JP2014070923A - Rfid tag positioning system - Google Patents

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隼人 北
Kenji Kamiya
健次 神谷
Eiji Muto
英治 武藤
Yuto Kawachi
勇登 河地
Yuji Kodera
勇士 小寺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an RFID tag positioning system capable of accurately determining two-dimensional coordinates of an RFID tag.SOLUTION: A radial movement distance (measured distance Dm) being a distance for which an RFID tag 200 has moved in a radial direction of an RFID tag reader 100 is measured (S2). Radial movement distances (calculated distances Dc) are calculated for pairs of points before and after movement wherein points before movement are area apexes generated by dividing a positioning range 400 into a plurality of small areas and points after movement are remaining area apexes other than the points before movement, and distance differences e between the measured distance Dm and the calculated distances Dc are calculated for all the pairs of points before and after movement with respect to each of four RFID tag readers 100 (S4), and a total of four distance differences e (total distance difference E) is calculated also (S5). Two-dimensional coordinates o the RFID tag 200 are determined in accordance with a minimum value (minimum total distance difference Emin) of the total distance differences E.

Description

本発明は、無線タグの絶対位置を測定する無線タグ測位システムに関する。   The present invention relates to a wireless tag positioning system that measures the absolute position of a wireless tag.

無線タグの絶対位置を測定(以下、絶対測位という)する技術は、TOA方式、TDOA方式、RSSI方式など、電波を用いた多数の手法が提案されている。また、これらの手法を用いて室内等のマルチパスが生じる環境において絶対測位を行なう技術が、非特許文献1にまとめられている。   As a technique for measuring the absolute position of a wireless tag (hereinafter referred to as absolute positioning), many techniques using radio waves such as a TOA method, a TDOA method, and an RSSI method have been proposed. Further, Non-Patent Document 1 summarizes techniques for performing absolute positioning in an environment where multipaths such as indoors occur using these methods.

Liu, H., H. Darabi, P. Banerjee, and J. Liu, "Survey of wireless indoor positioning techniques and systems," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, Vol. 37, No. 6, 1067-1080, 2007.Liu, H., H. Darabi, P. Banerjee, and J. Liu, "Survey of wireless indoor positioning techniques and systems," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, Vol. 37, No. 6, 1067-1080, 2007.

電波を用いて絶対測位を行なう従来公知の種々の手法は、いずれも基地局から無線タグまでの絶対距離を、電波を用いて測定できることが前提となっている。しかし、室内等のマルチパス環境では、電波を用いて絶対距離を精度よく測定すること自体が困難になることが多い。そのため、絶対距離を用いる方法では精度よく絶対測位を行なうことが困難であった。   All of the various conventionally known methods for performing absolute positioning using radio waves are based on the premise that the absolute distance from the base station to the wireless tag can be measured using radio waves. However, in a multipath environment such as a room, it is often difficult to accurately measure the absolute distance using radio waves. Therefore, it is difficult to perform absolute positioning with high accuracy by the method using the absolute distance.

仮に、従来手法により、マルチパス環境でも絶対位置として二次元座標を決定しようとすると、予め二次元座標の所定間隔毎に無線タグが存在していた場合に受信できる電波強度のマップを作成しておくなど、事前に膨大な準備が必要であり現実的ではない。   If two-dimensional coordinates are determined as absolute positions in a multipath environment using a conventional method, a map of radio wave intensity that can be received when a wireless tag exists at predetermined intervals of the two-dimensional coordinates is created in advance. It is not realistic because a huge amount of preparation is required in advance.

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、無線タグの二次元座標を精度よく決定することができる無線タグ測位システムを提供することにある。   The present invention has been made based on this situation, and an object thereof is to provide a wireless tag positioning system capable of accurately determining the two-dimensional coordinates of the wireless tag.

その目的を達成するための請求項1記載の発明は、距離測定用の信号波を逐次送信し、且つ、その距離測定用の信号波に基づいて無線タグから到来する応答波を受信する送受信部を備える無線タグリーダを少なくとも4つ備え、測位範囲内に存在する前記無線タグの二次元座標を逐次決定する無線タグ測位システムであって、
各無線タグリーダの送受信部による送受信結果に基づいて、所定時間に無線タグが無線タグリーダの径方向へ移動した距離である径方向移動距離を、無線タグリーダ別に測定する径方向距離測定手段と、
前記測位範囲を複数の小領域に分割することで生成する領域頂点をそれぞれ移動前の点とし、その移動前の点を除いた残りの領域頂点のそれぞれを移動後の点とする移動前後点の組み合わせに対して演算した前記径方向移動距離である演算径方向移動距離と、前記径方向距離測定手段で測定した各径方向移動距離との距離差を、無線タグリーダ毎に算出し、且つ、それらの距離差を合計した合計距離差を、全ての前記移動前後点の組み合わせに対して算出する第1合計距離差算出手段と、
その第1合計距離差算出手段で算出した合計距離差のうちの最小値である最小合計距離差を決定し、その最小合計距離差の算出に用いた前記演算径方向移動距離により定まる移動後の点を、前記無線タグの二次元座標の候補に決定する第1候補決定手段と、
その第1候補決定手段で決定した二次元座標の候補に基づいて、前記無線タグの二次元座標を決定する位置決定手段とを含むことを特徴とする。
In order to achieve the object, the invention according to claim 1 is a transmission / reception unit that sequentially transmits a signal wave for distance measurement and receives a response wave coming from a wireless tag based on the signal wave for distance measurement A wireless tag positioning system that sequentially determines the two-dimensional coordinates of the wireless tag present in a positioning range, comprising at least four wireless tag readers comprising:
Radial distance measuring means for measuring a radial movement distance, which is a distance that the wireless tag has moved in the radial direction of the wireless tag reader at a predetermined time, based on a transmission / reception result of each wireless tag reader, and for each wireless tag reader;
The area vertices generated by dividing the positioning range into a plurality of small areas are the points before the movement, and the remaining area vertices excluding the points before the movement are the points after the movement. The distance difference between the calculated radial movement distance that is the radial movement distance calculated for the combination and each radial movement distance measured by the radial distance measuring means is calculated for each wireless tag reader, and these First total distance difference calculating means for calculating a total distance difference obtained by summing the distance differences for all the combinations of the points before and after the movement;
A minimum total distance difference, which is a minimum value among the total distance differences calculated by the first total distance difference calculation means, is determined, and after the movement determined by the calculated radial movement distance used for calculating the minimum total distance difference First candidate determining means for determining a point as a candidate for a two-dimensional coordinate of the wireless tag;
And position determining means for determining the two-dimensional coordinates of the wireless tag based on the two-dimensional coordinate candidates determined by the first candidate determining means.

本発明では、無線タグまでの絶対距離は測定せず、無線タグが所定時間に無線タグリーダの径方向へ移動した距離である径方向移動距離を測定し、この径方向移動距離を用いて無線タグの二次元座標を決定している。   In the present invention, the absolute distance to the wireless tag is not measured, the radial movement distance that is the distance that the wireless tag has moved in the radial direction of the wireless tag reader at a predetermined time is measured, and the wireless tag is used by using this radial movement distance. The two-dimensional coordinates are determined.

まず、この径方向移動距離により無線タグの二次元座標が決定できる理由を説明する。本発明では、径方向移動距離を測定しているだけでなく、演算した径方向移動距離である演算径方向移動距離も用いる。演算径方向移動距離を得るために、測位範囲を複数の小領域に分割する。そして、移動前を小領域の領域頂点のそれぞれとし、移動前の領域頂点を除いた残りの領域頂点のそれぞれを移動後の点とする移動前後点の組み合わせを作成する。これらすべての組み合わせに対する径方向移動距離は幾何学的に演算可能である。   First, the reason why the two-dimensional coordinates of the wireless tag can be determined by the radial movement distance will be described. In the present invention, not only the radial movement distance is measured but also the calculated radial movement distance which is the calculated radial movement distance is used. In order to obtain the calculated radial movement distance, the positioning range is divided into a plurality of small areas. Then, a combination of pre- and post-movement points is created in which the area vertices before the movement are the respective area vertices of the small area and the remaining area vertices excluding the area vertices before the movement are the points after movement. The radial travel distance for all these combinations can be calculated geometrically.

