JP2010101737A - Radio frequency tag set, radio frequency tag, and distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の無線タグを含み、各無線タグが距離測定装置の測定対象とされる無線タグセット、無線タグセットを構成する無線タグ、および無線タグまでの距離を測定する距離測定装置に関する。 The present invention relates to a wireless tag set including a plurality of wireless tags, each wireless tag being a measurement target of a distance measuring device, a wireless tag constituting the wireless tag set, and a distance measuring device for measuring a distance to the wireless tag. .
量産工場等では、生産工程または品種ごとに保管位置が定められ製品管理を行うことが多い。このような製品管理を行うため、無線タグ距離測定システムが用いられる。無線タグ距離測定システムでは、管理対象製品に取り付けられた無線タグと距離測定装置との間の無線送受信によって、距離測定装置が無線タグまでの距離を測定する。 In a mass production factory or the like, in many cases, a storage position is determined for each production process or product type, and product management is performed. In order to perform such product management, a wireless tag distance measurement system is used. In the wireless tag distance measurement system, the distance measurement device measures the distance to the wireless tag by wireless transmission and reception between the wireless tag attached to the managed product and the distance measurement device.
無線タグまでの距離を測定する際には、距離測定装置はパルス信号を送信する。パルス信号には、距離測定対象の無線タグの固有割り当て符号を含ませる。無線タグは、自らに固有に割り当てられている符号が受信パルス信号に含まれている場合には応答パルス信号を送信する。応答パルス信号を受信した距離測定装置は、パルス信号を送信してから応答パルス信号が受信されるまでの時間に基づいて、無線タグまでの距離を測定する。 When measuring the distance to the wireless tag, the distance measuring device transmits a pulse signal. The pulse signal includes a unique assignment code of a wireless tag to be measured for distance. The wireless tag transmits a response pulse signal when a code uniquely assigned to the wireless tag is included in the received pulse signal. The distance measuring device that has received the response pulse signal measures the distance to the wireless tag based on the time from when the pulse signal is transmitted until the response pulse signal is received.
このような処理によれば、複数の無線タグのうち特定の無線タグまでの距離を測定することができ、距離測定装置から特定の無線タグが付された製品までの距離を測定することができる。 According to such processing, it is possible to measure the distance to a specific wireless tag among a plurality of wireless tags, and to measure the distance from the distance measuring device to the product to which the specific wireless tag is attached. .
無線タグ距離測定システムは、工場における製品管理の他、日用品、小物等の販売を行う小売店、イベント参加者の居場所を管理する必要があるイベント会場等に用いることができる。 The wireless tag distance measurement system can be used for product management in factories, retail stores that sell daily necessities, accessories, etc., event venues that need to manage the location of event participants, and the like.
上記の無線タグ距離測定システムでは、無線タグのハードウエア設計上の制約等により、各無線タグの固有割り当て符号の桁数に制限がある場合には、固有割り当て符号の数を十分に確保できないという問題があった。
また、上記の無線タグ距離測定システムでは、同一の固有割り当て符号を有する無線タグが複数ある場合、これらの無線タグからそれぞれ送信された応答パルス信号が時間的に重なって距離測定装置で受信される。このとき、複数の応答パルス信号が互いに干渉し、各無線タグまでの距離を測定することが困難となるという問題があった。
In the above wireless tag distance measurement system, if the number of unique assigned codes of each wireless tag is limited due to restrictions on the hardware design of the wireless tag, the number of unique assigned codes cannot be secured sufficiently. There was a problem.
Further, in the above-described wireless tag distance measurement system, when there are a plurality of wireless tags having the same unique assignment code, response pulse signals transmitted from these wireless tags are temporally overlapped and received by the distance measuring device. . At this time, there is a problem that it becomes difficult to measure the distance to each wireless tag because a plurality of response pulse signals interfere with each other.
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、無線タグ距離測定システムにおいて、より多くの無線タグを識別するための手段を確保すること、および複数の無線タグからそれぞれ送信される応答信号の干渉を回避することを目的とする。 The present invention has been made for such a problem. That is, an object of the wireless tag distance measurement system is to secure a means for identifying more wireless tags and to avoid interference of response signals respectively transmitted from a plurality of wireless tags.
本発明は、無線信号を受信し、受信した信号を無線送信する複数の無線タグを含み、各無線タグは、無線信号の送受信により対象物までの距離を測定する距離測定装置の測定対象とされる、無線タグセットにおいて、各無線タグは、信号を受信してから無線送信するまでの遅延時間を設定する遅延手段を備え、前記遅延手段は、無線タグごとに固有に定められ、無線タグ相互間で相違する遅延時間を以て、受信された信号を遅延させることを特徴とする。
また、本発明は、無線信号を受信し、受信した無線信号に含まれる符号と自らに割り当てられた固有符号とが一致したときに、当該受信した信号を無線送信する複数の無線タグを含み、各無線タグは、無線信号の送受信により対象物までの距離を測定する距離測定装置の測定対象とされる、無線タグセットにおいて、各無線タグは、信号を受信してから無線送信するまでの遅延時間を設定する遅延手段を備え、前記遅延手段は、無線タグごとに固有に定められ、共通の固有符号が割り当てられた無線タグ相互間で相違する遅延時間を以て、受信された信号を遅延させることを特徴とする。
The present invention includes a plurality of wireless tags that receive wireless signals and wirelessly transmit the received signals, and each wireless tag is a measurement target of a distance measuring device that measures a distance to an object by transmitting and receiving wireless signals. In the wireless tag set, each wireless tag includes delay means for setting a delay time from reception of a signal to wireless transmission, the delay means being uniquely determined for each wireless tag, The received signal is delayed with a delay time that differs between them.
