JP2012090254A - 無線タグリーダ、監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 電波を反射する障害物が存在しても正確に無線タグの方向を推定できる無線タグリーダを提供する。
【解決手段】アレーアンテナの指向性を各設定角度に設定したときの電力強度（受信電力測定値）の測定結果（測定パターン）を基準電力パターンと対比して誤差を算出することで相関を求め（Ｓ１００）、誤差の最小値となる方向を無線タグの方向（到来方位）と推定するため（Ｓ５４）、指向性がシャープでないアレーアンテナを用いて正確に無線タグの方向（到来方位）を推定できる。ここで、測定した電力強度（受信電力測定値）のパターン（測定パターン）と基準電力パターンとの誤差を算出する際に、アレーアンテナの置かれる実際の環境に適合させるために各設定角度毎に重み付けの設定値を反映しているため、電波を反射する障害物などが存在しても正確に無線タグの方向を推定できる。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、無線タグの方向（到来方位）を推定できる無線タグリーダ、及び、該無線タグリーダを用いる監視システムに関するものである。

電波を利用して無線タグを読み取る無線タグシステムは様々な用途で使用されつつあり、このシステムの主要素である無線タグリーダは広範な用途に適用し得るように高機能化が求められている。高機能化の例としては、例えば、無線タグを単純に読み取るだけではなく、その無線タグがどの方向に存在し得るかを特定可能とし、無線タグ所持者の探索に利用したり、無線タグ所持者が適正な方向に存在するか否かの判断に利用したりすることが考えられつつある。

無線タグの方向の特定に関連する技術としては、例えば特許文献１のようなものが提案されている。この特許文献１では、複数のアンテナ素子を備えて指向特性を変化させることができるアレーアンテナを用いた電波到来方向探知方法が開示されており、該電波到来方向探知方法では、全方向角３６０度を１２分割したビーム切り替えにより電波の到来方向を推定する手法を用いている。具体的には、ビーム切り替えによって得られた複数の受信電力パターンを、予め用意しておいた方向毎の信号電力パターンと相関をとり、相関が最大となる角度を到来方向と推定している。

特開２００４−２５７８２０号公報

ところで、無線タグの方向を推定し得る無線タグシステムを更に発展させた構成として、上記無線タグリーダを、監視領域内の物体の距離と方向とを測定可能なレーザセンサと併用し、監視領域内に進入した人が無線タグを携帯しているか否かを判別し、携帯していない場合に警告を行う監視システムが考えられる。該監視システムによって進入者を監視する場合、例えば、レーザセンサによって監視領域内に進入した人の距離と方向とを検出すると共に、方向推定可能な無線タグリーダによって無線タグの方向を推定し、レーザセンサが検出した進入者の方向と無線タグリーダによって推定された無線タグの方向とが一致している場合に、進入者が無線タグを携帯していると判断する。他方、無線タグからの応答が無い場合、或いは無線タグからの応答があってもレーザセンサで検出した方向と一致しない場合には、進入者が無線タグを携帯していないと判断し、警告を発することでその旨を外部に報知することができる。

このような監視システムを構築する場合、レーザセンサでは正確に監視領域内の進入者の距離と方向とを測定できるため、進入者が無線タグを携帯しているか否かの判断の信頼性は、無線タグリーダが正確に無線タグの方向を推定できるか否かに掛ってくる。しかしながら、従来の方向推定可能な無線タグリーダでは、環境によっては無線タグの方向をそれほど正確に推定できない場合があり、上記のような監視システム、或いは同様に信頼性が要求されるシステムに適用し難い場合があった。

例えば、特許文献１の電波到来方向探知方法では、電波反射物や電波干渉物の無い環境（例えば暗室内実験等）ではある程度の精度を得ることができる。しかしながら、このような方法を電波反射物、電波干渉物が存在する実際の監視システムに適用した場合、無線タグからの電波方向以外の要素（電波反射物からの反射電波や電波干渉物による電波干渉）が測定パターン（受信電力パターン）に影響を及ぼすことになるため、得られた測定パターン（受信電力パターン）が無線タグからの電波のみを強く反映した波形とならない場合があり、無線タグが存在する方向の基準電力パターン（信号電力パターン）と相関が低くなってしまう場合がある。このような現象が生じると、無線タグの方向を精度高く推定することが難しくなってしまうため、上記のように信頼性が要求されるシステムでは特に改善が要求される。

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、その目的とするところは、無線タグとの間で送受信される電波に対して反射、干渉等の影響を及ぼす物体が通信エリア内に存在する環境であっても、その物体が検出に関与する度合を低減させやすく、より正確に無線タグの方向（到来方位）を推定できる無線タグリーダ、及び、該無線タグリーダを用いる監視システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、
無線タグの電波を受信し、その到来方位を推定する無線タグリーダであって、
指向性を複数の設定角度に切り替え可能に構成されたアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段と、
前記アレーアンテナによって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段と、
前記指向性切替手段が前記アレーアンテナの設定角度を１周期分切り替え走査したときに、前記受信強度測定手段によって測定された１周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段と、
を備え、
前記方向推定手段は、
各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段と、
各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する重み付け設定手段と、
を備え、
到来方位毎の前記基準電力パターンと測定された前記電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた前記重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
無線タグの電波を受信し、その到来方位を推定する無線タグリーダであって、
指向性を複数の設定角度に切り替え可能に構成されたアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段と、
前記アレーアンテナによって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段と、
前記指向性切替手段が前記アレーアンテナの設定角度を１周期分切り替え走査したときに、前記受信強度測定手段によって測定された１周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段と、
を備え、
前記方向推定手段は、
周波数を指示する所定コマンドを送信するコマンド送信手段と、
前記所定コマンドで指示された周波数で前記無線タグから返信された応答電波の電力強度が前記受信強度測定手段によって測定されたときに、その測定された前記電力強度に基づいて前記無線タグの到来方位を検出する方向検出手段と、
を備え、
前記指向性切替手段は、指向性を順次切り替える切替動作を異なる周波数で複数回行い、
前記受信強度測定手段は、周波数の異なる各切替動作毎に、前記応答電波の電力強度を各設定角度で測定しており、
前記方向検出手段は、前記受信強度測定手段によって周波数毎に測定された各設定角度の前記電力強度に基づいて前記無線タグの到来方位を検出することを特徴とする。

請求項１の無線タグリーダでは、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターン（指向性が各設定角度に設定されたときに想定される電力強度パターン）を基準電力パターンとして到来方位毎（即ち設定角度毎）に用意しておくことで、実際に測定されたパターン（アレーアンテナの指向性を各設定角度に切り替えたときの測定で得られる測定パターン）が各到来方位の基準電力パターンとどの程度相違しているかを誤差として把握することができる。そして、この方法では、到来方位毎（即ち設定角度毎）に設けられた基準電力パターンの内、得られた測定パターンとの誤差が小さくなるパターンについての設定角度が無線タグの方向（到来方位）である可能性が極めて高くなるため、このようなパターンを特定することで無線タグの到来方位をより正確に検出できる。特に、この方法では、無線タグの方位を推定する上で、得られた測定パターン全体を評価に用いることができるため、単純に最大電力値のみで方位を推定する方法（指向性の切り替え毎に得られる電力値が最大となる方位を無線タグの方位と推定する方法）と比較して、突発的なノイズデータ等に起因する方向（到来方位）の誤検出が生じ難く、無線タグの到来方位をより正確に推定しやすくなる。
その上、本発明では、指向性を各設定角度に切り替えたときの各電力強度（受信電力測定値）を一律に誤差算出に用いるのではなく、設定角度毎に設定された重み付けを反映させて誤差を算出することができるため、例えば、障害物からの反射電波を抑えるような重み付けを設定することで、このような反射電波に起因する到来方位の誤検出を排除しやすくなる。

また、アレーアンテナの指向性を切り替えながら無線タグの方向（到来方位）を検出する場合、電波を反射する障害物が存在する環境下では、無線タグから直接受信する電波に加え、障害物で反射した電波の影響が問題となり、このような複数経路（マルチパス）が生じると、無線タグの方向（到来方位）を正確に検出できなくなる虞がある。請求項２では、このような問題に対し、異なる周波数の電波を用いた場合の受信環境の変化を利用して、複数経路（マルチパス）の影響が少ない受信環境を生じさせやすくすることができ、周波数毎に測定された各設定角度の電力強度に基づいて無線タグの方向をより精度高く検出することができる。

請求項３の発明では、前記方向検出手段は、前記受信強度測定手段によって周波数毎にそれぞれ測定された前記各設定角度の前記電力強度を設定角度毎に統計処理を行い、設定角度毎に得られた統計処理結果を前記各設定角度それぞれの電力強度とする統計処理手段を備え、前記統計処理手段によって得られた前記各設定角度の前記電力強度に基づいて前記無線タグの到来方位を検出している。
このようにすると、各設定角度毎に統計処理を行って複数データを反映した電力強度を求めることができ、単一のデータに起因する悪影響（ノイズ等）を抑えた信頼性の高い電力強度（受信電力測定値）を用いやすくなる。

請求項４の発明では、前記統計処理手段は、前記受信強度測定手段によって周波数毎に測定された前記各設定角度の前記電力強度を設定角度毎に平均化し、設定角度毎に得られた平均化結果を前記各設定角度の前記電力強度としている。
このようにすると、各設定角度毎に、ノイズ等の影響をより抑え且つ無線タグの方向（到来方位）をより反映した信頼性の高い電力強度（受信電力測定値）を用いやすくなる。

請求項５の発明では、前記方向推定手段は、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段と、各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する重み付け設定手段と、到来方位毎の前記基準電力パターンと測定された前記電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた前記重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定している。この構成によれば、請求項２の特徴を有しつつ、請求項１の効果をも奏することができる。

請求項６の無線タグリーダは、アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の存在している角度に相関する値を重み付けの設定値とするため、該障害物の影響を排除して正確に無線タグの方向を推定できる。

請求項７の無線タグリーダは、アレーアンテナに対して電波を反射する障害物のアレーアンテナまでの距離、又は、該障害物の材質に相関する値を重み付けの設定値とするため、該障害物までの距離、材質に適切に対応させ影響を排除し、正確に無線タグの方向を推定できる。

請求項８の無線タグリーダは、各設定角度の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、特定の誤差値で、誤差関数に対して横軸に平行な線を引き、該線と当該誤差関数との交点をつなぐ線分の半分の位置における角度を、誤差の最小値となる無線タグの方向（到来方位）と推定する。即ち、アレーアンテナで、指向性を出し得る測定可能な角度は物理的に限定されるが、測定可能な角度と角度との間でも、無線タグの方向（到来方位）を推定することが可能となる。

請求項９の無線タグリーダは、電力強度（受信電力測定値）を測定する設定角度は３６０度／Ｎ毎であるが、３６０度／Ｎ毎の間の角度でも、無線タグの方向（到来方位）を推定することが可能となる。

請求項１０の無線タグリーダは、各設定角度の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、誤差が最小となるピーク値の両隣の値の内、誤差の小さい方の値と、該誤差の小さい方の隣であって、誤差の大きかった方の反対側の隣の値とをつないだ線分を延長させ、次に、該誤差の大きかった方の値と、該誤差の大きかった方への隣の値とをつないだ線分を延長させ、両線分の交点を、誤差の最小値となる無線タグの方向と推定する。即ち、アレーアンテナで、指向性を出し得る測定可能な角度は物理的に限定されるが、測定可能な角度と角度との間でも、無線タグの方向（到来方位）を推定することが可能となる。

請求項１１の発明では、前記アレーアンテナが、部分的に設置物によって囲まれると共に前記設置物の領域外が開放してなる空間内に配置された場合に、前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記設置物に向かう設定角度の重み付けが、前記設置物の領域外の開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されている。
この構成では、設置物によって部分的に囲まれるような空間内で無線タグを検出する場合において、例えば無線タグの所持者がアレーアンテナ側に近づこうとするときに、この無線タグの電波が設置物で反射して生じる反射波の重みを相対的に小さくし、無線タグからの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、反射波に対応する基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、タグ方向（直接波の方向）に対応する基準電力パターンとの誤差をより小さく際立たせて正確に方向を推定することができる。

請求項１２の発明では、前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と当該隣接壁と対向する対向壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記隣接壁に向かう設定角度又は前記対向壁に向かう設定角度の重み付けが、前記隣接壁及び前記対向壁が配置されない開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されている。
この構成では、無線タグの電波が隣接壁や対向壁で反射して生じる反射波の重みを相対的に小さくし、無線タグからの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、反射波に対応する基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、タグ方向（直接波の方向）に対応する基準電力パターンとの誤差をより小さく際立たせて正確に方向を推定することができる。

請求項１３の発明では、前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と当該隣接壁に対して交差する方向に延びる遮蔽壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記隣接壁に向かう設定角度又は前記遮蔽壁に向かう設定角度の重み付けが、前記遮蔽壁と対向する側に構成される開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されている。
この構成では、無線タグの電波が隣接壁や遮蔽壁で反射して生じる反射波の重みを相対的に小さくし、無線タグからの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、反射波に対応する基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、タグ方向（直接波の方向）に対応する基準電力パターンとの誤差をより小さく際立たせて正確に方向を推定することができる。

