JP2010108148A - Reader/writer system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リーダライタシステムに関し、さらに詳しくは、アンテナと非接触情報記録媒体の相対速度から、当該非接触情報記録媒体の通過方向を判定する技術に関するものである。 The present invention relates to a reader / writer system, and more particularly to a technique for determining a passing direction of a non-contact information recording medium from a relative speed between an antenna and the non-contact information recording medium.
電波を利用したRFIDシステムは、電源を持たないパッシブ型のRFIDタグに対しても、数十cm〜数mという長い交信可能距離を持つ。しかし、RFIDタグとの交信可能距離は、RFIDタグに搭載されたアンテナの特性により決定されるため、狭指向性の小型アンテナの実現が困難な帯域(1GHz以下のUHF帯など)を利用したRFIDシステムにおいては、これまでも複数のアンテナを設置し、その読取範囲に入った順序を利用して判定することで通過方向を検出することができたが、電波を利用したRFIDシステムにおける読取可能範囲はあいまいであるため、誤検出を避けるためにはアンテナを大きく離す必要があるなど、設置性や精度に問題があった。
特許文献1には、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用アンテナについて開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されている従来技術では、リーダライタに用いられるタグ通信用アンテナは、送信する電波のビームをスキャンできるビームスキャンアンテナであること、ビームはスキャン方向に指向性の強いビームであること、ビームのスキャンは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と交わるように行われること、等の制約条件が多いため、場所によっては、アンテナを最適な位置に設置できないといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、2つのアンテナを備え、リーダライタから発信された電波とRFIDタグから反射された電波の遅延時間に基づいて、夫々のアンテナとRFIDタグとの相対速度を求めることにより、夫々のアンテナにRFIDタグが最接近したタイミングに基づいて、RFIDタグの通過及び通過する方向を判別することができるリーダライタシステムを提供することを目的とする。
However, in the prior art disclosed in
The present invention has been made in view of such a problem, and includes two antennas. Based on the delay time of the radio wave transmitted from the reader / writer and the radio wave reflected from the RFID tag, each antenna and the RFID tag It is an object of the present invention to provide a reader / writer system that can determine the passage and passing direction of an RFID tag based on the timing at which the RFID tag is closest to each antenna by obtaining the relative speed of the RFID tag.
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を電波を利用して判定するリーダライタシステムであって、前記非接触情報記録媒体に電波を送信する送信手段、該電波の一部を前記非接触情報記録媒体が変調することにより得た反射波を復調する復調手段、前記反射波の遅延時間を演算する演算手段、及び対象とする前記非接触情報記録媒体を読取るための複数のアンテナ、を有するリーダライタと、前記リーダライタを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記演算手段により算出された遅延時間に基づいて前記各アンテナとの関係における前記非接触情報記録媒体の相対速度を演算し、それぞれのアンテナに前記非接触情報記録媒体が最接近したタイミングに基づいて、該非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を判定することを特徴とする。
本発明は、マイクロ波を利用して非接触情報記録媒体と通信を行うマイクロ波方式におけるリーダライタであり、リーダライタから送信した電波(マイクロ波)は、2つのアンテナから放射されて非接触情報記録媒体により変調されて反射波として夫々のアンテナにより受信される。このとき発信した電波と反射波との間には、距離に応じた遅延時間が生じる。本発明は、その時の各アンテナと非接触情報記録媒体との遅延時間から相対速度を求めることにより、非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を判定する。これにより、アンテナの前を通過した非接触情報記録媒体がどちらの方向から移動してきたかを識別する際に、アンテナの設置位置の自由度が向上する。
In order to solve this problem, the present invention provides a reader / writer system that determines the passage and passing direction of a non-contact information recording medium using radio waves, and the radio waves are applied to the non-contact information recording medium. Transmitting means for transmitting; demodulating means for demodulating a reflected wave obtained by modulating a part of the radio wave by the non-contact information recording medium; calculating means for calculating a delay time of the reflected wave; A reader / writer having a plurality of antennas for reading a contact information recording medium, and a control means for controlling the reader / writer, the control means based on the delay times calculated by the computing means. The relative speed of the non-contact information recording medium in relation to the antenna is calculated, and the non-contact information recording medium is calculated based on the timing at which the non-contact information recording medium is closest to each antenna. And judging the passing and the passing direction of the broadcast recording medium.
The present invention is a reader / writer in a microwave system that communicates with a non-contact information recording medium using microwaves, and radio waves (microwaves) transmitted from the reader / writer are radiated from two antennas and are contactless information. Modulated by the recording medium and received as a reflected wave by each antenna. At this time, a delay time corresponding to the distance occurs between the transmitted radio wave and the reflected wave. The present invention determines the passage and passing direction of the non-contact information recording medium by obtaining the relative speed from the delay time between each antenna and the non-contact information recording medium at that time. Thereby, when identifying from which direction the non-contact information recording medium that has passed in front of the antenna has moved, the degree of freedom of the antenna installation position is improved.
