JP2009186360A - 電波伝搬時間計測校正方法、距離計測方法、電波伝搬時間計測校正システム及び距離計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】親局及び子局の距離を簡易な構成で正確に計測可能とする電波伝搬時間計測校正技術及び距離計測技術を提供する。
【解決手段】リーダライタ１０から１対のパルスαをＲＦＩＤタグ１００に送信するとともにパルス間隔Ｔ_cal1を計測する。ＲＦＩＤタグ１００では、パルス間隔Ｔ_cal2を計測し、リーダライタ１０へ送信する。リーダライタ１０では、Ｔ_cal1とＴ_cal2の差に基づいて電波伝搬時間計測の校正を行う。その後、リーダライタ１０からＲＦＩＤタグ１００に要求パルスβを送信する。ＲＦＩＤタグ１００では、βに対する応答パルスγ及びβを受信してからγを送信するまでの時間Ｔ２をリーダライタ１０に送信する。リーダライタ１０では、βを送信してからγを受信するまでの時間Ｔ１を計測するとともにＴ２を校正し、校正したＴ２とＴ１の差からリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００の距離を算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、親局と子局間の電波伝搬時間計測校正技術及び距離計測技術に関し、特にバックスキャッタ方式の無線システムに適用して好適な電波伝搬時間計測校正技術及び距離計測技術に関する。

ＲＦＩＤの利用技術として、ＲＦＩＤタグを様々な人や物に取り付け、それらの位置や動きをリアルタイムに把握するという技術が知られている。この技術においては、基地局として用いられるリーダライタとＲＦＩＤタグとの間の距離を計測する必要がある。

リーダライタとＲＦＩＤタグ間の距離を計測するためには、リーダライタの受ける電波の強さによって、距離を求める方式がある。この方式では、リーダライタから送信した電波の強度をＲＦＩＤタグで受信し、受信したときの電波強度をＲＦＩＤタグからリーダライタへ送信する。そして、リーダライタでは、電波を送信した時の電波強度とＲＦＩＤタグで受信したときの電波強度の差からリーダライタとＲＦＩＤタグの間の距離を求めている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−６４７６５号公報

ところが、電波強度に基づく距離計測方法では、電波の反射や吸収など周囲環境の影響を受けやすく正確さに欠けるという問題がある。そこで、電波の伝搬時間から距離を算出する方法が用いられているが、この方法では、電波伝搬時間の計測のためリーダライタやＲＦＩＤタグに正確な時計（水晶発振回路など）が必要なためリーダライタやＲＦＩＤタグの構成が複雑になるという問題がある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、親局及び子局の距離を簡易な構成で正確に計測可能とする電波伝搬時間計測校正技術及び距離計測技術を提供することを目的とする。

かかる問題を解決するためになされた請求項１に記載の電波伝搬時間計測校正方法は、第１パルス計測ステップ、第２パルス計測ステップ及び校正ステップを備えている。
第１パルス計測ステップは、親局（１０：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）において、少なくとも１対のパルスを第１送信手段（２０）により子局（１００）に送信するとともに、送信する１対のパルスの間隔を第１パルス間隔として計測する。

第２パルス間隔計測ステップは、子局（１００）において、親局（１０）から送信された１対のパルスを第２受信手段（１３０）により受信するとともに、受信した１対のパルスの間隔を第２パルス間隔として計測し、計測した２パルス間隔を第２送信手段（１２０）により親局（１０）へ送信する。

校正ステップは、親局（１０）において、子局（１００）から送信される第２パルス間隔を第１受信手段（３０）により受信し、計測した第１パルス間隔と受信した第２パルス間隔との差異に基づいて親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測の校正を行う。

このような電波伝搬時間計測校正方法では、親局（１０）から子局（１００）に対して１対のパルスが送信される。そして、親局（１０）側では送信したパルス間隔が計測され第１パルス間隔となり、子局（１００）側では、受信したパルスの間隔が計測され第２パルス間隔となる。

このとき、同じ１対のパルス間隔を計測しているので、理想的な状態、つまり、親局（１０）側と子局（１００）側で計測誤差などがなければ、第１パルス間隔と第２パルス間隔は同じになる。ところが、実際には、親局（１０）側と子局（１００）側とではパルス間隔の計測に誤差が発生する。したがって、この誤差が分かれば、親局（１０）側と子局（１００）側のパルス間隔の計測誤差の校正を行うことができる。

この誤差は、第１パルス間隔と第２パルス間隔の差異として現れる。つまり、親局（１０）において、子局（１００）から送信される第２パルス間隔を第１受信手段（３０）により受信し、計測した第１パルス間隔と受信した第２パルス間隔との差異が分かれば、その差異に基づいて親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測の校正を行うことができる。

ここで、「第１パルス間隔と第２パルス間隔の差異」とは、第１パルス間隔と第２パルス間隔の差や比など、第１パルス間隔と第２パルス間隔の違いを意味している。
また、前述のように、第１パルス間隔と第２パルス間隔の違いが電波の伝搬時間の計測誤差になるので、その計測誤差が分かれば親局と子局の間の電波伝搬時間計測を校正することができる。したがって、「第１パルス間隔と第２パルス間隔の差異に基づいて親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測の校正を行う。」とは、第１パルス間隔と第２パルス間隔の差や比を用いて、電波伝搬時間の計測誤差を求め、その計測誤差修正することにより、親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測の校正を行うという意味である。

