JP2009075050A - 電界強度分布測定装置、及び電界強度分布測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被着体にＩＣタグを添付した状態で、測定空間内における電界強度分布を適切に測定することが可能な電界強度分布測定装置を提供する。
【解決手段】電界強度分布測定装置は、測定空間における電界強度分布を測定するために用いられる。具体的には、送受信装置は、アンテナより受信された電波に基づいて電波を送信し、移動手段は、送受信装置が添付された状態にある被着体を複数の測定位置に移動させる。そして、電界強度分布測定手段は、被着体に添付された送受信装置と通信を行うことによって複数の測定位置ごとに電界強度を得て、複数の測定位置に対応付けて電界強度を記憶する。上記の電界強度分布測定装置によれば、被着体に添付された状態にある送受信装置が測定空間内で経験する電界強度分布を適切に測定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空間内における電界強度分布を測定する技術に関する。

この種の技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１には、料金所ゲートの車線に設置された路側アンテナから無線電波を受信する測定アンテナを３次元方向へ移動させ、測定ポイントにて測定アンテナが路側アンテナから受信した無線電波の電界強度を測定する電界強度測定装置が記載されている。

特開２００５−４５３２０号公報

ところで、例えばＩＣタグの運用場などにおいて、空間内における電界強度分布などの測定が行われている。このような測定を行うのは、ＩＣタグを利用する場合には、リーダーなどによる読み取り作業を確実に行えるようにすることが重要であるからである。一般的には、測定すべき空間内にＩＣタグを配置して、ＩＣタグが経験する電界強度分布の測定が行われていた。つまり、ＩＣタグを添付すべき被着体（例えば製品の入った段ボール箱など）を用いずに、空間内にＩＣタグのみを配置して、電界強度分布の測定が行われていた。

しかしながら、上記した測定により得られる電界強度分布は、被着体にＩＣタグを添付した状態で得られる電界強度分布とは異なるものであると考えられる。これは、ＩＣタグの読みとり率が、被着体の有無によって変化する傾向にあるからである。例えば、被着体を用いていない状態では、リーダーからの電波がＩＣタグに直接届くのに、被着体にＩＣタグが添付された状態では、被着体により電波が遮蔽されることによって電波が届きにくかったりする場合があるからである。また、被着体を用いていない状態では、リーダーからの電波が相殺したことが原因でＩＣタグに電波が届きにくかった場合でも、被着体にＩＣタグが添付された状態では、一方の電波が被着体に遮蔽されることによって電波が届いたりする場合があるからである。

以上より、ＩＣタグの読み取り作業などに有用なデータを得るためには、被着体にＩＣタグを添付した状態で電界強度分布を測定することが望ましいと考えられる。なお、上記した特許文献１には、被着体にＩＣタグを添付した状態で、電界強度を測定することについては記載されていない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、被着体にＩＣタグを添付した状態で、測定空間内における電界強度分布を適切に測定することが可能な電界強度分布測定装置、及び電界強度分布測定方法を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、電界強度分布測定装置は、少なくともアンテナを備えて構成され、前記アンテナより受信された電波に基づいて電波を送信する送受信装置と、前記送受信装置が添付された状態にある被着体を、空間内における複数の測定位置に移動させる移動手段と、前記被着体に添付された前記送受信装置と通信を行うことにより、前記移動手段によって移動された前記複数の測定位置ごとに、前記送受信装置が受信した電波における電界強度を得ると共に、前記複数の測定位置に対応付けて前記電界強度を記憶する電界強度分布測定手段と、を備えることを特徴とする。

上記の電界強度分布測定装置は、測定対象となっている３次元空間（測定空間）における電界強度分布を測定するために好適に用いられる。具体的には、送受信装置は、アンテナより受信された電波に基づいて電波を送信し、移動手段は、送受信装置が添付された状態にある被着体を複数の測定位置に移動させる。また、電界強度分布測定手段は、被着体に添付された送受信装置と通信を行うことによって、複数の測定位置ごとに電界強度を得る。具体的には、電界強度分布測定手段は、送受信装置がアンテナより受信した電波の電界強度（言い換えると、被着体に添付された状態にある送受信装置が経験する電界強度）を得る。そして、電界強度分布測定手段は、複数の測定位置に対応付けて電界強度を記憶することによって電界強度分布を得る。上記の電界強度分布測定装置によれば、被着体に添付された状態にある送受信装置が測定空間内で経験する電界強度分布を適切に測定することができる。

