉により、タグ通信装置がRFIDタグと通信できる通信可能部分が通信領域外に発生する可能性が高くなる。このことは、通信領域を所定の領域に限定したい場合に望ましくない。   In addition, when using an antenna with weak directivity, communication in which the tag communication device cannot communicate with the RFID tag due to so-called multipath interference in which the direct wave from the tag communication device interferes with the reflected wave reflected on the floor or wall surface. An impossible part will occur in the communication area. In this case, an RFID tag that cannot communicate within the communication area may occur, which is not desirable. Further, the multipath interference increases the possibility that a communicable portion where the tag communication device can communicate with the RFID tag is generated outside the communication area. This is not desirable when it is desired to limit the communication area to a predetermined area.

これに対し、通信不能部分が発生しないようにアンテナの位置、方向、出力などの調整を行うことが考えられる。しかしながら、この調整は、通信領域内の各部分で通信が可能であることを確認しながら行う必要があるため、多大な時間および労力が必要となる。   On the other hand, it is conceivable to adjust the position, direction, output, etc. of the antenna so as not to cause a communication impossible portion. However, since this adjustment needs to be performed while confirming that communication is possible in each part in the communication area, much time and labor are required.

一方、図14に示されるように指向性の強いアンテナ110を利用する場合、図13に示されるように指向性の弱いアンテナ100を利用する場合に比べて、1つのアンテナがカバーする通信領域111が狭いので、上記通信のコリジョンの発生を抑えることができ、通信の品質の劣化を抑えることができる。また、指向性の強いアンテナ110を利用する場合、床面や壁面に伝搬する電波の強度を抑えることにより、上記マルチパス干渉により生じる問題を回避することができる。   On the other hand, when using a highly directional antenna 110 as shown in FIG. 14, compared to using a weakly directional antenna 100 as shown in FIG. 13, the communication area 111 covered by one antenna. Therefore, the occurrence of the above-mentioned communication collision can be suppressed, and the deterioration of the communication quality can be suppressed. In addition, when the antenna 110 having high directivity is used, the problem caused by the multipath interference can be avoided by suppressing the intensity of the radio wave propagating to the floor surface or the wall surface.

しかしながら、指向性の強いアンテナ110で広い通信領域をカバーするには、図14に示されるように、多数のアンテナが必要となる。さらに、指向性の強いアンテナ110は、指向性の弱いアンテナ100に比べてアンテナの規模が大きくなる。したがって、タグ通信装置のアンテナ部分の規模が著しく増大することになる。   However, in order to cover a wide communication area with the highly directional antenna 110, a large number of antennas are required as shown in FIG. Furthermore, the antenna 110 having a high directivity has a larger antenna scale than the antenna 100 having a low directivity. Therefore, the scale of the antenna portion of the tag communication device is significantly increased.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、指向性の強い少数のアンテナで、通信不能部分の無い広い通信領域をカバーできるタグ通信装置などを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a tag communication device that can cover a wide communication area without a communication impossible portion with a small number of highly directional antennas. is there.

上記課題を解決するため、本願発明者は、RFIDシステムのタグ通信用アンテナにビームスキャンアンテナを利用することを考えた。ビームスキャンアンテナは、電波のビームを絞った指向性の強いアンテナであって、ビームをスキャンできるものである。ビームスキャンアンテナは、上記特許文献2・3に記載のように、レーダに利用されることが一般的であるが、RFIDシステムのタグ通信用アンテナとしては未だ利用されていない。そこで、本願発明者は、ビームスキャンアンテナを利用して、ビームの形状、進行方向、スキャン方向などを種々に変更して検討を重ねることにより、以下のような解決手段を案出した。   In order to solve the above problems, the inventor of the present application considered using a beam scan antenna as an antenna for tag communication of an RFID system. The beam scan antenna is a highly directional antenna that narrows down a radio wave beam and can scan the beam. As described in Patent Documents 2 and 3, the beam scan antenna is generally used for radar, but is not yet used as a tag communication antenna for an RFID system. Therefore, the inventors of the present application have devised the following means for solving the problems by variously changing the beam shape, traveling direction, scanning direction, and the like using the beam scanning antenna.

すなわち、本発明に係るタグ通信装置は、電波を介してRFIDタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、送信する電波のビームをスキャン可能であるタグ通信用アンテナと、上記スキャンを制御するスキャン制御手段とを備えており、上記タグ通信用アンテナは、上記RFIDタグが存在し得る空間の一部に上記ビームを送信し、上記スキャン制御手段によって上記スキャンが行われることにより、上記空間に存在する上記RFIDタグと通信可能となるように配置されており、かつ、上記空間において、上記タグ通信用アンテナから上記RFIDタグに直接送信されるビームの直接波と、上記ビームが或る反射面にて反射して上記RFIDタグに送信される反射波との電波強度が異なるようなビームを送信することを特徴としている。   That is, a tag communication device according to the present invention is a tag communication device that performs radio communication with an RFID tag via radio waves, and controls a tag communication antenna capable of scanning a beam of radio waves to be transmitted and the scan. The tag communication antenna transmits the beam to a part of the space where the RFID tag can exist, and the scan is performed by the scan control unit, so that the space is placed in the space. A direct wave of a beam directly transmitted from the tag communication antenna to the RFID tag and a reflection surface in which the beam is disposed in the space so as to be communicable with the existing RFID tag. Transmitting a beam that has a different radio wave intensity from the reflected wave that is reflected by and transmitted to the RFID tag

また、本発明に係るタグ通信装置のタグ通信方法は、電波を介してRFIDタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、送信する電波のビームをスキャン可能であるタグ通信用アンテナと、上記スキャンを制御するスキャン制御手段とを備えており、上記タグ通信用アンテナは、上記RFIDタグが存在し得る空間の一部に上記ビームを送信し、上記スキャン制御手段によって上記スキャンが行われることにより、上記空間に存在する上記RFIDタグと通信可能となるように配置されているタグ通信装置のタグ通信方法であって、上記空間において、上記タグ通信用アンテナから上記RFIDタグに直接送信されるビームの直接波と、上記ビームが或る反射面にて反射して上記RFIDタグに送信される反射波との電波強度が異なるようなビームを送信することによって、上記RFIDタグと無線通信を行うことを特徴としている。   A tag communication method for a tag communication device according to the present invention is a tag communication device that performs radio communication with an RFID tag via radio waves, the tag communication antenna capable of scanning a beam of radio waves to be transmitted; Scanning control means for controlling scanning, and the tag communication antenna transmits the beam to a part of a space where the RFID tag may exist, and the scanning is performed by the scanning control means. A tag communication method of a tag communication device arranged so as to be communicable with the RFID tag existing in the space, wherein the beam is transmitted directly from the tag communication antenna to the RFID tag in the space The radio wave intensity of the direct wave and the reflected wave of the beam reflected by a certain reflecting surface and transmitted to the RFID tag are different. By sending a beam is characterized by carrying out the RFID tag and wireless communication.

上記の構成によると、送信する電波のビームをスキャンすることが可能なビームスキャンアンテナをタグ通信用アンテナとして利用し、スキャン制御手段の制御により上記タグ通信用アンテナから送信する電波のビームがスキャンされることにより、指向性の強い通常のアンテナに比べて通信領域を拡大することができる。したがって、少数のアンテナで広い通信領域をカバーすることができる。   According to the above configuration, the beam scanning antenna capable of scanning the radio wave beam to be transmitted is used as the tag communication antenna, and the radio wave beam transmitted from the tag communication antenna is scanned under the control of the scan control means. As a result, the communication area can be expanded as compared with a normal antenna having high directivity. Therefore, a wide communication area can be covered with a small number of antennas.

ところで、マルチパス干渉による通信不能部分は、直接波の電波強度と反射波の電波強度とが同程度である場合に発生する。そこで、本発明では、上記タグ通信用アンテナから上記RFIDタグに直接送信されるビームの直接波と、上記ビームが或る反射面にて反射して上記RFIDタグに送信される反射波との電波強度が異なるようなビームを送信している。   By the way, the incommunicable part due to multipath interference occurs when the radio wave intensity of the direct wave and the radio wave intensity of the reflected wave are approximately the same. Therefore, in the present invention, a radio wave of a direct wave of a beam directly transmitted from the tag communication antenna to the RFID tag and a reflected wave transmitted to the RFID tag after the beam is reflected by a reflection surface. Transmitting beams with different intensities.

この場合、上記通信不能部分にて、直接波の電波強度と上記反射面からの反射波の電波強度とが異なるようになると、マルチパス干渉が抑えられて、タグ通信装置とRFIDタグとの通信が可能となる。したがって、本発明に係るタグ通信装置は、通信不能部分の無い広い通信領域をカバーすることができる。   In this case, if the radio wave intensity of the direct wave and the radio wave intensity of the reflected wave from the reflecting surface are different in the incommunicable portion, multipath interference is suppressed and communication between the tag communication device and the RFID tag is performed. Is possible. Therefore, the tag communication apparatus according to the present invention can cover a wide communication area having no communication disabled portion.

また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記タグ通信用アンテナは、上記反射波による通信不能部分が発生する上記反射面から離間して配置されることを特徴としている。   Moreover, the tag communication apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the tag communication antenna is disposed apart from the reflection surface where the portion where communication is impossible due to the reflected wave is generated.

上記構成によると、タグ通信用アンテナと反射面との間に、通信不能部分の抑えられた空間を確保することができ、該空間を通過する多数のRFIDタグと確実に通信することができる。   According to the above configuration, it is possible to secure a space in which the incommunicable portion is suppressed between the tag communication antenna and the reflection surface, and it is possible to reliably communicate with a large number of RFID tags passing through the space.

なお、上記タグ通信用アンテナは、移相器が複数のアンテナ素子に送信する信号の位相を変更することにより、上記ビームをスキャンするものであることが望ましい。この場合、ビームをスキャンするための機械的構成が不要となるので、信頼性を向上させることができる。   Note that the tag communication antenna preferably scans the beam by changing the phase of a signal transmitted from the phase shifter to the plurality of antenna elements. In this case, since a mechanical configuration for scanning the beam is not necessary, reliability can be improved.

また、上記送信する電波は、マイクロ波であることが望ましい。マイクロ波とは、周波数が300MHz程度〜300GHz程度の電波をいう。マイクロ波を利用することにより、タグ通信装置とRFIDタグとの通信距離を数m以上に伸長することが容易となる。   The radio wave to be transmitted is preferably a microwave. The microwave is a radio wave having a frequency of about 300 MHz to about 300 GHz. By using the microwave, it becomes easy to extend the communication distance between the tag communication device and the RFID tag to several meters or more.

なお、上記タグ通信用アンテナを複数個備えることが望ましい。この場合、各タグ通信用アンテナのスキャン範囲を狭くできるので、スキャン時間を短くできる。   It is desirable to provide a plurality of tag communication antennas. In this case, since the scan range of each tag communication antenna can be narrowed, the scan time can be shortened.

さらに、少なくとも2つの上記タグ通信用アンテナを、上記反射波による通信不能部分が発生する反射面に略垂直な方向に離間して配置することが望ましい。この場合、ビームの進行方向と上記反射面とのなす角度を小さくできるので、反射波の影響が少なくなり、マルチパス干渉を確実に抑えることができる。   Furthermore, it is desirable that at least two of the tag communication antennas are arranged apart from each other in a direction substantially perpendicular to a reflection surface where a portion where communication is impossible due to the reflected wave occurs. In this case, since the angle formed by the beam traveling direction and the reflecting surface can be reduced, the influence of the reflected wave is reduced, and multipath interference can be reliably suppressed.

ところで、ビームのスキャンは、アンテナの位置を固定してビームの進行方向を変化させるものであるから、スキャンによってRFIDタグと通信可能となる通信領域は、タグ通信用アンテナに近い方が狭く、遠い方が広くなる。このため、タグ通信用アンテナに近い領域には、ビームが到達しないことによる通信不能領域が発生するおそれがある。   By the way, since the beam scan is to change the traveling direction of the beam by fixing the position of the antenna, the communication area that can be communicated with the RFID tag by the scan is narrower and farther from the tag communication antenna. Become wider. For this reason, there is a possibility that an incommunicable area may occur due to the beam not reaching the area close to the tag communication antenna.