ところで、パルス間隔の計測方法としては種々のものが考えられるが、請求項２に記載のように、第１パルス計測ステップでは、送信する１対のパルスの間隔を所定の第１基準時間でカウントした第１カウント数により第１パルス間隔を計測し、第２パルス計測ステップでは、受信した１対のパルスの間隔を所定の第２基準時間でカウントした第２カウント数により第２パルス間隔を計測する。そして、校正ステップでは、第１カウント数に対する第２カウント数の差異に基づいて親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測の校正を行うようにするとよい。

このようにすると、親局（１０）及び子局（１００）において、基準時間（第１基準時間及び第２基準時間）でパルス間隔をカウントすればよい。例えば、基準時間を有するカウンタやリングゲートディレイ方式というカウント方法でカウントすればよいので、装置構成を簡易にすることができる。

また、子局（１００）からは、第２カウント数を送信するだけでよいので、送信時間を短くすることができる。したがって、電波伝搬時間計測の校正に要する時間を短くすることができる。

ここで、「第１カウント数に対する第２カウント数の差異」とは、第１カウント数と第２カウント数の差や第１カウント数と第２カウント数の比など、第１カウント数を基準値とした場合に得られる第１カウント数と第２カウント数の違いを意味している。

請求項３に記載の距離計測方法は、第１送信手段（２０）及び第１受信手段（３０）を有する親局（１０）と第２送信手段（１２０）及び第２受信手段（１３０）を有する子局（１００）間で送受信される電波の電波伝搬時間に基づいて親局（１０）と子局（１００）間の距離を計測する距離計測方法であって、要求パルス送信ステップ、応答パルス送信ステップ、応答時間校正ステップ及び距離算出ステップを備えたことを特徴とする。

要求パルス送信ステップは、親局（１０）の第１送信手段（２０）から子局（１００）に対して要求パルスを送信させ、応答パルス送信ステップは、要求パルス送信ステップにより送信された要求パルスを子局（１００）の第２受信手段（１３０）で受信し、受信後、要求パルスに応答するために送信する応答パルス及び要求パルスを受信してから応答パルスを送信するまでの第２応答時間を子局（１００）の第２送信手段（１２０）により親局（１０）に送信させる。

応答時間校正ステップは、親局（１０）において、親局（１０）の第１受信手段（３０）で応答パルス及び第２応答時間を受信させ、受信した第２応答時間を、請求項１又は請求項２に記載の電波伝搬時間計測校正方法により校正する。

距離算出ステップは、要求パルスを第１受信部（３０）で受信してから、応答パルスを受信するまでの第１応答時間を算出し、算出した第１応答時間と校正した第２応答時間の差から親局（１０）と子局（１００）間の距離を算出する。

このような距離算出方法では、親局（１０）と子局（１００）間の距離を正確に計測することができる。以下説明する。
請求項３に記載の距離算出方法では、親局（１０）から子局（１００）に対して要求パルスが送信され、子局（１００）から親局（１０）に対しては、要求パルスに対する応答パルスと、要求パルスを第２受信手段（１３０）で受信してから、応答パルスを送信するまでの応答時間（第２応答時間）が送信される。そして、親局（１０）では、子局（１００）から受信した第２応答時間を請求項１又は請求項２に記載の電波伝搬時間計測校正方法により校正される。

つまり、第２応答時間は電波伝搬時間計測校正方法により校正されているので、正確な応答時間となっている。したがって、、親局（１０）において、要求パルスを第１受信部（３０）で受信してから応答パルスを受信するまでの第１応答時間を算出し、算出された第１応答時間と校正した第２応答時間の差から親局（１０）と子局（１００）間の距離を算出することにより正確に親局（１０）と子局（１００）との距離を算出することができる。

換言すれば、第１応答時間をＴ１、第２応答時間をＴ２とし、親局（１０）と子局（１００）間を電波が到達するまでの時間（伝搬遅延時間）をＴｄ、親局（１０）と子局（１００）間の距離をＬとすると、下記に示す式１及び式２が成り立つ。

（Ｔ１−Ｔ２）／２＝２Ｔｄ ・・・ 式１
Ｌ＝Ｔｄ／ｃ ・・・ 式２
ただし、ｃは光速
つまり、第２応答時間Ｔ２が第１応答時間Ｔ１に対して校正されているので、伝搬遅延時間Ｔｄが式１から正確に算出でき、正確に算出された伝搬遅延時間Ｔｄから式２により親局（１０）と子局（１００）間の距離Ｌを正確に測定することができるのである。

請求項４に記載の電波伝搬時間計測校正システムは、親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測校正システムであって、親局（１０）は、第１送信手段（２０）、第１受信手段（３０）、パルス生成手段（８０）、第１パルス間隔計測手段（４０）及び親局制御手段（５０）を有している。

