JP2012088125A - 無線タグ距離算出システムおよび無線タグリーダ - Google Patents

Abstract

【課題】無線タグの電池消耗を抑制しつつ、複数の無線タグリーダが無線タグとの間の距離をそれぞれ算出することができる無線タグ距離算出システムを提供する。
【解決手段】無線タグリーダ１Ａは、タグコマンドの送信完了時点ｔ３から、無線タグ２から送信されるＡＣＫの受信完了時点ｔ１０まで時間ＴＡを計測し、計測した時間ＴＡをブロードキャスト送信する。無線タグリーダ１Ｂは、タグコマンドおよびＡＣＫを受信（傍受）して、タグコマンドの受信完了時点ｔ４からＡＣＫの受信完了時点ｔ１１までの時間ＴＢを計測し、また、無線タグリーダ１Ａから送信される時間データ(ＴＡ)を受信する。これら時間ＴＡ、ＴＢと、予め記憶しているＴｔａｇ、Ｔｒｅｓ、無線タグリーダ１Ａと無線タグリーダ１Ｂとの間の距離Ｄ３とを用いて、無線タグリーダ１Ｂは、無線タグ２との間の距離Ｄ２を算出する。よって、無線タグ２と通信を行うことなく距離Ｄ２を算出できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線タグリーダが無線タグまでの距離を算出する無線タグ距離算出システムおよびこのシステムを構成する無線タグリーダに関し、特に、無線タグリーダを複数備えた無線タグ距離算出システムおよびこのシステムを構成する無線タグリーダに関する。

電波の伝播時間を用いて距離を測定する方法が種々知られている。たとえば、特許文献１では、２つの無線局間の距離を測定するのにフレーム同期パターンを使用しており、第１の無線局は、フレーム同期パターンを送信してから、第２の無線局からのフレーム同期パターンを受信するまでの時間を計測し、この時間から距離を算出している。

また、特許文献２には、実際の通信規格において、電波の伝播時間を用いて距離を計測する方法を適用した場合の詳細が記述されている。この特許文献２では、測定側から被測定側に電波を送信し、被測定側から測定側へ返信をさせている。そして、測定側では、自分が信号を送出し終わってから被測定側からの信号を受信し終わるまでの時間を計測している。この計測した時間と、信号送信時間と、信号返信の処理時間とから、距離による遅延時間を求め、この遅延時間から距離を求めている。

また、特許文献３では、基地局間での距離測定を、複数の基地局間で行うことにより、各基地局の位置を測定することが記載されている。

特開平１−２３５８８４号公報 特開２００８−２３２８２８号公報 特開２００４−８５５４５号公報

人や移動物体が無線タグを持つことで、無線タグを持っている人・移動物体を特定し、特定の無線タグとの間で通信を行ないたい場合が考えられる。たとえば、空港では、空港の各所に無線タグリーダを配置するとともに、搭乗予定客に表示機能付き無線タグを持ってもらい、無線タグと無線タグリーダとが通信を行って、搭乗予定客がどこにいるかをリアルタイムで把握することが考えられる。搭乗予定客がどこにいるかをリアルタイムで把握することができれば、搭乗時刻・ゲートの変更連絡や、搭乗時刻に遅れそうな客が持っている無線タグに対して案内情報を送信することや、その客を探すことなどが可能となる。

ここで、無線タグリーダは、無線タグからの電波強度をもとに無線タグとの距離を算出することも考えられる。しかし、電波強度は、反射の影響によって近い距離でも弱くなったり、逆に、遠い距離でも強くなったりする。従って、電波強度を用いると、距離算出精度が十分ではない。そこで、特許文献１〜３に記載されているように、無線機同士が通信して距離を算出する技術を用いることが考えられる。

しかし、同じ無線タグに対する距離を複数の無線タグリーダが測定したい場合において、特許文献１〜３のように無線機同士が通信することで距離を計算する方法を適用すると、無線タグは複数の無線タグリーダとそれぞれ通信しなければならない。その結果、無線タグの電池消耗が激しくなり、実用的な電池寿命が得られないおそれもある。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、無線タグの電池消耗を抑制しつつ、複数の無線タグリーダが無線タグとの間の距離をそれぞれ算出することができる無線タグ距離算出システム、および、そのシステムを構成する無線タグリーダを提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明によれば、第１無線タグリーダは、無線タグと通信を行って信号送受時間から無線タグとの距離を算出するが、第２無線タグリーダは、第１無線タグリーダと無線タグとの通信を傍受することで、無線タグとの距離を算出する。すなわち、第２無線タグリーダは、第１無線タグリーダおよび無線タグがそれぞれ相手に送信する信号を受信（傍受）し、第１無線タグリーダから無線タグに送信された距離測定用コマンドの受信が完了してから、無線タグから第１無線タグリーダに送信された応答信号の受信（傍受）が完了するまでの傍受信号間時間を計測し、その計測した傍受信号間時間と、無線タグが距離測定用コマンドの受信を完了してから応答信号の送信を完了するまでの信号応答完了時間と、第１無線タグリーダと第２無線タグリーダとの距離とに基づいて、第２無線タグリーダと無線タグとの間の距離を算出する。これにより、第２無線タグリーダは、無線タグとの通信を行うことなく、その無線タグとの距離を算出することができる。よって、無線タグの電池消耗を抑制することができる。

なお、本発明の無線タグ距離算出システムにおいて、第２無線タグリーダは１台に限られず、複数台あってもよい。第２の無線タグが複数台ある場合には、それら複数台の第２無線タグリーダはいずれも無線タグとの通信を行わずに、その無線タグとの距離を算出する。そのため、第２無線タグリーダが複数台ある場合には、各無線タグリーダがそれぞれ無線タグと通信を行う場合に比較して、無線タグの電池消耗を特に抑制することができる。

