JP2012058198A - 位置検出システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】位置検出システム1において、無線タグリーダ10は、可変指向性アンテナ14を備えると共に、無線タグ50に対して電波の走査速度に関するデータを含む送信データを送信可能とされており、更に、無線タグからの電波を取得したときの可変指向性アンテナに対する電波の最大入射方向に基づいて無線タグ50の方位を追跡可能とされている。無線タグ50は、送信データに含まれる「走査速度に関するデータ」に基づいて、当該無線タグ50における周期的な電波送出時間帯を決定しており、その決定された電波送出時間帯に従い、アンテナ54を介して電波を周期的に送信している。
【選択図】図1
Description
そして、前記無線タグリーダは、可変指向性アンテナと、前記可変指向性アンテナから入出力される電波の最大放射および入射方向を、当該可変指向性アンテナの周りで変化させるように電波の走査方向を制御する指向性制御手段と、前記指向性制御手段によって最大放射方向が制御される電波の走査速度に関するデータを含む送信データを生成する送信データ生成手段と、前記可変指向性アンテナを介して送受信される電波を媒介として前記無線タグと無線通信を行う構成をなし、少なくとも前記送信データ生成手段によって生成された前記送信データを、前記可変指向性アンテナを介して出力する前記無線通信手段と、前記無線通信手段が前記無線タグからの電波を取得したときの前記可変指向性アンテナからの電波の最大入射方向に基づいて前記無線タグの方位を追跡する方位追跡手段と、有している。
また、前記無線タグは、アンテナと、少なくとも前記無線タグリーダから送信された前記送信データを、前記アンテナを介して受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記送信データに含まれる前記走査速度に関するデータに基づいて、当該無線タグにおける周期的な電波送出時間帯を決定する送出時間帯決定手段と、前記送出時間帯決定手段によって決定された前記電波送出時間帯に従い、前記アンテナを介して電波を周期的に送信する送信手段と、を備えている。
そして、前記初期方位検出手段が、前記レーザ装置によって構成されている。
そして、前記初期方位検出手段は、前記無線タグからの電波が周期的に受信されなかったと前記受信判断手段によって判断された場合に前記無線タグの前記初期方位の再検出を行い、前記開始基準タイミング決定手段は、前記初期方位検出手段によって前記無線タグの前記初期方位が再検出された場合に、その再検出された前記無線タグの前記初期方位と前記走査速度とに基づいて前記無線タグにおける前記開始基準タイミングを再決定し、前記無線タグの前記送出時間帯決定手段は、前記開始基準タイミング決定手段によって再決定された前記開始基準タイミングに基づいて、前記電波送出時間帯の始期を再設定している。
一方、無線タグには、受信手段によって受信された送信データに含まれる「走査速度に関するデータ」に基づいて、当該無線タグにおける周期的な電波送出時間帯を決定する送出時間帯決定手段と、送出時間帯決定手段によって決定された電波送出時間帯に従い、アンテナを介して電波を周期的に送信する送信手段とが設けられている。従って、無線タグリーダでの電波の走査速度に応じて定められた電波送出時間帯に従って電波を周期的に送信することができ、常に電波を送出し続ける構成と比較して、無線タグの電力消費を効果的に抑制することができる。
このようにすれば、レーザ装置によって無線タグの初期位置を正確に検出しやすくなる。
このようにすると、無線タグからの電波が周期的に受信されない場合に、無線タグの初期方位を新たに設定し直し、これに応じて開始基準タイミングをより適切なタイミングに直すことができる。そして、このように適切に見直された開始基準タイミングに基づき、電波送出時間帯の始期を再設定できるため、電力消費を効果的に抑制しつつ、良好な通信が可能となる。
以下、本発明の位置検出システムを具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
(位置検出システムの概要)
まず、第1実施形態に係る位置検出システム1の概要について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る位置検出システムを概念的に説明する説明図である。図2は、図1の位置検出システムで用いられる無線タグリーダの電気的構成を概略的に例示するブロック図である。図3は、図1の位置検出システムで用いられる無線タグの電気的構成を概略的に例示するブロック図である。
次に、無線タグリーダ10について説明する。