また、子局（１００）は、第２送信手段（１２０）、第２受信手段（１３０）、第２パルス間隔計測手段（１４０）及び子局制御手段（１５０）を有している。
第１受信手段（３０）は、子局（１００）からの情報を受信し、パルス生成手段（８０）は、パルスを生成し、第１パルス間隔計測手段（４０）は、パルス生成手段（８０）で生成したパルス間隔を計測する。また、親局制御手段（５０）は、第１送信手段（２０）、第１受信手段（３０）及び第１パルス間隔計測手段（４０）を制御する。

第２送信手段（１２０）は、親局（１０）へ情報を送信し、第２受信手段（１３０）は、親局（１０）からの情報を受信し、第２パルス間隔計測手段（１４０）は、第２受信手段（１３０）で受信したパルス間隔を計測する。また、子局制御手段（１５０）は、第２送信手段（１２０）、第２受信手段（１３０）及び第２パルス間隔計測手段（１４０）を制御する。

親局制御手段（５０）は、パルス生成手段（８０）により少なくとも１対のパルスを発生させ、第１送信手段（２０）により子局（１００）に送信するとともに、送信する１対のパルスの間隔を第１パルス間隔計測手段（４０）により第１パルス間隔として計測する。

また、子局制御手段（１５０）は、第１送信手段（２０）により送信された１対のパルスを第２受信手段（１３０）に受信させるとともに、受信した１対のパルスの間隔を第２パルス間隔計測手段（１４０）によって第２パルス間隔として計測し、計測した第２パルス間隔を第２送信手段（１２０）により親局（１０）へ送信させる。

さらに、親局制御手段（５０）は、第２送信手段（１２０）から送信された第２パルス間隔を第１受信手段（３０）により受信し、計測した第１パルス間隔と受信した第２パルス間隔との差異に基づいて親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測の校正を行う。

このような、電波伝搬時間計測校正システムでは、親局（１０）で生成された１対のパルスが親局（１０）から子局（１００）に対して送信される。そして、親局（１０）側では送信したパルス間隔が第１パルス間隔として計測され、子局（１００）側では、受信したパルスの間隔が第２パルス間隔として計測される。

このとき、同じ１対のパルス間隔を計測しているので、請求項１に記載の電波伝搬時間計測校正方法において説明したのと同様に親局（１０）側と子局（１００）側とにおけるパルス間隔の計測の誤差が分かる。この誤差は、パルス間隔の差異であるので、その差異に基づいて親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測の校正を行うことができる。

また、パルス間隔の計測方法として、請求項５に記載のように、第１パルス間隔計測手段（４０）では、パルスの間隔を所定の第１基準時間でカウントした第１カウント数により第１パルス間隔を計測し、第２パルス間隔計測手段（１４０）では、パルスの間隔を所定の第２基準時間でカウントした第２カウント数により第２パルス間隔を計測する。そして、親局制御手段（５０）では、第１カウント数に対する第２カウント数の差異に基づいて親局（１０）と子局（１００）間の電波伝搬時間計測の校正を行うとよい。

このようにすると、親局（１０）及び子局（１００）において、基準時間（第１基準時間及び第２基準時間）でパルス間隔をカウントすればよい。例えば、基準時間を有するカウンタやリングゲートディレイ方式というカウント方法でカウントすればよいので、装置構成を簡易にすることができる。

また、子局（１００）からは、第２カウント数を送信するだけでよいので、送信時間を短くすることができる。したがって、電波伝搬時間計測の校正に要する時間を短くすることができる。

請求項６に記載の距離計測システム（１）は、請求項４又は請求項５に記載の電波伝搬時間計測校正システムを備え、親局（１０）と子局（１００）間で送受信される電波の電波伝搬時間に基づき親局（１０）と子局（１００）間の距離を計測する距離計測システム（１）であって、電波伝搬時間計測校正システムの親局（１０）に、要求時間計測手段（４０）を備え、子局（１００）に、応答時間計測手段（１４０）を備えている。

要求時間計測手段（４０）は、第１送信手段（２０）で情報を送信してから第１受信手段（３０）で情報を受信するまでの要求時間を計測し、応答時間計測手段（１４０）は、第２受信手段（１３０）で情報を受信してから第２送信手段（１２０）で情報を送信するまでの応答時間を計測する。

また、親局制御手段（５０）は、第１送信手段（２０）から子局（１００）に対して要求パルスを送信させ、子局制御手段（１５０）は、要求パルスを第２受信手段（１３０）で受信させ、受信後、要求パルスに対する応答パルスを第２送信手段（１２０）により親局（１０）に送信させるとともに、要求パルスを第２受信手段（１３０）で受信してから、応答パルスを送信するまでの第２応答時間を応答時間計測手段（１４０）で計測し、計測した第２応答時間を第２送信手段（１２０）により親局（１０）に送信させる。

さらに、親局制御手段（５０）は、第１受信手段（３０）で応答パルス及び第２応答時間を受信させ、要求パルスを第１受信部（３０）で受信してから、応答パルスを受信するまでの第１応答時間を計測するとともに、受信した第２応答時間を電波伝搬時間計測校正システムで校正し、校正した第２応答時間と第１応答時間との差から親局（１０）と子局（１００）の距離を算出する。

