JP2011089812A - 移動体識別装置、入退出管理システム及び移動体識別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タグ所持、タグ非所持を区別することなく、ＵＷＢ無線を利用した移動体識別システムの検知エリア内の人、物を検出すること。
【解決手段】送信器１１０は、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）無線パルスと、前記ＵＷＢ無線パルスの出力に比べ高出力の狭帯域信号を送出し、ドプラ周波数検出部３０８は、ＵＷＢ無線パルスが反射源により反射されたＵＷＢ反射波の所定の狭帯域周波数成分に、ドプラ信号が含まれているか検出し、ドプラ周波数検出部３１５は、狭帯域信号が反射源により反射された狭帯域反射波に、ドプラ信号が含まれているか検出し、タグ有効判定部１５０は、ドプラ周波数検出部３０８及びドプラ周波数検出部３１５における検出結果に基づいて、反射源が、タグ所持者又はタグ非所持者のどちらであるか識別する。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動体識別装置、入退出管理システム及び移動体識別方法に関する。

近年、物流システム、入退出管理システム等において、移動体識別システムが利用されている。移動体識別システムは、一般的には、移動体識別装置（質問器）及びタグ（応答器）から構成されるシステムであり、移動体識別装置から常時または定期的に電波が放射されているエリアにタグが進入したときに、タグのＩＤを返送して、エリア内のタグのＩＤを識別する。例えば、日本においては、１３ＭＨｚ帯、４３０ＭＨｚ帯、９５０ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯等で、移動体識別システムが実用化されている。

更に、ＩＥＥＥ１５．４ａでは、移動体識別システムとしてウルトラワイドバンド（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）無線を用いたシステムが規格化されている（非特許文献１）。非特許文献１には、ＵＷＢタグからのデータ受信方法、及び、ＵＷＢタグの位置を測定する測位方法が示されている。

これら移動体識別システムは、タグを所持する人又はタグを装着する物に対応するＵＷＢタグＩＤを識別し、タグが存在する位置を測定する機能を有する。ところが、タグを所持／装着していない人又は物に対しては、その存在を検出することが難しい。したがって、例えば、タグを所持しない不許可者の進入を防止するセキュリティシステム、或いは、タグを装着していない物の誤配送を防止するような用途には適さない。

この課題を解決し、これらの用途を実現する一例として、例えば特許文献１には、インパルス方式のＵＷＢ無線における短パルスによりレーダの方式を利用して、タグを所持／装着していない人又は物を検出する方式が開示されている。

特許文献１には、ＵＷＢパルスを送信し反射パルスを検出し、繰り返し送信されるＵＷＢパルスに対する検出パルスを積分器により平均化し、その平均値の変化を測定することによりタグ非所持者、或いは、タグ非装着物を検出する構成が開示されている。

一般的に、移動体識別システムにおいて、タグには、反射型であるパッシブ方式、検波後再放射型であるアクティブ方式、又は、増幅再放射型であるセミパッシブ方式がある。パッシブ方式では、伝搬損失が距離の４乗に比例して増大し、アクティブ方式及びセミパッシブ方式では、伝搬損失が距離の２乗に比例して増大することが知られている。ＵＷＢタグは、電池を内蔵するアクティブ方式又はセミパッシブ方式を採用するため、移動体識別装置の周辺の検知エリアとしては、半径１０ｍ以上が確保される。

特表平６−５２３３３８号公報

IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY), Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs)、2009年9月8日 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ７３「移動体検知センサー」

しかしながら、特許文献１に示す従来の構成では、タグ非所持の場合には、パッシブ方式と同様に、人、物からの反射波を検出することになるため、伝搬損失が距離の４乗に比例して増大する。そのため、例えば、人のレーダ断面積が１平方メートル程度の場合、最大半径２〜３ｍ程度の範囲を検出するのが限界である。

このように、従来の構成では、タグを所持する場合とタグを所持しない場合とで検知エリアが異なる。そのため、従来構成を特にセキュリティシステム用途等に用いた場合、タグを所持しない入退出不許可者が移動体識別装置（質問器）の近傍に接近するまで検出することができない、あるいは、タグ非所持者を検出してから入退出を許可又は不許可する際の具体的な動作（例えば、遮断機を閉める、警告を発する等）を行うまでの処理可能時間が非常に短くなるという課題を有していた。

本発明の目的は、タグ所持、タグ非所持を区別することなく、ＵＷＢ無線を利用した移動体識別システムの検知エリア内の人、物を検出することができる移動体識別装置、入退出管理システム及び移動体識別方法を提供する。

本発明の移動体識別装置は、検知エリア内に、タグを保持するタグ所持者又は前記タグを保持しないタグ非所持者がいるか識別する移動体識別装置であって、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）無線パルスと、前記ＵＷＢ無線パルスの出力に比べ高出力の狭帯域信号を送出する送信器と、前記ＵＷＢ無線パルスが反射源により反射されたＵＷＢ反射波と、前記狭帯域信号が前記反射源により反射された狭帯域反射波とを受信する受信器と、前記狭帯域反射波に、ドプラ信号が含まれているか検出する狭帯域ドプラ検出手段と、前記ＵＷＢ反射波のうち、所定の狭帯域周波数成分を通過させるフィルタと、前記フィルタ出力に、ドプラ信号が含まれているか検出するＵＷＢドプラ検出手段と、前記狭帯域ドプラ検出手段及びＵＷＢドプラ検出手段における検出結果に基づいて、前記反射源が、前記タグ所持者又は前記タグ非所持者のどちらであるか識別する特定手段と、を具備する。

本発明の入退出管理システムは、前記移動体識別装置と、前記タグ所持者又は前記タグ非所持者の移動エリアを制限する制限手段と、前記移動体識別装置において特定された前記タグ所持者又は前記タグ非所持者の位置に基づいて、前記制限手段を制御する管理手段と、を具備する。

本発明の移動体識別方法は、移動体識別装置の検知エリア内に、タグを保持するタグ所持者又は前記タグを保持しないタグ非所持者がいるか識別する移動体識別方法であって、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）無線パルスと、前記ＵＷＢ無線パルスの出力に比べ高出力の狭帯域信号を送出する送信ステップと、前記ＵＷＢ無線パルスが反射源により反射されたＵＷＢ反射波と、前記狭帯域信号が前記反射源により反射された狭帯域反射波とを受信する受信ステップと、前記狭帯域反射波に、ドプラ信号が含まれているか検出する狭帯域ドプラ検出ステップと、前記ＵＷＢ反射波のうち、所定の狭帯域周波数成分を通過させるフィルタリングステップと、前記フィルタリングステップの出力に、ドプラ信号が含まれているか検出するＵＷＢドプラ検出ステップと、前記狭帯域ドプラ検出ステップ及びＵＷＢドプラ検出ステップにおける検出結果に基づいて、前記反射源が、前記タグ所持者又は前記タグ非所持者のどちらであるか識別する特定ステップと、を具備する。