図2に示すように、無線タグリーダ10は、例えばRFIDタグを読取可能なRFIDタグリーダライタとして構成されており、無線タグ50との間で電磁波による通信を行い、無線タグ50に記録された情報の読み取りや、無線タグ50に対する情報の書き込みなどを行うように構成されている。この無線タグリーダ10は、主として、制御部11と、送信部12と、受信部13と、可変指向性アンテナ14とによって構成されている。
無線タグ50は、ハードウェア的には例えば公知のRFIDタグとして構成され、図3に示すように、制御部51、アンテナ54、受信部53、送信部52、電源部59などを備えている。なお、図3の例では、無線タグ50がいわゆるアクティブタグとして構成され、内蔵電池(例えばリチウムコイン電池など)が設けられており、電源部59がこの内蔵電池からの電力供給を受け、制御部51をはじめとする各構成要素に動作用電力を供給している。
次に、位置検出システム1で行われる検出動作について説明する。
図4は、図1の位置検出システムにおける無線タグ側の通信処理の流れを例示するフローチャートである。図5(A)は、無線タグから無線タグリーダに送信される要求フレームを概念的に例示する説明図である。図5(B)は、無線タグリーダからのACKフレームを概念的に例示する説明図である。図5(C)は、無線タグリーダから無線タグへ送信されるデータフレームを概念的に例示する説明図である。図6は、無線タグが第1電波方向に存在するときの、指向角度と受信電界強度との関係を例示するグラフである。図7(A)は、無線タグリーダにおける電波走査に関して、各周回の1周の走査に要する時間と、N番目の電波方向における電波放射時間との関係を説明する説明図である。図7(B)は、無線タグでの電波送出時間帯の設定方法を説明する説明図である。図7(C)は、移動速度に応じて補正時間を定める演算式の例であり、図7(D)は、移動速度に応じて補正時間を定めるテーブルの例である。
なお、本実施形態では、無線タグリーダ10の制御部11が「初期方位検出手段」の一例に相当し、無線タグ50の初期方位を検出するように機能する。
無線タグリーダ10は、上述したように、平均してω(rad/s)の速度で電波の走査が行われるようになっており、T(s)(=2π/ω)で1周分の走査が行われるようになっている。図1の例では、無線タグリーダ10から水平方向に沿って放射状に延びる各方向において、所定の基準方向を第1方向F1(0rad)したとき、この第1方向F1に電波が集中するように第1電波方向が定められている。なお、第1電波方向の範囲を符号W1で示している。そして、上記基準方向(第1方向F1)から30°(π/6rad)ずつ時計回りにずれる毎に、第2方向F2、第3方向F3と順番に第12方向F12まで定めており(第4方向から第11方向までの矢印は省略)、第2方向F2、第3方向F3・・・第12方向F12に集中する電波方向をそれぞれ第2電波方向(符号W2参照)、第3電波方向(符号W3参照)・・・第12電波方向(符号W12参照)と定めている。無線タグリーダ10では、電波の送受信方向を第1電波方向、第2電波方向、第3電波方向と順番に12方向に切り替えており、各電波方向での電波放射継続時間Tbcnは、T/12(即ち、2π/12ω)となっている。
即ち、T1X=T11+(X−1)×T/12で表わすことができる。
そして、「ある周回」を1周目としたときのそれ以降の2周目、3周目・・・n周目の第X電波方向の電波送受信開始タイミングは、周期T(s)(=2π/ω)おきに、T2X(=T1X+T)、T3X(=T1X+2T)・・・TnX(=T1X+(n−1)T)となり、各周回毎に、上記各電波送受信開始タイミングからT/12(=2π/12ω)の時間だけ第X電波方向に電波が集中することになる。従って、各周回において第X電波方向に電波が集中する時間帯がそれぞれ特定されることになる。
なお、本実施形態では無線タグリーダ10の制御部11が「開始基準タイミング決定手段」の一例に相当し、「指向性制御手段」によって制御される電波の走査速度ωと、「初期方位検出手段」によって検出された無線タグ50の初期方位とに基づいて、「電波送出時間帯」の開始基準タイミングTofsを決定するように機能する。
無線タグ50は、上述のように、第1電波方向の電波放射開始タイミングと同タイミングの基準時間(図7(B)の「0」の時間)を設定することができ、更に、この基準時間からT(=2π/ω)毎に各周回の基準時間が定められる。そして、S10で取得した上記時間Tofs(開始基準タイミング)を電波送出時間帯の始期を示す値として仮設定し、S10で取得した上記時間Tbcnを電波送出時間帯における電波送出継続時間として仮設定する。
本実施形態では加速度センサ80が、「移動速度検出手段」の一例に相当し、無線タグ50の移動速度を検出するように機能する。
また、本実施形態では、制御部51及び送信部52が「送信手段」の一例に相当し、「送出時間帯決定手段」によって決定された電波送出時間帯に従い、アンテナ54を介して電波を周期的に送信するように機能する。