上記の電界強度分布測定装置の一態様では、前記送受信装置は、ＩＣタグによって構成され、前記電界強度分布測定手段は、前記送受信装置に送信する電波の出力電力を変化させた際における応答の有無に基づいて、当該送受信装置から応答が得られる最低の出力電力を求めることによって、前記電界強度を得る。

この態様では、電界強度分布測定手段は、ＩＣタグに対して送信する電波の出力電力を変化させることで、ＩＣタグから応答が得られる最低の出力電力を求める。そして、求められた最低の出力電力に基づいて、ＩＣタグが経験する電界強度を得る。これにより、被着体に添付された状態にあるＩＣタグが経験する電界強度分布を適切に測定することができる。よって、ＩＣタグの読み取り作業などが実際に行われる状況でＩＣタグが経験する電界強度分布を得ることが可能となる。

上記の電界強度分布測定装置の他の一態様では、前記送受信装置は、ＩＣタグの電波特性を再現するように構成されると共に、前記アンテナより受信された電波における電界強度を測定して、測定された前記電界強度を示す信号を送信し、前記電界強度分布測定手段は、前記送受信装置から受信された前記電界強度を示す信号より、前記電界強度を得る。

この態様では、ＩＣタグの代わりに、ＩＣタグの電波特性（指向性）を再現させた送受信装置を用いて電界強度を測定する。これによれば、被着体にＩＣタグを添付した状態で測定される電界強度分布と概ね同様の電界強度分布を測定することが可能となる。つまり、被着体に添付された状態にあるＩＣタグが経験する電界強度分布と概ね同様の電界強度分布を測定することが可能となる。また、この態様では、送受信装置自体が電界強度を測定する機能を有して構成されているため、比較的短時間で電界強度分布の測定を完了させることが可能となる。

上記の電界強度分布測定装置において好適には、前記電界強度分布測定手段は、前記複数の測定位置だけでなく、前記送受信装置における前記アンテナの種類、前記被着体において前記送受信装置を添付する位置、及び前記空間内における前記被着体の向きのうちのいずれか１つ以上に対応付けて、前記電界強度を記憶する。

本発明の他の観点では、電界強度分布測定方法は、少なくともアンテナを備えて構成され、前記アンテナより受信された電波に基づいて電波を送信する送受信装置が添付された状態にある被着体を、空間内における複数の測定位置に移動させる移動工程と、前記被着体に添付された前記送受信装置と通信を行うことにより、前記移動工程によって移動された前記複数の測定位置ごとに、前記送受信装置が受信した電波における電界強度を得ると共に、前記複数の測定位置に対応付けて前記電界強度を記憶する電界強度分布測定工程と、を備える。上記の電界強度分布測定方法によっても、被着体に添付された状態にある送受信装置が測定空間内で経験する電界強度分布を適切に測定することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態に係る電界強度分布測定システム１０の概略構成を示している。電界強度分布測定システム１０は、主に、制御装置１と、アンテナ２と、ロボット３と、信号線４と、被着体５と、ＩＣタグ６と、から構成される。

電界強度分布測定システム１０は、基本的には、測定対象となっている３次元空間（以下では、「測定空間」とも呼ぶ。）において、アンテナ２を介して制御装置１から送信された電波による電界強度分布（電力密度分布）を測定するために用いられる。言い換えると、アンテナ２から送信された電波の電界強度を、測定空間においてマッピングするために用いられる。より詳しくは、電界強度分布測定システム１０は、被着体５にＩＣタグ６を添付した状態で、つまり被着体５を含めてＩＣタグ６を測定空間に配置した際の、ＩＣタグ６が経験する電界強度分布を測定する。なお、電界強度分布測定システム１０による測定は、例えばＩＣタグ６を読み取るためのゲート（アンテナ）が設置された環境などにおいて行われる。

