JP2013148465A - リーダ装置、位置推定方法及び位置推定システム - Google Patents

Abstract

【課題】マルチパス及び遮蔽などの電波伝搬環境がタグの位置推定精度に与える影響を低減する。
【解決手段】アンテナ制御部１５は、部屋３００内に所定の複数の電波強度分布を順次生成するようにアンテナ１６１〜１６３を制御しながら、呼出信号Ｓ１５３〜Ｓ１５５を上記各アンテナを介して同時に送信する。応答履歴データ生成部１８は、各アンテナ１６１〜１６３により受信された応答信号Ｓ２０に基づいて、各電波強度分布におけるタグ２０での呼出信号の受信強度を示す応答履歴データＤ１８を生成する。位置推定部１７は、複数の電波強度分布を順次生成するようにアンテナ１６１〜１６３を制御したときの各領域Ａ〜Ｅにおける電波強度を示すタグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（Ｎ）と、応答履歴データＤ１８との類似度を各領域毎に算出し、当該算出された類似度のうち最も高い類似度を有する領域にタグ２０が存在すると推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグの位置を推定するリーダ装置と、当該リーダ装置により実行される位置推定方法と、ＲＦＩＤタグ及びリーダ装置を備えた位置推定システムとに関する。

従来、オフィスなどの屋内において、人にＲＦＩＤタグ（以下、タグという。）を持たせて、リーダ装置からタグと無線通信することで人の位置を推定する位置推定システムが知られている。具体的には、送信電力をそれぞれ変更可能な複数のアンテナをリーダ装置に接続し、各アンテナの送信電力を変化させてタグの位置を推定する技術がある。

例えば、特許文献１記載の無線タグ通信装置は、複数のアンテナの各通信可能領域の重複通信可能領域が無線タグ通信装置の検出可能エリア内を順次移動するように各アンテナの送信出力を制御し、複数のアンテナでタグからの応答が受信できる場合には重複通信可能領域内にタグが存在すると推定する。

また、特許文献２記載の位置推定システムは、複数の識別情報受信処理部と、情報処理部とを備えて構成される。ここで、複数の識別情報受信処理部は、空間内の適宜な箇所に各々配置される複数の識別情報受信処理部であって、携帯端末からの識別情報を受信するための複数のアンテナを有し、各アンテナを通じて受信した識別情報中から受信電波強度が最大のものを抽出する。また、情報処理部は、各識別情報受信処理部から個別に伝送される識別情報中から受信電波強度の最大のものを抽出すると共に、該抽出された識別情報の伝送元である識別情報受信処理部を検索し、該検索された識別情報受信処理部の配置位置に基づいて空間内における携帯端末の位置を推定する。

特開２０１１−２２７４２号公報（９頁３５行〜１０頁４１行及び図４） 特開２００８−１９９３６０号公報（８頁４５行〜５０行及び図３）

特許文献１記載の無線タグ通信装置のように、複数のアンテナでタグからの応答が受信できるときに、当該複数のアンテナの各通信可能領域の重複通信可能領域内にタグが存在すると推定する場合、マルチパス及び遮蔽などの影響を受けて、位置推定精度が低下するという課題があった。また、タグからの応答を受信可能であるか否かに基づいてタグの位置を推定する場合には、位置分解能が比較的低くなってしまうという課題もあった。さらに、特許文献２記載の位置推定システムによれば、マルチパス及び遮蔽などの影響を抑制するために各地点に複数の受信アンテナを設置するので、コストが増大するという課題、及び各地点における受信アンテナの配置間隔に位置分解能が制限されてしまうという課題があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、マルチパス及び遮蔽などの電波伝搬環境がタグの位置推定精度に与える影響を従来技術に比較して低減し、従来技術に比較して高い精度でタグの位置を推定できるリーダ装置と、当該リーダ装置により実行される位置推定方法と、タグ及びリーダ装置を備えた位置推定システムとを提供することにある。

本発明に係るリーダ装置は、複数の領域に分割された所定の空間において、ＲＦＩＤタグが存在する領域を推定するリーダ装置において、上記ＲＦＩＤタグは、所定のタグ受信しきい値以上の受信強度の呼出信号に応答して応答信号を送信し、上記リーダ装置は、上記空間に設けられ、上記呼出信号を送信しかつ上記応答信号を受信する複数のアンテナと、上記空間内に所定の互いに異なる複数の電波強度分布を順次生成するように上記複数のアンテナを制御しながら、上記呼出信号を上記複数のアンテナを介して上記各電波強度分布毎に同時に送信するアンテナ制御部と、上記各電波強度分布毎に上記複数のアンテナにより受信された応答信号に基づいて、上記各電波強度分布における上記ＲＦＩＤタグでの上記呼出信号の受信強度を示す応答履歴データを生成する応答履歴データ生成部と、上記複数の電波強度分布を順次生成するように上記複数のアンテナを制御したときの上記各領域における電波強度を示す上記各電波強度分布毎の所定のタグ応答事前データと、上記各電波強度分布毎の上記応答履歴データとの間の類似度を上記各領域毎に算出し、当該算出された類似度のうち最も高い類似度を有する領域に上記ＲＦＩＤタグが存在すると推定する位置推定部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るリーダ装置、位置推定方法及び位置推定システムによれば、複数の電波強度分布を順次生成するように複数のアンテナを制御したときの各領域における電波強度を示す各電波強度分布毎の所定のタグ応答事前データと、各電波強度分布毎の応答履歴データとの間の類似度を各領域毎に算出し、当該算出された類似度のうち最も高い類似度を有する領域にＲＦＩＤタグが存在すると推定するので、マルチパス及び遮蔽などの電波伝搬環境がタグの位置推定精度に与える影響を従来技術に比較して低減し、従来技術に比較して高い精度でタグの位置を推定できる。

本発明の実施の形態１に係る位置推定システムの構成を示すブロック図である。 図１のタグ２０の構成を示すブロック図である。 図１のアンテナ制御部１５の構成を示すブロック図である。 図１のタグ応答判定部１９の構成を示すブロック図である。 図１の応答履歴データ生成部１８の構成を示すブロック図である。 図１のタグ応答事前データ生成部１２が電波強度分布パターンデータＤ１１（１）に対応するタグ応答事前データＤ１２（１）を生成する方法を示すグラフである。 図１のタグ応答事前データ記憶部１３に格納されるタグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（７）の一例を示す表である。 図１の制御データ記憶部１４に格納される制御データＤＣ（１）〜ＤＣ（７）の一例を示す表である。 図１のタグ応答事前データ記憶部１３に格納されるタグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（７）と、図１の位置推定部１７によって算出された類似度の一例を示す表である。 所定のタグＩＤを有する図１のタグ２０の応答履歴データＤ１８の一例を示す表である。 図３の制御データ解析部１５０によって実行されるアンテナ制御処理を示すフローチャートである。 図５の判定部１８１によって実行される応答履歴データ生成処理を示すフローチャートである。 図２の信号処理部２４によって実行される応答処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る位置推定システムの構成を示すブロック図である。 図１３のタグ２０Ａの構成を示すブロック図である。 図１３のタグ応答判定部１９Ａの構成を示すブロック図である。 図１３の応答履歴データ生成部１８Ａの構成を示すブロック図である。 図１３のタグ応答事前データ生成部１２Ａが電波強度分布パターンデータＤ１１（１）に対応するタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）を生成する方法を示すグラフである。 図１３のタグ応答事前データ記憶部１３Ａに格納されるタグ応答事前データＤ１２Ａの一例を示す表である。 図１６の判定部１８１Ａによって実行される応答履歴データ生成処理を示すフローチャートである。 図１４の信号処理部２４Ａによって実行される応答処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る位置推定システムの構成を示すブロック図である。 図２１のタグ応答判定部１９Ｂの構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置推定システムの構成を示すブロック図である。また、図２は、図１のタグ２０の構成を示すブロック図であり、図３は、図１のアンテナ制御部１５の構成を示すブロック図である。さらに、図４は、図１のタグ応答判定部１９の構成を示すブロック図であり、図５は、図１の応答履歴データ生成部１８の構成を示すブロック図である。