本実施形態に係る位置検出システム1では、無線タグリーダ10において、「指向性制御手段」によって最大放射方向が制御される電波の走査速度に関するデータを含む送信データを生成する「送信データ生成手段」と、可変指向性アンテナ14を介して送受信される電波を媒介として無線タグ50と無線通信を行う構成をなし、少なくとも「送信データ生成手段」によって生成された送信データを、可変指向性アンテナ14を介して出力する「無線通信手段」と、「無線通信手段」が無線タグ50からの電波を取得したときの可変指向性アンテナ14からの電波の最大入射方向に基づいて無線タグ50の方位を追跡する「方位追跡手段」とが設けられている。この構成によれば、可変指向性アンテナ14からの電波に基づいて無線タグ50の方位を追跡することができ、更に、無線タグリーダ10から無線タグ50に対して「電波の走査速度に関するデータ」を与えることができるようになる。
一方、無線タグ50には、「受信手段」によって受信された送信データに含まれる「走査速度に関するデータ」に基づいて、当該無線タグ50における周期的な電波送出時間帯を決定する「送出時間帯決定手段」と、「送出時間帯決定手段」によって決定された電波送出時間帯に従い、アンテナ54を介して電波を周期的に送信する「送信手段」とが設けられている。従って、無線タグリーダ10での電波の走査速度に応じて定められた電波送出時間帯に従って電波を周期的に送信することができ、常に電波を送出し続ける構成と比較して、無線タグ50の電力消費を効果的に抑制することができる。
このようにすると、無線タグ50からの電波が周期的に受信されない場合に、無線タグ50の初期方位を新たに設定し直し、これに応じて開始基準タイミングTofsをより適切なタイミングに直すことができる。そして、このように適切に見直された開始基準タイミングTofsに基づき、電波送出時間帯の始期を再設定できるため、電力消費を効果的に抑制しつつ、良好な通信が可能となる。
次に第2実施形態について説明する。
図8は、本発明の第2実施形態に係る位置検出システムを概念的に説明する説明図である。図9は、図8の位置検出システムで用いられるレーザセンサ(レーザ装置)を概略的に説明する断面図である。図10は、レーザセンサの角度と電波方向との対応関係を示す説明図である。
図8に示すように、第2実施形態に係る位置検出システム1では、無線タグリーダ10とレーザセンサ100とが近接して配置されており、レーザセンサ100が無線タグリーダ10の検出エリアに向けてレーザ光を走査するように構成されている。また、レーザセンサ100と無線タグリーダ10は互いに通信可能に接続されており、例えばレーザセンサ100で生成された検出データを無線タグリーダ10が取得できるようになっている。なお、本実施形態では、無線タグリーダ10が第1実施形態と同様に水平方向に沿って電波方向を変化させる構成をなしており、レーザセンサ100は、水平方向に沿ってレーザ光を走査させる構成をなしている。
図9に示すように、レーザセンサ100は、「レーザ装置」の一例に相当するものであり、レーザダイオード110と、検出物体からの反射光L2を受光するフォトダイオード120とを備え、検出物体までの距離や方位を検出する装置として構成されている。
本実施形態の位置検出システム1は、第1実施形態と同様の効果を奏するものである。更に、「初期方位検出手段」が、レーザセンサ100によって構成されているため、無線タグ50の初期方位を迅速かつ正確に検出しやすくなる。特に、レーザ光によって無線タグ50の初期方位を検出することができるため、無線タグ50から電波が放射されていなくても無線タグ50の初期方位の検出が可能となる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
10…無線タグリーダ
11…制御部(指向性制御手段、送信データ生成手段、無線通信手段、方位追跡手段、開始基準タイミング決定手段、受信判断手段)
12…送信部(無線通信手段)
13…受信部(無線通信手段)
14…可変指向性アンテナ
32…メモリ(記憶手段)
50…無線タグ(無線通信媒体)
51…制御部(受信手段、送出時間帯決定手段、送信手段、初期方位検出手段、出力調整手段)
52…送信部(送信手段)
53…受信部(受信手段)
54…アンテナ
70…加速度センサ(移動速度検出手段)
100…レーザセンサ(外部装置、レーザ装置、初期方位検出手段)
120…フォトダイオード(受光手段)
110…レーザダイオード(レーザ光走査手段)
130…ミラー(レーザ光走査手段)
140…回動偏向機構(レーザ光走査手段)
170…制御回路(検出手段)
Claims (7)
- 内部電源を備えた無線タグと、
前記無線タグと通信可能な無線タグリーダとを備え、
前記無線タグリーダによって前記無線タグの位置を検出する位置検出システムであって、