また、請求項２のように、第１無線タグリーダは、第１距離に関連する第１距離関連値を第２無線タグリーダに送信し、第２無線タグリーダは、その第１距離関連値を受信して、傍受信号間時間、信号応答完了時間に加えて、第１距離関連値を用いて、第２距離を算出することが好ましい。傍受信号間時間、信号応答完了時間に加えて、第１距離関連値を用いることで、第２無線タグリーダは、無線タグとの距離を精度よく算出することができる。

なお、第１距離関連値とは、第１距離、または、第１距離を一義的に導くことができる情報であり、後者には、第１距離を電波が伝播する時間、第１時間測定手段が測定した信号送受時間が含まれる。

請求項３記載の発明では、第２無線タグリーダは、第１無線タグリーダが送信する距離測定用コマンドまたは無線タグが送信する応答信号を受信してから、所定時間内に、第１距離関連値を受信したか否かを判断し、第２距離算出手段は、第１距離関連値が受信できない場合に、第１距離と第２距離とが等しいと近似して第２距離を算出する。

このようにすれば、第２無線タグリーダは、第１無線タグリーダから第１距離関連値が受信できなかったとしても、自身と無線タグとの距離を算出することができる。

請求項４の記載の発明では、第１無線タグリーダは第１距離関連値を無線送信し、第２無線タグリーダは、第１無線タグリーダから無線送信された第１距離関連値を受信する。このようにすれば、第１無線タグリーダと第２無線タグリーダとの間を有線で接続しなくても、第１距離関連値を第１無線タグリーダから第２無線タグリーダへ送信することができる。

また、請求項５記載の発明では、第１無線タグリーダは、距離測定用コマンドの送信および応答信号の受信を行い、その後、第１時間測定手段により信号送受時間を測定し、第１距離関連値を決定する第１距離関連値決定処理を、予め設定された初期判定回数繰り返す。また、距離計測処理が初期判定回数以上となった場合に、第１距離関連値の誤差が予め設定された許容値以下であるか否かを、第１距離関連値決定処理毎に判定する誤差判定手段をさらに備える。そして、誤差判定手段により、第１距離関連値の誤差が許容値よりも大きいと判定された場合には、第１距離関連値決定処理を再度実行し、誤差判定手段により第１距離関連値の誤差が予め設定された許容値以下であると判定された場合に、第１距離関連値を送信する。

第１距離関連値を用いて第２無線タグリーダと無線タグとの距離を算出する場合、第１距離関連値の精度が第２無線タグリーダと無線タグとの距離の精度にも影響する。そこで、このように、第１距離関連値の誤差の大きさを判定して、その誤差が許容値以下となった精度のよい第１距離関連値を第２無線タグリーダへ送信するようにすれば、第２無線タグリーダと無線タグとの間の距離の算出精度が向上する。

また、請求項６は、請求項１記載の無線タグ距離算出システムを構成する無線タグリーダである。

本発明の第１実施形態の無線タグ距離算出システムのシステム構成を説明する図である。 無線タグリーダ１の構成を示すブロック図である。 無線タグ２の構成を説明するブロック図である。 無線タグリーダ１Ａ、無線タグリーダ１Ｂ、無線タグ２の電波の送受信期間を示す図である。 無線タグリーダ１Ａの動作を示すフローチャートである。 無線タグ２の動作を示すフローチャートである。 無線タグリーダ１Ｂの動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における無線タグリーダ１Ａの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態の無線タグ距離算出システムのシステム構成を説明する図である。この図１に示すように、本実施形態の無線タグ距離算出システムは、複数台の無線タグリーダ１（ここでは１Ａ、１Ｂの２台）と、無線タグ２と、コントローラ３とを備えている。

無線タグ２は、人が携帯し、あるいは、移動物体に取り付けられて、その位置が変化する。この無線タグ２は、アクティブ型であり、図示しない内部に備えられている電池により動作し、間欠的に通信状態となる。通信状態では、自身のＩＤを周囲に送信するととともに、無線タグリーダ１からのコマンドを受信することができる。また、コマンドを受信した場合には、そのコマンドに応じた処理を行う。

無線タグリーダ１は、２．４５ＧＨｚ、９００ＭＨｚ、４３３ＭＨｚ等のＲＦＩＤにおいて通常用いられる周波数帯の電波を用いて無線タグ２と通信を行う。また、この無線タグリーダ１は位置が定まっており、また、コントローラ３と有線接続されている。

コントローラ３は、コンピュータを備えた構成となっており、複数の無線タグリーダ１を制御する。例えば、コントローラ３は、無線タグリーダ１から送信させる情報を無線タグリーダ１に供給する。また、無線タグリーダ１が受信した情報も取得する。また、コントローラ３は、複数の無線タグリーダ１に対して、無線タグ２との距離を測定させる指示を行う。この指示においては、一つの無線タグリーダ１に対しては、無線タグ２と通信を行ってその無線タグ２との距離を測定する通信測定を指示し、他の無線タグリーダ１に対しては、無線タグ２との通信を行わずに、通信を傍受することにより無線タグ２との距離を測定する傍受測定を指示する。

図２は、無線タグリーダ１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、無線タグリーダ１は、主制御部１１、通信制御部１２、時間測定部１３、アンテナ１４を備えている。

主制御部１１は、外部へ無線送信させる情報を通信制御部１２へ送るとともに、アンテナ１４によって受信され通信制御部１２によって復調・復号された情報をその通信制御部１２から取得する。また、主制御部１１は、内部にメモリ１１Ａとタイマ１１Ｂとを備えている。メモリ１１Ａには、無線タグ２との間の距離などが記憶される。タイマ１１Ｂは、時間測定部１３における時間の計測に用いられる。このタイマ１１Ｂに、たとえば、前述の特許文献２等に記載されている構成、すなわち、多段ゲートで構成され、ゲートの遅延時間から時間を計測する構成のものを用いると、高精度な時間計測が可能となる。

通信制御部１２は、主制御部１１から供給される情報をアンテナ１４から外部へ送信させ、また、アンテナ１４が受信した電波から、信号を復調・復号して主制御部１１へ送る。この通信制御部１２は、ベースバンド部１２１、送信アナログ回路１２２、復調部１２３、キャリアセンス部１２４を備えている。