そこで、少なくとも2つの上記タグ通信用アンテナを、対向して配置することが望ましい。この場合、一方のタグ通信用アンテナに近い領域は、対向するタグ通信用アンテナの通信領域となるので、上記通信不能領域が発生することを防止できる。さらに、互いに対向するタグ通信用アンテナを、上記反射面に略垂直な方向にずらして配置すれば、互いの通信領域が重なる領域が少なくなり、複数のタグ通信用アンテナからの電波が混信することを防止できる。   Therefore, it is desirable that at least two tag communication antennas are arranged to face each other. In this case, since the area close to one tag communication antenna is the communication area of the opposing tag communication antenna, it is possible to prevent the occurrence of the incommunicable area. Furthermore, if the tag communication antennas facing each other are arranged so as to be shifted in a direction substantially perpendicular to the reflecting surface, the areas where the communication areas overlap each other are reduced, and radio waves from a plurality of tag communication antennas may interfere. Can be prevented.

また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記タグ通信用アンテナを介して上記RFIDタグと無線通信を行う通信手段と、該通信手段が無線通信を完了した上記RFIDタグの数をカウントするカウント手段と、上記タグ通信用アンテナが或るスキャン時間に或るスキャン範囲を或る刻み角でスキャンを行うようにスキャン制御手段に指示し、上記スキャンの間に上記カウント手段がカウントしたRFIDタグの通信完了数を取得し、これを種々のスキャン時間、スキャン範囲、および刻み角について繰り返した後、RFIDタグの通信完了数が最大となるスキャン時間、スキャン範囲、および刻み角を決定することにより、上記ビームのスキャンを調整するスキャン調整手段とをさらに備えることを特徴としている。   Further, the tag communication device according to the present invention is configured such that, in the above-described configuration, the number of the RFID tags in which the communication means performs wireless communication with the RFID tag via the tag communication antenna, and the communication means completes the wireless communication. Counting means, and the tag communication antenna instructs the scan control means to scan a certain scanning range at a certain step angle at a certain scanning time, and the counting means counts during the scanning. Obtain the number of completed RFID tag communications, repeat this for various scan times, scan ranges, and step angles, then determine the scan time, scan range, and step angle that maximizes the number of RFID tag communications completed By doing so, it further comprises a scan adjusting means for adjusting the scan of the beam.

上記の構成によると、スキャン調整手段が、RFIDタグの通信完了数が最大となるように、スキャン時間、スキャン範囲、および刻み角を自動的に調整するので、アンテナ設置時やメインテナンス時に、所望の領域が通信領域となるようにアンテナのチューニングを行うことが容易となる。   According to the above configuration, the scan adjustment unit automatically adjusts the scan time, the scan range, and the step angle so that the number of completed RFID tag communication is maximized. It becomes easy to tune the antenna so that the area becomes the communication area.

本発明に係るタグ通信システムは、上記構成のタグ通信装置と、該タグ通信装置のタグ通信用アンテナが送信する電波の反射面に設けられた、上記電波の反射波の電波強度を低減する反射強度低減体とを備えることを特徴としている。   The tag communication system according to the present invention includes a tag communication device configured as described above and a reflection for reducing the radio wave intensity of the reflected wave of the radio wave provided on a reflection surface of the radio wave transmitted by the tag communication antenna of the tag communication device. It is characterized by comprising a strength reducing body.

ここで、反射強度低減体としては、例えば、電波をよく吸収する物体である電波吸収体や、電波を拡散反射させる物体である拡散反射体などが挙げられる。   Here, examples of the reflection intensity reducing body include a radio wave absorber that is an object that absorbs radio waves well, and a diffuse reflector that is an object that diffuses and reflects radio waves.

上記の構成によると、タグ通信装置のタグ通信用アンテナが送信する電波が反射する反射面のうち、反射強度低減体が設けられた面は、反射波の電波強度が低減するので、反射強度低減体が設けられていない面を、最も強い反射波が生じる反射面、つまり上記反射波による通信不能部分が発生する反射面として特定することができる。したがって、電波のビーム方向を、最も強い反射波が生じる反射面に垂直な方へ変更することにより、前述と同様の効果を得ることができる。   According to the above configuration, among the reflective surfaces that reflect the radio waves transmitted by the tag communication antenna of the tag communication device, the reflection intensity reduction is reduced on the surface provided with the reflection intensity reducing body, so that the reflected radio wave intensity is reduced. The surface where the body is not provided can be identified as a reflective surface where the strongest reflected wave is generated, that is, a reflective surface where a portion where communication is impossible due to the reflected wave is generated. Therefore, the same effect as described above can be obtained by changing the beam direction of the radio wave to a direction perpendicular to the reflecting surface where the strongest reflected wave is generated.

なお、上記タグ通信装置における各手段を、プログラムによりコンピュータ上で実行させることができる。さらに、上記プログラムをコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶させることにより、任意のコンピュータ上で上記プログラムを実行させることができる。   In addition, each means in the said tag communication apparatus can be performed on a computer by a program. Furthermore, the program can be executed on an arbitrary computer by storing the program in a computer-readable recording medium.

以上のように、本発明に係るタグ通信装置は、送信する電波のビームをスキャンすることが可能なビームスキャンアンテナをタグ通信用アンテナとして利用し、スキャン制御手段の制御により上記タグ通信用アンテナから送信する電波のビームがスキャンされることにより、指向性の強い通常のアンテナに比べて通信領域を拡大することができ、少数のアンテナで広い通信領域をカバーできるという効果を奏する。また、上記タグ通信用アンテナから上記RFIDタグに直接送信されるビームの直接波と、上記ビームが或る反射面にて反射して上記RFIDタグに送信される反射波との電波強度が異なるようなビームを送信するので、マルチパス干渉が抑えられ、タグ通信装置とRFIDタグとの通信が可能となり、通信不能部分の無い広い通信領域をカバーできるという効果を奏する。   As described above, the tag communication device according to the present invention uses a beam scan antenna capable of scanning a beam of radio waves to be transmitted as a tag communication antenna, and is controlled by the scan control means from the tag communication antenna. By scanning a beam of radio waves to be transmitted, the communication area can be expanded as compared with a normal antenna having high directivity, and a wide communication area can be covered with a small number of antennas. Further, the radio wave intensity of the direct wave of the beam directly transmitted from the tag communication antenna to the RFID tag and the reflected wave of the beam reflected by a reflection surface and transmitted to the RFID tag are different. Since a simple beam is transmitted, multipath interference can be suppressed, and the tag communication device and the RFID tag can communicate with each other, thereby providing an effect of covering a wide communication area having no communication disabled portion.

以下、本発明の一実施形態について図1ないし図11に基づいて説明する。図1は、本実施形態であるRFIDシステム(タグ通信システム)の概要を示している。RFIDシステム1は、空港における航空手荷物、物流における荷物、製造工程におけるワーク(中間品)などの物品を非接触で自動的に識別するものである。具体的には、RFIDシステム1は、自動運搬車、ベルトコンベアなどの運搬手段5で運搬される多数の物品4にそれぞれ取り付けられたRFIDタグ3に対し、RFIDリーダ/ライタ(以下、単に「リーダ/ライタ」と称する。)2が無線通信を行ってデータの読み書きを行うものである。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an overview of an RFID system (tag communication system) according to the present embodiment. The RFID system 1 automatically identifies non-contact items such as air baggage at an airport, luggage in logistics, and a work (intermediate product) in a manufacturing process. Specifically, the RFID system 1 uses an RFID reader / writer (hereinafter simply referred to as a “reader”) with respect to the RFID tags 3 attached to a large number of articles 4 that are transported by a transport means 5 such as an automatic transport vehicle or a belt conveyor. 2) performs wireless communication to read / write data.

本実施形態では、リーダ/ライタ(タグ通信装置)2が送信する電波の周波数帯域は、800MHz〜960MHz前後のいわゆるUHF帯である。これにより、リーダ/ライタ2がRFIDタグ3と通信可能な領域は、リーダ/ライタ2のアンテナから数m程度となる。一般に、UHF帯や2.45GHz帯の電波(radio wave)を利用するマイクロ波方式は、125k〜135kHz帯や13.56MHz帯の電磁誘導を利用する電磁誘導方式に比べて、通信距離を拡大し易いという利点がある。また、UHF帯の電波は、2.4GHz帯の電波に比べて、物陰に回り込み易いという利点がある。   In the present embodiment, the frequency band of the radio wave transmitted by the reader / writer (tag communication device) 2 is a so-called UHF band around 800 MHz to 960 MHz. Thereby, the area where the reader / writer 2 can communicate with the RFID tag 3 is about several meters from the antenna of the reader / writer 2. In general, the microwave method using radio waves in the UHF band and 2.45 GHz band expands the communication distance compared to electromagnetic induction methods using electromagnetic induction in the 125 k to 135 kHz band and 13.56 MHz band. There is an advantage that it is easy. In addition, the UHF band radio wave has an advantage that it easily sneaks into the shadow as compared to the 2.4 GHz band radio wave.

RFIDタグ3は、無線通信IC(Integrated Circuit)およびアンテナを備える構成である。一般的なRFIDタグ3は、電池などの電源を有しておらず、リーダ/ライタ2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2と無線通信を行う。   The RFID tag 3 includes a wireless communication IC (Integrated Circuit) and an antenna. The general RFID tag 3 does not have a power source such as a battery, and a circuit is operated by electric power transmitted from the reader / writer 2 by radio waves to perform wireless communication with the reader / writer 2.

この場合、リーダ/ライタ2は、数m離れたRFIDタグ3が動作可能な電力を電波で送電する必要があるため、電波の送信出力が数W(ワット)程度と大きい。このため、電波を送信するRFIDシステム1では、リーダ/ライタ2から送信された電波が所定領域からリークすることを低減するEMI(Electro-Magnetic Interference)対策を行う必要がある。また、電波の送信出力が大きいため、リーダ/ライタ2から送信された電波が床7、側壁8、天井9などで反射した反射波の強度も大きく、直接波と反射波とのマルチパス干渉による通信不能部分の発生が問題となる。   In this case, since the reader / writer 2 needs to transmit the power that can operate the RFID tag 3 several meters away by radio waves, the radio wave transmission output is as large as several W (watts). For this reason, in the RFID system 1 that transmits radio waves, it is necessary to take an EMI (Electro-Magnetic Interference) countermeasure that reduces leakage of radio waves transmitted from the reader / writer 2 from a predetermined area. Further, since the transmission output of the radio wave is large, the intensity of the reflected wave reflected from the floor 7, the side wall 8, the ceiling 9, etc. by the radio wave transmitted from the reader / writer 2 is also large, and due to multipath interference between the direct wave and the reflected wave Occurrence of incommunicable parts becomes a problem.

これらの問題点を回避するため、本実施形態のRFIDシステム1では、リーダ/ライタ2から送信された電波が到達する側壁8および天井9には、上記電波を吸収する電波吸収体や、上記電波を拡散反射させる拡散反射体など、反射波の強度を低減する反射強度低減体6が設けられている。これにより、電波が所定領域からリークすることを低減できるとともに、反射波の強度を低減することができる。   In order to avoid these problems, in the RFID system 1 according to the present embodiment, the side wall 8 and the ceiling 9 to which the radio wave transmitted from the reader / writer 2 arrives have a radio wave absorber that absorbs the radio wave and the radio wave. A reflection intensity reducing body 6 that reduces the intensity of the reflected wave is provided, such as a diffuse reflector that diffusely reflects light. Thereby, it is possible to reduce the leakage of radio waves from a predetermined region, and it is possible to reduce the intensity of reflected waves.

電波吸収体の材料としては、EMI対策で利用される公知のものを利用することができ、例えば、抵抗皮膜、ゴムおよびカーボンの複合材、カーボンを付着させた繊維、発泡スチロール、カーボン含有発泡ウレタン、フェライト、カーボン・フェライトの複合材などが挙げられる。また、拡散反射体としては、電波の波長と同程度またはそれ以上の凹凸を有する形状のものや、種々の誘電率を有するものなどが挙げられる。   As the material of the radio wave absorber, known materials used for EMI countermeasures can be used. For example, a resistance film, a composite material of rubber and carbon, a fiber to which carbon is attached, a polystyrene foam, a carbon-containing urethane foam, Examples include ferrite and carbon / ferrite composites. In addition, examples of the diffuse reflector include those having irregularities that are the same as or higher than the wavelength of radio waves, and those having various dielectric constants.

