JP2012079101A

JP2012079101A - 認証システム

Info

Publication number: JP2012079101A
Application number: JP2010223817A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Ando; 勝彦安藤
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: JP5777868B2

Abstract

【課題】ＩＣタグの認証をスムーズに行うことができる認証システムを提供する。
【解決手段】人５０が携帯したＩＣタグ９との間で通信を行うリーダライタユニット３と、人５０までの距離を測定する測距装置７と、測距装置７により測定された人５０までの測距情報に基づいてリーダライタユニット３の通信可能範囲を制御する制御装置８と、リーダライタユニット３において受信された管理情報の認証を行う認証装置４と、を備える。制御装置８は、測距装置７により測定された人５０の測距情報に基づいて、測距装置７の測距範囲内に人５０が一人存在すると判別した場合は、リーダライタユニット３の通信範囲が最大となるように制御し、測距装置７の測距範囲内に人５０が複数存在すると判別した場合は、リーダライタユニット３の通信範囲が最も近傍に位置する人５０のみとなるようにとなるようにリーダライタユニット３の送信電力を制御するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣタグを利用した認証システムに関わり、特にＩＣタグとしてＵＨＦ帯のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）を利用した認証システムに好適なものである。

近年、ＲＦＩＤ等のＩＣタグを利用したシステムが各種提案されている。
ＩＣタグにおける電波の伝達方式としては、ＩＣタグのコイルとリーダのアンテナコイルを磁束結合させて、エネルギー・信号を伝達する電磁誘導方式と、ＩＣタグのアンテナとリーダのアンテナとの間で電波の送受信を行い、エネルギー・信号を伝達する電波方式がある。
電磁誘導方式は、ＨＦ帯（例えば１３．５６ＭＨｚ）が採用され、電波方式に比べて、エネルギーを効率的に伝達できるという利点がある。一方、電波方式は、ＵＨＦ帯（例えば４３３ＭＨｚ、９００ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ）の電波が採用されており、電波を空間に放射して伝達するので、電磁誘導方式に比べてより遠くのタグと通信が可能になるという利点がある。

なお、先行技術文献として、特許文献１には、個別の識別子を持ち無線通信を行う質問器および応答器によって構成され、床や壁などに固定的に設置される質問器と、前記質問器と通信可能な範囲に固定的に設置される応答器と、人などの移動する物体に設置される応答器とを備え、前記質問器と前記固定される応答器との間に前記移動する応答器の設置対象である移動する物体や可動物を停止、停留または移動、通過させることが可能な空間を設け、前記移動する応答器の設置対象が前記空間を移動することによって変化する通信状態および通信の内容に応じた動作処理を行うようにした入退場システムが開示されている。

特開２００６−７２６７２公報

ところで、上記したようにＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグを利用して個別認証を行うシステムでは、電磁誘導方式に比べて遠方のＲＦＩＤタグの認証を行うことができるものの、リーダライタに備えられている送信機の送信出力を大きくしすぎると、意図しないＲＦＩＤタグの情報を読み取る可能性が高くなるという欠点があった。
一方、リーダライトの送信機出力を小さくしすぎると、電波方式の利点が損なわれ、ＲＦＩＤタグをスムーズに認証することができないという欠点があった。
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、ＩＣタグの認証をスムーズに行うことができる認証システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、移動する物体と、該物体の管理情報が記録され当該物体と共に移動するＩＣタグと、該ＩＣタグとの間で通信を行う通信手段と、前記物体までの距離を測定する測距手段と、前記測距手段により測定された前記物体までの測距情報に基づいて前記通信手段の通信可能範囲を制御する制御手段と、前記通信手段において受信された管理情報の認証を行う認証手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、物体までの距離を測距手段により測定し、この測距手段からの測距情報に基づいて、ＩＣタグと通信を行う通信手段の通信可能範囲を制御することで、認証手段において目的とするＩＣタグの認証をスムーズに行うことが可能になる。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記測距手段により測定された前記物体の測距情報に基づいて、前記測距手段の測距範囲内に前記物体が一つ存在すると判別した場合は、前記通信手段の通信範囲が最大となるように制御し、前記測距手段の測距範囲内に前記物体が複数存在すると判別した場合は、前記通信手段の通信範囲に含まれる物体が、前記通信手段の最も近傍に位置する物体のみとなるように前記通信手段の通信範囲を制御することを特徴とする。
測距手段の測距範囲内に存在する物体が一つと判別した場合は、通信手段の通信範囲が最大となるように制御する一方、測距手段の測距範囲内に存在する物体が複数の場合は、通信手段の通信範囲内に含まれる物体が、通信手段の最も近傍に位置する物体のみとなるように通信手段の通信範囲を制御することで、認証手段において目的とするＩＣタグの認証をスムーズに行うことが可能になる。