具体的に、電界強度分布測定システム１０の各構成要素について説明する。被着体５にはＩＣタグ６が添付されており、この被着体５はロボット３に保持されている。ここで、図２を参照して、被着体５及びＩＣタグ６を具体的に説明する。

図２（ａ）は、ＩＣタグ６が添付された状態にある被着体５の斜視図を示している。被着体５は、ＩＣタグ６が添付されるべき物体であり、例えば製品の入った段ボール箱などに相当する。なお、被着体５においてＩＣタグ６を添付する位置は、図２（ａ）に示したものに限定はされない。図２（ｂ）は、ＩＣタグ６の概略構成図を示している。ＩＣタグ６は、主に、アンテナ６ａと、メモリ機能を有するＩＣチップ６ｂとを備える。ＩＣタグ６は、基本的には、リーダーなどが送信した電波によって微量な電力を回路内に発生させ、その電力で情報を処理して、リーダーに対して電波を送信する装置である。このようなＩＣタグ６は、例えば、被着体５が製品の入った段ボール箱に相当する場合には、段ボール箱内の製品を識別するために用いられる。

図１に戻って説明を行う。電界強度分布測定システム１０においては、ＩＣタグ６は、制御装置１に設置されたアンテナ２を介して、制御装置１と通信を行う。具体的には、ＩＣタグ６は、制御装置１からアンテナ２を介して送信された電波を受信し、この受信された電波に基づいて制御装置１に対して電波を送信する。

ロボット３は、被着体５を測位しつつ移動可能に構成されている。ロボット３は、例えば図１中の白抜き矢印Ａ１、Ａ２で示すように、測定空間内で被着体５を移動可能に構成されている。この場合、ロボット３は、信号線４を介して制御装置１から供給される制御信号によって位置制御される。具体的には、ロボット３は、被着体５が複数の測定位置に順次移動するように、制御装置１によって位置制御される。なお、複数の測定位置は、例えば測定空間において３０〜５０ｃｍ間隔で並んだ格子点などに設定される。更に、ロボット３は、被着体５を複数の測定位置に移動するごとに、位置を測定して、この位置データを信号線４を介して制御装置１に供給する。

制御装置１は、図１中の符号Ｄ１で示すように、アンテナ２を介してＩＣタグ６と通信を行う。つまり、制御装置１は、アンテナ２を介して、ＩＣタグ６に電波を送信すると共にＩＣタグ６から電波を受信する。制御装置１は、例えば、ＩＣタグ６を読み取るためのリーダーなどに相当する。更に、制御装置１は、上記のようにしてＩＣタグ６と通信を行うことによって、ロボット３によって順次移動された複数の測定位置ごとに電界強度の測定を行う。そして、制御装置１は、測定位置に対応付けて、詳しくはロボット３から取得された位置データに対応付けて、測定された電界強度を記憶する。以上のように、ＩＣタグ６は本発明における送受信装置として機能し、制御装置１及びロボット３は本発明における移動手段として機能し、制御装置１は本発明における電界強度分布測定手段として機能する。

ここで、第１実施形態に係る電界強度分布測定システム１０による測定方法について、具体的に説明を行う。第１実施形態では、被着体５に添付された状態にあるＩＣタグ６が測定空間内で経験する電界強度分布（言い換えるとＩＣタグ６が制御装置１より受信する電波の電界強度分布）を測定する。具体的には、ＩＣタグ６を添付した被着体５を複数の測定位置にロボット３によって順次移動させて、制御装置１がＩＣタグ６と通信を行うことによって、複数の測定位置ごとに電界強度の測定を行う。この場合、制御装置１は、ＩＣタグ６へ送信する電波の出力電力を徐々に変化させ、このような電波をＩＣタグ６へ送信したときにおけるＩＣタグ６の応答の有無に基づいて電界強度の測定を行う。より詳しくは、制御装置１は、このように送信する電波の出力電力を変化させることによって、ＩＣタグ６から応答が得られる最低の出力電力（以下、「最低返答電力」と呼ぶ。）を得る。例えば、制御装置１は、ＩＣタグ６へ送信する電波の出力電力を徐々に増加させる制御を行った場合において、ＩＣタグ６から初めて応答が得られた際の出力電力を最低返答電力とする。