請求項１４の発明では、前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と、当該隣接壁と対向する対向壁と、当該隣接壁に対して交差する方向に延びる遮蔽壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記遮蔽壁に向かう設定角度の重み付けが、前記遮蔽壁と対向する側に構成される開放空間に向かう設定角度、前記隣接壁に向かう設定角度、及び前記対向壁に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されている。
この構成では、無線タグの所持者が遮蔽壁の反対側（開放空間側）からアレーアンテナ側に近づこうとするときに、この無線タグの電波が遮蔽壁で反射して生じる反射波の重みを特に小さくし、無線タグからの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、無線タグの所持者が遮蔽壁の反対側からアレーアンテナ側に近づこうとするときに、反射波の方向（即ち遮蔽壁の方向）の基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、正規のタグ方向とは全く異なる遮蔽壁側をタグ方向と推定するといった大きな角度誤差が生じにくくなる。

請求項１６の監視システムは、レーザセンサで検出された物体の距離と方向に応じて重み付けの設定値を調整する。このため、例えば、無線タグリーダの監視領域内にトラック等が駐車した際にも、これをレーザセンサで検出し、該トラックによる電波反射の影響を排除し、無線タグリーダで無線タグの方向を推定できるよう自動的に対応できる。

本発明の第１実施形態に係る監視システムの模式図である。 第１実施形態の無線タグリーダの電気的構成を示すブロック図である。 アレーアンテナの構成を示す説明図である。 第１実施形態の無線タグの電気的構成を示すブロック図である。 第１実施形態の無線タグリーダが電波反射物の無い場所に設置された際に、侵入者の無線タグの方向（到来方位）を検出する場合の説明図である。 図６（Ａ）は、３０度の方向（到来方位）に侵入者（無線タグ）があった場合の受信電界強度の測定値のグラフであり、図６（Ｂ）は、上述したアレーアンテナ１０の指向性を方位角（設定角度）−６０度、−３０度、０度、３０度、６０度（α）に設定して測定したアンテナ特性値を示すグラフである。 図６（Ａ）に示す受信電界強度に対して、図６（Ｂ）に示す電力相関パターンで相関値（誤差）を算出した結果を示す図表である。 受信電界強度を点線で、相関値（誤差）を実線で示すグラフである。 第１実施形態の無線タグリーダが実際の住宅の玄関に取り付けられ、侵入者の無線タグの方向（到来方位）を検出する場合の説明図である。 背面側（２４０度〜３３０度）に住宅が存在する場合に、３０度の方向（到来方位）に侵入者（無線タグ）があったときの受信電界強度の測定値を点線で、相関値（誤差）の算出結果を実線で示すグラフである。 受信電界強度に重み付けを行い、電力相関パターンで相関値（誤差）を算出した結果を示す図表である。 受信電界強度の測定値を点線で示すと共に、重み付けを行った相関値（誤差）の算出結果を実線で示すグラフである。 監視システムのコントローラによる処理を示すフローチャートである。 無線タグリーダによる無線タグの方向推定処理を示すフローチャートである。 図１４中の相関誤差計算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 無線タグでの処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の第１改変例で相関値からピークを求める方法を示すグラフである。 第１実施形態の第２改変例で相関値からピークを求める方法を示すグラフである。 第２実施形態の無線タグリーダが侵入者の無線タグの方向（到来方位）を検出する場合の説明図である。 第２実施形態での重み付けを行うための設定値を示す図表である。 第３実施形態の無線タグリーダが侵入者の無線タグの方向（到来方位）を検出する場合の説明図である。 第３実施形態に係る無線タグリーダが監視領域内の反射物を検出して重み付けを自動設定する処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の無線タグリーダに設定した重み付けの値を示す図表である。 第４実施形態の無線タグリーダによる無線タグの方向推定処理を示すフローチャートである。 図２４における方向探索通信処理の流れを例示するフローチャートである。 第４実施形態において無線タグと無線タグリーダとの間で行われる通信流れを説明する説明図である。 （Ａ）は、自主発信のときに無線タグから無線タグリーダへ送信されるレスポンスフレームを概念的に説明する説明図である。（Ｂ）は、無線タグリーダから無線タグへ送信されるコマンドフレームを概念的に説明する説明図である。（Ｃ）は、無線タグからのコマンド送信に応じて無線タグから無線タグリーダへ送信されるレスポンスフレームである。 第４実施形態の改変例１において、設定角度毎に得られた電波強度（電力強度）に基づいて設定角度毎に統計処理（平均値算出処理）を行った結果を概念的に説明する説明図である。 図２９（Ａ）は、第５実施形態の無線タグリーダが隣接壁及び遮蔽壁に囲まれる環境に設けられ、この無線タグリーダによって無線タグの方向（到来方位）を推定する例を説明する説明図である。図２９（Ｂ）は、開放空間側から進入する無線タグから送信される直接の電波の向きと、この電波が遮蔽壁で反射したときの反射波の向きとを説明する説明図である。 図３０（Ａ）は、図２９の環境において、最大電力法によって方向（到来方位）を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図３０（Ｂ）は、図２９の環境において、方向毎（設定角度毎）の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図３０（Ｃ）は、図２９の環境において、方向毎（設定角度毎）に重み付けを設定して電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の推定結果を示すグラフである。 図３１は、第５実施形態の変更例１に係るものであり、図２９とは異なる環境に設けられた無線タグリーダによって無線タグの方向（到来方位）を推定する例を説明する説明図である。 図３２（Ａ）は、図３１の環境において、方向毎（設定角度毎）の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図３２（Ｂ）は、図３１の環境において、方向毎（設定角度毎）に重み付けを設定して電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の推定結果を示すグラフである。 図３３は、第５実施形態の変更例２に係るものであり、図２９とは異なる環境に設けられた無線タグリーダによって無線タグの方向（到来方位）を推定する例を説明する説明図である。 図３４（Ａ）は、図３３の環境において、方向毎（設定角度毎）の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図３４（Ｂ）は、図３３の環境において、方向毎（設定角度毎）に重み付けを設定して電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の推定結果を示すグラフである。 図３５は、図２９の環境において第１実施形態と同様の電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の、遮蔽壁の方向（設定角度）の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。 図３６は、図３１の環境において第１実施形態と同様の電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の、遮蔽壁の方向（設定角度）の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。 図３７は、図３３の環境において第１実施形態と同様の電力相関パターン法で方向（到来方位）を推定した場合の、遮蔽壁の方向（設定角度）の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。 図３８（Ａ）は、ある方向（到来方位）に存在する無線タグを検出したときの測定パターンと、その方向に対応する設定角度の基準パターンとのマッチング誤差に対して角度毎に重み付けして補正した場合について説明する説明図であり、図３８（Ｂ）は、その場合のマッチング処理の結果を説明する説明図である。 図３９（Ａ）は、ある方向（到来方位）に存在する無線タグを検出したときの測定パターンにおいて、各設定角度の電力強度に対して設定角度毎に重み付けして補正した場合について説明する説明図であり、図３９（Ｂ）は、その場合のマッチング処理の結果を説明する説明図である。 図４０は、他の実施形態に係るものであり、無線タグリーダが図２９とは異なる環境に設けられ、この無線タグリーダによって無線タグの方向（到来方位）を推定する例を説明する説明図である。

[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態に係る監視システムの模式図である。
監視システムは、無線タグの方向（到来方位）を推定できる無線タグリーダ１００と、監視領域内の物体の距離と方向とを測定するレーザセンサ２００とを併用し、監視領域内に侵入した人が無線タグ４００を携帯しているか否かをコントローラ３００が判別し、携帯していない場合に警告を行う。該監視システムでは、先ず、レーザセンサ２００で、監視領域内に侵入した人の距離と方向とを検出し、無線タグリーダ１００で無線タグを携帯しているか否かを判断する。ここで、無線タグを携帯していない場合には、警告を発する。そして、無線タグの存在が確認できた場合、更に無線タグリーダ１００で該無線タグの方向を推定し、レーザセンサ２００で検出した方向と一致している場合には、侵入者が無線タグを携帯していると判断する。他方、又は、無線タグからの応答があってもレーザセンサ２００で検出した方向と一致しない場合には、侵入者が無線タグを携帯しておらず他所に置かれた無線タグからの応答であると判断し、警告を発する。

当該監視システムでのコントローラ３００による上記処理について、図１３のフローチャートを参照して更に詳細に説明する。
レーザセンサ２００により監視領域内へ侵入者が入ることを監視している（Ｓ１２）。そして、侵入者が入った場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、レーザセンサ２００により侵入者の方向と距離を取得する（Ｓ１４）。後述するようにアンテナの指向性を切り替え（Ｓ１６）、無線タグリーダ１００で、無線タグへのコマンドフレームを作成し（Ｓ１８）、無線タグへ送信する（Ｓ２０）。そして、無線タグからの返信信号の受信があるかを判断する（Ｓ２２）。ここで、無線タグからの返信の受信が無い場合には（Ｓ２２：Ｎｏ）、侵入者が無線タグを携帯していないと判断し、警報音等により警報を出す（Ｓ２６）。一方、無線タグからの返信の受信が有った場合は（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、更に、レーザセンサ２００により検出した侵入者の方向と、無線タグリーダ１００で推定した無線タグの方向とが一致するか否か判断する（Ｓ２４）。方向が一致しない場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、侵入者が無線タグを携帯しておらず、監視領域内のいずれかに侵入者と無関係な無線タグが存在していると判断し、警報を出す（Ｓ２６）。方向が一致する場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、侵入した者は無線タグを携帯する侵入許可者であるとして、警報を出すことなく処理を終了する。

監視システムで用いられる無線タグリーダの電気的構成について、図２を参照して説明する。無線タグリーダ１００は、メモリ２２、タイマ２４を内蔵する制御部２０と、符号を生成する符号部３２、符号を変調する変調部３４、変調された信号を増幅する増幅部３６から成る送信部３０を備える。更に、無線タグリーダ１００は、受信信号を復調する復調部４４、復調された受信信号から符号を復号する復号部４２、無線タグとの送受信開始の時に通信の設定を行うキャリアセンス部４６から成る受信部４０と、後述するアレーアンテナ１０と、該アレーアンテナの指向性を制御する指向性制御部５０とを備える。受信部４０は、無線タグからの信号の受信電波強度を測定できるように構成されている。

該無線タグリーダとの通信を行う無線タグの電気的構成について、図４を参照して説明する。無線タグ４００は、メモリ４２２、タイマ４２４を内蔵する制御部４２０と、符号を生成する符号部４３２、符号を変調する変調部４３４、変調された信号を増幅する増幅部４３６から成る送信部４３０を備える。更に、無線タグ４００は、受信信号を復調する復調部４４４、復調された受信信号から符号を復号する復号部４４２、無線タグリーダとの送受信開始の時に通信の設定を行うキャリアセンス部４４６から成る受信部４４０と、アンテナ４１０と、内蔵電源４６０とを備える。即ち、第１実施形態で、無線タグは、電源を内蔵するアクティブタグが用いられている。

ここで、図２を参照して上述した無線タグリーダのアレーアンテナ１０と、該アレーアンテナの指向性を制御する指向性制御部５０との構成について、図３を参照して更に詳細に説明する。
アレーアンテナ１０は、一本の励振素子１０−０と、６本の非励振素子１０−１〜１０−６と備えて成り、該励振素子１０−０、非励振素子１０−１〜１０−６は、接地導体１６上に形成されている。該励振素子１０−０は、半径ｒの円周上に設けられた６本の非励振素子１０−１〜１０−６によって囲まれるように配置されている。６本の非励振素子１０−１〜１０−６は、該円周上に等間隔に配置されている。励振素子１０−０、非励振素子１０−１〜１０−６の長さは、λ（使用周波数）／４に設定され、上記半径ｒもλ／４に設定されている。励振素子１０−０の給電点は同軸ケーブル１４を介して図２を参照して上述した無線タグリーダの送信部３０、受信部４０に接続されている。

励振素子１０−０は、接地導体１６と電気的に隔絶されている。他方、６本の非励振素子１０−１〜１０−６は、可変リアクタンス回路１２−１〜１２−６を介して、接地導体１５に対して高周波的に接地される。可変リアクタンス回路１２−１〜１２−６は、バイアス電圧の印加によりリアクタンス値が変化する可変容量ダイオードを含む回路により構成されている。