The present invention also includes a plurality of wireless tags that wirelessly transmit the received signal when the wireless signal is received and the code included in the received wireless signal matches the unique code assigned to the wireless signal. Each wireless tag is a measurement target of a distance measuring device that measures the distance to an object by transmitting and receiving wireless signals. In the wireless tag set, each wireless tag has a delay from receiving a signal to transmitting wirelessly. A delay unit configured to set a time, and the delay unit delays a received signal with a delay time that is uniquely determined for each wireless tag and is different between wireless tags to which a common unique code is assigned. It is characterized by.
また、本発明に係る無線タグは、前記距離測定装置の測定対象とされ、前記無線タグセットを構成することを特徴とする。 The wireless tag according to the present invention is a measurement target of the distance measuring device and constitutes the wireless tag set.
また、本発明は、無線タグまでの距離を測定する距離測定装置において、距離測定信号を無線送信する送信部と、前記距離測定信号を受信した無線タグから送信された応答無線信号を受信する受信部と、を備え、前記距離測定信号を送信してから前記応答無線信号が受信されるまでの応答時間に基づいて、前記応答無線信号を送信した無線タグを識別する無線タグ識別部と、識別された無線タグまでの距離を前記応答時間に基づいて求める距離測定部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る距離測定装置においては、前記送信部は、距離測定対象の無線タグに割り当てられた固有符号を含む距離測定信号を送信することが好適である。
Further, the present invention provides a distance measurement device that measures a distance to a wireless tag, a transmission unit that wirelessly transmits a distance measurement signal, and a reception that receives a response wireless signal transmitted from a wireless tag that has received the distance measurement signal. A wireless tag identification unit that identifies a wireless tag that has transmitted the response wireless signal based on a response time from when the distance measurement signal is transmitted to when the response wireless signal is received, A distance measuring unit that obtains a distance to the wireless tag based on the response time.
In the distance measuring device according to the present invention, it is preferable that the transmitting unit transmits a distance measuring signal including a unique code assigned to a wireless tag to be measured for distance.
本発明によれば、無線タグ距離測定システムにおいて、複数の無線タグからそれぞれ送信される応答信号の干渉を回避することができる。 According to the present invention, in the RFID tag distance measuring system, it is possible to avoid interference of response signals respectively transmitted from a plurality of RFID tags.
図1に本発明の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す。このシステムは、無線タグ距離測定装置10が、無線信号の送受信によって距離測定対象の無線タグまでの距離を測定するものである。
FIG. 1 shows a configuration of a wireless tag distance measuring system according to an embodiment of the present invention. In this system, the wireless tag distance measuring
無線タグは、同一の固有PN符号(PNはPseudo Noiseの略である。)が割り当てられた無線タググループに分類される。図1では、PN符号「01001・・・」、「10011・・・」、「01111・・・」、および「10001・・・」が固有PN符号として割り当てられた無線タグが、それぞれ、無線タググループ12−1、12−2、12−3、および12−4に分類されている。無線タググループ12−1〜12−4に所属する無線タグは、それぞれ、符号「12」の次に付された番号「−1−」〜「−4−」によって所属グループを区別する。 The wireless tags are classified into wireless tag groups to which the same unique PN code (PN is an abbreviation for Pseudo Noise) is assigned. In FIG. 1, wireless tags to which PN codes “01001...”, “10011...”, “01111...”, And “10001. It is classified into groups 12-1, 12-2, 12-3, and 12-4. The wireless tags belonging to the wireless tag groups 12-1 to 12-4 are distinguished from each other by numbers “−1−” to “−4−” added next to the code “12”.
また、同一の無線タググループに所属する各無線タグには、1以上の整数がグループ内番号として割り当てられる。例えば、無線タググループ12−2に所属する無線タグ12−2−1〜12−2−3には、それぞれ、グループ内番号として1〜3が割り当てられる。以下の説明では、無線タグに付された符号の末尾はグループ内番号を示すものとする。 Further, an integer of 1 or more is assigned as an in-group number to each wireless tag belonging to the same wireless tag group. For example, the wireless tags 12-2-1 to 12-2-3 belonging to the wireless tag group 12-2 are assigned 1 to 3 as group numbers, respectively. In the following description, the end of the code attached to the wireless tag indicates the in-group number.
なお、図1においては、固有PN符号による無線タグの分類に係る説明のため、同一の無線タググループに所属する無線タグを近接配置して示しているが、無線タグは、所属する無線タググループに関わらず無作為に分散分布していてもよい。 In FIG. 1, for the description related to the classification of the wireless tag by the unique PN code, the wireless tags belonging to the same wireless tag group are shown in close proximity, but the wireless tag belongs to the wireless tag group to which it belongs. Regardless, it may be randomly distributed.