制御装置１は、このような最低返答電力を、前述したような複数の測定位置ごとに得る。つまり、ロボット３によって順次移動された複数の測定位置ごとに、最低返答電力を得る。これにより、測定空間における座標（ロボット３から取得された位置データに対応する）に、最低返答電力（例えば「ｄＢｍ」で表されたデータ）が対応付けられたデータが得られることとなる。つまり、測定空間における電界強度分布に相当するようなデータが得られる。制御装置１は、このようなデータをメモリなどに記憶する。なお、上記した最低返答電力は電界強度そのものには対応しないが、最低返答電力を変換等することによって測定空間の電界強度を得ることができる。また、このような変換を行わなくても、複数の測定位置に対応付けられた最低返答電力のデータより、各測定位置ごとの最低返答電力の大小などが相対的にわかるため、測定空間における電界強度分布を把握することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る電界強度分布測定システム１０によれば、被着体５に添付された状態にあるＩＣタグ６が測定空間内で経験する電界強度分布を適切に測定することができる。よって、ＩＣタグ６の読み取り作業などが実際に行われる状況でＩＣタグ６が経験する電界強度分布を得ることが可能となる。これにより、測定された電界強度分布を用いることによって、例えばゲートなどにおいてＩＣタグ６が添付された被着体５を通すべき位置や、ＩＣタグ６が添付された被着体５を通す際に設定すべき速度などを、効率的に決定することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、前述したようなＩＣタグ６を用いる代わりに、ＩＣタグ６の電波特性を模した装置（以下、「ＩＣタグ模擬装置」と呼ぶ。）を用いて電界強度分布の測定を行う点で、第１実施形態と異なる。つまり、第２実施形態では、被着体５にＩＣタグ模擬装置を添付した状態で、言い換えると被着体５を含めてＩＣタグ模擬装置を測定空間に配置した際の、測定空間内における電界強度分布を測定する。この場合、ＩＣタグ模擬装置がＩＣタグ６の特性を再現しているため、被着体５に添付された状態にあるＩＣタグ６が経験する電界強度分布と概ね同様の電界強度分布を測定することが可能となる。

図３は、第２実施形態に係る電界強度分布測定システム１０ａの概略構成を示している。電界強度分布測定システム１０ａは、主に、制御装置１ａと、アンテナ２と、ロボット３と、信号線４と、被着体５と、ＩＣタグ模擬装置７と、から構成される。基本的には、電界強度分布測定システム１０ａも、アンテナ２から送信された電波による測定空間内の電界強度分布を測定するために用いられる。なお、以下では、図１と同一の符号を付した構成要素については同一の意味を示すものとして、その説明を省略する。

ＩＣタグ模擬装置７は、比較的小型に構成され、測定を行う際に被着体５に添付される。具体的には、ＩＣタグ模擬装置７は、測定対象となっているＩＣタグ６の電波特性を再現するように構成される。より詳しくは、ＩＣタグ模擬装置７は、アンテナ（不図示）を有して構成され、このアンテナはＩＣタグ６のアンテナ６ａの指向性（電波特性）を再現するように構成されている。また、ＩＣタグ模擬装置７は、図３中の符号Ｄ２で示すように、制御装置１ａに設置されたアンテナ２を介して、制御装置１ａと通信を行う。具体的には、ＩＣタグ模擬装置７は、制御装置１ａからアンテナ２を介して送信された電波を受信し、この受信された電波に基づいて制御装置１ａに対して電波を送信する。より詳しくは、ＩＣタグ模擬装置７は、制御装置１ａから受信された電波の電界強度を測定し、測定された電界強度を示す信号（以下、「測定電界強度信号」と呼ぶ。）を制御装置１ａへ送信する。つまり、ＩＣタグ模擬装置７は、制御装置１ａからアンテナ２を介して送信された電波によって、自身が経験する電界強度を測定する。なお、被着体５においてＩＣタグ模擬装置７を添付する位置は、図３に示したものに限定はされない。