指向性制御部５０は、リアクタンス値制御装置５２と、リアクタンス値テーブルメモリ５４とから成る。リアクタンス値制御装置５２は、リアクタンス値テーブルメモリ５４に予め設定された電圧設定値に基づき、バイアス電圧を可変リアクタンス回路１２−１〜１２−６に印加することで、アレーアンテナ１０に対応する角指向性ビームパターンを発生させる。なお、本実施形態では、制御部２０及び指向性制御部５０が指向性切替手段の一例に相当し、アレーアンテナ１０の指向性を複数の設定角度に順次切り替えるように機能する。なお、この「設定角度」はアレーアンテナ１０において定められた指向性の方向を示すものであり、当該アレーアンテナ１０で定められた所定の基準方向（０°方向）に対する角度を示すものである。本明細書では、アレーアンテナ１０によって切り替えられる指向性の方向を「設定角度」とも称し、無線タグリーダ１０に対する無線タグ４００の方向を「到来方位」とも称する。

ここで、上述した可変容量ダイオードの容量値をリアクタンス回路１２−１〜１２−６で適宜変更することで、アレーアンテナ１０の角指向を調整する。たとえば、可変リアクタンス回路１２−１の可変容量ダイオードの容量値を少なくすることで、キャパシタ性を持ち可変リアクタンス回路１２−１は短縮コンデンサとなり、非励振素子１０−１の電気長が励振素子１０−０よりも短くなって、導波器として働く。一方、可変リアクタンス回路１２−２〜１２−６の可変容量ダイオードの容量値を大きくすることで、可変リアクタンス回路１２−２〜１２−６にインダクタンス性を持ち、可変リアクタンス回路１２−２〜１２−６は延長コイルとなり、非励振素子１０−２〜１０−６の電気長が励振素子１０−０よりも長くなり、反射器として働く。これにより、リアクタンス値制御装置５２は、アレーアンテナ１０の角指向が０度方向である、励振素子１０−１の方向になるように調整する。

第１実施形態の無線タグリーダは、アレーアンテナ１０の指向性を方位角−６０度、−３０度、０度、３０度、６０度（α）に設定して測定したアンテナ特性値を予め保持している。このアンテナ特性値で、アレーアンテナ１０の指向性を方位角θに設定した際に、測定した受信電力を下式の様に相関値（誤差）を求め、相関性で無線タグ、即ち、電波到来方向を推定する。

相関値（誤差）Γ（θ）＝｜Σ（Ｐ（α）−Ｙ（θ−α））｜
[α＝−６０、−３０、０、３０、６０]
Ｐ（α）は、上述したアンテナの指向性を方位角αに設定した際のアンテナの特性値
Ｙ（θ）は、上述したアンテナの指向性を方位角θに設定した際に測定した受信電力

図５は、無線タグリーダが電波反射物の無い場所に設置された際に、侵入者の無線タグの方向を検出する場合の説明図である。
第１実施形態の無線タグリーダは、全方位角３６０度を１２に等分して、アレーアンテナの指向性を０度、３０度、６０度、９０度、１２０度、１５０度、１８０度、２１０度、２４０度、２７０度、３００度、３３０度に設定して受信電力の測定を行う（即ち、設定角度をこれら角度とし得るように構成されている）。この例では、３０度の方向に侵入者がいるものとして説明を続ける。

図６（Ａ）は、３０度の方向に侵入者（無線タグ）があった場合の受信電界強度の測定値のグラフであり、縦軸に受信強度を、横軸に方位角を取ってある。３０度の受信電界強度が最大になっている。

図６（Ｂ）は、上述したアレーアンテナ１０の指向性を方位角−６０度、−３０度、０度、３０度、６０度（α）に設定して測定したアンテナ特性値、即ち、電力相関パターンを示している。縦軸に受信強度を、横軸に方位角を取ってあり、０度で、０dBm、３０度、−３０度で、−１．５dBm、６０度、−６０度で−５dBmになっている。

図７は、図６（Ａ）に示す受信電界強度に対して、図６（Ｂ）に示す電力相関パターンで上述した相関値（誤差）を用いて算出した結果を示す図表である。また、図８は、図６（Ａ）で示した受信電界強度の測定値を点線で、相関値（誤差）の算出結果を実線で示すグラフである。図７中に示すように、侵入者（無線タグ）のいる角度３０度で、電力測定値が−４０．０[dBm]で最大で、相関値（誤差）が０．６[dB]で最小になっている。図８のグラフからも分かるように、図５に示す無線タグリーダが電波反射物の無い場所に設置された際には、最大電力を求める方法でも、相関値（誤差）を求める方法でも、共に、角度３０度を推定できるが、相関値（誤差）を求める方が、よりシャープなピークを得ている。

図９は、監視システム（無線タグリーダ）が実際の住宅の玄関に取り付けられ、侵入者の無線タグの方向を検出する場合の説明図である。
ここで、無線タグリーダに対して、２４０度〜３３０度の角度に存在する住宅が反射障害物となり、電波が反射して最大電力を求める方法でも、相関値（誤差）を求める方法でも正確に方向を推定することができなく成る。

図１０は、図９に示す背面側（２４０度〜３３０度）に住宅が存在する場合に、３０度の方向に侵入者（無線タグ）があったときの受信電界強度の測定値を点線で、相関値（誤差）の算出結果を実線で示すグラフである。点線で示す受信電界強度の測定値は、３０度方向の他に、３３０度方向に向けたビームの電波でも受信電界強度が大きくなっている。ここで、ノイズや、他の環境の影響で、３３０度方向（設定角度３３０度）が、本来の方向である３０度方向より強い電力として測定されることもある。この場合、受信電界強度に基づく方向推定では、３３０度と、本来の方向（３０度）に対して６０度の違いがでる。

実線で示す相関値（誤差）に基づく方法でも、３３０度方向（設定角度３３０度）のピークに引き摺られて、０度方向を推定してしまい、誤差がでる。

このため、無線タグリーダが測定する電波を反射する反射物がある場合に対応するため、第１実施形態では、無線タグリーダに、「反射障害物」の方向を設定するとともに、「反射の大きさ」に応じた「重み付け」を用い、下式を用い上述した相関値（誤差）を求めることで、反射障害物の影響を減らす。

相関値（誤差）Γ（θ）＝｜Σ（（Ｐ（α）−Ｙ（θ−α）））Ｗ（θ））｜
×５／（Σ（Ｗ（θ））
[α＝−６０、−３０、０、３０、６０]
Ｐ（α）は、アンテナの指向性を方位角αに設定した際のアンテナの特性値
Ｙ（θ）は、アンテナの指向性を方位角θに設定した際に測定した受信電力
Ｗ（θ）は、アンテナからみた、反射障害物による重み付け

ここで、Ｗ（θ）は、反射障害物が無い条件を１として、反射障害物がある方向（この例では、２４０度〜３３０度）を１よりも小さくする。また、反射が大きい場合は、値を小さな値に設定する。ここでは、住宅は反射の大きい物体であるため、０．２を設定している。ここで、木造住宅の場合には０．２を設定しているが、例えば、反射が大きなビル等の場合には０．１５を設定する。この重み付けを行って上記式を用いて相関値（誤差）を求めた結果を図１１の図表中に示す。更に、図１２中のグラフに、上記受信電界強度の測定値を点線で示すと共に、重み付けを行った相関値（誤差）の算出結果を実線で示す。

図１１中に示すように、反射障害物がある方向（２４０度〜３３０度）に重み付けとして０．２が設定してあり、反射障害物が無い方向には重み付けとして１が設定してある。重み付けの値は、倍率である。無線タグが存在している角度３０度で、電力測定値が−４０．２[dBm]で、重み付け値１、相関値（誤差）が０．３[dB]で最小になっている。図１２のグラフからも分かるように、相関値（誤差）は角度３０度でピークを得、方向が正しく推定できることが分かる。

図１４、図１５のフローチャートを参照して、無線タグリーダによる方向推定処理について更に詳細に説明する。
まず、上述した受信電力パターンＰ（α）[α＝−６０、−３０、０、３０、６０]を設定し（Ｓ３２）、上述した方向別の重み付けＷ（θ）[θ＝０、３０、６０・・・３３０]を設定する（Ｓ３４）。これは初期設定であり、Ｓ３２は、無線タグリーダに製造段階で設定し、Ｓ３４は、監視システムの構成装置である無線タグリーダを取り付ける際に設定する。

無線タグリーダ１００は、コマンドを送信しながら、無線タグ４００からの信号の受信に待機している（Ｓ３６）。ここで、無線タグからの信号の受信があると（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、先ず、推定角度θを０度に設定する（Ｓ３８）。推定角度θに図３を参照して上述したようにアレーアンテナの指向性を切り替える（Ｓ４０）。そして、無線タグへコマンドを送り、無線タグからのデータを受信する（Ｓ４２）。無線タグからの受信が有った場合には（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、上述したアンテナの指向性を方位角θに設定した際に測定した受信電力Ｙ（θ）として、データ受信時の受信電波強度を設定する（Ｓ４６）。他方、無線タグからの受信が無かった場合には（Ｓ４４：Ｎｏ）、受信電力Ｙ（θ）として、予め設定されている最低値を設定する（Ｓ４８）。そして、測定角度θを３０度増加し（Ｓ５０）、測定角度が３６０度以上か、即ち、０度から３３０度までの全角度の受信電波強度の測定が完了したかを判断し（Ｓ５２）、測定が完了するまでは（Ｓ５２：Ｎｏ）、Ｓ４０の処理に戻る。測定が完了すると（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、後述するように相関誤差を計算する（Ｓ１００）。そして、相関値誤差の最小方向を無線タグ方向としてコントローラ３００側へ出力して（Ｓ５４）、処理を終了する。

上述した相関誤差の計算処理について、当該処理のサブルーチンを示す図１５を参照して説明する。
まず、推定角度θを０度に設定し（Ｓ１０２）、誤差関数Γ（θ）を０度に設定する（Ｓ１０４）。最初に、アンテナの特性値に対応するアンテナの指向性に対する方位角αを−６０度に設定する（Ｓ１０６）。そして、下式を用いて相関値（誤差）Γ（θ）を求める（Ｓ１０８）。
Γ（θ）＝Γ（θ）＋｜Σ（Ｐ（α）−Ｙ（θ−α））×Ｗ（θ））｜

次に、アンテナの特性値に対応するアンテナの指向性を方位角αに３０度を加え（Ｓ１１０）、ここでは、方位角αを３０度に設定し、方位角αが６０度超、即ち、−６０度から６０度までの算出が完了したかを判断する（Ｓ１１２）。ここで、６０度までの算出完了までは（Ｓ１１２：Ｎｏ）、Ｓ１０８に戻り相関値（誤差）Γ（θ）の計算を続ける。他方、６０度までの算出を完了すると（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、下式を用いて相関値（誤差）Γ（θ）を求める（Ｓ１１４）。
Γ（θ）＝Γ（θ）×５／（Σ（Ｗ（θ））

そして、推定角度θに３０度を加え（Ｓ１１６）、推定角度が３３０度超か、即ち、０度から３３０度までの全角度の推定が完了したかを判断し（Ｓ１１８）、推定が完了するまでは（Ｓ１１８：Ｎｏ）、Ｓ１０４の処理に戻る。推定が完了すると（Ｓ１１８：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

図１６を参照して無線タグでの処理について説明する。
無線タグは、電源を内蔵するアクティブタイプで、設定された期間スリープし（Ｓ８２）、スリープ後に無線タグリーダへデータを送信する（Ｓ８４）。ここで、該無線タグが無線タグリーダの通信エリア内に入り、無線タグリーダからのコマンドを受信していると（Ｓ８６：Ｙｅｓ）、無線タグリーダへ応答信号を送信する（Ｓ８８）。無線タグリーダから更にコマンドを受信すると（Ｓ９０：Ｙｅｓ）、Ｓ８８へ戻り無線タグリーダへ応答信号を送信する。他方、無線タグリーダからのコマンドを受信しなくなると（Ｓ９０：Ｎｏ）、処理を終了する。

なお、本実施形態では、制御部２０及びメモリ２２が「方向推定手段」の一例に相当する。また、メモリ２２が「パターン記憶手段」の一例に相当する。また、制御部２０及びメモリ２２が「設定手段」の一例に相当する。

第１実施形態の無線タグリーダ、及び、該無線タグリーダを用いる監視システムでは、
指向性を複数の設定角度（方向）に切り替え可能に構成されたアレーアンテナ１０と、アレーアンテナ１０の指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段（制御部２０及び指向性制御部５０）と、アレーアンテナ１０によって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段（制御部２０）と、アレーアンテナ１０の設定角度を１周期分（例えば３６０°分）切り替え走査したときに、受信強度測定手段によって測定された１周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段（制御部２０及びメモリ２２）と、が設けられている。
更に、方向推定手段には、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段（メモリ２２）と、各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する重み付け設定手段（メモリ２２）とが設けられており、方向推定手段の主要素となる制御部２０は、到来方位毎（設定角度毎）の基準電力パターンと測定された電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定している。