請求項３に記載の発明は、前記通信手段は、ＵＨＦ帯の電波を利用して前記ＩＣタグとの間で通信を行うことを特徴とする。
ＩＣタグと通信手段との間の通信をＵＨＦ帯の電波を利用して行うようにすると、ＩＣタグと通信手段との間の通信範囲を拡大することが可能になる。
請求項４に記載の発明は、前記通信手段は、前記ＩＣタグの位置検出機能を有することを特徴とする。
通信手段にＩＣタグの位置検出機能を設けることで、通信手段においてより正確に目的とするＩＣタグとの間で通信を行うことが可能になる。
請求項５に記載の発明は、前記通信手段は、前記ＩＣタグの移動検出機能を有することを特徴とする。
通信手段にＩＣタグの移動検出機能を設けることで、通信手段においてより正確に目的とするＩＣタグとの間で通信を行うことが可能になる。

請求項６に記載の発明は、前記通信手段は、前記ＩＣタグの通過検出機能を有することを特徴とする。
通信手段にＩＣタグの通過検出機能を設けることで、通信手段においてより正確に目的とするＩＣタグとの間で通信を行うことが可能になる。
請求項７に記載の発明は、前記通信手段は、フェーズドアレイアンテナを備えていることを特徴とする。
通信手段のアンテナとして指向性があるフェーズドアレイアンテナを用いるようにすると、最も近傍に位置する物体の方向に通信手段の通信範囲を調整することが可能になる。

本発明によれば、物体までの距離を測距手段により測定し、この測距手段からの測距情報に基づいて、ＩＣタグと通信を行う通信手段の通信可能範囲を制御することで、認証手段において目的とするＩＣタグの認証をスムーズに行うことが可能になる。

本発明の実施形態に係る認証システムの概略構成を示した図である。アンテナ及び距離画像センサセンサの設置例を示した図である。本実施形態に係るリーダライタの構成を示したブロック図である。本実施形態に係る距離画像センサの構成を示したブロック図である。本実施形態に係る画像データ処理装置の構成を示したブロック図である。リーダライタの制御処理の一例を示したフローチャートである。

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は本発明の実施形態に係る認証システムの概略構成を示した図、図２は本実施形態の認証システムのアンテナ及び距離画像センサの配置例を示した図である。
この図１に示す本実施形態に係る認証システム１は、アンテナ２、リーダライタユニット（通信手段）３、認証装置４、距離画像センサ５と画像データ処理装置６とからなる測距装置７、制御装置８、及びＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグ（Radio Frequency Identification）等のＩＣタグ９により構成される。なお、本実施形態ではＩＣタグ９を人５０が携帯している場合を例に挙げて説明する。