このように、電波吸収体や電波散乱体は、柔らかいものや凸凹したものであるため、人間が移動したり荷物が運搬されたりする床面7に設けることは望ましくない。このため、床面7からの反射波の影響を無視できず、直接波と床面7からの反射波とによるマルチパス干渉が問題となる。   As described above, since the radio wave absorber and the radio wave scatterer are soft or uneven, it is not desirable to provide the radio wave absorber or the radio wave scatterer on the floor surface 7 on which a human moves or loads are transported. For this reason, the influence of the reflected wave from the floor surface 7 cannot be ignored, and multipath interference due to the direct wave and the reflected wave from the floor surface 7 becomes a problem.

これに対し、本実施形態のリーダ/ライタ2は、送信する電波のビームをスキャンすることが可能なビームスキャンアンテナを利用している。これにより、上記ビームの進行方向Pを変更できるので、指向性の強い通常のアンテナに比べて通信領域を拡大することができる。したがって、少数のアンテナで広い通信領域をカバーすることができる。   In contrast, the reader / writer 2 of the present embodiment uses a beam scan antenna that can scan a beam of radio waves to be transmitted. Thereby, the traveling direction P of the beam can be changed, so that the communication area can be expanded as compared with a normal antenna having high directivity. Therefore, a wide communication area can be covered with a small number of antennas.

ところで、ビームのスキャン方向Scは、ビームの進行方向Pに対応して変化するので、ビームのスキャンは、スキャン方向Scを含む面によって特定されることになる。例えば、図1の場合では、ビームのスキャン方向Scを含む面は、図面と平行な面となる。本実施形態のリーダ/ライタ2では、ビームのスキャン方向を含む面が、最も強い反射波の生じる反射面である床面7と交わるように、ビームをスキャンしている。   By the way, since the beam scanning direction Sc changes corresponding to the beam traveling direction P, the beam scanning is specified by the plane including the scanning direction Sc. For example, in the case of FIG. 1, the plane including the beam scanning direction Sc is a plane parallel to the drawing. In the reader / writer 2 of the present embodiment, the beam is scanned so that the surface including the beam scanning direction intersects the floor surface 7 which is the reflecting surface where the strongest reflected wave is generated.

この場合、ビームの進行方向Pがスキャンによって床面7の方へ変化することになる。すると、通信領域内の任意の位置で、直接波の電波強度と床面7からの反射波の電波強度とがそれぞれ変化することになる。   In this case, the traveling direction P of the beam changes toward the floor surface 7 by scanning. As a result, the radio wave intensity of the direct wave and the radio wave intensity of the reflected wave from the floor surface 7 change at an arbitrary position in the communication area.

図2は、リーダ/ライタ2のアンテナから或るRFIDタグ3に、直接送信される直接波DWと、床面7にて反射して送信される反射波RWとを示している。同図(a)(b)は、本実施形態のビームスキャンアンテナ40を利用した場合を示しており、それぞれ、スキャンによってビームの進行方向Pが異なる場合を示している。同図(c)は、従来技術の指向性の弱いアンテナ100を利用した場合を示している。   FIG. 2 shows a direct wave DW transmitted directly from the antenna of the reader / writer 2 to a certain RFID tag 3 and a reflected wave RW reflected by the floor surface 7 and transmitted. FIGS. 9A and 9B show a case where the beam scan antenna 40 of the present embodiment is used, and shows a case where the traveling direction P of the beam differs depending on the scan. FIG. 2C shows a case where the antenna 100 having a low directivity according to the prior art is used.

なお、図中では、RFIDタグ3で受信する直接波DWの電波強度と反射波RWの電波強度とが同程度である場合には、直接波DWおよび反射波RWを実線で示す一方、異なる場合には、電波強度の強い方を実線で示し、弱い方を破線で示している。また、ビームの形状を一点鎖線で示している。   In the figure, when the radio wave intensity of the direct wave DW received by the RFID tag 3 and the radio wave intensity of the reflected wave RW are approximately the same, the direct wave DW and the reflected wave RW are indicated by solid lines, but are different. The solid line indicates the stronger radio wave intensity, and the broken line indicates the weaker one. Further, the shape of the beam is indicated by a one-dot chain line.

図2を参照すると、従来の場合は、同図(c)に示されるように、RFIDタグ3が受信する直接波DWの電波強度と反射波RWの電波強度とが同程度である。このため、図示の位置のRFIDタグ3が、マルチパス干渉により直接波DWと反射波RWとが互いに弱め合う場合には、RFIDタグ3は、受信する電波強度が著しく低くなって、リーダ/ライタ2との通信が不能となる。   Referring to FIG. 2, in the conventional case, as shown in FIG. 2C, the radio wave intensity of the direct wave DW received by the RFID tag 3 and the radio wave intensity of the reflected wave RW are approximately the same. For this reason, when the RFID tag 3 at the illustrated position has the direct wave DW and the reflected wave RW weakening each other due to multipath interference, the RFID tag 3 receives a significantly lower radio wave intensity, and the reader / writer Communication with 2 is disabled.

一方、図2(a)に示されるように、ビームのスキャンによりビームの進行方向PにRFIDタグ3が存在する場合には、直接波DWの電波強度が反射波RWの電波強度よりも大きくなる。このため、図示の位置のRFIDタグ3が、マルチパス干渉により直接波DWと反射波RWとが互いに弱め合う場合でも、RFIDタグ3は、受信する直接波DWの電波強度がさほど低くならず、リーダ/ライタ2との通信が可能となる。   On the other hand, as shown in FIG. 2A, when the RFID tag 3 is present in the beam traveling direction P by the beam scanning, the radio wave intensity of the direct wave DW is larger than the radio wave intensity of the reflected wave RW. . For this reason, even when the RFID tag 3 at the position shown in the figure has the direct wave DW and the reflected wave RW weakening each other due to multipath interference, the radio wave intensity of the received direct wave DW is not so low. Communication with the reader / writer 2 becomes possible.

また、図2(b)に示されるように、ビームのスキャンによりビームの進行方向Pが同図(a)に比べて下方となり、ビームの進行方向Pに、RFIDタグ3の床面7に対する対称位置が存在する場合には、反射波RWの電波強度が直接波DWの電波強度よりも大きくなる。このため、図示の位置のRFIDタグ3が、マルチパス干渉により直接波DWと反射波RWとが互いに弱め合う場合でも、RFIDタグ3は、受信する反射波RWの電波強度がさほど低くならず、リーダ/ライタ2との通信が可能となる。   Further, as shown in FIG. 2B, the beam traveling direction P becomes lower than that in FIG. 2A due to the beam scanning, and the beam traveling direction P is symmetrical with respect to the floor surface 7 of the RFID tag 3. When there is a position, the radio wave intensity of the reflected wave RW is greater than the radio wave intensity of the direct wave DW. For this reason, even if the direct wave DW and the reflected wave RW weaken each other due to the multipath interference, the RFID tag 3 at the illustrated position does not have a very low radio wave intensity of the received reflected wave RW. Communication with the reader / writer 2 becomes possible.

以上より、マルチパス干渉による通信不能部分にて、直接波の電波強度と床面7からの反射波の電波強度とが異なるようになると、マルチパス干渉が抑えられて、リーダ/ライタ2とRFIDタグ3との通信が可能となる。したがって、通信不能部分の無い広い通信領域をカバーすることができる。また、本実施形態では、リーダ/ライタ2のアンテナおよびその制御を変更するのみでよく、RFIDタグ3に特別な変更を施す必要がない。   As described above, when the radio wave intensity of the direct wave and the radio wave intensity of the reflected wave from the floor surface 7 are different in the part where communication is not possible due to multipath interference, the multipath interference is suppressed, and the reader / writer 2 and the RFID Communication with the tag 3 becomes possible. Therefore, it is possible to cover a wide communication area with no communication disabled portion. In the present embodiment, only the antenna of the reader / writer 2 and its control need be changed, and there is no need to make a special change to the RFID tag 3.

以下、リーダ/ライタ2およびRFIDタグ3の具体的な構成について、図3〜図11に基づいて説明する。   Hereinafter, specific configurations of the reader / writer 2 and the RFID tag 3 will be described with reference to FIGS.

図3は、リーダ/ライタ2の概略構成を示している。図示のように、リーダ/ライタ2は、制御部20、記憶部21、無線処理部(通信手段)22、アンテナ部(タグ通信用アンテナ)23、タイマ部24、および外部I/F(インタフェース)部25を備える構成である。   FIG. 3 shows a schematic configuration of the reader / writer 2. As illustrated, the reader / writer 2 includes a control unit 20, a storage unit 21, a wireless processing unit (communication means) 22, an antenna unit (tag communication antenna) 23, a timer unit 24, and an external I / F (interface). It is the structure provided with the part 25. FIG.

制御部20は、リーダ/ライタ2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20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25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。   The control unit 20 controls the operations of the various components described above in the reader / writer 2 in an integrated manner. The control unit 20 is configured by, for example, a PC (Personal Computer) -based computer. And operation control of various composition is performed by making a computer run a control program. This program may be in the form of reading and using what is recorded on a removable medium such as a CD-ROM, or may be in the form of reading and using what is installed on a hard disk or the like. In addition, a mode in which the program is downloaded via the external I / F unit 25, installed on a hard disk, and the like is also conceivable.

記憶部21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21に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、OS(operating system)プログラム、およびその他各種プログラム、ならびに各種データが挙げられる。本実施形態では、記憶部21には、アンテナ部22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。   The storage unit 21 is configured by a nonvolatile storage device such as the hard disk described above. The contents stored in the storage unit 21 include the above-described control program, OS (operating system) program, various other programs, and various data. In the present embodiment, the storage unit 21 stores data of an antenna scan range, a step angle, and a holding time in the antenna unit 22.

無線処理部22は、制御部20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23を介して外部に送信するとともに、外部からアンテナ部23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20に送信するものである。無線処理部22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。   The radio processing unit 22 converts the data received from the control unit 20 into a format suitable for radio transmission, transmits the converted radio signal to the outside via the antenna unit 23, and receives the converted radio signal from the outside via the antenna unit 23. The converted radio signal is converted into the original format, and the converted data is transmitted to the control unit 20. As the wireless processing unit 22, an A / D (Analog to Digital) conversion circuit, a D / A (Digital to Analog) conversion circuit, a modulation / demodulation circuit, an RF circuit, or the like is used.

アンテナ部23は、無線処理部22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22に送信するものである。アンテナ部23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23は、外部に送信する電波のビーム方向をスキャンできるビームスキャンアンテナである。なお、ビームスキャンアンテナの詳細については後述する。   The antenna unit 23 converts the radio signal from the radio processing unit 22 into a radio wave and transmits it to the outside, and converts the radio wave received from the outside into a radio signal and transmits it to the radio processing unit 22. An antenna, a resonance circuit, or the like is used for the antenna unit 23. In the present embodiment, the antenna unit 23 is a beam scan antenna that can scan the beam direction of a radio wave transmitted to the outside. Details of the beam scan antenna will be described later.

タイマ部24は、制御部20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20に送信するものである。本実施形態では、タイマ部24は、アンテナ部23から送信される電波のビーム方向を調整するために利用される。   The timer unit 24 measures various times based on an instruction from the control unit 20 and transmits the measured time data to the control unit 20. In the present embodiment, the timer unit 24 is used to adjust the beam direction of the radio wave transmitted from the antenna unit 23.

外部I/F部25は、PCなどの外部のデバイスと通信を行うものである。外部I/F部25のインタフェース規格としては、USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、Ethernet(登録商標)、などが挙げられる。   The external I / F unit 25 communicates with an external device such as a PC. Examples of the interface standard of the external I / F unit 25 include USB (Universal Serial Bus), IEEE 1394, Ethernet (registered trademark), and the like.

図4は、RFIDタグ3の概略構成を示している。図示のように、RFIDタグ3は、アンテナ部30および無線通信IC31を備える構成である。   FIG. 4 shows a schematic configuration of the RFID tag 3. As illustrated, the RFID tag 3 includes an antenna unit 30 and a wireless communication IC 31.