この構成では、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターン（指向性が各設定角度に設定されたときに想定される電力強度パターン）を基準電力パターンとして到来方位毎（即ち設定角度毎）に用意しておくことで、実際に測定されたパターン（アレーアンテナ１０の指向性を各方向（各設定角度）に切り替えたときの測定で得られる測定パターン）が各到来方位の基準電力パターンとどの程度相違しているかを誤差として把握することができる。そして、この方法では、到来方位毎（即ち設定角度毎）に設けられた基準電力パターンの内、得られた測定パターンとの誤差が小さくなるパターンについての設定角度が無線タグの方向（到来方位）である可能性が極めて高くなるため、このようなパターンを特定することで無線タグの到来方位をより正確に検出できる。特に、この方法では、無線タグの方位を推定する上で、得られた測定パターン全体を評価に用いることができるため、単純に最大電力値のみで方位を推定する方法（指向性の切り替え毎に得られる電力値が最大となる方位を無線タグの方位と推定する方法）と比較して、突発的なノイズデータ等に起因する方向（到来方位）の誤検出が生じ難く、無線タグの到来方位をより正確に推定しやすくなる。
その上、本発明では、指向性を各設定角度に切り替えたときの各電力強度（受信電力測定値）を一律に誤差算出に用いるのではなく、設定角度毎に設定された重み付けを反映させて誤差を算出することができるため、例えば、障害物からの反射電波を抑えるような重み付けを設定することで、このような反射電波に起因する到来方位の誤検出を排除しやすくなる。

第１実施形態の無線タグリーダは、アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の存在している角度に相関する値を重み付けの設定値とするため、該障害物の影響を排除して正確に無線タグの方向を推定できる。

[第１実施形態の第１改変例]
第１実施形態の第１改変例に係る無線タグリーダについて図１７のグラフを参照して説明する。
第１実施形態の無線タグリーダと第１実施形態の第１改変例の無線タグリーダとで、アレーアンテナの３０度毎の指向性毎に電力強度（受信電力測定値）を測定し、測定した電力強度（受信電力測定値）を重み付けし基準電力パターンで相関を求めるまでの処理は同じである。但し、第１実施形態では、アレーアンテナの３０度毎の指向性（０度、３０度〜３３０度）までしか分解能が無かった。これに対して、第１実施形態の第１改変例では、３０度毎の相関値を補間して更に高い分解を実現している。

第１実施形態の第１改変例では、誤差の最小値を求めるため、各方向の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、特定の誤差値で誤差関数に対して横軸に平行な線を引く。ここで、特定の誤差値は、誤差関数の誤差最小のピーク（この例では、０度）から、測定する角度（３０度）毎の方向で２つ分離れた（−６０度、＋６０度）の内で、誤差の低い側の値である。この例では、６０度側は、誤差が１４dBであるのに対して、−６０度では、誤差がグラフ最大値の３０dBを超えているため、誤差の低い側は６０度になる。６０度側（誤差１４dB）から横軸に平行な線を引き、該線と誤差関数との交点をつなぐ線分の半分の位置における角度（この例では１５度）を、誤差の最小値となる無線タグの方向と推定する。

第１実施形態で、この例では誤差関数の誤差最小のピーク（この例では、０度）を無線タグの方向と推定するのに対して、第１実施形態の第１改変例では、１５度と推定できている。即ち、アレーアンテナで、素子数で指向性を出し得る測定可能な角度は物理的に限定されるが、第１実施形態の第１改変例では、測定可能な角度と角度との間（３６０度／１２毎の間：この例では０度と３０度の間）でも、無線タグの方向を推定することが可能となる。

[第１実施形態の第２改変例]
第１実施形態の第２改変例に係る無線タグリーダについて図１８のグラフを参照して説明する。
第１実施形態の無線タグリーダと第１実施形態の第２改変例の無線タグリーダとで、アレーアンテナの３０度毎の指向性毎に電力強度（受信電力測定値）を測定し、測定した電力強度（受信電力測定値）を重み付けし基準電力パターンで相関を求めるまでの処理は同じである。但し、第１実施形態では、アレーアンテナの３０度毎の指向性（０度、３０度〜３３０度）までしか分解能が無かった。これに対して、第１実施形態の第２改変例では、第１改変例と同様に３０度毎の相関値を補間して更に高い分解を実現している。

第１実施形態の第２改変例では、誤差の最小値を求めるため、各方向の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、誤差が最小となるピーク値（この例では０度）の両隣の値（この例では−３０度、３０度）の内、誤差の小さい方（この例では３０度）の値（５dB）と、該誤差の小さい方の隣であって、誤差の大きかった方の反対側の隣（この例では６０度）の値（１４dB）とをつないだ線分を延長させる。次に、該誤差の大きかった方（この例では−３０度）の値（３dB）と、該誤差の大きかった方（−３０度）への隣（この例では−６０度）の値（８dB）とをつないだ線分を延長させ、両線分の交点（この例では１５度）を、誤差の最小値となる無線タグの方向と推定する。

第１実施形態で、この例では誤差関数の誤差最小のピーク（この例では、０度）を無線タグの方向と推定するのに対して、第１実施形態の第２改変例では、１５度と推定できている。即ち、アレーアンテナで、素子数で指向性を出し得る測定可能な角度は物理的に限定されるが、第１実施形態の第２改変例では、測定可能な角度と角度との間（３６０度／１２毎の間）でも、無線タグの方向を推定することが可能となる。

[第２実施形態]
第２実施形態に係る無線タグリーダについて図１９、図２０を参照して説明する。
図１９は、第２実施形態の無線タグリーダが侵入者の無線タグの方向を検出する場合の説明図である。
第１実施形態の無線タグリーダは、住宅の正面に取り付けられ、反射物が該住宅しか存在していなかった。これに対して、第２実施形態では、住宅の正面側であって、無線タグリーダの監視領域内に電波を反射するブロック壁が存在している。このため、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、住宅側の方向に重み付けを行うと共に、ブロック壁側の方向への重み付けを、取り付けの初期設定の際に行う。

図２０は、第２実施形態での重み付けの設定値を示す図表である。第１実施形態と同様に、電波反射物である住宅がある方向（２４０度〜３３０度）に重み付けとして０．２が設定してあり、電波反射物であるブロック壁がある方向（３０度〜１５０度）に重み付けとして、反射角度、距離に応じて０．４、０．６、０．８が設定してあり、反射障害物が無い方向（０度、１８０度）には重み付けとして１が設定してある。ここで、電波反射物であるブロック壁は、相対的に電波の反射が大きいが、例えば、生け垣等の電波の反射が小さい障害物に対しては、例えば、０．５〜０．９等の更に大きな値の重み付け値を設定する。

第２実施形態では、無線タグリーダが設置される電波反射環境に適応し、適切に無線タグの方向を推定することができる。

[第３実施形態]
第３実施形態に係る監視システムについて図２１〜図２３を参照して説明する。
第１、第２実施形態では、無線タグリーダを設置する際に、反射物の影響を排除する重み付け値を操作者が手動操作で設定した。これに対して、第３実施形態では、反射物を検出し、自動的に重み付け値を設定する。

図２１は、第３実施形態の無線タグリーダが侵入者の無線タグの方向を検出する場合の説明図である。第３実施形態では、監視領域内である住宅の前にトラックが止められたとき、レーザセンサ２００（図１参照）でこれを検出し、トラックによる電波反射の影響を排除するように、コントローラ３００が自動的に無線タグリーダ１００へ重み付け値を設定する。ここで、トラックが止められていない場合の重み付け値は、図１１を参照して上述した第１実施形態と同様に、住宅に対応するよう、住宅方向（２４０度〜３３０度）に重み付けとして０．２が初期設定してある。

図２２は、第３実施形態に係るコントローラ３００が監視領域内の反射物を検出して無線タグリーダに対して重み付けを自動設定する処理を示すフローチャートである。監視システムのコントローラ３００（図１参照）は、レーザセンサ２００により、侵入者と共に反射物が監視領域内に入っているか監視している。ここで、侵入者とトラック等反射物とは、大きさ（例えば、３０度以上の角度にまたがって検出される）、及び、移動の可否（１０分以上同じ場所に存在している）を用いて識別する。

コントローラ３００は、監視領域内に反射物があると（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、レーザセンサ２００から反射物の方向と角度を取得する（Ｓ３０４）。そして、反射物の方向と角度に基づき、重み付け設定値を算出し（Ｓ３０６）。算出した値を無線タグリーダに設定する（Ｓ３０８）。一方、反射物、例えば、トラックが監視領域外へ移動し、監視領域内に反射物が無くなると（Ｓ３０２：Ｎｏ）、該反射物用の重み付け値を解除するように無線タグリーダに設定する（Ｓ３１０）。

図２３は、第３実施形態の無線タグリーダに設定した重み付けの値を示す図表である。ここでは、レーザセンサ２００により検出された反射物（トラック）の方向（１２０度及び１５０度）と角度に応じて、コントローラ３００により算出された重み付け値（１２０度：０．８、１５０度：０．６）が設定されている。

第３実施形態の監視システムは、レーザセンサ２００で検出された物体の距離と方向に応じて重み付けの設定値を調整する。このため、例えば、無線タグリーダ１００の監視領域内にトラック等が一時的に駐車した際にも、これをレーザセンサで検出し、該トラックによる電波反射の影響を排除し、無線タグリーダで無線タグの方向を推定できるよう自動的に対応できる。なお、上述した例では、無線タグリーダの取り付けられる住宅の影響を排除するように初期設定を手動で行ったが、この初期設定を第３実施形態では、自動に設定することも可能である。なお、このように自動設定する場合、制御部２０が「設定値調整手段」に相当することになる。

[第４実施形態]
第４実施形態に係る監視システムについて主として図２４〜図２７を参照して説明する。
図２４は、第４実施形態の無線タグリーダによる無線タグの方向推定処理を示すフローチャートである。図２５は、図２４における方向探索通信処理の流れを例示するフローチャートである。図２６は、第４実施形態において無線タグと無線タグリーダとの間で行われる通信流れを説明する説明図である。図２７（Ａ）は、自主発信のときに無線タグから無線タグリーダへ送信されるレスポンスフレームを概念的に説明する説明図であり、（Ｂ）は、無線タグリーダから無線タグへ送信されるコマンドフレームを概念的に説明する説明図であり、（Ｃ）は、無線タグからのコマンド送信に応じて無線タグから無線タグリーダへ送信されるレスポンスフレームである。

第４実施形態の監視システムは、図１４の方向推定処理を、図２４、図２５に変更した点、及び無線タグからの電波の周波数が切替可能となっている点のみが第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。よって以下では方向推定処理のみを重点的に説明し、方向推定処理以外については第１実施形態と同様であるとして詳細な説明は省略する。例えば、図１〜図１３、図１５、図１６については、第１実施形態と同様の構成、処理を採用することができるため、適宜これらの図面を参照して説明することとする。

第１〜第３実施形態では、無線タグから送信される電波が所定周波数に定められた構成を例示したが、第４実施形態では、無線タグからの電波周波数を切り替えることが可能となっており、それら切り替えられる周波数毎に電波強度を測定できるようになっている。そして、それら周波数毎の電波強度測定結果に基づいて無線タグの方向を推定している。

本実施形態では、図２４のような流れで方向推定処理が行われる。
この方向推定処理では、まず、第１実施形態のＳ３２（図１４）と同様に、上述した受信電力パターンＰ（α）[α＝−６０、−３０、０、３０、６０]を設定し（Ｓ２３２）、そして、Ｓ３４（図１４）と同様に、上述した方向別の重み付けＷ（θ）[θ＝０、３０、６０・・・３３０]を設定する（Ｓ２３４）。これは初期設定であり、Ｓ３２は、例えば無線タグリーダに製造段階で設定し、Ｓ３４は、例えば監視システムの構成装置である無線タグリーダを取り付ける際に設定する。

Ｓ２３４の後には、無線タグリーダ１００は、コマンドを送信しながら、無線タグ４００からの信号の受信に待機している（Ｓ２３６）。ここで、無線タグからの信号の受信があると（Ｓ２３６：Ｙｅｓ）、第１の周波数（チャンネルＢ、以下ｃｈ−Ｂとも称する）による方向探索通信処理を行う（Ｓ２３８）。

各周波数での方向探索通信処理（Ｓ２３８、Ｓ２４２）は図２５のような流れで行われる。
方向探索通信処理の前提として無線タグ４００の動作を説明すると、本実施形態では、無線タグ４００側の処理が第１実施形態と同様の流れ（図１６）で行われるようになっており、まず、設定された期間スリープし（Ｓ８２）、スリープ後に無線タグリーダ１００へ自主発信データを送信している（Ｓ８４）。この自主発信データは、例えば図２７（Ａ）のような構成をなしており、ヘッダ、リーダＩＤ、タグＩＤ、コマンド長、応答コード、タグデータ、ＣＲＣなどの各データを含んでいる。なお、リーダＩＤは通信対象となる無線タグリーダ１００の固有ＩＤであり、タグＩＤは、当該データを自主発信する無線タグ４００の固有ＩＤである。これらＩＤはいずれも予め無線タグ４００に記憶されている。また、このような無線タグ４００からの自主発信は、無線タグに設定されたデフォルトの周波数（タグに設定された基準周波数）の電波によって行われる。

