JP2012058198A - 位置検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線タグリーダによって無線タグの位置を追跡し得る位置検出システムにおいて、無線タグの電力消費を効果的に抑制する。
【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

本発明は、位置検出システムに関するものである。

無線タグを用いたタグ検出システムの分野では、無線タグの距離や方位を検出する技術として、例えば特許文献１のような無線タグ探索装置が提供されている。この特許文献１の技術では、受信した電磁波の受信強度やアンテナの受信特性、無線タグの送信特性に基づいて無線タグの距離や方向を推定している。この技術によれば、探索装置側で無線タグに記録された各種情報を取得できるため、単に物体の有無を検出するだけでなく、物体に関する具体的情報を取得することも可能となる。

また、可変指向性アンテナを用いた到来波推定技術として特許文献２のようなものも提供されている。この技術では、給電素子と給電素子の周囲に配置された複数の無給電素子とを備えたアレーアンテナによって可変指向性アンテナが構成されており、この可変指向性アンテナの指向性を変化させながらＣＷ（Continuous Wave）波を送信することで送信機の方位を検出している。

特開２００７−７４３２３公報 特開２００６−１８６５４０公報

ところで、無線タグの位置を検出する位置検出システムでは、無線タグが内蔵電池を備えたアクティブタグ等によって構成される場合が想定される。このような内部電源を備えた無線タグを検出対象とする場合、無線タグリーダが無線タグを検出するために無線タグ側で電波送出を続けなければならず、電力消費の増大が問題となる。特に、可変指向性アンテナを用い、指向性を変化させながら無線タグの検出を行う場合、一般的には、無線タグとの相関性が低い時間帯のとき（例えば、電波の最大放射方向が無線タグの位置から大きく外れるような時間帯のとき）にも無線タグ側では電波の送出が続けられるため、無線タグが検出される可能性が低い時間帯であるにもかかわらず、多大な電力消費が生じてしまう。このような電力の浪費が持続すると、電池寿命を短くし、電池交換のサイクルを早める原因となり、その結果、作業者に煩雑な電池交換作業を強いることになりかねない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、無線タグリーダによって無線タグの位置を追跡し得る位置検出システムにおいて、無線タグの電力消費を効果的に抑制することを目的とする。

請求項１の発明は、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として構成されている。
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。

請求項２の発明は、請求項１に記載の位置検出システムにおいて、前記指向性制御手段が、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、前記送信データ生成手段が、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が、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している。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の位置検出システムにおいて、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いる。そして、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ている。

請求項４の発明は、請求項３に記載の位置検出システムにおいて、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。

請求項５の発明は、請求項３に記載の位置検出システムにおいて、更に、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が設けられている。
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。

請求項６の発明は、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において、更に、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が設けられている。
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。

請求項７の発明は、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において、前記無線タグが、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している。

請求項１の発明は、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を介して送受信される電波を媒介として無線タグ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からの電波を取得したときの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無線タグの方位を追跡する方位追跡手段と、有している。この構成によれば、可変指向性アンテナからの電波に基づいて無線タグの方位を追跡することができ、更に、無線タグリーダから無線タグに対して「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。

請求項２の発明では、指向性制御手段は、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、送信データ生成手段は、所定回転周期に関する周期データを含んだ送信データを生成している。一方、送出時間帯決定手段は、送信データに含まれる周期データに基づいて電波送出時間帯を決定している。このようにすると、無線タグリーダの周囲をより満遍なく走査することができ、更に、無線タグリーダによって走査される電波の回転周期に関するデータ（周期データ）を無線タグに与えることができるため、無線タグ側では、電波の回転周期に応じた適切な電波送出時間帯を設定しやすくなる。

請求項３の発明では、無線タグの初期方位を検出する初期方位検出手段と、指向性制御手段によって制御される電波の走査速度と、初期方位検出手段によって検出された無線タグ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を決定する開始基準タイミング決定手段とが設けられている。この構成によれば、無線タグが、無線タグの初期方位と電波の走査速度に応じた適切な開始基準タイミングを取得可能となり、得られた開始基準タイミングに基づき、初期方位が検出された後の電波送出時間帯の始期を適切に定めることができる。

請求項４の発明は、初期方位検出手段が、無線タグリーダの方位追跡手段によって兼用されている。このようにすれば、特別な手段を設けることなく初期方位を検出することができ、装置構成の小型化、低コスト化を図り易くなる。

請求項５の発明は、更に、レーザ光を走査するレーザ光走査手段と、レーザ光走査手段によって走査される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、受光手段による受光結果に基づいて物体の方位を検出する検出手段と、を有するレーザ装置が設けられている。そして、初期方位検出手段が、レーザ装置によって構成されている。
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。

請求項６の発明では、無線タグの送信手段によって周期的に送信される電波が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が設けられている。そして、初期方位検出手段は、無線タグからの電波が周期的に受信されなかったと判断された場合に無線タグの初期方位の再検出を行っている。そして、開始基準タイミング決定手段は、初期方位検出手段によって無線タグの初期方位が再検出された場合に、その再検出された無線タグの初期方位と走査速度とに基づいて無線タグにおける開始基準タイミングを再決定し、無線タグの送出時間帯決定手段は、開始基準タイミング決定手段によって再決定された開始基準タイミングに基づいて、電波送出時間帯の始期を再設定している。
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。

