JP2009218713A - Composite radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複合無線通信システムに関し、特に、異なる二つの通信方式にて無線通信可能な無線タグ及びタグリーダを用いた複合無線通信システムに関する。 The present invention relates to a composite wireless communication system, and more particularly, to a composite wireless communication system using a wireless tag and a tag reader capable of wireless communication using two different communication methods.
近年、無線自動識別(以下、RFIDという)システムを利用した各種サービスが提供されている。RFIDシステムを構成する無線タグには、通信方式及び使用される無線周波数帯が異なる様々な種類のものがあり、提供するサービスに適した特性のものが利用される。例えば、無線タグにおいて採用される通信方式には、無線タグ内にバッテリを持たずにタグリーダからの質問信号に応答するパッシブ型、無線タグに内蔵されたバッテリを使用して自発的に信号を出力するアクティブ型、タグリーダからの質問信号を受信して駆動され、内蔵されたバッテリを使用して応答するセミアクティブ型がある。また、無線周波数帯としては、長波帯、短波帯、超極短波帯、マイクロ波帯などが使用される。 In recent years, various services using a wireless automatic identification (hereinafter referred to as RFID) system have been provided. There are various types of wireless tags constituting the RFID system, which have different communication methods and different radio frequency bands, and those having characteristics suitable for the service to be provided are used. For example, the communication method adopted in wireless tags is a passive type that responds to a query signal from a tag reader without having a battery in the wireless tag, and a signal is spontaneously output using a battery built in the wireless tag. There is an active type that receives an interrogation signal from a tag reader and is driven by a semi-active type that responds using a built-in battery. Further, as the radio frequency band, a long wave band, a short wave band, a super short wave band, a microwave band, or the like is used.
昨今、RFIDシステムの適用範囲はさらに多様化しており、複数種類の通信方式による無線通信機能を併用したシステムも提案されている(特許文献1を参照)。特許文献1に開示されたシステムにおいて使用される無線タグは、電磁誘導方式でリーダから質問信号を受信し、内蔵バッテリを使用して特定小電力無線により応答信号を送出している。
Recently, the application range of the RFID system is further diversified, and a system using a wireless communication function using a plurality of types of communication methods has also been proposed (see Patent Document 1). The wireless tag used in the system disclosed in
電磁誘導方式を用いる場合は、リーダから送出される質問信号の到達範囲を比較的高精度で規定することができ、また、無線タグが低消費電力で質問信号を受信できる利点を持つ。しかし、無線タグから、質問信号の到達範囲と同程度の範囲まで到達可能な応答信号を出力するためには、大きな電力を必要とするため、バッテリの電力消費が著しくなってしまう。また、リーダ側に設置されるアンテナも大型化しなければならない。一方、特定小電力無線による無線通信を用いる場合は、無線タグの駆動電源としてバッテリを必要とするが、低消費電力で、かつ小さなアンテナを用いて通信範囲を長距離化することができる。
そのため、上記のシステムは、電磁誘導方式と特定小電力無線それぞれの長所を併せて活用することで、無線タグの内蔵バッテリの電力消費を抑制しつつ、高精度で無線タグを検出可能となっている。
When the electromagnetic induction method is used, the reach range of the question signal transmitted from the reader can be defined with relatively high accuracy, and the wireless tag can receive the question signal with low power consumption. However, in order to output a response signal that can reach a range similar to the reach range of the interrogation signal from the wireless tag, a large amount of power is required, so that battery power consumption becomes significant. Also, the antenna installed on the reader side must be enlarged. On the other hand, when using wireless communication by specific low-power wireless, a battery is required as a driving power source for the wireless tag. However, the communication range can be extended by using a small antenna with low power consumption.
For this reason, the above system can detect the wireless tag with high accuracy while suppressing the power consumption of the built-in battery of the wireless tag by utilizing the advantages of both the electromagnetic induction method and the specific low power wireless. Yes.
しかし、無線タグが特定小電力無線でリーダの問い掛けに応答するためには、上記のようにバッテリを必要とする。そのため、従来のRFIDシステムでは、バッテリの残容量がなくなった場合、無線タグはリーダに対して応答不可能となる。よって、例えばドアの開閉などの通行制御にこのRFIDシステムを採用して、無線タグの応答によって通行規制を解除する(例えば、ドアを解錠する)場合、内蔵バッテリの残容量がなくなった無線タグの所持者は、通行規制を解除する術がなくなってしまうことになる。 However, in order for the wireless tag to respond to the interrogation of the reader by the specific low power wireless, a battery is required as described above. Therefore, in the conventional RFID system, when the remaining battery capacity is exhausted, the wireless tag cannot respond to the reader. Therefore, for example, when this RFID system is adopted for traffic control such as opening and closing of a door and the traffic restriction is canceled by the response of the radio tag (for example, the door is unlocked), the radio tag having no remaining capacity of the built-in battery The owner will no longer have a way to lift the traffic restrictions.