距離測定対象とする無線タグまでの距離を測定する際には、無線タグ距離測定装置10は、距離測定対象の無線タグをPN符号およびグループ内番号によって特定する。
When measuring the distance to the wireless tag to be measured, the wireless tag
一般に、PN符号は1および0による擬似雑音パターンを示す。PN符号の値「1」および「0」に対し信号値「1」および「−1」をそれぞれ対応付けることで、PN符号のパターンで極性が変化するPN信号を生成することができる。 In general, a PN code indicates a pseudo-noise pattern due to 1 and 0. By associating the signal values “1” and “−1” with the values “1” and “0” of the PN code, respectively, it is possible to generate a PN signal whose polarity changes according to the pattern of the PN code.
2以上の符号長さを有する同一のPN符号に基づく2つのPN信号の間で畳み込み演算を行うと、1符号分の時間長を有し、1符号分の時間長に信号値が累積加算された時間圧縮信号が得られる。ここで、畳み込み演算は、相関演算、またはコンボリューションとも称され、2つの信号の波形の近似度を求める演算である。一方、異なるPN符号に基づく2つのPN信号の間で畳み込み演算を行ったとしても、得られる信号の時間長は元のままとなる。このような時間圧縮に関する性質は、PN信号に他の信号が乗ぜられ、PN信号と同様に符号が変化する信号についても維持することができる。本発明の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、このようなPN符号の直交性を利用する。 When a convolution operation is performed between two PN signals based on the same PN code having two or more code lengths, it has a time length of one code, and a signal value is cumulatively added to the time length of one code. A time-compressed signal is obtained. Here, the convolution operation is also referred to as correlation operation or convolution, and is an operation for obtaining the degree of approximation of the waveforms of two signals. On the other hand, even if a convolution operation is performed between two PN signals based on different PN codes, the time length of the obtained signal remains unchanged. Such a property relating to time compression can be maintained even for a signal in which another signal is multiplied by the PN signal and the sign changes in the same manner as the PN signal. The RFID tag distance measurement system according to the embodiment of the present invention uses such orthogonality of the PN code.
無線タグ距離測定装置10は、距離測定対象の無線タグの固有割り当てPN符号によってPN信号を生成する。そして、PN信号を無線信号に変換した拡散パルス変調信号を生成し送信する。
The wireless tag distance measuring
拡散パルス変調信号を受信した複数の無線タグのうち、拡散パルス変調信号の生成に用いられたPN符号と自らの固有割り当てPN符号とが一致する無線タグは、受信した拡散パルス変調信号に対して時間圧縮処理を施した圧縮パルス変調信号を送信する。これによって、距離測定対象の無線タグと同一の無線タググループに所属する無線タグは、圧縮パルス変調信号を送信する。 Among the plurality of wireless tags that have received the spread pulse modulation signal, the wireless tag in which the PN code used to generate the spread pulse modulation signal and its own uniquely assigned PN code match the received spread pulse modulation signal. A compressed pulse modulation signal subjected to time compression processing is transmitted. As a result, the wireless tag belonging to the same wireless tag group as the wireless tag of the distance measurement target transmits the compressed pulse modulation signal.
各無線タグには、拡散パルス変調信号を受信してから、圧縮パルス変調信号を送信するまでの内部遅延時間が設定される。本実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、同一の無線タググループに所属する無線タグに、互いに異なる内部遅延時間が設定される。これによって、距離測定対象の無線タグと同一の無線タググループに所属する各無線タグは、互いに異なるタイミングで圧縮パルス変調信号を送信する。無線タグ距離測定装置10の最大測定距離と各無線タグに設定される内部遅延時間との関係について、後述のような制限を与えておくことにより、無線タグ距離測定装置10においては、受信された複数の圧縮パルス変調信号の受信タイミングに応じて、距離測定対象の圧縮パルス変調信号を特定することができる。
Each wireless tag is set with an internal delay time from reception of the spread pulse modulation signal to transmission of the compressed pulse modulation signal. In the wireless tag distance measurement system according to the present embodiment, different internal delay times are set for wireless tags belonging to the same wireless tag group. As a result, each wireless tag belonging to the same wireless tag group as the wireless tag of the distance measurement target transmits a compressed pulse modulated signal at a different timing. The relationship between the maximum measurement distance of the wireless tag distance measuring
無線タグ距離測定装置10は、受信された複数の圧縮パルス変調信号のうち、距離測定対象の無線タグから送信されたものを受信タイミングに基づいて特定する。そして、特定した圧縮パルス変調信号の受信タイミングおよび無線信号の伝搬速度等に基づいて距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。
The wireless tag
このような処理を実行するための無線タグ距離測定装置10の構成を図2に示す。PN符号記憶部14には、無線タグ距離測定システムで用いられる無線タグの固有割り当てPN符号が記憶されている。無線タグ指定制御部16は、ユーザの操作または別に設けられた装置等によって距離測定対象の無線タグが指定されると、指定された無線タグの固有割り当てPN符号をPN符号記憶部14から読み込む。そして、読み込んだPN符号に基づいてPN信号を生成し乗算部20に出力する。
FIG. 2 shows the configuration of the RFID tag
正弦波信号生成部18は、基準正弦波信号を乗算部20に出力する。乗算部20は、PN信号に基準正弦波信号を乗じた正弦波PN信号を無線送信部22および距離算出部28に出力する。
The sine wave
図3(a)、(b)および(c)に、それぞれ、PN信号、基準正弦波信号、および正弦波PN信号を示す。ただし、これらの図が示す時間波形は、説明のための一つの例である。図3の縦軸は信号値を示し横軸は時間を示す。PN信号は、PN符号の符号変化に従って極性が変化する矩形信号である。正弦波PN信号は、PN信号の値に応じて極性が変化する正弦波信号である。 3A, 3B, and 3C show the PN signal, the reference sine wave signal, and the sine wave PN signal, respectively. However, the time waveform shown in these figures is an example for explanation. The vertical axis in FIG. 3 indicates the signal value, and the horizontal axis indicates time. The PN signal is a rectangular signal whose polarity changes according to the code change of the PN code. The sine wave PN signal is a sine wave signal whose polarity changes according to the value of the PN signal.