本発明によれば、タグ所持、タグ非所持を区別することなく、ＵＷＢ無線を利用した移動体識別システムの検知エリア内の人、物を検出することができる。

本発明の実施の形態１に係る移動体識別装置の構成図 実施の形態１に係る移動体識別装置の送信器の具体的な構成を示す図 各構成要素からの信号波形の具体例を示した図 実施の形態１に係る移動体識別装置の受信器の具体的な構成を示す図 直交復調器のＩ出力及びＱ出力を示す図 移動体識別装置から人までの距離及び移動速度の変化の関係を示す図 移動体識別装置からタグ所持者までの距離を狭帯域信号及びＵＷＢパルスにより測定した結果の一例を示す図 移動体識別装置からタグ非所持者までの距離を狭帯域信号及びＵＷＢパルスにより測定した結果の一例を示す図 タグ有効判定部における処理を説明するためのフロー図 各検出結果の対応関係を示す図 本発明の実施の形態２に係る移動体識別装置の受信器の構成を示す図 実施の形態２に係る入退出管理システムへの適用例を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る移動体識別装置が適用される移動体識別システムの検知エリアの概略図である。図１に示すように、本実施の形態では、移動体識別システムの検知エリアに、タグ非所持者１７０及びタグ所持者１８０が通行する場合を例に説明する。

本実施の形態に係る移動体識別装置１００は、送信器１１０、受信器１２０、基準信号発振器１３０、狭帯域信号発振器１４０、及び、タグ有効判定部１５０を含み、電波を放射することにより検知エリアを形成する。

送信器１１０は、送信ＵＷＢパルスＳ１１０、送信狭帯域信号Ｓ１１１を送信する。

ここで、送信ＵＷＢパルスとしては、例えば、米国においては３〜１０ＧＨｚ帯、日本、欧州においては３〜５ＧＨｚ又は６ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ帯が利用できることが規定されている。これらの周波数帯は、他のシステムと共用するため、出力が小電力（―４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ）に制限されている。

一方、送信狭帯域信号としては、無線評定に用いられる周波数が利用できる。例えば、米国、欧州においては２４ＧＨｚ帯、日本においては１０ＧＨｚ帯又は２４ＧＨｚ帯が利用可能となっている。これらの帯域では、利用可能な帯域幅は狭いものの、専用バンドであるため、比較的、高出力（１０ｄＢｍ）が認められている。

以下、具体的に説明するため、送信ＵＷＢパルスＳ１１０の周波数が、日本において最も利用されると想定される７．２５〜１０．２５ＧＨｚであり、送信狭帯域信号Ｓ１１１の周波数が１０．５２５ＧＨｚであり、基準信号発振器１３０の周波数が１０ＭＨｚであるとして説明する。但し、本発明はこれらの周波数に限定されるものではなく、送信器１１０からは、低送信出力であって、広帯域（数ＧＨｚ帯域幅程度）の送信ＵＷＢパルスと、送信ＵＷＢパルスの出力に比べ高送信出力であって、狭帯域（数十ＭＨｚ帯域幅程度）の送信狭帯域信号とが送信されるようになっていればよい。なお、送信器１１０の内部構成については、後述する。

受信器１２０は、ＵＷＢパルスＳ１２０、及び、狭帯域信号Ｓ１２１を受信する。そして、受信器１２０は、これらのＵＷＢパルスＳ１２０及び狭帯域信号Ｓ１２１のドプラ周波数を検出する。さらに、受信器１２０は、タグ１６０から送信されるＵＷＢタグＩＤを復調する。なお、受信器１２０の内部構成については、後述する。受信器１２０は、これらの結果をタグ有効判定部１５０に出力する。

基準信号発振器１３０は、１０ＭＨｚの基準クロック信号を出力する。この１０ＭＨｚの基準クロック信号は、送信器１１０及び受信器１２０に共通の信号として用いられる。

狭帯域信号発振器１４０は、１０．５２５ＧＨｚの狭帯域信号を出力する。この１０．５２５ＧＨｚの狭帯域信号は、送信器１１０及び受信器１２０に共通の信号として用いられる。

タグ有効判定部１５０は、ＵＷＢ反射波から、タグ１６０を識別するＵＷＢタグＩＤを復調する。また、タグ有効判定部１５０は、検知エリア内を進行する進行者がタグ所持者、又は、タグ非所持者のいずれであるか識別する。更に、タグ有効判定部１５０は、タグ所持者又はタグ非所持者の距離又は概略距離を特定する。タグ有効判定部１５０の動作については、後述する。

図２は、図１における送信器１１０の具体的な構成を示す図である。なお、図２において、図１と共通する構成部分には、図１と同一の符号を付して説明を省略する。

図２に示すように、送信器１１０は、電力増幅器２０１、バンドパスフィルタ２０２、広帯域ＵＷＢアンテナ２０３、電力増幅器２１１、及び、狭帯域アンテナ２１２を含む。

電力増幅器２０１は、基準信号発振器１３０から出力される基準クロック信号を増幅する。基準信号発振器１３０が、例えば１０ＭＨｚの基準クロック信号を発振している場合、電力増幅器２０１における信号歪みにより、電力増幅器２０１から１０ＭＨｚの基準クロック信号の高調波が出力される。

バンドパスフィルタ２０２は、１０ＭＨｚの高調波成分のうち、ＵＷＢ帯域として認められた信号帯域成分のみを送出する。例えば、日本のハイバンド周波数帯域の場合、バンドパスフィルタ２０２は、７．２５〜１０．２５ＧＨｚまでのＵＷＢパルス信号を通過させる。

広帯域ＵＷＢアンテナ２０３は、バンドパスフィルタ２０２により帯域制限されたＵＷＢパルスＳ１１０を空間に送出する。広帯域ＵＷＢアンテナ２０３より送出されるＵＷＢパルスＳ１１０は、１０ＭＨｚ周期で数ナノ秒程度の時間幅の短パルスが送出される。

電力増幅器２１１は、狭帯域信号発振器１４０から出力される狭帯域信号を所定の電力に増幅する。

狭帯域アンテナ２１２は、増幅後の狭帯域信号を空間に送出する。狭帯域信号発振器１４０が、１０．５２５ＧＨｚの単一周波数搬送波（ＣＷ：Carrier Wave）信号を発生する場合、１０．５２５ＧＨｚの送信狭帯域信号Ｓ１１１が空間に送出される。

なお、図３は、送信器１１０の入出力信号の信号波形の具体例を示した図である。図３には、基準信号発振器１３０から出力される１０ＭＨｚの基準クロック信号Ｓ１３０、送信ＵＷＢパルスＳ１１０、及び、送信狭帯域信号Ｓ１１１が示されている。

図４は、図１における受信器１２０の具体的な構成を示す図である。なお、図４において、図１と共通する構成部分には、図１と同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、受信器１２０は、広帯域ＵＷＢアンテナ３０１、バンドパスフィルタ３０２、検波回路３０３、距離測定部３０４、狭帯域フィルタ３０５、３０６、直交復調器３０７、ドプラ周波数検出部３０８、狭帯域アンテナ３１１、バンドパスフィルタ３１２、低雑音増幅器３１３、直交復調器３１４、ドプラ周波数検出部３１５、及び、ドプラ周波数比較器３１６を含む。

広帯域ＵＷＢアンテナ３０１は、ＵＷＢタグ１６０、又は、人或いは物から反射されたＵＷＢパルス（以下「ＵＷＢパルス反射波」という）を受信する。

バンドパスフィルタ３０２は、広帯域ＵＷＢアンテナ３０１により受信されたＵＷＢ反射波を帯域制限する。

検波回路３０３は、バンドパスフィルタ３０２により帯域制限されたＵＷＢ反射波を包絡線検波する。包絡線検波は、ダイオードを用いた整流回路により実現され、これにより、検波回路３０３は、数ナノ秒幅程度のＵＷＢパルスを復調する。