請求項７の発明は、無線タグが、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、送出時間帯決定手段は、送信データに含まれる走査速度に関するデータと、移動速度検出手段によって検出された移動速度とに基づいて電波送出時間帯を決定している。このようにすると、無線タグは、電波の走査速度のみならず、自身の移動速度をも加味してより適切に電波送出時間帯を定めることができる。

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（無線リーダ）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。 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。 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。

[第１実施形態]
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。

図１に示すように、第１実施形態に係る位置検出システム１は、例えば、所定の監視エリア内に進入する物体（侵入者等）を監視する監視システムとして構成されており、無線タグリーダ１０と、人（例えば許可された者）などによって所持される無線タグ５０とによって構成されている。以下、これらの各装置について具体的に説明する。

（無線タグリーダ）
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。

制御部１１は、ＣＰＵ３１、メモリ３２、タイマ回路３３などによって構成されており、無線タグリーダ１０の全体的制御を司る構成をなしている。

送信部１２は、符号部２１、変調部２２、増幅部２３などを備えており、図示しないキャリア発振器から所定周波数のキャリア（搬送波）が出力される構成をなしている。また、符号部２１は、制御部１１に接続されており、当該制御部１１より出力される送信データを符号化して変調部２２に出力している。変調部２２は、キャリア発振器からのキャリア（搬送波）、及び符号化部からの送信データが入力される部分であり、キャリア発振器より出力されるキャリア（搬送波）に対し、通信対象へのコマンド送信時に符号部２１より出力される符号化された送信符号（変調信号）によって例えばＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調された被変調信号を生成し、増幅部２３に出力している。

増幅部２３は、入力信号（変調部によって変調された被変調信号）を所定のゲインで増幅し、その増幅信号を図示しないフィルタ、整合回路等を介して可変指向性アンテナ１４に出力している。このようにして可変指向性アンテナ１４に送信信号が出力されると、その送信信号が電磁波として当該可変指向性アンテナ１４より外部に放射されるようになっている。

可変指向性アンテナ１４は、例えばエスパアンテナなどの公知の可変指向性アンテナによって構成されており、制御部１１によって指向性が制御されるようになっている。具体的には、例えば、図１のように電波の発射方向が水平方向に沿って切り替えられるようになっている。なお、本実施形態では、制御部１１が「指向性制御手段」の一例に相当し、可変指向性アンテナ１４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１４の周りで変化させるように電波の走査方向を制御しており、具体的には、可変指向性アンテナ１４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１４を中心として所定回転周期（２π／ω）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いる。

受信部１３は、復調部２５や復号部２６などを備えており、可変指向性アンテナ１４によって受信された電波信号が入力される構成をなしている。この受信部１３は、図示しない整合回路を介して可変指向性アンテナ１４からの受信信号が入力され、フィルタ（図示略）によってフィルタリングした後、増幅器（図示略）によって増幅し、その増幅信号を復調部２５によって復調する。そして、その復調された信号波形を図示しない二値化処理部によって二値化し、復号部２６にて復号化した後、その復号化された信号を受信データとして制御部１１に出力している。また、受信部１３には、電波を発射するチャネルが空いているかを調べるキャリアセンス部２７が設けられている。

（無線タグ）
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。

制御部５１は、ＣＰＵ５５、メモリ５６、タイマ回路５７などによって構成されており、ＣＰＵ５５によって無線タグ５０内の各種制御（図７の応答処理等）や演算処理を行う構成をなしている。また、メモリ５６は、ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ等の各種半導体メモリによって構成されており、無線タグ５０を識別するためのタグ識別情報（タグＩＤ）や後述する通信処理で扱われる情報などの各種情報が記憶されるようになっている。

また、受信部５３は、復調部６５、復号部６６、受信信号強度検出部６７などを備えている。この受信部５３では、アンテナ５４で受信された信号を復調部６５にて復調し、その復調信号を復号部６６で復号化することにより、受信信号に重畳されているデータを制御部５１に出力している。また、受信信号強度検出部６７は、アンテナ５４で受信された受信信号の電波強度を検出する部分であり、その検出信号を制御部５１に出力している。また、受信部１３には、電波を発射するチャネルが空いているかを調べるキャリアセンス部６８も設けられている。

送信部５２は、主として、符号部６１、変調部６２、増幅部６３によって構成されている。この送信部５２は、制御部５１から出力されたデータを送信データとして符号部６１にて符号化した後、変調部６２によって変調している。そして、その変調信号を増幅部６３にて増幅してアンテナ５４に出力している。このようにアンテナ５４に出力された送信データは、アンテナ５４から電波信号として放射されるようになっている。

（位置検出システムで行われる検出動作）
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。

位置検出システム１では、図１に示すように、可変指向性アンテナ１４から放射される電波の方向が、予め設定された１２方向の各方向に決められた早さで順番に切り替わるようになっており、例えばＴ（ｓ）で１周分の走査が行われるようになっている。従って、各方向で電波放射が維持される時間はＴ／１２となっている。なお、以下では、スキャン速度ω（ｒａｄ／ｓ）を、ω＝２π／Ｔとして扱う。