そこで、本発明は、無線タグに内蔵されたバッテリの残容量が不足したときでも、無線タグに応答動作をさせることが可能な複合無線通信システムを提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a composite wireless communication system capable of causing a wireless tag to perform a response operation even when the remaining capacity of a battery built in the wireless tag is insufficient.
かかる課題を解決するための本発明は、異なる二つの通信方式を用いて無線通信可能な無線タグ及びタグリーダにて構成され、所定領域内に存在する無線タグをタグリーダにて検出する複合無線通信システムを提供する。係る複合無線通信システムにおいて、タグリーダは、第1の通信方式にて質問信号を送信し、無線タグから送信された第1の通信方式による第1の応答信号を受信する第1のリーダ通信部と、無線タグから送信された第2の通信方式による第2の応答信号を受信する第2のリーダ通信部とを有する。一方、無線タグは、バッテリと、タグリーダから送信された質問信号を受信し、質問信号から生成した電圧を使用して第1の通信方式による第1の応答信号を送信する第1のタグ通信部と、バッテリの供給電圧を使用して第2の通信方式による第2の応答信号を送信する第2のタグ通信部を有する。そして第1のタグ通信部は、質問信号を受信したとき、第2のタグ通信部が応答信号を送信可能な状態である場合には、第2のタグ通信部から第2の応答信号を送信させ、第2のタグ通信部が応答信号を送信不能な状態である場合には、第1のタグ通信部から第1の応答信号を送信させる。 The present invention for solving such a problem is a composite wireless communication system that includes a wireless tag and a tag reader capable of wireless communication using two different communication methods, and detects a wireless tag existing in a predetermined area by the tag reader. I will provide a. In the composite wireless communication system, the tag reader transmits a question signal by the first communication method, and receives a first response signal by the first communication method transmitted from the wireless tag; And a second reader communication unit that receives a second response signal transmitted from the wireless tag according to the second communication method. On the other hand, the wireless tag receives the interrogation signal transmitted from the battery and the tag reader, and uses the voltage generated from the interrogation signal to transmit the first response signal according to the first communication method. And a second tag communication unit that transmits a second response signal according to the second communication method using the supply voltage of the battery. The first tag communication unit transmits a second response signal from the second tag communication unit when the second tag communication unit is ready to transmit a response signal when receiving the interrogation signal. If the second tag communication unit cannot transmit the response signal, the first tag communication unit transmits the first response signal.
また、本発明に係る複合無線通信システムにおいて、第1のタグ通信部は、質問信号を受信したときのバッテリからの供給電圧が所定値未満である場合に、第2のタグ通信部は応答信号を送信不能な状態であると判定し、その質問信号の受信によって生じた生成電圧を使用して第1の応答信号を送信することが好ましい。 Further, in the composite wireless communication system according to the present invention, the first tag communication unit receives the response signal when the supply voltage from the battery when the interrogation signal is received is less than a predetermined value. It is preferable to transmit the first response signal using the generated voltage generated by receiving the interrogation signal.
さらに、本発明に係る複合無線通信システムにおいて、第2の通信方式は、第1の通信方式よりも低消費電力で広い通信可能範囲を得られる通信方式であることが好ましい。なお、第1の通信方式として、電磁誘導方式または電波方式による無線通信を、第2の通信方式として、特定小電力無線または微弱無線を利用することができる。 Furthermore, in the composite wireless communication system according to the present invention, it is preferable that the second communication method is a communication method capable of obtaining a wide communication range with lower power consumption than the first communication method. As the first communication method, wireless communication using an electromagnetic induction method or a radio wave method can be used, and as the second communication method, specific low power wireless or weak wireless can be used.
本発明に係る複合無線通信システムは、無線タグに内蔵されたバッテリの残容量が不足したときでも、無線タグにバッテリを使用しないパッシブ応答動作をさせることができるという効果を奏する。 The composite wireless communication system according to the present invention has an effect that the wireless tag can perform a passive response operation without using the battery even when the remaining capacity of the battery built in the wireless tag is insufficient.