第1合計距離差算出手段では、幾何学的な演算により得た演算径方向移動距離と、測定した径方向移動距離との距離差を無線タグリーダ毎に算出し、それらの距離差を合計して合計距離差とする。この合計距離差を全ての移動前後点の組み合わせに対して算出する。   In the first total distance difference calculating means, the distance difference between the calculated radial movement distance obtained by the geometric calculation and the measured radial movement distance is calculated for each wireless tag reader, and these distance differences are summed up. The total distance difference. This total distance difference is calculated for all combinations of points before and after movement.

径方向距離測定手段が測定した径方向移動距離は、実際に移動した無線タグに対する送受信結果から得たものであるので、演算径方向移動距離として、無線タグが移動前後に存在した位置に近い移動前後点の組み合わせから得たものを用いた場合が、合計距離差は最小となる可能性が高い。   Since the radial movement distance measured by the radial distance measuring means is obtained from the transmission / reception result for the actually moved wireless tag, the calculated radial movement distance is a movement close to the position where the wireless tag existed before and after the movement. When using what was obtained from the combination of front and back points, the total distance difference is likely to be minimized.

この無線タグ測位システムは、無線タグリーダを少なくとも4つ備えており、距離差は、それら少なくとも4つの無線タグリーダにそれぞれ対応する径方向移動距離について算出する。つまり、距離差は少なくとも4つ算出する。移動前後の二次元座標は合計4つのパラメータで表現できることから、この少なくとも4つの距離差を最小とする移動前後点の組み合わせは一つに定めることができる。   This wireless tag positioning system includes at least four wireless tag readers, and the distance difference is calculated for the radial movement distances respectively corresponding to the at least four wireless tag readers. That is, at least four distance differences are calculated. Since the two-dimensional coordinates before and after the movement can be expressed by a total of four parameters, a combination of the points before and after the movement that minimizes at least four distance differences can be determined as one.

少なくとも4つの距離差を最小とすることは合計距離差を最小とすることを意味する。そこで、第1候補決定手段では、合計距離差のうちの最小値である最小合計距離差を決定する。
そして、最小合計距離差の算出に用いた演算径方向移動距離により定まる移動後の点を、無線タグの二次元座標の候補に決定する。位置決定手段は、この二次元座標の候補に基づいて無線タグの二次元座標を決定する。このようにして、径方向移動距離から無線タグの二次元座標が決定できる。
Minimizing at least four distance differences means minimizing the total distance difference. Therefore, the first candidate determining means determines the minimum total distance difference that is the minimum value of the total distance differences.
Then, the point after movement determined by the calculated radial movement distance used for calculating the minimum total distance difference is determined as a candidate for the two-dimensional coordinates of the wireless tag. The position determining means determines the two-dimensional coordinates of the wireless tag based on the two-dimensional coordinate candidates. In this way, the two-dimensional coordinates of the wireless tag can be determined from the radial movement distance.

このように、本発明では、径方向移動距離から無線タグの二次元座標を決定している。無線タグの移動前後でのマルチパスの影響はほぼ同じと考えることができるので、径方向距離測定手段により測定する径方向移動距離はマルチパスの影響が少ない。よって、径方向移動距離から無線タグの二次元座標を決定することで、無線タグの二次元座標を精度よく決定することができる。   Thus, in the present invention, the two-dimensional coordinates of the wireless tag are determined from the radial movement distance. Since the influence of the multipath before and after the movement of the wireless tag can be considered to be almost the same, the radial movement distance measured by the radial distance measuring means is less affected by the multipath. Therefore, by determining the two-dimensional coordinates of the wireless tag from the radial movement distance, the two-dimensional coordinates of the wireless tag can be determined with high accuracy.

請求項2記載の発明は、前記径方向距離測定手段を距離測定周期毎に繰り返し実行するようになっており、
径方向距離測定手段で測定した過去の径方向移動距離を逐次記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている直近の1回分あるいは測定時点が新しいものから順に連続する過去複数回分の径方向移動距離と、今回測定した径方向移動距離とを足し合わせることで、連続する複数回の距離測定周期の間に前記無線タグが前記無線タグリーダの径方向へ移動した距離である合計径方向移動距離を、無線タグリーダ別に、少なくとも一つずつ算出する合計移動距離算出手段と、
前記演算径方向移動距離と前記合計移動距離算出手段で算出した合計径方向移動距離との距離差を無線タグリーダ毎に算出し、且つ、それらの距離差を合計した合計距離差を、全ての前記移動前後点の組み合わせに対して算出する第2合計距離差算出手段と、
この第2合計距離差算出手段で算出した合計距離差のうちの最小値である最小合計距離差を決定し、その最小合計距離差の算出に用いた前記演算径方向移動距離により定まる移動後の点を、前記無線タグの二次元座標の候補とする第2候補決定手段とをさらに備え、
前記位置決定手段は、前記第1候補決定手段が決定した二次元座標の候補と、前記第2候補決定手段が決定した二次元座標の候補とに基づいて、前記無線タグの二次元座標を決定することを特徴とする。
The invention according to claim 2 is configured to repeatedly execute the radial distance measuring means for each distance measurement period,
A storage unit for sequentially storing past radial movement distances measured by the radial distance measuring means;
By adding the radial movement distance for the latest one time or the past multiple times sequentially measured in order from the newest measurement time stored in the storage unit and the radial movement distance measured this time, multiple consecutive times A total movement distance calculation means for calculating a total radial movement distance, which is a distance that the wireless tag has moved in the radial direction of the wireless tag reader during the distance measurement cycle, for each wireless tag reader;
The distance difference between the calculated radial movement distance and the total radial movement distance calculated by the total movement distance calculation means is calculated for each wireless tag reader, and the total distance difference obtained by summing those distance differences A second total distance difference calculating means for calculating a combination of points before and after movement;
The minimum total distance difference, which is the minimum value of the total distance differences calculated by the second total distance difference calculation means, is determined, and the post-movement determined by the calculated radial movement distance used for the calculation of the minimum total distance difference. A second candidate determining means for setting a point as a candidate for a two-dimensional coordinate of the wireless tag,
The position determining means determines the two-dimensional coordinates of the wireless tag based on the two-dimensional coordinate candidates determined by the first candidate determining means and the two-dimensional coordinate candidates determined by the second candidate determining means. It is characterized by doing.

この発明では、径方向距離測定手段で測定した過去の径方向移動距離を逐次記憶しておき、今回測定した径方向移動距離と、過去の径方向移動距離とを足し合わせることで、連続する複数回の距離測定周期の間に無線タグが無線タグリーダの径方向へ移動した距離である合計径方向移動距離を、無線タグリーダ別に、少なくとも一つずつ算出する。   In this invention, the past radial movement distances measured by the radial distance measuring means are sequentially stored, and a plurality of continuous radial movement distances and the past radial movement distances are added to obtain a plurality of continuous movement distances. At least one total radial movement distance is calculated for each wireless tag reader, which is the distance that the wireless tag has moved in the radial direction of the wireless tag reader during each distance measurement cycle.

この合計径方向移動距離は、移動に要した時間が異なる以外は1回分の径方向移動距離と同じである。そこで、この合計径方向移動距離を用いて、1回分の径方向移動距離と同様にして、合計距離差を全ての移動前後点の組み合わせに対して算出し(第2合計距離差算出手段)、さらに、最小合計距離差を決定して、無線タグの二次元座標の候補を決定する(第2候補決定手段)。   This total radial movement distance is the same as the one-time radial movement distance except that the time required for movement is different. Therefore, using this total radial movement distance, the total distance difference is calculated for all combinations of front and rear movement points in the same manner as the one-time radial movement distance (second total distance difference calculation means), Further, the minimum total distance difference is determined to determine a candidate for the two-dimensional coordinates of the wireless tag (second candidate determination means).

このようにすることで、前記第1候補決定手段が決定した二次元座標の候補と、第2候補決定手段が決定した二次元座標の候補とを得ることができる。位置決定手段では、これら複数の二次元座標の候補に基づいて無線タグの二次元座標を決定するので、無線タグの二次元座標をより精度よく決定することができる。   By doing so, it is possible to obtain the two-dimensional coordinate candidates determined by the first candidate determining means and the two-dimensional coordinate candidates determined by the second candidate determining means. Since the position determining means determines the two-dimensional coordinates of the wireless tag based on the plurality of two-dimensional coordinate candidates, the two-dimensional coordinates of the wireless tag can be determined with higher accuracy.