ベースバンド部１２１は、ベースバンド信号（変調前の信号および復調後の信号）を扱う部分であり、制御部１２１Ａ、符号部１２１Ｂ、復号部１２１Ｃを備えている。制御部１２１Ａは、キャリアセンス部１２４の制御を行う。無線タグリーダ１が行う無線タグ２との無線通信は、一つの通信チャンネル周波数で通信するように予め設定されている。
キャリアセンス部１２４は、送信する前に通信チャンネルにて受信電力レベルを検知し、その受信電力レベルが閾値以上ある場合はそのチャンネルでの送信を見合わせ、再度キャリアセンスする。閾値以下であれば、送信可能と判定し送信を開始する。なお、無線タグリーダ１が、無線タグ２と通信を行ってその無線タグ２との距離を測定する通信測定を行う場合、無線タグリーダ１ではキャリアセンスを行った後にコマンドを送信しても良いが、無線タグ２の応答は所定の時間を守るように、キャリアセンスすることなく送信する。

符号部１２１Ｂは、主制御部１１から供給された信号を符号化する。そして、符号化した信号を送信アナログ回路１２２へ送る。符号化された信号は、送信アナログ回路１２２にて直ちにアナログ化されてアンテナ１４から送信されるので、符号部１２１Ｂが送信アナログ回路１２２へ信号の送信を完了した時点は、電波の送信完了時点とほぼ等しい。また、符号部１２１Ｂはデジタル処理部であるので、信号の送信完了時点を正確に判断できる。そこで、符号部１２１Ｂは、送信アナログ回路１２１への信号の送信が完了したら、電波の送信が完了したことを示す信号を時間測定部１３へ送る。

送信アナログ回路１２２は、変調部１２２Ａと増幅部１２２Ｂとを備えており、変調部１２２Ａは、符号部１２１Ａにて符号化された信号を電気的デジタル信号に変換した後に、予め設定されている通信チャンネルを用いて位相偏移変調や周波数偏移変調等の所定の変調方式により変調する。増幅部１２２Ｂは、変調部１２２Ａで変調された信号を増幅する。増幅された信号は、アンテナ１４から電波として送信される。

また、アンテナ１４は、無線タグ２から送信された電波を受信する。受信した電波は復調部１２３において復調される。復調された信号は復号部１２１Ｃにおいて符号化され、符号化された信号が主制御部１１に送られる。また、復号部１２１Ｃは、デジタル処理部であるので、信号の最終符号を容易に検知することができる。そこで、復号部１２１Ｃは、最終符号を検知し、エラーなく受信を完了したら、受信が完了したことを示す信号を時間測定部１３へ送る。

時間測定部１３は、前述の通信測定を行う場合には、無線タグ２に対するタグコマンドの送信完了時点から、無線タグ２からのＡＣＫ信号（特許請求の範囲の応答信号に相当）の受信完了時点までの時間を、タイマ１１Ｂを利用して計測する。また、この無線リーダ１が傍受測定（無線タグ２との通信を行わず、通信を傍受することにより無線タグ２との距離を測定する）を行うものである場合には、他の無線タグリーダ１がタグコマンドの送信を完了したことを傍受（受信）してから、無線タグ２から受信完了の信号を受信（傍受）するまでの時間を、タイマ１１Ｂを利用して測定する。

次に、無線タグ２の構成を説明する。図３は、無線タグ２の構成を説明するブロック図である。図３に示すように、無線タグ２は、主制御部２１、通信制御部２２、アンテナ２４、表示部２５、ブザー２６、ＬＥＤ２７、内蔵電源２８を備えている。

主制御部２１は、通信制御部２２、表示部２５、ブザー２６、ＬＥＤ２７や、内蔵するメモリ２１Ａの制御を行う。

通信制御部２２は、無線タグリーダ１の通信制御部１１が備えているものと同じベースバンド部、アナログ変調回路、復調部等を備えている。これらにより、無線タグリーダ１から送信されアンテナ２４により受信された電波から、タグコマンドを復調・復号し、復号したタグコマンドを主制御部２１へ出力し、また、主制御部２１から送られるＡＣＫ信号を符号化・変調してアンテナ２４から送信する。

表示部２５、ブザー２６、ＬＥＤ２７では、コントローラ１２から無線タグリーダ１を介して送信されたコマンドに基づいて、文字の表示、音の出力、点灯が行われる。内蔵電源２８は、主制御部２１、通信制御部２２、表示部２５、ブザー２６、ＬＥＤ２７の電力源である。

次に、このように構成されたシステムにおいて、無線タグリーダ１Ａ、１Ｂと無線タグ２との間の距離を測定する方法を説明する。なお、無線タグリーダ１Ａは特許請求の範囲の第１無線タグリーダ、無線タグリーダ１Ｂは特許請求の範囲の第２無線タグリーダとして機能するものとして説明する。また、この説明において、図１に示すように、無線タグリーダ１Ａと無線タグ２との間の距離を第１距離Ｄ１、無線タグリーダ１Ｂと無線タグ２との間の距離を第２距離Ｄ２、無線タグリーダ１Ａと無線タグリーダ１Ｂとの間の距離を第３距離Ｄ３とする。また、無線タグリーダ１Ａと無線タグリーダ１Ｂは位置が定まっていることから、それらの間の第３距離Ｄ３は固定である。なお、この第３距離Ｄ３は、たとえば、３０〜５０ｍ程度である。ただし、ショップやラウンジなどの区切りが多い範囲では、１０〜２０ｍ程度となることもある。一方の距離Ｄ１、Ｄ２は、通常範囲では５０ｍ以内であるが、１００ｍ以上離れていても通信できることがある。