アンテナ２は、ＵＨＦ帯の電波を受信可能なアンテナであり、例えば図２に示すようにセキュリティを行うビル等の出入口１００付近に配置される。
リーダライタユニット３は、ＵＨＦ帯の電波を利用してＩＣタグ９との間で送受信を行い、アンテナ２でＩＣタグからのＩＤ情報を受信した場合は、そのＩＤ情報を認証装置４に出力する。なお、リーダライタユニット３の詳細については後述する。
認証装置４は、例えば管理用のパーソナルコンピュータ(以下、「管理パソコン」と称する)により構成され、リーダライタユニット３から伝送されてくるＩＤ情報の認証処理を行う。

距離画像センサ５は、例えば図２に示すリーダライタユニット３のアンテナ２の近傍、例えば上方に配置され、出入口１００付近を移動する人５０の状態等を検出する。
画像データ処理装置６は、距離画像センサ５において検出された画像データの処理を行って、距離画像センサ５において検出された人５０、或いは人５０が携帯しているＩＣタグ９までの距離を演算により算出する。算出した測距情報は、制御装置８へ出力される。
制御装置８もまた、上記した管理パソコンにより構成され、本実施形態の認証システム１全体の制御を行うと共に、画像データ処理装置６からの測距情報に基づいて、リーダライタユニット３の通信可能範囲を制御する。
ＩＣタグ９は、例えば人５０等により携帯され、当該ＩＣタグ９を携帯している人５０の個人情報が管理情報として記憶されている。なお、本実施形態では移動する物体として人を例に挙げて説明したが、物体は人５０に限定されるものでなく、移動する物体であれば適用可能である。移動する物体としては、人の他に例えば自動車やベルトコンベヤ上の物品等が考えられる。

図３は、本実施形態に係るリーダライタユニット３の構成を示したブロック図である。
この図３に示すリーダライタユニット３は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路２１、電圧制御型発振器（以下、ＶＣＯ（Voltage-controlled Oscillator）と称する）２２、変調器２３、可変増幅器２４、増幅器２５、復調器２６、Ａ／Ｄコンバータ２７、インターフェース（Ｉ／Ｆ）２８を備えている。
ＰＬＬ回路２１は、基準周波数となる入力信号と、ＶＣＯ２２から出力されるフィードバック信号との位相差をコントロール電圧としてＶＣＯ２２に入力することにより、入力信号と出力信号の位相を同期させる。
ＶＣＯ２２は、ＰＬＬ回路２１からのコントロール電圧に応じてＵＨＦ帯の周波数を発振する。変調器２３は、ＶＣＯ２２の発振出力に所定の変調を施して出力する。
可変増幅器２４は、変調器２３において変調を施した送信信号を増幅する増幅器であり、その送信出力は、アンテナ２を介して送信される。また可変増幅器２４の送信出力は、制御装置８により制御可能に構成される。
増幅器２５は、アンテナ２により受信した受信電波を増幅する。復調器２６は、増幅器２５において増幅された受信電波を復調する。復調器２６において復調された復調信号は、Ａ／Ｄコンバータ２７においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。Ｉ／Ｆ２８は、Ａ／Ｄコンバータ２７においてデジタル信号に変換された復調データを外部装置である認証装置４に出力する。

図４は、本実施形態に係る距離画像センサの構成を示したブロック図である。
この図４に示す距離画像センサ５は、二次元スキャナ３１、制御部３２、レーザ投光部３３、ビームスプリッタ３４、レーザ受光部３５、測距計測部３６、距離値算出部３７、Ｉ／Ｆ３８を備えている。
二次元スキャナ３１は、例えばプレーナ型アクチュエータにより構成される。制御部３２は、二次元スキャナ３１及びレーザ投光部３３の制御を行う。レーザ投光部３３は、レーザ光を発光するためのレーザ素子や制御部３２からの制御信号に基づいてレーザ素子を駆動するレーザドライバ等を備えている。レーザ投光部３３から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ３４を介して二次元スキャナ３１に入力される。