無線タグ５０は、例えば、所定操作が行われたとき、或いは電源投入などをトリガとして図４の処理が行われるようになっており、まず、無線タグリーダ１０に対して要求フレームを送信し、方向探知を要求する（Ｓ１）。この要求フレームには、例えば、図５（Ａ）のように、ヘッダ部、長さデータ、シーケンス番号、リーダＩＤ，タグＩＤ、データ送信要求コマンド、チェックサムなどが含まれている。なお、本実施形態では、後述するスキャン速度情報を含んだデータフレームを要求するための第１要求コマンドが予め決められており、Ｓ１で送信する要求フレームでは、データ送信要求コマンドとしてこの第１の要求コマンドが含まれるようになっている。また、リーダＩＤは、無線タグ５０の通信対象として予め定められた無線タグリーダ１０のＩＤであり、タグＩＤは、無線タグ５０の固有ＩＤである。なお、リーダＩＤ、タグＩＤはいずれも予めメモリ５６に記憶されている。

Ｓ１の処理の後には、無線タグリーダ１０からＡＣＫフレームの応答（肯定応答）があったか否かを判断する。無線タグリーダ１０は、上述のように電波の送受信方向を所定速度で変化させながら無線タグ５０からの電波を監視しており、無線タグ５０から電波を受信できたときに、ＡＣＫフレーム（肯定応答）を返すようになっている。なお、無線タグリーダ１０から返されるＡＣＫフレームは、例えば図５（Ｂ）のようなフレーム構成をなしている。Ｓ２では、このようなＡＣＫフレームを受信したか否かを判断し、受信していない場合にはＮｏに進んで再び要求フレームを送信する（Ｓ１）。

ＡＣＫフレームの受信が確認された場合には、Ｓ２でＹｅｓに進み、データフレームを受信する（Ｓ３）。本実施形態で用いられる無線タグリーダ１０は、要求フレームを受信したときにデータ送信要求コマンドの内容を解析し、上記第１の要求コマンドが含まれている場合には、無線タグ５０対してＡＣＫフレームを返信した後、スキャン速度情報を含んだデータフレームを送信するようになっており、Ｓ３ではこのように送信されるデータフレームを受信する。

Ｓ３の後には、データフレームの中からスキャン速度を取得する（Ｓ４）。無線タグリーダ１０から送信されるデータフレームは、図５（Ｃ）のように、ヘッダ、長さ、シーケンス番号、タグＩＤ、リーダＩＤ，データ、チェックサムなどを含んでいる。このうち、タグＩＤは、Ｓ１で送信された要求フレームに含まれるタグＩＤであり、データフレームの送信対象となる無線タグ５０を特定するものである。リーダＩＤは、データフレームを送信する送信元の無線タグリーダ１０を特定する固有ＩＤである。また、Ｓ３で受信されるデータフレーム（第１の要求コマンドを含む要求フレームに対して返信されるデータフレーム）は、上述のようにスキャン速度ωを特定するスキャン速度情報が含まれるようになっている。なお、このスキャン速度情報（例えばスキャン速度ωの値）は、設定値として予めメモリ３２に記憶されていてもよく、データフレームの送信時に無線タグリーダ１０で算出、生成しても良い。

本実施形態では、無線タグリーダ１０の制御部１１が「送信データ生成手段」の一例に相当し、「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」を含むデータフレーム（送信データ）を生成するように機能する。なお、「電波の走査速度に関するデータ」は、無線タグリーダ１０の所定回転周期Ｔ（２π／ω）を特定可能なデータ（周期データ）であればよく、例えば、上述のようなスキャン速度ωであってもよく、無線タグリーダ１０の所定回転周期Ｔ（２π／ω）そのものであってもよい。

また、本実施形態では、制御部１１、送信部１２、受信部１３が「無線通信手段」の一例に相当し、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、少なくとも上記「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を介して出力するように機能する。

Ｓ３では、上記のようなデータフレームを無線タグリーダ１０から受信し、Ｓ４では、このデータフレームを解析してデータフレームに含まれるスキャン速度情報を取得する。なお、本実施形態では、制御部５１及び受信部５３が「受信手段」の一例に相当し、少なくとも無線タグリーダ１０から送信された送信データを、アンテナ５４を介して受信するように機能する。

そして、Ｓ４でスキャン速度情報を取得した後には、方向探知用電波を送信する（Ｓ５）。方向探知用電波としては、例えば無変調波を送信することができ、本実施形態では、この方向探知用電波（無変調波）の送信時間Ｔｔｘが２π／ωを超えるまで送信し続ける。２π／ωは、無線タグリーダ１０において１周の電波走査にかかる時間Ｔ（ｓ）であり、従って、無線タグ５０からの方向探知用電波（無変調波）は、可変指向性アンテナ１４からの電波走査が少なくとも１周分終わるまで継続して送信され続けることになる。そして、方向探知用電波（無変調波）の送信時間Ｔｔｘが２π／ωを超えた場合には、Ｓ６にてＹｅｓに進み、方向探知用電波（無変調波）の送信を停止する（Ｓ７）。このように、可変指向性アンテナ１４からの電波走査が少なくとも１周分終わるまで無線タグ５０から方向探知用電波（無変調波）が送信されるため、無線タグリーダ１０は、１周の電波走査の中のいずれかの時期に無線タグ５０からの方向探知用電波（無変調波）を受信することができ、その受信時の電波方向に基づいて無線タグ５０の初期方位を特定することができる。
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。