アンテナ部30は、リーダ/ライタ2からの電波を、無線通信IC31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30は、リーダ/ライタ2から受信した電波を無線信号に変換して無線通信IC31に送信するとともに、無線通信IC31からの無線信号を電波に変換してリーダ/ライタ2に送信するものである。アンテナ部30には、アンテナ、共振回路などが使用される。   The antenna unit 30 receives radio waves from the reader / writer 2 as a power source for operating the wireless communication IC 31. The antenna unit 30 converts the radio wave received from the reader / writer 2 into a radio signal and transmits it to the radio communication IC 31, and converts the radio signal from the radio communication IC 31 into radio wave and transmits it to the reader / writer 2. Is. As the antenna unit 30, an antenna, a resonance circuit, or the like is used.

無線通信IC31は、リーダ/ライタ2からアンテナ部30を介して受信した信号に基づいて、リーダ/ライタ2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30を介してリーダ/ライタ2に送信したりするものである。図4に示されるように、無線通信IC31は、電源部32、無線処理部33、制御部34、およびメモリ部35を備える構成である。   The wireless communication IC 31 stores data from the reader / writer 2 based on a signal received from the reader / writer 2 via the antenna unit 30, or stores the stored data via the antenna unit 30. Or send to. As shown in FIG. 4, the wireless communication IC 31 includes a power supply unit 32, a wireless processing unit 33, a control unit 34, and a memory unit 35.

電源部32は、アンテナ部30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IC31の各部に供給するものである。電源部32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。   The power supply unit 32 rectifies the induced voltage generated when the antenna unit 30 receives radio waves with a rectifier circuit, adjusts the induced voltage to a predetermined voltage with the power supply circuit, and then supplies the rectified voltage to each unit of the wireless communication IC 31. . For the power supply unit 32, a bridge diode, a voltage adjusting capacitor, or the like is used.

無線処理部33は、外部からアンテナ部30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34に送信するとともに、制御部34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30を介して外部に送信するものである。無線処理部33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。   The radio processing unit 33 converts the radio signal received from the outside via the antenna unit 30 into the original format, transmits the converted data to the control unit 34, and the data received from the control unit 34 is suitable for radio transmission. The converted wireless signal is transmitted to the outside through the antenna unit 30. As the wireless processing unit 33, an A / D (Analog to Digital) conversion circuit, a D / A (Digital to Analog) conversion circuit, a modulation / demodulation circuit, an RF circuit, or the like is used.

制御部34は、無線通信IC31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34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われる。このプログラムは、例えばメモリ部35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2からアンテナ部30および無線処理部33を介して上記プログラムをダウンロードしてメモリ部35にインストールして実行する形態であってもよい。   The control unit 34 comprehensively controls the operations of the various configurations described above in the wireless communication IC 31. The control unit 34 includes a logic operation circuit, a register, and the like, and functions as a computer. And operation control of various composition is performed by making a computer run a control program. For example, this program may be used by reading and installing a program installed in a ROM (Read Only Memory) or the like of the memory unit 35, or from the reader / writer 2 via the antenna unit 30 and the wireless processing unit 33. The program may be downloaded, installed in the memory unit 35, and executed.

特に、制御部34は、リーダ/ライタ2からアンテナ部30および無線処理部33を介して受信したデータに基づいて、リーダ/ライタ2からのデータをメモリ部35に記憶したり、メモリ部35に記憶されたデータを読み出して、無線処理部33およびアンテナ部30を介してリーダ/ライタ2に送信したりする。   In particular, the control unit 34 stores data from the reader / writer 2 in the memory unit 35 based on data received from the reader / writer 2 via the antenna unit 30 and the wireless processing unit 33, or stores data in the memory unit 35. The stored data is read out and transmitted to the reader / writer 2 via the wireless processing unit 33 and the antenna unit 30.

メモリ部35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35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IC31は、リーダ/ライタ2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利用することが望ましい。   The memory unit 35 is configured by a semiconductor memory such as the above-described ROM, SRAM (Static RAM), or FeRAM (ferroelectric memory). The contents stored in the memory unit 35 include the above-described control program, various other programs, and various data. Note that the wireless communication IC 31 uses a radio wave transmitted from the reader / writer 2 as a power source. Therefore, it is desirable to use a non-volatile memory such as a ROM or a memory with low power consumption such as an SRAM or FeRAM.

次に、リーダ/ライタ2のアンテナ部23に利用されるビームスキャンアンテナについて、図5〜図7に基づいて説明する。外部に送信する電波のビーム方向をスキャンできるビームスキャンアンテナとしては、例えば上記特許文献3に記載のように、アンテナ自身を揺動させる方式や、ビーム方向の異なる複数のアンテナを切り換えて利用する方式や、移相器を利用する方式が挙げられる。   Next, a beam scan antenna used for the antenna unit 23 of the reader / writer 2 will be described with reference to FIGS. As a beam scan antenna capable of scanning the beam direction of a radio wave transmitted to the outside, for example, as described in Patent Document 3, a method of swinging the antenna itself or a method of switching and using a plurality of antennas having different beam directions And a method using a phase shifter.

このうち、アンテナ自身を揺動させる方式では、機械的な駆動手段が必要となるので、装置規模が大型化するとともに、定期的なメインテナンスが必要となる。また、複数のアンテナを切り換えて利用する方式では、機械的な駆動手段が不要であるが、全てのアンテナが同時に利用されることが無いので、アンテナの利用効率が低い。これらの方式に対し、移相器を利用する方式は、機械的な駆動手段が不要である点と、かつ全てのアンテナが同時に利用されるのでアンテナの利用効率が高い点とで優れている。   Among these, the method of swinging the antenna itself requires mechanical drive means, which increases the scale of the apparatus and requires regular maintenance. Further, in the method of switching and using a plurality of antennas, mechanical driving means are not required, but since all antennas are not used at the same time, the antenna utilization efficiency is low. In contrast to these methods, a method using a phase shifter is superior in that a mechanical driving means is not required and that all antennas are used simultaneously, so that the antenna utilization efficiency is high.

そこで、本実施形態では、移相器を利用したパッチアンテナをビームスキャンアンテナとして使用している。なお、パッチアンテナは、平面アンテナの一種であり、アンテナ素子として機能する複数のパッチ状導体と、誘電体とによって構成されるものである。   Therefore, in the present embodiment, a patch antenna using a phase shifter is used as a beam scan antenna. Note that the patch antenna is a kind of planar antenna, and includes a plurality of patch-like conductors that function as antenna elements and a dielectric.

図5は、移相器を利用したビームスキャンアンテナの概要を示している。ビームスキャンアンテナ40は、複数のアンテナ素子41を配列し、各アンテナ素子41に可変移相器(移相器)42を接続した構成である。   FIG. 5 shows an outline of a beam scan antenna using a phase shifter. The beam scan antenna 40 has a configuration in which a plurality of antenna elements 41 are arranged and a variable phase shifter (phase shifter) 42 is connected to each antenna element 41.

全てのアンテナ素子41が同じ位相で電波を送信する場合には、電波は、アンテナ素子41の配列方向に垂直な方向の平面波として伝搬する。一方、電波の伝搬方向を、アンテナ素子41の配列方向に垂直な方向から角度θ(rad)だけ傾斜させるには、下記のように各アンテナ素子41が送信する電波の位相をずらせばよい。   When all the antenna elements 41 transmit radio waves with the same phase, the radio waves propagate as plane waves in a direction perpendicular to the arrangement direction of the antenna elements 41. On the other hand, in order to incline the propagation direction of the radio wave by an angle θ (rad) from the direction perpendicular to the arrangement direction of the antenna elements 41, the phase of the radio wave transmitted by each antenna element 41 may be shifted as follows.

すなわち、図5に示されるように、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41aとk番目のアンテナ素子41との距離をdk(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41aを通る等位相面と、k番目のアンテナ素子41との距離をlk(m)とすると、基準となるアンテナ素子41aの位相に対するk番目のアンテナ素子41の位相のずれφkは次式となる。
φk=(lk/λ)×2π=(dk×sinθ/λ)×2π…(1)。
That is, as shown in FIG. 5, the wavelength of the radio wave to be transmitted or received is λ (m), the distance between the reference antenna element 41a and the kth antenna element 41 is dk (m), and FIG. Of the equiphase surfaces indicated by broken lines, if the distance between the equiphase surface passing through the reference antenna element 41a and the kth antenna element 41 is lk (m), k relative to the phase of the reference antenna element 41a. The phase shift φk of the second antenna element 41 is as follows.
φk = (lk / λ) × 2π = (dk × sin θ / λ) × 2π (1).

このように、移相器を利用したビームスキャンアンテナは、各可変移相器42が、上式を満たすように信号の位相をずらすことにより、目的の方向に電波のビーム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41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。   In this way, the beam scan antenna using the phase shifter can direct the radio wave beam in the target direction by shifting the phase of the signal so that each variable phase shifter 42 satisfies the above equation. On the other hand, when receiving radio waves, the direction of the received radio waves can be determined by detecting the phase shift of each antenna element 41.

図6は、本実施形態のビームスキャンアンテナ40が送信する電波のビーム形状45を示している。同図(a)は平面図であり、同図(b)は正面図であり、同図(c)はビームスキャンアンテナ40と対向する側から見た側面図である。また、同図(b)・(c)は、ビーム形状45がスキャンによって変化する様子も示している。   FIG. 6 shows a beam shape 45 of a radio wave transmitted by the beam scan antenna 40 of the present embodiment. 2A is a plan view, FIG. 2B is a front view, and FIG. 2C is a side view as viewed from the side facing the beam scan antenna 40. FIG. FIGS. 5B and 5C also show how the beam shape 45 changes by scanning.

図6(a)〜(c)に示されるように、本実施形態のビームスキャンアンテナ40から送信するビーム形状45は、スキャン方向Scに狭く、その他の方向に広い形状となっている。すなわち、上記ビームは、スキャン方向Scに指向性が強く、その他の方向に指向性が弱いビームである。ビーム形状45がスキャン方向Sc以外の方向に広いことにより、1回のスキャンで、図13に示すような指向性の弱いビームと同程度の広い通信領域を確保することができる。   As shown in FIGS. 6A to 6C, the beam shape 45 transmitted from the beam scan antenna 40 of this embodiment is narrow in the scan direction Sc and wide in other directions. That is, the beam is a beam having high directivity in the scan direction Sc and weak directivity in the other directions. Since the beam shape 45 is wide in directions other than the scan direction Sc, a wide communication area as large as a beam having weak directivity as shown in FIG. 13 can be secured in one scan.

図7は、横2.5m、高さ2.5mの領域において、リーダ/ライタ2がRFIDタグ3と通信可能な領域である通信領域と、通信不能な領域である通信不能領域との分布を示している。図中、電波は、左端(x=−1.25m)の高さ(H)1.25mの地点から右方向に送信している。また、白色領域が通信領域であり、黒色領域が通信不能領域であり、灰色領域が通信の不安定な領域である。   FIG. 7 shows the distribution of the communication area in which the reader / writer 2 can communicate with the RFID tag 3 and the incommunicable area in which communication is impossible in the area of 2.5 m in width and 2.5 m in height. Show. In the figure, radio waves are transmitted in the right direction from a point at a height (H) of 1.25 m at the left end (x = −1.25 m). Also, the white area is a communication area, the black area is an incommunicable area, and the gray area is an unstable communication area.

また、図7(a)〜(c)は、図6(b)に対応しており、本実施形態のビームスキャンアンテナ40を利用した場合の通信領域の分布を示しており、同図(d)は、従来の指向性の弱いアンテナ100を利用した場合の通信領域の分布を比較例として示している。さらに、同図(a)〜(c)は、それぞれ電波を斜め上方、水平方向、および斜め下方に送信する場合の通信領域の分布を示している。   FIGS. 7A to 7C correspond to FIG. 6B and show the distribution of the communication area when the beam scan antenna 40 of the present embodiment is used, and FIG. ) Shows, as a comparative example, the distribution of communication areas when the conventional antenna 100 with low directivity is used. Furthermore, (a) to (c) in the figure show the distribution of communication areas when radio waves are transmitted obliquely upward, horizontally, and obliquely downward, respectively.