請求項3記載の発明は、前記径方向距離測定手段で測定した径方向移動距離を、予め設定されている測定誤差の範囲で複数の値に変化させ、それら複数の値を前記径方向距離測定手段で測定した径方向移動距離の代わりにそれぞれ用いて、前記第1合計距離差算出手段、第1候補決定手段を実行することで、前記二次元座標の候補を複数決定する第1複数候補決定手段と、
その第1複数候補決定手段で決定した複数の二次元座標の候補のばらつきが小さいほど高い値になるように、前記第1候補決定手段が決定した最小合計距離差により定まる移動前の点から移動後の点への移動の信頼度を決定する第1信頼度決定手段と、
前記合計移動距離算出手段で算出した合計径方向移動距離を、予め設定されている測定誤差の範囲で複数の値に変化させ、それら複数の値を前記合計径方向移動距離の代わりにそれぞれ用いて、前記第2合計距離差算出手段、第2候補決定手段を実行することで、前記二次元座標の候補を複数決定する第2複数候補決定手段と、
その第2複数候補決定手段で決定した複数の二次元座標の候補のばらつきが小さいほど高い値になるように、前記第2候補決定手段が決定した最小合計距離差により定まる移動前の点から移動後の点への移動の信頼度を決定する第2信頼度決定手段とを備え、
前記位置決定手段は、前記第1候補決定手段が決定した二次元座標の候補と前記第2候補決定手段が決定した二次元座標の候補を、前記第1信頼度決定手段、第2信頼度決定手段がそれぞれ決定した信頼度に基づいて用いて前記無線タグの二次元座標を決定することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the radial movement distance measured by the radial distance measuring means is changed into a plurality of values within a preset measurement error range, and the plurality of values are measured in the radial distance measurement. A first plurality of candidate determinations for determining a plurality of candidates for the two-dimensional coordinates by executing the first total distance difference calculating means and the first candidate determining means, respectively, instead of using the radial movement distance measured by the means. Means,
Movement from a point before movement determined by the minimum total distance difference determined by the first candidate determination means so that the smaller the variation of the plurality of two-dimensional coordinate candidates determined by the first plurality of candidate determination means, the higher the value. First reliability determination means for determining the reliability of movement to a later point;
The total radial movement distance calculated by the total movement distance calculation means is changed to a plurality of values within a preset measurement error range, and the plurality of values are used in place of the total radial movement distance, respectively. A second plurality of candidate determining means for determining a plurality of candidates for the two-dimensional coordinates by executing the second total distance difference calculating means and the second candidate determining means;
Move from the point before movement determined by the minimum total distance difference determined by the second candidate determining means so that the smaller the variation of the plurality of two-dimensional coordinate candidates determined by the second multiple candidate determining means, the higher the value. Second reliability determining means for determining the reliability of movement to a later point;
The position determining means determines the two-dimensional coordinate candidates determined by the first candidate determining means and the two-dimensional coordinate candidates determined by the second candidate determining means as the first reliability determining means and the second reliability determining The two-dimensional coordinates of the wireless tag are determined based on the reliability determined by each means.

径方向距離測定手段で測定する径方向移動距離には、当然ある程度の測定誤差が含まれる。そして、径方向距離測定手段で測定する径方向移動距離の測定誤差があることにより、この径方向移動距離に基づいて決定する二次元座標の候補も測定誤差の影響を受ける。ただし、二次元座標の候補に与える測定誤差の影響は、移動前後点の具体的座標により異なる。すなわち、移動前後点の具体的座標により、二次元座標の候補の信頼度が異なる。この理由は、無線タグの移動が、ある無線タグリーダを中心とする円弧を描くような移動に近いほど、その無線タグリーダが測定する径方向移動距離は、実際の無線タグの移動距離に比べて小さな値になってしまい、その結果、径方向移動距離に対する測距誤差の影響が大きくなってしまうからである。   The radial movement distance measured by the radial distance measuring means naturally includes a certain amount of measurement error. Since there is a measurement error of the radial movement distance measured by the radial distance measuring means, the two-dimensional coordinate candidates determined based on the radial movement distance are also affected by the measurement error. However, the influence of the measurement error on the two-dimensional coordinate candidates differs depending on the specific coordinates of the points before and after the movement. That is, the reliability of two-dimensional coordinate candidates varies depending on the specific coordinates of the points before and after the movement. The reason for this is that the closer the movement of the wireless tag is to a circular movement around a certain wireless tag reader, the smaller the radial movement distance measured by the wireless tag reader is compared to the actual movement distance of the wireless tag. This is because, as a result, the influence of the ranging error on the radial movement distance becomes large.

そこで、本発明では、径方向距離測定手段で測定した径方向移動距離から決定した二次元座標の候補、および、合計径方向移動距離から決定した二次元座標の候補に対してそれぞれ信頼度を決定する。   Therefore, in the present invention, the reliability is determined for each of the two-dimensional coordinate candidate determined from the radial movement distance measured by the radial distance measuring means and the two-dimensional coordinate candidate determined from the total radial movement distance. To do.

この信頼度を決定するために、本発明では、径方向距離測定手段で測定した径方向移動距離、および、合計径方向移動距離を、予め設定されている測定誤差の範囲で複数の値に変化させる。そして、それら複数の値を径方向距離測定手段で測定した径方向移動距離や、合計径方向移動距離に代わりに用いて二次元座標の候補を複数決定する。そして、径方向移動距離、合計径方向移動距離別の二次元座標の候補のばらつきから、第1候補決定手段が決定した最小合計距離差により定まる移動前の点から移動後の点への移動の信頼度、および、第2候補決定手段が決定した最小合計距離差により定まる移動前の点から移動後の点への移動の信頼度を決定している。   In order to determine the reliability, in the present invention, the radial movement distance measured by the radial distance measuring means and the total radial movement distance are changed to a plurality of values within a preset measurement error range. Let Then, a plurality of two-dimensional coordinate candidates are determined by using the plurality of values instead of the radial movement distance measured by the radial distance measuring means and the total radial movement distance. The movement from the point before movement determined by the minimum total distance difference determined by the first candidate determination means to the point after movement from the variation of the two-dimensional coordinate candidates for each radial movement distance and total radial movement distance. The reliability of the movement from the point before the movement determined by the reliability and the minimum total distance difference determined by the second candidate determination means to the point after the movement is determined.

そして、無線タグの二次元座標の決定においては、複数の二次元座標の候補をこの信頼度に基づいて用いている。よって、無線タグの二次元座標をさらに精度よく決定することができる。   In determining the two-dimensional coordinates of the wireless tag, a plurality of two-dimensional coordinate candidates are used based on the reliability. Therefore, the two-dimensional coordinates of the wireless tag can be determined with higher accuracy.

本発明の実施形態となる無線タグ測位システム1のシステム構成の概念図である。It is a conceptual diagram of the system configuration | structure of the RFID tag positioning system 1 used as embodiment of this invention. 図1の無線タグリーダ100の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wireless tag reader 100 of FIG. 図1の無線タグ200の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the radio | wireless tag 200 of FIG. 第1実施形態においてコントローラ300が無線タグ200の二次元座標を決定するために行う処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating processing performed by the controller 300 to determine the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 in the first embodiment. 演算距離Dcを演算するための升目(小領域)を示す図である。It is a figure which shows the cell (small area | region) for calculating the calculation distance Dc. 無線タグ200が、時刻t-1の位置Pt-1(0,0)から時刻tにPt(0,1)に移動したことを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing that the wireless tag 200 has moved from a position P t-1 (0,0) at time t -1 to P t (0,1) at time t. 無線タグ200が、時刻t-1の位置Pt-1(3,5)から時刻tにPt(1,3)に移動したことを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing that the wireless tag 200 has moved from a position P t-1 (3,5) at time t -1 to P t (1,3) at time t. 第2実施形態においてコントローラ300が無線タグ200の二次元座標を決定するために行う処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating processing performed by the controller 300 to determine the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 in the second embodiment. 図8のS24の信頼度演算処理を詳しく示すフローチャートである。It is a flowchart which shows in detail the reliability calculation process of S24 of FIG. 図8のステップS14で算出する合計距離Dsを説明する図である。It is a figure explaining the total distance Ds calculated by step S14 of FIG. 無線タグ200の位置の変化の一例である。6 is an example of a change in position of the wireless tag 200. 図11の例において1つの測定距離Dmあるいは1つの合計距離Dsのみから決定した移動前後の二次元位置を例示している。In the example of FIG. 11, the two-dimensional position before and after the movement determined from only one measurement distance Dm or one total distance Ds is illustrated. 図9のステップS241〜S246を実行して決定した解の候補のばらつきを示す図である。It is a figure which shows the dispersion | variation in the candidate of the solution determined by performing step S241-S246 of FIG.