レーザ受光部３５は、レーザ光を受光するための受光素子や、受光素子からの受光信号を増幅するプリアンプ等を備えている。
測距計測部３６は、レーザ受光部３５において受光された受信信号を検出するための検出回路や、レーザ投光部３３における投光タイミングからレーザ受光部３５における受光タイミング迄の時間を計測するための時間計測回路等を備えている。
距離値算出部３７は、測距計測部３６の時間計測回路により計測された時間データに基づいて距離値を算出する。
Ｉ／Ｆ３８は、距離値算出部３６により算出された算出値を画像データ処理装置６に対して出力する。

図５は、画像データ処理装置の構成を示したブロック図である。
この図５に示す画像データ処理装置６は、画像生成部４１、画像抽出部４２、画像判定部４３を備えている。画像生成部４１、距離画像センサ５から入力される距離値に基づいて画像を生成する。具体的には、距離画像センサ５の二次元スキャナ３１により走査された各画素において取得された距離値を、二次元スキャナ３１による各走査毎に記憶し、各画素において距離値の最も大きい値、即ち最も遠い距離値により生成される画像を背景画像として記億する。そして、この各画素における最も遠い距離値を基準として、この距離値と、新たに取得された距離値との差分を求めることにより差分画像を生成する。
画像抽出部４２は、画像生成部４１により生成された差分画像に基づいて物体画像を抽出する。この画像抽出部４２は、差分画像のうち、一定の距離値の画素が集中している箇所を物体として抽出するものであり、この抽出した物体画像の距離値と座標位置とを記憶する。ここで、物体とは通路１００を通過する人５０や人が所持するカバンなどの物体を意味する。

画像判定部４３は、画像抽出部４２により抽出された画像に基づいて物体等を判定する。また、画像判定部４３は、画像抽出部４２の物体画像の座標位置をフレームごとに比較し、時間あたりの移動量を算出することにより、物体の移動速度を検出したり、物体の速度方向を検出したりすることが可能とされる。そして、この物体の移動方向を検出することにより、例えば物体が通路１００の入口側から出口側に向かう方向に移動しているか、或いは逆方向に移動しているかを判断することも可能である。
画像判定部４３は、画像抽出部４２により抽出された物体画像の判定を行う。例えば抽出された物体画像が人であるか否かの判定を行う。このとき、画像判定部４３では、画像抽出部４２のデータの連続性から人の輪郭を判定したり、或いはある一定の高さを持った人の部位をＩＣタグ９が存在する可能性がある部分と判定したりする。
画像判定部４３の判定結果、及び物体までの距離情報は、図１に示した制御装置８に出力される。これにより、図１に示した制御装置８がリーダライタユニット３の制御を行う。

図６は、制御装置が実行するリーダライタの制御処理の一例を示したフローチャートである。
この場合、先ずステップＳ１において、データ処理装置６の画像判定部４３からの情報を取得する。次にステップＳ２において、取得した情報から測定された物体が人であるか否かの判定を行い、人であると判定した場合は、次にステップＳ３において、人が一人であるか否かの判定を行う。ここで、人が一人であると判定した場合は、ステップＳ４において、リーダライタユニット３の送信出力を最大にセットする。つまり、リーダライタユニット３の受信可能範囲に余裕を持たせた状態で送受信動作を行うようにする。
一方、ステップＳ３において、人が一人でないと判定した場合、即ち複数の人が存在すると判定した場合は、ステップＳ５において、取得した物体までの距離情報に基づいて、当該基準位置（例えばゲート位置）から各人までの距離うち、当該基準位置に近い方から二番目の位置にいる人の位置を元に、リーダライタユニット３の送受信出力の調整（制御）を行い、基準位置に最も近い一人の人との間でのみ送受信動作が行われるように制御する。