図7(d)に示されるように、指向性の弱いアンテナから電波を送信する場合には、広い通信領域が得られるが、特に低い位置に多くの通信不能部分が発生する。これに対し、同図(a)〜(c)に示されるように、指向性の強いアンテナから電波を送信する場合には、通信領域は狭いが、電波のビームの進行方向に通信領域を確保することができる。したがって、本実施形態のように、電波のビームをスキャンすることにより、同図(a)〜(c)に示される通信領域を重ね合わせることができ、通信不能領域を消滅させることができる。   As shown in FIG. 7D, when a radio wave is transmitted from an antenna with low directivity, a wide communication area is obtained, but many incommunicable portions are generated particularly at a low position. On the other hand, as shown in FIGS. 4A to 4C, when transmitting radio waves from a highly directional antenna, the communication area is narrow, but the communication area is secured in the traveling direction of the radio wave beam. can do. Therefore, as in the present embodiment, by scanning a radio wave beam, the communication areas shown in FIGS. 5A to 5C can be overlapped, and the incommunicable area can be eliminated.

なお、図7(b)と同図(a)・(c)とを比較すると、電波のビームを水平方向に送信する場合、電波のビームの進行方向に対応する良好な通信領域となることが理解できる。これは、反射波低減体6が設けられていない床面7、すなわち、反射波による影響が最も生じやすい面に対し平行な方向に電波を送信することにより、マルチパス干渉による影響を抑えることができるためと考えられる。したがって、電波のビームの進行方向は、反射波による影響が最も生じやすい面に対し平行な方向となる場合を含むことが望ましい。   When FIG. 7B is compared with FIGS. 7A and 7C, when a radio wave beam is transmitted in the horizontal direction, it may be a good communication area corresponding to the traveling direction of the radio wave beam. Understandable. This can suppress the influence of multipath interference by transmitting radio waves in a direction parallel to the floor surface 7 on which the reflected wave reducing body 6 is not provided, that is, the surface that is most likely to be affected by the reflected wave. This is thought to be possible. Therefore, it is desirable that the traveling direction of the radio wave beam includes a case in which the traveling direction of the radio wave beam is parallel to a surface that is most likely to be affected by the reflected wave.

また、図6(b)および図7(a)〜(c)に記載のように、アンテナは、床面から離間して配置することが望ましい。また、アンテナと床面との距離は、図7(c)に示されるように、送信する電波のビームの進行方向が床面に向いたときに、上記ビームの進行方向と上記床面とのなす角と、RFIDタグ3の読取りに必要な空間と、その必要な空間において通信不能部分が無いこととに基づいて決定されることが望ましい。この場合、アンテナと床面面との間に、通信不能部分の抑えられた空間を確保することができ、該空間を通過する多数のRFIDタグ3と確実に通信することができる。   Moreover, as shown in FIG. 6B and FIGS. 7A to 7C, it is desirable that the antenna be arranged apart from the floor surface. Further, as shown in FIG. 7C, the distance between the antenna and the floor surface is such that, when the traveling direction of the transmitted radio wave beam is directed toward the floor surface, the beam traveling direction and the floor surface are It is desirable that the angle is determined based on the angle formed, the space necessary for reading the RFID tag 3, and the absence of an incommunicable portion in the necessary space. In this case, it is possible to secure a space in which the incommunicable portion is suppressed between the antenna and the floor surface, and it is possible to reliably communicate with a large number of RFID tags 3 passing through the space.

次に、リーダ/ライタ2からの電波のスキャン調整について図8〜図10に基づいて説明する。本実施形態のリーダ/ライタ2は、所定の時間にほぼ全てのRFIDタグ3と通信できるように、電波の送信方向(進行方向)の範囲を示すスキャン範囲と、送信方向の刻みと、或る送信方向への電波の送信を保持する保持時間とを調整して最適化する機能を有する。   Next, radio wave scan adjustment from the reader / writer 2 will be described with reference to FIGS. The reader / writer 2 of the present embodiment has a scan range indicating the range of the radio wave transmission direction (traveling direction), a step in the transmission direction, and a certain step so that it can communicate with almost all RFID tags 3 at a predetermined time. It has a function of adjusting and optimizing the holding time for holding transmission of radio waves in the transmission direction.

図8は、リーダ/ライタ2の制御部20において、電波の送信方向の調整を行う機能ブロックを示している。図示のように、制御部20は、通信完了数カウント部(カウント手段)50、スキャン範囲調整部(スキャン調整手段)51、刻み角調整部(スキャン調整手段)52、保持時間調整部(スキャン調整手段)53、およびスキャン方向指示部(スキャン制御手段)54とを備える構成である。また、図9(a)〜(c)は、スキャン範囲調整部51、刻み角調整部52、および保持時間調整部53における電波の送信方向の調整をそれぞれ示している。   FIG. 8 shows functional blocks for adjusting the radio wave transmission direction in the control unit 20 of the reader / writer 2. As illustrated, the control unit 20 includes a communication completion number counting unit (counting unit) 50, a scan range adjusting unit (scan adjusting unit) 51, a step angle adjusting unit (scan adjusting unit) 52, and a holding time adjusting unit (scan adjustment). Means) 53, and a scan direction instruction section (scan control means) 54. 9A to 9C show the adjustment of the radio wave transmission direction in the scan range adjustment unit 51, the step angle adjustment unit 52, and the holding time adjustment unit 53, respectively.

通信完了数カウント部50は、無線通信を行って正常に完了したRFIDタグ3の情報を無線処理部22から受信することにより、上記通信完了したRFIDタグ3の数をカウントするものである。通信完了数カウント部50は、上記通信完了したRFIDタグ3のカウント情報をスキャン範囲調整部51、刻み角調整部52、および保持時間調整部53に送信する。   The communication completion number counting unit 50 counts the number of RFID tags 3 that have completed communication by receiving information from the wireless processing unit 22 of the RFID tag 3 that has been successfully completed through wireless communication. The communication completion number counting unit 50 transmits the count information of the RFID tag 3 that has completed the communication to the scan range adjusting unit 51, the step angle adjusting unit 52, and the holding time adjusting unit 53.

スキャン方向指示部54は、スキャン範囲調整部51、刻み角調整部52、および保持時間調整部53から受信した電波の送信方向θの指示に基づき、アンテナ部23を制御するものである。具体的には、スキャン方向指示部54は、上記電波の送信方向θの指示に基づき、図5に示される各アンテナ素子41から送信する電波の位相φkを上記式(1)に基づいて計算し、計算した位相φkをアンテナ部23の各可変移相器42に送信するものである。   The scan direction instruction unit 54 controls the antenna unit 23 based on an instruction of the radio wave transmission direction θ received from the scan range adjustment unit 51, the step angle adjustment unit 52, and the holding time adjustment unit 53. Specifically, the scan direction instruction unit 54 calculates the phase φk of the radio wave transmitted from each antenna element 41 shown in FIG. 5 based on the above equation (1) based on the instruction of the radio wave transmission direction θ. The calculated phase φk is transmitted to each variable phase shifter 42 of the antenna unit 23.

スキャン範囲調整部51は、図9(a)に示されるように、電波の送信方向に関して、スキャンの開始角a(rad)とスキャンの終了角b(rad)とを調整するものである。また、スキャン範囲調整部51は、調整されたスキャンの開始角aおよび終了角bを記憶部21に記憶して、実際の動作で利用される。なお、角度の基準となる方向は水平方向や鉛直方向など、任意の方向を選択することができる。   As shown in FIG. 9A, the scan range adjustment unit 51 adjusts the scan start angle a (rad) and the scan end angle b (rad) with respect to the radio wave transmission direction. The scan range adjustment unit 51 stores the adjusted start angle a and end angle b in the storage unit 21 and is used in actual operations. Note that an arbitrary direction such as a horizontal direction or a vertical direction can be selected as a direction serving as a reference for the angle.

具体的には、スキャン範囲調整部51は、まず、或るスキャンの開始角aおよび終了角b、所定の刻み角Δθ(rad)、ならびに所定のスキャン時間T(s)で1回のスキャンを行うようにスキャン方向指示部54に指示する。その後、所定のスキャン時間Tに通信が完了したRFIDタグ3の数を通信完了数カウント部50から取得する。そして、これらの動作を、スキャンの開始角aおよび終了角bを種々に変更して繰り返すことにより、1回のスキャンで通信が完了したRFIDタグ3の数が最も多いスキャンの開始角aおよび終了角bを決定する。   Specifically, the scan range adjustment unit 51 first performs one scan at a certain scan start angle a and end angle b, a predetermined step angle Δθ (rad), and a predetermined scan time T (s). The scan direction instruction unit 54 is instructed to do so. Thereafter, the number of RFID tags 3 that have completed communication within a predetermined scan time T is acquired from the communication completion number counting unit 50. Then, by repeating these operations while changing the scan start angle a and end angle b in various ways, the scan start angle a and end with the largest number of RFID tags 3 that have completed communication in one scan. Determine the angle b.

刻み角調整部52は、図9(b)に示されるように、電波の送信方向を変更するときの変更量を示す刻み角Δθを調整するものである。また、刻み角調整部52は、調整された刻み角Δθを記憶部21に記憶して、実際の動作で利用される。   As shown in FIG. 9B, the step angle adjusting unit 52 adjusts the step angle Δθ indicating the amount of change when the radio wave transmission direction is changed. Further, the step angle adjustment unit 52 stores the adjusted step angle Δθ in the storage unit 21 and is used in an actual operation.

具体的には、刻み角調整部52は、まず、スキャン範囲調整部51が決定したスキャンの開始角aおよび終了角b、或る刻み角Δθ、ならびに所定のスキャン時間Tで1回のスキャンを行うようにスキャン方向指示部54に指示する。その後、所定のスキャン時間Tに通信が完了したRFIDタグ3の数を通信完了数カウント部50から取得する。そして、これらの動作を、刻み角Δθを種々に変更して繰り返すことにより、1回のスキャンで通信が完了したRFIDタグ3の数が最も多い刻み角Δθを決定する。   Specifically, the step angle adjustment unit 52 first performs one scan at the scan start angle a and end angle b determined by the scan range adjustment unit 51, a certain step angle Δθ, and a predetermined scan time T. The scan direction instruction unit 54 is instructed to do so. Thereafter, the number of RFID tags 3 that have completed communication within a predetermined scan time T is acquired from the communication completion number counting unit 50. These operations are repeated by changing the step angle Δθ in various ways, thereby determining the step angle Δθ with the largest number of RFID tags 3 that have completed communication in one scan.

保持時間調整部53は、図9(c)に示されるように、或る方向への電波の送信を保持する保持時間t(s)を調整するものである。また、保持時間調整部53は、調整された保持時間tを記憶部21に記憶して、実際の動作で利用される。   As shown in FIG. 9C, the holding time adjustment unit 53 adjusts a holding time t (s) for holding transmission of radio waves in a certain direction. The holding time adjustment unit 53 stores the adjusted holding time t in the storage unit 21 and is used in actual operation.

具体的には、保持時間調整部53は、まず、スキャン範囲調整部51が決定したスキャンの開始角aおよび終了角b、刻み角調整部52が決定した刻み角Δθ(rad)、ならびに或る保持時間tでスキャンを行うようにスキャン方向指示部54に指示する。その後、1回のスキャンで通信が完了したRFIDタグ3の数を通信完了数カウント部50から取得する。そして、これらの動作を、保持時間tを種々に変更して繰り返すことにより、1回のスキャンで通信が完了したRFIDタグ3の数が最も多い保持時間tを決定する。   Specifically, the holding time adjustment unit 53 first starts the scan start angle a and end angle b determined by the scan range adjustment unit 51, the step angle Δθ (rad) determined by the step angle adjustment unit 52, and certain The scan direction instruction unit 54 is instructed to perform scanning at the holding time t. Thereafter, the number of RFID tags 3 that have completed communication in one scan is acquired from the communication completion count unit 50. Then, by repeating these operations while changing the holding time t in various ways, the holding time t having the largest number of RFID tags 3 that have completed communication in one scan is determined.