このような距離算出システム（１）では、請求項３に記載の距離算出方法と同様にして、親局（１０）と子局（１００）間の距離を正確に計測することができる。つまり、第２応答時間が請求項４又は請求項５に記載の電波伝搬時間計測校正方法により校正されているので、正確な応答時間となっている。

このとき、前述のように、親局（１０）が送信する１対のパルスに対して校正されているので、親局（１０）において、第１応答時間を算出し、算出された第１応答時間と校正した第２応答時間の差から親局（１０）と子局（１００）間の距離を算出することにより正確に親局（１０）と子局（１００）との距離を算出することができるのである。

以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［第１実施形態］
本実施形態では、距離計測システムとして、親局としてリーダライタ１０、子局としてＲＦＩＤタグ１００を用いるＲＦＩＤタグシステム１について説明する。

図１は、ＲＦＩＤタグシステム１の概略の構成を示すブロック図である。ＲＦＩＤタグシステム１は、図１に示すように、リーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間で送受信される電波の電波伝搬時間に基づきリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の距離を計測する距離計測システムである。

［リーダライタ１０の構成］
リーダライタ１０は、第１送信部２０、第１受信部３０、第１時間計測部４０、親局制御部５０、サーキュレータ６０及びアンテナ７０を有している。

第１送信部２０は、ＲＦＩＤタグ１００へ情報を送信するものであり、図示しない変調器、電力増幅器及び発振器を備え、親局制御部５０から入力されるパルス波やディジタルデータを９００ＭＨｚ帯の周波数の電波に変換し、サーキュレータ６０を介してアンテナ７０へ出力する。

つまり、パルス波やディジタル変調データを変調器で変調し高周波信号とする。そして、変調した高周波信号を電力増幅器で増幅し、サーキュレータ６０を介してアンテナ７０から送信するのである。

第１受信部３０は、ＲＦＩＤタグ１００からの情報を受信するものであり、図示しない低雑音増幅器、復調器を備え、アンテナ７０から受信した９００ＭＨｚ帯の電波を、サーキュレータ６０を介して受信し、復調して出力する。

つまり、アンテナ７０で受信した高周波信号を低雑音増幅器で増幅し、増幅した高周波信号を復調器で復調し復調信号とする。そして得られた復調信号を第１時間計測部４０及び親局制御部５０へ出力するのである。

第１時間計測部４０は、第１送信部２０で情報を送信してから第１受信部３０で情報を受信するまでの要求時間を計測するとともに、第１送信部２０で受信したパルスの間隔を所定の第１基準時間でカウントした第１カウント数により第１パルス間隔を計測する。

ここで、第１時間計測部４０の構成を図２に基づいて説明する。図２は、第１時間計測部４０の概略の構成を示すブロック図である。第１時間計測部４０は、リングゲートディレイ方式と呼ばれるものであり、入力されるパルスの間隔を２２桁（Ｄ０〜Ｄ２１）のカウント数で出力する。

第１時間計測部４０は、図２に示すように、第１ラッチ回路４１、第２ラッチ回路４２、第３ラッチ回路４３、エンコーダ４４、カウンタ４５、リングゲートディレイ回路４６などから構成されている。

リングゲートディレイ回路４６は、１個のＡＮＤ素子４７とその出力に直列接続されたＣＭＯＳを用いた１５個のバッファ素子４８から構成されている。ＡＮＤ素子４７及び各バッファ素子４８の出力ライン（計１６本）は、それぞれ第１ラッチ回路４１に入力されている。

第１ラッチ回路４１には、パルスが入力されるごとに、次のパルスが入力されるまでリングゲートディレイ回路４６からの１６個の入力をラッチし、エンコーダ４４へ出力する。

エンコーダ４４には、第１ラッチ回路４１でラッチされた１６個の信号が入力され、エンコーダ４４は、入力された１６個の信号を４桁（Ｄ０〜Ｄ３）にエンコードし、第３ラッチ回路４３へ出力する。

カウンタ４５には、リングゲートディレイ回路４６の出力パルス信号が入力され、カウンタ４５は、そのパルス数をカウントし、１８桁（Ｄ４〜Ｄ２１）の信号として第２ラッチ回路４２へ出力する。

第２ラッチ回路４２には、カウンタ４５から１８桁（Ｄ４〜Ｄ２１）の信号及びパルスが入力され、パルスが入力されてから次のパルスが入力されるまでカウンタ４５からの１８桁の信号をラッチし、第３ラッチ回路４３へ出力する。

第３ラッチ回路４３には、エンコーダ４４から４桁（Ｄ０〜Ｄ３）、第２ラッチ回路４２から１８桁（Ｄ４〜Ｄ２１）の信号が入力され、２２桁（Ｄ０〜Ｄ２１）のカウント数として出力する。

このような、第１時間計測部４０では、リングゲートディレイ回路４６において形成されるリング回路にパルスが循環している。循環しているパルスには各バッファ素子４８のＣＭＯＳでサブナノ秒の遅延が生じているので、リング回路の出力（つまり、リングゲートディレイ回路４６の出力）をカウントし、カウント値に遅延時間を乗ずると遅延時間が得られる。