(第1実施形態)
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、本発明の実施形態となる無線タグ測位システム1のシステム構成の概念図である。本実施形態の無線タグ測位システム1は、4つの無線タグリーダ100A〜100Dを備えている。4つの無線タグリーダ100A〜100Dは同じ構成であるので、これらを区別しないときは、単に無線タグリーダ100という。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a system configuration of a wireless tag positioning system 1 according to an embodiment of the present invention. The wireless tag positioning system 1 of the present embodiment includes four wireless tag readers 100A to 100D. Since the four RFID tag readers 100A to 100D have the same configuration, they are simply referred to as the RFID tag reader 100 when they are not distinguished.

無線タグリーダ100の他に、この無線タグ測位システム1は、4つの無線タグリーダ100を管理するコントローラ300(図2参照)も備え、これらにより、無線タグ200の絶対測位を行う。無線タグ200は人に携帯されるものであり、無線タグ200の絶対測位が行われることで、その無線タグ200を携帯した人の位置が把握できる。   In addition to the wireless tag reader 100, the wireless tag positioning system 1 also includes a controller 300 (see FIG. 2) that manages the four wireless tag readers 100, thereby performing absolute positioning of the wireless tag 200. The wireless tag 200 is carried by a person, and by performing absolute positioning of the wireless tag 200, the position of the person carrying the wireless tag 200 can be grasped.

本実施形態では、無線タグ200の絶対測位を行う必要がある測位範囲400は四角形であり、その測位範囲400の各角にそれぞれ無線タグリーダ100A〜100Dが配置されている。測位範囲は、たとえば、一つの部屋あるいは一つの敷地などである。各無線タグリーダ100の通信範囲は、いずれも測位範囲400の全体を含む範囲となっている。   In the present embodiment, the positioning range 400 in which the absolute positioning of the wireless tag 200 needs to be performed is a quadrangle, and the wireless tag readers 100 </ b> A to 100 </ b> D are disposed at each corner of the positioning range 400. The positioning range is, for example, one room or one site. The communication range of each wireless tag reader 100 is a range that includes the entire positioning range 400.

図2は、無線タグリーダ100の構成を示す図である。図2に示すように、無線タグリーダ100は、制御部110、送信部120、受信部130、測距通信部140、アンテナ150を備えている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the wireless tag reader 100. As shown in FIG. 2, the wireless tag reader 100 includes a control unit 110, a transmission unit 120, a reception unit 130, a distance measurement communication unit 140, and an antenna 150.

制御部110は、外部へ無線送信させるデータを送信部120へ送るとともに、アンテナ150によって受信され受信部130によって復調・復号されたデータをその受信部130から取得する。また、制御部110は、測距通信部140を制御して、測距用の電波をアンテナ150から無線タグ200へ送信させるとともに、測距通信部140が復調した信号を取得する。   The control unit 110 transmits data to be wirelessly transmitted to the outside to the transmission unit 120 and acquires data received by the antenna 150 and demodulated / decoded by the reception unit 130 from the reception unit 130. In addition, the control unit 110 controls the distance measurement communication unit 140 to transmit a distance measurement radio wave from the antenna 150 to the wireless tag 200 and acquires a signal demodulated by the distance measurement communication unit 140.

また、制御部110は、内部にメモリ111とタイマ112とを備えている。メモリ111には、この無線タグリーダ100のID、設置座標などが記憶されている。タイマ112は、送信周期の計測などに用いる。   The control unit 110 includes a memory 111 and a timer 112 inside. The memory 111 stores the ID of the wireless tag reader 100, installation coordinates, and the like. The timer 112 is used for measuring a transmission cycle.

送信部120、受信部130は、無線タグ200との間でデータの送受信を行なう部分である。送信部120は、符号部121、変調部122、増幅部123を備えている。符号部121は、制御部110から供給されたデータを符号化する。符号部121は、この符号化した信号を変調部122へ出力する。変調部122は、符号部121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123は、変調部122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150から電波として送信される。   The transmission unit 120 and the reception unit 130 are parts that transmit and receive data to and from the wireless tag 200. The transmission unit 120 includes a coding unit 121, a modulation unit 122, and an amplification unit 123. The encoding unit 121 encodes the data supplied from the control unit 110. The encoding unit 121 outputs the encoded signal to the modulation unit 122. The modulation unit 122 converts the signal encoded by the encoding unit 121 into an electrical digital signal, and then uses a predetermined communication channel to perform a predetermined modulation method such as phase shift keying or frequency shift keying. Modulate with The amplification unit 123 amplifies the signal modulated by the modulation unit 122. The amplified signal is transmitted from the antenna 150 as a radio wave.

また、アンテナ150は、無線タグ200から送信された電波を受信する。受信した電波は復調部131において復調される。復調された信号は復号部132において符号化され、符号化された信号が制御部110に送られる。   The antenna 150 receives a radio wave transmitted from the wireless tag 200. The received radio wave is demodulated by the demodulator 131. The demodulated signal is encoded by the decoding unit 132, and the encoded signal is sent to the control unit 110.

前述の制御部110は、受信部130から供給される信号に基づいて、無線タグ200がこの無線タグリーダ100の通信範囲に入ったことを検知すると、その無線タグ200までの距離を、測距通信部140を用いて測定する。   When the control unit 110 detects that the wireless tag 200 has entered the communication range of the wireless tag reader 100 based on the signal supplied from the receiving unit 130, the distance to the wireless tag 200 is determined by distance measurement communication. Measurement is performed using the unit 140.

測距通信部140は、制御部110からの指示に従い、送信部120、受信部130を用いるデータ通信用の周波数とは異なる測距用の所定周波数の電波を無線タグ200へ送信する。この測距用の周波数として、特許文献1に記載の種々の高周波数を用いることができる。また、無線タグリーダ100と、この無線タグリーダ100の通信範囲の境界付近に存在する無線タグ200との間の電波の往復距離程度となる周波数を用いてもよい。たとえば、無線タグリーダ100からその無線タグリーダ100の通信範囲の境界までの距離が15mである場合、周波数10MHz(波長30m)の電波を用いればよい。   The distance measurement communication unit 140 transmits radio waves having a predetermined frequency for distance measurement different from the frequency for data communication using the transmission unit 120 and the reception unit 130 to the wireless tag 200 in accordance with an instruction from the control unit 110. As the frequency for distance measurement, various high frequencies described in Patent Document 1 can be used. Further, a frequency that is about the reciprocal distance of radio waves between the wireless tag reader 100 and the wireless tag 200 existing near the boundary of the communication range of the wireless tag reader 100 may be used. For example, when the distance from the wireless tag reader 100 to the boundary of the communication range of the wireless tag reader 100 is 15 m, a radio wave having a frequency of 10 MHz (wavelength 30 m) may be used.

この測距通信部140は、無線タグ200の測距通信部240とにより位相同期回路(フェーズロックループ(PLL))を構成する。この測距通信部240としては、前述の特許文献1に記載の送受信機に示すものを用いることができる。   The distance measurement communication unit 140 and the distance measurement communication unit 240 of the wireless tag 200 constitute a phase synchronization circuit (phase locked loop (PLL)). As the ranging communication unit 240, the one shown in the transmitter / receiver described in Patent Document 1 can be used.