図１において、本実施の形態に係る位置推定システムは、リーダ装置１０と、２つのタグ２０とを備えて構成される。図１の位置推定システムは、オフィスの部屋３００の中にいる人にそれぞれ取り付けられた２つのタグ２０の各位置を推定するために用いられる。また、部屋３００の中の所定の位置に机３０１が置かれており、部屋３００は５個の領域Ａ〜Ｆに分割されている。さらに、タグ２０には、各タグ２０を識別するための互いに異なるタグＩＤが予め割り当てられている。なお、図１の位置推定システムは２個のタグ２０を備えているが、本発明はこれに限られず、１個のタグ２０、又は互いに異なるタグＩＤをそれぞれ割り当てられた複数のタグ２０を備えてもよい。

図１において、リーダ装置１０は、電波強度分布パターン生成部１１と、タグ応答事前データ生成部１２と、タグ応答事前データ記憶部１３と、位置推定部１７と、応答履歴データ生成部１８と、タグ応答判定部１９と、制御データ記憶部１４と、アンテナ制御部１５と、アンテナ１６１，１６２，１６３と、サーキュレータ１６１ｃ，１６２ｃ，１６３ｃとを備えて構成される。ここで、アンテナ１６１，１６２，１６３は、それぞれ部屋３００内の互いに異なる各位置に予め設けられている。

図１において、電波強度分布パターン生成部１１は、アンテナ１６１，１６２，１６３をそれぞれ制御するための制御データを制御データＤＣ（１），ＤＣ（２），…，ＤＣ（Ｎ）に所定の順序で変化させたときの部屋３００内の各位置における電波強度分布を表す電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）を、それぞれ生成する。ただし、Ｎは２以上の整数であり、以下の例ではＮは７に設定されている。より具体的には、電波強度分布パターン生成部１１は、部屋３００の形状と、机３０１の形状及び位置と、アンテナ１６１〜１６３の各位置とに基づいて、ＦＤＴＤ（Finite-Difference Time-Domain）法を用いて、電波伝搬シミュレーションにより電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）を生成する。そして、電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）を、タグ応答事前データ生成部１２に上述した順序で出力する一方、制御データＤＣ（１），ＤＣ（２），…，ＤＣ（Ｎ）を、制御データ記憶部１４に上述した順序で出力する。

なお、図６を参照して詳細後述するように、図１において、電波強度分布パターン生成部１１は、各電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）を、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのうちの少なくとも１つの領域が、電波強度が所定のタグ受信しきい値Ｔ１未満でありタグ２０が応答信号Ｓ２０（図１参照。）を送信できない不感領域（図６参照。）になるように生成する。

図８は、図１の制御データ記憶部１４に格納される制御データＤＣ（１）〜ＤＣ（７）の一例を示す表である。図８に示すように、各制御データＤＣ（１），ＤＣ（２），…，ＤＣ（７）は、各アンテナ１６１，１６２，１６３のオンオフ状態のデータと、各アンテナ１６１，１６２，１６３からそれぞれ送信される呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５（図１参照。）間の位相差のデータとを含む。制御データ記憶部１４は、アンテナ制御部１５の制御データ解析部１５０（図３参照。）からの取得信号Ｓ１５０に応答して、制御データＤＣ（１），ＤＣ（２），…，ＤＣ（７）を、制御データ解析部１５０に順次出力する。

図３において、アンテナ制御部１５は、制御データ解析部１５０と、呼出信号生成回路１５１と、分波回路１５２と、サーキュレータ１６１ｃを介してアンテナ１６１に接続された遅延回路１５３と、サーキュレータ１６２ｃを介してアンテナ１６２に接続された遅延回路１５４と、サーキュレータ１６３ｃを介してアンテナ１６３に接続された遅延回路１５５とを備えて構成される。図３において、呼出信号生成回路１５１は、タグ２０を呼び出すための呼出信号Ｓ１５１を生成して分波回路１５２に出力する。ここで、呼出信号Ｓ１５１は変調後の高周波信号であって、呼出信号Ｓ１５１の周波数は、例えば、３１５ＭＨｚ、４３３ＭＨｚ又は１００ＭＨｚなどの所定の周波数に設定される。

また、図３において、分波回路１５２は、制御データ解析部１５０からの制御に従って、呼出信号Ｓ１５１を分波し、アンテナ１６１，１６２，１６３のうちオンされるアンテナに接続された遅延回路に出力する。遅延回路１５３，１５４，１５５はそれぞれ、制御データ解析部１５０からの制御に従って、入力される分波後の呼出信号Ｓ１５１を所定の遅延時間だけ遅延させ、遅延後の呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５を、アンテナ１６１，１６２，１６３を用いて無線送信する。また、アンテナ１６１，１６２，１６３はそれぞれ、タグ２０からの応答信号Ｓ２０（図１参照。）を受信し、サーキュレータ１６１ｃ，１６２ｃ，１６３ｃを介して、タグ応答判定部１９の復調回路１９２，１９３，１９４（図４参照。）に、応答信号Ｓ１６１，Ｓ１６２，Ｓ１６３として出力する。

図１０は、図３の制御データ解析部１５０によって実行されるアンテナ制御処理を示すフローチャートである。図１０において、始めに、ステップＳ１において、制御データ解析部１５０は、呼出信号生成回路１５１、分波回路１５２及び遅延回路１５３〜１５５を、それぞれ所定の初期状態にする。そして、ステップＳ２において、制御データ記憶部１４に取得信号Ｓ１５０を送信し、制御データ記憶部１４から制御データＤＣ（１），ＤＣ（２），…，ＤＣ（Ｎ）を受信する。次に、ステップＳ３において、パラメータｎに初期値１を代入し、ステップＳ４に進む。ステップＳ４において、制御データ解析部１５０は、呼出信号Ｓ１５１を生成するように呼出信号生成回路１５１を制御し、制御データＤＣ（ｎ）に基づいて、分波回路１５２及び遅延回路１５３〜１５５を制御することにより、アンテナ１６１〜１６３を介して呼出信号Ｓ１５３〜Ｓ１５５を同時に無線送信する。具体的には、ステップＳ４において、制御データ解析部１５０は、制御データＤＣ（ｎ）に含まれる各アンテナ１６１〜１６３のオンオフ状態のデータに基づいて、分波回路１５２を、呼出信号Ｓ１５１を分波してアンテナ１６１，１６２，１６３のうちオンされるアンテナに接続された遅延回路に出力するように制御する。さらに、制御データ解析部１５０は、制御データＤＣ（ｎ）に含まれる呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５（図１参照。）間の位相差のデータに基づいて、各遅延回路１５３，１５４，１５５における遅延時間を算出して遅延回路１５３，１５４，１５５に出力する。

図１０のステップＳ４に続いて、ステップＳ５において、制御データ解析部１５０は、送信完了タイミング信号Ｓｔを応答履歴データ生成部１８の判定部１８１（図５参照。）に出力する。さらに、ステップＳ６において、パラメータｎが制御データＤＣ（１）〜ＤＣ（Ｎ）の総数Ｎに等しいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ７においてパラメータｎに１を加算してステップＳ４に戻る。そして、ステップＳ８において、リセット信号Ｓｒを応答履歴データ生成部１８の判定部１８１（図５参照。）に出力する。

以上説明したように、制御データ解析部１５０は図１０のアンテナ制御処理を実行することにより、部屋３００に電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）にそれぞれ対応する所定の電波強度分布を順次生成するようにアンテナ１６１，１６２，１６３を制御しながら、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５をアンテナ１６１，１６２，１６３を介して同時に送信する。呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５は部屋３００内で互いに重畳される。なお、図１０において、ステップＳ４〜Ｓ７の各処理は、例えば、固定長スロテッドアロハ方式の１周期毎に繰り返して実行される。これにより、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５はスロテッドアロハ方式の１周期毎に生成される。

図１において、タグ２０は、互いに重畳された呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５呼出信号を受信し、受信した呼出信号の受信強度が所定のタグ受信しきい値Ｔ１以上であるときに応答信号Ｓ２０を送信する。