以下、本発明に係る複合無線通信システムを、出入管理システムに適用した場合の実施形態について図を参照しつつ説明する。
図1は、出入管理システム1の概略構成を示す。図1に示すように、出入管理システム1は、通行規制を行う出入口の扉(図示せず)近傍に設置された一つ以上のタグリーダ2と、各タグリーダ2によって管理され、それぞれ出入口の扉に設けられた電気錠3と、管理用制御装置4と、無線タグ5とを有する。出入管理システム1では、電気錠3は通常時において施錠されている。そして、無線タグ5を所持した利用者がタグリーダ2の読み取り範囲内(例えば、タグリーダ2の周囲約2m以内)に入ると、タグリーダ2からの質問信号に無線タグ5が反応して応答信号を送信する。応答信号には、他の無線タグと識別するための識別コード(以下、IDコードという)が含まれる。タグリーダ2がその応答信号を受信して、無線タグ5の情報から利用者が正当な権限を有することを確認すると、タグリーダ2は管理下の電気錠3を一時的に解錠制御して、利用者の通行を可能にする。またタグリーダ2は、LANなどの通信網6を介して接続された管理用制御装置4へ、応答した無線タグ5のIDコード、解錠及び施錠時刻、タグリーダ2自身のIDコードなどを送信する。管理用制御装置4は、それらの情報を、利用者の通行履歴情報として、内蔵された記録装置(図示せず)に保存する。
Hereinafter, an embodiment in which a composite wireless communication system according to the present invention is applied to an access control system will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the
ここで、無線タグ5は、短い距離であれば内蔵バッテリの電力を使用せず受動的に応答(パッシブ応答)が可能な近距離無線通信方式と、応答に内蔵バッテリを必要とするが、近距離無線通信方式と比べて低消費電力で長い距離の応答が可能な長距離無線通信方式の二通りの通信方式によりタグリーダ2と通信可能であり、内蔵バッテリの残容量に応じて何れか一方の通信方式を選択して応答信号を送信する。これにより、無線タグ5の内蔵バッテリの残容量が不足している場合でも、至近距離であればタグリーダ2と無線タグ5間の通信を可能として、電気錠3を解錠できなくなる事態が防止される。
以下、出入管理システム1の各部について詳細に説明する。
Here, the wireless tag 5 requires a short-range wireless communication method capable of passively responding (passive response) without using the power of the built-in battery at a short distance, and a built-in battery for the response. It is possible to communicate with the tag reader 2 by two kinds of communication methods of the long distance wireless communication method capable of long-range response with low power consumption compared to the distance wireless communication method, and either one of them depending on the remaining capacity of the built-in battery. Select a communication method and send a response signal. As a result, even when the remaining capacity of the built-in battery of the wireless tag 5 is insufficient, communication between the tag reader 2 and the wireless tag 5 is possible at a short distance, and the situation where the
Hereinafter, each part of the
図2に、タグリーダ2の機能ブロック図を示す。タグリーダ2は、LF送受信部21、RF受信部22、電源部23、外部インターフェース部24、及び制御部25を有する。
FIG. 2 shows a functional block diagram of the tag reader 2. The tag reader 2 includes an LF transmission /
LF送受信部21は、近距離無線通信方式による通信手段であり、電磁誘導方式にて無線タグ5と無線通信する。そのために、LF送受信部21は、変調部、復調部及びアンテナコイルを有する。本実施形態では、LF送受信部21は、変調部で変調した電波(即ち、質問信号)を、135kHz帯の長波(すなわち、LF波)を利用して、タグリーダ2の周囲2mの範囲に対してアンテナコイルから送信する。
LF送受信部21は、質問信号を所定の間隔で繰り返し送信する。例えば、LF送受信部21は、0.2sec長の質問信号を送信すると、複数の無線タグ5からの応答信号の衝突を防止する(アンチコリジョン)ために0.2secの間待機する。LF送受信部21は、その動作を繰り返し行って、連続的に質問信号を送信する。
また、LF送受信部21は、無線タグ5からLF応答信号を受信すると、そのLF応答信号を復調部にて復調し、制御部25へ渡す。
The LF transmission /
The LF transmitter /
Further, when the LF transmission /
以下、質問信号の構成について説明する。質問信号は、先頭から順に、プリアンブル、変調データ、無変調搬送波で構成される。
プリアンブルは、クロック同期のための同期ビット列である。また無線タグ5は、このプリアンブル部分の電波を利用して、無線タグ5が内蔵する回路を駆動するのに必要な電力を蓄える。そこで、質問信号のプリアンブルは、無線タグ5が内蔵バッテリを使用せずにLF応答信号を送信するのに十分な電力を蓄えることができるだけの長さを持つ。そのため、無線タグ5をタグリーダ2の至近距離に近づけるだけで、無線タグ5は内蔵バッテリを使用しなくても、タグリーダ2に対するパッシブ型の応答動作を容易に行える。
変調データは、無線タグ5を制御するためのコマンドビット列を変調部により変調したものである。そのコマンドビット列は、タグリーダ2を他のタグリーダと識別するためのIDコードを含む。
無変調搬送波は、無線タグ5がパッシブ動作する場合、すなわちLF波で応答する場合において、無線タグ5が応答信号に含めるデータを搬送するための領域である。
Hereinafter, the configuration of the question signal will be described. The interrogation signal is composed of a preamble, modulated data, and an unmodulated carrier wave in order from the top.
The preamble is a synchronization bit string for clock synchronization. Further, the wireless tag 5 stores electric power necessary for driving a circuit built in the wireless tag 5 by using the radio wave of the preamble portion. Therefore, the preamble of the interrogation signal has a length that can store enough power for the wireless tag 5 to transmit the LF response signal without using the built-in battery. Therefore, by simply bringing the wireless tag 5 close to the tag reader 2, the wireless tag 5 can easily perform a passive response operation to the tag reader 2 without using a built-in battery.