無線タグ200は、無線タグリーダ100から測距用の電波を受信したら、測距用の電波を送信した無線タグリーダ100に電波を送信(返信)する。測距通信部140は、無線タグリーダ100が送信したこの電波をアンテナ150を介して取得する。この取得した電波の位相と、送信した測距用電波の位相との位相差を制御部110へ出力する。また、測距用電波の位相を、受信した電波の位相に同期するように測距用電波の位相を制御して、この測距用電波の送信を継続する。制御部110は上記位相差をコントローラ300へ送る。   Upon receiving the distance measurement radio wave from the radio tag reader 100, the radio tag 200 transmits (replies) the radio wave to the radio tag reader 100 that has transmitted the distance measurement radio wave. The ranging communication unit 140 acquires the radio wave transmitted by the wireless tag reader 100 via the antenna 150. The phase difference between the phase of the acquired radio wave and the phase of the transmitted distance measurement radio wave is output to the control unit 110. Further, the phase of the ranging radio wave is controlled so that the phase of the ranging radio wave is synchronized with the phase of the received radio wave, and the transmission of the ranging radio wave is continued. The controller 110 sends the phase difference to the controller 300.

なお、測距通信部140は、上記位相差を決定できる電波を送受信できればよいことから、送信機能として増幅部、変調部を備え、受信機能として復調部を備えていればよく、符号部や復号部は不要である。   The ranging communication unit 140 only needs to be able to transmit and receive radio waves that can determine the phase difference. Therefore, the ranging communication unit 140 may include an amplification unit and a modulation unit as a transmission function, and a demodulation unit as a reception function. No part is required.

コントローラ300は、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータであり、CPUがROMに記憶されているプログラムを実行することで、種々の処理を実行する。また、その処理の結果を記憶する記憶部も備える。   The controller 300 is a computer that includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and executes various processes when the CPU executes a program stored in the ROM. In addition, a storage unit that stores the processing results is also provided.

コントローラ300が実行する処理としては、無線タグリーダ100が出力した位相差を用いて、各無線タグリーダ100に対する無線タグ200の一定時間での径方向変化距離を測定する処理がある。また、コントローラ300は、さらに、4つの径方向変化距離から無線タグ200の二次元座標を一定周期で演算する。コントローラ300が行なうこれらの処理は後述する。   As a process executed by the controller 300, there is a process of measuring a radial change distance of the wireless tag 200 with respect to each wireless tag reader 100 in a certain time using the phase difference output from the wireless tag reader 100. Further, the controller 300 further calculates the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 from the four radial direction change distances at a constant period. These processes performed by the controller 300 will be described later.

図3は、無線タグ200の構成を示す図である。無線タグ200は人に携帯されるものである。無線タグ200は、アクティブ方式の無線タグであり、電池210を備えている。この電池210の他に、無線タグ200は、送信部220、受信部230、測距通信部240、アンテナ250、制御部280を備えており、電池210は、これらに電力を供給する。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the wireless tag 200. The wireless tag 200 is carried by a person. The wireless tag 200 is an active wireless tag and includes a battery 210. In addition to the battery 210, the wireless tag 200 includes a transmission unit 220, a reception unit 230, a distance measurement communication unit 240, an antenna 250, and a control unit 280, and the battery 210 supplies power to them.

送信部220は、符号部221、変調部222、増幅部223を備えている。符号部221は制御部280から送信されるデータを符号化して変調部222に送る。変調部222は、符号部221からの符号を、たとえば、振幅変位変調などの変調方式により変調する。増幅部223は、変調部222が変調した信号を増幅して、アンテナ250から送信させる。   The transmission unit 220 includes a coding unit 221, a modulation unit 222, and an amplification unit 223. The encoding unit 221 encodes data transmitted from the control unit 280 and sends the encoded data to the modulation unit 222. The modulation unit 222 modulates the code from the code unit 221 by a modulation method such as amplitude displacement modulation, for example. The amplification unit 223 amplifies the signal modulated by the modulation unit 222 and transmits the amplified signal from the antenna 250.

受信部230は、アンテナ250が受信した電波を復調する復調部231と、復調部231が復調した信号を復号する復号部232とを備えている。復号部232は、復号した信号を制御部280へ供給する。   The receiving unit 230 includes a demodulating unit 231 that demodulates radio waves received by the antenna 250 and a decoding unit 232 that decodes a signal demodulated by the demodulating unit 231. The decoding unit 232 supplies the decoded signal to the control unit 280.

測距通信部240は、無線タグリーダ100が送信する測距用の電波をアンテナ250を介して取得して、無線タグリーダ100へ測距用の電波を送り返す機能を備える。単純な構成としては、局部発振器とミキサを備え、無線タグリーダ100から送信された測距用の電波と局部発振器で発生させた信号とをミキサで混合する構成とすることができる。また、特許文献1に記載の送受信機の構成を採用することもできる。   The distance measurement communication unit 240 has a function of acquiring a distance measurement radio wave transmitted by the wireless tag reader 100 via the antenna 250 and returning the distance measurement radio wave to the wireless tag reader 100. As a simple configuration, a local oscillator and a mixer may be provided, and a distance measurement radio wave transmitted from the wireless tag reader 100 and a signal generated by the local oscillator may be mixed by the mixer. Moreover, the structure of the transmitter / receiver of patent document 1 is also employable.

制御部280は、送信部220、受信部230、測距通信部240を制御する。また、制御部280は、タイマ281、メモリ282を備えている。タイマ281は、クロック発振器(図示せず)のクロックを計数することで計時を行う。   The control unit 280 controls the transmission unit 220, the reception unit 230, and the ranging communication unit 240. The control unit 280 includes a timer 281 and a memory 282. The timer 281 measures time by counting clocks of a clock oscillator (not shown).

次に、無線タグ200の二次元座標を決定するコントローラ300の処理を説明する。図4は、第1実施形態においてコントローラ300が無線タグ200の二次元座標を決定するために行う処理を示すフローチャートである。コントローラ300は、この図4に示す処理を一定の距離測定周期で実行する。   Next, processing of the controller 300 that determines the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating a process performed by the controller 300 to determine the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 in the first embodiment. The controller 300 executes the process shown in FIG. 4 at a constant distance measurement cycle.

コントローラ300は、まず、径方向移動距離(以下、測定距離)Dmを測定する(ステップS2)。この処理は径方向距離測定手段に相当する。このステップS2では、各無線タグリーダ100から逐次取得する位相差に測距用の電波の波長を乗じることで、距離測定周期の間に無線タグ200が無線タグリーダ100の径方向へ移動した距離である径方向移動距離(すなわち測定距離Dm)を算出する。この測定距離Dmは、各無線タグリーダ100から位相差を取得し、各無線タグリーダ100に対して測定する。以下、無線タグリーダ100Aに対する測定距離DmをDm(A)、無線タグリーダ100Bに対する測定距離DmをDm(B)、無線タグリーダ100Cに対する測定距離DmをDm(C)、無線タグリーダ100Dに対する測定距離DmをDm(D)とする。   First, the controller 300 measures a radial movement distance (hereinafter referred to as measurement distance) Dm (step S2). This process corresponds to radial distance measuring means. In step S <b> 2, the distance obtained by multiplying the phase difference sequentially acquired from each wireless tag reader 100 by the wavelength of the distance measuring radio wave and moving the wireless tag 200 in the radial direction of the wireless tag reader 100 during the distance measurement period. The radial movement distance (that is, the measurement distance Dm) is calculated. The measurement distance Dm is measured for each wireless tag reader 100 by obtaining a phase difference from each wireless tag reader 100. Hereinafter, the measurement distance Dm for the wireless tag reader 100A is Dm (A), the measurement distance Dm for the wireless tag reader 100B is Dm (B), the measurement distance Dm for the wireless tag reader 100C is Dm (C), and the measurement distance Dm for the wireless tag reader 100D is Dm. (D).

続くステップS4では、上記測定距離Dmと演算距離Dcのとの距離差eを算出する。演算距離Dcは、演算により求めた径方向移動距離である。演算により径方向移動距離を求めるために、本実施形態では、測位範囲400を図5に示すように升目状の小領域に分割する。この升目の大きさは演算負荷を考慮して適宜決定する。   In the subsequent step S4, a distance difference e between the measurement distance Dm and the calculation distance Dc is calculated. The calculation distance Dc is a radial movement distance obtained by calculation. In order to obtain the radial movement distance by calculation, in this embodiment, the positioning range 400 is divided into small grid-shaped regions as shown in FIG. The size of this cell is appropriately determined in consideration of the calculation load.