上記距離Ｄ１、Ｄ２を測定するのは、無線タグリーダ１Ａ、１Ｂでもよいし、また、無線タグリーダ１Ａ、１Ｂから情報を取得して、コントローラ３が距離Ｄ１、Ｄ２を算出してもよいが、ここでは、無線タグリーダ１Ａ、１Ｂが距離Ｄ１、Ｄ２を算出するものとする。また、第３距離Ｄ３は予め無線タグリーダ１Ａ、１Ｂに記憶されている。

図４は、無線タグリーダ１Ａ、無線タグリーダ１Ｂ、無線タグ２の電波の送受信期間を示す図である。この図４に基づいて、無線タグリーダ１Ａ、１Ｂが無線タグ２との間の距離を測定する方法を説明する。まず、無線タグリーダ１Ａと無線タグ２との間の第１距離Ｄ１の算出方法について説明する。

まず、無線タグリーダ１Ａは、無線タグ２に対してタグコマンドを送信する（ｔ０〜ｔ３）。このタグコマンドは、ＡＣＫを返す要求と、通信相手となる無線タグ２を特定するＩＤとを含んでおり、また、タグコマンドの最後には、送信完了を示す信号が含まれている。詳しくは、後述するが、無線タグリーダ１Ａは、このタグコマンドを利用して無線タグ２との距離を測定することから、タグコマンドは、特許請求の範囲の距離測定用コマンドに相当する。なお、このタグコマンドを送信するタイミングは、後述するように、無線タグ２からタグＩＤを受信した後である。

無線タグ２は、上記タグコマンドを、その送信開始時点ｔ０、送信終了時点ｔ３から、それぞれ、第１距離Ｄ１に応じた第１遅延時間Ｔ１だけ遅れたｔ２〜ｔ５の期間に受信する。また、上記タグコマンドは無線タグ２によって受信されるだけでなく、無線タグリーダ１Ｂにも受信（傍受）される。無線タグリーダ１Ｂによってタグコマンドが受信される期間は、タグコマンドの送信開始時点ｔ０、送信終了時点ｔ３から、第３距離Ｄ３に応じた第３遅延時間Ｔ３だけ遅れたｔ１〜ｔ４の期間である。

無線タグ２は、タグコマンドの受信完了時点（送信完了の信号を受信した時点）から、予め設定された信号処理時間Ｔｔａｇが経過した後に、予め設定された信号送信時間ＴｒｅｓでＡＣＫを送信するように設定されている。そのため、図４では、ｔ５時点から信号処理時間Ｔｔａｇが経過した後のｔ６時点からＡＣＫの送信を開始し、そのｔ６時点からＴｒｅｓ期間後のｔ８時点に、ＡＣＫの送信を終了する。すなわち、無線タグ２は、タグコマンドの受信完了時点ｔ５から、信号処理時間Ｔｔａｇおよび信号送信時間Ｔｒｅｓが経過したｔ８時点でＡＣＫの送信を完了するようになっており、信号処理時間Ｔｔａｇと信号送信時間Ｔｒｅｓの和が信号応答完了時間ＴＴである。なお、前述のタグコマンドと同様に、このＡＣＫにも、その最後に送信完了を示す信号が含まれている。

無線タグリーダ１Ａは、無線タグ２から送信されたＡＣＫを、その送信開始時点ｔ６、送信終了時点ｔ８から第１距離Ｄ１に応じた第１遅延時間Ｔ１だけ遅れたｔ７〜ｔ１０の期間に受信する。また、上記ＡＣＫは無線タグリーダ１Ａによって受信されるだけでなく、無線タグリーダ１Ｂにも受信（傍受）される。無線タグリーダ１ＢによってＡＣＫが受信される期間は、ＡＣＫの送信開始時点ｔ６、送信終了時点ｔ８から、第２距離Ｄ２に応じた第２遅延時間Ｔ２だけ遅れたｔ９〜ｔ１１の期間である。

無線タグリーダ１Ａ、１Ｂ、無線タグ２は、以上のような信号の送受信を行うことから、無線タグリーダ１Ａは、タグコマンドの送信を完了したｔ３時点からＡＣＫの受信を完了したｔ１０時点までの時間（以下、信号送受時間という）ＴＡを計測することができる。また、無線タグリーダ１Ｂは、タグコマンドの受信（傍受）を完了したｔ４時点からＡＣＫの受信（傍受）を完了したｔ１１時点までの時間（以下、傍受信号間時間）ＴＢを計測することができる。

なお、無線タグリーダ１Ａは、図４に示すように、信号送受時間ＴＡを示す情報をブロードキャスト送信し、無線タグリーダ１Ｂは、無線タグリーダ１Ａが送信した信号送受時間ＴＡの情報を受信する。また、その情報は無線タグ２にも受信される。

信号送受時間ＴＡは、図４を参照すると分かるように、ｔ３〜ｔ５（＝Ｔ１）、ｔ５〜ｔ６（Ｔｔａｇ）、ｔ６〜ｔ７（＝Ｔ１）、ｔ７〜ｔ１０（＝ｔｒｅｓ）に分けられる。また、傍受信号間時間ＴＢは図４を参照すると分かるように、ｔ４〜ｔ５（＝Ｔ１−Ｔ３）、ｔ５〜ｔ６（Ｔｔａｇ）、ｔ６〜ｔ８（Ｔｒｅｓ）、ｔ８〜ｔ１１（＝Ｔ２）に分けられる。よって、下記式１、２が成り立つ。
（式１） ＴＡ＝Ｔｔａｇ＋Ｔｒｅｓ＋Ｔ１＋Ｔ１＝ＴＴ＋Ｔ１＋Ｔ１
（式２） ＴＢ＝Ｔｔａｇ＋Ｔｒｅｓ＋Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３＝ＴＴ＋Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３
上記式１を変形すると下記式３が得られ、また、光速をＣとすると下記式４が成り立つ。
（式３） Ｔ１＝（ＴＡ−ＴＴ）／２
（式４） Ｄ１＝Ｃ／Ｔ１