図10は、上記構成のRFIDシステム1において、リーダ/ライタ2からの電波の送信方向を調整する処理の流れを示している。この調整は、実際の運用に沿った動作状態で行われる。   FIG. 10 shows a flow of processing for adjusting the transmission direction of the radio wave from the reader / writer 2 in the RFID system 1 having the above configuration. This adjustment is performed in an operating state in accordance with actual operation.

まず、基準ワークの設定が行われる(ステップS10。以下、単に「S10」と記載することがある。他のステップについても同様である。)。具体的には、例えば航空手荷物を非接触で自動的に認識するようなケースを考えると、まず、運搬手段5であるベルトコンベアに実際に流れるスーツケース、ダンボールなどのワーク4にRFIDタグ3を取り付ける。一方、リーダ/ライタ2は、適当な場所にアンテナを設置し、アンテナの周辺環境を運用時と同じとする。次に、RFIDタグ3を有するワーク4をコンベア5上で実際の運搬速度で流し、所定時間T内に所定数のワーク4が、リーダ/ライタ2との通信領域内を通過するようにする。   First, a reference workpiece is set (step S10. Hereinafter, it may be simply referred to as “S10”. The same applies to other steps). Specifically, for example, when considering a case of automatically recognizing air baggage without contact, first, the RFID tag 3 is attached to a work 4 such as a suitcase or cardboard that actually flows on a belt conveyor that is a transport means 5. Install. On the other hand, the reader / writer 2 installs an antenna at an appropriate place, and the surrounding environment of the antenna is the same as that during operation. Next, the workpiece 4 having the RFID tag 3 is caused to flow on the conveyor 5 at an actual transport speed so that a predetermined number of the workpieces 4 pass through the communication area with the reader / writer 2 within a predetermined time T.

次に、スキャン範囲調整部51が、上述の調整動作を行って、スキャン範囲a〜bの最適化を行い(S11)、刻み角調整部52が、上述の調整動作を行って、刻み角Δθの最適化を行い(S12)、保持時間調整部53が、上述の調整動作を行って、保持時間tの最適化を行う(S13)。   Next, the scan range adjustment unit 51 performs the adjustment operation described above to optimize the scan ranges a and b (S11), and the step angle adjustment unit 52 performs the adjustment operation described above to perform the step angle Δθ. (S12), the holding time adjustment unit 53 performs the above-described adjustment operation to optimize the holding time t (S13).

以上より、最適なスキャン動作の条件が決定され、この条件を初期条件として記憶部21に記憶し、実際の運用に利用される。   As described above, the optimum scanning operation condition is determined, and this condition is stored in the storage unit 21 as an initial condition and used for actual operation.

したがって、本実施形態では、最適なスキャン動作の条件が自動的に決定されるので、アンテナを設置した初期設定時やメインテナンス時に、所望の領域が通信領域となるようにアンテナのチューニングを行うことが容易となる。また、初期設定時やメインテナンス時だけでなく、実際の運用中でも適宜行うことができる。   Therefore, in this embodiment, the optimum scanning operation conditions are automatically determined, so that the antenna can be tuned so that the desired area becomes the communication area at the time of initial setting or maintenance of the antenna. It becomes easy. Further, it can be appropriately performed not only during initial setting and maintenance but also during actual operation.

なお、スキャン範囲a〜b、刻み角Δθ、および保持時間tの調整動作の順番は、種々に変更可能である。また、保持時間tを調整する代わりに、所定時間Tを調整しても良い。   Note that the order of the adjustment operations of the scan ranges a to b, the step angle Δθ, and the holding time t can be variously changed. Further, instead of adjusting the holding time t, the predetermined time T may be adjusted.

次に、リーダ/ライタ2に用いられるビームスキャンアンテナ40の本数および設置位置について図11に基づいて説明する。図11は、リーダ/ライタ2のビームスキャンアンテナ40が送信する電波のスキャン範囲を示している。同図(a)は、1個のビームスキャンアンテナ40のみを設けた場合を示しており、同図(b)は、2個のビームスキャンアンテナ40を上下方向に設けた場合を示しており、同図(c)は、2個のビームスキャンアンテナ40を対向し、かつ上下方向にずらして設けた場合を示している。   Next, the number and installation positions of the beam scan antennas 40 used in the reader / writer 2 will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a scan range of radio waves transmitted by the beam scan antenna 40 of the reader / writer 2. FIG. 4A shows a case where only one beam scan antenna 40 is provided, and FIG. 5B shows a case where two beam scan antennas 40 are provided in the vertical direction. FIG. 4C shows a case where two beam scan antennas 40 are provided facing each other and shifted in the vertical direction.

図11(a)を図11(b)・(c)と比較すると、ビームスキャンアンテナ40を1個設けた場合には、スキャン範囲60が広いため、1回のスキャンに必要な時間が長くなる。また、下方への傾きが大きいので、電波の送信方向と床面7とのなす角が大きくなり、床面7で反射した反射波が後方(図面の右側)に広がって、マルチパス干渉が増大する虞がある。   When FIG. 11A is compared with FIGS. 11B and 11C, when one beam scan antenna 40 is provided, the scan range 60 is wide, so that the time required for one scan becomes longer. . In addition, since the downward inclination is large, the angle formed between the radio wave transmission direction and the floor surface 7 increases, and the reflected wave reflected by the floor surface 7 spreads backward (right side of the drawing), increasing multipath interference. There is a risk of doing.

これに対し、図11(b)・(c)に示されるように、ビームスキャンアンテナ40を上下方向に2個設けた場合には、スキャン範囲60が狭いので、1回のスキャンに必要な時間が短くなる。また、下方への傾きが小さいので、上側のビームスキャンアンテナ40は、電波の送信方向が床面と交わらず、マルチパス干渉を防止することができる。さらに、下側のビームスキャンアンテナ40は、電波の送信方向と床面とのなす角が小さく、床面で反射した反射波が後方にさほど広がらないので、マルチパスの干渉を抑えることができる。   On the other hand, as shown in FIGS. 11B and 11C, when two beam scan antennas 40 are provided in the vertical direction, the scan range 60 is narrow, so the time required for one scan is obtained. Becomes shorter. In addition, since the downward inclination is small, the upper beam scan antenna 40 can prevent multipath interference because the transmission direction of radio waves does not intersect the floor surface. Furthermore, the lower beam scan antenna 40 has a small angle between the radio wave transmission direction and the floor surface, and the reflected wave reflected by the floor surface does not spread so far backward, so that multipath interference can be suppressed.

したがって、リーダ/ライタ2は、複数個のビームスキャンアンテナ40を利用することが望ましい。また、床面からの反射波によるマルチパス干渉を抑えるため、リーダ/ライタ2は、複数個のビームスキャンアンテナ40を上下方向、すなわち床面に垂直な方向に配備することが望ましい。   Therefore, the reader / writer 2 desirably uses a plurality of beam scan antennas 40. Further, in order to suppress multipath interference due to a reflected wave from the floor surface, the reader / writer 2 is preferably provided with a plurality of beam scan antennas 40 in the vertical direction, that is, in a direction perpendicular to the floor surface.

ところで、図11(a)〜(c)から理解できるように、リーダ/ライタ2がビームスキャンアンテナ40を介してRFIDタグ3と通信可能となる通信領域は、ビームスキャンアンテナ40に近い方が狭く、遠い方が広くなる。このため、図11(a)・(b)に示されるように、ビームスキャンアンテナ40に近い領域には、スキャンしてもビームが到達しない領域が存在し、この領域では通信不能領域となるおそれがある。また、図11(b)に示されるように、ビームスキャンアンテナ40から遠い領域には、各ビームスキャンアンテナ40の通信領域が互いに重なる領域が存在し、この領域では混信の可能性がある。   By the way, as can be understood from FIGS. 11A to 11C, the communication area in which the reader / writer 2 can communicate with the RFID tag 3 via the beam scan antenna 40 is narrower near the beam scan antenna 40. , The farther away becomes wider. For this reason, as shown in FIGS. 11A and 11B, there is a region where the beam does not reach even when scanning, in the region close to the beam scan antenna 40, and this region may become an incommunicable region. There is. Further, as shown in FIG. 11B, in a region far from the beam scan antenna 40, there is a region where communication regions of the beam scan antennas 40 overlap each other, and there is a possibility of interference in this region.

そこで、図11(c)に示されるように、複数個のビームスキャンアンテナ40を対向して配置することが望ましい。この場合、一方のビームスキャンアンテナ40に近い領域は、対向するビームスキャンアンテナ40の通信領域となるので、上記通信不能領域が発生することを防止できる。さらに、互いに対向するビームスキャンアンテナ40を、床面7に略垂直な方向にずらして配置すれば、図11(c)に示されるように、互いの通信領域が重なる領域が少なくなり、複数のビームスキャンアンテナ40からの電波が混信することを防止できる。   Therefore, as shown in FIG. 11C, it is desirable to arrange a plurality of beam scan antennas 40 so as to face each other. In this case, since the area close to one beam scan antenna 40 is a communication area of the opposite beam scan antenna 40, it is possible to prevent the occurrence of the incommunicable area. Furthermore, if the beam scan antennas 40 facing each other are arranged so as to be shifted in a direction substantially perpendicular to the floor surface 7, as shown in FIG. It is possible to prevent radio waves from the beam scan antenna 40 from interfering.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、リーダ/ライタ2は、RFIDタグ3に対し情報の読み書きを行っているが、RFIDタグ3から情報を読み取るリーダ機能のみを有しても良いし、RFIDタグ3に対し情報を書き込むライタ機能のみを有しても良い。また、リーダ/ライタ2は、RFIDタグ3が送信する電波をビームスキャンアンテナで受信しても良いし、別途設けたアンテナで受信しても良い。   For example, in the above embodiment, the reader / writer 2 reads / writes information from / to the RFID tag 3, but may have only a reader function for reading information from the RFID tag 3, It may have only a writer function for writing information. Further, the reader / writer 2 may receive a radio wave transmitted by the RFID tag 3 with a beam scan antenna or may be received with a separately provided antenna.

また、上記実施形態では、送信する電波のビームの進行方向を、床面に垂直な方へ変更しているが、最も強い反射波が生じる反射面が側面8である場合には、電波のビームの進行方向を側面8に垂直な方へ変更することが望ましい。このように、送信する電波のビームの進行方向が含まれる面は、上記反射面に略垂直であることが望ましい。   Further, in the above embodiment, the traveling direction of the transmitted radio wave beam is changed to a direction perpendicular to the floor surface. However, when the reflective surface where the strongest reflected wave is generated is the side surface 8, the radio wave beam is transmitted. It is desirable to change the direction of travel to a direction perpendicular to the side surface 8. Thus, it is desirable that the plane including the traveling direction of the transmitted radio wave beam is substantially perpendicular to the reflecting surface.

また、上記実施形態では、スキャン方向Scを含む面は、図6に示されるように床面7と垂直な面であるが、床面7と平行な面以外の面、すなわち床面7と交わる面であれば、任意の面を選択することができる。例えば、図12は、図6(c)に対応するものであり、スキャン方向Scを含む面を、床面7から45度傾斜した場合を示している。この場合でも、直接波の電波強度と床面7からの反射波の電波強度が変化して、マルチパス干渉による通信不能領域の発生を抑えることができる。   In the above embodiment, the surface including the scanning direction Sc is a surface perpendicular to the floor surface 7 as shown in FIG. 6, but intersects with a surface other than a surface parallel to the floor surface 7, that is, the floor surface 7. Any surface can be selected as long as it is a surface. For example, FIG. 12 corresponds to FIG. 6C, and shows a case where the surface including the scanning direction Sc is inclined 45 degrees from the floor surface 7. Even in this case, the radio wave intensity of the direct wave and the radio wave intensity of the reflected wave from the floor surface 7 are changed, so that it is possible to suppress the occurrence of an incommunicable region due to multipath interference.

さらに、図2(a)(b)に示されるように、床面7に垂直な方向にビームが絞られていればマルチパス干渉による通信不能領域の発生を抑えることができる。したがって、ビームは、スキャン方向Scに関係なく、少なくとも一方向に絞られており、上記ビームが絞られている方向のうち少なくとも一方向が、最も強い反射波の生じる反射面と交わればよい。   Furthermore, as shown in FIGS. 2A and 2B, if the beam is narrowed in a direction perpendicular to the floor surface 7, it is possible to suppress the occurrence of an incommunicable region due to multipath interference. Therefore, the beam is narrowed in at least one direction regardless of the scanning direction Sc, and at least one of the directions in which the beam is narrowed may intersect with the reflecting surface where the strongest reflected wave is generated.