制御装置１ａは、ロボット３によって保持された被着体５が複数の測定位置に順次移動するようにロボット３に対する制御を行うと共に、ロボット３から位置データを取得する。また、制御装置１ａは、図３中の符号Ｄ２で示すように、アンテナ２を介してＩＣタグ模擬装置７と通信を行う。具体的には、制御装置１ａは、ＩＣタグ模擬装置７から、前述した測定電界強度信号を受信する。これによって、制御装置１ａは、ロボット３によって順次移動された複数の測定位置ごとに電界強度を得る。そして、制御装置１ａは、測定位置に対応付けて、詳しくはロボット３から取得された位置データに対応付けて、測定された電界強度を記憶する。以上のように、ＩＣタグ模擬装置７は本発明における送受信装置として機能し、制御装置１ａ及びロボット３は本発明における移動手段として機能し、制御装置１ａは本発明における電界強度分布測定手段として機能する。

次に、図４を参照して、前述したＩＣタグ模擬装置７について詳細に説明する。図４は、ＩＣタグ模擬装置７の主な処理部を示すブロック図である。

ＩＣタグ模擬装置７は、主に、アンテナ７ａと、電力測定部７ｂと、エンコード部７ｃと、応答回路７ｄと、制御回路７ｅとを備える。アンテナ７ａは、測定対象となっているＩＣタグ６のアンテナ６ａの指向性（電波特性）を再現するように構成されており、アンテナ２を介して制御装置１ａと通信を行う。電力測定部７ｂは、アンテナ７ａより受信された制御装置１ａからの電波が入力され、この電波における電力を測定する。エンコード部７ｃは、電力測定部７ｂによって測定された電力を変換する処理を行う。例えば、エンコード部７ｃは、測定された電力に対応するデータを、電界強度を示すようなデータへ変換する処理を行う。応答回路７ｄは、エンコード部７ｃで変換後のデータを取得し、このデータをアンテナ７ａを介して制御装置１ａに送信させる処理を行う。

制御回路７ｅは、上記した電力測定部７ｂ、エンコード部７ｃ、及び応答回路７ｄに対する制御を行う。制御回路７ｅは、主に、所定のタイミングでＩＣタグ模擬装置７から制御装置１ａへデータが送信されるように、応答回路７ｄに対する制御を行う。具体的には、上述したようなＩＣタグ６へ電波を送信した場合におけるＩＣタグ６の応答タイミングと同様のタイミングにて、ＩＣタグ模擬装置７から制御装置１ａへデータが送信されるように、応答回路７ｄを制御する。なお、図４では図示を省略しているが、ＩＣタグ模擬装置７は、応答回路７ｄなどに電力を供給する電源（例えば電池）なども有する。

ここで、第２実施形態に係る電界強度分布測定システム１０ａによる測定方法について、具体的に説明を行う。第２実施形態では、ＩＣタグ模擬装置７が電界強度の測定を行う。つまり、ＩＣタグ模擬装置７は、アンテナ２を介して制御装置１ａから送信された電波により、自身が経験する電界強度を測定する。具体的には、ＩＣタグ模擬装置７は、制御装置１ａから送信された電波が受信されるごとに、この受信された電波の電界強度を測定する。そして、ＩＣタグ模擬装置７は、測定された電界強度を示す信号（測定電界強度信号）を制御装置１ａへ送信する。制御装置１ａは、このような測定電界強度信号を、ロボット３によって順次移動された複数の測定位置ごとに得る。これにより、測定空間における座標（ロボット３から取得された位置データに対応する）に、電界強度が対応付けられたデータが得られることとなる。つまり、測定空間における電界強度分布が得られる。制御装置１ａは、このようなデータをメモリなどに記憶する。