上記式３において、前述の通り、ＴＡはｔ３時点からｔ１０時点までの時間であり、計測可能な時間である。また、ＴＴは、予め記憶されている。よって、無線タグリーダ１Ａは、式３からＴ１を算出することができる。そして、算出したＴ１を用いて、無線タグリーダ１Ａと無線タグ２との第１距離Ｄ１を式４から算出することができる。

また、上記式２を変形すると下記式５が得られ、また、式６も成り立つ。
（式５） Ｔ２＝ＴＢ−ＴＴ＋Ｔ３−Ｔ１
（式６） Ｄ２＝Ｃ／Ｔ２

上記式５において、前述の通り、ＴＢはｔ４時点からｔ１１時点までの時間であり、計測可能な時間である。また、ＴＴは、予め記憶されている。また、Ｔ３は、第３距離Ｄ３が予め記憶されていることから、下記式７から算出することができる。なお、Ｔ３は予め記憶しておいてもよい。
（式７） Ｔ３＝Ｃ／Ｄ３

さらに、Ｔ１は、前述の式３から算出することができ、図４において説明したように、無線タグリーダ１Ａは信号送受時間ＴＡを無線送信し、無線タグリーダ１Ｂはその信号送受時間ＴＡを受信している。よって、無線タグリーダ１Ｂは、式３からＴ１を算出することができ、さらに、式５からＴ２を算出することができる。そして、算出したＴ２を用いると、無線タグリーダ１Ｂと無線タグ２との第２距離Ｄ２を式６から算出することができる。

なお、仮に、何らかの理由で、無線タグリーダ１Ａから信号送受時間ＴＡが送信されなかった場合、無線タグリーダ１Ｂは、Ｄ１≒Ｄ２と近似してＤ２を算出する。具体的には、式５において、距離Ｄ１、Ｄ２とそれぞれ１対１の関係にあるＴ１、Ｔ２をＴ１≒Ｔ２とすることで得られる下記式８から、Ｔ２の概算値を算出する。そして、このＴ２の概算値を式６に代入してＤ２を算出する。
（式８） Ｔ２=(ＴＢ−ＴＴ＋Ｔ３)／２

次に、これまでに説明した無線タグ距離算出システムの処理をフローチャートを用いて説明する。図５は無線タグリーダ１Ａの動作を示すフローチャートであり、図６は無線タグ２の動作を示すフローチャートであり、図７は無線タグリーダ１Ｂの動作を示すフローチャートである。まず、無線タグリーダ１Ａの動作を図５を用いて説明する。

無線タグリーダ１Ａは、図５に示す動作を、コントローラ３からの通信測定の指示を受けた場合に開始する。まず、ステップＳ１では、タグＩＤを受信したか否かを判断する。この判断が否定判断である場合には処理を一旦終了する。この場合、所定周期経過後に、再度、図５の処理を最初から実行する。ステップＳ１が肯定判断の場合には、ステップＳ２へ進み、受信したＩＤが距離を測定すべきＩＤか否かを判断する。この判断は、具体的には、受信したＩＤに対して、まだ距離を算出していないかどうか、および、距離を算出してからの経過時間が基準時間を超えているか否かを判断するものである。

ステップＳ２の判断が否定判断である場合にも図８の処理を一旦終了する。一方、ステップＳ２の判断が肯定判断となった場合には、ステップＳ３へ進み、タグコマンドを送信する処理を行う。このタグコマンドは、ＡＣＫを返すことを要求するコマンドと、通信相手となる無線タグ２を特定するＩＤとを含んでいる。また、タグコマンドには、送信元となる無線タグリーダ１ＡのＩＤも含まれている。

続くステップＳ４では、無線タグ２からＡＣＫが返って来るまでの時間を計測するために、内部タイマをリセットする。続くステップＳ５では受信処理を行う。この受信処理は、アンテナ１４によって受信された電波を復調部１２３で復調し、復号部１２１Ｃで復号し、復号した符号を主制御部１１が取得する処理である。

続くステップＳ６では、上記ステップＳ５での受信処理の結果に基づいて、ＡＣＫを受信したか否かを判断する。より正確には、ＡＣＫの受信が完了したか否かを、ＡＣＫの送信完了を示す符号を検知したか否かにより判断する。この判断が否定判断となった場合には、ステップＳ５の受信処理を繰り返す。一方、肯定判断となった場合にはステップＳ７へ進み、内部タイマを停止させる。この時点で停止させられた内部タイマが計測した時間は、図４のＴＡに相当する。よって、ステップＳ２からステップＳ４までの処理が特許請求の範囲の第１時間測定手段に相当する。

続くステップＳ８では、内部タイマによって測定した信号送受時間ＴＡをブロードキャスト送信する。続くステップＳ９では距離算出処理を行う。この距離算出処理は、内部タイマによって測定した信号送受時間ＴＡを前述の式３に代入することで、無線タグリーダ１Ａと無線タグ２との第１距離Ｄ１を算出する処理である。よって、ステップＳ９は特許請求の範囲の第１距離算出手段に相当する。この処理を行った後は、所定周期経過後にステップＳ１以下を再度実行する。

次に、無線タグ２の動作を図６を用いて説明する。無線タグ２は、図６に示す処理を逐次繰り返している。まず、ステップＳ１１では受信処理を行う。この受信処理は、図５のステップＳ５と同様の処理である。続くステップＳ１２では、コマンドを受信したか否かを判断する。この判断が否定判断となった場合には、ステップＳ１８に進み、所定の時間経過するまでステップＳ１１の受信処理を繰り返すとともに、所定の時間が経過したら、ステップＳ１９にて、記憶しているタグＩＤを送信する。一方、ステップＳ１２で肯定判断となった場合にはステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、受信したタグコマンドが自分宛か否かを、タグコマンドに含まれているＩＤに基づいて判断する。この判断が否定判断となった場合にもステップＳ１１へ戻る。一方、ステップＳ１３も肯定判断となった場合、ステップＳ１４へ進み、受信したコマンドに特定フレームが含まれているか否かを判断する。この特定フレームとは、ＡＣＫをＴｒｅｓ期間という一定期間で送信することを要求するフレームである。