請求項2は、前記制御手段は、前記リーダライタと情報の授受を行なう通信部と、前記リーダライタにより演算された遅延時間に基づいて前記非接触情報記録媒体とアンテナとの相対速度を演算する相対速度演算手段と、前記非接触情報記録媒体の動線とアンテナとの最接近点を検出する最接近点検出手段と、前記相対速度と最接近点から前記非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を判定する判定部と、最接近が検出されたアンテナ名を記憶する記憶手段と、全体を同期制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
リーダライタからは各アンテナと非接触情報記録媒体との遅延時間が出力される。制御手段は、この遅延時間から各アンテナと非接触情報記録媒体との相対速度を求める。また、相対速度の向きが変わる点がアンテナとの最接近点となる。そして求まった相対速度と最接近点に基づいて非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を判定する。これにより、簡単な演算結果から容易に非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を判定することができる。
請求項3は、前記制御手段は、前記非接触情報記録媒体との最接近が最初に検出されたアンテナと最接近が最後に検出されたアンテナが他のアンテナである場合には、前記最接近が最初に検出されたアンテナから前記最接近が最後に検出されたアンテナの方向に前記非接触情報記録媒体が通過したと判定することを特徴とする。
複数のアンテナが並んで配置されているとき、非接触情報記録媒体が直線上に一定方向に進む場合、非接触情報記録媒体との最接近が最初に検出されたアンテナと、最接近が最後に検出されたアンテナが必ず存在する。従って、このような順番で検出された場合は、最接近が最初に検出されたアンテナから最接近が最後に検出されたアンテナの方向に非接触情報記録媒体が通過したと判定することができる。これにより、非接触情報記録媒体の通過ばかりでなく、通過した方向も判定することができる。
According to a second aspect of the present invention, the control means calculates a relative speed between the non-contact information recording medium and the antenna based on a communication unit that exchanges information with the reader / writer and a delay time calculated by the reader / writer. Relative speed calculation means; closest approach point detection means for detecting the closest point between the flow line of the non-contact information recording medium and the antenna; and passage and passage of the non-contact information recording medium from the relative speed and closest point A determination unit for determining a direction, a storage unit that stores the name of the antenna where the closest approach is detected, and a control unit that performs synchronous control of the whole are provided.
The reader / writer outputs a delay time between each antenna and the non-contact information recording medium. The control means obtains the relative speed between each antenna and the non-contact information recording medium from this delay time. Also, the point at which the direction of the relative speed changes is the closest point to the antenna. Based on the obtained relative speed and the closest point, the passage and the passage direction of the non-contact information recording medium are determined. Thereby, it is possible to easily determine the passage and the passing direction of the non-contact information recording medium from a simple calculation result.
According to a third aspect of the present invention, in the case where the antenna in which the closest approach to the non-contact information recording medium is first detected and the antenna in which the closest approach is last detected are other antennas, It is determined that the non-contact information recording medium has passed in the direction of the antenna in which the closest approach was last detected from the antenna first detected.
When a plurality of antennas are arranged side by side, when the non-contact information recording medium advances in a certain direction on a straight line, the antenna closest to the non-contact information recording medium is detected first, and the closest approach is the last. There is always a detected antenna. Therefore, when detected in this order, it can be determined that the non-contact information recording medium has passed from the antenna where the closest approach was first detected to the antenna where the closest approach was last detected. Thereby, not only the passage of the non-contact information recording medium but also the direction of passage can be determined.
請求項4は、前記制御手段は、前記非接触情報記録媒体との最接近が最初に検出されたアンテナに再び前記非接触情報記録媒体が最接近し、それ以後、他のアンテナへの最接近が検出されなかった場合には、前記最接近が最初に検出されたアンテナに接近してから引き返したと判定することを特徴とする。
動線上を非接触情報記録媒体が一定方向に移動するとは限らない。例えば、1つのアンテナに最接近して、そのまま引き返すこともある。このような状況を判定するには、非接触情報記録媒体との最接近が最初に検出されたアンテナに再び非接触情報記録媒体が最接近し、それ以後、異なるアンテナへの最接近が検出されなかった場合を検出することである。これにより、従来、判別することが困難であった途中で反転して戻って行く非接触情報記録媒体についても、どの時点で引き返したかの判別が可能となる。
請求項5は、前記制御手段は、同時に前記複数のアンテナにより前記非接触情報記録媒体との最接近が検出され、前記最接近が最初に検出されたアンテナから前記最接近が最後に検出されたアンテナの方向に前記非接触情報記録媒体が通過したと判定されず、且つ、前記最接近が最初に検出されたアンテナに接近してから引き返したと判定されない場合には、前記複数のアンテナの手前で引き返したと判定することを特徴とする。
同時に複数のアンテナにより非接触情報記録媒体が検出された場合は、それぞれのアンテナに最接近したことになる。その後、非接触情報記録媒体が通過したと判定されず、且つ、最接近が最初に検出されたアンテナの方向から接近して引き返したと判定されない場合には、複数のアンテナの手前で引き返したと判定する。これにより、アンテナには近づいたが、そのまま戻った非接触情報記録媒体を検出して、例えばドアー開閉等の制御対象から外すことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the control means makes the non-contact information recording medium again approach the antenna where the closest approach to the non-contact information recording medium is first detected, and thereafter approaches the other antenna. If the signal is not detected, it is determined that the closest approach has been returned after approaching the first detected antenna.