The modulation data is obtained by modulating a command bit string for controlling the wireless tag 5 by the modulation unit. The command bit string includes an ID code for identifying the tag reader 2 from other tag readers.
The unmodulated carrier wave is an area for carrying data included in the response signal when the wireless tag 5 performs passive operation, that is, when responding with an LF wave.
RF受信部22は、長距離無線通信方式による通信手段であり、LF送受信部21よりも低消費電力で広い通信可能範囲を得られる通信方式にしたがって、無線タグ5からの応答信号を受信する。本実施形態では、RF受信部22は、使用周波数が400MHz帯の特定小電力無線を利用して、無線タグ5からのRF波による応答信号(以下、RF応答信号という)を受信する。この場合、RF受信部22は、小型のアンテナを用いて数m〜数十mの通信距離を確保できる。RF受信部22は、復調部とアンテナで構成される。そしてRF受信部22は、無線タグ5からのRF応答信号をアンテナを介して受信すると、復調部によりその応答信号を復調して、制御部25へ渡す。またRF受信部22は、LF送受信部21とは独立して動作することができる。
The
電源部23は、外部電源と接続され、その外部電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換して、タグリーダ2の各部に電力を供給する回路である。また電源部23は、停電時にも、一定期間タグリーダ2が動作可能なように、バッテリを有していてもよい。
The
外部インターフェース部24は、タグリーダ2により管理される電気錠3と接続するインターフェース回路と、他のタグリーダ及び管理用制御装置4と通信網6を介して通信するための通信インターフェース回路を有する。そして外部インターフェース部24は、制御部25から出力され、電気錠3を解錠または施錠するための制御信号を、そのタグリーダ2の管理下にある電気錠3へ送信する。また、外部インターフェース部24は、通信網6を介して管理用制御装置4へ、そのタグリーダ2に応答した無線タグ5のIDコード、タグリーダ2自身のIDコード、解錠または施錠した電気錠3の識別情報、解錠及び施錠時刻などを送信する。
The
制御部25は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びその周辺回路で構成される。制御部25は、タグリーダ2の各部を制御する。そして制御部25は、LF送受信部21から質問信号を一定の間隔で連続的に繰り返し送信させる。
また制御部25は、RF受信部22またはLF送受信部21にて無線タグ5からの応答信号が受信され、復調されると、無線タグ5のIDコードを受け取る。そして制御部25は、その受信したIDコードを、メモリに記憶されている、登録済み無線タグの登録IDコードと照合し、一致するものがあるか否かを判定する。そして無線タグ5から受信したIDコードが何れかの登録IDコードと一致する場合、制御部25は、その無線タグ5を正当権限を有するものとして認証し、管理下の電気錠3へ外部インターフェース部24を介して一時的に解錠するための解錠信号を出力する。また制御部25は、外部インターフェース部24及び通信網6を介して、管理用制御装置4へ、無線タグ5のIDコードなどの利用者の通行履歴情報を送信する。
The
When the response signal from the wireless tag 5 is received and demodulated by the
一方、無線タグ5から受信したIDコードが何れの登録IDコードとも一致しない場合、制御部25は、管理下の電気錠3を施錠した状態のまま維持し、管理用制御装置4へ、不正タグ情報として、無線タグ5のIDコードを送信する。またタグリーダ2が液晶ディスプレイ、LED、スピーカなどから構成される報知部を有している場合、制御部25は、その報知部を介して、利用者に対して無線タグ5が不正なものであることを報知するようにしてもよい。
On the other hand, if the ID code received from the wireless tag 5 does not match any registered ID code, the
図3に、無線タグ5の機能ブロック図を示す。無線タグ5は、メモリ51、バッテリ52、LF送受信部53、RF送信部54及び制御部55を有する。
FIG. 3 shows a functional block diagram of the wireless tag 5. The wireless tag 5 includes a memory 51, a
メモリ51は、フラッシュメモリ、EEPROMまたはFRAM(登録商標)などの不揮発性メモリで構成される。そしてメモリ51は、無線タグ5を他の無線タグと識別するためのIDコードを保持する。
バッテリ52は、無線タグ5に内蔵される小型電池で構成され、制御部55を介して無線タグ5の各部を駆動するための電力を供給する。またバッテリ52に使用される小型電池は、交換可能または充電可能なタイプであることが好ましい。
The memory 51 is configured by a non-volatile memory such as a flash memory, EEPROM, or FRAM (registered trademark). The memory 51 holds an ID code for identifying the wireless tag 5 from other wireless tags.