前記無線タグリーダは、
可変指向性アンテナと、
前記可変指向性アンテナから入出力される電波の最大放射および入射方向を、当該可変指向性アンテナの周りで変化させるように電波の走査方向を制御する指向性制御手段と、
前記指向性制御手段によって最大放射方向が制御される電波の走査速度に関するデータを含む送信データを生成する送信データ生成手段と、
前記可変指向性アンテナを介して送受信される電波を媒介として前記無線タグと無線通信を行う構成をなし、少なくとも前記送信データ生成手段によって生成された前記送信データを、前記可変指向性アンテナを介して出力する前記無線通信手段と、
前記無線通信手段が前記無線タグからの電波を取得したときの前記可変指向性アンテナからの電波の最大入射方向に基づいて前記無線タグの方位を追跡する方位追跡手段と、
を有し、
前記無線タグは、
アンテナと、
少なくとも前記無線タグリーダから送信された前記送信データを、前記アンテナを介して受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された前記送信データに含まれる前記走査速度に関するデータに基づいて、当該無線タグにおける周期的な電波送出時間帯を決定する送出時間帯決定手段と、
前記送出時間帯決定手段によって決定された前記電波送出時間帯に従い、前記アンテナを介して電波を周期的に送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする位置検出システム。 - 前記指向性制御手段は、前記可変指向性アンテナから出力される電波の最大放射方向が当該可変指向性アンテナを中心として所定回転周期で回転するように電波の走査方向及び回転周期を制御しており、
前記送信データ生成手段は、前記所定回転周期に関する周期データを含んだ前記送信データを生成し、
前記送出時間帯決定手段は、前記送信データに含まれる前記周期データに基づいて前記電波送出時間帯を決定することを特徴とする請求項1に記載の位置検出システム。 - 前記無線タグリーダ又は前記無線タグリーダの外部装置において、前記無線タグの初期方位を検出する初期方位検出手段が設けられ、
前記無線タグリーダには、前記指向性制御手段によって制御される電波の走査速度と、前記初期方位検出手段によって検出された前記無線タグの初期方位とに基づいて、前記電波送出時間帯の開始基準タイミングを決定する開始基準タイミング決定手段が設けられており、
前記無線タグの前記送出時間帯決定手段は、前記開始基準タイミングに基づき、前記初期方位検出手段によって前記初期方位が検出された後の当該無線タグにおける前記電波送出時間帯の始期を定めることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の位置検出システム。 - 前記初期方位検出手段が、前記無線タグリーダの前記方位追跡手段によって兼用されていることを特徴とする請求項3に記載の位置検出システム。
- レーザ光を走査するレーザ光走査手段と、前記レーザ光走査手段によって走査される前
記レーザ光が物体にて反射した反射光を受光する受光手段と、前記受光手段による受光結
果に基づいて前記物体の方位を検出する検出手段と、を有するレーザ装置を備え、
前記初期方位検出手段が、前記レーザ装置によって構成されていることを特徴とする請求項3に記載の位置検出システム。 - 前記無線タグの前記送信手段によって周期的に送信される電波が前記無線通信手段によって周期的に受信されているか否かを判断する受信判断手段を備え、
前記初期方位検出手段は、前記無線タグからの電波が周期的に受信されなかったと前記受信判断手段によって判断された場合に前記無線タグの前記初期方位の再検出を行い、
前記開始基準タイミング決定手段は、前記初期方位検出手段によって前記無線タグの前記初期方位が再検出された場合に、その再検出された前記無線タグの前記初期方位と前記走査速度とに基づいて前記無線タグにおける前記開始基準タイミングを再決定し、
前記無線タグの前記送出時間帯決定手段は、前記開始基準タイミング決定手段によって再決定された前記開始基準タイミングに基づいて、前記電波送出時間帯の始期を再設定することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の位置検出システム。 - 前記無線タグは、当該無線タグの移動速度を検出する移動速度検出手段を備え、
前記送出時間帯決定手段は、前記送信データに含まれる前記走査速度に関するデータと、前記移動速度検出手段によって検出された前記移動速度とに基づいて前記電波送出時間帯を決定することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の位置検出システム。
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