The non-contact information recording medium does not always move in a certain direction on the flow line. For example, it may be turned back as it is closest to one antenna. In order to determine such a situation, the non-contact information recording medium again comes closest to the antenna where the closest approach to the non-contact information recording medium is first detected, and thereafter the closest approach to a different antenna is detected. It is to detect the case where there was no. As a result, it is possible to determine when the non-contact information recording medium that has been reversed and returned in the middle has been difficult to determine.
According to a fifth aspect of the present invention, the control means detects the closest approach to the non-contact information recording medium simultaneously by the plurality of antennas, and the closest approach is detected last from the antenna from which the closest approach is first detected. If it is not determined that the non-contact information recording medium has passed in the direction of the antenna, and if it is not determined that the closest approach has been approached to the first detected antenna and then turned back, before the plurality of antennas It is characterized in that it is determined to have turned back.
When a non-contact information recording medium is detected by a plurality of antennas at the same time, it is closest to each antenna. After that, when it is not determined that the non-contact information recording medium has passed and it is not determined that the closest approach has been approached from the direction of the first detected antenna, it is determined that the contact has been returned before a plurality of antennas. . As a result, the non-contact information recording medium that has approached the antenna but has returned as it is can be detected and removed from the control target such as door opening and closing.
本発明によれば、各アンテナと非接触情報記録媒体との遅延時間から相対速度を求めることにより、非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を判定するので、アンテナの前を通過した非接触情報記録媒体がどちらの方向から移動してきたかを識別する際に、アンテナの設置位置の自由度が向上し、その結果、非接触情報記録媒体が確実にアンテナの前を通過したことを保証することができる。
また、遅延時間から各アンテナと非接触情報記録媒体との相対速度を求め、相対速度の向きが変わる点がアンテナとの最接近点となり、求まった相対速度と最接近点に基づいて非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を判定するので、簡単な演算結果から容易に非接触情報記録媒体の通過及び通過方向を判定することができる。
また、複数のアンテナが並んで配置されているとき、非接触情報記録媒体が直線上に一定方向に進む場合、非接触情報記録媒体との最接近が最初に検出されたアンテナと、最接近が最後に検出されたアンテナが必ず存在する。従って、このような順番で検出された場合は、最接近が最初に検出されたアンテナから最接近が最後に検出されたアンテナの方向に非接触情報記録媒体が通過したと判定することができるので、非接触情報記録媒体の通過ばかりでなく、通過した方向も判定することができる。
According to the present invention, since the relative speed is obtained from the delay time between each antenna and the non-contact information recording medium, the passage and the passing direction of the non-contact information recording medium are determined. When identifying from which direction the recording medium has moved, the degree of freedom of the antenna installation position is improved, and as a result, it can be assured that the non-contact information recording medium has surely passed in front of the antenna. it can.
Also, the relative speed between each antenna and the non-contact information recording medium is obtained from the delay time, and the point at which the direction of the relative speed changes becomes the closest point to the antenna, and the non-contact information is based on the determined relative speed and the closest point. Since the passage and passage direction of the recording medium are determined, the passage and passage direction of the non-contact information recording medium can be easily determined from a simple calculation result.
In addition, when a plurality of antennas are arranged side by side, when the non-contact information recording medium advances in a certain direction on a straight line, the closest approach to the antenna first detected with the non-contact information recording medium is There is always an antenna detected last. Therefore, when detected in this order, it can be determined that the non-contact information recording medium has passed in the direction of the antenna in which the closest approach was last detected from the antenna in which the closest approach was first detected. In addition to the passage of the non-contact information recording medium, the direction of passage can be determined.