図６は、図１のタグ応答事前データ生成部１２が電波強度分布パターンデータＤ１１（１）に対応するタグ応答事前データＤ１２（１）を生成する方法を示すグラフである。図６において、タグ応答事前データ生成部１２は、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける電波強度分布パターンデータＤ１１（１）を、所定のタグ受信しきい値Ｔ１と比較し、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける電波強度がタグ受信しきい値Ｔ１以上であるか否かを示すタグ応答事前データＤ１２（１）を生成する。すなわち、タグ応答事前データＤ１２（１）は、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおいてタグ２０が呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５を受信して応答信号Ｓ２０を送信できるか否かを示す。

なお、図６において、データ値「１」は、電波強度がタグ受信しきい値Ｔ１以上であるためにタグ２０が応答信号Ｓ２０を送信可能であることを表し、データ値「０」は、電波強度がタグ受信しきい値Ｔ１未満であるためにタグ２０が応答信号Ｓ２０を送信できないことを表す。また、より具体的には、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける電波強度分布パターンデータＤ１１（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の平均値又は各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ内における所定の各位置（例えば、中心。）における電波強度を、上述したタグ受信しきい値Ｔ１と比較すればよい。

図６の場合、領域Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて電波強度はタグ受信しきい値Ｔ１以上であるので、領域Ｂ，Ｃ又はＤにあるタグ２０は応答信号Ｓ２０を送信できる。一方、領域Ａ，Ｅにおいて電波強度はタグ受信しきい値Ｔ１未満であるので、領域Ａ又はＥにあるタグ２０は応答信号Ｓ２０を送信できない。すなわち、領域Ａ及びＥは、タグ２０が応答信号Ｓ２０を送信できない不感領域である。タグ応答事前データ生成部１２は、タグ応答事前データＤ１２（１）と同様に、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける電波強度がタグ受信しきい値Ｔ１以上であるか否かを示すタグ応答事前データＤ１２（２）〜Ｄ１２（Ｎ）を生成し、タグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（Ｎ）をタグ応答事前データ記憶部１３に出力する。

図７は、図１のタグ応答事前データ記憶部１３に格納されるタグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（７）の一例を示す表である。図７に示すように、タグ応答事前データ記憶部１３は、電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）にそれぞれ対応するタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（Ｎ）を、アンテナ制御部１５における制御データＤＣ（１），ＤＣ（２），…，ＤＣ（Ｎ）の順序に対応する順序で格納する。

図２において、タグ２０は、アンテナ２１と、高周波増幅部２２と、変復調部２３と、信号処理部２４とを備えて構成される。信号処理部２４は、高周波増幅部２２の動作モードを受信モードに設定し、高周波増幅部２２を、アンテナ２１により受信された呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５を重畳してなる受信信号を増幅して変復調部２３に出力するように制御する。そして、変復調部２３は、信号処理部２４からの制御に従って、入力される増幅後の受信信号をベースバンド信号に復調して信号処理部２４に出力する。さらに、信号処理部２４は、変復調部２３からのベースバンド信号を解析し、ベースバンド信号が呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５を含むときは、タグ２０のタグＩＤを用いてＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check；巡回冗長検査）により誤り検出符号を発生し、タグ２０のタグＩＤのデータに付加して送信データとして変復調部２３に出力するとともに、高周波増幅部２２の動作モードを送信モードに変更する。変復調部２３は、所定の搬送波信号を信号処理部２４からの送信データに従って変調して高周波増幅部２２に出力する。高周波増幅部２２は変調後の搬送波信号を増幅し、アンテナ２１を介して、応答信号Ｓ２０として無線送信する。

図１２は、図２の信号処理部２４によって実行される応答処理を示すフローチャートである。始めにステップＳ２１において、信号処理部２４は、高周波増幅部２２の動作モードを受信モードにする。これにより、タグ２０はリーダ装置１０からの呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５の受信待ち状態（初期状態である。）になる。次に、ステップＳ２２において、信号処理部２４は、変復調部２３からのベースバンド信号を解析し、ベースバンド信号が呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５を含むか否かを判断することにより、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５が受信されたか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２２の処理を繰り返して実行する。ステップＳ２３において、信号処理部２４は、応答信号Ｓ２０を送信できるように、高周波増幅部２２の動作モードを送信モードにする。

図１２において、ステップＳ２３に続いてステップＳ２４において、信号処理部２４は、タグＩＤを含む応答信号Ｓ２０を高周波増幅部２２及びアンテナ２１を介して無線送信するように、変復調部２３を制御する。さらに、ステップＳ２４において、信号処理部２４は、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４及びＳ１５５を受信できるように、高周波増幅部２２の動作モードを送信モードにしてステップＳ２２に戻る。なお、応答信号Ｓ２０の送信タイミングを、例えば、固定長スロテッドアロハ方式の各スロットに予め設定してもよい。

図４において、タグ応答判定部１９は、サーキュレータ１６１ｃを介してアンテナ１６１に接続された復調回路１９２と、サーキュレータ１６２ｃを介してアンテナ１６２に接続された復調回路１９３と、サーキュレータ１６３ｃを介してアンテナ１６３に接続された復調回路１９４と、誤り検出回路１９１とを備えて構成される。復調回路１９２，１９３，１９４はそれぞれ、アンテナ１６１，１６２，１６３により受信された応答信号Ｓ１６１，Ｓ１６２，Ｓ１６３をベースバンド信号に復調して誤り検出回路１９１に出力する。誤り検出回路１９１は、各復調回路１９２，１９３，１９４からのベースバンド信号に含まれる送信データに対して誤り検出処理を行い、誤りが検出されなかった送信データに含まれるタグＩＤと、当該タグＩＤを有するタグ２０から応答があったことを示すデータとを含むタグ応答判定信号Ｓ１９を応答履歴データ生成部１８の判定部１８１（図５参照。）に出力する。すなわち、タグ応答判定部１９は、各アンテナ１６１〜１６３により受信された受信信号に対して誤り検出処理を行い、誤りが検出されなかったときにタグ２０から応答信号Ｓ２０を受信したと判定する。

図５において、応答履歴データ生成部１８は、判定部１８１と、タイマ回路１８２と、メモリ回路１８３とを備えて構成される。判定部１８１は、詳細後述する図１１の応答履歴データ生成処理を実行することにより、タグ応答判定部１９の誤り検出回路１９１からのタグ応答判定信号Ｓ１９に基づいて、各電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）に対応する電界強度分布を順次生成したときの各タグ２０からの応答信号Ｓ２０の有無を示す（すなわち、タグ２０での互いに重畳された呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５の受信強度がタグ受信しきい値Ｔ１以上であるか否かを示す。）応答履歴データＤ１８を生成して位置推定部１７に出力する。

また、詳細後述するように、図１１の応答履歴データ生成処理において、判定部１８１は、アンテナ制御部１５の制御データ解析部１５０からの送信完了タイミング信号Ｓｔに応答して、タイマ回路１８２を起動して計時を開始させる。タイマ回路１８２は起動後、所定の応答期間が経過すると、当該応答期間が経過したことを示すタイムアウト信号Ｓ１８２を判定部１８１に出力する。なお、応答期間は、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５の送信間隔に対応する期間（例えば、スロテッドアロハ方式の１周期の期間である。）に設定される。さらに、メモリ回路１８３には、少なくとも１つの所定のタグＩＤが予め登録され格納されている。

図１１は、図５の判定部１８１によって実行される応答履歴データ生成処理を示すフローチャートである。始めに、ステップＳ１０において、判定部１８１は応答履歴データ生成部１８を所定の初期状態にする。これにより、判定部１８１は、アンテナ制御部１５の制御データ解析部１５０からの送信完了タイミング信号Ｓｔの入力を待機する待機状態となる。次に、ステップＳ１１において、判定部１８１は、アンテナ制御部１５の制御データ解析部１５０から送信完了タイミング信号Ｓｔを入力したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１２においてタイマ回路１８２を起動する一方、ＮＯのときはステップＳ１７に進む。ステップＳ１２に続いて、ステップＳ１３において、判定部１８１は、タグ応答判定部１９からタグ応答判定信号Ｓ１９を受信したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１５に進む。