以上説明したように、第２実施形態に係る電界強度分布測定システム１０ａでは、ＩＣタグ６の特性を再現させたＩＣタグ模擬装置７を用いて電界強度分布を測定する。これにより、被着体５に添付された状態にあるＩＣタグ６が経験する電界強度分布と概ね同様の電界強度分布を測定することが可能となる。また、第２実施形態によれば、ＩＣタグ模擬装置７自体が電界強度を測定する機能を有しているため、前述した第１実施形態で示したように、ＩＣタグ６の最低返答電力を得るために電波の出力電力を変化させる制御などを行う必要がないため、第１実施形態に比して、電界強度分布の測定を短時間で完了させることが可能となる。

［変形例］
上記では、測定空間内の複数の測定位置ごとに電界強度の測定を行い、複数の測定位置（具体的にはロボット３から取得された位置データ）に対応付けて電界強度を記憶する実施形態を示したが、これに限定はされない。つまり、パラメータとして測定空間内における測定位置のみを用いて、電界強度の測定を行うことに限定はされない。他の例では、このような測定位置だけでなく、ＩＣタグの種類（ＩＣタグにおけるアンテナの種類）、被着体の種類、及び被着体においてＩＣタグ又はＩＣタグ模擬装置を添付する位置、並びに測定空間内における被着体の向き（方向）、のうちのいずれか１つ以上をパラメータとして用いて、電界強度の測定を行うことができる。そして、これらのパラメータに対応付けて、測定された電界強度を記憶することができる。これにより、種々のパラメータに対応付けられた電界強度分布を得ることが可能となる。

第１実施形態に係る電界強度分布測定システムの概略構成を示す図である。 被着体及びＩＣタグの構成を示す図である。 第２実施形態に係る電界強度分布測定システムの概略構成を示す図である。 ＩＣタグ模擬装置の主な処理部を示すブロック図である。

符号の説明

１、１ａ 制御装置、 ２ アンテナ、 ３ ロボット、 ５ 被着体、 ６ ＩＣタグ、 ６ａ アンテナ、 ７ ＩＣタグ模擬装置、 １０、１０ａ 電界強度分布測定システム

Claims (5)

1. 少なくともアンテナを備えて構成され、前記アンテナより受信された電波に基づいて電波を送信する送受信装置と、
   前記送受信装置が添付された状態にある被着体を、空間内における複数の測定位置に移動させる移動手段と、
   前記被着体に添付された前記送受信装置と通信を行うことにより、前記移動手段によって移動された前記複数の測定位置ごとに、前記送受信装置が受信した電波における電界強度を得ると共に、前記複数の測定位置に対応付けて前記電界強度を記憶する電界強度分布測定手段と、を備えることを特徴とする電界強度分布測定装置。
2. 前記送受信装置は、ＩＣタグによって構成され、
   前記電界強度分布測定手段は、前記送受信装置に送信する電波の出力電力を変化させた際における応答の有無に基づいて、当該送受信装置から応答が得られる最低の出力電力を求めることによって、前記電界強度を得ることを特徴とする請求項１に記載の電界強度分布測定装置。
3. 前記送受信装置は、ＩＣタグの電波特性を再現するように構成されると共に、前記アンテナより受信された電波の電界強度を測定して、測定された前記電界強度を示す信号を送信し、
   前記電界強度分布測定手段は、前記送受信装置から受信された前記電界強度を示す信号より、前記電界強度を得ることを特徴とする請求項１に記載の電界強度分布測定装置。
4. 前記電界強度分布測定手段は、前記複数の測定位置だけでなく、前記送受信装置における前記アンテナの種類、前記被着体において前記送受信装置を添付する位置、及び前記空間内における前記被着体の向きのうちのいずれか１つ以上に対応付けて、前記電界強度を記憶することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電界強度分布測定装置。
5. 少なくともアンテナを備えて構成され、前記アンテナより受信された電波に基づいて電波を送信する送受信装置が添付された状態にある被着体を、空間内における複数の測定位置に移動させる移動工程と、
   前記被着体に添付された前記送受信装置と通信を行うことにより、前記移動工程によって移動された前記複数の測定位置ごとに、前記送受信装置が受信した電波における電界強度を得ると共に、前記複数の測定位置に対応付けて前記電界強度を記憶する電界強度分布測定工程と、を備えることを特徴とする電界強度分布測定方法。

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