無線送信部22は、正弦波PN信号を無線信号に変換し、拡散パルス変調信号を生成する。無線送信部22は、拡散パルス変調信号を測定装置アンテナ24を介して送信する。
The
このような処理によれば、無線タグ指定制御部16によって指定されたPN符号に基づく正弦波PN信号が生成され、正弦波PN信号を無線信号に変換した拡散パルス変調信号が、無線タグ距離測定装置10から送信される。なお、乗算部20から距離算出部28に出力された正弦波PN信号は、後述のように、無線タグまでの距離の測定に用いられる。
According to such processing, a sine wave PN signal based on the PN code designated by the wireless tag
拡散パルス変調信号は各無線タグで受信される。図4(a)に無線タグ12の構成を示す。無線タグアンテナ34で受信された拡散パルス変調信号は、分波器36に入力される。分波器36はパルス変調信号を相関処理デバイス38に出力する。分波器36は、サーキュレータ、方向性結合器等を用いて構成することができる。
The spread pulse modulation signal is received by each wireless tag. FIG. 4A shows the configuration of the
無線タグ12の相関処理デバイス38には、無線タグ12に固有に割り当てられたPN符号によって、入力信号に対して畳み込み演算を施し出力するものを用いる。このようなデバイスとしては、SAWデバイス、CCD(Charge Coupled Device)マッチドフィルタ、ディジタルマッチドフィルタ等を用いることができる。SAWデバイスには電源電力を供給する必要があるもの(SAWコンボルバ等)と、電源電力を供給する必要がないものとがある。電源電力を供給する必要がないSAWデバイスを用いた場合には、無線タグ12に電力供給源を搭載する必要がなくなる。
As the
また、ディジタルマッチドフィルタ、SAWコンボルバ等は、畳み込み演算を行う際のPN符号を任意に設定することができる。この場合の構成を図4(b)に示す。ここでは、ディジタルマッチドフィルタ38Aを用いた場合を示している。SAWコンボルバを用いる場合には、ディジタルマッチドフィルタ38AをSAWコンボルバに置き換えた構成とすればよい。無線タグ12には、PN符号を記憶するPN符号記憶部42およびPN符号設定回路40を設ける。PN符号記憶部42には、複数の異なるPN符号を予め記憶させておく。PN符号設定回路40は、PN符号記憶部42からPN符号を読み込み、そのPN符号に基づいてディジタルマッチドフィルタ38Aが処理を実行するよう、ディジタルマッチドフィルタ38Aの動作状態を設定する。また、PN符号記憶部42およびPN符号設定回路40を設ける代わりに、無線タグ12の外部の装置によって、ディジタルマッチドフィルタ38AにPN符号を設定する構成としてもよい。ディジタルマッチドフィルタ38Aを用いる無線タグ12の構成によれば、異なるPN符号が与えられた複数の無線タグ12に対し、ハードウエアを共通化することができる。
In addition, a digital matched filter, a SAW convolver, and the like can arbitrarily set a PN code when performing a convolution operation. The configuration in this case is shown in FIG. Here, the case where the digital matched
相関処理デバイス38は、分波器36から出力された信号に対し、無線タグ12の固有割り当てPN符号によって畳み込み演算を施して分波器36に出力する。分波器36は、相関処理デバイス38から出力された信号を無線タグアンテナ34に出力する。無線タグアンテナ34からは分波器36から出力された信号が送信される。
The
相関処理デバイス38に入力された信号が、固有割り当てPN符号に基づく信号である場合には、相関処理デバイス38からは、PN符号の全時間長からその1符号分の時間長に時間長が短縮され、1符号分の時間長に信号値が累積加算された信号、すなわち、時間圧縮処理が施された信号が出力される。一方、相関処理デバイス38に入力された信号が、固有割り当てPN符号とは異なる符号に基づく信号である場合には、相関処理デバイス38からは、入力信号に対し時間圧縮処理が施された信号は出力されない。
When the signal input to the
したがって、無線タグアンテナ34で受信された拡散パルス変調信号が、固有割り当てPN符号に応じて極性が変化する信号である場合、相関処理デバイス38からは、拡散パルス変調信号に対し、時間圧縮処理を施した信号が出力される。これによって、複数の無線タグのうち、受信した拡散パルス変調信号を生成した元のPN符号と、自らの固有割り当てPN符号とが一致する無線タグからは、その拡散パルス変調信号に対して時間圧縮処理が施された信号が圧縮パルス変調信号として送信される。
Therefore, when the spread pulse modulated signal received by the
無線タグには、拡散パルス変調信号を受信してから、圧縮パルス変調信号を送信するまでの内部遅延時間を設定する。同一の無線タググループに所属する複数の無線タグには、互いに異なる内部遅延時間を設定する。 In the wireless tag, an internal delay time from reception of the spread pulse modulation signal to transmission of the compressed pulse modulation signal is set. Different internal delay times are set for a plurality of wireless tags belonging to the same wireless tag group.