また、非接触情報記録媒体との最接近が最初に検出されたアンテナに再び非接触情報記録媒体が最接近し、それ以後、異なるアンテナへの最接近が検出されなかった場合を検出するので、従来、判別することが困難であった途中で反転して戻って行く非接触情報記録媒体についても、どの時点で引き返したかの判別が可能となる。
また、同時に複数のアンテナにより非接触情報記録媒体が検出された場合は、それぞれのアンテナに最接近したことになる。その後、非接触情報記録媒体が通過したと判定されず、且つ、最接近が最初に検出されたアンテナの方向から接近して引き返したと判定されない場合には、複数のアンテナの手前で引き返したと判定するので、アンテナには近づいたが、そのまま戻った非接触情報記録媒体を検出して、例えばドアー開閉等の制御対象から外すことができる。
In addition, since the non-contact information recording medium again comes closest to the antenna where the closest approach to the non-contact information recording medium is first detected, and then detects the case where the closest approach to a different antenna is not detected, With respect to a non-contact information recording medium that has been reversed and returned in the middle, which has conventionally been difficult to determine, it is possible to determine at which point it is turned back.
When a non-contact information recording medium is detected by a plurality of antennas at the same time, it is closest to each antenna. After that, when it is not determined that the non-contact information recording medium has passed and it is not determined that the closest approach has been approached from the direction of the first detected antenna, it is determined that it has been returned before a plurality of antennas. Therefore, the non-contact information recording medium that has approached the antenna but has returned as it is can be detected and removed from the control target such as door opening and closing.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は、本発明の一実施形態に係るリーダライタユニット(以下、単にリーダライタと呼ぶ)のブロック図である。このリーダライタ50は、VCO2の出力信号の位相を、基準となる入力信号の位相に同期させるPLL回路1と、PLL回路1の制御電圧に基づいて所定の周波数を発振するVCO2と、VCO2から発信された信号をマイクロ波(電波)に変調する変調器3と、マイクロ波を増幅する増幅器4(ここまでが送信手段)と、マイクロ波の方向により向きを決定するサーキュレータ5と、マイクロ波を発信して非接触ICタグ(非接触情報記録媒体)(以下、単にタグと呼ぶ)7からの反射波を受信するアンテナ6a、6bと、サーキュレータ5により合成された合成波を増幅する増幅器8と、VCO2の信号と増幅器8により増幅された信号を加算重畳してsin波を復調するミキサ9と、VCO2の信号を90°移相器10により移相した信号と増幅器8により増幅された信号を加算重畳してcos波を復調するミキサ11と、ミキサ9の信号から所定の周波数成分のみを通過するBPF12と、ミキサ11の信号から所定の周波数成分のみを通過するBPF13と、BPF12の出力信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ14と、BPF13の出力信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ16と(ここまでが復調手段)、A/Dコンバータ14とA/Dコンバータ16から位相を演算する演算器15(ここまでが演算手段)と、タグ7を同時に読取可能とするように配置された2つのアンテナ6a、6bと、を備えて構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a block diagram of a reader / writer unit (hereinafter simply referred to as a reader / writer) according to an embodiment of the present invention. The reader /
電波を利用したRFIDシステムでは、タグ7に与えた電波(CW波)の一部を、タグ7が変調を加えて戻す(振幅・位相を変化させて反射させる)ことにより、タグ7からリーダライタ50への通信を行っている。
リーダライタ50には「自ら発信した電波の反射波(後方散乱波)」が戻ることとなるが、この後方散乱波は、タグ7とアンテナ6a、又は6bとの間を往復した波であるため、自ら発信した電波に対しタグ7とアンテナ6a、又は6bの距離の倍に比例した遅延を持った波であると考えることができる。
本実施形態では、複数のアンテナ6a、6bを使用して、タグ7からの後方散乱波の遅延の測定を行い、それぞれのアンテナ6a、6bとタグ7との相対速度を求めることで、タグ7の移動の有無と移動の方向を判定することができる。
In an RFID system using radio waves, a part of the radio waves (CW waves) given to the
The “reflected wave (backscattered wave) of the radio wave transmitted by itself” is returned to the reader /
In this embodiment, a plurality of
本発明は、マイクロ波を利用してタグ7と通信を行うマイクロ波方式におけるリーダライタ50であり、リーダライタ50から送信した電波(マイクロ波)は、2つのアンテナ6a、6bから放射されてタグ7により変調されて反射波として夫々のアンテナ6a、6bにより受信される。このとき発信した電波と反射波との間には、距離に応じた遅延時間が生じる。本発明は、その時の各アンテナ6a、6bとタグ7との遅延時間から相対速度を求めることにより、タグ7の通過及び通過方向を判定する。これにより、アンテナ6a、6bの前を通過したタグ7が、どちらの方向から移動してきたかを識別する際に、アンテナ6a、6bの設置位置の自由度が向上し、その結果、タグ7が確実にアンテナ6a、6bの前を通過したことを保証することができる。