このステップＳ１４の判断が否定判断である場合には、ステップＳ１７へ進み、受信したコマンドに従って処理を行う。一方、ステップＳ１４が肯定判断である場合には、ステップＳ１５に進み、コマンドの受信を完了してから時間Ｔｔａｇが経過するまで待つ。なお、コマンドの受信完了は、コマンドに含まれる送信完了を示す符号を検知することにより判断する。

続くステップＳ１６では、特定のＡＣＫ応答、すなわち、予め定められたＴｒｅｓ期間でＡＣＫ応答を送信する処理を行う。このステップＳ１６を実行後は、ステップＳ１４が否定判断となった場合と同様に、ステップＳ１７へ進み、受信したコマンドに従って処理を行う。

次に、無線タグリーダ１Ｂの動作を図７を用いて説明する。無線タグリーダ１Ｂは、図７に示す動作を、コントローラ３からの傍受測定の指示を受けた場合に開始する。なお、コントローラ３からは、上記指示とともに、無線タグ２のＩＤおよびその無線タグ２と通信を行う無線タグリーダのＩＤも送信される。

まず、ステップＳ２１では受信処理を行う。この受信処理の内容は図５のステップＳ５と同じである。続くステップＳ２２では、コマンドを受信したか否かを判断する。正確には、コマンドの送信完了を示す符号を検知したか否かを判断する。この判断が否定判断である場合にはステップＳ２１へ戻る。一方、肯定判断である場合には、ステップＳ２３へ進み、受信したコマンドが無線タグリーダ１Ａが送信したものであるか否かを、受信したコマンドに含まれている送信元を示すＩＤに基づいて判断する。この判断が否定判断である場合にも、ステップＳ２１へ戻る。

一方、ステップＳ２３の判断も肯定判断となった場合、ステップＳ２４へ進み、受信したコマンドが無線タグ２宛であるか否かを、通信相手を示すＩＤに基づいて判断する。このステップＳ２４の判断が否定判断である場合にも、ステップＳ２１へ戻る。ステップＳ２４の判断が肯定判断である場合には、ステップＳ２５へ進み、受信したコマンドに特定フレームが含まれているか否かをさらに判断する。この特定フレームは、図６のステップＳ１４と同じ意味である。

ステップＳ２５の判断が否定判断である場合にもステップＳ２１へ戻る。一方、ステップＳ２５も肯定判断となった場合には、ステップＳ２６へ進んで、内部タイマをリセットする。その後、ステップＳ２７へ進み、受信処理を行う。この受信処理は、ステップＳ２１と同様の処理である。

続くステップＳ２８では、上記ステップＳ２７での受信処理の結果に基づいて、ＡＣＫを受信したか否かを判断する。より正確には、ＡＣＫの受信が完了したか否かを、ＡＣＫの送信完了を示す符号を検知したか否かにより判断する。この判断が否定判断である場合には、ステップＳ２７へ戻る。一方、肯定判断である場合には、ステップＳ２９へ進み、内部タイマを停止させる。この時点で停止させられた内部タイマが計測した時間は、図４のＴＢに相当する。よって、ステップＳ２６からステップＳ２９までの処理が特許請求の範囲の第２時間測定手段に相当する。

その後、ステップＳ３０へ進み、再び受信処理を行う。ここでの受信処理は、予め設定された一定期間行う。その後、ステップ３１へ進む。ステップＳ３１では、ステップＳ３０の受信処理の結果として受信した信号が、無線タグリーダ１Ａからの信号であるか否かを判断する。この判断が否定判断である場合にはステップＳ３４へ進む。一方、ステップＳ３１が肯定判断である場合には、ステプＳ３２へ進む。ステップＳ３２では、受信したデータが信号送受時間ＴＡを示すものであるか否かを判断する。この判断が否定判断である場合にもステップＳ３４へ進む。

一方、ステップＳ３２も肯定判断である場合には、特許請求の範囲の第２距離算出手段に相当するステップＳ３３へ進み、距離Ｔ２の算出処理を行う。ここでの距離算出処理は、具体的には、まず、無線タグリーダ１Ａから受信した信号送受時間ＴＡ、および、予め記憶しているＴＴを前述の式３に代入することにより時間Ｔ１を算出する。次に、算出したＴ１、内部タイマによって計測した傍受信号間時間ＴＢ、および、予め記憶しているＴＴ、Ｔ３を前述の式５に代入することにより時間Ｔ２を算出する。そして、算出した時間Ｔ２および予め記憶している光速Ｃを式６に代入することにより、第２距離Ｄ２を算出する処理である。このステップＳ３３を終了後は、ステップＳ２１へ戻る。

一方、ステップＳ３１の判断またはステップＳ３２の判断が否定判断である場合、すなわち、無線タグリーダ１Ａから信号送受時間ＴＡを受信できなかった場合には、ステップＳ３４において概算距離算出処理を行う。この概算距離算出処理は、Ｔ１≒Ｔ２とするものであり、内部タイマによって計測した傍受信号間時間ＴＢ、および、予め記憶しているＴＴ、Ｔ３を前述の式８に代入することにより時間Ｔ２を算出し、算出した時間Ｔ２および予め記憶している光速Ｃを式６に代入することにより、第２距離Ｄ２を算出する処理である。ステップＳ３４を終了後もステップＳ２１へ戻る。