距離測定部３０４は、復調されたＵＷＢパルスと１０ＭＨｚの基準クロック信号とを比較し、遅延時間を測定することにより、タグ１６０又は人（或いは物）等の反射源までの往復時間を算出し、往復時間からタグ１６０又は人（或いは物）等の反射源までの距離を算出する。

狭帯域フィルタ３０５は、広帯域ＵＷＢアンテナ３０１で受信されたＵＷＢ反射波を帯域制限し、所定の周波数成分のみ通過させる。所定の周波数は、ハイバンド周波数帯域７．２５〜１０．２５ＧＨｚの中の単一周波数成分であればどの周波数でも良い。以下では、一例として、狭帯域フィルタ３０５が、帯域制限により９ＧＨｚのＣＷ信号のみを通過させる場合を例に説明する。

狭帯域フィルタ３０６は、１０ＭＨｚの基準クロック信号の高調波成分を帯域制限する。このとき、狭帯域フィルタ３０６は、狭帯域フィルタ３０５と同一の通過特性を有するフィルタとする。したがって、狭帯域フィルタ３０５が、広帯域ＵＷＢアンテナ３０１で受信したＵＷＢ反射波のうち、９ＧＨｚのＣＷ信号が通過するように帯域制限する場合には、狭帯域フィルタ３０６も、同様に、１０ＭＨｚの基準クロック信号の高調波成分のうち、９ＧＨｚのＣＷ信号のみを通過させる。

直交復調器３０７は、狭帯域フィルタ３０５の出力に、狭帯域フィルタ３０６の出力を乗算することによりホモダイン検波を行い、直交ベースバンド信号を取得し、出力する。

ドプラ周波数検出部３０８は、直交ベースバンド信号をＡＤ（Analog to Digital）変換した後、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等を用いて周波数測定を行い、ドプラ信号（以降「ＵＷＢドプラ信号」という）及びＵＷＢドプラ信号の周波数を検出する。ＵＷＢドプラ信号については、後述する。

狭帯域アンテナ３１１は、１０．５２５ＧＨｚのＣＷ信号が、タグ所持者又はタグ非所持者により反射された信号（以下「狭帯域信号反射波」ともいう）を受信する。

バンドパスフィルタ３１２は、狭帯域アンテナ３１１により受信された狭帯域信号反射波を帯域制限する。

低雑音増幅器３１３は、帯域制限後の狭帯域信号反射波を増幅する。

直交復調器３１４は、狭帯域信号発振器１４０により生成された１０．５２５ＧＨｚのＣＷ信号を、帯域制限後の狭帯域信号反射波に乗算することによりホモダイン検波を行い、直交ベースバンド信号を取得し、出力する。

ドプラ周波数検出部３１５は、直交ベースバンド信号をＡＤ変換した後、ＦＦＴ等を用いて周波数測定を行い、ドプラ信号（以降「狭帯域ドプラ信号」という）及び狭帯域ドプラ信号のドプラ周波数を検出する。狭帯域ドプラ信号については、後述する。

ドプラ周波数比較器３１６は、ドプラ周波数検出部３０８及びドプラ周波数検出部３１５において検出されたＵＷＢドプラ信号の周波数（ＵＷＢドプラ周波数）と狭帯域ドプラ信号の周波数（狭帯域ドプラ周波数）とを比較し、比較結果に基づいて、これらドプラ信号が、同一の人（又は物）から反射された信号によるものであるか否か判定する。具体的には、ドプラ周波数比較器３１６は、ＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との比が、送信ＵＷＢパルス信号の周波数と送信狭帯域信号の周波数との比、すなわち、９ＧＨｚと１０．５２５ＧＨｚとの比に等しい場合には、ＵＷＢ反射波及び狭帯域信号反射波が、同一の人（又は物）により反射された反射波であると判定する。

一方、ドプラ周波数比較器３１６は、ＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との比が、送信ＵＷＢパルス信号の周波数と送信狭帯域信号の周波数との比、すなわち、９ＧＨｚと１０．５２５ＧＨｚとの比に等しくない場合には、ＵＷＢ反射波及び狭帯域信号反射波が、同一の人（又は物）により反射された反射波でないと判定する。

ドプラ周波数比較器３１６は、これら比較結果を示す情報をタグ有効判定部１５０に出力する。この場合、移動体識別装置１００において、送信ＵＷＢパルス信号の周波数及び送信狭帯域信号の周波数が、９ＧＨｚと１０．５２５ＧＨｚとに正確に管理されているとすれば、いつでもこの比例定数は一つの値に決定される。

タグ有効判定部１５０は、ＵＷＢドプラ周波数、狭帯域ドプラ周波数、ＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との比、及び、距離測定部３０４によって測定された反射源までの距離を入力とする。

タグ有効判定部１５０は、狭帯域ドプラ信号を検出するドプラ周波数検出部３１５及びＵＷＢドプラ信号を検出するドプラ周波数検出部３０８における検出結果に基づいて、反射源が、タグ所持者又はタグ非所持者のどちらであるか識別する。また、タグ有効判定部１５０は、反射源までの距離を特定する。タグ有効判定部１５０における、反射源の特定方法、距離の特定方法、及び、ＵＷＢタグＩＤの復調方法については、後述する。

次に、上述のように構成された移動体識別装置１００の動作について説明する。

送信器１１０からは、基準信号発振器１３０から出力される１０ＭＨｚの基準信号の高調波を増幅し帯域制限された送信ＵＷＢパルスＳ１１０が、ＵＷＢハイバンド周波数の日本規格周波数である７．２５ＧＨｚ〜１０．２５ＧＨｚまでに帯域制限されて送出される。この送信ＵＷＢパルスＳ１１０は、１０ＭＨｚの高調波から生成されるため、パルスの間隔は１００ｎｓｅｃとなる。

更に、送信器１１０からは、狭帯域信号発振器１４０から出力される狭帯域信号が増幅されて、１０．５２５ＧＨｚの信号として送出される。日本国内の無線規格であるＡＲＩＢ−Ｔ７３（非特許文献２参照）においては、占有帯域幅が４０ＭＨｚと規定されているものの、変調方式は規定されていない。そのため、狭帯域信号として、ＰＳＫ又はＡＳＫ等の変調信号を用いることが出来るが、本実施の形態においては、狭帯域信号を無変調信号とする。

送信器１１０より送信された送信ＵＷＢパルスＳ１１０及び送信狭帯域信号Ｓ１１１は、移動体識別装置１００の検出エリア内にいるタグ所持者１８０、タグ非所持者１７０に到達する。

検出エリア内で人（又は物）が移動する場合、その移動速度に応じて、送信ＵＷＢパルスＳ１１０及び送信狭帯域信号Ｓ１１１は、周波数遷移すなわちドプラシフトして人体（又は物体）により反射される。

ドプラ周波数は、式（１）により、周波数及び移動速度から算出される。式（１）から分かるように、ドプラ周波数は、周波数及び移動速度に比例して変化する。

例えば、人（又は物）が時速４ｋｍ（すなわち秒速１．１ｍ）で移動している場合、周波数１０．５２５ＧＨｚの送信狭帯域信号１１１に対応する狭帯域ドプラ周波数は、式（１）より、７７Ｈｚと求められる。