ここで、リーダライタ50に接続されたアンテナ6a、6bから送信されるCW波を
・・・(1)
とした時(AとθCは回路による決まる一定値)、同じアンテナで受信されるタグ7からの後方散乱波は、以下のように表せる。
・・・(2)
l[m]はタグ−アンテナ間の距離、cは電波の速度[m/s]、Bは空間やタグでの減衰を表す係数、θTはタグでの反射時の位相変化である。電波を利用するRFIDにおいては、タグ7からリーダライタ50への通信を行う際、タグ7で加えられる変調により、このBとθTが変化する。
ここで、タグ7→リーダライタ50間における通信がASK変調により行われる場合には、1を表すシンボルに同期して遅延時間の測定を行うとする。これにより、θTをタグ固有のある一定の値とする事ができる。
The present invention is a microwave reader /
Here, CW waves transmitted from the
... (1)
(A and θ C are constant values determined by the circuit), the backscattered wave from the
... (2)
l [m] is the distance between the tag and the antenna, c is the velocity of the radio wave [m / s], B is a coefficient representing the attenuation in the space or the tag, and θ T is the phase change upon reflection at the tag. In RFID using radio waves, when communication from the
Here, when communication between the
また、BPSK変調の場合では、1または0を表すシンボルに同期して遅延時間の測定を行うとする。これにより、θTをタグ固有のある一定値θT1、もしくは、θT2(=θT1−π)のどちらかの値とする事ができる。同様に、その他の位相変調においても、あるシンボルに同期して遅延時間を測定を行うとすることで、θTをタグ固有のある一定の値とする事ができる。
このように、タグ7との通信を行う際に、そのシンボルと同期して遅延時間を測定する事により、タグ7で反射される際の位相が安定し、θTを定数値とみなすことができる。
また、変調のかけられた後方散乱波を対象として測定を行う事で、変化を持たない後方散乱波(反射波)を、BPFにより除去することが可能となり、周囲の金属物や通信状態に無いタグからの反射等の影響を排除する事ができる。
さらに、タグ7からリーダライタ50への通信を行う際に遅延時間を測定しているため、アンチコリジョン機能を持つプロトコルのもとでは、通信相手となるタグを一つに限定した条件の下で遅延時間の測定を行うことが可能となり、複数のタグが存在する環境においても、特定のタグの後方散乱波のみを選択して遅延時間を測定する事と、その通信で得られたデータ(ID)と遅延時間を関連付けて管理することが可能となる。
In the case of BPSK modulation, it is assumed that the delay time is measured in synchronization with a symbol representing 1 or 0. As a result, θ T can be set to a certain value θ T1 specific to the tag or θ T2 (= θ T1 −π). Similarly, in other phase modulations, θ T can be set to a certain value specific to the tag by measuring the delay time in synchronization with a certain symbol.
Thus, when communicating with the
In addition, by measuring the modulated backscattered wave, it becomes possible to remove the backscattered wave (reflected wave) having no change by the BPF, and there is no surrounding metal object or communication state. The influence of reflection from the tag can be eliminated.
Further, since the delay time is measured when the communication from the
後方散乱波の遅延時間の測定は、CW波と共通の信号源から作成されるローカル信号
・・・(3)
を使用して、直交検波を行うことによって行う。
これにより、以下のIQ信号が得られる。
・・・(4)
・・・(5)
ここで、CとθRは、直交検波の操作により付加される変数であるが、Cは回路により決まる値であるため一定値と考える事ができる。また、ローカル信号とCW波は、同じ信号源からの信号であるため、その位相差を回路により決まる一定値とみなすことができ、これにより、θRも回路により決まる一定値とみなすことができる。
The measurement of the delay time of the backscattered wave is a local signal generated from the same signal source as the CW wave.
... (3)
Is used to perform quadrature detection.
Thereby, the following IQ signals are obtained.
... (4)
... (5)
Here, C and θ R are variables added by the operation of quadrature detection, but C is a value determined by the circuit and can be considered as a constant value. Further, since the local signal and the CW wave are signals from the same signal source, the phase difference can be regarded as a constant value determined by the circuit, and thus θ R can also be regarded as a constant value determined by the circuit. .