The
LF送受信部53は、近距離無線通信方式による通信手段であり、電磁誘導方式にてタグリーダ2と無線通信する。本実施形態では、LF送受信部53は、135kHz帯のLF波を利用して、タグリーダ2のLF送受信部21と無線通信する。そのために、LF送受信部53は、アンテナコイル531と、コンデンサと整流回路を有する電圧生成手段532と、組み込み型のプロセッサ回路を有する信号処理手段533と、バッテリ52の残容量を監視する電源監視手段534とを有する。LF送受信部53は、タグリーダ2から質問信号を受信しない間は、バッテリ52より供給される電力を利用して、信号受信の待機に必要な電力のみを消費する低消費電力モードで動作する。
一方、LF送受信部53は、アンテナコイル531を介して、タグリーダ2のLF送受信部21のアンテナコイルとの電磁誘導により、タグリーダ2から質問信号を受信すると、電圧生成手段532は電磁誘導によって得た交流電圧を直流電圧に整流し、LF送受信部53を駆動するために利用される生成電圧として蓄積する。そして信号処理手段533は、生成電圧またはバッテリ52からの供給電圧によって動作し、受信した質問信号を復調する。
The LF transmission /
On the other hand, when the LF transmitter /
電源監視手段534は、バッテリ52の残容量が、無線タグ5がRF応答信号を送信するのに十分な量であるか否かを判定する。そのために、電源監視手段534は、制御部55を介して供給されているバッテリ52からの供給電圧が所定値以上か否かを検出し、検出結果を信号処理手段533へ出力する。その所定値は、例えば、RF送信部54がRF応答信号を送信するために、RF送信部54及び制御部55を駆動するのに必要な電圧値である。
The
信号処理手段533は、タグリーダ2から質問信号を受信したときのバッテリ52の残容量に応じて、異なる処理を実行する。電源監視手段534から、バッテリ52からの供給電圧が所定値以上であることを示す検出結果を受信した場合、信号処理手段533は、RF送信部54から所定の応答信号を送信できるように、復調信号を制御部55へ渡す。
The
一方、電源監視手段534から、バッテリ52からの供給電圧が所定値未満であることを示す検出結果を受信した場合、信号処理手段533は、バッテリ52からの供給電圧を利用せず、電圧生成手段532による生成電圧を使用してLF送受信部53自体から送信するためのLF応答信号を生成する。そのために、信号処理手段533は、メモリ51から無線タグ5のIDコードを読み出して、質問信号に含まれる無変調搬送波をそのIDコードで変調する。そして信号処理手段533は、質問信号のプリアンプル部分を利用して電圧生成手段532により生成された生成電圧を使用して、アンテナコイル531からLF応答信号を出力する。このように、LF送受信部53は、質問信号の受信に伴う誘導起電力を使用してパッシブ応答することが可能である。
On the other hand, when the detection result indicating that the supply voltage from the
ここで、無線タグ5がバッテリ切れのときにタグリーダ2との距離が離れ過ぎていると、質問信号の受信により生成される電力は小さく、LF送受信部53を駆動するために必要な電力を得ることができない。またLF送受信部53がLF応答信号を送信できたとしても、タグリーダ2までの距離を飛ばすのに必要な生成電圧が得られていなければ、タグリーダ2がそのLF応答信号を受信することができない。そこで、LF応答信号を生成及び送信して、タグリーダ2にそのLF応答信号を受信させるためには、無線タグ5は質問信号を受信可能な距離(例えば、2m)よりもタグリーダ2に接近している必要がある。すなわち、無線タグ5は、タグリーダ2の至近距離(例えば、数cm〜数十cm以内)にある場合に、バッテリ52を利用せずに、質問信号の受信による誘導起電力を使用して、LF応答信号をタグリーダ2へ伝達(パッシブ応答)できる。
Here, if the wireless tag 5 is out of battery and the distance from the tag reader 2 is too far, the power generated by receiving the question signal is small, and the power necessary to drive the
RF送信部54は、長距離無線通信方式による通信手段であり、LF送受信部53よりも低消費電力で広い通信可能範囲を得られる通信方式にしたがって、タグリーダ2へ応答信号を送信する。本実施形態では、RF送信部54は、使用周波数が400MHz帯の特定小電力無線を利用する。このため、RF送信部54は、小型のアンテナを用いて、数m〜数十mの範囲に、RF応答信号を到達させることができる。また、特定小電力無線を利用することにより、LF応答信号を同じ距離だけ飛ばす場合と比較して、無線タグ5がRF応答信号を送信するための消費電力は非常に小さくて済む。RF送信部54は、変調手段541とアンテナ542を有する。そして変調手段541は、制御部55からの応答信号送信指示にしたがって、RF応答信号を生成する。そのRF応答信号には、無線タグ5が受信した質問信号に含まれたタグリーダ2のIDコードと、メモリ5から読み出された無線タグ5のIDコードを含む。生成されたRF応答信号は、アンテナ542から送信される。
The
制御部55は、組み込み型のCPU及びその周辺回路で構成される。そして制御部55は、バッテリ52からの供給電圧を利用して動作し、無線タグ5の各部を制御する。制御部55は、質問信号を受信していない間、バッテリ52の電力消費を抑制するために、LF送受信部53を上記の低消費電力モードで動作させるとともに、制御部55自体も、CPUの動作クロックを停止させ、周辺回路のみ動作するスリープモードで動作する。さらに、質問信号の受信に必要のないRF送信部54への電源供給を停止し、動作オフ状態としておく。