図１１のステップＳ１４において、判定部１８１は、タグ応答判定信号Ｓ１９に含まれるタグＩＤと、当該タグＩＤを有するタグ２０から応答があったことを示すデータとを、メモリ回路１８３に書きみ、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、判定部１８１は、タイムアウト信号Ｓ１８２をタイマ回路１８２から受信したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１３に戻る。ステップＳ１６において、判定部１８１は、メモリ回路１８３に予め格納されているタグＩＤのうち、タイマ回路１８２を起動した後に受信したタグ応答判定信号Ｓ１９に含まれていなかったタグＩＤと、当該タグＩＤを有するタグ２０から応答がなかったことを示すデータとを、メモリ回路１８３に書き込み、ステップＳ１７に進む。

図１１のステップＳ１７において、判定部１８１は、アンテナ制御部１５の制御データ解析部１５０からリセット信号Ｓｒを入力したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１１に戻る。そして、ステップＳ１８において、判定部１８１は、メモリ回路１８３から、タグＩＤと、当該タグＩＤを有するタグ２０からの応答の有無を示す（すなわち、応答信号Ｓ２０の有無を示す。）データとを読み出して、応答履歴データＤ１８として位置推定部１７に出力し、ステップＳ１１に戻る。

なお、所定の期間（例えば、リセット信号Ｓｒを入力して、次のリセット信号Ｓｒを入力するまでの期間。）にわたって継続して応答しなかったと判断されたタグ２０は、図１の部屋３００に存在しないタグ２０であると判断して、メモリ回路１８３から消去してもよい。この場合、メモリ回路１８３に格納されていないタグＩＤを含むタグ応答判定信号Ｓ１９を受信したときは、メモリ回路１８３に新規に当該タグＩＤを登録して格納する必要がある。

次に、図９Ａ及び図９Ｂを参照して、図１の位置推定部１７による位置推定方法を説明する。図９Ａは、図１のタグ応答事前データ記憶部１３に格納されるタグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（７）と、図１の位置推定部１７によって算出された類似度の一例を示す表であり、図９Ｂは、所定のタグＩＤを有する図１のタグ２０の応答履歴データＤ１８の一例を示す表である。

位置推定部１７は、タグ応答事前データ記憶部１３からタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（Ｎ）を読み出し、読み出したタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（Ｎ）と、応答履歴データ生成部１８からの応答履歴データＤ１８とに基づいて、各タグ２０が存在する領域を推定する。具体的には、位置推定部１７は、タグ２０毎に、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおけるタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（Ｎ）と、当該タグ２０の応答履歴データＤ１８との間で一致したデータの個数から一致しなかったデータの個数を減算した減算結果である類似度を算出し、最も大きい類似度を有する領域をタグ２０が存在する領域であると推定する。

例えば、図９Ｂに示す例の場合、所定のタグＩＤを有するタグ２０の応答履歴データＤ１８は、「１０００１１０」である。また、図９Ａに示すように、領域Ａのタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（７）は、「０１１００１０」である。従って、領域Ａにおける類似度は−１（＝３−４）となる。同様に、領域Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける類似度はそれぞれ、７，−１，−１，−３となる。従って、位置推定部１７は、タグ２０が存在する領域は領域Ｂと推定する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、リーダ装置１０は、複数の領域Ａ〜Ｅに分割された部屋３００においてタグ２０が存在する領域を推定し、タグ２０はタグ受信しきい値Ｔ１以上の受信強度の呼出信号に応答して応答信号Ｓ２０を送信する。ここで、リーダ装置１０は、アンテナ１６１〜１６３と、アンテナ制御部１５と、応答履歴データ生成部１８と、位置推定部１７と、電波強度分布パターン生成部１１と、タグ応答事前データ生成部１２と、タグ応答判定部１９とを備える。ここで、アンテナ１６１〜１６３はそれぞれ、部屋３００に設けられ、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５を送信しかつ応答信号Ｓ２０を受信する。

また、アンテナ制御部１５は、部屋３００内に所定の互いに異なる複数の電波強度分布を順次生成するようにアンテナ１６１，１６２，１６３を制御しながら、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５をアンテナ１６１，１６２，１６３を介して各電波強度分布毎に同時に送信する。さらに、応答履歴データ生成部１８は、各電波強度分布毎にアンテナ１６１〜１６３により受信された応答信号Ｓ１６１，Ｓ１６２，Ｓ１６３に基づいて、各電波強度分布におけるタグ２０での呼出信号の受信強度を示す応答履歴データＤ１８を生成する。位置推定部１７は、複数の電波強度分布を順次生成するようにアンテナ１６１，１６２，１６３を制御したときの各領域Ａ〜Ｅにおける電波強度を示す各電波強度分布毎の所定のタグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（Ｎ）と、各電波強度分布毎の応答履歴データＤ１８との間の類似度を各領域毎に算出し、当該算出された類似度のうち最も高い類似度を有する領域にタグ２０が存在すると推定する。

特に、各電波強度分布は、領域Ａ〜Ｅのうち少なくとも１つの上記領域における電波強度がタグ受信しきい値未満Ｔ１になるように設定される。また、応答履歴データＤ１８は、各電波強度分布におけるタグ２０での呼出信号の受信強度がタグ受信しきいＴ１以上であるか否かを示し、タグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（Ｎ）は、複数の電波強度分布を順次生成するようにアンテナ１６１〜１６３を制御したときの各領域Ａ〜Ｅにおける電波強度がタグ受信しきい値Ｔ１以上であるか否かを示す。さらに、アンテナ制御部１５は、アンテナ１６１〜１６３のオンオフ状態及びアンテナ１６１〜１６３からの呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５間の位相差をそれぞれ変化させることにより、複数の電波強度分布を順次生成する。

また、電波強度分布パターン生成部１１は、所定の電波伝搬シミュレーションにより、複数の電波強度分布にそれぞれ対応する複数の電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）を生成し、タグ応答事前データ生成部１２は、電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）に基づいてタグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（Ｎを生成する。さらに、タグ２０は所定の誤り検出符号を含む応答信号Ｓ２０を送信し、タグ応答判定部１９は、アンテナ１６１〜１６３により受信された受信信号に対して誤り検出処理を行い、誤りが検出されなかったときにタグ２０から応答信号Ｓ２０を受信したと判定し、応答履歴データ生成部１８は、タグ応答判定部１９による上記判定に基づいて応答履歴データＤ１８を生成する。

従って、部屋３００内の電波伝搬環境に基づいて複数Ｎ個の電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）を予め生成するので、マルチパス及び遮蔽の影響を受けることなくタグ２０が存在する領域を推定でき、従来技術に比較して高い精度でタグ２０の位置を推定できる。また、電波強度分布パターン生成部１１は、各電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）を、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのうちの少なくとも１つの領域が不感領域になるように生成するので、各電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）を不感領域が生じないように生成する場合と比較して、タグ２０の存在領域の分解能を高くできる。さらに、複数の電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）を用いるので、電波伝搬環境の変動により１つの電波強度分布パターンデータでのタグ２０からの応答の有無が変化してしまっても、当該電波強度分布パターンデータを他の電波強度分布パターンデータにより補完でき、従来技術に比較して電波伝搬環境の変動の影響を受けにくい。

また、本実施の形態によれば、位置推定部１７は、タグ２０からの応答信号Ｓ２０の有無に基づいてタグ２０の存在領域を推定するので、タグ２０と同様に構成された従来技術に係るタグに特別な機能を追加する必要がない。さらに、アンテナ制御部１５は、各アンテナ１６１，１６２，１６３のオンオフ状態のデータと、各アンテナ１６１，１６２，１６３からそれぞれ送信される呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５（図１参照。）間の位相差のデータとをそれぞれ含む制御データＤＣ（１）〜ＤＣ（７）を用いてアンテナ１６１〜１６３を制御するので、不感領域を容易に生成できる。

さらに、電波強度分布パターン生成部１１は、ＦＤＴＤ法を用いて電波伝搬シミュレーションを予め行うので、比較的容易に、従来技術に比較してコストの増加を招くことなく電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）を生成できる。またさらに、タグ応答判定部１９は、誤り検出処理によりタグ２０からの応答の有無を判定するので、タグ２０からの応答の有無を比較的容易かつ正確に判定できる。