ここで、θc・θT・θRはいずれも定数値とみなせるため、θrは以下のように表すことができる。
・・・(6)
ただし、θRは回路による固有値であるため、使用するアンテナによって、値が異なる場合がある。そこで、あらかじめそれぞれのアンテナを使用した際のθconstの値を得ておき、各アンテナにおいて測定されたθrから、固有のオフセット量θconstを減算することで補正を行うこととし、その補正後の値をθANTnとする。
・・・(7)
タグ7への電波の送信をアンテナ6aとアンテナ6bからそれぞれ行い、その後方散乱波の遅延を同じアンテナで得たとする。この時、θANT1−θANT2により、タグ7−アンテナ6aの距離l1とタグ7−アンテナ6bの距離l2の差のd=l1−l2を得る事ができる。
・・・(8)
このとき、θANT1とθANT2の測定を行う間にタグ7が移動すると、その移動量が誤差となるが、この場合、θANT2の測定後に、再度θANT1の測定を行い平均化することで、誤差を補正できる。
Here, since θ c · θ T · θ R can be regarded as constant values, θ r can be expressed as follows.
... (6)
However, since θ R is an eigenvalue by the circuit, the value may differ depending on the antenna to be used. Therefore, the value of θ const when using each antenna is obtained in advance, and correction is performed by subtracting the specific offset amount θ const from θ r measured at each antenna. Let θ ANTn be the value of.
... (7)
It is assumed that radio waves are transmitted to the
... (8)
At this time, if the
また、アンテナmで送信を行い、異なるアンテナnで受信をおこなった場合は、アンテナmとタグ7との距離をlm、アンテナnとタグとの距離をlnとした時、以下のように表すことができる。
・・・(9)
そして、回路による固有値であるθRの補正を、前記と同様に行い、その補正後の値をθANTmnとする。
・・・(10)
ここで、タグ7への電波の送信をあるアンテナaから行い、その後方散乱波の遅延をアンテナ6aとアンテナ6bで得たとすれば、θANTa1−θANTa2により、タグ7−アンテナ6aの距離l1とタグ7−アンテナ6bの距離l2の差のd=l1−l2を得る事ができる(アンテナaはアンテナ6aもしくはアンテナ6bであっても構わない)。
・・・(11)
この場合には、二組の直交検波回路を使用して同時にθANTa1とθANTa2の取得を行うこともできる。また、1つの直交検波回路とアンテナ切替回路を用いて、アンテナ6aにおいてθANTa1の測定を行った後で、アンテナ切替を行い、アンテナ6bにおいてθANTa2の取得を行ってもよい。
後者の手段を用いる場合は、θANTa1とθANTa2の測定を行う間にタグ7が移動すると、その差が誤差となるが、この場合、θANTa2の測定後に、再度θANTa1の測定を行い平均化することで、誤差を補正できる。
When transmission is performed with antenna m and reception is performed with different antenna n, when the distance between antenna m and
... (9)
Then, the correction of θ R , which is an eigenvalue by the circuit, is performed in the same manner as described above, and the corrected value is set to θ ANTmn .
... (10)
Here, if transmission of radio waves to the
(11)
In this case, θ ANTa1 and θ ANTa2 can be simultaneously acquired using two sets of quadrature detection circuits. Further, by using one of the quadrature detection circuit and the antenna switching circuit, after performing measurement of theta ANTa1 the
When using the latter means, the
図2は本発明に係るリーダライタシステムの機能を表すブロック図である。リーダライタシステム100は、アンテナ6a、6bを備えたリーダライタ50と、PC60により構成されている。また、PC(制御手段)60は、リーダライタ50と情報の授受を行なう通信部20と、リーダライタ50により演算された遅延時間に基づいてタグ7とアンテナとの相対速度を演算する相対速度演算手段22と、タグ7の動線とアンテナとの最接近点を検出する最接近点検出手段23と、相対速度と最接近点からタグ7の通過及び通過方向を判定する判定部24と、最接近が検出されたアンテナ名を記憶する記憶手段25と、全体を同期制御する制御部21と、を備えて構成されている。
即ち、リーダライタ50からは各アンテナ6a、6bとタグ7との遅延時間が出力される。PC60は、この遅延時間から各アンテナ6a、6bとタグ7との相対速度を求める。また、相対速度の向きが変わる点がアンテナ6a、6bとの最接近点となる。そして求まった相対速度と最接近点に基づいてタグ7の通過及び通過方向を判定する。これにより、簡単な演算結果から容易にタグ7の通過及び通過方向を判定することができる。
FIG. 2 is a block diagram showing functions of the reader / writer system according to the present invention. The reader /
That is, the reader /