一方、図２５に示す無線タグリーダ１００の方向探索通信処理では、図２６でも示されているように、まず、アレーアンテナ１０の方向を全方向に設定して電波の送受信を行っており、無線タグ４００から図２７（Ａ）のような自主発信データを受信したときに、応答周波数、及び応答回数を指示する指示データを含んだコマンドフレームを送信する（Ｓ２５０）。

このコマンドフレームは、例えば図２７（Ｂ）のような構成をなしており、ヘッダ、リーダＩＤ、タグＩＤ、コマンド長、コマンド、応答周波数、応答回数、ＣＲＣなどの各データを含んでいる。なお、リーダＩＤはコマンドフレームを送信する当該無線タグリーダ１００の固有ＩＤであり、タグＩＤは、自主発信データを送信してきた無線タグ４００の固有ＩＤである。応答周波数は、図２５の方向探索通信処理が行われる毎に指定されるものであり、Ｓ２３８の処理であれば、例えば第１の周波数（チャンネルＢ）が指定される。また、応答回数は、アレーアンテナ１０の方向切替回数に対応させて予め設定された回数であり、本実施形態では、アレーアンテナ１０が１２方向に切り替えられるため、応答回数は「１２回」と指定される。このような構成により、無線タグ４００はアレーアンテナ１０の周囲のどの方向に存在しても当該コマンドフレームにより指示された応答周波数と応答回数を取得することができる。

一方、無線タグ４００は、上述のＳ８２〜Ｓ８６（図１６）の処理を繰り返している最中に無線タグリーダ１００の通信エリア内に入り、無線タグリーダ１００から上記コマンドフレームを受信すると（Ｓ８６：Ｙｅｓ）、図２６のようにＡＣＫ（肯定応答）を返信した後（図１６では、図示略）、この無線タグリーダ１００へ応答信号（図２６に示すｃＨ−Ｂ、回数１）を送信する（Ｓ８８）。この際、無線タグ４００は、上記コマンドフレームによって応答周波数及び応答回数の指示を受けているため、その後、その指示された応答回数の応答が終了するまで、Ｓ８８の処理が行われる毎に、コマンドフレームで指示された応答周波数の電波を応答するように動作する。具体的には、無線タグリーダ１００からＳ２５６のコマンド（後述）を受信する毎に（Ｓ９０：Ｙｅｓ）、Ｓ８８へ戻り無線タグリーダに対し指定された応答周波数の応答信号を送信する。他方、無線タグリーダ１００からのコマンドを受信しなくなる場合、即ち、指定された応答回数の応答が終了する場合（Ｓ９０：Ｎｏ）、図１６の処理を終了する。なお、図１６の処理は、例えば無線タグ４００において短時間で実行が繰り返されるようになっている。

ここで、図２５に戻り、無線タグリーダ１００でのＳ５２２以降の処理の説明を続ける。Ｓ２５０で無線タグに対して周波数を指示し、無線タグ４００が当該周波数で応答できるようになってからの無線タグリーダ１００側での動作（Ｓ２５２〜Ｓ２６６）は、基本的に第１実施形態のＳ３８〜Ｓ５２（図１４）と同様である。

Ｓ２５０の後には、先ず、推定角度θを０度に設定する（Ｓ２５２）。そして、図３を参照して上述したように推定角度θにアレーアンテナ１０の指向性を切り替える（Ｓ２５４）。そして、無線タグ４００へコマンドを送り、無線タグからのデータを受信する（Ｓ２５６）。無線タグからの受信が有った場合には（Ｓ２５８：Ｙｅｓ）、上述したアンテナの指向性を方位角θに設定した際に測定した受信電力Ｙ（θ）として、データ受信時の受信電波強度を設定する（Ｓ２６０）。他方、無線タグからの受信が無かった場合には（Ｓ２５８：Ｎｏ）、受信電力Ｙ（θ）として、予め設定されている最低値を設定する（Ｓ２６２）。そして、測定角度θを３０度増加し（Ｓ２６４）、測定角度が３６０度以上か、即ち、０度から３３０度までの全角度の受信電波強度の測定が完了したかを判断し（Ｓ２６６）、測定が完了するまでは（Ｓ２６６：Ｎｏ）、Ｓ２５４の処理に戻る。測定が完了すると（Ｓ２６６：Ｙｅｓ）、当該周波数での方向探索通信処理を終了する。

ここで、図２４に戻ってＳ２３８以降の処理の説明をすると、Ｓ２３８の後には、Ｓ２３８での測定結果に基づいて相関誤差を計算する（Ｓ２３８）。Ｓ２３８の相関誤差の計算処理は、図１５と同様であり、まず、推定角度θを０度に設定し（Ｓ１０２）、誤差関数Γ（θ）を０度に設定する（Ｓ１０４）。最初に、アンテナの特性値に対応するアンテナの指向性に対する方位角αを−６０度に設定する（Ｓ１０６）。そして、下式を用いて相関値（誤差）Γ（θ）を求める（Ｓ１０８）。
Γ（θ）＝Γ（θ）＋｜Σ（Ｐ（α）−Ｙ（θ−α））×Ｗ（θ））｜

次に、アンテナの特性値に対応するアンテナの指向性を方位角αに３０度を加え（Ｓ１１０）、ここでは、方位角αを３０度に設定し、方位角αが６０度超、即ち、−６０度から６０度までの算出が完了したかを判断する（Ｓ１１２）。ここで、６０度までの算出完了までは（Ｓ１１２：Ｎｏ）、Ｓ１０８に戻り相関値（誤差）Γ（θ）の計算を続ける。他方、６０度までの算出を完了すると（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、下式を用いて相関値（誤差）Γ（θ）を求める（Ｓ１１４）。
Γ（θ）＝Γ（θ）×５／（Σ（Ｗ（θ））

そして、推定角度θに３０度を加え（Ｓ１１６）、推定角度が３３０度超か、即ち、０度から３３０度までの全角度の推定が完了したかを判断し（Ｓ１１８）、推定が完了するまでは（Ｓ１１８：Ｎｏ）、Ｓ１０４の処理に戻る。推定が完了すると（Ｓ１１８：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

Ｓ２４０の処理が終了したときには、Ｓ２４０で得られた相関値誤差の最小方向を、第１周波数（チャンネルＢ）の相関値誤差の最小方向としてメモリに記憶しておく。

Ｓ２４０の後には、Ｓ２３８と同様の方向探索通信処理を行う（Ｓ２４２）。Ｓ２４２の方向探索通信処理は、Ｓ２５０で送信するコマンドフレームに含まれる応答周波数がＳ２３８とは異なる第２周波数（チャンネルＣ）となっている点のみがＳ２３８と異なり、それ以外はＳ２３８と同様である。そして、Ｓ２４２の後には、Ｓ２４２での測定結果に基づいて相関誤差を計算する（Ｓ２４４）。なお、Ｓ２４４の処理は、Ｓ２４０と同様の方法で行われる。

なお、Ｓ２４４の処理が終了したときには、Ｓ２４４で得られた相関値誤差の最小方向を、第２周波数（チャンネルＣ）の相関値誤差の最小方向としてメモリに記憶しておく。そして、その後、両周波数で得られた相関値誤差を全て比較し、最も相関値誤差が低い方向を無線タグの方向として出力する。

本実施形態では、図２４、図２５の処理を実行する制御部２０が「方向推定手段」の一例に相当し、無線タグ４００からの無線信号を受信するためのアレーアンテナ１０の指向特性を変化させながら受信した受信電力に基づき無線タグ４００の方向を推定するように機能する。

また、制御部２０及び指向性制御部５０が「指向性切替手段」の一例に相当し、アレーアンテナ１０の指向性をアレーアンテナ１０の周囲の各方向に順次切り替えると共に、周波数を指示する所定コマンドを送信するように機能し、具体的には、指向性を順次切り替える切替動作を異なる周波数で複数回行うように機能する。

また、制御部２０及び受信部４０に設けられた図示しない電波強度測定回路が「電波測定手段」の一例に相当し、所定コマンドで指示された周波数で無線タグ４００から返信される応答電波を受信すると共に、応答電波の電波強度を測定するように機能し、具体的には、周波数の異なる各切替動作毎に、応答電波の電波強度を各方向で測定するように機能する。

また、制御部２０が「方向検出手段」の一例に相当し、電波強度測定手段によって測定された電波強度に基づいて無線タグ４００の方向を検出するように機能し、具体的には、電波強度測定手段によって周波数毎に測定された各方向の電波強度に基づいて無線タグ４００の方向を検出するように機能する。

また、本実施形態では、無線タグリーダ１００のメモリ２２において、基準電力パターンと、アレーアンテナ１０の各方向に対する重み付けの設定値とを保持している。そして、「方向検出手段」に相当する制御部２０は、アレーアンテナ１０の指向性を各方向に設定して得られた各方向の電力強度（受信電力測定値）を、基準電力パターンで補間して、重み付けの設定値と併せて各方向における誤差を算出し、誤差の最小値となる方向を無線タグ４００の方向としている。

（本実施形態の主な効果）
本実施形態の無線タグリーダも、指向性を複数の設定角度に切り替え可能に構成されたアレーアンテナ１０と、アレーアンテナ１０の指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段（制御部２０及び指向性制御部５０）と、アレーアンテナ１０によって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段（制御部２０）と、指向性切替手段がアレーアンテナ１０の設定角度を１周期分（例えば３６０度の角度範囲分）で切り替え走査したときに、受信強度測定手段によって測定された１周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段（制御部２０、メモリ２２）とを備えている。
更に、制御部２０は、周波数を指示する所定コマンドを送信する「コマンド送信手段」として機能し、更に、制御部２０は、所定コマンドで指示された周波数で無線タグから返信された応答電波の電力強度が受信強度測定手段によって測定されたときに、その測定された電力強度に基づいて無線タグの到来方位を検出する「方向検出手段」として機能している。
そして、指向性切替手段に相当する制御部２０及び指向性制御部５０は、指向性を順次切り替える切替動作を異なる周波数で複数回行い、受信強度測定手段に相当する制御部２０は、周波数の異なる各切替動作毎に、応答電波の電力強度を各設定角度で測定している。そして、方向検出手段に相当する制御部２０は、受信強度測定手段によって周波数毎に測定された各設定角度の電力強度に基づいて無線タグの到来方位を検出している。

アレーアンテナ１０の指向性を切り替えながら無線タグ４００の方向（到来方位）を検出する場合、電波を反射する障害物が存在する環境下では、無線タグ４００から直接受信する電波に加え、障害物で反射した電波の影響が問題となり、このような複数経路（マルチパス）が生じると、無線タグ４００の方向（到来方位）を正確に検出できなくなる虞がある。本実施形態では、このような問題に対し、異なる周波数の電波を用いた場合の受信環境の変化を利用して、複数経路（マルチパス）の影響が少ない受信環境を生じさせやすくすることができ、周波数毎に測定された各方向（各設定角度）の電波強度（電力強度）に基づいて無線タグ４００の方向をより精度高く検出することができる。

また、本実施形態でも、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段（メモリ２２）と、各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する重み付け設定手段（メモリ２２）とが設けられ、方向推定手段として機能する制御部２０は、到来方位毎の前記基準電力パターンと測定された前記電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた前記重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定している。
この構成によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、アレーアンテナ１０の指向性を各方向に設定したときの電力強度（受信電力測定値）を基準電力パターンで相関を求め、誤差の最小値となる方向を無線タグ４００の方向と推定するため、指向性がシャープでないアレーアンテナ１０を用いて正確に無線タグ４００の方向を推定できる。ここで、電力強度（受信電力測定値）に対して基準電力パターンで相関（補間）を求め、アレーアンテナ１０の置かれる実際の環境に適合させるための重み付けの設定値と併せて各方向における誤差を算出するので、電波を反射する障害物が存在しても正確に無線タグ４００の方向を推定できる。

[第４実施形態の第１改変例]
第４実施形態では、周波数毎に行われる図２５の方向探索通信処理において、各方向の受信電波強度を１回ずつ特定していたが、例えば、Ｓ２６６の判断を３６０°に代えて、７２０°（２周）或いは１０８０°（３周）などとし、各方向の受信電波強度を複数回測定するようにしてもよい。例えば、図２８の例では、Ｓ２６６の判断を３６０°に代えて１８００°（５周）とした場合の検出結果の例を示しており、各周において、各方向の受信電波強度の測定結果が得られている。

この場合、Ｓ２３８やＳ２４２の処理後、Ｓ２４０や、Ｓ２４４の相関誤差計算に先立って、各方向の電波強度を統計処理によって求めるようにすればよい。具体的には、周波数毎にそれぞれ測定された各方向の電波強度について、方向毎に平均値を算出する平均値算出処理（統計処理）を行い、方向毎に得られた平均値算出結果（統計処理結果）を各方向それぞれの電力強度（受信電力測定値）とすればよい。例えば、角度０°の方向については、１周目に得られた電波強度Ｗａ１、２周目に得られた電波強度Ｗａ２、３周目に得られた電波強度Ｗａ３、・・・Ｎ周目に得られたＷａＮについて平均値Ｗａaveを求め、これを角度０°の方向の電力強度（受信電力測定値）とすればよい。或いは、角度２４０°の方向については、１周目に得られた電波強度Ｗｉ１、２周目に得られた電波強度Ｗｉ２、３周目に得られた電波強度Ｗｉ３、・・・Ｎ周目に得られたＷｉＮについて平均値Ｗｉaveを求め、これを角度２４０°の方向の電力強度（受信電力測定値）とすればよい。