そして、升目を形成する縦横の線の交点(すなわち領域頂点)のそれぞれを移動前の点とし、移動前の点が残りの交点のそれぞれに移動した場合を考える。この場合の径方向移動距離は幾何学的に演算することができる。移動前の点の座標を(xt-1、yt-1)とし、移動後の点の座標を(xt、yt)とすると、下記の式1が、幾何学的な計算(具体的には、無線タグリーダ100を原点とする、移動後の点までの距離から移動前の点までの距離の引き算)により径方向移動距離を算出する式である。なお、図5では、移動前の点Pt-1、移動後の点Ptとも交点上にないが、図示の都合から縦線および横線とも一部の線を省略しているためである。また、式1において、Lは無線タグリーダ100の間の距離である。

Figure 2014070923
Then, consider the case where each of the intersections of vertical and horizontal lines forming the grid (that is, the region vertex) is a point before the movement, and the point before the movement is moved to each of the remaining intersections. In this case, the radial movement distance can be calculated geometrically. If the coordinates of the point before movement are (x t-1 , y t-1 ) and the coordinates of the point after movement are (x t , y t ), Specifically, the radial movement distance is calculated by subtracting the distance from the distance to the point after the movement to the point before the movement using the wireless tag reader 100 as the origin. In FIG. 5, the point P t-1 before the movement, but not on the intersection with the point P t after the movement, it is because of the omitted part of the line with the vertical and horizontal lines for convenience of illustration. In Expression 1, L is a distance between the wireless tag readers 100.
Figure 2014070923

上記式1の(1)〜(4)の右辺はいずれも具体的数値が定まる。よって、演算距離Dcは演算可能である。なお、式1の左辺に、ステップS2で測定した測定距離Dmを代入すれば、移動前後の点の座標を求めることができるようにも思われる。しかし、この場合、無理数を有する連立方程式となるので、一般に、代数的には解くことができない。そこで、本実施形態では、上記のように、移動前後の点の組み合わせを網羅して式1の右辺の値を求めた上で、以下に説明する方法で移動後の点Ptの二次元座標を決定する。   Specific numerical values are determined for the right sides of (1) to (4) in Equation 1 above. Therefore, the calculation distance Dc can be calculated. It seems that the coordinates of the points before and after the movement can be obtained by substituting the measurement distance Dm measured in step S2 for the left side of Equation 1. However, in this case, since it is a simultaneous equation having irrational numbers, it cannot generally be solved algebraically. Therefore, in the present embodiment, as described above, the combination of the points before and after the movement is covered and the value of the right side of Equation 1 is obtained, and then the two-dimensional coordinates of the point Pt after the movement are obtained by the method described below. decide.

このステップS4では、測定距離Dmと演算距離Dcの距離差eを、無線タグリーダ100毎に算出する。続くステップS6では、ステップS4で算出した距離差eを合計した合計距離差Eを、移動前後点の全ての組み合わせに対して算出する。   In step S4, a distance difference e between the measurement distance Dm and the calculation distance Dc is calculated for each wireless tag reader 100. In the subsequent step S6, a total distance difference E obtained by summing the distance differences e calculated in step S4 is calculated for all combinations of the points before and after the movement.

例を挙げて説明する。たとえば、上記L=10mとし、図6に示すように、Pt-1(0,0)、Pt(0,1)とする。上記演算距離Dc(A)、Dc(B)、Dc(C)、Dc(D)は、下記式2に示すようにして計算できる。

Figure 2014070923
An example will be described. For example, it is assumed that L = 10 m and P t−1 (0,0) and P t (0,1) as shown in FIG. The calculation distances Dc (A), Dc (B), Dc (C), and Dc (D) can be calculated as shown in the following equation 2.
Figure 2014070923

また、測定距離Dmは式3に示す値であったとする。

Figure 2014070923
Further, it is assumed that the measurement distance Dm is a value shown in Equation 3.
Figure 2014070923

上記合計距離差Eは、式4のように、距離差eの絶対値を加算することで算出してもよいし、また、式5のように、上記距離差eの二乗和としてもよい。なお、式4、5においてiはA〜Dである。

Figure 2014070923
Figure 2014070923
The total distance difference E may be calculated by adding the absolute value of the distance difference e as in Expression 4, or may be the sum of squares of the distance difference e as in Expression 5. In Formulas 4 and 5, i is A to D.
Figure 2014070923
Figure 2014070923

演算距離Dc、測定距離Dmがそれぞれ式2、3に示す値であれば、式4による合計距離差Eは下記式6に示すように計算して、21.574となる。

Figure 2014070923
If the calculation distance Dc and the measurement distance Dm are values shown in Expressions 2 and 3, respectively, the total distance difference E according to Expression 4 is calculated as shown in Expression 6 below and becomes 21.574.
Figure 2014070923

また、図7に示すように、Pt-1(3,5) 、Pt(1,3)であれば、上記演算距離Dc(A)、Dc(B)、Dc(C)、Dc(D)、合計距離差Eは、それぞれ、式7、式8のように計算できる。

Figure 2014070923
Figure 2014070923
Further, as shown in FIG. 7, if P t-1 (3,5) and P t (1,3), the calculation distances Dc (A), Dc (B), Dc (C), Dc ( D) The total distance difference E can be calculated as in Equation 7 and Equation 8, respectively.
Figure 2014070923
Figure 2014070923

ステップS8では、ステップS6で算出した移動前後点の全ての組み合わせに対する合計距離差Eのうちの最小値である最小合計距離差Eminを決定する。測定距離Dmが前述の式3に示す値であった場合には、移動前の点Pt-1(2,2)、移動後の点Pt(7,4)として演算距離Dcを算出し、この演算距離Dcから式4または式5を用いて算出した合計距離差Eが最小合計距離差Eminとなる。 In step S8, the minimum total distance difference Emin which is the minimum value among the total distance differences E for all combinations of the movement front and rear points calculated in step S6 is determined. If the measured distance Dm is the value shown in Equation 3 above, the calculation distance Dc is calculated as the point P t-1 (2,2) before movement and the point P t (7,4) after movement. The total distance difference E calculated from the calculated distance Dc using Expression 4 or Expression 5 becomes the minimum total distance difference Emin.

ここで、合計距離差Eは、4つの測定距離Dmと、それに対応する4つの演算距離Dcとの距離差eの合計値であり、各距離差eは式1における(1)〜(4)の式の右辺と左辺の差である。そのため、合計距離差Eが最小となる移動前後の点を決定することは、式1における(1)〜(4)の4つの連立方程式において、4つの未知数Pt-1(xt-1,yt-1)、Pt(xt,yt)を解いたことになる。 Here, the total distance difference E is a total value of the distance differences e between the four measurement distances Dm and the corresponding four calculation distances Dc, and each distance difference e is expressed by (1) to (4) in Equation 1. Is the difference between the right and left sides of the expression. Therefore, determining the points before and after the movement at which the total distance difference E is the minimum is that the four unknowns P t−1 (x t−1 , y t-1 ) and P t (x t , y t ) are solved.

そこで、ステップS10では、最小合計距離差Eminの算出に用いた演算距離Dcを決定し、この決定した演算距離Dcに対応する移動後の点を無線タグ200の二次元座標に決定する。上述の具体例のように、最小合計距離差Eminとなった演算距離Dcが、移動前の点Pt-1(2,2)と移動後の点Pt(7,4)から算出したものである場合には、無線タグ200の現在の座標を(7,4)に決定する。 Therefore, in step S10, the calculation distance Dc used to calculate the minimum total distance difference Emin is determined, and the moved point corresponding to the determined calculation distance Dc is determined as the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200. As in the specific example above, the calculated distance Dc that is the minimum total distance difference Emin is calculated from the point P t-1 (2,2) before movement and the point P t (7,4) after movement. In this case, the current coordinates of the wireless tag 200 are determined to be (7, 4).

以上、説明した第1実施形態では、無線タグ200が無線タグリーダ100の径方向に移動した距離である径方向移動距離(測定距離Dm)を測定している。そして、この測定距離Dmから無線タグ200の二次元座標Ptを決定している。無線タグ200の移動前後で、無線タグ200と無線タグリーダ100との電波の送受信に与えるマルチパスの影響はほぼ同じと考えることができるので、測定距離Dmはマルチパスの影響が少ない。よって、測定距離Dmから無線タグ200の二次元座標Ptを決定することで、無線タグ200の二次元座標Ptを精度よく決定することができる。 As described above, in the first embodiment described above, the radial movement distance (measurement distance Dm) that is the distance that the wireless tag 200 has moved in the radial direction of the wireless tag reader 100 is measured. Then, and it determines the two-dimensional coordinates P t of the radio tag 200 from the measured distance Dm. Since the influence of multipath on the transmission / reception of radio waves between the wireless tag 200 and the wireless tag reader 100 before and after the movement of the wireless tag 200 can be considered to be almost the same, the measurement distance Dm is less affected by the multipath. Thus, from the measured distance Dm to determine the two-dimensional coordinates P t of the radio tag 200 can be determined accurately dimensional coordinates P t of the radio tag 200.