以上、説明した第１実施形態によれば、無線タグリーダ１Ａは、無線タグ２と通信を行って信号送受時間ＴＡから無線タグ２との第１距離Ｄ１を算出するが、無線タグリーダ１Ｂは、無線タグリーダ１Ａと無線タグ２との通信を傍受することで、無線タグ２との第２距離Ｄ２を算出する。すなわち、無線タグリーダ１Ｂは、無線タグリーダ１Ａおよび無線タグ２がそれぞれ相手に送信する信号を傍受し、無線タグリーダ１Ａから無線タグ２に送信されたタグコマンドの受信（傍受）が完了してから、無線タグ２から無線タグリーダ１Ａに送信されたＡＣＫの受信（傍受）が完了するまでの傍受信号間時間ＴＢを計測し、その計測した傍受信号間時間ＴＢと、予め記憶している無線タグ２の信号応答完了時間ＴＴと、無線タグリーダ１Ａと無線タグリーダ１Ｂとの第３距離Ｄ３、さらに、無線タグリーダ１Ａから送信される第１距離Ｄ１とを用いて、無線タグリーダ１Ｂと無線タグ２との間の第２距離Ｄ２を算出する。これにより、無線タグリーダ１Ｂは、無線タグ２の通信を行うことなく、無線タグ２との第２距離Ｄ２を算出することができる。よって、無線タグ２の電池消耗を抑制することができる。

また、この第１実施形態によれば、無線タグリーダ１Ａから信号送受時間ＴＡを受信することができない場合には、Ｄ１≒Ｄ２と近似することで、信号送受時間ＴＡを用いることなく第２距離Ｄ２を算出するので、信号送受時間ＴＡを受信することができなくても、第２距離Ｄ２を算出することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、無線タグリーダ１Ａが、前述した図５に代えて、図８の処理を実行する点が第１実施形態と異なるのみである。

図８において、まず、ステップＳ４１では、タグＩＤを受信したか否かを判断する。この判断が否定判断である場合には処理を一旦終了する。この場合、所定周期経過後に、再度、図８の処理を最初から実行する。ステップＳ４１が肯定判断の場合には、ステップＳ４２へ進み、図５のステップＳ２と同様に、受信したＩＤが距離を測定すべきＩＤか否かを判断する。この判断が否定判断である場合にも図８の処理を一旦終了する。一方、肯定判断である場合にはステップＳ４３へ進む。

続くステップＳ４３では、距離計測処理を実行する。この距離計測処理は、前述した図５のステップＳ３〜Ｓ９の処理であり、第１距離Ｄ１を算出する。また、この距離計測処理は、特許請求の範囲の第１距離関連値決定処理に相当する。続くステップＳ４４では、上記ステップＳ４３の処理で算出した第１距離Ｄ１を保存する。そして、続くステップＳ４５では、第１距離Ｄ１の算出が初期判定回数として設定された３回完了したか否かを判断する。この判断が否定判断である場合にはステップＳ４３へ戻り、距離計測処理を再び行う。

一方、ステップＳ４５が肯定判断となった場合にはステップＳ４６へ進む。ステップＳ４６では、保存した３回分の第１距離Ｄ１のうち、最大値と最小値との差を距離誤差として算出する。

続くステップＳ４７は特許請求の範囲の誤差判定手段に相当し、ステップＳ４６が算出した距離誤差が予め設定した許容値以下であるか否かを判断する。この判断が肯定判断の場合には、ステップＳ４８へ進み、３回分保存されている第１距離Ｄ１から、最終的な第１距離Ｄ１を決定する。この最終的な第１距離Ｄ１は、たとえば、３回分の平均でもよいし、或いは、３回の中央値でもよい。また、３回のうちの最新値でもよい。

そして、続くステップＳ４９では、上記ステップＳ４８で決定した第１距離Ｄ１に対応する信号送受時間ＴＡを算出し、この算出した信号送受時間ＴＡをブロードキャスト送信する。信号送受時間ＴＡが無線送信されると、無線タグリーダ１Ｂは、この信号送受時間ＴＡを受信し、受信した信号送受時間ＴＡを用いて第２距離Ｄ２を算出する。

ステップＳ４７が否定判断の場合はステップＳ５０へ進む。ステップＳ５０では、予め設定された測定制限回数に到達したか否かを判断する。この判断が肯定判断である場合には、この図８に示す処理を終了する。従って、ステップＳ５０が否定判断となった場合には、無線タグリーダ１Ａは信号送受時間ＴＡを送信しないことになる。この場合、無線タグリーダ１Ｂは信号送受時間ＴＡを受信できないことから、図７のステップＳ３４の概算距離算出処理を実行して概算値の第２距離Ｄ２を算出する。

ステップＳ５０が否定判断である場合にはステップＳ５１へ進む。ステップＳ５１では、ステップＳ４３と同じ距離計測処理を実行して第１距離Ｄ１を算出する。続くステップＳ５２では、直前のステップＳ５１で算出した第１距離Ｄ１を新算出値として保存する。

そして、ステップＳ５３では、新算出値が、保存している３回分の第１距離Ｄ１の最小値から最大値によって定まる範囲内であるか否かを判断する。この判断が否定判断である場合には、前述のステップＳ５０に戻る。

ステップＳ５３が肯定判断である場合には、ステップＳ５４へ進み、最大値−新算出値が、新算出値−最小値よりも小さいか否かを判断する。この判断は、最大値、最小値にうち、より距離誤差（＝最大値−最小値）が小さくなる側と新算出値を置き換えるための判断である。この判断が肯定判断の場合にはステップＳ５５に進み、新算出値を新たな最小値とする。一方、否定判断の場合にはステップＳ５６に進み、新算出値を新たな最大値とする。これらステップＳ５５またはＳ５６を実行した後は、ステップＳ４６以下を繰り返し実行する。この繰り返しにより、距離誤差が許容値以下となるか、測定制限回数に到達するまで、第１距離Ｄ１の計測が繰り返されることになる。

以上、説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、ステップＳ４６において第１距離の誤差の大きさを判定し、その誤差が許容値以下となった精度のよい第１距離Ｄ１に対応する信号送受時間ＴＡを無線タグリーダ１Ｂへ送信している。そのため、無線タグリーダ１Ｂは、この信号送受時間ＴＡを利用した第２距離Ｄ２の算出精度が向上する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態では、無線タグリーダ１Ａは、信号送受時間ＴＡをブロードキャスト送信していたが、通信相手の無線タグリーダ１Ｂを指定して信号送受時間ＴＡを送信してもよい。また、無線タグリーダ１Ａと無線タグリーダ１Ｂとの間を有線接続接続して、有線にて信号送受時間ＴＡを送信していもよい。