無線タグの内部遅延時間の設定について説明する。同一の無線タググループに所属する無線タグの相互間には、設定する内部遅延時間に割り当て時間差Ts以上の差異を設ける。本実施形態では、同一の無線タググループに所属する無線タグの内部遅延時間Teを(数1)のように設定する。 The setting of the internal delay time of the wireless tag will be described. Between wireless tags belonging to the same wireless tag group, a difference equal to or greater than the allocated time difference Ts is provided for the set internal delay time. In this embodiment, the internal delay time Te of the wireless tags belonging to the same wireless tag group is set as shown in (Equation 1).
(数1) Te=Tm+(n−1)・Ts (Equation 1) Te = Tm + (n−1) · Ts
ここで、Tmは、相関処理デバイス38の構成上定まる、内部遅延時間の最小値である。nは無線タグのグループ内番号である。例えば、無線タググループ12−2に所属する無線タグ12−2−1、12−2−2、および12−2−3に設定すべき内部遅延時間は、それぞれ、Tm、Tm+Ts、Tm+2Tsとなる。
Here, Tm is the minimum value of the internal delay time determined by the configuration of the
割り当て時間差Tsは、最大往復伝搬時間Txよりも長い時間とする。ここで、最大往復伝搬時間Txは、無線タグ距離測定装置10において予め定められた最大測定距離を無線信号が伝搬するのに要する時間の2倍として定義される。
The allocation time difference Ts is longer than the maximum round-trip propagation time Tx. Here, the maximum round-trip propagation time Tx is defined as twice the time required for the wireless signal to propagate the predetermined maximum measurement distance in the wireless tag
相関処理デバイス38としてSAWデバイスを用いた場合の内部遅延時間の設定について説明する。図5にSAWデバイスの構成を示す。SAWデバイスは、弾性表面波が伝搬する基板44と、基板44上に設けられた入力電極46および出力電極48を備えて構成される。入力電極46は、一方の櫛歯の間に他方の櫛歯が入り込むよう配置された一対の入力櫛型電極50によって構成される。また、出力電極48は、一方の櫛歯の間に他方の櫛歯が入り込むよう配置された一対の出力櫛型電極52によって構成される。出力櫛型電極52は、その櫛歯と、入力櫛型電極50の櫛歯とが平行となるよう、入力櫛型電極50から所定の距離を隔てて配置される。
The setting of the internal delay time when a SAW device is used as the
出力櫛型電極52の櫛歯は、間隔に疎密の変化を持たせて配置される。櫛歯電極が密に配置された変調領域は、弾性表面波に対して1桁の符号の変調を行う。図5のSAWデバイスでは6つの変調領域が配置され、図5の左から順に「1」「−1」「1」「−1」「−1」「1」の符号を以て弾性表面波を変調する。符号の正負は、変調領域における、図5の上下各櫛歯の位置関係に応じて決定することができる。
The comb teeth of the
内部遅延時間は、入力櫛型電極50と、出力櫛型電極52との間の距離を変化させることで調整することができる。この距離が長い程内部遅延時間は長くなり、この距離が短い程内部遅延時間は短くなる。
The internal delay time can be adjusted by changing the distance between the
なお、相関処理デバイス38として、SAWデバイス以外のデバイスを採用した場合には、例えば、相関処理デバイス38の内部に遅延伝送線路を設け、遅延伝送線路の長さを変化させることで内部遅延時間を調整することができる。
When a device other than the SAW device is adopted as the
無線タグの内部遅延時間を上記のように設定することにより、無線タグ距離測定装置10から送信される拡散パルス変調信号と、同一無線タググループに所属する無線タグから送信され無線タグ距離測定装置10で受信される圧縮パルス変調信号とのタイミングは図6のようになる。
By setting the internal delay time of the wireless tag as described above, the spread pulse modulated signal transmitted from the wireless tag
図6(a)〜(d)の縦軸は信号の大きさを示し横軸は時間を示す。図6(a)は、無線タグ距離測定装置10から送信される拡散パルス変調信号を示す。図6(a)〜(d)では、送信される拡散パルス変調信号の立ち上がり時刻を送信基準時刻t0とする。
6A to 6D, the vertical axis represents the signal magnitude, and the horizontal axis represents time. FIG. 6A shows a spread pulse modulated signal transmitted from the RFID tag
図6(b)〜(d)は、それぞれ、図6(a)に示す拡散パルス変調信号に対し、無線タグ12−2−1〜12−2−3から送信され、無線タグ距離測定装置10で受信される圧縮パルス変調信号を示す。これらの図は、無線タグ距離測定装置10から無線タグ12−2−1、12−2−2、および12−2−3までの往復距離を無線信号が伝搬する時間が、それぞれ、Td1、Td2、およびTd3である場合を示している。
6 (b) to 6 (d) are respectively transmitted from the wireless tags 12-2-1 to 12-2-3 with respect to the spread pulse modulated signal shown in FIG. 2 shows a compressed pulse modulated signal received at. In these figures, the time required for the wireless signal to propagate through the round-trip distance from the wireless tag