一方、狭帯域フィルタ３０５通過後の９ＧＨｚのＣＷ信号に対応するＵＷＢドプラ周波数は、人（又は物）が時速４ｋｍ（すなわち秒速１．１ｍ）で移動している場合、式（１）より、６６Ｈｚと求められる。

図５に、人（又は物）が移動している時の直交復調器３０７、３１４のＩ出力４０１と、人（又は物）が移動していない時の直交復調器３０７、３１４のＩ出力４０２を示す。また、同図に、人（又は物）が移動している時の直交復調器３０７、３１４のＱ出力４０３と、人（又は物）が移動していない時の直交復調器３０７、３１４のＱ出力４０４を示す。

図５から分かるように、移動体識別システムの検知エリア内に人（又は物）が存在し、人（又は物）が移動している場合には、直交復調器３０７、３１４のＩ出力４０１及びＱ出力４０３はともに正弦波となる。具体的には、人（又は物）が時速４ｋｍ（すなわち秒速１．１ｍ）で移動している場合、９ＧＨｚのＣＷ信号を復調する直交復調器３０７からは、６６Ｈｚの直交ベースバンド信号が出力され、１０．５２５ＧＨｚのＣＷ信号を復調する直交復調器３１４からは、７７Ｈｚの直交ベースバンド信号が出力される。

一方、移動体識別システムの検知エリア内に静止物体が存在する場合、静止物体からの反射波はドプラシフトしないので、Ｉ出力４０２及びＱ出力４０４のように、直交復調器３０７、３１４からは、直流成分のみが出力される。

狭帯域信号反射波に対応する狭帯域ドプラ周波数、及び、ＵＷＢ反射波の特定周波数成分に対応するＵＷＢドプラ周波数は、式（１）から明らかなように、波長に反比例、すなわち周波数に比例する。このことから、移動体識別システムにおいて、複数のＵＷＢ反射波及び狭帯域信号反射波のうち、同一の人（又は物）により反射されたＵＷＢ反射波及び狭帯域信号反射波から検出されるＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との比は、人（又は物）までの距離及び移動速度に関わりなく一定となる。

図６は、人と移動体識別装置１００までの距離及び人の移動速度の変化の関係を示す図である。なお、図６に示すように、以下では、移動体識別装置１００が人よりｈだけ高い位置に設定され、移動体識別装置１００がカバーする検知エリア内を、人５０１及び人５０２が、移動速度５０３（＝Ｖ）で移動している場合を例に説明する。

図６において、人５０１は移動体識別装置１００から遠方（距離ｄ_１）におり、人５０２は移動体識別装置１００の近傍（距離ｄ_２）にいる。なお、図６において、人５０１は、移動速度５０３で移動している。成分５０４は、移動体識別装置１００方向の人５０１の速度成分であり、成分５０５は移動体識別装置１００方向の人５０２の速度成分である。

移動体識別装置１００方向の速度成分５０４及び速度成分５０５は、人５０１及び人５０２と移動体識別装置１００までの距離によって変化する。移動体識別装置１００から距離ｄ_１だけ離れている人５０１の移動体識別装置１００方向の速度成分５０４（Ｖ_１）は、移動体識別装置１００の高さがｈの場合、式（２）で表される。

これを、距離ｄ_１を求める式として式を変形させると、式（３）を得る。

上述したように、移動体識別装置１００では、狭帯域ドプラ周波数及びＵＷＢドプラ周波数が検出される。具体的には、距離ｄ_１が長く、人５０１が移動体識別装置１００から十分遠方に位置する場合には、移動速度Ｖに対応するドプラ周波数としてｆＤ_０が検出される。例えば、狭帯域信号の周波数が１０．５２５ＧＨｚであり、移動速度Ｖが時速４ｋｍ（すなわち秒速１．１ｍ）の場合、狭帯域ドプラ周波数ｆＤ_０として７７Ｈｚが検出される。

一方、人５０１が移動体識別装置１００に近づいた場合、人５０１の速度成分Ｖ_１は小さくなる。この時検出される狭帯域ドプラ周波数をｆＤ_１で表すと、式（１）及び式（２）より、距離ｄ_１は式（４）で示される。

すなわち、狭帯域信号の狭帯域ドプラ周波数ｆＤ_１を測定することにより、移動体識別装置１００から人５０１までの距離ｄ_１を式（４）から算出することが出来る。

以上の説明では、移動体識別装置１００から人５０１までの距離ｄ_１の算出方法について説明したが、移動体識別装置１００から人５０２までの距離ｄ_２の算出方法についても、人５０２により反射された狭帯域信号の狭帯域ドプラ周波数を測定することにより、式（４）を用いて同様に算出できる。

このようにして、人５０１及び人５０２が、タグ非所持者であっても、タグ有効判定部１５０は、狭帯域信号の狭帯域ドプラ周波数の測定結果を用いて、人５０１及び人５０２までの距離を概算することができる。

図７は、移動体識別装置１００とタグ所持者間の距離を、狭帯域信号により測定した結果（図７Ａ参照）と、ＵＷＢパルスにより測定した結果（図７Ｂ参照）との一例を示す図である。図７Ａにおいて、信号６０１−１、６０２−１は、それぞれ移動体識別装置１００から距離ｄ_１、ｄ_２だけ離れた位置にいる人５０１、５０２により反射された狭帯域信号反射波から検出された狭帯域ドプラ信号を示している。また、図７Ｂにおいて、信号６０１−２、６０２−２は、移動体識別装置１００から距離ｄ_１、ｄ_２だけ離れた位置にいる人５０１、５０２により反射されたＵＷＢ反射波を示している。なお、図７Ｂにおいて、信号６０３、６０４は、静止物体からのＵＷＢ反射波である。

狭帯域ドプラ信号は、移動している人（又は物）からの反射波のみから検出される。したがって、狭帯域信号による距離測定結果から、人（又は物）が信号６０１−１の位置から信号６０２−１の位置へ移動することが観測される。なお、狭帯域信号は、信号帯域幅が狭いため、狭帯域信号による距離測定結果では誤差が大きい。そのため、図７では、距離測定結果が幅を持つよう図示している。

一方、ＵＷＢパルス信号による距離測定結果には、信号６０３及び６０４のように、周辺壁面等からの反射波が観測される。なお、これらの信号６０３，６０４の距離は変化しないため、移動体識別システム内に静止物体があると分かる。

また、ＵＷＢ反射波からも、人（又は物）が信号６０１−２の位置から信号６０２−２の位置へ移動することが観測される。なお、ＵＷＢパルスは、信号帯域幅が広いため、ＵＷＢパルスによる距離測定結果では誤差が小さい。そのため、図７Ｂにおいて、距離測定結果を単一の線で図示している。

このように、タグ所持者の場合には、高出力の狭帯域信号が人体（又は物体）により反射される狭帯域信号反射波と、低出力のＵＷＢパルスがタグにより反射されるＵＷＢ反射波とを用いて距離測定を行うことができる。また、この場合、両者とも１０ｍ程度エリア内での距離測定が可能となる。