また、前述の実施形態では、無線タグリーダ１Ａは、信号送受時間ＴＡを送信していたが、これに代えて、第１距離Ｄ１、第１遅延時間Ｔ１を送信するようにしてもよい。また、前述の実施形態では、無線タグリーダ１Ｂは、信号応答完了時間ＴＴを記憶していたが、前述したように信号応答完了時間ＴＴは信号処理時間Ｔｔａｇと信号送信時間Ｔｒｅｓの和であることから、信号応答完了時間ＴＴを直接は記憶せず、これらと信号処理時間Ｔｔａｇと信号送信時間Ｔｒｅｓをそれぞれ記憶することにより、実質的に信号応答完了時間ＴＴを記憶するようにしてもよい。

１：無線タグリーダ、 ２：無線タグ、 ３：コントローラ、 １１：主制御部、 １１Ａ：メモリ、 １１Ｂ：タイマ、 １２：通信制御部、 １２１：ベースバンド部、 １２１Ａ：符号部、 １２１Ｂ：復号部、 １２１Ｃ：制御部、 １２２：送信アナログ回路、 １２２Ａ：変調部、 １２２Ｂ：増幅部、 １２３：復調部、 １２４：キャリアセンス部、 １３：時間測定部、 １４：アンテナ、 ２１：主制御部、 ２２：通信制御部、 ２４：アンテナ、 ２５：表示部、 ２６：ブザー、 ２７：ＬＥＤ、 ２８：内蔵電源

Claims (6)

1. 無線タグと、その無線タグとの間で通信を行う第１無線タグリーダおよび第２無線タグリーダとを備え、前記第１無線タグリーダと前記無線タグとの間の距離および前記第２無線タグリーダと前記無線タグとの間の距離をそれぞれ算出する無線タグ距離算出システムであって、
   前記第１無線タグリーダは、前記無線タグに対して距離測定用コマンドを送信するとともに、その距離測定用コマンドに応答して前記無線タグから送信された応答信号を受信し、
   前記無線タグは、前記距離測定用コマンドを受信し、受信完了時点から予め設定された信号応答完了時間で前記応答信号の送信を完了し、
   前記第２無線タグリーダは、前記第１無線タグリーダが送信した距離測定用コマンドを受信するとともに、前記無線タグが送信した応答信号を受信し、
   さらに、前記第１無線タグリーダは、
   前記距離測定用コマンドの送信を完了してから前記応答信号の受信が完了するまでの信号送受時間を測定する第１時間測定手段と、
   その第１時間測定手段が測定した信号送受時間から、第１無線タグリーダと無線タグとの第１距離を算出する第１距離算出手段とを有し、
   前記第２無線タグリーダは、
   前記距離測定用コマンドの受信を完了してから前記応答信号の受信が完了するまでの傍受信号間時間を測定する第２時間測定手段と、
   その第２時間測定手段が測定した傍受信号間時間と、予め記憶している前記無線タグの信号応答完了時間と、第１無線タグリーダと第２無線タグリーダとの距離とから、第２無線タグリーダと無線タグとの第２距離を算出する第２距離算出手段とを有する
   ことを特徴とする無線タグ距離算出システム。
2. 請求項１において、
   前記第１無線タグリーダは、前記第１距離算出手段が算出した第１距離に関連する第１距離関連値を前記第２無線タグリーダに送信し、
   前記第２無線タグリーダは、
   前記第１距離関連値を受信し、
   前記第２距離算出手段は、前記傍受信号間時間、信号応答完了時間に加えて、前記第１距離関連値を用いて、前記第２距離を算出することを特徴とする無線タグ距離算出システム。
3. 請求項２において、
   前記第２無線タグリーダは、前記第１無線タグリーダが送信する距離測定用コマンドまたは前記無線タグが送信する応答信号を受信してから、所定時間内に、前記第１距離関連値を受信したか否かを判断し、
   前記第２距離算出手段は、前記第１距離関連値が受信できない場合に、前記第１距離と前記第２距離とが等しいと近似して前記第２距離を算出することを特徴とする無線タグ距離算出システム。
4. 請求項２または３において、
   前記第１無線タグリーダは前記第１距離関連値を無線送信し、
   前記第２無線タグリーダは、前記第１無線タグリーダから無線送信された第１距離関連値を受信することを特徴とする無線タグ距離算出システム。
5. 請求項２〜４のいずれか１項において、
   第１無線タグリーダは、前記距離測定用コマンドの送信および前記応答信号の受信を行い、その後、前記第１時間測定手段により前記信号送受時間を測定し、前記第１距離関連値を決定する第１距離関連値決定処理を、予め設定された初期判定回数繰り返し、
   前記第１距離関連値決定処理が前記初期判定回数を以上となった場合には、前記第１距離関連値の誤差が予め設定された許容値以下であるか否かを、第１距離関連値決定処理毎に判定する誤差判定手段をさらに備え、
   前記誤差判定手段により、前記第１距離関連値の誤差が許容値よりも大きいと判定された場合には、前記第１距離関連値決定処理を再度実行し、前記誤差判定手段により前記第１距離関連値の誤差が予め設定された許容値以下であると判定された場合に、前記第１距離関連値を送信することを特徴とする無線タグ距離算出システム。
6. 無線タグとの間の距離を算出する無線タグリーダであって、
   他の無線タグリーダが前記無線タグに対して送信する距離測定用コマンド、および、その距離測定用コマンドに応答して前記無線タグが前記他の無線タグリーダに送信した応答信号を受信し、
   前記距離測定用コマンドの受信を完了してから、前記応答信号の受信が完了するまでの傍受信号間時間を測定する時間測定手段と、
   その時間測定手段が測定した傍受信号間時間と、予め記憶している前記無線タグの信号応答完了時間と、前記他の無線タグリーダと自身との距離とから、自身と無線タグとの距離を算出する距離算出手段とを有することを特徴とする無線タグリーダ。

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