また、リーダ/ライタ2の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。   Each block of the reader / writer 2 may be configured by hardware logic, or may be realized by software using a CPU as follows.

すなわち、リーダ/ライタ2は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムを格納したROM、上記プログラムを展開するRAM、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるリーダ/ライタ2の制御プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記リーダ/ライタ2に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。   That is, the reader / writer 2 is a storage device (such as a CPU that executes instructions of a control program that realizes each function, a ROM that stores the program, a RAM that expands the program, a memory that stores the program and various data, and the like. Recording medium). An object of the present invention is to provide a recording medium on which a program code (execution format program, intermediate code program, source program) of a control program for the reader / writer 2 which is software for realizing the above-described functions is recorded so as to be readable by a computer. This can also be achieved by supplying the data to the reader / writer 2 and reading and executing the program code recorded on the recording medium by the computer (or CPU or MPU).

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。   Examples of the recording medium include a tape system such as a magnetic tape and a cassette tape, a disk system including a magnetic disk such as a flexible disk / hard disk and an optical disk such as a CD-ROM / MO / MD / DVD / CD-R, and an IC card. A card system such as an optical card (including a memory card) or a semiconductor memory system such as a mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM can be used.

また、リーダ/ライタ2を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された搬送波あるいはデータ信号列の形態でも実現され得る。   The reader / writer 2 may be configured to be connectable to a communication network, and the program code may be supplied via the communication network. The communication network is not particularly limited. For example, the Internet, intranet, extranet, LAN, ISDN, VAN, CATV communication network, virtual private network, telephone line network, mobile communication network, satellite communication. A net or the like is available. Also, the transmission medium constituting the communication network is not particularly limited. For example, even in the case of wired such as IEEE 1394, USB, power line carrier, cable TV line, telephone line, ADSL line, etc., infrared rays such as IrDA and remote control, Bluetooth ( (Registered trademark), 802.11 wireless, HDR, mobile phone network, satellite line, terrestrial digital network, and the like can also be used. The present invention can also be realized in the form of a carrier wave or a data signal sequence in which the program code is embodied by electronic transmission.

なお、本発明を以下のように構成してもよい。   The present invention may be configured as follows.

すなわち、本発明に係るタグ通信用アンテナは、電波を介してRFIDタグと無線通信を行うタグ通信装置に用いられるタグ通信用アンテナであって、送信する電波のビームをスキャンするとともに、上記ビームは、少なくとも一方向に絞られており、上記ビームが絞られている方向のうち少なくとも一方向が、最も強い反射波の生じる反射面と交わる構成である。   That is, the tag communication antenna according to the present invention is a tag communication antenna used in a tag communication device that performs radio communication with an RFID tag via radio waves, and scans a beam of radio waves to be transmitted. In this configuration, the light is focused in at least one direction, and at least one of the directions in which the beam is focused intersects the reflective surface where the strongest reflected wave is generated.

ここで、ビームがスキャンされると、ビームが絞られている方向が変化するが、変化した方向でも上記反射面と交わるものである。   Here, when the beam is scanned, the direction in which the beam is focused changes, but the changed direction also intersects with the reflecting surface.

上記の構成によると、送信する電波のビームをスキャンすることが可能なビームスキャンアンテナを利用することにより、指向性の強い通常のアンテナに比べて通信領域を拡大することができる。したがって、少数のアンテナで広い通信領域をカバーすることができる。   According to said structure, a communication area can be expanded compared with the normal antenna with strong directivity by utilizing the beam scan antenna which can scan the beam of the radio wave to transmit. Therefore, a wide communication area can be covered with a small number of antennas.

ところで、マルチパス干渉による通信不能部分は、直接波の電波強度と反射波の電波強度とが同程度である場合に発生する。そこで、本発明に係るタグ通信用アンテナが送信する上記ビームは、少なくとも一方向に絞られており、上記ビームが絞られている方向のうち少なくとも一方向が、上記反射面と交わるようにしている。   By the way, the incommunicable part due to multipath interference occurs when the radio wave intensity of the direct wave and the radio wave intensity of the reflected wave are approximately the same. Therefore, the beam transmitted by the tag communication antenna according to the present invention is focused in at least one direction, and at least one direction in which the beam is focused intersects the reflecting surface. .

この場合、上記反射面と交わる方向にビームが絞られるから、上記反射面に垂直な方向にもビームが絞られることになる。この場合、ビームのスキャンを行って、直接波の進行方向と、反射波が反射する前の波の進行方向との何れか一方が、ビームの進行方向と一致するとき、直接波の電波強度と上記反射面からの反射波の電波強度とがそれぞれ変化することになる。このとき、上記通信不能部分にて、直接波の電波強度と上記反射面からの反射波の電波強度とが異なるようになると、マルチパス干渉が抑えられて、タグ通信装置とRFIDタグとの通信が可能となる。したがって、本発明に係るタグ通信用アンテナは、通信不能部分の無い広い通信領域をカバーすることができる。   In this case, since the beam is narrowed in the direction intersecting with the reflection surface, the beam is also narrowed in the direction perpendicular to the reflection surface. In this case, when the beam is scanned, and either one of the traveling direction of the direct wave and the traveling direction of the wave before the reflected wave is reflected matches the traveling direction of the beam, The radio wave intensity of the reflected wave from the reflecting surface changes. At this time, if the radio wave intensity of the direct wave differs from the radio wave intensity of the reflected wave from the reflecting surface at the incommunicable portion, multipath interference is suppressed and communication between the tag communication device and the RFID tag is performed. Is possible. Therefore, the antenna for tag communication according to the present invention can cover a wide communication area without a communication impossible portion.

なお、上記ビームが絞られている方向のうち上記反射面と交わる方向を、上記ビームのスキャン方向とすることが望ましい。この場合、ビームが絞られている方向にスキャンが行われるので、所定領域を効果的にスキャンすることができる。   In addition, it is desirable that a direction intersecting with the reflection surface in a direction in which the beam is focused is a scan direction of the beam. In this case, since the scanning is performed in the direction in which the beam is focused, the predetermined area can be effectively scanned.

また、上記スキャン方向を含む面は上記反射面に略垂直であることが望ましい。この場合、直接波の電波強度と上記反射面からの反射波の電波強度とがそれぞれ効果的に変化するので、マルチパス干渉による通信不能部分が確実に抑えられて、タグ通信装置とRFIDタグとが確実に通信することが可能となる。   Further, it is desirable that the surface including the scanning direction is substantially perpendicular to the reflecting surface. In this case, since the radio wave intensity of the direct wave and the radio wave intensity of the reflected wave from the reflecting surface are effectively changed, the incommunicable portion due to multipath interference is reliably suppressed, and the tag communication device and the RFID tag Can reliably communicate.

さらに、上記ビームの進行方向が上記反射面に略平行な方向を含むことが望ましい。ビームの進行方向が反射面に略平行な方向となると、反射面に伝搬する電波の強度が小さくなり、反射波の電波強度も小さくなるので、マルチパス干渉による通信不能部分がさらに確実に抑えられることができる。   Furthermore, it is desirable that the traveling direction of the beam includes a direction substantially parallel to the reflecting surface. When the beam travels in a direction substantially parallel to the reflecting surface, the intensity of the radio wave propagating to the reflecting surface is reduced and the intensity of the reflected wave is also reduced, so that the incommunicable portion due to multipath interference can be further reliably suppressed. be able to.

また、上記ビームは、上記スキャン方向にのみ絞られていることが望ましい。この場合、スキャン方向に狭く、その他の方向に広い形状のビームとなり、このビームがスキャンされるから、1回のスキャンで、図13に示されるような、全方向に指向性の弱いビーム並の通信領域を確保することができる。   Further, it is desirable that the beam is focused only in the scanning direction. In this case, the beam has a narrow shape in the scanning direction and a wide shape in the other directions, and this beam is scanned. Therefore, as shown in FIG. A communication area can be secured.

なお、上記タグ通信用アンテナが、上記反射面から離間して配置される構成である場合、上記離間の距離は、上記ビームの進行方向が上記反射面に向いたときに、上記ビームの進行方向と上記反射面とのなす角と、RFIDタグの読取りに必要な空間と、その必要な空間において通信不能部分が無いこととに基づいて決定されることが望ましい。   When the tag communication antenna is arranged to be separated from the reflecting surface, the distance of the separation is the traveling direction of the beam when the traveling direction of the beam is directed to the reflecting surface. It is desirable that the distance is determined based on the angle formed by the reflection surface, the space necessary for reading the RFID tag, and the absence of a communication disabled portion in the necessary space.

また、本発明に係るタグ通信装置は、RFIDタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、上記構成のタグ通信用アンテナと、該タグ通信用アンテナから送信する電波のビームのスキャンを制御するスキャン制御手段とを備えることを特徴としている。   A tag communication apparatus according to the present invention is a tag communication apparatus that performs radio communication with an RFID tag, and controls a tag communication antenna having the above-described configuration and scanning of a beam of a radio wave transmitted from the tag communication antenna. And a scan control means.

上記構成のタグ通信装置は、上記構成のタグ通信用アンテナを備えており、スキャン制御手段の制御によりタグ通信用アンテナから送信する電波のビームがスキャンされるので、前述と同様の効果を得ることができる。   The tag communication device having the above-described configuration includes the tag communication antenna having the above-described configuration, and the beam of the radio wave transmitted from the tag communication antenna is scanned by the control of the scan control unit, so that the same effect as described above can be obtained. Can do.

本発明に係るタグ通信装置のビームの調整方法は、上記構成のタグ通信用アンテナが送信する電波のビームのスキャンを調整するスキャン調整方法であって、或るスキャン時間に或るスキャン範囲を或る刻み角で上記スキャンを行うスキャンステップと、上記スキャンの間に無線通信が完了したRFIDタグの通信完了数をカウントするカウントステップと、上記スキャンステップおよびカウントステップを、種々のスキャン時間、スキャン範囲、および刻み角について繰り返す繰返しステップと、該繰返しステップにより、上記RFIDタグの通信完了数が最大となるように、スキャン時間、スキャン範囲、および刻み角を決定する決定ステップとを含むことを特徴としている。   A beam adjustment method for a tag communication apparatus according to the present invention is a scan adjustment method for adjusting a scan of a radio wave beam transmitted by a tag communication antenna having the above-described configuration, and has a certain scan range at a certain scan time. A scan step for performing the scan at a step angle, a count step for counting the number of completed RFID tag communications during the scan, and the scan step and the count step with various scan times and scan ranges. And a repetition step that repeats with respect to the step angle, and a determination step that determines a scan time, a scan range, and a step angle so that the number of communication completions of the RFID tag is maximized by the repetition step. Yes.

上記の方法によると、RFIDタグの通信完了数が最大となるように、スキャン時間、スキャン範囲、および刻み角を自動的に調整するので、アンテナ設置時やメインテナンス時に、所望の領域が通信領域となるようにアンテナのチューニングを行うことが容易となる。   According to the above method, the scan time, the scan range, and the step angle are automatically adjusted so that the number of completed RFID tag communication is maximized, so that the desired area is set as the communication area at the time of antenna installation or maintenance. Thus, the antenna can be easily tuned.

なお、上記タグ通信装置におけるスキャン調整手段を、スキャン調整プログラムによりコンピュータ上で実行させることができる。さらに、上記スキャン調整プログラムをコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶させることにより、任意のコンピュータ上で上記スキャン調整プログラムを実行させることができる。   The scan adjustment means in the tag communication device can be executed on a computer by a scan adjustment program. Furthermore, by storing the scan adjustment program in a computer-readable recording medium, the scan adjustment program can be executed on any computer.

本発明に係るRFIDシステムは、リーダ/ライタのアンテナから送信する電波のビームのスキャン方向を含む面が、最も強い反射波の生じる反射面と交わるように、ビームをスキャンすることにより、マルチパス干渉による通信不能領域の発生を抑えることができるので、電波を送信する形態のRFIDシステムであれば、任意の周波数の電波に適用することができる。   The RFID system according to the present invention scans a beam so that a plane including the scan direction of a radio wave beam transmitted from an antenna of a reader / writer intersects a reflective surface where the strongest reflected wave is generated, thereby multipath interference. Therefore, any RFID system that transmits radio waves can be applied to radio waves of any frequency.