このようにすれば、リーダライタユニット３の近辺に存在する人が一人だけの場合は、リーダライタユニット３から出力されるＵＨＦ帯の電波の送信出力を大きくすることで、人５０がＩＣタグ９を携帯している場合は、携帯しているＩＣタグ９のＩＤ情報をより確実に受信することが可能になるので、認証装置４においてＩＣタグ９の認証をスムーズに行うことができる。
また、リーダライタユニット３の近辺に複数の人が存在する場合は、リーダライタユニット３から出力されるＵＨＦ帯の電波の送信出力を調整して、最も近くにいる人５０が携帯しているＩＣタグ９との間でのみ通信を行うようにすることで、意図しない人のＩＣタグ９ＩＤ情報を受信してしまうといったことを防止することが可能になり、認証装置４においてＩＣタグ９の認証をスムーズに行うことができる。

なお、上記図３に示したリーダライタユニット３の構成はあくまでも一例であり、本実施形態の認証システム１では他の構成のリーダライタユニットを適用することも勿論可能である。例えばリーダライタユニット３として、本件特許出願人が先に提案したリーダライタユニット（特開２０１０−１０８１４８、特開２０１０−１１３６６９、特開２０１０−１３４８３４等）を適用すれば、リーダライタユニットにおいてＩＣタグ９の位置検出や移動検出、通過検出機能を付加すれば、リーダライタユニット３において、ＩＣタグ９の位置や移動方向（近づく・遠ざかる）、通過時間などの検出を行うことが可能になる。したがって、この場合は、測距装置６による測定結果とリーダライタユニット３の検出結果のマッチッングを図ることでリーダライタユニット３において、より正確に目的とするＩＣタグ９との間で通信を行うことが可能になり、認証装置４において適合する人だけを確実に認証することが可能になる。

また、リーダライタユニット３のアンテナ２として指向性を有するフェーズドアレイアンテナを用いるようにすると、最も近くに位置する人の方向にリーダライタユニット３の通信範囲を調整することができるという利点がある。
また本実施形態では、ＵＨＦ帯の電波を利用してＩＣタグ９との間で通信を行うリーダライトユニット３を例に挙げて説明したが、ＨＦ帯を利用した電磁誘導方式のリーダライタユニットにも適用可能である。

１認証システム、２アンテナ、３リーダライタユニット、４認証装置、５距離画像センサ、６画像データ処理装置、７測距装置、８制御装置、９ＩＣタグ、２１ＰＬＬ回路、２２ＶＣＯ、２３変調器、２４可変増幅器、２５増幅器、２６復調器、２７Ａ／Ｄコンバータ、２８３８Ｉ／Ｆ、３１二次元スキャナ、３２制御部、３３レーザ投光部、３４ビームスプリッタ、３５レーザ受光部、３６測距計測部、３７距離値算出部、４１画像生成部、４２画像抽出部、４３画像判定部

Claims

移動する物体と、
該物体の管理情報が記録され当該物体と共に移動するＩＣタグと、
該ＩＣタグとの間で通信を行う通信手段と、
前記物体までの距離を測定する測距手段と、
前記測距手段により測定された前記物体までの測距情報に基づいて前記通信手段の通信可能範囲を制御する制御手段と、
前記通信手段において受信された管理情報の認証を行う認証手段と、
を備えたことを特徴とする認証システム。
前記制御手段は、前記測距手段により測定された前記物体の測距情報に基づいて、前記測距手段の測距範囲内に前記物体が一つ存在すると判別した場合は、前記通信手段の通信範囲が最大となるように制御し、前記測距手段の測距範囲内に前記物体が複数存在すると判別した場合は、前記通信手段の通信範囲に含まれる物体が、前記通信手段の最も近傍に位置する物体のみとなるように前記通信手段の通信範囲を制御することを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
前記通信手段は、ＵＨＦ帯の電波を利用して前記ＩＣタグとの間で通信を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の認証システム。
前記通信手段は、前記ＩＣタグの位置検出機能を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の認証システム。
前記通信手段は、前記ＩＣタグの移動検出機能を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の認証システム。
前記通信手段は、前記ＩＣタグの通過検出機能を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の認証システム。
前記通信手段は、フェーズドアレイアンテナを備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の認証システム。