また、ステップS4、S6における処理、すなわち、距離差eを無線タグリーダ100毎に算出し、その無線タグリーダ100毎の距離差eを合計した合計距離差Eを移動前後点の全ての組み合わせに対して算出する処理は、移動前後点の組み合わせ毎に独立している。そのため、並列計算を行えば、高速に2次元座標Ptを決定することもできる。 In addition, the processing in steps S4 and S6, that is, the distance difference e is calculated for each wireless tag reader 100, and the total distance difference E, which is the sum of the distance differences e for each wireless tag reader 100, is calculated for all combinations of points before and after the movement. The calculation process is independent for each combination of the points before and after the movement. Therefore, by performing parallel computations, it is also possible to determine the two-dimensional coordinate P t at a high speed.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態を説明する。なお、この第2実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用することができる。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the following description of the second embodiment, elements having the same reference numerals as those used so far are the same as the elements having the same reference numerals in the previous embodiments unless otherwise specified. In addition, when only a part of the configuration is described, the embodiment described above can be applied to other parts of the configuration.

図8は、第2実施形態においてコントローラ300が無線タグ200の二次元座標を決定するために行う処理を示すフローチャートである。図4と同様、コントローラ300は、この図8に示す処理を一定の距離測定周期で実行する。   FIG. 8 is a flowchart illustrating processing performed by the controller 300 to determine the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 in the second embodiment. As in FIG. 4, the controller 300 executes the processing shown in FIG. 8 at a constant distance measurement cycle.

ステップS2では、図4と同様、4つの測定距離Dm(A)、Dm(B)、Dm(C)、Dm(D)を測定する。ステップS3では、上記測定距離Dmを所定の記憶部に記憶する。ステップS4、S6、S8は図4と同様である。ステップS4では、測定距離Dmと演算距離Dcとの距離差eを無線タグリーダ100毎に算出する。つまり、4つの距離差eを算出することになる。なお、第2実施形態では、ステップS16で算出する距離差と区別するため、このステップS4の距離差をe(m)とする。   In step S2, as in FIG. 4, four measurement distances Dm (A), Dm (B), Dm (C), and Dm (D) are measured. In step S3, the measurement distance Dm is stored in a predetermined storage unit. Steps S4, S6, and S8 are the same as those in FIG. In step S4, a distance difference e between the measurement distance Dm and the calculation distance Dc is calculated for each wireless tag reader 100. That is, four distance differences e are calculated. In the second embodiment, in order to distinguish from the distance difference calculated in step S16, the distance difference in step S4 is set to e (m).

ステップS6では、ステップS4で算出した4つの距離差e(m)を合計した合計距離差(E(m)とする)を、移動前後点の全ての組み合わせに対して算出する。ステップS8では、合計距離差E(m)のうちの最小値、すなわち、最小合計距離差E(m)minを決定する。   In step S6, a total distance difference (E (m)) obtained by adding up the four distance differences e (m) calculated in step S4 is calculated for all combinations of the points before and after the movement. In step S8, the minimum value of the total distance difference E (m), that is, the minimum total distance difference E (m) min is determined.

続くステップS12では、無線タグ200の現時点における二次元座標の候補を決定するために、まず、ステップS8で決定した最小合計距離差E(m)minの算出に用いた演算距離Dcを決定する。第1実施形態では、この演算距離Dcに対応する移動後の点を無線タグ200の二次元座標Ptに決定していたが、第2実施形態では、この演算距離Dcに対応する移動後の点を、その二次元座標の候補とする。 In subsequent step S12, in order to determine the current two-dimensional coordinate candidate of the wireless tag 200, first, the calculation distance Dc used to calculate the minimum total distance difference E (m) min determined in step S8 is determined. In the first embodiment, the point after movement corresponding to the calculated distance Dc were determined in a two-dimensional coordinate P t of the wireless tag 200, in the second embodiment, after the movement corresponding to the calculated distance Dc Let a point be a candidate for its two-dimensional coordinates.

ステップS14では合計距離Dsを算出する。この合計距離Dsは特許請求の範囲の合計径方向移動距離に相当し、ステップS14は合計移動距離算出手段に相当する。図10は、合計距離Dsを説明する図である。図10において、Dm(t)、Dm(t-1)、Dm(t-2)は、それぞれ時刻t、時刻t-1、時刻t-2の時点において測定した測定距離Dmであり、これらはステップS3で記憶部に記憶されている。   In step S14, the total distance Ds is calculated. The total distance Ds corresponds to the total radial movement distance in the claims, and step S14 corresponds to the total movement distance calculation means. FIG. 10 is a diagram for explaining the total distance Ds. In FIG. 10, Dm (t), Dm (t-1), and Dm (t-2) are measured distances Dm measured at time t, time t-1, and time t-2, respectively. It is stored in the storage unit in step S3.

合計距離Dsは、最新のものから順番に複数の測定距離Dmを合計した値であり、図10におけるDs(2)は、2回分の測定距離Dm、すなわち、最新の測定距離Dmと1回前の測定距離Dm(t-1)とを合計した値である。Ds(3)は、3回分の測定距離Dm、すなわち、最新の測定距離Dm、1回前の測定距離Dm(t-1)、2回前の測定距離Dm(t-2)を合計した値である。   The total distance Ds is a value obtained by summing a plurality of measurement distances Dm in order from the latest, and Ds (2) in FIG. 10 is two measurement distances Dm, that is, the latest measurement distance Dm and the previous one. Is the total of the measured distances Dm (t-1). Ds (3) is the total of the three measurement distances Dm, that is, the latest measurement distance Dm, the previous measurement distance Dm (t-1), and the two previous measurement distances Dm (t-2). It is.

また、図10には、無線タグ200の現時点(時刻t)における位置P(t)、1回前の測定時点における位置P(t-1)、2回前の測定時点における位置P(t-2)、3回前の測定時点における位置P(t-3)も示している。このように、無線タグ200は、無線タグリーダ100の周方向にも移動するものの、測定距離Dmは、無線タグ200が無線タグリーダ100の径方向へ移動した距離である。そのため、合計距離Ds(2)、Ds(3)も、同図に示すように、2回前の測定時点における位置P(t-2)、あるいは、3回前の測定時点における位置P(t-3)から現時点までの径方向移動距離である。   FIG. 10 also shows the position P (t) at the present time (time t) of the wireless tag 200, the position P (t−1) at the previous measurement time, the position P (t− at the previous measurement time, 2) The position P (t-3) at the measurement time three times before is also shown. Thus, although the wireless tag 200 moves also in the circumferential direction of the wireless tag reader 100, the measurement distance Dm is the distance that the wireless tag 200 has moved in the radial direction of the wireless tag reader 100. Therefore, the total distances Ds (2) and Ds (3) are also represented by the position P (t-2) at the measurement time two times before or the position P (t at the measurement time three times before, as shown in FIG. It is the radial movement distance from -3) to the present time.

なお、図10には、合計する期間が異なる二種類の合計距離Ds(2)、Ds(3)を示しているが、合計距離Dsは少なくとも一種類を算出すればよく、何種類の合計距離Dsを算出するかは予め設定されている。また、各種類の合計距離Dsに対しては、4つの無線タグリーダ100の全部、すなわち、4つの合計距離Dsを算出する。   FIG. 10 shows two types of total distances Ds (2) and Ds (3) with different summing periods, but it is sufficient to calculate at least one type of total distance Ds. Whether to calculate Ds is preset. Further, for each type of total distance Ds, all four RFID tag readers 100, that is, four total distances Ds are calculated.

合計距離Dsは、移動に要した時間が異なる以外は1回分の測定距離Dmと同じである。そこで、合計距離Dsを用いて測定距離Dmと同様にして無線タグ200の二次元座標の候補を決定する。   The total distance Ds is the same as the measurement distance Dm for one time except that the time required for movement is different. Therefore, a candidate for the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 is determined using the total distance Ds in the same manner as the measurement distance Dm.