図８は、移動体識別装置１００とタグ非所持者間の距離を、狭帯域信号により測定した結果と、ＵＷＢパルスにより測定した結果との一例を示す図である。図８Ａにおいて、信号６０１、６０２は、それぞれ移動体識別装置１００から距離ｄ_１、ｄ_２だけ離れた位置にいる人５０１、５０２により反射された狭帯域信号反射波から検出された狭帯域ドプラ信号を示している。また、信号７０１−１は、移動体識別装置１００から極近傍（３ｍ以内の距離）に位置する人により反射された狭帯域信号反射波から検出された狭帯域ドプラ信号を示している。また、図８Ｂにおいて、信号７０１−２は、移動体識別装置１００から極近傍（３ｍ以内の距離）に位置する人により反射されたＵＷＢ反射波を示している。なお、図８Ｃにおいて、信号７０１−３は、移動体識別装置１００から極近傍（３ｍ以内の距離）に位置する人により反射されたＵＷＢ反射波から検出されたＵＷＢドプラ信号を示している。また、図８Ｂにおいて、信号６０３、６０４は、静止物体からのＵＷＢ反射波である。

タグ非所持者からのＵＷＢ反射波は、距離の４乗に比例して減衰する。したがって、ＵＷＢ反射波は、距離が離れているほど非常に小さくなり、図８Ｂに示すように、距離が離れている場合には検出されない。一方、狭帯域信号反射波は、検出エリア内であれば、タグ所持者、又は、タグ非所持者に関わらず検出されるので、狭帯域信号反射波６０１、６０２を用いることにより、人５０１、５０２までの概略の距離が観測される。

このように、タグ非所持者の場合に、移動体識別装置１００までの距離が近い場合には、低出力のＵＷＢパルスに対する人体からのＵＷＢ反射波を用いて距離測定を行うことができる。一方、タグ非保持者の場合に、移動体識別装置１００までの距離が遠い場合には、高出力の狭帯域信号に対する人体からの狭帯域信号反射波を用いて概略の距離を測定することができる。

以上のことから、本実施の形態では、移動体識別装置１００のタグ有効判定部１５０は、以下のようにして、タグ所持者、又は、タグ非所持者の距離、又は、概略距離を特定する。

［１］移動体識別装置１００からタグ非所持者までの距離が３ｍ以上の場合
移動体識別装置１００からタグ非所持者までの距離が３ｍ以上の場合には、移動体識別装置１００においては、タグからのＵＷＢ反射波が検知されないため、狭帯域信号反射波から検出される狭帯域ドプラ信号６０１−１、６０２−１により、式（４）を用いて算出される距離を、移動体識別装置１００からタグ非所持者までの距離として特定する。

［２］移動体識別装置１００からタグ非所持者までの距離が３ｍ以内の場合
タグ非所持者が移動体識別装置１００に３ｍ以内に近づいた場合には、狭帯域ドプラ信号７０１−１、及び、ＵＷＢ反射波７０１−２を用いて、タグ非所持者から移動体識別装置１００までの距離が特定される。しかし、上述したように、ＵＷＢ反射波は、距離の４条に比例して減衰するため、ＵＷＢ反射波が検出される検出エリアは一般に非常に狭い。そのため、ＵＷＢ反射波が検出される狭い検出エリアでは、移動検出が難しく、ＵＷＢ反射波だけでは、静止物体により反射されたＵＷＢ反射波６０３と、移動している人により反射されたＵＷＢ反射波７０１−２とを識別するのが難しい。

そこで、移動体識別装置１００の近傍の検出エリアでは、タグ有効判定部１５０は、ドプラ周波数検出部３０８によりＵＷＢドプラ信号が検出された場合、反射源が移動する人（又は物）であると判定し、ＵＷＢドプラ信号が検出されなかった場合には、反射源が静止物体であると判定する。

次に、タグ所持者とタグ非所持者とが混在する場合について考える。特に、タグ所持者及びタグ非所持者が移動体識別装置１００の近傍エリアに位置する場合について考える。

近傍エリアにタグ所持者とタグ非所持者とが混在する場合、複数のＵＷＢ反射波及び狭帯域信号反射波が観測される。

ここで、同一の移動速度で移動する人、すなわち、同一人物により反射される反射波に含まれるドプラ周波数は、搬送波の周波数に比例することを利用する。すなわち、同一人物により反射された、狭帯域信号（ｆ_１＝１０．５２５ＧＨｚ）の狭帯域ドプラ周波数と、狭帯域フィルタ３０５により帯域制限された信号（ｆ_０＝９ＧＨｚ）のＵＷＢドプラ周波数とは、ｆ_１対ｆ_０の比例関係になる。

したがって、図８において、信号７０１−１から検出される狭帯域ドプラ信号と、信号７０１−３から検出されるＵＷＢドプラ信号との比が、ｆ_１対ｆ_０の関係となれば、ＵＷＢ反射波７０１−２により求められた距離が、正確の距離として決定される。

図９に、タグ有効判定部１５０の具体的な処理の例を示す。図中、ＳＴはフローの各ステップを示す。

タグ有効判定部１５０には、距離測定部３０４から、タグまでの距離情報が入力される。また、タグ有効判定部１５０には、ドプラ周波数検出部３０８からＵＷＢ反射波の狭帯域フィルタ成分（９ＧＨｚ）のＵＷＢドプラ信号の検出結果及びＵＷＢドプラ周波数が入力される。また、タグ有効判定部１５０には、ドプラ周波数検出部３１５から、狭帯域ドプラ信号の検出結果及び狭帯域ドプラ周波数が入力される。また、タグ有効判定部１５０には、ドプラ周波数比較器３１６から、ＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との比が９：１０．５２５であるかの判定結果が入力される。また、タグ有効判定部１５０では、ＵＷＢ反射波からＵＷＢタグＩＤが復調される。

まず、ＳＴ８０１において、狭帯域信号１０．５２５ＧＨｚの反射波である狭帯域信号反射波から、狭帯域ドプラ信号が検出されたかを判定する。狭帯域ドプラ信号が検出されない場合には（ＳＴ８０１：ＮＯ）、反射源は静止物体のみであると判定し、ＳＴ８０９において、ＵＷＢタグＩＤを無効としてＳＴ８０１に戻り、引き続き狭帯域ドプラ信号が検出されるのを待つ。

一方、ＳＴ８０１において、狭帯域ドプラ信号が検出された場合には（ＳＴ８０１：ＹＥＳ）、次にＳＴ８０２において、ＵＷＢ反射波の狭帯域フィルタ成分（９ＧＨｚ）のＵＷＢドプラ信号が検出されているかを判定する。

ＵＷＢドプラ信号が検出されない場合には（ＳＴ８０２：ＮＯ）、人により反射されたＵＷＢ反射波が大幅に減衰する移動体識別装置１００から３ｍ以上離れたエリアに、タグ非所持者がいると判定する。そして、ＳＴ８０３において、ＵＷＢタグＩＤを無効として、式（４）を用いて、移動体識別装置１００から当該タグ非所持者までの概略距離を算出する。

一方、ＵＷＢドプラ信号が検出される場合には（ＳＴ８０２：ＹＥＳ）、移動体識別装置１００から３ｍ以内のエリアに、タグ所持者がいると判定する。

次に、ＳＴ８０４において、ＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との比が９ＧＨｚと１０．５２５ＧＨｚとの比に等しいか否か判定する。当該比が等しい場合には（ＳＴ８０４：ＹＥＳ）、狭帯域信号反射波及びＵＷＢ反射波が同じ人から反射されたと判定する。この場合には、次のＳＴ８０６において、ＵＷＢ反射波からＵＷＢタグＩＤが検出されたか判定する。そして、ＵＷＢタグＩＤが検出される場合には（ＳＴ８０６：ＹＥＳ）、検知エリア内にタグ所持者がいると判定し、ＳＴ８０７において、ＵＷＢタグＩＤを有効として、ＵＷＢ反射波による測位結果を、移動体識別装置１００からタグ所持者までの距離とする。