Ｓ７の処理の後には、図５（Ａ）に示す要求フレームを送信し、電波送出時間帯、電波休止時間帯を要求する。本実施形態では、電波送出時間帯、電波休止時間帯を要求するための第２の要求コマンドが予め決められており、Ｓ８で送信される要求フレームには、データ送信要求コマンドとしてこの第２の要求コマンドが含まれるようになっている。

ここで、無線タグリーダ１０で行われる電波送出時間帯、電波休止時間帯の算出について説明する。
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。

ここで、「ある周回」において、第１電波方向（符号Ｗ１参照）への電波放射が開始するタイミングを基準時間Ｔ１１とすると、これ以降の２周目、３周目・・・ｎ周目の第１電波方向の電波送受信開始タイミングは、基準時間Ｔ１１から周期Ｔ（ｓ）（＝２π／ω）おきに、Ｔ２１（＝Ｔ１１＋Ｔ）、Ｔ３１（＝Ｔ１１＋２Ｔ）・・・Ｔｎ１（＝Ｔ１１＋（ｎ−１）Ｔ）となり、これら周回毎の電波送受信開始タイミングからＴ／１２（＝２π／１２ω）の時間だけ第１電波方向に電波集中するようになっている。従って、各周回において第１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、図７（Ａ）では、各周回における第１電波方向の電波放射開始から第１２電波方向の電波放射終了までのタイミングを概念的に説明しており、第１電波方向の電波放射開始タイミング（例えば、「ある周回」の場合には基準時間Ｔ１１）を便宜的に「０」とし、第１２電波方向の電波放射終了タイミングを２π／ωとしている。

また、第２電波方向、第３電波方向・・・第Ｘ電波方向も同様である。例えば、上記の「ある周回」における第Ｘ電波方向の電波送受信開始タイミングをＴ１Ｘとすると、Ｔ１Ｘは、当該「ある周回」のときの上記基準時間Ｔ１１を用いた以下の式、
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。

例えば、Ｘ＝３の場合（即ち、第３電波方向の場合）、上記「ある周回」における電波送受信開始タイミングをＴ１３とすると、Ｔ１３＝Ｔ１１＋２×Ｔ／１２で表わすことができる。そして、１周目以降の２周目、３周目・・・ｎ周目の第３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、Ｔ２３（＝Ｔ１３＋Ｔ）、Ｔ３３（＝Ｔ１３＋２Ｔ）・・・Ｔｎ３（＝Ｔ１３＋（ｎ−１）Ｔ）となり、各周回毎に、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３電波方向に電波が集中することになる。

上述したように、無線タグリーダ１０は、無線タグ５０の初期方位を検出し、この方位情報（即ち、無線タグ５０がどの電波方向に存在するかを特定する情報）を保持している。そして、無線タグ５０が存在する当該電波方向へ集中して電波放射される時間帯を、電波送出を行うべき「電波送出時間帯」とし、それ以外の時間帯を電波を休止すべき「電波休止時間帯」として、これらの時間帯情報を生成し、無線タグ５０に送信している。

例えば、Ｓ５〜Ｓ７の方向探知用電波に基づいて無線タグリーダ１０側で検出された無線タグ５０の電波方向（初期方位）がＮ番目の電波方向である場合には、図７（Ａ）のように、各周回における基準時間（第１電波方向の電波放射が開始されるタイミング）から（Ｎ−１）×Ｔ／１２だけ経過したタイミングがＮ番目の電波方向の電波放射開始タイミング（開始基準タイミング）ＴＮｓであり、Ｎ番目の電波方向に集中して電波が放射される継続時間ＴｂｃｎはＴ／１２であるため、これらから、各周回においてＮ番目の電波方向に電波が集中する時間帯（即ち、無線タグ５０の存在が推定される電波方向に無線タグリーダ１０からの電波が集中する時間帯）を特定できることになる。従って、これら電波放射開始タイミング（開始基準タイミングＴＮｓ）を特定するＴｏｆｓのデータ（（即ち、（Ｎ−１）×Ｔ／１２）及び継続時間Ｔｂｃｎのデータ（即ちＴ／１２）を、無線タグ５０の「電波送出時間帯」の情報として送信する。なお、「電波送出時間帯」で特定される時間帯以外は無線タグ５０において電波を休止すべき時間帯であるため、「電波送出時間帯」の情報は「電波休止時間帯」の情報としても機能することになる。