したがって、遅延時間を第１ラッチ回路４１でラッチし、エンコーダ４４でエンコードし、カウンタ４５でのパルスカウント数を第２ラッチ回路４２でラッチし、それらを第３ラッチ回路４３でラッチすることによって遅延時間に対応したカウント数を出力することになる。

また、親局制御部５０は、第１送信部２０、第１受信部３０及び第１時間計測部４０を制御するとともに、パルスを発生させるものであり、パルス発生回路８０、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、発振器及びＩ／Ｏなどから構成されており、以下の（ア）〜（ケ）に示す処理を実行する。

（ア）パルス発生回路８０から、少なくとも１対のパルスを発生させ、第１送信部２０からＲＦＩＤタグ１００に送信する。
（イ）送信する１対のパルスの間隔を第１時間計測部４０により第１パルス間隔として計測する。

（ウ）ＲＦＩＤタグ１００の第２送信部１２０から送信された第２パルス間隔を第１受信部３０により受信する。
（エ）（イ）において計測した第１パルス間隔と（ウ）において受信した第２パルス間隔との差異に基づいてリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の電波伝搬時間計測の校正を行う。

具体的には、第１カウント数に対する第２カウント数の差異に基づいてリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の電波伝搬時間計測の校正を行うとよい。つまり、第１カウント値をＴ_cal1とし、第２カウント値をＴ_cal2とすると、カウントの差異（カウント比）は（Ｔ_cal1÷Ｔ_cal2）となる。したがって、実際に得られた第２カウント値をＴ２とし、校正された第２カウント値をＴ２’とすると、Ｔ２’＝Ｔ２×（Ｔ_cal1÷Ｔ_cal2）と校正してやれば、温度や電圧といった誤差変動要因の影響を受けやすい第２カウント値を、前記誤差変動要因を受けにくい第１カウント数に合わせて校正でき、正確な値になるのである。

（オ）第１送信部２０からＲＦＩＤタグ１００に対して要求パルスを送信させる。
（カ）要求パルスを第１受信部３０で受信し、第１応答時間の計測を開始する。
（キ）第１受信部３０で応答パルス及び第２応答時間を受信させ、第１時間計測部４０により、要求パルスを第１受信部３０で受信してから、応答パルスを受信するまでの第１応答時間を計測する。

（ク）（キ）において受信した第２応答時間を校正する。
（ケ）校正した第２応答時間と第１応答時間との差からリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００の距離を算出する。

距離の算出は以下のように行う。すなわち、第１応答時間をＴ１、第２応答時間をＴ２とし、リーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間を電波が到達するまでの時間（伝搬遅延時間）をＴｄ、リーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の距離をＬとすると、下記に示す式１及び式２が成り立つ。

（Ｔ１−Ｔ２）／２＝２Ｔｄ ・・・ 式１
Ｌ＝Ｔｄ／ｃ ・・・ 式２
ただし、ｃは光速
ここで、Ｔ２がＴ１に対して校正されているので、伝搬遅延時間Ｔｄが式１から正確に算出でき、正確に算出された伝搬遅延時間Ｔｄから式２によりリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の距離Ｌを正確に測定することができるのである。

アンテナ７０は、第１送信部２０及び第１受信部３０で送受信する電波を送信又は受信する装置であり、本実施形態の場合パッチアンテナが用いられている。また、サーキュレータ６０は、第１送信部２０からアンテナ７０へ送信電波とアンテナ７０から第１受信部３０への受信電波とを分離する装置である。

［ＲＦＩＤタグ１００の構成］
また、ＲＦＩＤタグ１００は、第２送信部１２０、第２受信部１３０、第２時間計測部１４０及び子局制御部１５０を有している。

第２送信部１２０は、リーダライタ１０から送信されたＣＷ波を、子局制御部１５０からの信号で変調し、９００ＭＨｚ帯の周波数の電波で、アンテナ１７０へ出力する。
第２受信部１３０は、リーダライタ１０からの情報を受信するものであり、アンテナ１７０から受信した９００ＭＨｚ帯の電波を受信し、復調して、第２時間計測部１４０及び子局制御部１５０へ出力する。

第２時間計測部１４０は、第２受信部１３０で情報を受信してから第２送信部１２０で情報を送信するまでの応答時間を計測するとともに、第２受信部１３０で受信したパルスの間隔を所定の第２基準時間でカウントした第２カウント数により第２パルス間隔を計測する。なお、第２時間計測部１４０の構成は第１時間計測部４０と同じであるので、説明は省略する。

また、子局制御部１５０は、第２送信部１２０、第２受信部１３０及び第２時間計測部１４０を制御するものであり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏなどから構成されており、以下の（コ）〜（ソ）に示す処理を実行する。

（コ）リーダライタ１０の第１送信部２０から送信されたパルス（第１パルス）を第２受信部１３０により受信する。
（サ）（コ）において受信したパルスの間隔を第２時間計測部１４０によって第２パルス間隔として計測する。

（シ）（サ）において計測した第２パルス間隔を第２送信部１２０によりリーダライタ１０へ送信させる。
（ス）リーダライタ１０の第１送信部２０から送信された要求パルスを第２受信部１３０で受信する。