図3(a)は本発明の第1の実施形態に係るリーダライタがタグの通過及び通過方向を検出する動作を説明する図である。円23はアンテナ6aに対してタグの動線20が最接近したときの点21までの等距離の範囲を表し、円24はアンテナ6bに対してタグの動線20が最接近したときの点22までの等距離の範囲を表している。本発明では、複数のアンテナ(本実施形態では2つ)6a、6bを用意し、それぞれのアンテナ6a、6bと対象とするタグの動線20とが最短になる点(動線20と直交する点)21、22が異なるように設置する。タグのそれぞれのアンテナ6a、6bに対する距離の変化(相対速度)から、それぞれのアンテナ6a、6bにタグが最も近付いたタイミングを得て、以下のようにタグの通過及び通過方向を判断する。図3(a)より、 最初に最接近が検出されたアンテナ6aと、最後に最接近が検出されたアンテナ6bが異なる場合には、アンテナ6aからアンテナ6b方向へ通過したと判定する。
即ち、2つのアンテナ6a、6bが並んで配置されているとき、タグが直線20上に一定方向に進む場合、タグとの最接近が最初に検出されたアンテナ6aと、最接近が最後に検出されたアンテナ6bが必ず存在する。従って、このような順番で検出された場合は、最接近が最初に検出されたアンテナ6aから最接近が最後に検出されたアンテナ6bの方向にタグが通過したと判定することができる。これにより、タグの通過ばかりでなく、通過した方向も判定することができる。
FIG. 3A is a diagram illustrating an operation in which the reader / writer according to the first embodiment of the present invention detects the passage and the passing direction of the tag. A
That is, when the two
図3(b)は、本発明の第2の実施形態に係るリーダライタがタグの通過及び通過方向を検出する動作を説明する図である。最初と最後に最接近が検出されたアンテナが同じ場合(最初に最接近が点25で検出されたアンテナ6a に再び点26で最接近し、それ以後、異なるアンテナ6bへの最接近が検出されなかった場合)には、そのアンテナ6a方向からやって来て引き返したと判断する。但し、最接近する動きが、同時に複数のアンテナに対してのものであった場合には、それを無視して考える。
即ち、動線27上をタグが一定方向に移動するとは限らない。例えば、1つのアンテナ6aに最接近して、そのまま引き返すこともある。このような状況を判定するには、タグとの最接近が最初に検出されたアンテナ6aに再びタグが最接近し、それ以後、異なるアンテナ6bへの最接近が検出されなかったことを検出することである。これにより、従来、判別することが困難であった途中で反転して戻って行くタグについても、どの時点で引き返したかの判定が可能となる。
FIG. 3B is a diagram illustrating an operation in which the reader / writer according to the second embodiment of the present invention detects the passage of the tag and the passage direction. When the first and last closest antennas are detected at the same time (the
That is, the tag does not always move on the
図3(c)は、本発明の第3の実施形態に係るリーダライタがタグの通過及び通過方向を検出する動作を説明する図である。同時に点29で複数のアンテナ6a、6bで最接近が検出され、上記図3(a)、図3(b)も検出されなかった場合には、手前で引き返した動きと判定する。即ち、同時に2つのアンテナ6a、6bによりタグが検出された場合は、それぞれのアンテナ6a、6bに最接近したことになる。その後、タグが通過したと判定されず(図3(a)の場合)、且つ、最接近が最初に検出されたアンテナ6aの方向から接近して引き返したと判定されない場合(図3(b)の場合)には、2つのアンテナ6a、6bの手前で引き返したと判定する。これにより、アンテナ6a、6bには近づいたが、そのまま戻ったタグを検出して制御対象から外すことができる。また、相対速度の情報を追加して、さらに、精度の高い検出を行うこともできる。即ち、最初にアンテナ6aに最接近する前の動きにおいて、いずれかのアンテナに対して遠ざかる動きが検出されず、かつ、最後にアンテナ6bに最接近した後の動きにおいて、いずれかのアンテナに対して近付く動きが検出されなかった場合には、アンテナ6aからアンテナ6b方向への通過と判断する。また、アンテナ6aに対して遠ざかる動きを示し、また、アンテナ6bに対して近付く動きを示している場合には、そのタグは通過中(アンテナ6aとアンテナ6bの間に存在する)であると判断する。
FIG. 3C is a diagram for explaining an operation in which the reader / writer according to the third embodiment of the present invention detects the passage and the passage direction of the tag. At the same time, when the closest approach is detected by the plurality of
図4は図3の動作を制御するPCの動作を説明するフローチャートである。PC60は、リーダライタ50が同時に2つのアンテナ6aと6bで最接近が検出されたかを最接近検出手段23により検出する(S1)。その結果、同時に再接近が検出されると(S1でYES)、判定部24はアンテナの手前で引き返したと判定する(図3(c)の場合)(S9)。ステップS1で最接近検出手段23が同時に最接近が検出されないと検出した場合は(S1でNO)、最初に最接近が検出されたアンテナがあるかを検証する(S2)。なければ(S2でNO)、ステップS1に戻って繰り返す。最初に最接近が検出されると(S2でYES)、そのアンテナ名Xを記憶手段25に記憶する(S3)。次に、最接近検出手段23は最後に最接近が検出されたアンテナがあるかを検証する(S4)。最後に最接近が検出されると(S4でYES)、そのアンテナ名Yを記憶手段25に記憶する(S5)。そして記憶手段25に記憶されたアンテナ名XとYが同じか否かを判定し(S6)、等しければ(S6でYES)、アンテナX方向からやってきて引き換えしたと判定する(図3の(b)の場合)(S8)。一方、ステップS6でアンテナ名が等しくなければ(S6でNO)、アンテナXからアンテナY方向へ通過したと判定する(図3(a)の場合)(S7)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the PC that controls the operation of FIG. The