無線タグリーダ１０は、要求フレームを受信したとき、データ送信要求コマンドを解析しており、Ｓ８で送信される要求フレームのように第２の要求コマンドが含まれている場合には、ＡＣＫフレームを返した後、上記のように生成した「電波送出時間帯」の情報（「電波休止時間」の情報）を、図５（Ｃ）のデータフレームに含める形で無線タグ５０に送信している。
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、Ｓ８で送信された要求フレームに対してＡＣＫフレームの応答があった場合には、Ｓ９にてＹｅｓに進み、その後に送信されてくるデータフレームを受信する（Ｓ１０）。そして、このデータフレームを解析することで、各周回の開始基準タイミングＴｏｆｓと電波放射継続時間Ｔｂｃｎとを取得する。また、Ｓ４でのスキャン速度ωの取得により、１周の電波走査に要する時間Ｔ（即ち２π／ω）も特定できるようになっている。従って、無線タグリーダ１０のいずれかの周回における第１電波方向の電波放射開始タイミング（即ち、任意の「ある周回」の基準時間Ｔ１１）を無線タグ５０側で特定できれば、無線タグ５０のいずれかの周回の基準時間（即ち、図７（Ｂ）の「０」のタイミング）を、第１電波方向の電波放射開始タイミング（即ち、Ｔ１１＋ｍ×Ｔ：但しｍは整数）と同期させることができ、これにより、無線タグ５０側での電波送出時間帯（Ｔｆ〜Ｔｇ）が、無線タグリーダ１０におけるＮ番目の電波方向の電波放射時間帯（時間ＴＮｓ〜ＴＮｅ）と同時期となるように定めることができる。なお、任意の「ある周回」における基準時間Ｔ１１のタイミングの伝達は、様々な方法が考えられるが、例えば無線タグリーダ１０から無線タグ５０に対して基準時間Ｔ１１を特定するための同期信号を送信する方法であってもよく、無線タグリーダ１０及び無線タグ５０にそれぞれ内部時計を設け、無線タグリーダ１０から無線タグ５０に対して基準時間Ｔ１１を特定する時刻情報を伝達する方法であってもよい。いずれにしても、いずれかの周回における第１電波方向の電波放射開始時間（基準時間）Ｔ１１が無線タグ５０で特定できていればよい。

ここで、図４に戻って通信処理の説明を続けることとする。
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。

その後、加速度センサ８０による検出値に基づいて、無線タグ５０の水平方向の移動速度を測定し（Ｓ１２）、Ｓ１２で得られた測定値を無線タグ５０の移動速度Ｖとして保持する（Ｓ１３）。なお、本実施形態では、加速度センサ８０として、例えば公知の３軸加速度センサが設けられており、無線タグ５０では、公知の方法で鉛直方向及び水平方向を特定できるようになっている。そして、その特定される水平方向の加速度成分から、水平方向の速度を算出している。
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。

そして、Ｓ１３で保持された移動速度Ｖに基づいて、Ｓ１１で仮設定された電波送出時間帯を補正する（Ｓ１４）。具体的には、Ｓ１１で仮設定された開始基準タイミングＴｆから時間α分だけ開始タイミングを早め、開始基準タイミングＴｆから時間Ｔｂｃｎ後の終了基準タイミングＴｇから時間αだけ終了タイミングを遅くするように電波送出時間帯を補正している。なお、本実施形態では、例えば図７（Ｃ）の演算式（例えばα、Ｖを変数とする比例式等）或いは図７（Ｄ）のテーブルなどにより、Ｓ１３で得られた速度Ｖが速くなるにつれて補正時間αが長くなるように、速度Ｖと補正時間αとが対応付けられている。そして、上記開始基準タイミングＴｆからαだけ早めた時間Ｔｆ’を開始タイミングとし、上記終了基準タイミングＴｇからαだけ遅くしたＴｇ’を終了タイミングとするように、電波送出時間帯を決定する。つまり、無線タグリーダ１０の電波走査周期に対応する各周期毎（各周回毎）に、Ｔｆ’〜Ｔｇ’が電波送出時間帯として設定され、０〜Ｔｆ’Ｔｇ’〜２π／ωが電波休止時間帯として設定される（Ｓ１５）。そして、各周期毎（各周回毎）に、このように設定された電波送出時間帯及び電波休止時間帯に従って電波を送信する（Ｓ１６）。

なお、本実施形態では、無線タグ５０の制御部５１が「送出時間帯決定手段」の一例に相当し、「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（周期２π／ωを特定可能なデータ（例えばスキャン速度ω））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ように機能する。具体的には、送信データに含まれる走査速度に関するデータ（スキャン速度ω）と、無線タグリーダ１０から送られた開始基準タイミング（Ｔｏｆｓ）と、加速度センサ（移動速度検出手段）によって検出された移動速度Ｖとに基づき、「初期方位検出手段」によって初期方位が検出された後の当該無線タグ５０における電波送出時間帯の始期（各周期の電波送出時間帯の始期Ｔｆ’）を定めている。
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。

無線タグ５０は、各周期においてＳ１６で方向探知用電波の送信がなされる毎に無線タグリーダ１０からの応答が確認できるか否かを判断し、Ｓ１６での方向探知用電波の送信に応じて無線タグリーダ１０からの応答が確認できた場合、Ｓ１７にてＹｅｓに進み、Ｓ１６に戻って次の周期の電波送出時間帯に方向探知用電波を送信する。

このように各周期毎に無線タグ５０から方向探知用電波が送信されるのに対し、無線タグリーダ１０では、電波走査が行われる各周回毎に無線タグ５０からの方向探知用電波を確認しており、無線タグ５０から方向探知用電波が検出されたときには、無線タグ５０のＩＤと対応付けて検出された電波方向を記録している。従って、各周回毎に無線タグ５０を検出した電波方向が記録されることになり、このようにして無線タグ５０の方向を追跡することができる。なお、無線タグリーダ１０の検出エリアでは、各電波方向に順番に電波を放射したとき、図６に示すように無線タグ５０が存在する電波方向に電波が集中するときに可変指向性アンテナ１４に入射する電波の強度が最大となる。図６は、図１のように第１電波方向に無線タグ５０が存在するときの検出の様子を示すものであり、この場合、第１電波方向に電波が集中するときに可変指向性アンテナ１４に入射する電波の強度が最大となっている。