本発明の一実施形態であるRFIDシステムの概要を示す正面図である。It is a front view which shows the outline | summary of the RFID system which is one Embodiment of this invention. RFIDリーダ/ライタのアンテナから或るRFIDタグに送信される直接波および反射波を示す正面図であり、同図(a)・(b)は、指向性の強いビームの進行方向が、上記直接波の進行方向、および上記反射波の反射前の波の進行方向と、それぞれ同じである上記RFIDシステムの場合を示しており、同図(c)は、指向性の弱いビームを送信する従来の場合を示している。FIG. 2 is a front view showing a direct wave and a reflected wave transmitted from an antenna of an RFID reader / writer to a certain RFID tag. FIGS. 5A and 5B show the direct beam traveling direction is the direct wave. The traveling direction of the wave and the traveling direction of the wave before reflection of the reflected wave are the same as those of the RFID system, and FIG. Shows the case. 上記RFIDシステムにおけるRFIDリーダ/ライタの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the RFID reader / writer in the said RFID system. 上記RFIDシステムにおけるRFIDタグの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the RFID tag in the said RFID system. 上記RFIDリーダ/ライタに設けられる、移相器を利用したビームスキャンアンテナの概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the beam scan antenna using the phase shifter provided in the said RFID reader / writer. 上記ビームスキャンアンテナが送信する電波のビーム形状を示しており、同図(a)は平面図であり、同図(b)は正面図であり、同図(c)はビームスキャンアンテナと対向する側から見た側面図である。The beam shape of the radio wave transmitted by the beam scan antenna is shown. FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a front view, and FIG. 4C is opposed to the beam scan antenna. It is the side view seen from the side. 上記RFIDリーダ/ライタと上記RFIDタグとの通信領域の分布を示すグラフであり、同図(a)〜(c)は指向性の強い電波を、斜め上方、水平方向、および斜め下方に送信した場合をそれぞれ示しており、同図(d)は指向性の弱い電波を送信した場合を比較例として示している。It is a graph which shows distribution of the communication area | region of the said RFID reader / writer and the said RFID tag, The figure (a)-(c) transmitted the radio wave with strong directivity diagonally upward, a horizontal direction, and diagonally downward. Each case is shown, and FIG. 4D shows a case where a radio wave with weak directivity is transmitted as a comparative example. 上記RFIDリーダ/ライタの制御部において、送信する電波のビームのスキャン調整を行う機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure which performs the scanning adjustment of the beam of the radio wave to transmit in the control part of the said RFID reader / writer. 同図(a)〜(c)は、上記スキャン調整に関するスキャン範囲、刻み角、および保持時間の調整の内容を示す図である。FIGS. 9A to 9C are diagrams showing the contents of adjustment of the scan range, the step angle, and the holding time regarding the scan adjustment. 上記スキャン調整の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process of the said scan adjustment. 上記RFIDリーダ/ライタのビームスキャンアンテナが送信する電波のスキャン範囲を示す正面図であり、同図(a)は、1個ビームスキャンアンテナのみを設けた場合を示しており、同図(b)は、2個のビームスキャンアンテナを上下方向に設けた場合を示しており、同図(c)は、2個のビームスキャンアンテナを対向し、かつ上下方向にずらして設けた場合を示している。It is a front view which shows the scanning range of the electromagnetic wave which the beam scan antenna of the said RFID reader / writer transmits, The figure (a) shows the case where only one beam scan antenna is provided, The figure (b) Shows a case where two beam scan antennas are provided in the vertical direction, and FIG. 8C shows a case where the two beam scan antennas are opposed to each other and shifted in the vertical direction. . 上記ビームスキャンアンテナが送信する電波の別のビーム形状を、ビームスキャンアンテナと対向する側から見た側面図であり、スキャン方向を含む面を、床面から45度傾斜した場合を示している。It is the side view which looked at another beam shape of the electric wave which the said beam scan antenna transmits from the side facing a beam scan antenna, and has shown the case where the surface containing a scanning direction is inclined 45 degree | times from the floor surface. RFIDリーダ/ライタが、指向性の弱いアンテナを利用する場合に、RFIDタグと通信可能な領域を示す側面図である。When an RFID reader / writer uses an antenna with weak directivity, it is a side view showing an area where it can communicate with an RFID tag. RFIDリーダ/ライタが、指向性の強いアンテナを利用する場合に、RFIDタグと通信可能な領域を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing an area where an RFID reader / writer can communicate with an RFID tag when using a highly directional antenna.

符号の説明Explanation of symbols

1 RFIDシステム(タグ通信システム)
2 RFIDリーダ/ライタ(タグ通信装置)
3 RFIDタグ
6 反射強度低減体
22 無線処理部(通信手段)
23 アンテナ部(タグ通信用アンテナ)
40 ビームスキャンアンテナ(タグ通信用アンテナ)
41 アンテナ素子
42 可変移相器(移相器)
50 通信完了数カウント部(カウント手段)
51 スキャン範囲調整部(スキャン調整手段)
52 刻み角調整部(スキャン調整手段)
53 保持時間調整部(スキャン調整手段)
54 スキャン方向指示部(スキャン制御手段)
1 RFID system (tag communication system)
2 RFID reader / writer (tag communication device)
3 RFID tag 6 Reflection intensity reduction body 22 Wireless processing part (communication means)
23 Antenna section (tag communication antenna)
40 Beam scan antenna (antenna for tag communication)
41 Antenna element 42 Variable phase shifter (phase shifter)
50 Communication completion count section (counting means)
51 Scan range adjustment section (scan adjustment means)
52 Step angle adjuster (scan adjustment means)
53 Holding time adjustment unit (scan adjustment means)
54 Scan direction indicating section (scan control means)

Claims (11)

電波を介してRFIDタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、
送信する電波のビームをスキャン可能であるタグ通信用アンテナと、
上記スキャンを制御するスキャン制御手段とを備えており、
上記タグ通信用アンテナは、
上記RFIDタグが存在し得る空間の一部に上記ビームを送信し、上記スキャン制御手段によって上記スキャンが行われることにより、上記空間に存在する上記RFIDタグと通信可能となるように配置されており、かつ、
上記空間において、上記タグ通信用アンテナから上記RFIDタグに直接送信されるビームの直接波と、上記ビームが或る反射面にて反射して上記RFIDタグに送信される反射波との電波強度が異なるようなビームを送信することを特徴とするタグ通信装置。
A tag communication device that performs radio communication with an RFID tag via radio waves,
A tag communication antenna capable of scanning a beam of radio waves to be transmitted;
Scanning control means for controlling the scan,
The tag communication antenna is
The beam is transmitted to a part of the space where the RFID tag can exist, and the scan is performed by the scan control means, so that the RFID tag can communicate with the RFID tag existing in the space. ,And,
In the space, the radio wave intensity of the direct wave of the beam directly transmitted from the tag communication antenna to the RFID tag and the reflected wave of the beam reflected by a reflection surface and transmitted to the RFID tag is A tag communication device that transmits different beams.
上記タグ通信用アンテナは、上記反射波による通信不能部分が発生する上記反射面から離間して配置されることを特徴とする請求項1に記載のタグ通信装置。   The tag communication device according to claim 1, wherein the tag communication antenna is arranged apart from the reflection surface where a portion where communication is impossible due to the reflected wave is generated. 移相器が複数のアンテナ素子に送信する信号の位相をずらすことにより、上記ビームをスキャンすることを特徴とする請求項1または2に記載のタグ通信装置。   3. The tag communication device according to claim 1, wherein the beam is scanned by shifting a phase of a signal transmitted from the phase shifter to the plurality of antenna elements. 上記送信する電波は、マイクロ波であることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載のタグ通信装置。   The tag communication device according to any one of claims 1 to 3, wherein the radio wave to be transmitted is a microwave. 上記タグ通信用アンテナは複数個であることを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載のタグ通信装置。   The tag communication device according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the tag communication antennas are provided. 少なくとも2つの上記タグ通信用アンテナを、上記反射波による通信不能部分が発生する反射面に略垂直な方向に離間して配置することを特徴とする請求項5に記載のタグ通信装置。   6. The tag communication device according to claim 5, wherein at least two of the tag communication antennas are arranged apart from each other in a direction substantially perpendicular to a reflection surface where a portion where communication is impossible due to the reflected wave occurs. 少なくとも2つの上記タグ通信用アンテナを、対向して配置することを特徴とする請求項5または6に記載のタグ通信装置。   The tag communication device according to claim 5 or 6, wherein at least two antennas for tag communication are arranged to face each other. 上記タグ通信用アンテナを介して上記RFIDタグと無線通信を行う通信手段と、
該通信手段が無線通信を完了した上記RFIDタグの数をカウントするカウント手段と、
上記タグ通信用アンテナが或るスキャン時間に或るスキャン範囲を或る刻み角でスキャンを行うようにスキャン制御手段に指示し、上記スキャンの間に上記カウント手段がカウントしたRFIDタグの通信完了数を取得し、これを種々のスキャン時間、スキャン範囲、および刻み角について繰り返した後、RFIDタグの通信完了数が最大となるスキャン時間、スキャン範囲、および刻み角を決定することにより、上記ビームのスキャンを調整するスキャン調整手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1から7までの何れか1項に記載のタグ通信装置。
Communication means for performing wireless communication with the RFID tag via the tag communication antenna;
Counting means for counting the number of the RFID tags with which the communication means has completed wireless communication;
The RFID tag communication antenna instructs the scan control means to scan a certain scan range at a certain step angle at a certain scan time, and the RFID tag communication completion count counted by the count means during the scan And repeating this for various scan times, scan ranges, and step angles, and then determining the scan time, scan range, and step angle that maximizes the number of RFID tag communications completed. The tag communication device according to claim 1, further comprising: a scan adjustment unit that adjusts a scan.
請求項1ないし8の何れか1項に記載のタグ通信装置と、
該タグ通信装置のタグ通信用アンテナが送信する電波の反射面に設けられた、上記電波の反射波の電波強度を低減する反射強度低減体とを備えることを特徴とするタグ通信システム。
The tag communication device according to any one of claims 1 to 8,
A tag communication system comprising: a reflection intensity reducing body that is provided on a reflection surface of a radio wave transmitted by a tag communication antenna of the tag communication device and reduces a radio wave intensity of the reflected wave of the radio wave.
電波を介してRFIDタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、送信する電波のビームをスキャン可能であるタグ通信用アンテナと、上記スキャンを制御するスキャン制御手段とを備えており、上記タグ通信用アンテナは、上記RFIDタグが存在し得る空間の一部に上記ビームを送信し、上記スキャン制御手段によって上記スキャンが行われることにより、上記空間に存在する上記RFIDタグと通信可能となるように配置されているタグ通信装置のタグ通信方法であって、
上記空間において、上記タグ通信用アンテナから上記RFIDタグに直接送信されるビームの直接波と、上記ビームが或る反射面にて反射して上記RFIDタグに送信される反射波との電波強度が異なるようなビームを送信することによって、上記RFIDタグと無線通信を行うことを特徴とするタグ通信装置のタグ通信方法。
A tag communication device that performs radio communication with an RFID tag via radio waves, comprising: a tag communication antenna capable of scanning a beam of radio waves to be transmitted; and a scan control means for controlling the scan. The communication antenna transmits the beam to a part of the space where the RFID tag can exist, and the scan control means performs the scan so that the communication antenna can communicate with the RFID tag existing in the space. A tag communication method for a tag communication device arranged in
In the space, the radio wave intensity of the direct wave of the beam directly transmitted from the tag communication antenna to the RFID tag and the reflected wave of the beam reflected by a reflection surface and transmitted to the RFID tag is A tag communication method for a tag communication apparatus, wherein wireless communication is performed with the RFID tag by transmitting different beams.
請求項1ないし8の何れか1項に記載のタグ通信装置を動作させるためのプログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるためのプログラム。   A program for operating the tag communication device according to any one of claims 1 to 8, wherein the program causes a computer to function as each of the means.
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