図5は3つのアンテナによりリーダライタがタグの通過及び通過方向を検出する動作を説明する図である。図5では、タグ1の動線36に対してアンテナ6aとの最短距離の点が30、アンテナ6bとの最短距離の点が31、アンテナ6cとの最短距離の点が32とし、タグ2の動線37に対してアンテナ6aとの最短距離の点が33、アンテナ6bとの最短距離の点が35、アンテナ6cとの最短距離の点が34とする。夫々の点は各アンテナと動線が直交する位置にある。例えば、タグ1の動線36を矢印の方向に通過する場合の動作について説明する。タグ1のそれぞれのアンテナ6a、6b、6cに対する距離の変化(相対速度)から、それぞれのアンテナ6a、6b、6cにタグが最も近付いたタイミングを得て、以下のようにタグの通過及び通過方向を判断する。図5より、 最初に最接近が点30で検出されたアンテナ6aと、最後に最接近が点32で検出されたアンテナ6cが異なる場合には、アンテナ6aからアンテナ6c方向へ通過したと判定する。同様に、タグ2の動線37を矢印の方向に通過する場合の動作については、タグ2のそれぞれのアンテナ6a、6b、6cに対する距離の変化(相対速度)から、それぞれのアンテナ6a、6c、6bにタグが最も近付いたタイミングを得て、以下のようにタグの通過及び通過方向を判断する。図5より、 最初に最接近が点33で検出されたアンテナ6aと、最後に最接近が点35で検出されたアンテナ6bが異なる場合には、アンテナ6aからアンテナ6b方向へ通過したと判定する。
FIG. 5 is a diagram for explaining an operation in which the reader / writer detects the passage and the passing direction of the tag using three antennas. In FIG. 5, the shortest distance point to the
1 PLL回路、2 VCO、3 変調器、4、8 増幅器、5サーキュレータ、6a、6b アンテナ、7 タグ、9、11 ミキサ、12、13 BPF、14、16 A/Dコンバータ、15 演算器、20 通信部、21 制御部、22 相対速度演算手段、23 最接近検出手段、24 判定部、25 記憶手段、50 リーダライタ、60 PC、100 リーダライタシステム 1 PLL circuit, 2 VCO, 3 modulator, 4, 8 amplifier, 5 circulator, 6a, 6b antenna, 7 tag, 9, 11 mixer, 12, 13 BPF, 14, 16 A / D converter, 15 calculator, 20 Communication unit, 21 control unit, 22 relative speed calculation unit, 23 closest approach detection unit, 24 determination unit, 25 storage unit, 50 reader / writer, 60 PC, 100 reader / writer system
Claims (5)
前記非接触情報記録媒体に電波を送信する送信手段、該電波の一部を前記非接触情報記録媒体が変調することにより得た反射波を復調する復調手段、前記反射波の遅延時間を演算する演算手段、及び対象とする前記非接触情報記録媒体を読取るための複数のアンテナ、を有するリーダライタと、
前記リーダライタを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記演算手段により算出された遅延時間に基づいて前記各アンテナとの関係における前記非接触情報記録媒体の相対速度を演算し、それぞれのアンテナに前記非接触情報記録媒体が最接近したタイミングに基づいて、該非接触情報記録媒体の通過の有無及び通過方向を判定することを特徴とするリーダライタシステム。 A reader / writer system that uses radio waves to determine whether or not a non-contact information recording medium has passed,
Transmitting means for transmitting radio waves to the non-contact information recording medium, demodulating means for demodulating reflected waves obtained by modulating a part of the radio waves by the non-contact information recording medium, and calculating a delay time of the reflected waves A reader / writer having calculation means and a plurality of antennas for reading the target non-contact information recording medium;
Control means for controlling the reader / writer,
The control means calculates a relative speed of the non-contact information recording medium in relation to each antenna based on the delay time calculated by the arithmetic means, and the non-contact information recording medium is closest to each antenna. The reader / writer system is characterized by determining whether or not the non-contact information recording medium passes and the passing direction based on the determined timing.
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