なお、この場合、制御部２０が「統計処理手段」の一例に相当し、電波強度測定手段によって周波数毎に測定された各方向の電波強度を方向毎に平均化し、方向毎に得られた平均化結果を各方向の電力強度（受信電力測定値）とするように機能する。また、方向検出手段に相当する制御部２０は、統計処理手段によって得られた各方向の電力強度（受信電力測定値）に基づいて無線タグ４００の方向（到来方位）を検出するように機能する。
上記第４実施形態の第１改変例によれば、各設定角度毎に統計処理を行って複数データを反映した電力強度（受信電力測定値）を求めることができ、単一のデータに起因する悪影響（ノイズ等）を抑えた信頼性の高い電力強度を用いやすくなる。

なお、第４実施形態の第１改変例では、各方向毎の統計処理として、方向毎に得られた電波強度について方向毎に平均値を算出する処理を例示し、その平均値を電力強度（受信電力測定値）としているが、このような例に限られない。例えば、方向毎に得られた電波強度のメジアンやモードを各方向の電力強度とするような統計処理であってもよく、集合の代表値を決定する公知の他の統計処理を用いてもよい。

[第４実施形態の第２改変例]
第４実施形態では、それぞれの周波数にしたときに得られた測定結果に基づいて各周波数毎に独立して相関値誤差を算出し、相関値誤差の最小となる設定角度の方向を無線タグの方向（到来方位）としたが、全ての周波数の測定結果に基づいて各方向毎に統計処理を行い、それら各方向毎の統計処理結果を各方向の受信電力測定値として相関値誤差を求めるようにしてもよい。例えば、全ての周波数での各方向の電波強度測定結果について、方向毎に平均値を算出する平均値算出処理（統計処理）を行い、方向毎に得られた平均値算出結果（統計処理結果）を各方向それぞれの受信電力測定値とすればよい。この場合、得られた各方向の受信電力測定値に基づいて、第１実施形態と同様に無線タグ方向を決定すればよい（図１４のＳ１００、Ｓ５４参照）。

[第５実施形態]
次に、第５実施形態について説明する。
なお、第５実施形態は、代表例及びいずれの変更例についても、無線タグリーダが配置される環境及び重み付けの設定方法が第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。よって第１実施形態と同様の部分については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、第１実施形態と同様の構成については、適宜、図１〜図１８を参照して説明することとする。
（代表例）
図２９（Ａ）は、第５実施形態の無線タグリーダが隣接壁及び遮蔽壁に囲まれる環境に設けられ、この無線タグリーダによって無線タグの方向を推定する例を説明する説明図である。図２９（Ｂ）は、開放空間側から進入する無線タグから送信される直接の電波の向きと、この電波が遮蔽壁で反射したときの反射波の向きとを説明する説明図である。図３０（Ａ）は、図２９の環境において、最大電力法によって方向を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図３０（Ｂ）は、図２９の環境において、方向毎の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図３０（Ｃ）は、図２９の環境において、方向毎に重み付けを設定して電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフである。

第５実施形態に係る無線タグリーダ１００も、無線タグ４００からの無線信号を受信可能に構成され、指向性を複数の方向（設定角度）に切り替え可能に構成されたアレーアンテナ１０を備えている。そして、第１実施形態と同様に、図２に示す制御部２０、指向性制御部５０、によって「指向性切替手段」が構成されており、これらにより、第１実施形態と同様の方法でアレーアンテナ１０の指向性を当該アレーアンテナ１０の周囲の複数の方向（設定角度）に切り替えている。なお、以下の説明でも、第１実施形態と同様にアレーアンテナ１０の指向性を３０°毎に１２段階に切り替える構成を例示するが、これよりも角度幅を小さくして段階数を多くしてもよく、角度幅を大きくして段回数を少なくしてもよい。

また、本実施形態でも、図２に示す制御部２０、メモリ２２、指向性制御部５０によって「方向推定手段」が構成されており、アレーアンテナ１０の指向性を各方向（設定角度）に切り替えたときの各電力強度によって得られる測定パターンと、各到来方位（各設定角度）に対応して定められた基準電力パターンとのそれぞれの誤差を、各方向毎（各設定角度毎）に設定された重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる方向を無線タグの方向と推定している。

なお、本実施形態でも、メモリ２２がパターン記憶手段の一例に相当し、アレーアンテナ１０の指向性を切り替え可能な各方向に対応して定められた基準電力パターンをそれぞれ記憶するように機能する。また、制御部２０、メモリ２２が重み付け設定手段の一例に相当し、アレーアンテナ１０の各方向（各設定角度）に対する重み付けの設定値をそれぞれ設定するように機能する。

次に、本実施形態の特徴について詳述する。
図２９（Ａ）に示すように、本実施形態に係る無線タグリーダ１００では、部分的に設置物によって囲まれた通路空間ＡＲが通信エリアとなるようにこの通路空間ＡＲ内にアレーアンテナ１０が配置されている。具体的には、住宅の外壁等からなる所定の隣接壁Ｈと当該隣接壁Ｈに対して交差する方向（図２９（Ａ）では直交する方向）に延びる遮蔽壁Ｍａとによって囲まれ且つ遮蔽壁Ｍａと対向する側が開放するように通路空間ＡＲが構成されており、この通路空間ＡＲ内において、隣接壁Ｈ寄りの位置にアレーアンテナ１０が配置されている。そして、この無線タグリーダ１００では、遮蔽壁Ｍａの位置が通信エリア（アレーアンテナ１０と通信可能となるエリア）に含まれるようにアレーアンテナ１０からの通信エリアが設定されている。遮蔽壁Ｍａは、電波を反射し得る物体であり、例えば金属材料を主体とする壁部やドア部、或いは、鉄筋などを内蔵するコンクリートやセラミックなどを主体とする壁部などが該当する。

上記構成では、図２９（Ｂ）のように、遮蔽壁Ｍａと対向する側（開放空間側）から無線タグ４００が進入したときに（即ち、無線タグ４００を所持する者が当該開放空間側から進入したときに）、アレーアンテナ１０には、無線タグ４００からの直接の電波（符号Ｆ１参照）だけでなく、この電波が遮蔽壁Ｍａにて反射した反射波（符号Ｆ２参照）も入り込むことになる。そこで、本実施形態では、このような反射波の影響を抑えるように重み付けを設定し、反射波の方向が無線タグの方向（到来方位）と推定されないようにしている。

アレーアンテナ１０では、所定の基準方向を基準設定角度（角度０°）としており、この方向（基準設定角度）を基準として遮蔽壁Ｍａが存在する角度範囲の重み付けを、当該角度範囲以外の重み付けよりも低く設定している。図２９では、隣接壁Ｈの壁面と直交する方向であって且つ隣接壁Ｈ側に向かう方向を基準設定角度（角度０°）としており、この基準設定角度から反時計回りに角度が２４０°増加したときの当該方向（２４０°の設定角度）と、基準方向（基準設定角度）から角度が２７０°増加したときの当該方向（２７０°の設定角度）の間に遮蔽壁Ｍａが配置されている。そして、この角度範囲（２４０°〜２７０°の範囲）の重み付けを、少なくとも設置物に囲まれない角度範囲（略９０°から２４０°未満の範囲）の重み付けよりも低く設定している。また、遮蔽壁Ｍａの角度範囲（２４０°〜２７０°の範囲）の重み付けは、隣接壁Ｈによって囲まれる角度範囲（０°〜略９０°の範囲、又は２７０°を超える範囲）の重み付けよりも低く設定している。そして、このように各角度に対して重みを定めた上で、第１実施形態と同様の方法で、誤差（相関値）を算出し、無線タグ４００の方向（到来方位）を推定している。

例えば、図２９のような構成における重み付けの設定例としては、遮蔽壁Ｍａの角度範囲（２４０°以上且つ２７０°以下）の範囲）の重みを０．５とし、これ以外の角度範囲（０°以上であって２４０°未満の範囲、又は２７０°より大きく３６０°より小さい範囲）の重みを１．０とするような重み付けとすることができる。

図３０（Ａ）〜（Ｃ）では、このように重み付けを行って方向（到来方位）を推定した場合の実験結果を他の方法の実験結果と比較して示しており、いずれの図も、図２９の環境において、時間経過に応じて無線タグ４００の方向（到来方位）が実線のように変化した場合の短時間毎（１回毎）の方向推定結果（各回で推定された方向）を示している。このうち、図３０（Ａ）は、各回毎に受信電力が最大となる方向（設定角度）をタグ方向として推定する方法（最大電力法）による方向推定結果（実験結果）を示している。また、図３０（Ｂ）は、図２９の環境において重み付けを全て一律（１．０）として第１実施形態と同様の方法で方向（到来方位）を推定した場合の方向推定結果（実験結果）を示しており、図３０（Ｃ）は、上述の重み付け（２４０°以上且つ２７０°以下の範囲の重みを０．５とし、それ以外の重みを１．０とするような重み付け）を行った上で第１実施形態と同様の方法で方向（到来方位）を推定した場合の実験結果を示している。

図３０（Ｃ）のグラフを図３０（Ａ）（Ｂ）と比較しても明らかなように、遮蔽壁Ｍａの方向（設定角度）に対して上述の重み付けを行うことで、各回で推定される方向が無線タグ４０の実際の方向（実線で示される無線タグの実際の位置）と一致又は近似する回数が格段に多くなり、反射波の方向をタグ方向と推定するようなノイズが格段に少なくなる。従って、最大電力法での推定結果と比較した場合は勿論のこと、重み付けを行わずに電力相関パターン法で推定した推定結果（図３０（Ｂ）参照）と比較しても反射波を誤検出しにくくすることができる。

なお、本実施形態でも、制御部２０、メモリ２２が設定手段の一例に相当し、「指向性切替手段」によりアレーアンテナ１０の指向性を切り替え可能な各方向（各設定角度）の内、当該アレーアンテナ１０から遮蔽壁Ｍａに向かう方向の重み付けを、遮蔽壁Ｍａと対向する側に構成される開放空間に向かう方向の重み付けよりも小さく設定している。

なお、重み付けの設定方法としては、例えば、ユーザが図示しない操作部を用いて各方向（各設定角度）の重み付けのデータを入力したときに、制御部２０がこのデータをメモリ２２に記憶するような設定方法であってもよい。或いは、無線タグリーダ１００の下部に近接する位置に、水平方向にレーザ光を走査するレーザセンサ２００を、ほぼ同じ軸上に存在するように配置し、このレーザセンサ２００によって隣接壁Ｈ以外の範囲を検出エリアとして基準方向に対する遮蔽壁Ｍａの方向を求めるようにしてもよい。この場合、レーザセンサ２００が検出した遮蔽壁Ｍａの方向（角度範囲）のデータを無線タグリーダ１００が取得できるように構成し、無線タグリーダ１００がこの取得したデータに基づいて遮蔽壁Ｍａの方向（角度範囲）の重みを他の方向よりも低くするように自動的に重み付けを設定・記憶するように構成すればよい。
このとき、無線タグリーダとレーザセンサとは、ほぼ同じ軸上に存在するため、レーザセンサの角度と無線タグリーダの角度がほぼ一致することになる。

（変更例１）
次に、図２９の構成に対して一部を変更した変更例１について説明する。
図３１は、図２９とは異なる環境に設けられた無線タグリーダによって無線タグの方向を推定する例を説明する説明図である。図３２（Ａ）は、図３１の環境において、方向毎の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図３２（Ｂ）は、図３１の環境において、方向毎に重み付けを設定した上で第１実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフである。

図３１に示すように、変更例１に係る無線タグリーダ１００でも、部分的に設置物によって囲まれた通路空間ＡＲが通信エリアとなるようにこの通路空間ＡＲ内にアレーアンテナ１０が配置されている。具体的には、住宅の外壁等からなる所定の隣接壁Ｈと当該隣接壁Ｈに対して交差する方向（図３１では直交する方向）に延びる遮蔽壁Ｍａとによって囲まれ且つ遮蔽壁Ｍａと対向する側が開放するように通路空間ＡＲが構成されており、この通路空間ＡＲ内において、隣接壁Ｈ寄りの位置にアレーアンテナ１０が配置されている。そして、この無線タグリーダ１００でも、遮蔽壁Ｍａの位置が通信エリア（アレーアンテナ１０と通信可能となるエリア）に含まれるようにアレーアンテナ１０からの通信エリアが設定されている。なお、図３１の構成で用いられる遮蔽壁Ｍａは、材質については図２９と同様であり長さのみが図２９の例と異なっている。