そして制御部55は、LF送受信部53が受信した質問信号の復調信号が入力されると、RF送信部54を駆動し、RF応答信号を出力するよう制御する。このとき、制御部55は、復調信号に含まれたタグリーダ2のIDコードと、メモリ5から読み出された無線タグ5のIDコードをRF送信部54に転送する。
The
When the demodulated signal of the interrogation signal received by the LF transmitter /
図4に、質問信号受信時における、無線タグ5の応答動作のフローチャートを示す。最初に、無線タグ5のLF送受信部53が質問信号を受信すると、無線タグ5は待機状態から移行し、応答動作を開始する。そして、LF送受信部53は、質問信号の受信処理を行う(ステップS401)。具体的には、LF送受信部53の電圧生成手段532は、質問信号に含まれるプリアンブル部を利用して、電磁誘導によって誘導起電力を生成し、蓄積する。またLF送受信部53の信号処理手段533は、質問信号を復調する。
FIG. 4 shows a flowchart of the response operation of the wireless tag 5 when the interrogation signal is received. First, when the LF transmission /
その後、信号処理手段533は、LF送受信部53の電源監視手段534が検出しているバッテリ52の残容量が所定値以上か否かを判定する(ステップS402)。バッテリ52の残容量が所定値未満であると判定された場合(すなわち、バッテリ52の残容量がRF応答信号を送信するのに不足している場合)、信号処理手段533は、バッテリ52からの供給電圧を使用せず、電圧生成手段532により生成された生成電圧のみを利用して、LF応答信号を生成し、LF送受信部53のアンテナコイル531からLF応答信号を送信する(ステップS403)。
Thereafter, the
一方、ステップS402において、バッテリ52の残容量が所定値以上であると判定された場合(すなわち、バッテリ52の残容量がRF応答信号を送信するのに十分な量である場合)、信号処理手段533は復調信号を無線タグ5の制御部55へ出力する。そして制御部55は、バッテリ52からの供給電圧を使用して、RF送信部54を駆動し、RF応答信号を生成させる(ステップS404)。そして、RF送信部54のアンテナ542から、RF応答信号を送信する(ステップS405)。ステップS403またはS405の後、無線タグ5は応答動作を終了し、再び待機状態となる。
On the other hand, when it is determined in step S402 that the remaining capacity of the
以上説明してきたように、本発明を適用した複合無線通信システムでは、無線タグに内蔵されたバッテリの残容量が十分な場合には、監視範囲を高精度に設定でき、且つ、無線タグの待機電力が小さいLF波を使用した電磁誘導方式にて質問し、LF波を利用するよりも小型のアンテナ且つ低消費電力で通信可能範囲の広い特定小電力無線を利用して、タグリーダに応答する。そのため、係るシステムは、利用者が無線タグをタグリーダにかざすなどの動作を必要とせずにタグリーダと無線タグ間で確実かつ低消費電力な通信が可能となる。さらに、無線タグに内蔵されたバッテリの残容量が不十分な場合、無線タグはタグリーダから受信した質問信号に基づいて生成した電力を使用して応答信号を送信する。そのため、係るシステムは、無線タグの内蔵バッテリの残容量がなくなったときでも、タグリーダと無線タグ間の通信が可能となる。 As described above, in the composite wireless communication system to which the present invention is applied, when the remaining capacity of the battery built in the wireless tag is sufficient, the monitoring range can be set with high accuracy and the wireless tag standby An inquiry is made by an electromagnetic induction method using an LF wave with a small electric power, and the tag reader is responded by using a specific low power radio having a small antenna and low power consumption and a wide communicable range as compared with the case of using the LF wave. Therefore, such a system enables reliable and low power consumption communication between the tag reader and the wireless tag without requiring the user to hold the wireless tag over the tag reader. Furthermore, when the remaining capacity of the battery built in the wireless tag is insufficient, the wireless tag transmits a response signal using power generated based on the inquiry signal received from the tag reader. Therefore, the system can communicate between the tag reader and the wireless tag even when the remaining capacity of the built-in battery of the wireless tag is exhausted.