本実施形態では、制御部１１が「方向追跡手段」の一例に相当し、上記「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の方位を追跡するように機能する。なお、本実施形態では、制御部１１が、「方位追跡手段」と「初期方位検出手段」を兼用するように構成されている。

一方、Ｓ１６で方向探知用電波を送信したときに無線タグリーダ１０から応答が確認できない場合（即ち、無線タグ５０の電波送信と、無線タグリーダ１０による無線タグ５０の方向への電波放射のタイミングが合わなくなった場合）には、Ｓ１７にてＮｏに進み、Ｓ１以降の処理を繰り返す。

一方、無線タグリーダ１０側では、Ｓ８の要求フレームに応じてデータフレーム（「電波送出時間帯」等）送信した後に、無線タグ５０からの方向探知用電波が周期的に受信されているか否かを確認し、方向探知用電波の受信毎に無線タグ５０に対して応答を返しており、無線タグ５０からの方向探知用電波が周期的に確認されなくなった場合には、無線タグ５０の初期方位を再検出している。

具体的には、Ｓ１について上述したように、無線タグ５０が要求フレーム（第１の要求コマンドを含む要求フレーム）を送信して方向探知を要求しており、これに対し、無線タグリーダ１０は、要求フレームに対してスキャン速度ωを含んだデータフレームを送信している。また、Ｓ３、Ｓ４について上述したように、無線タグ５０は、無線タグリーダ１０から送信されるデータフレームを解析してスキャン速度ωを取得しており、その後、Ｓ５〜Ｓ７の処理を再び行っている。無線タグリーダ１０は、このＳ５〜Ｓ７で行われる方向探知用電波の送信に基づいて無線タグ５０の初期方位を再検出している。なお、初期方位検出後の無線タグ５０での処理は、上述したＳ８以降の処理と同様であり、Ｓ８以降の無線タグ５０の動作に応じて行われる無線タグリーダ１０側の処理も、上述の通りである。

このように、本実施形態では、無線タグ５０からの方向探知用電波（Ｓ１６）が周期的に受信されなかったと「受信判断手段」によって判断された場合に、「初期方位検出手段」に相当する制御部１１が、無線タグ５０の初期方位の再検出を行っており、「開始基準タイミング決定手段」に相当する制御部１１は、この「初期方位検出手段」によって無線タグ５０の初期方位が再検出された場合に、その再検出された無線タグ５０の初期方位と走査速度（スキャン速度ω）とに基づいて無線タグ５０における開始基準タイミングＴｏｆｓを再決定している。そして、無線タグ５０の「送出時間帯決定手段」は、「開始基準タイミング決定手段」よって再決定された開始基準タイミングＴｏｆｓに基づいて、「電波送出時間帯」の始期Ｔｇ’を再設定している。

（第１実施形態の主な効果）
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。

また、本実施形態の位置検出システム１では「指向性制御手段」は、可変指向性アンテナ１４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１４を中心として所定回転周期Ｔ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、「送信データ生成手段」は、所定回転周期Ｔに関する周期データ（Ｔそのもののデータ或いはＴを特定可能なスキャン速度ω等）を含んだ送信データを生成している。一方、「送出時間帯決定手段」は、送信データに含まれる周期データに基づいて電波送出時間帯を決定している。このようにすると、無線タグリーダ１０の周囲をより満遍なく走査することができ、更に、無線タグリーダ１０によって走査される電波の回転周期に関するデータ（周期データ）を無線タグ５０に与えることができるため、無線タグ５０側では、電波の回転周期に応じた適切な電波送出時間帯を設定しやすくなる。

また、本実施形態の位置検出システム１では、無線タグ５０の初期方位を検出する「初期方位検出手段」と、「指向性制御手段」によって制御される電波の走査速度と、「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を決定する開始基準タイミング決定手段とが設けられている。この構成によれば、無線タグ５０が、無線タグ５０の初期方位と電波の走査速度（スキャン速度ω）に応じた適切な開始基準タイミングＴｏｆｓを取得可能となり、得られた開始基準タイミングＴｏｆｓに基づき、初期方位が検出された後の電波送出時間帯の始期を適切に定めることができる。

また、本実施形態の位置検出システム１では、「初期方位検出手段」が、無線タグリーダ１０の「方位追跡手段」によって兼用されている。このようにすれば、特別な手段を設けることなく初期方位を検出することができ、装置構成の小型化、低コスト化を図り易くなる。

また、本実施形態の位置検出システム１では、無線タグ５０の「送信手段」によって周期的に送信される電波が「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」が設けられている。そして、「初期方位検出手段」は、無線タグ５０からの電波が周期的に受信されなかったと判断された場合に無線タグ５０の初期方位の再検出を行っている。そして、「開始基準タイミング決定手段」は、「初期方位検出手段」によって無線タグ５０の初期方位が再検出された場合に、その再検出された無線タグ５０の初期方位と走査速度（スキャン速度ω）とに基づいて無線タグ５０における開始基準タイミングＴｏｆｓを再決定し、無線タグ５０の「送出時間帯決定手段」は、「開始基準タイミング決定手段」によって再決定された開始基準タイミングＴｏｆｓに基づいて、電波送出時間帯の始期を再設定している。
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。