図３１の例でも、隣接壁Ｈの壁面と直交する方向であって且つ隣接壁Ｈ側に向かう方向を基準設定角度（角度０°）としており、この基準設定角度（基準方向）から反時計回りに角度が２２０°増加したときの当該方向（２２０°の設定角度）から、基準方向から角度が２７０°増加したときの当該方向（２７０°の設定角度）までの間に遮蔽壁Ｍａが配置されている。そして、図３１の無線タグリーダ１００では、この角度範囲（２２０°〜２７０°の範囲）の重み付けを、少なくとも設置物に囲まれない角度範囲（略９０°から２２０°未満の範囲）の重み付けよりも低く設定している。また、遮蔽壁Ｍａの角度範囲（２２０°〜２７０°の範囲）の重み付けは、隣接壁Ｈによって囲まれる角度範囲（０°〜略９０°の範囲、又は２７０°を超える範囲）の重み付けよりも低く設定している。そして、このように各角度に対して重みを定めた上で、第１実施形態と同様の方法で、誤差（相関値）を算出し、無線タグ４００の方向（到来方位）を推定している。

図３１のような構成でも、例えば、遮蔽壁Ｍａの角度範囲（２２０°以上且つ２７０°以下）の範囲）の重みを０．５とし、これ以外の角度範囲（０°以上であって２２０°未満の範囲、又は２７０°より大きく３６０°より小さい範囲）の重みを１．０とするような重み付けとすることができる。

図３２（Ａ）（Ｂ）では、このように重み付けを行って方向を推定した場合の実験結果を他の方法の実験結果と比較して示しており、いずれの図も、図３１の環境において、時間経過に応じて無線タグ４００の方向（到来方位）が実線のように変化した場合の短時間毎（１回毎）の方向推定結果（各回で推定された方向）を示している。このうち、図３２（Ａ）は、図３１の環境において重み付けを全て一律（１．０）として第１実施形態と同様の方法で方向を推定した場合の方向推定結果（実験結果）を示しており、図３２（Ｂ）は、上述の重み付け（２２０°以上且つ２７０°以下の範囲の重みを０．５とし、それ以外の重みを１．０とするような重み付け）を行った上で第１実施形態と同様の方法で方向を推定した場合の実験結果を示している。

図３２（Ｂ）のグラフを図３２（Ａ）と比較しても明らかなように、図３１の環境でも、遮蔽壁Ｍａの方向に対して上述の重み付けを行うことで、各回で推定される方向が無線タグ４０の実際の方向（実線で示される無線タグの実際の位置）と一致又は近似する回数が格段に多くなり、反射波の方向をタグ方向と推定するようなノイズが格段に少なくなる。従って、重み付けを行わずに電力相関パターン法で推定した推定結果（図３１（Ａ）参照）と比較しても反射波を誤検出しにくくすることができる。

（変更例２）
次に、図２９、図３１の構成に対して一部を変更した変更例２について説明する。
図３３は、図２９、図３１とは異なる環境に設けられた無線タグリーダによって無線タグの方向を推定する例を説明する説明図である。図３４（Ａ）は、図３３の環境において、方向毎の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図３２（Ｂ）は、図３１の環境において、方向毎に重み付けを設定した上で第１実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフである。

図３３に示すように、変更例２に係る無線タグリーダ１００でも、部分的に設置物によって囲まれた通路空間ＡＲが通信エリアとなるようにこの通路空間ＡＲ内にアレーアンテナ１０が配置されている。具体的には、住宅の外壁等からなる所定の隣接壁Ｈと当該隣接壁Ｈに対して交差する方向（図３３では直交する方向）に延びる遮蔽壁Ｍａとによって囲まれ且つ遮蔽壁Ｍａと対向する側が開放するように通路空間ＡＲが構成されており、この通路空間ＡＲ内において、隣接壁Ｈ寄りの位置にアレーアンテナ１０が配置されている。そして、この無線タグリーダ１００でも、遮蔽壁Ｍａの位置が通信エリア（アレーアンテナ１０と通信可能となるエリア）に含まれるようにアレーアンテナ１０からの通信エリアが設定されている。なお、図３３の構成で用いられる遮蔽壁Ｍａは、材質については図２９と同様であり長さのみが図２９の例と異なっている。

図３３の例でも、隣接壁Ｈの壁面と直交する方向であって且つ隣接壁Ｈ側に向かう方向を基準設定角度（角度０°）としており、この基準設定角度（基準方向）から反時計回りに角度が２００°増加したときの当該方向（２００°の設定角度）から、基準方向から角度が２７０°増加したときの当該方向（２７０°の設定角度）までの間に遮蔽壁Ｍａが配置されている。そして、図３１の無線タグリーダ１００では、この角度範囲（２００°〜２７０°の範囲）の重み付けを、少なくとも設置物に囲まれない角度範囲（略９０°から２２０°未満の範囲）の重み付けよりも低く設定している。また、遮蔽壁Ｍａの角度範囲（２２０°〜２７０°の範囲）の重み付けは、隣接壁Ｈによって囲まれる角度範囲（０°〜略９０°の範囲、又は２７０°を超える範囲）の重み付けよりも低く設定している。そして、このように各角度に対して重みを定めた上で、第１実施形態と同様の方法で、誤差（相関値）を算出し、無線タグ４００の方向（到来方位）を推定している。

図３３のような構成でも、例えば、遮蔽壁Ｍａの角度範囲（２００°以上且つ２７０°以下）の範囲）の重みを０．５とし、これ以外の角度範囲（０°以上であって２２０°未満の範囲、又は２７０°より大きく３６０°より小さい範囲）の重みを１．０とするような重み付けとすることができる。

図３４（Ａ）（Ｂ）では、このように重み付けを行って方向（到来方位）を推定した場合の実験結果を他の方法の実験結果と比較して示しており、いずれの図も、図３３の環境において、時間経過に応じて無線タグ４００の方向が実線のように変化した場合の短時間毎（１回毎）の方向推定結果（各回で推定された方向）を示している。このうち、図３４（Ａ）は、図３３の環境において重み付けを全て一律（１．０）として第１実施形態と同様の方法で方向を推定した場合の方向推定結果（実験結果）を示しており、図３４（Ｂ）は、上述の重み付け（２００°以上且つ２７０°以下の範囲の重みを０．５とし、それ以外の重みを１．０とするような重み付け）を行った上で第１実施形態と同様の方法で方向を推定した場合の実験結果を示している。

図３４（Ｂ）のグラフを図３４（Ａ）と比較しても明らかなように、図３３の環境でも、遮蔽壁Ｍａの方向に対して上述の重み付けを行うことで、各回で推定される方向が無線タグ４０の実際の方向（実線で示される無線タグの実際の位置）と一致又は近似する回数が格段に多くなり、反射波の方向をタグ方向と推定するようなノイズが格段に少なくなる。従って、重み付けを行わずに電力相関パターン法で推定した推定結果（図３４（Ａ）参照）と比較しても反射波を誤検出しにくくすることができる。

（重み付けを変更した場合の実験結果）
図３５は、図２９の環境において第１実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の、遮蔽壁の方向の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。図３６は、図３１の環境において第１実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の、遮蔽壁の方向の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。図３７は、図３３の環境において第１実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の、遮蔽壁の方向の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。

図３５は、図２９の環境において遮蔽壁の方向の重み付けを様々な値とした場合の実験結果を基に、各重み付けで得られた実験結果についての平均誤差及び異常値出現率を算出した結果を示すものである。この例では、重み付けを０〜１．０まで０．１ずつ変更し、各重み付けでの実験において図３０（Ｃ）と同様の実験結果を取得したときの各実験結果での平均誤差及び異常値出現率を示している。

「平均誤差」は、各重み付けでの実験結果において、データを採取した各回毎に推定方向と実際の位置との誤差を求め、全期間（全回）で得られた誤差を平均化した値である。例えば、重み付けが０．５の場合、図３０（Ｃ）のような実験結果に基づいて各回毎（方向（到来方位）を推定する各時間毎）に推定方向と実際の方向（無線タグの実際の位置）との誤差を求め、全期間（全回）で得られたこれら誤差の平均値を「重み付け０．５のときの平均誤差」としている。なお、図３０（Ｃ）の実験結果では、Ｍ回目で推定された方向（到来方位）をＦｍとし、Ｎ回目で推定された方向（到来方位）をＦｎとしている。そして、Ｍ回目のときの推定方向（Ｆｍ）と実際の位置との誤差をＡｍで示し、Ｎ回目のときの推定方向（Ｆｎ）と実際の位置との誤差をＡｎで示している。「平均誤差」はこれらＡｍ、Ａｎ等の値を全て加算し、全回数で割った値としている。

また、「異常値出現率」は、各重み付けでの実験結果において、データを採取した各回毎に推定方向と実際の位置との誤差を求めたときに、誤差９０°以上となる回が全期間（全回）においてどの程度の割合で出現したかを示すものである。例えば、重み付けが０．５の場合、図３０（Ｃ）のような実験結果に基づいて各回毎（方向を推定する各時間毎）に推定方向と実際の方向（無線タグの実際の位置）との誤差を求めると共に、その中で誤差が９０°以上となった回数を求め、その回数（誤差が９０°以上となった回数）が期間（全回数）に占める割合を「重み付け０．５のときの異常値出現率」としている。図３０（Ｃ）では、例えばＭ回目の誤差Ａｍが９０°を超えており、推定方向がこのような結果となった回数をカウントし、全回数で割ることで異常値出現率を求めることができる。

図２９の環境において遮蔽壁Ｍａの方向の重み付けを各値に設定して実験を行った場合、図３５に示すように、遮蔽壁Ｍａの方向の重みを他の方向の重み（１．０）よりも低くしたときには平均誤差及び異常値出現率を共に低下させ得ることが判明した。特に、遮蔽壁Ｍａの方向の重みを他の方向の重み（１．０）の０％〜８０％に設定した場合には、平均誤差及び異常値出現率が顕著に低下することが判明した。

また、図３６では、図３１の環境において遮蔽壁Ｍａの方向の重み付けを様々な値とした場合の実験結果を基に、各重み付けで得られた実験結果についての平均誤差及び異常値出現率を算出した結果を示すものである。この例でも、重み付けを０〜１．０まで０．１ずつ変更し、それぞれの重み付けにおいて図３２（Ｂ）と同様の実験結果を取得したときの各実験結果での平均誤差及び異常値出現率を示している。なお、各重み付けのときの平均誤差及び異常値出現率の求め方は図３５の場合と同様であり、例えば、重み付けが０．５の場合、図３２（Ｂ）のような実験結果に基づいて各回毎（方向を推定する各時間毎）に推定方向と実際の方向（無線タグの実際の位置）との誤差を求め、全期間（全回）で得られたこれら誤差の平均値を「重み付け０．５のときの平均誤差」としている。また、重み付けが０．５の場合、図３２（Ｂ）のような実験結果に基づいて各回毎（方向を推定する各時間毎）に推定方向と実際の方向（無線タグの実際の位置）との誤差を求めたときに、全期間（全回数）に占める「誤差９０°以上となる回数」の割合を「重み付け０．５のときの異常値出現率」としている。

図３６の実験結果でも明らかなように、図３１のような構成でも、遮蔽壁Ｍａの方向の重みを他の方向の重み（１．０）よりも低くしたときに平均誤差及び異常値出現率を共に低下させ得ることが判明した。特に、遮蔽壁Ｍａの方向の重みを他の方向の重み（１．０）の０％〜８０％に設定した場合には、平均誤差及び異常値出現率が顕著に低下することが判明した。

また、図３７では、図３３の環境において遮蔽壁Ｍａの方向の重み付けを様々な値とした場合の実験結果を基に、各重み付けで得られた実験結果についての平均誤差及び異常値出現率を算出した結果を示すものである。この例でも、重み付けを０〜１．０まで０．１ずつ変更し、それぞれの重み付けにおいて図３４（Ｂ）と同様の実験結果を取得したときの各実験結果での平均誤差及び異常値出現率を示している。なお、各重み付けのときの平均誤差及び異常値出現率の求め方は図３５の場合と同様であり、例えば、重み付けが０．５の場合、図３４（Ｂ）のような実験結果に基づいて各回毎（方向を推定する各時間毎）に推定方向と実際の方向（無線タグの実際の位置）との誤差を求め、全期間（全回）で得られたこれら誤差の平均値を「重み付け０．５のときの平均誤差」としている。また、重み付けが０．５の場合、図３４（Ｂ）のような実験結果に基づいて各回毎（方向を推定する各時間毎）に推定方向と実際の方向（無線タグの実際の位置）との誤差を求めたときに、全期間（全回数）に占める「誤差９０°以上となる回数」の割合を「重み付け０．５のときの異常値出現率」としている。

図３７の実験結果でも明らかなように、図３３のような構成でも、遮蔽壁Ｍａの方向の重みを他の方向の重み（１．０）よりも低くしたときに、平均誤差及び異常値出現率を共に低下させ得ることが判明した。特に、遮蔽壁Ｍａの方向の重みを他の方向の重み（１．０）の０％〜８０％に設定した場合には、平均誤差及び異常値出現率が顕著に低下することが判明した。