（セ）（ス）において受信した要求パルスに対する応答パルス（リーダライタ１０から送信されたＣＷをＡＭ変調したもの）を第２送信部１２０によりリーダライタ１０に送信させる。

（ソ）要求パルスを第２受信部１３０で受信してから、応答パルスを送信するまでの第２応答時間を第２時間計測部１４０で計測させ、計測した第２応答時間を第２送信部１２０によりリーダライタ１０に送信させる。

アンテナ１７０は、第２送信部１２０及び第２受信部１３０で送受信する電波を送信又は受信する装置であり、本実施形態の場合パッチアンテナが用いられている。
（ＲＦＩＤタグシステム１の作動）
以上のような構成のＲＦＩＤタグシステム１の作動について図３に基づいて説明する。図３は、ＲＦＩＤタグシステム１の送受信状態を示すタイムチャートである。

（電波伝搬時間計測校正作動）
まず、ＲＦＩＤタグシステム１では、図３（ａ）に示すように、まず、リーダライタ１０の親局制御部５０がパルス発生回路８０により、図３中αで示す１対のパルスを発生し、第１送信部２０からＲＦＩＤタグ１００に送信する。

次に、図３（ｃ）に示すように、送信する１対のパルスの間隔を第１時間計測部４０により図３中Ｔ_cal1で示す第１パルス間隔として計測する。
次に、図３（ｅ）に示すように、リーダライタ１０の第１送信部２０から送信されたパルス（パルスα）を第２受信部１３０により受信する。

同時に、図３（ｆ）に示すように、第２受信部１３０により受信したパルスの間隔を第２時間計測部１４０によって図３中Ｔ_cal2で示す第２パルス間隔として計測し、計測した第２パルス間隔を第２送信部１２０によりリーダライタ１０へ送信させる。

前記、第２パルス間隔を第１受信部３０により受信し、計測しておいた第１パルス間隔と受信した第２パルス間隔との差異に基づいてリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の電波伝搬時間計測の校正を行う。具体的には、第１カウント数に対する第２カウント数の差異に基づいてリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の電波伝搬時間計測の校正を行う。

（距離測定作動）
距離測定作動の際は、まず、図３（ａ）に示すように、第１送信部２０からＲＦＩＤタグ１００に対して図３中βで示す要求パルスを送信させる。

次に、図３（ｅ）に示すように、リーダライタ１０の第１送信部２０から送信された要求パルス（図３中のβ）をＲＦＩＤタグ１００の第２受信部１３０で受信する。
次に、図３（ｄ）に示すように、要求パルス（図３中β）に対する応答パルス（図３中γ）を第２送信部１２０によりリーダライタ１０に送信させる。

次に、図３（ｆ）に示すように、要求パルス（図３中β）を第２受信部１３０で受信してから、応答パルス（図３中γ）を送信するまでの第２応答時間を第２時間計測部１４０で計測させ、計測した第２応答時間を第２送信部１２０によりリーダライタ１０に送信させる。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１受信部３０で応答パルス（図３中γ）及び第２応答時間を受信させる。
次に、図３（ｃ）に示すように、第１時間計測部４０により、要求パルスを第１受信部３０で受信してから、応答パルスを受信するまでの第１応答時間を計測する。

その後、受信した第２応答時間を校正し、校正した第２応答時間と第１応答時間との差からリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００の距離を算出する。
（ＲＦＩＤタグシステム１の特徴）
以上に説明したＲＦＩＤタグシステム１では、リーダライタ１０からＲＦＩＤタグ１００に対して１対のパルス（パルスα）が送信される。そして、リーダライタ１０側では送信したパルス間隔が計測され第１パルス間隔となり、ＲＦＩＤタグ１００側では、受信したパルスの間隔が計測され第２パルス間隔となる。

このとき、リーダライタ１０側とＲＦＩＤタグ１００側で計測誤差などがなければ、第１パルス間隔と第２パルス間隔は同じになる。ところが、実際には、リーダライタ１０側とＲＦＩＤタグ１００側とではパルス間隔の計測に誤差が発生するので、この誤差が分かれば、リーダライタ１０側とＲＦＩＤタグ１００側のパルス間隔の計測誤差の校正を行うことができる。

この誤差は、第１パルス間隔と第２パルス間隔の差異として現れるので、リーダライタ１０において、ＲＦＩＤタグ１００から送信される第２パルス間隔を第１受信部３０により受信し、計測した第１パルス間隔と受信した第２パルス間隔との差に基づいてリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の電波伝搬時間計測の校正を行うことができる。

本実施形態では、リーダライタ１０から送信する１対のパルスの間隔を、リーダライタ１０及びＲＦＩＤタグ１００においてリングゲートディレイ方式で計測している。つまり、リーダライタ１０では、ＣＭＯＳのディレイ時間を所定の第１基準時間としてカウントした第１カウント数により第１パルス間隔を計測し、ＲＦＩＤタグ１００では、受信した１対のパルスの間隔をＣＭＯＳのディレイ時間を所定の第２基準時間としてカウントした第２カウント数により第２パルス間隔を計測している。