なお、本実施の形態において、位置推定部１７はタグ２０毎に、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおけるタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（Ｎ）と、当該タグ２０の応答履歴データＤ１８との間の一致したデータの個数から一致しなかったデータの個数を減算した減算結果である類似度を算出したが、類似度の算出方法はこれに限られない。各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおけるタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（Ｎ）と、タグ２０の応答履歴データＤ１８との間の相関係数又は一致係数を類似度として算出してもよい。

また、本実施の形態において、図７に示すように、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおけるタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（Ｎ）を生成したが、本発明はこれに限られない。電波強度分布パターン生成部１１は、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおけるタグ応答事前データＤ１２（１），Ｄ１２（２），…，Ｄ１２（Ｎ）が、例えばＭ系列のように自己相関が高く、相互相関が低い系列になるように、電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）を生成してもよい。

さらに、本実施の形態において、リーダ装置１０は電波強度分布パターン生成部１１と、タグ応答事前データ生成部１２と、タグ応答事前データ記憶部１３と、制御データ記憶部１４とを備えたが、本発明はこれに限られない。電波強度分布パターン生成部１１と、タグ応答事前データ生成部１２と、タグ応答事前データ記憶部１３と、制御データ記憶部１４とを、リーダ装置１０の外部に設けてもよい。

実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２に係る位置推定システムの構成を示すブロック図である。また、図１４は、図１３のタグ２０Ａの構成を示すブロック図であり、図１５は、図１３のタグ応答判定部１９Ａの構成を示すブロック図であり、図１６は、図１３の応答履歴データ生成部１８Ａの構成を示すブロック図である。

図１３において、本実施の形態に係る位置推定システムは、リーダ装置１０Ａと、２つのタグ２０Ａとを備えて構成される。図１３の位置推定システムは、オフィスの部屋３００の中にいる人にそれぞれ取り付けられた２つのタグ２０Ａの各位置を推定するために用いられる。また、実施の形態１と同様に、部屋３００の中の所定の位置に机３０１が置かれており、部屋３００は５個の領域Ａ〜Ｆに分割されている。さらに、タグ２０Ａには、各タグ２０Ａを識別するための互いに異なるタグＩＤが予め割り当てられている。なお、図１３の位置推定システムは２個のタグ２０Ａを備えているが、本発明はこれに限られず、１個のタグ２０Ａ、又は互いに異なるタグＩＤをそれぞれ割り当てられた複数のタグ２０Ａを備えてもよい。

図１３において、リーダ装置１０Ａは、電波強度分布パターン生成部１１と、タグ応答事前データ生成部１２Ａと、タグ応答事前データ記憶部１３Ａと、位置推定部１７Ａと、応答履歴データ生成部１８Ａと、タグ応答判定部１９Ａと、制御データ記憶部１４と、アンテナ制御部１５と、アンテナ１６１，１６２，１６３と、サーキュレータ１６１ｃ，１６２ｃ，１６３ｃとを備えて構成される。図１３において、電波強度分布パターン生成部１１と、制御データ記憶部１４と、アンテナ制御部１５とは、それぞれ図１の電波強度分布パターン生成部１１と、制御データ記憶部１４と、アンテナ制御部１５と同様に動作するので説明を省略する。また、アンテナ１６１，１６２，１６３は、実施の形態１と同様に、それぞれ部屋３００内の互いに異なる各位置に予め設けられている。

図１７は、図１３のタグ応答事前データ生成部１２Ａが電波強度分布パターンデータＤ１１（１）に対応するタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）を生成する方法を示すグラフである。図１７において、タグ応答事前データ生成部１２Ａは、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける電波強度分布パターンデータＤ１１（１）を、上述したタグ受信しきい値Ｔ１及びタグ受信しきい値Ｔ１より大きい所定のタグ受信しきい値Ｔ２及びＴ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）と比較し、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける電波強度を示すタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）を生成する。より具体的には、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける電波強度分布パターンデータＤ１１（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の平均値又は各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ内における所定の各位置における電波強度を、上述したタグ受信しきい値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と比較すればよい。

図１７の場合、各領域Ｂ，Ｃ，Ｄにおいてタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）は２，３，３である。一方、領域Ａ，Ｅにおいて電波強度はタグ受信しきい値Ｔ１未満であるので、領域Ａ又はＥにあるタグ２０Ａは応答信号Ｓ２０Ａを送信できず、タグ応答事前データＤ１２Ａ（１）は０である。すなわち、領域Ａ及びＥは、タグ２０Ａが応答信号Ｓ２０Ａを送信できない不感領域である。タグ応答事前データ生成部１２Ａは、タグ応答事前データＤ１２Ａ（１）と同様に、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける電波強度を示すタグ応答事前データＤ１２Ａ（２）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）を生成し、タグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）をタグ応答事前データ記憶部１３Ａに出力する。

なお、本実施の形態において、タグ応答事前データ生成部１２Ａは各領域Ａ〜Ｅにおける電波強度を４値のタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）に量子化したが、本発明はこれに限られず、３値以上の多値のタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）に量子化すればよい。

図１８は、図１３のタグ応答事前データ記憶部１３Ａに格納されるタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（７）の一例を示す表である。図１８に示すように、タグ応答事前データ記憶部１３Ａは、電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）にそれぞれ対応するタグ応答事前データＤ１２Ａ（１），Ｄ１２Ａ（２），…，Ｄ１２Ａ（Ｎ）を、アンテナ制御部１５における制御データＤＣ（１），ＤＣ（２），…，ＤＣ（Ｎ）の順序に対応する順序で格納する。

図１４において、タグ２０Ａは、図２のタグ２０に比較して、信号処理部２４に代えて信号処理部２４Ａを備え、受信強度取得部２５をさらに備えた点が異なる。信号処理部２４Ａは、高周波増幅部２２の動作モードを受信モードに設定し、高周波増幅部２２を、アンテナ２１により受信された呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５を重畳してなる受信信号を増幅して変復調部２３及び受信強取得部２５に出力するように制御する。そして、変復調部２３は、信号処理部２４Ａからの制御に従って、入力される増幅後の受信信号をベースバンド信号に復調して信号処理部２４Ａに出力する。

また、図１４において、受信強度取得部２５は、入力される受信信号の受信強度を算出して、受信強度データＤ２５として信号処理部２４Ａに出力する。さらに、信号処理部２４Ａは、変復調部２３からのベースバンド信号を解析し、ベースバンド信号が呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５を含むときは、タグ２０ＡのタグＩＤを用いてＣＲＣにより誤り検出符号を発生し、タグ２０ＡのタグＩＤのデータと、受信強度データＤ２５とに付加して送信データとして変復調部２３に出力するとともに、高周波増幅部２２の動作モードを送信モードに変更する。変復調部２３は、所定の搬送波信号を信号処理部２４Ａからの送信データに従って変調し、高周波増幅部２２に出力する。高周波増幅部２２は変調後の搬送波信号を増幅し、アンテナ２１を介して、応答信号Ｓ２０Ａとして無線送信する。なお、受信強度データＤ２５は、好ましくはタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）と同様に量子化される。これにより、応答信号Ｓ２０Ａに含まれる送信データのデータ量を削減できる。

図２０は、図１４の信号処理部２４Ａによって実行される応答処理を示すフローチャートである。始めにステップＳ４１において、信号処理部２４Ａは、高周波増幅部２２の動作モードを受信モードにする。これにより、タグ２０Ａはリーダ装置１０Ａからの呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５の受信待ち状態（初期状態である。）になる。次に、ステップＳ４２において、信号処理部２４Ａは、変復調部２３からのベースバンド信号を解析し、ベースバンド信号が呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５を含むか否かを判断することにより、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４又はＳ１５５が受信されたか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ４２の処理を繰り返して実行する。ステップＳ４３において、信号処理部２４Ａは、受信強度取得部２５から受信強度データＤ２５を取得する。次に、ステップＳ４４において、信号処理部２４Ａは、応答信号Ｓ２０Ａを送信できるように、高周波増幅部２２の動作モードを送信モードにする。