また、本実施形態の位置検出システム１では、無線タグ５０が、当該無線タグ５０の移動速度Ｖを検出する「移動速度検出手段」を備え、「送出時間帯決定手段」は、送信データに含まれる走査速度（スキャン速度ω）に関するデータと、「移動速度検出手段」によって検出された移動速度Ｖとに基づいて電波送出時間帯を決定している。このようにすると、無線タグ５０は、電波の走査速度のみならず、自身の移動速度をも加味してより適切に電波送出時間帯を定めることができる。

［第２実施形態］
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。

なお、第２実施形態は、無線タグ５０の初期方位がどの電波方向であるかをレーザセンサ１００によって検出している点のみが第１実施形態と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よってレーザセンサによる初期方位の検出のみを重点的に説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。

（位置検出システム）
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。

（レーザ装置）
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。

レーザダイオード１１０は、例えばマイコンなどとして構成される制御回路１７０の制御により、図示しない駆動回路からパルス電流を受け、このパルス電流に応じたパルスレーザ光（レーザ光Ｌ１）を間欠的に発射している。フォトダイオード１２０は、レーザダイオード１１０からレーザ光Ｌ１が発生し、そのレーザ光Ｌ１が検出物体にて反射したとき、その反射光Ｌ２を受光して電気信号に変換している。なお、図９では、レーザダイオード１１０から検出物体に至るまでのレーザ光を符号Ｌ１にて概念的に示し、検出物体からフォトダイオードに至るまでの反射光を符号Ｌ２にて概念的に示している。また、検出物体からの反射光については所定領域のものが偏向部１４１に取り込まれる構成となっており、図９では、符号Ｌ２で示す２つのライン間の領域の反射光が取り込まれる例を示している。本実施形態では、フォトダイオード１２０が「受光手段」の一例に相当し、レーザ光走査手段によって走査されるレーザ光が物体にて反射した反射光を受光するように機能する。

レーザダイオード１１０から発射されるレーザ光Ｌ１の光軸上にはレンズ１６０が設けられている。このレンズ１６０は、コリメートレンズとして構成されるものであり、レーザダイオード１１０からのレーザ光Ｌ１を平行光に変換している。また、レンズ１６０を通過したレーザ光Ｌ１の光路上には、ミラー１３０が設けられている。このミラー１３０は、レンズ１６０を透過したレーザ光Ｌ１の光軸に対して傾斜した反射面１３０ａを備え、レンズ１６０を透過したレーザ光Ｌ１を回動偏向機構１４０に向けて反射させている。なお、図９の例では、レンズ１６０を通過した水平方向のレーザ光Ｌ１をミラー１３０によって垂直方向（後述する中心軸１４２ａと平行な方向）に反射させており、その反射した垂直方向のレーザ光Ｌ１が回動偏向機構１４０の偏向部１４１に入射するようになっている。

回動偏向機構１４０は、平坦な反射面１４１ａを有するミラーからなる偏向部１４１と、この偏向部１４１を支持する支持台１４３と、この支持台１４３に連結された軸部１４２と、この軸部１４２を回転可能に支持する図示しない軸受とを備えている。偏向部１４１は、ミラー１３０で反射されたレーザ光Ｌ１の光軸上に配置されると共に、中心軸１４２ａを中心として回動可能とされている。この偏向部１４１は、レーザダイオード１１０からのレーザ光Ｌ１を空間に向けて偏向（反射）させ、且つ検出物体からの反射光Ｌ２をフォトダイオード１２０に向けて偏向（反射）させる構成をなしている。また、偏向部１４１の回転中心となる中心軸１４２ａの方向は、ミラー１３０から当該偏向部１４１に入射するレーザ光Ｌ１の方向と一致しており、レーザ光Ｌ１が偏向部１４１に入射する入射位置Ｐ１が中心軸１４２ａ上の位置とされている。なお、図９の例では、中心軸１４２ａの方向を垂直方向（Ｙ軸方向）としており、中心軸１４２ａと直交する平面方向を水平方向としている。また、水平方向の内の所定方向をＸ軸方向として示している。

図９に示すように、偏向部１４１の反射面１４１ａは、垂直方向（反射面１４１ａに入射するレーザ光Ｌ１の方向）に対して４５°の角度で傾斜しており、ミラー１３０側から入射するレーザ光Ｌ１を、水平方向に反射させている。また、偏向部１４１は入射するレーザ光Ｌ１の方向と一致した方向の中心軸１４２ａを中心として回転するため、偏向部１４１の回転位置に関係なくレーザ光Ｌ１の入射角度が常に４５°で維持され、位置Ｐ１からのレーザ光Ｌ１の向きは絶えず水平方向（中心軸１４２ａと直交する方向）となるように構成されている。なお、本実施形態では、レーザ光を走査するための上記構成、即ち、レーザダイオード１１０、ミラー１３０、回動偏向機構１４０が「レーザ光走査手段」の一例に相当する。