無線タグ12−2−1の内部遅延時間はTmである。したがって、無線タグ12−2−1から送信された圧縮パルス変調信号は、無線タグ距離測定装置10までの距離に対する往復伝搬時間Td1に内部遅延時間Tmを加算した時間だけ送信基準時刻t0から遅延して、無線タグ距離測定装置10で受信される。
The internal delay time of the wireless tag 12-2-1 is Tm. Therefore, the compressed pulse modulated signal transmitted from the wireless tag 12-2-1 is delayed from the transmission reference time t0 by the time obtained by adding the internal delay time Tm to the round-trip propagation time Td1 for the distance to the wireless tag
無線タグ12−2−2の内部遅延時間はTm+Tsである。したがって、無線タグ12−2−2から送信された圧縮パルス変調信号は、無線タグ距離測定装置10までの距離に対する往復伝搬時間Td2に内部遅延時間Tm+Tsを加算した時間だけ送信基準時刻t0から遅延して、無線タグ距離測定装置10で受信される。
The internal delay time of the wireless tag 12-2-2 is Tm + Ts. Therefore, the compressed pulse modulation signal transmitted from the wireless tag 12-2-2 is delayed from the transmission reference time t0 by a time obtained by adding the internal delay time Tm + Ts to the round-trip propagation time Td2 with respect to the distance to the wireless tag
無線タグ12−2−3の内部遅延時間はTm+2Tsである。したがって、無線タグ12−2−3から送信された圧縮パルス変調信号は、無線タグ距離測定装置10までの距離に対する往復伝搬時間Td3に内部遅延時間Tm+2Tsを加算した時間だけ送信基準時刻t0から遅延して、無線タグ距離測定装置10で受信される。
The internal delay time of the wireless tag 12-2-3 is Tm + 2Ts. Therefore, the compressed pulse modulated signal transmitted from the wireless tag 12-2-3 is delayed from the transmission reference time t0 by a time obtained by adding the internal delay time Tm + 2Ts to the round-trip propagation time Td3 with respect to the distance to the wireless tag
無線タグ距離測定装置10を中心とし最大測定距離を半径とする円内に無線タグ12−2−1〜12−2−3が存在する場合、時間Td1〜Td3はいずれも最大往復伝搬時間Txよりも短い。したがって、無線タグ12−2−1から送信された圧縮パルス変調信号は、送信基準時刻t0から時間Tx+Tmが経過するまでの間に無線タグ距離測定装置10で受信される。また、無線タグ12−2−2から送信された圧縮パルス変調信号は、送信基準時刻t0から時間Tx+Tm+Tsが経過するまでの間に無線タグ距離測定装置10で受信される。そして、無線タグ12−2−3から送信された圧縮パルス変調信号は、送信基準時刻t0から時間Tx+Tm+2Tsが経過するまでの間に無線タグ距離測定装置10で受信される。
When the wireless tags 12-2-1 to 12-2-3 exist in a circle centered on the wireless tag
本実施形態においては、割り当て時間差Tsを最大往復伝搬時間Txよりも長い時間としている。そのため、無線タグ12−2−1から送信された圧縮パルス変調信号が受信される時間帯、無線タグ12−2−2から送信された圧縮パルス変調信号が受信される時間帯、無線タグ12−2−3から送信された圧縮パルス変調信号が受信される時間帯が重なり合うことはない。そして、無線タグ距離測定装置10では、無線タグ12−2−1から送信された圧縮パルス信号、無線タグ12−2−2から送信された圧縮パルス信号、無線タグ12−2−3から送信された圧縮パルス信号の順に無線タグ距離測定装置10で受信される。これによって、無線タグ距離測定装置10は、後述するように、圧縮パルス変調信号が受信された時間帯に基づいて距離測定対象の無線タグを特定することができる。
In the present embodiment, the allocation time difference Ts is set to be longer than the maximum round-trip propagation time Tx. Therefore, a time zone in which the compressed pulse modulated signal transmitted from the wireless tag 12-2-1 is received, a time zone in which the compressed pulse modulated signal transmitted from the wireless tag 12-2-2 is received, and the wireless tag 12- The time zones in which the compressed pulse modulated signals transmitted from 2-3 are received do not overlap. In the wireless tag
なお、ここでは、3つの無線タグが所属する無線タググループ12−2を例にとりあげて説明したが、無線タググループには、(数1)の関係に基づいて内部遅延時間が設定された任意の数の無線タグが所属していてもよい。 Here, the wireless tag group 12-2 to which the three wireless tags belong has been described as an example, but the wireless tag group has an arbitrary internal delay time set based on the relationship of (Equation 1). The number of wireless tags may belong.