図２０において、ステップＳ４４に続いてステップＳ４５において、信号処理部２４Ａは、タグＩＤ及び受信強度データＤ２５を含む応答信号Ｓ２０Ａを高周波増幅部２２及びアンテナ２１を介して無線送信するように、変復調部２３を制御する。さらに、ステップＳ４６において、信号処理部２４Ａは、呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４及びＳ１５５を受信できるように、高周波増幅部２２の動作モードを送信モードにしてステップＳ４１に戻る。なお、応答信号Ｓ２０Ａの送信タイミングを、例えば、固定長スロテッドアロハ方式の各スロットに予め設定してもよい。図１３に示すように、応答信号Ｓ２０Ａはアンテナ１６１，１６２，１６３により受信され、応答信号Ｓ１６１Ａ，Ｓ１６２Ａ，Ｓ１６３Ａとしてタグ応答判定部１９Ａに出力される。

図１５において、タグ応答判定部１９Ａは、サーキュレータ１６１ｃを介してアンテナ１６１に接続された復調回路１９２と、サーキュレータ１６２ｃを介してアンテナ１６２に接続された復調回路１９３と、サーキュレータ１６３ｃを介してアンテナ１６３に接続された復調回路１９４と、誤り検出回路１９１Ａとを備えて構成される。復調回路１９２，１９３，１９４はそれぞれ、アンテナ１６１，１６２，１６３により受信された応答信号Ｓ１６１Ａ，Ｓ１６２Ａ，Ｓ１６３Ａをベースバンド信号に復調して誤り検出回路１９１Ａに出力する。誤り検出回路１９１Ａは、各復調回路１９２，１９３，１９４からのベースバンド信号に含まれる送信データに対して誤り検出処理を行い、誤りが検出されなかった送信データに含まれるタグＩＤ及び受信強度データを含むタグ応答判定信号Ｓ１９Ａを応答履歴データ生成部１８Ａの判定部１８１Ａ（図１６参照。）に出力する。すなわち、タグ応答判定部１９Ａは、各アンテナ１６１〜１６３により受信された受信信号に対して誤り検出処理を行い、誤りが検出されなかったときにタグ２０Ａから応答信号Ｓ２０Ａを受信したと判定する。

図１６において、応答履歴データ生成部１８Ａは、判定部１８１Ａと、タイマ回路１８２と、メモリ回路１８３とを備えて構成される。ここで、タイマ回路１８２及びメモリ回路１８とは、図５の応答履歴データ生成部１８のタイマ回路１８２及びメモリ回路１８３と同様に動作するので説明を省略する。図１６において、判定部１８１Ａは、詳細後述する図１９の応答履歴データ生成処理を実行することにより、タグ応答判定部１９Ａの誤り検出回路１９１Ａからのタグ応答判定信号Ｓ１９Ａに基づいて、各電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）に対応する電界強度分布を生成したときの各タグ２０Ａでの互いに重畳された呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５の受信強度を示す応答履歴データＤ１８Ａを生成して位置推定部１７Ａに出力する。

図１９は、図５の判定部１８１Ａによって実行される応答履歴データ生成処理を示すフローチャートである。始めに、ステップＳ３０において、判定部１８１Ａは応答履歴データ生成部１８Ａを所定の初期状態にする。これにより、判定部１８１Ａは、アンテナ制御部１５の制御データ解析部１５０からの送信完了タイミング信号Ｓｔの入力を待機する待機状態となる。次に、ステップＳ３１において、判定部１８１Ａは、アンテナ制御部１５の制御データ解析部１５０から送信完了タイミング信号Ｓｔを入力したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３２においてタイマ回路１８２を起動する一方、ＮＯのときはステップＳ３７に進む。ステップＳ３２に続いて、ステップＳ３３において、判定部１８１Ａは、タグ応答判定部１９Ａからタグ応答判定信号Ｓ１９Ａを受信したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３５に進む。

図１９のステップＳ３４において、判定部１８１Ａは、タグ応答判定信号Ｓ１９Ａに含まれるタグＩＤ及び受信強度データをメモリ回路１８３に書きみ、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、判定部１８１Ａは、タイムアウト信号Ｓ１８２をタイマ回路１８２から受信したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３３に戻る。ステップＳ３６において、判定部１８１Ａは、メモリ回路１８３に予め格納されているタグＩＤのうち、タイマ回路１８２を起動した後に受信したタグ応答判定信号Ｓ１９Ａに含まれていなかったタグＩＤと、受信強度「０」の受信強度データとを、メモリ回路１８３に書き込み、ステップＳ３７に進む。

図１９のステップＳ３７において、判定部１８１Ａは、アンテナ制御部１５の制御データ解析部１５０からリセット信号Ｓｒを入力したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３１に戻る。そして、ステップＳ３８において、判定部１８１Ａは、メモリ回路１８３から、タグＩＤ及び受信強度データを読み出して、応答履歴データＤ１８Ａとして位置推定部１７Ａに出力し、ステップＳ３１に戻る。

なお、所定の期間（例えば、リセット信号Ｓｒを入力して、次のリセット信号Ｓｒを入力するまでの期間。）にわたって継続して応答しなかったと判断されたタグ２０Ａは、図１３の部屋３００に存在しないタグ２０Ａであると判断して、メモリ回路１８３から消去してもよい。この場合、メモリ回路１８３に格納されていないタグＩＤを含むタグ応答判定信号Ｓ１９Ａを受信したときは、メモリ回路１８３に新規に当該タグＩＤを登録して格納する必要がある。

図１３において、位置推定部１７Ａは、タグ応答事前データ記憶部１３Ａからタグ応答事前データＤ１２Ａ（１），Ｄ１２Ａ（２），…，Ｄ１２Ａ（Ｎ）を読み出し、読み出したタグ応答事前データＤ１２Ａ（１），Ｄ１２Ａ（２），…，Ｄ１２Ａ（Ｎ）と、応答履歴データ生成部１８Ａからの応答履歴データＤ１８Ａとに基づいて、各タグ２０Ａが存在する領域を推定する。具体的には、位置推定部１７Ａは、タグ２０Ａ毎に、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおけるタグ応答事前データＤ１２Ａ（１），Ｄ１２Ａ（２），…，Ｄ１２Ａ（Ｎ）と、当該タグ２０Ａの応答履歴データＤ１８Ａとの類似度を算出し、最も大きい類似度を有する領域をタグ２０Ａが存在する領域であると推定する。ここで、類似度は、例えば相関係数である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、タグ２０Ａは、当該ＲＦＩＤタグ２０Ａにおける呼出信号の受信強度のデータを含む応答信号Ｓ２０Ａを送信し、応答履歴データ生成部１８Ａは、アンテナ１６１，１６２，１６３により受信された応答信号Ｓ１６１Ａ，Ｓ１６２Ａ，Ｓ１６３Ａに含まれる受信強度のデータに基づいて、応答履歴データＤ１８Ａを生成する。また、タグ応答事前データ生成部１２Ａは各領域Ａ〜Ｅにおける受信強度を示す多値のタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）を予め生成し、位置推定部１７Ａは、応答履歴データＤ１８Ａと、各領域Ａ〜Ｅにおけるタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）との類似度に基づいてタグ２０Ａが存在する領域を推定する。従って、実施の形態１のようにタグ２０からの応答の有無を示す２値のタグ応答事前データＤ１２（１）〜Ｄ１２（Ｎ）を用いる場合に比較して、高い精度でタグ２０Ａの存在領域を推定できる。

なお、本実施の形態において、タグ応答事前データ生成部１２Ａは各領域Ａ〜Ｅにおける受信強度を４値のタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）に量子化したが、本発明はこれに限られず、３値以上の多値のタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）に量子化すればよい。

また、本実施の形態において、リーダ装置１０Ａは電波強度分布パターン生成部１１と、タグ応答事前データ生成部１２Ａと、タグ応答事前データ記憶部１３Ａと、制御データ記憶部１４とを備えたが、本発明はこれに限られない。電波強度分布パターン生成部１１と、タグ応答事前データ生成部１２Ａと、タグ応答事前データ記憶部１３Ａと、制御データ記憶部１４とを、リーダ装置１０Ａの外部に設けてもよい。