そして、リーダライタ１０では、第１カウント数に対する第２カウント数の差に基づいてリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の電波伝搬時間計測の校正を行っている。
このように、リーダライタ１０及びＲＦＩＤタグ１００において、リングゲートディレイ方式によって基準時間（第１基準時間及び第２基準時間）でパルス間隔をカウントしているので、発振器を用いたカウンタなどが必要なく、装置構成を簡易にすることができる。

また、ＲＦＩＤタグ１００からは、第２カウント数を送信するだけでよいので、送信時間を短くすることができる。したがって、電波伝搬時間計測の校正に要する時間を短くすることができる。

また、リーダライタ１０からＲＦＩＤタグ１００に対して要求パルスが送信され、ＲＦＩＤタグ１００からリーダライタ１０に対しては、要求パルスに対する応答パルスと、要求パルスを第２受信部１３０で受信してから応答パルスを送信するまでの応答時間（第２応答時間）が送信される。

そして、リーダライタ１０では、受信した第２応答時間が電波伝搬時間計測校正方法により校正されるので、正確な応答時間となる。このとき、第２応答時間は、前述のように、リーダライタ１０が送信する１対のパルスに対して校正されているので、リーダライタ１０において、要求パルスを第１受信部３０で受信してから、応答パルスを受信するまでの第１応答時間を算出し、算出された第１応答時間と校正した第２応答時間の差からリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００間の距離を算出することにより、正確にリーダライタ１０とＲＦＩＤタグ１００との距離を正確に算出することができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。

（１）上記実施形態では、パルス間隔をＣＭＯＳのディレイ時間を利用したリングゲートディレイ方式を用いたが、カウンタを用いてカウントしてもよい。
（２）上記実施形態では、パルス間隔を基準時間に基づいてカウントし、パルス間隔をカウント数として用いて校正を行っていたが、パルス間隔をタイマで計測し、計測した時間を用いて校正してもよい。

（３）上記実施形態では、親局がリーダライタ１０、子局がＲＦＩＤタグ１００というシステムであるため、９００ＭＨｚ帯の周波数の電波を用いていたが、親局及び子局は他の周波数を用いる装置、例えば、２．４５ＧＨｚ帯を用いる無線ＬＡＮをベースとしたシステムでもよい。また、７００ＭＨｚ帯や５．８ＧＨｚ帯といった他の周波数を用いた、親局を車載器とし子局を歩行者や自転車とした人車間通信や、親局を路側器とし、子局を歩行者や車両とした路車間通信、親局子局とも車両などの移動体である車車間通信、といったＩＴＳシステムでもよい。

（４）上記実施形態では、親局がリーダライタ、子局がＲＦＩＤタグというシステムであったが、親局、子局ともに無線機で構成されるシステムであってもよい。

ＲＦＩＤタグシステム１の概略の構成を示すブロック図である。 第１時間計測部４０の概略の構成を示すブロック図である。 ＲＦＩＤタグシステム１の送受信状態を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…ＲＦＩＤタグシステム、１０…リーダライタ、２０…第１送信部、３０…第１受信部、４０…第１時間計測部、４１…第１ラッチ回路、４２…第２ラッチ回路、４３…第３ラッチ回路、４４…エンコーダ、４５…カウンタ、４６…リングゲートディレイ回路、４７…ＡＮＤ素子、４８…バッファ素子、５０…親局制御部、６０…サーキュレータ、７０…アンテナ、８０…パルス発生回路、１００…ＲＦＩＤタグ、１２０…第２送信部、１３０…第２受信部、１４０…第２時間計測部、１５０…子局制御部、１７０…アンテナ。

Claims (6)