次に、無線タグ距離測定装置10が、無線タグから送信された圧縮パルス変調信号に対して実行する処理について説明する。無線受信部26は、無線タグから送信された圧縮パルス変調信号を測定装置アンテナ24を介して受信する。そして、受信した信号を所定の信号レベルとなるまで増幅し、信号の周波数を低域周波数側に変換して距離算出部28に出力する。
Next, a process performed by the wireless tag
無線タグ指定制御部16は、ユーザの操作または別に設けられた装置等によって距離測定対象の無線タグが指定されると、指定された無線タグのグループ内番号を距離算出部28に出力する。
When a wireless tag to be measured for distance is designated by a user operation or a separately provided device, the wireless tag
距離算出部28は、グループ内番号と、そのグループ内番号で指定される無線タグから送信される圧縮パルス変調信号が距離算出部28に入力される時間帯との対応関係を予め記憶している。
The
距離算出部28は、記憶している対応関係と、無線タグ指定制御部16から出力されたグループ内番号とに基づいて、距離測定対象の圧縮パルス変調信号が距離算出部28に入力される時間帯を求める。そして、求められた時間帯に距離算出部28に入力された圧縮パルス変調信号を距離測定対象の信号とする。例えば、無線タグ12−2−3が距離測定対象として指定され、グループ内番号「3」が無線タグ指定制御部16から距離算出部28に出力されているときは、図6(d)で示される圧縮パルス変調信号を距離測定対象の信号とする。
The
距離算出部28は、乗算部20から正弦波PN信号が出力されたタイミングと、距離測定対象の圧縮パルス変調信号が入力されたタイミングとの差TDを求める。タイミング差TDは、正弦波PN信号の包絡線の立ち上がり時刻と圧縮パルス変調信号の包絡線の立ち上がり時刻との差、および正弦波PN信号に乗ぜられている基準正弦波と、圧縮パルス変調信号に乗ぜられている基準正弦波との位相差によって求めることができる。
The
距離算出部28は、求められたタイミング差TDに基づいて、測定装置アンテナ24と無線タグとの間の往復伝搬時間TAを求める。往復伝搬時間TAは、(数2)によって求めることができる。
The
(数2)TA=[TD−D1−Tm−D2]・mod・Ts (Expression 2) TA = [TD-D1-Tm-D2] .mod.Ts
ここで、modは、[TD−D1−Tm−D2]をTsで除したときの余りを与える演算子である。また、D1は、信号が乗算部20から出力されてから、測定装置アンテナ24から送信されるまでの遅延時間、Tmは無線タグにおける最小遅延時間、D2は、信号が測定装置アンテナ24で受信されてから、無線受信部26から出力されるまでの遅延時間である。
Here, mod is an operator that gives a remainder when [TD-D1-Tm-D2] is divided by Ts. D1 is a delay time from when the signal is output from the
往復伝搬時間TAが、(数2)によって求められる理由は、タイミング差TDが(数3)で表されること、および、割り当て時間差Tsが往復伝搬時間TAよりも長い時間に設定されていることによるものである。 The reason why the round-trip propagation time TA is obtained by (Equation 2) is that the timing difference TD is expressed by (Equation 3) and that the allocation time difference Ts is set to be longer than the round-trip propagation time TA. Is due to.
(数3)TD=TA+D1+Tm+D2+(n−1)・Ts (Equation 3) TD = TA + D1 + Tm + D2 + (n-1) .Ts
距離算出部28は、さらに、往復伝搬時間TAと無線信号の伝搬速度とに基づいて距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。往復伝搬時間TAを求める際には、遅延時間D1およびD2がタイミング差TDから減算されているため、求められる距離は測定装置アンテナ24の位置を基準としたものとなる。
The
距離算出部28は、距離算出結果を表示部30および結果記憶部32に出力する。表示部30は距離算出結果を表示し、結果記憶部32は距離算出結果を記憶する。ユーザは、表示部30を参照することで無線タグ距離測定装置10から無線タグまでの距離を知ることができる。また、パーソナルコンピュータ等によって構成された読み込み装置によって、結果記憶部32の記憶内容を取得することができる。
The
このようなシステム構成によれば、距離測定対象とする無線タグの固有PN符号およびグループ内番号を指定し、無線タグ距離測定装置10から無線タグまでの距離を測定することができる。例えば、図1に示される固有PN符号割り当ておよびグループ分類において、距離測定対象として無線タグ12−2−3を指定した場合、無線タグ指定制御部16から乗算部20には無線タグ12−2−3の固有割り当てPN符号「10011・・・」に基づくPN信号が出力される。これによって、無線タグ距離測定装置10からは、無線タグ12−2−3の固有割り当てPN符号に基づく拡散パルス変調信号が送信される。そして、拡散パルス変調信号を受信した無線タグのうち、無線タググループ12−2に所属する無線タグが、圧縮パルス変調信号を送信する。
According to such a system configuration, it is possible to measure the distance from the wireless tag
また、無線タグ距離測定装置10においては、無線タグ指定制御部16から距離算出部28にグループ内番号「3」が出力される。これによって、距離算出部28は、無線タググループ12−2に所属する無線タグから送信された複数の圧縮パルス変調信号のうち、無線タグ12−2−3から送信されたものを距離測定対象とし、無線タグ12−2−3までの距離を求める。
In the wireless tag
本実施形態に係るシステムでは、同一無線タググループに所属する無線タグが、互いに異なる内部遅延時間を有し、異なるタイミングで圧縮パルス変調信号を送信する。これによって、複数の無線タグからそれぞれ送信される圧縮パルス変調信号の干渉を回避することができる。 In the system according to the present embodiment, wireless tags belonging to the same wireless tag group have different internal delay times and transmit compressed pulse modulated signals at different timings. As a result, it is possible to avoid interference of compressed pulse modulated signals transmitted from a plurality of wireless tags.