実施の形態３．
図２１は、本発明の実施の形態３に係る位置推定システムの構成を示すブロック図であり、図２２は、図２１のタグ応答判定部１９Ｂの構成を示すブロック図である。

図２１において、本実施の形態に係る位置推定システムは、実施の形態２に係る位置推定システム（図１３参照。）と比較して、リーダ装置１０Ａに代えてリーダ装置１０Ｂを備えた点が異なる。また、リーダ装置１０Ｂは、実施の形態１に係るリーダ装置１０Ａと比較して、電波強度分布パターン生成部１１、タグ応答事前データ生成部１２Ａ、タグ応答事前データ記憶部１３Ａ、位置推定部１７Ａ、応答履歴データ生成部１８Ａ、及びタグ応答判定部１９Ａに代えて、電波強度分布パターン生成部１１Ａ、タグ応答事前データ生成部１２Ｂ、タグ応答事前データ記憶部１３Ｂ、位置推定部１７Ｂ、応答履歴データ生成部１８Ｂ、及びタグ応答判定部１９Ｂを備えた点が異なる。以下、実施の形態２との相違点のみを説明する。

図２１において、電波強度分布パターン生成部１１Ａは、上述した各実施の形態に係る電波強度分布パターン生成部１１と同様に電波強度分布パターンデータＤ１１（１）〜Ｄ１１（Ｎ）を生成してタグ応答事前データ生成部１２Ｂに出力する。さらに、電波強度分布パターン生成部１１Ａは、部屋３００内の各位置にタグ２０Ａが存在して応答信号Ｓ２０Ａを送信するときの電波強度分布パターンデータＤ１１ｒを生成してタグ応答事前データ生成部１２Ｂに出力する。

また、図２１において、タグ応答事前データ生成部１２Ｂは、実施の形態２に係るタグ応答事前データ生成部１２Ａと同様にタグ応答事前データＤ１２Ａ（１）〜Ｄ１２Ａ（Ｎ）を生成してタグ応答事前データ記憶部１３Ｂに出力する。さらに、タグ応答事前データ生成部１２Ｂは、電波強度分布パターンデータＤ１１ｒに基づいて、部屋３００内の各位置にタグ２０Ａがあるときのアンテナ１６１〜１６３での応答信号Ｓ２０Ａの受信強度の最大値及び当該最大値の受信強度のアンテナを識別するためのデータを含むタグ応答事前データＤ１２Ｂを生成してタグ応答事前データ記憶部１３Ｂに出力する。

図２２において、タグ応答判定部１９Ｂは、サーキュレータ１６１ｃを介してアンテナ１６１に接続された受信強度取得部１９７と、サーキュレータ１６２ｃを介してアンテナ１６２に接続された受信強度取得部１９８と、サーキュレータ１６３ｃを介してアンテナ１６３に接続された受信強度取得部１９９と、最大強度選択回路１９５と、受信信号選択回路１９６と、復調回路１９２と、誤り検出回路１９１Ａとを備えて構成される。アンテナ１６１，１６２，１６３により受信された応答信号Ｓ２０Ａはそれぞれ、応答信号Ｓ１６１Ａ，Ｓ１６２Ａ，Ｓ１６３として受信強度取得部１９７，１９８，１９９に出力されるとともに、受信信号選択回路１９６に出力される。受信強度取得部１９７，１９８，１９９はそれぞれ、入力される応答信号Ｓ１６１Ａ，Ｓ１６２Ａ，Ｓ１６３の受信強度を取得し、最大強度選択回路１９５に出力する。また、最大強度選択回路１９５は、受信強度取得部１９７〜１９９からの各受信強度のうちの最大値を選択し、選択された最大受信強度のデータと当該最大受信強度のアンテナを識別するためのデータとを出力する。さらに、最大強度選択回路１９５は、応答信号Ｓ１６１Ａ，Ｓ１６２Ａ，Ｓ１６３のうち最大受信強度の応答信号を選択して復調回路１９２に出力するように、受信信号選択回路１９６を制御する。

また、図２２において、復調回路１９２は、入力される応答信号をベースバンド信号に復調して誤り検出回路１９１Ａに出力する。誤り検出回路１９１Ａは、復調回路１９２からのベースバンド信号に含まれる送信データに対して誤り検出処理を行い、誤りが検出されなかった送信データに含まれるタグＩＤ及び受信強度データを出力する。最大強度選択回路１９５からの受信強度の最大値及び当該最大値の受信強度のアンテナを識別するためのデータと、誤り検出回路１９１ＡからのタグＩＤ及び受信強度データとは、タグ応答判定信号Ｓ１９Ｂとして応答履歴データ生成部１８Ｂに出力される。

図２１において、応答履歴データ生成部１８Ｂは、応答履歴データ生成部１８Ｂに含まれるタグＩＤ及び受信強度データに基づいて応答履歴データ生成部１８Ａによって生成される応答履歴データＤ１８Ａと同様の応答履歴データを生成し、さらに当該応答履歴データに、応答履歴データ生成部１８Ｂに含まれる受信強度の最大値及び当該最大値の受信強度のアンテナを識別するためのデータとを付加して応答履歴データＤ１８Ｂとして位置推定部１７Ｂに出力する。

さらに、図２１において、位置推定部１７Ｂは、タグ応答事前データ記憶部１３Ｂからタグ応答事前データＤ１２Ａ（１），Ｄ１２Ａ（２），…，Ｄ１２Ａ（Ｎ）を読み出し、読み出したタグ応答事前データＤ１２Ａ（１），Ｄ１２Ａ（２），…，Ｄ１２Ａ（Ｎ）と、応答履歴データ生成部１８Ｂからの応答履歴データＤ１８Ｂに含まれるタグＩＤ及び受信強度データとに基づいて、実施の形態２に係る位置推定部１７Ａと同様に、各タグ２０Ａが存在する領域を推定する。さらに、位置推定部１７Ｂは、タグ応答事前データＤ１２Ｂと、応答履歴データＤ１８Ｂに含まれる受信強度の最大値及び当該最大値の受信強度のアンテナを識別するためのデータとに基づいて、推定された領域におけるタグ２０Ａの位置を推定する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、位置推定部１７Ｂは、実施の形態２に係る位置推定部１７Ａによって計算されると同様の類似度に加えて、応答信号Ｓ２０Ａの受信強度のうちの最大の受信強度のデータを用いてタグ２０Ａの位置を推定するので、実施の形態２に比較して高い精度でタグ２０Ａの位置を推定できる。

なお、本実施の形態において、リーダ装置１０Ｂは電波強度分布パターン生成部１１Ａと、タグ応答事前データ生成部１２Ｂと、タグ応答事前データ記憶部１３Ｂと、制御データ記憶部１４とを備えたが、本発明はこれに限られない。電波強度分布パターン生成部１１Ａと、タグ応答事前データ生成部１２Ｂと、タグ応答事前データ記憶部１３Ｂと、制御データ記憶部１４とを、リーダ装置１０Ａの外部に設けてもよい。

なお、上記各実施の形態において、電波強度分布パターン生成部１１，１１Ａと、タグ応答事前データ生成部１２，１２Ａ，１２Ｂと、位置推定部１７，１７Ａ，１７Ｂと、制御データ解析部１５０と、判定部１８１，１８１Ａと、応答履歴データ生成部１８Ｂとは、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御装置により構成される。

さらに、上記各実施の形態において、電波強度分布パターン生成部１１，１１Ａは、ＦＤＴＤ法を用いて電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）を生成したが、本発明はこれに限られず、レイトレース法などの他の電波伝搬シミュレーションにより生成してもよい。また、部屋３００内の各位置における電波強度を電波強度の測定器を用いて実測して電波強度分布パターンデータＤ１１（１），Ｄ１１（２），…，Ｄ１１（Ｎ）を生成してもよい。