一方、ＳＴ８０６において、ＵＷＢ反射波からＵＷＢタグＩＤが検出されない場合には（ＳＴ８０６：ＮＯ）、移動体識別装置１００から３ｍ以内のエリアにタグ非所持者がいると判定する。そして、ＳＴ８０８においてＵＷＢタグＩＤを無効として、ＵＷＢ反射波による測位結果を、移動体識別装置１００からタグ所持者までの距離とする。

一方、ＳＴ８０４において、ＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との比が９ＧＨｚと１０．５２５ＧＨｚとの比に等しくない場合には（ＳＴ８０４：ＮＯ）、検知エリア内に、タグ所持者又はタグ非所持者が複数いて、かつ、狭帯域信号反射波及びＵＷＢ反射波が同一人物から反射されたものではないと判定する。そして、ＳＴ８０５において、ＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との組み合わせを変更し、再度ＳＴ８０４に戻り、ＵＷＢドプラ周波数と狭帯域ドプラ周波数との比が９ＧＨｚと１０．５２５ＧＨｚとの比に等しいか否か判定する。

このようにして、本実施の形態では、狭帯ドプラ信号の検出結果、ＵＷＢドプラ信号の検出結果、ＵＷＢ反射波の受信結果、又は、ＵＷＢタグＩＤの検出の有無に基づいて、タグ有効判定部１５０は、タグ所持者又はタグ非所持者の位置又は概略位置を特定する。

図１０に、反射源までの距離と、狭帯域ドプラ信号、ＵＷＢドプラ信号の検出結果ＵＷＢ反射波による位置検出の可否、及び、ＵＷＢタグＩＤの検出の有無との対応関係を示す。

図１０から分かるように、検知エリア内であれば、距離に関わらず、タグ所持者のＵＷＢタグＩＤの有無の確認は、ＵＷＢパルス信号からの復調結果によって判断できる。

非タグ所持者が、移動体識別装置１００から３ｍ以上離れたエリアに位置する場合、狭帯域ドプラ信号のみが検出されるだけであり、ＵＷＢドプラ信号は検出されない。また、ＵＷＢ反射波が受信されないため、ＵＷＢタグＩＤも検出されない。

一方、非タグ所有者が、移動体識別装置１００から３ｍ未満のエリアに位置する場合、狭帯域ドプラ信号に加えて、ＵＷＢドプラ信号も検出されるようになる。また、ＵＷＢ反射が受信され、ＵＷＢタグＩＤの復調結果により、ＵＷＢタグＩＤが無効と判定される。

以上のことから、タグ非所持者に着目すると、タグ非所持者が、例えば、１０ｍ程度の検知エリアの外部から検知エリア内に入って来た場合には、まず狭帯域ドプラ信号が検出される。そして、その後に、タグ非所持者が、移動体識別装置１００の近傍３ｍ以内に近づく場合に、狭帯域ドプラ信号に加えて、ＵＷＢドプラ信号が検出されるようになる。

上述したように、狭帯域ドプラ信号のみが検出された場合に、検出された狭帯域ドプラ周波数と狭帯域信号の周波数との関係から、式（１）より、タグ非所持者の移動速度Ｖを算出することができる。また、式（４）より、移動体識別装置１００から当該タグ非所持者までの距離ｄ_１を算出することが出来る。

このように、タグ非所持者の移動速度Ｖが分かるので、移動体識別装置１００は、当該移動速度Ｖ及び距離ｄ_１を用いることにより、タグ非所持者が何秒後にどの距離まで近づくか予想することができる。

また、移動体識別装置１００は、ＵＷＢパルス信号の周波数と当該移動速度Ｖとから、式（１）より、ＵＷＢドプラ周波数を予め見積もることができる。そのため、ドプラ周波数検出部３０８におけるＦＦＴ処理の範囲を、当該ＵＷＢドプラ周波数が含まれる範囲に絞り込むことができ、これにより、ＦＦＴ処理を軽減化させたり、ＵＷＢドプラ周波数検出の感度を上昇させることができる。

また、図１０の検出状況（ＵＷＢタグＩＤ検出の有無或いは距離等）に応じて警戒レベルを対応付けて、警戒レベルに応じた通知、アナウンスを行うようにしてもよい。例えば、狭帯域ドプラ信号のみが検出され、ＵＷＢドプラ信号が検出されなかった場合、検知エリアのうち、移動体識別装置１００から３〜１０ｍ離れた位置にタグ非所持者が進入してきたと分かるので、警戒ランプを点滅させる等を行うことにより、検知エリア内のタグ所持者に対しその旨を通知したり、当該タグ非所持者を威嚇することができる。

以上のように、送信器１１０は、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）無線パルスと、前記ＵＷＢ無線パルスの出力に比べ高出力の狭帯域信号を送出し、ドプラ周波数検出部３０８は、ＵＷＢ無線パルスが反射源により反射されたＵＷＢ反射波の所定の狭帯域周波数成分に、ドプラ信号が含まれているか検出し、ドプラ周波数検出部３１５は、狭帯域信号が反射源により反射された狭帯域反射波に、ドプラ信号が含まれているか検出し、タグ有効判定部１５０は、ドプラ周波数検出部３０８及びドプラ周波数検出部３１５における検出結果に基づいて、反射源が、タグ所持者又はタグ非所持者のどちらであるか識別する。

また、タグ有効判定部１５０は、ドプラ周波数検出部３１５において狭帯域ドプラ信号が検出され、ドプラ周波数検出部３０８においてＵＷＢドプラ信号が検出されない場合、検知エリアのうち自装置から離れたエリアに、タグ非所持者がいると識別し、狭帯域反射波を用いて、自装置からタグ非所持者までの距離を概算する。

具体的には、タグ有効判定部１５０は、タグ非所持者が自装置から無限遠に位置する場合に、ドプラ周波数検出部３１５により検出される第１の狭帯域ドプラ信号の周波数と、実際のタグ非所持者により反射された狭帯域反射波に対し、ドプラ周波数検出部３１５により検出される第２の狭帯域ドプラ信号の周波数との比に基づいて、自装置からタグ非所持者までの距離を概算する。

また、ドプラ周波数比較器３１６は、狭帯域ドプラ周波数と、ＵＷＢドプラ周波数との比を算出し、距離測定部３０４は、ＵＷＢ反射波を用いて、反射源までの距離を算出し、タグ有効判定部１５０は、当該比が、ＵＷＢ無線パルスの周波数と狭帯域信号の周波数との比に等しい場合、検知エリアのうち自装置の近傍のエリアに、タグ所持者又はタグ非所持者がいると識別し、距離測定部３０４は、により算出された距離を、自装置からタグ所持者又はタグ非所持者までの距離とする。

これにより、タグ所持者又はタグ非所持者を区別することなく、検知エリア内の人、物を検出することができ、また、自装置からタグ所持者又はタグ非所持者までの距離を特定することができる。