（重み付けによる補正の方法について）
図３８は、図２９（Ａ）のような環境において、無線タグが１３５°の方向に存在する場合の実際の測定パターンと、１３５°用に用意された基準パターンと、これら測定パターンと基準パターンとを対比した場合の角度毎の誤差を求めた結果を示すものである。なお、図３８で示す誤差は角度毎の重み付けをしていないものである。本実施形態では、遮蔽壁Ｍａが存在する角度の重みを他の角度の重みよりも低くするように重み付けをする場合、上記のように角度毎に得られた各誤差に対し、対応する角度の重み付けを掛け合わせ、角度毎に得られた掛け合わせ結果（乗算値）の総和を最終的なマッチング誤差（相関値）とする手法を用いることができる。このようにすると、図３８（Ａ）の矢印に示すように、重みが低く設定された角度範囲の誤差をより大きく低減させることができる。従って、重み付けの補正を行わない場合と比較して、測定パターンを適切な基準パターン（即ち、実際の無線タグの方向に近い方向の基準パターン）と対比したときのマッチング誤差（相関値）を極めて小さくすることができ、実際の角度を把握しやすくなる。なお、図３８（Ｂ）のグラフは、このような手法でマッチング誤差（相関値）を求めたときの効果を示すものであり、図３８（Ａ）のような測定パターンが得られたときに、角度毎に用意された基準パターンとそれぞれ対比して上述の方法でマッチング誤差（相関値）を求めた場合の実験結果を示すものである。このグラフでは、遮蔽壁Ｍａの範囲の重みを０．５とした場合をＰｃ、遮蔽壁Ｍａの範囲の重みを０とした場合をＰｄ、重み付けをしない場合をＰｅで示している。重み付けを０．５とした場合のＰｃも、重み付けを０とした場合のＰｄも実際の角度（１３５°）に対応する基準パターンと対比したときのマッチング誤差が最も誤差が少なくなっており、この角度付近のマッチング誤差の角度変化が急峻となっている。角度変化が急峻ということは、間違った方位に誤判定することが発生しにくく、実際の方向を得やすいことを示している。

なお、図３９は、上記方法と比較する対比例である。図３９（Ａ）は、図２９（Ａ）のような環境において、無線タグが１３５°の方向に存在する場合の実際の測定パターンにおいて、各角度の測定値（角度毎の電力強度）に対し対応する角度の重み付けを掛け合わせる場合を示している。例えば、遮蔽壁Ｍａの範囲が２４０°〜２７０°であり、この範囲の重み付けのみが他の範囲よりも低い場合、この範囲の測定値を低減させるように補正している。図３９（Ｂ）では、図３９（Ａ）のように得られた測定パターンに対し、遮蔽壁Ｍａの範囲の補正量−３ｄＢとした場合（即ち、測定パターンにおいて２４０°〜２７０°の範囲の測定値に−３ｄＢの補正をした上でマッチング誤差を算出した場合）をＰｆ、遮蔽壁Ｍａの範囲の補正量を−６ｄＢとした場合をＰｇ、上記のような補正をしない場合をＰｈで示している。この場合でも、補正量をある程度大きくすることで、実際の位置（１３５°）を検出することができる。但し、実際の角度（１３５°）付近におけるマッチング誤差の角度変化は図３８（Ｂ）の方法のほうが急峻となるため、図３８（Ｂ）で説明した方法を用いた方が実際の方向を検出しやすくなる。

（本実施形態の主な効果）
この構成では、隣接壁Ｈ及び遮蔽壁Ｍａに囲まれるような通路空間ＡＲ内で無線タグ４００を検出する場合において、特に、無線タグ４００の所持者が遮蔽壁Ｍａの反対側（開放空間側）からアレーアンテナ１０側に近づこうとするときに、この無線タグ４００の電波が遮蔽壁で反射して生じる反射波の重みを相対的に小さくし、無線タグ４００からの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、無線タグ４００の所持者が遮蔽壁Ｍａの反対側からアレーアンテナ側に近づこうとするときに、反射波の方向（即ち遮蔽壁Ｍａの方向）に対応した基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、正規のタグ方向とは全く異なる遮蔽壁側をタグ方向と推定するといった大きな角度誤差が生じにくくなる。

（他の実施形態）
第５実施形態では、設置物として隣接壁Ｈ及び遮蔽壁Ｍａが設けられ、少なくとも遮蔽壁Ｍａの方向の重み付けを他の方向よりも低く設定する例を示したが、遮蔽壁Ｍａの方向だけでなく、隣接壁Ｈの方向の重み付けも低く設定した上で、第１、第５実施形態と同様の誤差算出、方向推定を行ってもよい。

第５実施形態では、設置物として隣接壁Ｈ及び遮蔽壁Ｍａが設けられた例を示したが、図４０のように、隣接壁Ｍａと対向するような壁部（対向壁Ｍｂ）が存在するような環境下で無線タグリーダを使用してもよい。図４０では、通路空間ＡＲを囲むように隣接壁Ｈ，遮蔽壁Ｍａ、及び対向壁Ｍｂ（隣接壁Ｈと対向する壁部）が設けられた例を示している。このような環境で用いられる場合、遮蔽壁Ｍａの方向（図４０では、２４０°〜２７０°の設定角度）の重み付けだけでなく、対向壁Ｍｂの方向（図４０では、１６０°〜１８０°の設定角度）の重み付けもこれら設置物以外の方向（即ち、遮蔽壁Ｍａ、隣接壁Ｍｂの方向以外の方向）の重み付けよりも低く設定した上で第１、第５実施形態と同様の誤差算出、方向推定を行うようにしてもよい。これにより、遮蔽壁Ｍａの方向の反射光だけでなく、対向壁Ｍｂの方向の反射光も誤検出し難くなる。この場合、遮蔽壁Ｍａの方向（図４０では、２４０°〜２７０°の設定角度）の重み付けを、隣接壁の方向（設定角度）の重み付けや対向壁の方向（設定角度）の重み付けよりも低く設定することが望ましい。

１０ アレーアンテナ
１０−０ 励振素子
１０−１〜１０−６ 非励振素子
１２−１〜１２−６ 可変リアクタンス回路
２０ 制御部（方向推定手段、指向性切替手段、受信強度測定手段、重み付け設定手段、コマンド送信手段、設定値調整手段）
２２ メモリ（方向推定手段、パターン記憶手段、重み付け設定手段）
５０ 指向性制御部（指向性切替手段）
５２ リアクタンス値制御装置
１００ 無線タグリーダ
２００ レーザセンサ
３００ コントローラ
４００ 無線タグ
Ｈ１ 隣接壁（設置物）
Ｍａ 遮蔽壁（設置物）
ＡＲ 通路空間

Claims (15)

1. 無線タグの電波を受信し、その到来方位を推定する無線タグリーダであって、
   指向性を複数の設定角度に切り替え可能に構成されたアレーアンテナと、
   前記アレーアンテナの指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段と、
   前記アレーアンテナによって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段と、
   前記指向性切替手段が前記アレーアンテナの設定角度を１周期分切り替え走査したときに、前記受信強度測定手段によって測定された１周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段と、
   を備え、
   前記方向推定手段は、
   各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段と、
   各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する重み付け設定手段と、
   を備え、
   到来方位毎の前記基準電力パターンと測定された前記電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた前記重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定することを特徴とする無線タグリーダ。
2. 無線タグの電波を受信し、その到来方位を推定する無線タグリーダであって、
   指向性を複数の設定角度に切り替え可能に構成されたアレーアンテナと、
   前記アレーアンテナの指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段と、
   前記アレーアンテナによって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段と、
   前記指向性切替手段が前記アレーアンテナの設定角度を１周期分切り替え走査したときに、前記受信強度測定手段によって測定された前記１周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段と、
   を備え、
   前記方向推定手段は、
   周波数を指示する所定コマンドを送信するコマンド送信手段と、
   前記所定コマンドで指示された周波数で前記無線タグから返信された応答電波の電力強度が前記受信強度測定手段によって測定されたときに、その測定された前記電力強度に基づいて前記無線タグの到来方位を検出する方向検出手段と、
   を備え、
   前記指向性切替手段は、指向性を順次切り替える切替動作を異なる周波数で複数回行い、
   前記受信強度測定手段は、周波数の異なる各切替動作毎に、前記応答電波の電力強度を各設定角度で測定しており、
   前記方向検出手段は、前記受信強度測定手段によって周波数毎に測定された各設定角度の前記電力強度に基づいて前記無線タグの到来方位を検出することを特徴とする無線タグリーダ。
3. 前記方向検出手段は、
   前記受信強度測定手段によって周波数毎にそれぞれ測定された前記各設定角度の前記電力強度を設定角度毎に統計処理を行い、設定角度毎に得られた統計処理結果を前記各設定角度それぞれの電力強度とする統計処理手段を備え、
   前記統計処理手段によって得られた前記各設定角度の前記電力強度に基づいて前記無線タグの到来方位を検出することを特徴とする請求項２に記載の無線タグリーダ。
4. 前記統計処理手段は、前記受信強度測定手段によって周波数毎に測定された前記各設定角度の前記電力強度を設定角度毎に平均化し、設定角度毎に得られた平均化結果を前記各設定角度の前記電力強度とすることを特徴とする請求項３に記載の無線タグリーダ。
5. 前記方向推定手段は、
   各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段と、
   各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する重み付け設定手段と、
   到来方位毎の前記基準電力パターンと測定された前記電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた前記重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の無線タグリーダ。
6. 前記アレーアンテナは、１つの励振素子と、前記励振素子から所定間隔離れて設けられた複数の非励振素子と、前記複数の非励振素子にそれぞれ接続された可変リアクタンス素子とを備え、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることで、指向性の設定角度を３６０度／Ｎ（但し、Ｎは自然数）毎に切替え可能とされており、
   前記重み付け設定手段で設定される前記重み付けの設定値は、３６０度／Ｎ度毎に設定され、前記アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の存在している角度に相関する値とされていることを特徴とする請求項１又は請求項５の無線タグリーダ。
7. 前記重み付け設定手段で設定される前記重み付けの設定値は、前記アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の前記アレーアンテナまでの距離、又は、該障害物の材質の少なくとも一方に相関する値とされていることを特徴とする請求項６の無線タグリーダ。
8. 前記方向推定手段は、前記誤差の最小値を求めるため、各設定角度の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、特定の誤差値で、前記誤差関数に対して横軸に平行な線を引き、該線と前記誤差関数との交点をつなぐ線分の半分の位置における角度を、前記誤差の最小値となる無線タグの到来方位と推定することを特徴とする請求項１、５〜７のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。
9. 前記電力強度を測定する設定角度は３６０度／Ｎ毎であり、
   前記特定の誤差値は、前記誤差関数の誤差最小のピークから、３６０度／Ｎ毎の設定角度で２つ分離れた値の内で、誤差の低い側の値であることを特徴とする請求項８に記載の無線タグリーダ。
10. 前記方向推定手段は、前記誤差の最小値を求めるため、各設定角度の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、誤差が最小となるピーク値の両隣の値の内、誤差の小さい方の値と、該誤差の小さい方の隣であって、誤差の大きかった方の反対側の隣の値とをつないだ線分を延長させ、次に、該誤差の大きかった方の値と、該誤差の大きかった方への隣の値とをつないだ線分を延長させ、両線分の交点を、前記誤差の最小値となる無線タグの到来方位と推定することを特徴とする請求項１、５〜７のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。
11. 前記アレーアンテナが、部分的に設置物によって囲まれると共に前記設置物の領域外が開放してなる空間内に配置された場合に、
    前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記設置物に向かう設定角度の重み付けが、前記設置物の領域外の開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されることを特徴とする請求項１、５〜１０のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。
12. 前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と当該隣接壁と対向する対向壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、
    前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記隣接壁に向かう設定角度又は前記対向壁に向かう設定角度の重み付けが、前記隣接壁及び前記対向壁が配置されない開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されることを特徴とする請求項１、５〜１１のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。
13. 前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と当該隣接壁に対して交差する方向に延びる遮蔽壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、
    前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記隣接壁に向かう設定角度又は前記遮蔽壁に向かう設定角度の重み付けが、前記遮蔽壁と対向する側に構成される開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されることを特徴とする請求項１、５〜１１に記載の無線タグリーダ。
14. 前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と、当該隣接壁と対向する対向壁と、当該隣接壁に対して交差する方向に延びる遮蔽壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、
    前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記遮蔽壁に向かう設定角度の重み付けが、前記遮蔽壁と対向する側に構成される開放空間に向かう設定角度、前記隣接壁に向かう設定角度、及び前記対向壁に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１、５〜１１に記載の無線タグリーダ。
15. 請求項１、５〜１４のいずれか一項に記載の無線タグリーダを用いた監視システムであって、
    監視領域内の物体の距離と方向とを測定するレーザセンサと、
    レーザセンサで検出された物体の距離と方向に応じて、前記重み付けの設定値を調整する重み付けの設定値調整手段と、を備える監視システム。

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