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、タグリーダ2及び無線タグ5のそれぞれは、LF送受信部の代わりに、短波帯の電波を利用した電磁誘導方式の無線通信を行う短距離送受信部を有してもよい。同様に、タグリーダ2及び無線タグ5のそれぞれは、LF送受信部の代わりに、UHF/超極短波帯またはマイクロ波帯の電波を利用した電波方式の無線通信を行う短距離送受信部を有してもよい。電波方式の無線通信を利用する場合、無線タグ5の短距離送受信部は、LF応答信号を送信する際、電波反射を利用してパッシブ応答する。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, each of the tag reader 2 and the wireless tag 5 may include a short-distance transmission / reception unit that performs electromagnetic induction-type wireless communication using short-wave radio waves, instead of the LF transmission / reception unit. Similarly, each of the tag reader 2 and the wireless tag 5 has a short-range transmission / reception unit that performs radio communication using a radio wave system using UHF / ultra-short wave or microwave band, instead of the LF transmission / reception unit. Also good. In the case of using the radio communication of the radio wave system, the short-range transmission / reception unit of the radio tag 5 makes a passive response using radio wave reflection when transmitting the LF response signal.
また、タグリーダ2のRF受信部及び無線タグ5のRF送信部は、微弱無線を利用するものであってもよい。あるいは、RF受信部及びRF送信部は、赤外線通信、Bluetooth(登録商標)、IEEE802.11a,b,g,nなどの無線LAN規格に従って動作するものであってもよい。ただし、RF送信部から送信される応答信号の通信可能範囲は、各LF送受信部の通信可能範囲と同等か、それよりも広いことが好ましい。このようにRF送信部で使用する通信方式を選択することにより、電磁誘導方式と比較して低消費電力で広い通信可能範囲を確保できるため、無線タグの内蔵バッテリの残容量が十分な通常時の応答を、確実かつ低消費電力で行うことができる。
また、上記の実施形態では、無線タグ5のLF送受信部はバッテリからの供給電圧を監視することでRF送信部が応答可能な状態であるか否か判断しているが、制御部からバッテリ残容量の低下信号を受けて応答不能な状態であるとの判断結果を保持するように構成してもよい。また、RF送信部の動作状態(電源のON/OFF)を監視するように構成してもよい。
Further, the RF receiving unit of the tag reader 2 and the RF transmitting unit of the wireless tag 5 may use weak radio. Alternatively, the RF reception unit and the RF transmission unit may operate according to wireless LAN standards such as infrared communication, Bluetooth (registered trademark), IEEE802.11a, b, g, and n. However, the communicable range of the response signal transmitted from the RF transmission unit is preferably equal to or wider than the communicable range of each LF transceiver unit. By selecting the communication method used in the RF transmitter in this way, it is possible to secure a wide communication range with low power consumption compared to the electromagnetic induction method, so that the remaining capacity of the built-in battery of the wireless tag is sufficient at normal times. The response can be performed reliably and with low power consumption.
In the above embodiment, the LF transmitter / receiver of the wireless tag 5 determines whether or not the RF transmitter can respond by monitoring the supply voltage from the battery. It may be configured to hold the determination result that the response is impossible in response to the capacity reduction signal. Moreover, you may comprise so that the operation state (ON / OFF of a power supply) of RF transmission part may be monitored.
さらに、上記の実施形態のように、RF送信部から送信される応答信号の到達範囲が数m〜数十mに及ぶ場合、タグリーダから、RF受信部を独立させて、RF受信機能を司る応答受信器として構成してもよい。この場合、特に複数のタグリーダが応答受信器と通信網を介して接続されている場合、一つの応答受信器で、複数のタグリーダのそれぞれに対する無線タグからのRF応答信号を受信して、RF応答信号に含まれるタグリーダのIDコードに対応するタグリーダに応答信号を伝送することができるので、システム全体のコストを抑制することができる。 Further, as in the above embodiment, when the reach range of the response signal transmitted from the RF transmission unit ranges from several meters to several tens of meters, the response that controls the RF reception function by making the RF reception unit independent from the tag reader You may comprise as a receiver. In this case, particularly when a plurality of tag readers are connected to a response receiver via a communication network, the RF response signal from the wireless tag to each of the plurality of tag readers is received by one response receiver, and the RF response is received. Since the response signal can be transmitted to the tag reader corresponding to the ID code of the tag reader included in the signal, the cost of the entire system can be suppressed.