（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２に係る移動体識別装置９００の構成を示す図である。なお、本実施の形態２に係る移動体識別装置の送信器の構成は、図２に示した実施の形態１に係る移動体識別装置の送信器の構成と同様であるため、図１１には、狭帯域信号反射波及びＵＷＢ反射波の受信及び反射源がタグ所持者かタグ非所持者のどちらであるかの判定に関わる構成部を示し、本実施の形態では、送信器の図示及び説明を省略する。また、図１１において、図４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図１１に示す移動体識別装置９００は、図２の移動体識別装置に対して、受信器１２０、タグ有効判定部１５０に代えて、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の受信器９１０−１〜９１０−Ｎ、及び、タグ有効判定部９３０を有し、到来方向推定部９２０を追加した構成を採る。

受信器９１０−１〜９１０−Ｎのそれぞれは、図４の受信器１２０と同様の構成を採る。これにより、移動体識別装置９００は、複数の受信器９１０−１〜９１０−Ｎの各アンテナにより、アレイアンテナを構成する。なお、以下の説明では、受信器９０１−ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）において、受信器１２０と同一の構成部分には、当該同一の構成部分の符号に符号「−ｊ」を加えて説明する。

到来方向推定部９２０は、複素信号成分を入力とし、複数の複素信号成分からビームスイープを行うことにより、その電波の到来方向を推定する。これにより、距離及び方向を特定して、タグを所持／装着する人（又は物）、またはタグ未所持／未装着の人（又は物）の位置を測定する。

広帯域ＵＷＢアンテナ３０１−ｊは、アレイアンテナ素子であり、反射源から反射されたＵＷＢ反射波を受信する。

狭帯域アンテナ３１１−ｊは、アレイアンテナ素子であり、反射源から反射された狭帯域反射波を受信する。

ドプラ周波数検出部３０８−ｊは、狭帯域化されたＵＷＢ反射波のドプラ信号（ＵＷＢドプラ信号）を検出する。

ドプラ周波数検出部３１５−ｊは、狭帯域反射波のドプラ信号（狭帯域ドプラ信号）を検出する。

次に、以上のように構成された移動体識別装置９００の動作について説明する。

広帯域ＵＷＢアンテナ３０１−ｊは、反射源から反射されたＵＷＢ反射波を受信する。ＵＷＢ反射波は、狭帯域フィルタ３０５−ｊによりＵＷＢ反射波の中の狭帯域信号（９ＧＨｚ）の信号に変換される。これらの信号は、直交復調器３０７−ｊにおいて、ホモダイン検波により直交ベースバンド信号に変換される。

ドプラ周波数検出部３０８−ｊでは、直交ベースバンド信号がＡＤ変換され、ＡＤ変換後にＦＦＴ等の周波数測定が行われる。さらに、ドプラ周波数検出部３０８−ｊでは、特定の周波数スペクトル成分が抽出され、抽出された周波数スペクトル成分のうち、複素信号成分が到来方向推定部９２０に出力される。

狭帯域アンテナ３１１−ｊは、反射源から反射された狭帯域信号反射波を受信する。狭帯域信号反射波は、バンドパスフィルタ３１２−ｊにより帯域制限される。帯域制限された信号は、直交復調器３１４−ｊにおいて、ホモダイン検波により直交ベースバンド信号に変換される。

ドプラ周波数検出部３１５−ｊでは、直交ベースバンド信号がＡＤ変換され、ＡＤ変換後にＦＦＴ等の周波数測定が行われる。さらに、ドプラ周波数検出部３１５−ｊでは、特定の周波数スペクトル成分が抽出さて、抽出された周波数スペクトル成分のうち、複素信号成分が到来方向推定部９２０に出力される。

到来方向推定部９２０は、ドプラ周波数検出部３０８−ｊ、及び、ドプラ周波数検出部３１５−ｊから入力される複数の複素信号成分に対してビームスイープを行うことにより、反射源により反射されて到着する電波の到来方向を推定する。

タグ有効判定部９３０は、タグ有効判定部１５０と同様に、反射源がタグ所持者又はタグ非所持者であるか判定するとともに、反射源までの距離を特定する。さらに、タグ有効判定部９３０は、到来方向推定部９２０において測定された到来方向を用いて、タグ所持者又はタグ非所持者の位置を特定する。

このように、移動体識別装置９００においては、到来方向推定部９２０は、反射源により反射されたＵＷＢ反射波、又は、狭帯域信号反射波に基づいて、ＵＷＢ反射波、又は、狭帯域信号反射波の到来方向を測定する。これにより、移動体識別装置９００は、検知エリア内のタグ所持者及びタグ非所持者の検出及び位置の特定することができる。

次に、本実施の形態に係る移動体識別装置９００を、入退出管理システムに適用した例について、図１２を用いて説明する。図１２に示すように、移動体識別装置９００の検知エリアに、通路Ａ及び通路Ｂの両者が含まれる場合を例に説明する。

図１２の入退出管理システム１０００は、移動体識別装置９００、エリア管理部１００１−１、１００１−２、及び、遮断機１００２−１、１００２−２を含む。

エリア管理部１００１−１、１００１−２は、予め、通路Ａ、通路Ｂの領域の位置情報をそれぞれ格納する。そして、エリア管理部１００１−１、１００１−２は、移動体識別装置９００から通知されるタグ所持者又はタグ非所持者の位置情報と、領域Ａ、領域Ｂの位置情報とを照合する。

例えば、通路Ａに、タグ所持者が存在する場合を考える。このとき、移動体識別装置９００は、通路Ａ内のタグ所持者の位置を測定するとともに、タグ所持者からのＵＷＢ反射波を復調することにより、ＵＷＢタグＩＤを有効と判定する。そして、移動体識別装置９００は、通路Ａにタグ所持者がいること、及び、当該タグ所持者の位置情報をエリア管理部１００１−１に通知する。

エリア管理部１００１−１は、移動体識別装置９００から、エリア管理部１００１−１が管理する領域内の通路Ａにタグ所持者がいることを通知されると、タグ所持者の入退出を制限するために、当該タグ所持者の位置に基づいて、遮断機１００２−１を開放又は閉鎖制御する。

例えば、タグ所持者が遮断機１００２−１から所定の距離以内に位置する場合には、エリア管理部１００１−１は、タグ所持者の入退出を許可するために、遮断機１００２−１を解放する。

一方、通路Ｂに、タグ非所持者が存在する場合、移動体識別装置９００は、通路Ｂ内のタグ非所持者の位置を測定するとともに、タグ非所持者からのＵＷＢ反射波を復調することにより、ＵＷＢタグＩＤを無効と判定する。移動体識別装置９００は、通路Ｂにタグ非所持者がいること、及び、当該タグ非所持者の位置情報をエリア管理部１００１−２に通知する。

エリア管理部１００１−２は、移動体識別装置９００から、エリア管理部１００１−２が管理する領域内の通路Ｂにタグ非所持者がいることを通知されると、タグ非所持者の入退出を制限するために、当該タグ非所持者の位置に基づいて、遮断機１００２−２を開放又は閉鎖制御する。

例えば、タグ非所持者が遮断機１００２−２から所定の距離以内に位置する場合には、エリア管理部１００１−２は、タグ非所持者の入退出を制限するために、遮断機１００２−２を閉鎖する。

以上のように、入退出管理システム１０００において、移動体識別装置９００は、タグ所持者又はタグ非所持者の位置を特定し、遮断機１００２−１、１００２−２は、タグ所持者又はタグ非所持者の移動エリアを制限し、エリア管理部１００１−１、１００１−２は、移動体識別装置９００において特定されたタグ所持者又はタグ非所持者の位置に基づいて、遮断機１００２−１、１００２−２をそれぞれ制御する。