またさらに、上記各実施の形態において、制御データＤＣ（１）〜ＤＣ（Ｎ）はそれぞれ、各アンテナ１６１，１６２，１６３のオンオフ状態のデータと、各アンテナ１６１，１６２，１６３からそれぞれ送信される呼出信号Ｓ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５間の位相差のデータとを含んだが、本発明はこれに限られない。制御データＤＣ（１）〜ＤＣ（Ｎ）はそれぞれ、各アンテナ１６１，１６２，１６３の送信周波数、送信電力及び偏波面などのアンテナ１６１，１６２，１６３を制御するためのデータを含んでもよい。

また、上記各実施の形態において、タグ２０の信号処理部２４及びタグ２０Ａの信号処理部２４ＡはＣＲＣを用いて誤り検出符号を発生したが、本発明はこれに限られず、ＣＲＣ以外の他の方式を用いて誤り検出符号を発生してもよい。

さらに、上記各実施の形態において、部屋３００を５個の領域Ａ〜Ｅに分割したが、本発明はこれに限られず、少なくとも２つの複数の領域に分割すればよい。領域の個数を増やすほど、タグ２０及びタグ２０Ａの位置を高い精度で推定できる。

以上説明したように、本発明に係るリーダ装置、位置推定方法及び位置推定システムによれば、複数の電波強度分布を順次生成するように複数のアンテナを制御したときの各領域における電波強度を示す各電波強度分布毎の所定のタグ応答事前データと、各電波強度分布毎の応答履歴データとの間の類似度を各領域毎に算出し、当該算出された類似度のうち最も高い類似度を有する領域にＲＦＩＤタグが存在すると推定するので、マルチパス及び遮蔽などの電波伝搬環境がタグの位置推定精度に与える影響を従来技術に比較して低減し、従来技術に比較して高い精度でタグの位置を推定できる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ リーダ装置、１１，１１Ａ 電波強度分布パターン算出部、１２，１２Ａ，１２Ｂ タグ応答事前データ生成部、１３，１３Ａ，１３Ｂ タグ応答事前データ記憶部、１４ 制御データ記憶部、１５ アンテナ制御部、１６１，１６２，１６３ アンテナ、１６１ｃ，１６２ｃ，１６３ｃ サーキュレータ、１７，１７Ａ，１７Ｂ 位置推定部、１８，１８Ａ，１８Ｂ 応答履歴データ生成部、１９，１９Ａ，１９Ｂ タグ応答判定部、２０，２０Ａ タグ、２１ アンテナ、２２ 高周波増幅部、２３ 変復調部、２４，２４Ａ 信号処理部、２５ 受信強度取得部、１５０ 制御データ解析部、１５１ 呼出信号生成回路、１５２ 分波回路、１５３，１５４，１５５ 遅延回路、 １８１，１８１Ａ 判定部、１８２ タイマ回路、１８３ メモリ回路、１９１，１９１Ａ 誤り検出回路、１９２，１９３，１９４ 復調回路、１９５ 最大強度選択回路、１９６ 受信信号選択回路、１９７，１９８，１９９ 受信強度取得部。

Claims (10)

1. 複数の領域に分割された所定の空間において、ＲＦＩＤタグが存在する領域を推定するリーダ装置において、
   上記ＲＦＩＤタグは、所定のタグ受信しきい値以上の受信強度の呼出信号に応答して応答信号を送信し、
   上記リーダ装置は、
   上記空間に設けられ、上記呼出信号を送信しかつ上記応答信号を受信する複数のアンテナと、
   上記空間内に所定の互いに異なる複数の電波強度分布を順次生成するように上記複数のアンテナを制御しながら、上記呼出信号を上記複数のアンテナを介して上記各電波強度分布毎に同時に送信するアンテナ制御部と、
   上記各電波強度分布毎に上記複数のアンテナにより受信された応答信号に基づいて、上記各電波強度分布における上記ＲＦＩＤタグでの上記呼出信号の受信強度を示す応答履歴データを生成する応答履歴データ生成部と、
   上記複数の電波強度分布を順次生成するように上記複数のアンテナを制御したときの上記各領域における電波強度を示す上記各電波強度分布毎の所定のタグ応答事前データと、上記各電波強度分布毎の上記応答履歴データとの間の類似度を上記各領域毎に算出し、当該算出された類似度のうち最も高い類似度を有する領域に上記ＲＦＩＤタグが存在すると推定する位置推定部とを備えたことを特徴とするリーダ装置。
2. 上記各電波強度分布は、少なくとも１つの上記領域における電波強度が上記タグ受信しきい値未満になるように設定されたことを特徴とする請求項１記載のリーダ装置。
3. 上記応答履歴データは、上記各電波強度分布における上記ＲＦＩＤタグでの上記呼出信号の受信強度が上記タグ受信しきい以上であるか否かを示し、
   上記タグ応答事前データは、上記複数の電波強度分布を順次生成するように上記複数のアンテナを制御したときの上記各領域における電波強度が上記タグ受信しきい値以上であるか否かを示すことを特徴とする請求項１又は２記載のリーダ装置。
4. 上記ＲＦＩＤタグは、当該ＲＦＩＤタグにおける上記呼出信号の受信強度のデータを含む応答信号を送信し、
   上記応答履歴データ生成部は、上記複数のアンテナにより受信された応答信号に含まれる上記受信強度のデータに基づいて、上記応答履歴データを生成することを特徴とする請求項１又は２記載のリーダ装置。
5. 上記位置推定部は、上記類似度に加えて、上記複数のアンテナにおける上記応答信号の受信強度のうちの最大の受信強度のデータを用いて、上記ＲＦＩＤタグの位置を推定することを特徴とする請求項４記載のリーダ装置。
6. 上記アンテナ制御部は、上記複数のアンテナのオンオフ状態及び上記複数のアンテナからの呼出信号間の位相差をそれぞれ変化させることにより、上記複数の電波強度分布を順次生成することを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載のリーダ装置。
7. 所定の電波伝搬シミュレーションにより、上記複数の電波強度分布にそれぞれ対応する複数の電波強度分布パターンデータを生成する電波強度分布パターン生成部と、
   上記各電波強度分布パターンデータに基づいて、上記タグ応答事前データを生成する上記タグ応答事前データ生成部とをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載のリーダ装置。
8. 上記ＲＦＩＤタグは所定の誤り検出符号を含む上記応答信号を送信し、
   上記リーダ装置は、上記複数のアンテナにより受信された受信信号に対して誤り検出処理を行い、誤りが検出されなかったときに上記ＲＦＩＤタグから上記応答信号を受信したと判定するタグ応答判定部をさらに備え、
   上記応答履歴データ生成部は、上記タグ応答判定部による上記判定に基づいて上記応答履歴データを生成することを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載のリーダ装置。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載のリーダ装置と、
   上記ＲＦＩＤタグとを備えたことを特徴とする位置推定システム。
10. 複数の領域に分割された所定の空間において、ＲＦＩＤタグが存在する領域を推定するリーダ装置により実行される位置推定方法において、
    上記ＲＦＩＤタグは、所定のタグ受信しきい値以上の受信強度の呼出信号に応答して応答信号を送信し、
    上記リーダ装置は、上記空間に設けられ、上記呼出信号を送信しかつ上記応答信号を受信する複数のアンテナを備え、
    上記位置推定方法は、
    上記空間内に所定の互いに異なる複数の電波強度分布を順次生成するように上記複数のアンテナを制御しながら、上記呼出信号を上記複数のアンテナを介して上記各電波強度分布毎に同時に送信するアンテナ制御ステップと、
    上記各電波強度分布毎に上記複数のアンテナにより受信された応答信号に基づいて、上記各電波強度分布における上記ＲＦＩＤタグでの上記呼出信号の受信強度を示す応答履歴データを生成する応答履歴データ生成ステップと、
    上記複数の電波強度分布を順次生成するように上記複数のアンテナを制御したときの上記各領域における電波強度を示す上記各電波強度分布毎の所定のタグ応答事前データと、上記各電波強度分布毎の上記応答履歴データとの間の類似度を上記各領域毎に算出し、当該算出された類似度のうち最も高い類似度を有する領域に上記ＲＦＩＤタグが存在すると推定する位置推定ステップとを含むことを特徴とする位置推定方法。

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