さらに、PN符号の直交性により、距離測定対象外の無線タググループに所属する無線タグからは、圧縮パルス変調信号は送信されない。これによって、距離測定対象外の無線タググループから圧縮パルス変調信号が送信されることが回避され、無線タグ距離測定装置10で受信される信号の干渉を回避することができる。
したがって、同一の無線タググループに所属する無線タグに同一の固有割り当てPN符号を割り当てると共に、異なる無線タググループに所属する無線タグに異なる固有割り当てPN符号を割り当てることにより、少ない桁数の固有割り当てPN符号で多くの無線タグを識別することができる。
Further, due to the orthogonality of the PN code, a compressed pulse modulation signal is not transmitted from a wireless tag belonging to a wireless tag group that is not a distance measurement target. Accordingly, it is possible to avoid the transmission of the compressed pulse modulation signal from the RFID tag group that is not the distance measurement target, and it is possible to avoid the interference of the signal received by the RFID tag
Therefore, by assigning the same unique assigned PN code to the wireless tags belonging to the same wireless tag group and assigning different unique assigned PN codes to the wireless tags belonging to different wireless tag groups, the unique assigned PN having a small number of digits. Many wireless tags can be identified by a code.
10 無線タグ距離測定装置、12−1〜12−4 無線タググループ、12 無線タグ、14,42 PN符号記憶部、16 無線タグ指定制御部、18 正弦波信号生成部、20 乗算部、22 無線送信部、24 測定装置アンテナ、26 無線受信部、28 距離算出部、30 表示部、32 結果記憶部、34 無線タグアンテナ、36 分波器、38 相関処理デバイス、38A ディジタルマッチドフィルタ、40 PN符号設定回路、44 基板、46 入力電極、48 出力電極、50 入力櫛型電極、52 出力櫛型電極。 10 wireless tag distance measuring device, 12-1 to 12-4 wireless tag group, 12 wireless tag, 14, 42 PN code storage unit, 16 wireless tag designation control unit, 18 sine wave signal generation unit, 20 multiplication unit, 22 wireless Transmitter, 24 Measuring device antenna, 26 Wireless receiver, 28 Distance calculator, 30 Display, 32 Result storage, 34 RFID tag antenna, 36 Demultiplexer, 38 Correlation processing device, 38A Digital matched filter, 40 PN code Setting circuit, 44 substrate, 46 input electrode, 48 output electrode, 50 input comb electrode, 52 output comb electrode.
Claims (5)
各無線タグは、無線信号の送受信により対象物までの距離を測定する距離測定装置の測定対象とされる、無線タグセットにおいて、
各無線タグは、
信号を受信してから無線送信するまでの遅延時間を設定する遅延手段を備え、
前記遅延手段は、
無線タグごとに固有に定められ、無線タグ相互間で相違する遅延時間を以て、受信された信号を遅延させることを特徴とする無線タグセット。 Including a plurality of wireless tags that receive wireless signals and wirelessly transmit the received signals;
Each wireless tag is a measurement target of a distance measurement device that measures the distance to an object by transmitting and receiving wireless signals.
Each wireless tag
Comprising delay means for setting a delay time from when a signal is received until wireless transmission;
The delay means is
A wireless tag set characterized by delaying a received signal with a delay time which is uniquely determined for each wireless tag and is different between wireless tags.
各無線タグは、無線信号の送受信により対象物までの距離を測定する距離測定装置の測定対象とされる、無線タグセットにおいて、
各無線タグは、
信号を受信してから無線送信するまでの遅延時間を設定する遅延手段を備え、
前記遅延手段は、
無線タグごとに固有に定められ、共通の固有符号が割り当てられた無線タグ相互間で相違する遅延時間を以て、受信された信号を遅延させることを特徴とする無線タグセット。 Receiving a wireless signal, and when a code included in the received wireless signal matches a unique code assigned to the wireless signal, the wireless signal includes a plurality of wireless tags that wirelessly transmit the received signal;
Each wireless tag is a measurement target of a distance measuring device that measures the distance to an object by transmitting and receiving wireless signals.
Each wireless tag
Comprising delay means for setting a delay time from when a signal is received until wireless transmission;
The delay means is
A wireless tag set, wherein a received signal is delayed by a delay time that is uniquely determined for each wireless tag and is different between wireless tags to which a common unique code is assigned.
距離測定信号を無線送信する送信部と、
前記距離測定信号を受信した無線タグから送信された応答無線信号を受信する受信部と、
を備え、
前記距離測定信号を送信してから前記応答無線信号が受信されるまでの応答時間に基づいて、前記応答無線信号を送信した無線タグを識別する無線タグ識別部と、
識別された無線タグまでの距離を前記応答時間に基づいて求める距離測定部と、
を備えることを特徴とする距離測定装置。 In a distance measuring device that measures the distance to a wireless tag,
A transmitter for wirelessly transmitting a distance measurement signal;
A receiving unit that receives a response radio signal transmitted from the radio tag that has received the distance measurement signal;
With
A wireless tag identifying unit that identifies a wireless tag that has transmitted the response wireless signal, based on a response time from when the distance measurement signal is transmitted to when the response wireless signal is received;
A distance measuring unit for obtaining a distance to the identified wireless tag based on the response time;
A distance measuring device comprising:
前記送信部は、
距離測定対象の無線タグに割り当てられた固有符号を含む距離測定信号を送信することを特徴とする距離測定装置。 The distance measuring device according to claim 4,
The transmitter is
A distance measurement device that transmits a distance measurement signal including a unique code assigned to a wireless tag to be measured.
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