さらに、無線タグ5のバッテリ52の残容量が少なくなると、そのことを利用者に警告するようにしてもよい。例えば、無線タグ5は、LEDをさらに有し、バッテリ52の残容量が数回RF応答信号を送信すると残容量がなくなる程度であると推定された場合、LEDを発光させてバッテリ切れを利用者に警告するようにしてもよい。なお、電源監視手段534は、バッテリ52からの供給電圧と、上記のバッテリ切れの判定に用いる所定値よりも高い第2の所定値とを比較し、その供給電圧が、第2の所定値未満であるとき、バッテリ52の残容量が数回RF応答信号を送信できる程度であると推定する。あるいは、電源監視手段534により、バッテリ52の残容量が数回RF応答信号を送信すると残容量がなくなる程度であると推定された場合において、無線タグ5のRF送信部54は、RF応答信号にバッテリ52の残容量が少ないことを示す警告信号を含ませてもよい。この場合、タグリーダ2は、受信したRF応答信号にその警告信号が含まれていると、タグリーダ2に設けられた報知部を介して、利用者に対して、所持している無線タグ5のバッテリ切れを警告するようにしてもよい。
Further, when the remaining capacity of the
さらに、タグリーダ2は、無線タグ5に強制的にLF波で応答信号を送信させるように指示するための操作部を備えてもよい。この場合、操作部は、例えば、タグリーダ2の表面に配置された1または複数の操作ボタンスイッチで構成される。そして操作部が操作されると(例えば、操作部の操作ボタンが押下されると)、タグリーダ2は、無線タグ5の内蔵バッテリの残容量がない場合でも、無線タグ5とタグリーダ2間で通信できるよう、救済動作を実行する。具体的には、操作部を操作して救済動作が実行されると、タグリーダ2は、上記のLF送受信部21から送信される質問信号に、応答信号をLF波で送信させるコマンドを含ませる。一方、無線タグ5は、質問信号に含まれるコマンドを調べて、応答信号をLF波で送信する旨のコマンドを検出すると、LF送受信部53により、LF応答信号を送信する。
Further, the tag reader 2 may include an operation unit for instructing the wireless tag 5 to forcibly transmit a response signal using an LF wave. In this case, the operation unit includes, for example, one or a plurality of operation button switches arranged on the surface of the tag reader 2. When the operation unit is operated (for example, when an operation button of the operation unit is pressed), the tag reader 2 communicates between the wireless tag 5 and the tag reader 2 even when there is no remaining capacity of the built-in battery of the wireless tag 5. A relief operation is performed so that it is possible. Specifically, when the relief operation is executed by operating the operation unit, the tag reader 2 includes a command for transmitting a response signal by an LF wave in the question signal transmitted from the
さらにまた、本発明に係る複合無線システムの用途は、上記の出入管理システムに限られない。例えば、特開2006−350861号公報に開示されたような、利用者の移動方向に応じた制御を行うセキュリティシステムにも、本発明を適用することができる。
以上のように、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
Furthermore, the use of the composite radio system according to the present invention is not limited to the above-described access control system. For example, the present invention can be applied to a security system that performs control in accordance with the moving direction of a user, as disclosed in JP-A-2006-350861.
As described above, various modifications can be made within the scope of the present invention according to the embodiment to be implemented.
1 出入管理システム(複合無線通信システム)
2 タグリーダ
3 電気錠
4 管理用制御装置
5 無線タグ
6 通信網
21 LF送受信部
22 RF受信部
23 電源部
24 外部インターフェース部
25 制御部
51 メモリ
52 バッテリ
53 LF送受信部
54 RF送信部
55 制御部
1 Access control system (composite radio communication system)
2
Claims (3)
前記タグリーダは、
第1の通信方式にて質問信号を送信し、前記無線タグから送信された該第1の通信方式による第1の応答信号を受信する第1のリーダ通信部と、
前記無線タグから送信された第2の通信方式による第2の応答信号を受信する第2のリーダ通信部とを有し、
前記無線タグは、
バッテリと、
前記タグリーダから送信された前記質問信号を受信し、前記質問信号から生成した電圧を使用して前記第1の通信方式による前記第1の応答信号を送信する第1のタグ通信部と、
前記バッテリの供給電圧を使用して前記第2の通信方式による前記第2の応答信号を送信する第2のタグ通信部を有し、
前記第1のタグ通信部は、前記質問信号を受信したとき、前記第2のタグ通信部が応答信号を送信可能な状態である場合に前記第2のタグ通信部から前記第2の応答信号を送信させ、前記第2のタグ通信部が応答信号を送信不能な状態である場合に前記第1のタグ通信部から前記第1の応答信号を送信させる、
ことを特徴とする複合無線通信システム。 In a composite wireless communication system that is configured with a wireless tag and a tag reader capable of wireless communication using two different communication methods, and that detects the wireless tag present in a predetermined area by the tag reader,
The tag reader is
A first reader communication unit that transmits a question signal in a first communication method and receives a first response signal transmitted from the wireless tag in accordance with the first communication method;
A second reader communication unit that receives a second response signal transmitted from the wireless tag according to a second communication method;
The wireless tag is
Battery,
A first tag communication unit that receives the interrogation signal transmitted from the tag reader and transmits the first response signal according to the first communication method using a voltage generated from the interrogation signal;
A second tag communication unit that transmits the second response signal according to the second communication method using a supply voltage of the battery;
The first tag communication unit receives the second response signal from the second tag communication unit when the second tag communication unit is capable of transmitting a response signal when the interrogation signal is received. Transmitting the first response signal from the first tag communication unit when the second tag communication unit is in a state where the response signal cannot be transmitted.
A composite wireless communication system.
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