更に、回動偏向機構１４０を駆動するモータ１５０が設けられている。このモータ１５０は、軸部１４２を回転させることで、軸部１４２と連結された偏向部１４１を回転駆動している。なお、モータ１５０の具体的構成としては、例えばサーボモータ等を用いても良いし、定常回転するモータを用い、偏向部１４１が測距したい方向を向くタイミングに同期させてパルスレーザ光を出力することで、所望の方向の検出を可能としてもよい。また、図９に示すように、モータ１５０の軸部１４２の回転角度位置（即ち偏向部１４１の回転角度位置）を検出する回転角度位置センサ１５２が設けられている。回転角度位置センサ１５２は、ロータリーエンコーダなど、軸部１４２の回転角度位置を検出しうるものであれば様々な種類のものを使用できる。

回動偏向機構１４０からフォトダイオード１２０に至るまでの反射光Ｌ２の光路上には、フォトダイオード１２０に向けて反射光を集光する集光レンズ１６２が設けられ、その集光レンズ１６２とフォトダイオード１２０の間にはフィルタ１６４が設けられている。また、レーザダイオード１１０、フォトダイオード１２０、ミラー１３０、レンズ１６０、回動偏向機構１４０、モータ１５０等がケース１０３内に収容され、防塵や衝撃保護が図られている。ケース１０３における偏向部１４１の周囲には、当該偏向部１４１を取り囲むようにレーザ光Ｌ１及び反射光Ｌ２の通過を可能とする窓状の導光部１０４が形成されている。導光部１０４は、偏向部１４１に入光するレーザ光Ｌ１の光軸を中心とした環状形態で、ほぼ３６０°に亘って構成されており、この導光部１０４を閉塞する形態でガラス板等からなるレーザ光透過板１０５が配され、防塵が図られている。

このレーザセンサ１００では、所定の基準位置（例えばロータリエンコーダの原点位置）を基準としたときの偏向部１４１の相対的な回動位置を検出できるようになっており、具体的には、上記「基準位置」を基準として、間欠的に照射されるパルスレーザ光の各照射のときの偏向部１４１の各回動位置を検出できるようになっている（即ち、各照射のときの各回動位置が、「基準位置」を基準としてどの程度回動した位置であるかを検出できるようになっている）。そして、いずれかの回動位置のときに検出物体からの反射光がフォトダイオード１２０にて受光されたときには、その受光時の偏向部１４１の角度が、「基準位置」からどの程度回転した角度であるかを特定できるようになっている。従って、「基準位置」のときに偏向部１４１から照射されるレーザ光Ｌ１の照射方向）を基準方向として検出物体の方向を検出できるようになっている。また、このようにフォトダイオード１２０によって受光されたときには、レーザダイオード１１０にてレーザ光Ｌ１が出力されてからフォトダイオード１２０によってその反射光Ｌ２を検出されるまでの時間を測定することにより、レーザ光の速度（光速）を考慮して検出物体までの距離を求めることができる。本実施形態では、このような方位や距離の検出処理を制御回路１７０で行っており、この制御回路１７０が「検出手段」の一例に相当し、受光手段による受光結果に基づいて物体のを検出するように機能する。

本実施形態では、基本的に図４と同様に通信処理が行われるが、初期方位の検出を無線タグリーダ１０によって行わないため、Ｓ５〜Ｓ７の処理は省略することができ、無線タグリーダ１０は、レーザセンサ１００によって検出された検出物体（無線タグ５０の所持者）の検出角度に基づいて、無線タグ５０の初期方位がどの電波方向にあるかを特定している。例えば、図１０のように、偏向部が所定の回転位置にあるときを基準とする偏向部の角度範囲と無線タグリーダ１０の各電波方向とが予め対応付けられており、検出物体（無線タグ５０の所持者）が検出されたときの偏向部の角度がどの範囲のものかを特定することで対応する電波方向を特定できるようになっている。例えば、図１０の例では、偏向部の角度範囲がθ０〜θ１のときにレーザ光Ｌ１によって第１電波方向（符号Ｗ１）の付近を走査されるようにレーザセンサ１００と無線タグリーダ１０とが位置的に対応付けられており、初期方位の検出時にレーザセンサ１００によって検出物体（無線タグ５０の所持者）が検出されたときの偏向部の角度がθ０〜θ１のときには、図１０のような対応データに基づいて無線タグ５０の初期方位は「第１電波方向」と特定される。なお、電波方向が特定された後の無線タグ５０での処理及び無線タグリーダ１０での処理は第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の主な効果）
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。

［他の実施形態]
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。

第１実施形態では、「移動速度検出手段」の一例として加速度センサ８０を示したが、無線タグ５０の移動速度を検出可能なセンサであれば公知の様々なセンサを採用することができる。

第１実施形態では、各周期で方向探知用電波が送信される毎にＳ１７において無線タグリーダ１０からの応答を確認し、確認できた場合には、Ｓ１６に戻って次の周期でも前回の周期と同じ電波送出時間帯で方向探知用電波を送信しているが、Ｓ１７で無線タグリーダ１０からの応答が確認できた場合、Ｓ１２に戻るようにしてもよい。つまり、周期が変わる毎に無線タグ５０の移動速度を求め、周期毎に速度に応じた補正値αを設定してもよい。

１…位置検出システム
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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