1. 第１送信手段及び第１受信手段を有する親局と第２送信手段及び第２受信手段を有する子局間の電波伝搬時間を校正する電波伝搬時間計測校正方法であって、
   前記親局において、少なくとも１対のパルスを前記第１送信手段により前記子局に送信するとともに、前記送信する１対のパルスの間隔を第１パルス間隔として計測する第１パルス計測ステップと、
   前記子局において、前記親局から送信された前記１対のパルスを前記受信手段により受信するとともに、受信した前記１対のパルスの間隔を第２パルス間隔として計測し、計測した前記第２パルス間隔を前記第２送信手段により前記親局へ送信する第２パルス間隔計測ステップと、
   前記親局において、前記子局から送信される前記第２パルス間隔を前記第１受信手段により受信し、計測した前記第１パルス間隔と受信した前記第２パルス間隔との差異に基づいて前記親局と前記子局間の電波伝搬時間計測の校正を行う校正ステップと、
   を備えたことを特徴とする電波伝搬時間計測校正方法。
2. 請求項１に記載の電波伝搬時間計測校正方法において、
   前記第１パルス計測ステップでは、前記送信する１対のパルスの間隔を所定の第１基準時間でカウントした第１カウント数により前記第１パルス間隔を計測し、
   前記第２パルス計測ステップでは、前記受信した１対のパルスの間隔を所定の第２基準時間でカウントした第２カウント数により前記第２パルス間隔を計測し、
   前記校正ステップは、
   前記第１カウント数に対する前記第２カウント数の差異に基づいて前記親局と前記子局間の電波伝搬時間計測の校正を行うことを特徴とする電波伝搬時間計測校正方法。
3. 第１送信手段及び第１受信手段を有する親局と第２送信手段及び第２受信手段を有する子局間で送受信される電波の電波伝搬時間に基づいて前記親局と前記子局間の距離を計測する距離計測方法であって、
   前記親局の第１送信手段から前記子局に対して要求パルスを送信させる要求パルス送信ステップと、
   前記要求パルス送信ステップにより送信された前記要求パルスを前記子局の第２受信手段で受信し、受信後、前記要求パルスに応答するために送信する応答パルス及び前記要求パルスを前記第２受信手段で受信してから、前記応答パルスを送信するまでの第２応答時間を前記子局の第２送信手段により前記親局に送信させる応答パルス送信ステップと、
   前記親局において、前記親局の第１受信手段で前記応答パルス及び前記第２応答時間を受信させ、受信した前記第２応答時間を、請求項１又は請求項２に記載の電波伝搬時間計測校正方法により校正する応答時間校正ステップと、
   前記要求パルスを前記第１受信部で受信してから、前記応答パルスを受信するまでの第１応答時間を算出し、算出した前記第１応答時間と校正した前記第２応答時間の差から前記親局と前記子局間の距離を算出する距離算出ステップと、
   を備えたことを特徴とする距離計測方法。
4. 親局と子局間の電波伝搬時間計測校正システムであって、
   前記子局へ情報を送信する第１送信手段と、
   前記子局からの情報を受信する第１受信手段と、
   パルスを生成するパルス生成手段と、
   前記パルス生成手段で生成したパルス間隔を計測する第１パルス間隔計測手段と、
   前記第１送信手段、前記第１受信手段及び前記第１パルス間隔計測手段を制御する親局制御手段と、
   を有する親局と、
   前記親局へ情報を送信する第２送信手段と、
   前記親局からの情報を受信する第２受信手段と、
   前記第２受信手段で受信したパルス間隔を計測する第２パルス間隔計測手段と、
   前記第２送信手段、前記第２受信手段及び前記第２パルス間隔計測手段を制御する子局制御手段と、
   を有する子局と、
   を備え、
   前記親局制御手段は、
   前記パルス生成手段により少なくとも１対のパルスを発生させ、前記第１送信手段により前記子局に送信するとともに、前記送信する１対のパルスの間隔を前記第１パルス間隔計測手段により第１パルス間隔として計測し、
   前記子局制御手段は、
   前記第１送信手段により送信された前記１対のパルスを前記第２受信手段に受信させるとともに、受信した前記１対のパルスの間隔を前記第２パルス間隔計測手段によって第２パルス間隔として計測し、計測した前記第２パルス間隔を前記第２送信手段により前記親局へ送信させ、
   前記親局制御手段は、さらに、前記第２送信手段から送信された前記第２パルス間隔を前記第１受信手段により受信し、計測した前記第１パルス間隔と受信した前記第２パルス間隔との差異に基づいて前記親局と前記子局間の電波伝搬時間計測の校正を行うことを特徴とする電波伝搬時間計測校正システム。
5. 請求項４に記載の電波伝搬時間計測校正システムであって、
   前記第１パルス間隔計測手段は、前記パルスの間隔を所定の第１基準時間でカウントした第１カウント数により前記第１パルス間隔を計測し、
   前記第２パルス間隔計測手段は、前記パルスの間隔を所定の第２基準時間でカウントした第２カウント数により前記第２パルス間隔を計測し、
   前記親局制御手段は、
   前記第１カウント数に対する前記第２カウント数の差異に基づいて前記親局と子局間の電波伝搬時間計測の校正を行うことを特徴とする電波伝搬時間計測校正システム。
6. 請求項４又は請求項５に記載の電波伝搬時間計測校正システムを備え、親局と子局間で送受信される電波の電波伝搬時間に基づき前記親局と前記子局間の距離を計測する距離計測システムであって、
   前記電波伝搬時間計測校正システムの親局に、前記第１送信手段で情報を送信してから前記第１受信手段で情報を受信するまでの要求時間を計測する要求時間計測手段を備え、
   前記電波伝搬時間計測校正システムの子局に、前記第２受信手段で情報を受信してから前記第２送信手段で情報を送信するまでの応答時間を計測する応答時間計測手段を備え、
   前記親局制御手段は、前記第１送信手段から前記子局に対して要求パルスを送信させ、
   前記子局制御手段は、前記要求パルスを前記第２受信手段で受信させ、受信後、前記要求パルスに対する応答パルスを前記第２送信手段により前記親局に送信させるとともに、前記要求パルスを前記第２受信手段で受信してから、前記応答パルスを送信するまでの第２応答時間を前記応答時間計測手段で計測し、計測した第２応答時間を前記第２送信手段により前記親局に送信させ、
   前記親局制御手段は、さらに、前記第１受信手段で前記応答パルス及び前記第２応答時間を受信させ、前記要求時間計測手段により、前記要求パルスを前記第１受信部で受信してから、前記応答パルスを受信するまでの第１応答時間を計測するとともに、受信した前記第２応答時間を前記電波伝搬時間計測校正システムで校正し、校正した前記第２応答時間と前記第１応答時間との差から前記親局と前記子局の距離を算出することを特徴とする距離計測システム。

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