移動体識別装置９００は、タグ識別に加えて、測距及び測位ができるため、エリア管理部１００１−１、１００１−２は、タグ所持者又はタグ非所持者の位置に応じて、遮断機１００２−１、１００２−２をそれぞれ制御することにより、タグ所持者又はタグ非所持者の入退出を制限することができる。

なお、以上の説明では、入退出を制限するために遮断機を用いる場合について説明したが、遮断機に代えて、警告ランプ、警告音を発する機械等を用いても良い。

また、以上の説明では、本実施の形態に係る移動体識別装置９００を、入退出管理システムに適用する場合について説明したが、移動体識別装置９００は、検知エリア内におけるタグ所持者又はタグ非所持者の位置を測定することが出来るので、物流管理システム、又は、エリアに応じて課金を行う電子課金システム等に適用することも可能である。

また、以上の説明では、タグを所持する人（タグ所持者）が移動する場合を例に説明したが、タグ所持者に限られず、タグを実装し、例えば、ベルトコンベア上を移動する物に対しても、本発明は同様に適用できる。

本発明に係る移動体識別装置等は、入退出管理システム、物流管理システム、電子課金システム等として有用である。

１００、９００ 移動体識別装置
１１０ 送信器
１２０、９１０−１〜９１０−Ｎ 受信器
１３０ 基準信号発振器
１４０ 狭帯域信号発振器
１５０、９３０ タグ有効判定部
２０１ 電力増幅器
２０２、３０２、３１２ バンドパスフィルタ
２０３、３０１ 広帯域ＵＷＢアンテナ
２１１ 電力増幅器
２１２、３１１、３１１−１、３１１−２ 狭帯域アンテナ
３０１−１、３０１−２ 広帯域ＵＷＢアンテナ
３０３ 検波回路
３０４ 距離測定部
３０５、３０６ 狭帯域フィルタ
３０７、３１４ 直交復調器
３０８、３０８−１、３０８−２、３１５、３１５−１、３１５−２ ドプラ周波数検出部
３１３ 低雑音増幅器
３１６ ドプラ周波数比較器
９２０ 到来方向推定部
１０００ 入退出管理システム
１００１−１、１００１−２ エリア管理部
１００２−１、１００２−２ 遮断機

Claims (8)

1. 検知エリア内に、タグを保持するタグ所持者又は前記タグを保持しないタグ非所持者がいるか識別する移動体識別装置であって、
   ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）無線パルスと、前記ＵＷＢ無線パルスの出力に比べ高出力の狭帯域信号を送出する送信器と、
   前記ＵＷＢ無線パルスが反射源により反射されたＵＷＢ反射波と、前記狭帯域信号が前記反射源により反射された狭帯域反射波とを受信する受信器と、
   前記狭帯域反射波に、ドプラ信号が含まれているか検出する狭帯域ドプラ検出手段と、
   前記ＵＷＢ反射波のうち、所定の狭帯域周波数成分を通過させるフィルタと、
   前記フィルタ出力に、ドプラ信号が含まれているか検出するＵＷＢドプラ検出手段と、
   前記狭帯域ドプラ検出手段及びＵＷＢドプラ検出手段における検出結果に基づいて、前記反射源が、前記タグ所持者又は前記タグ非所持者のどちらであるか識別する特定手段と、
   を具備する移動体識別装置。
2. 前記反射源により反射された前記ＵＷＢ反射波、又は、前記狭帯域反射波に基づいて、前記ＵＷＢ反射波、又は、前記狭帯域反射波の到来方向を測定する到来方向推定手段、を更に具備し、
   前記特定手段は、
   前記測定された到来方向を用いて、前記反射源の位置を特定する、
   請求項１に記載の移動体識別装置。
3. 前記請求項２に記載の移動体識別装置と、
   前記タグ所持者又は前記タグ非所持者の移動エリアを制限する制限手段と、
   前記移動体識別装置において特定された前記タグ所持者又は前記タグ非所持者の位置に基づいて、前記制限手段を制御する管理手段と、
   を具備する入退出管理システム。
4. 移動体識別装置の検知エリア内に、タグを保持するタグ所持者又は前記タグを保持しないタグ非所持者がいるか識別する移動体識別方法であって、
   ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）無線パルスと、前記ＵＷＢ無線パルスの出力に比べ高出力の狭帯域信号を送出する送信ステップと、
   前記ＵＷＢ無線パルスが反射源により反射されたＵＷＢ反射波と、前記狭帯域信号が前記反射源により反射された狭帯域反射波とを受信する受信ステップと、
   前記狭帯域反射波に、ドプラ信号が含まれているか検出する狭帯域ドプラ検出ステップと、
   前記ＵＷＢ反射波のうち、所定の狭帯域周波数成分を通過させるフィルタリングステップと、
   前記フィルタリングステップの出力に、ドプラ信号が含まれているか検出するＵＷＢドプラ検出ステップと、
   前記狭帯域ドプラ検出ステップ及びＵＷＢドプラ検出ステップにおける検出結果に基づいて、前記反射源が、前記タグ所持者又は前記タグ非所持者のどちらであるか識別する特定ステップと、
   を有する移動体識別方法。
5. 前記特定ステップは、
   前記狭帯域ドプラ検出ステップにおいてドプラ信号が検出され、前記ＵＷＢドプラ検出ステップにおいてドプラ信号が検出されない場合、前記検知エリアのうち前記移動体識別装置から離れたエリアに、前記タグ非所持者がいると識別し、前記狭帯域反射波を用いて、前記移動体識別装置から前記タグ非所持者までの距離を概算する、
   請求項４に記載の移動体識別方法。
6. 前記特定ステップは、
   前記タグ非所持者が前記移動体識別装置から無限遠に位置する場合に、前記狭帯域ドプラ検出ステップにより検出される第１の狭帯域ドプラ信号の周波数と、実際の前記タグ非所持者により反射された前記狭帯域反射波に対し、前記狭帯域ドプラ検出ステップにより検出される第２の狭帯域ドプラ信号の周波数との比に基づいて、前記移動体識別装置から前記タグ非所持者までの距離を概算する、
   請求項５に記載の移動体識別方法。
7. 前記狭帯域ドプラ検出ステップより検出された狭帯域ドプラ信号の周波数と、前記ＵＷＢドプラ検出ステップにより検出されたＵＷＢドプラ信号の周波数との比を算出する比較ステップと、
   前記ＵＷＢ反射波を用いて、前記反射源までの距離を算出する距離算出ステップと、
   を更に有し、
   前記特定ステップは、
   前記比が、前記ＵＷＢ無線パルスの周波数と前記狭帯域信号の周波数との比に等しい場合、前記検知エリアのうち前記移動体識別装置の近傍のエリアに、前記タグ所持者又は前記タグ非所持者がいると識別し、前記距離算出ステップにより算出された前記距離を、前記移動体識別装置から前記タグ所持者又は前記タグ非所持者までの距離とする、
   請求項４に記載の移動体識別方法。
8. 前記ＵＷＢ反射波から前記タグを識別するタグＩＤを復調する復調ステップと、を更に有し、
   前記特定ステップは、
   前記復調ステップにより前記タグＩＤが復調された場合、前記検知エリア内に前記タグ所持者がいると識別する、
   請求項４に記載の移動体識別方法。

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