ステップS16では、ステップS14で算出した4つの合計距離Dsのそれぞれと、既に算出済みの前述の演算距離Dcとの距離差e(s)を算出する。算出方法は、測定距離Dmに代えて合計距離Dsを用いる以外はステップS4と同じである。ステップS14で複数種類の合計距離Ds(n)(n=1、2、・・・)を算出している場合には、複数種類のそれぞれに対して、4つの距離差e(s)を算出する。   In step S16, a distance difference e (s) between each of the four total distances Ds calculated in step S14 and the previously calculated calculation distance Dc is calculated. The calculation method is the same as step S4 except that the total distance Ds is used instead of the measurement distance Dm. If a plurality of types of total distances Ds (n) (n = 1, 2,...) Are calculated in step S14, four distance differences e (s) are calculated for each of the plurality of types. To do.

ステップS18では、ステップS16で算出した4つの距離差e(s)を合計した合計距離差(E(s)とする)を、移動前後点の全ての組み合わせに対して算出する。複数種類の距離差e(s)を算出している場合には、各種類の距離差e(s)に対して、移動前後点の全ての組み合わせに対する合計距離差E(s)を算出する。   In step S18, a total distance difference (referred to as E (s)) obtained by adding up the four distance differences e (s) calculated in step S16 is calculated for all combinations of the points before and after the movement. When a plurality of types of distance differences e (s) are calculated, a total distance difference E (s) for all combinations of points before and after the movement is calculated for each type of distance difference e (s).

ステップS20では、ステップS18で算出した移動前後点の全ての組み合わせに対する合計距離差E(s)のうちの最小値、すなわち、最小合計距離差E(s)minを決定する。複数種類の合計距離差E(s)を算出している場合には、合計距離差E(s)の種類毎に最小合計距離差E(s)minを決定する。   In step S20, the minimum value of the total distance difference E (s) for all combinations of the movement front and rear points calculated in step S18, that is, the minimum total distance difference E (s) min is determined. When a plurality of types of total distance difference E (s) are calculated, the minimum total distance difference E (s) min is determined for each type of total distance difference E (s).

ステップS22では、ステップS20で決定した最小合計距離差E(s)minの算出に用いた演算距離Dcを決定する。そして、この演算距離Dcに対応する移動後の点を無線タグ200の二次元座標の候補とする。ステップS20で複数の最小合計距離差E(s)minを決定している場合には、最小合計距離差E(s)min毎に二次元座標の候補を決定する。   In step S22, the calculation distance Dc used to calculate the minimum total distance difference E (s) min determined in step S20 is determined. Then, the point after movement corresponding to the calculated distance Dc is set as a candidate for the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200. If a plurality of minimum total distance differences E (s) min are determined in step S20, two-dimensional coordinate candidates are determined for each minimum total distance difference E (s) min.

ステップS24では、ステップS12、S22で決定した二次元座標の候補の信頼度を演算する。このステップS24の処理の詳細は図9に示す。   In step S24, the reliability of the two-dimensional coordinate candidate determined in steps S12 and S22 is calculated. Details of the processing in step S24 are shown in FIG.

図9において、まず、ステップS241では、図8のステップS2で測定した4つの測定距離Dm(A)、Dm(B)、Dm(C)、Dm(D)を測定誤差erの範囲でそれぞれ複数の値に変化させる。この測定誤差erは、無線タグリーダ100の設置時点では予め設定されている。測定誤差erは無線タグリーダ100の装置構成の影響が大きいことから、測定誤差erは製造時に設定されていてもよい。また、設置環境を考慮するために、設置時に設定するようにしてもよい。値を変化させる数は、後述する分散(ステップS246)を精度よく決定できるようにするために必要な数として予め設定されている。測定距離Dmに対して加算あるいは減算する値は、予め設定されていてもよいし、ランダムに発生させてもよい。また、その加算あるいは減算する値は、各無線タグリーダ100で異なっていてもよいし、同一でもよい。   In FIG. 9, first, in step S241, a plurality of four measurement distances Dm (A), Dm (B), Dm (C), and Dm (D) measured in step S2 of FIG. Change to the value of. This measurement error er is set in advance when the wireless tag reader 100 is installed. Since the measurement error er is greatly affected by the device configuration of the wireless tag reader 100, the measurement error er may be set at the time of manufacture. Moreover, in order to consider an installation environment, you may make it set at the time of installation. The number for changing the value is set in advance as a number necessary for accurately determining the variance (step S246) described later. A value to be added to or subtracted from the measurement distance Dm may be set in advance or may be randomly generated. Further, the value to be added or subtracted may be different for each wireless tag reader 100 or may be the same.

ステップS242では、図8のステップS14で算出した合計距離Dsを測定誤差erの範囲で複数の値に変化させる。測定誤差erは上記ステップS241と同じであり、また、合計距離Dsに加算あるいは減算する値もステップS241と同じである。   In step S242, the total distance Ds calculated in step S14 of FIG. 8 is changed to a plurality of values within the range of the measurement error er. The measurement error er is the same as in step S241, and the value to be added to or subtracted from the total distance Ds is also the same as in step S241.

ステップS243は、ステップS241、S242で変化させた値(以下、変化値という)を、測定距離Dmや合計距離Dsの代わりに用いて、ステップS4やステップS16と同様にして、演算距離Dcとの距離差eを無線タグリーダ100ごとに(すなわち4つ)算出する。ステップS244では、変化値ごとに、ステップS6やステップS18と同様にして、ステップS243で算出した4つの距離差eを合計した合計距離差Eを、移動前後点の全ての組み合わせに対して算出する。ステップS245では、ステップS244で移動前後点の全ての組み合わせに対して算出した合計距離差Eのうちの最小値(最小合計距離Emin)を、変化値ごとに決定する。   In step S243, the value changed in steps S241 and S242 (hereinafter referred to as the changed value) is used in place of the measurement distance Dm and the total distance Ds in the same manner as in step S4 and step S16. The distance difference e is calculated for each wireless tag reader 100 (that is, four). In step S244, for each change value, the total distance difference E, which is the sum of the four distance differences e calculated in step S243, is calculated for all combinations of the points before and after the movement in the same manner as in steps S6 and S18. . In step S245, the minimum value (minimum total distance Emin) of the total distance differences E calculated for all combinations of the points before and after the movement in step S244 is determined for each change value.

ステップS246では、ステップS245で決定した最小合計距離差Eminの算出に用いた演算距離Dcを変化値毎に決定する。そして、この演算距離Dcに対応する移動前後の点を、式1における(xt-1,yt-1)、(xt,yt)の解の候補に決定する。最小合計距離差Eminの算出に用いた演算距離Dcは変化値毎に決定しているので、解の候補は変化値の数だけ決定することになる。ステップS247では、変化値の基準となっている測定距離Dmあるいは合計距離Ds別に、ステップS246で決定した解の候補の分散(=σ)を算出する。 In step S246, the calculation distance Dc used for calculating the minimum total distance difference Emin determined in step S245 is determined for each change value. Then, the points before and after the movement corresponding to the calculation distance Dc are determined as the solution candidates of (x t−1 , y t−1 ) and (x t , y t ) in Equation 1. Since the calculation distance Dc used to calculate the minimum total distance difference Emin is determined for each change value, solution candidates are determined by the number of change values. In step S247, the variance (= σ 2 ) of the solution candidates determined in step S246 is calculated for each measurement distance Dm or total distance Ds that is the reference for the change value.

図11〜図13は、ステップS247で分散を算出する理由を説明するための図である。図11は、無線タグ200の位置の変化の一例であり、無線タグ200は、p1→p2→p3→p4→p5→p6へと移動している。   11 to 13 are diagrams for explaining the reason for calculating the variance in step S247. FIG. 11 is an example of a change in the position of the wireless tag 200, and the wireless tag 200 has moved from p1 → p2 → p3 → p4 → p5 → p6.

図12は、図11の例において1つの測定距離Dmあるいは1つの合計距離Dsのみから決定した移動前後の二次元座標を例示している。p5とp6で示される直線は測定距離Dmのみから決定した移動前後の二次元座標である。その他の4本の直線、すなわち、p1−p6、p2−p6、p3−p6、p4−p6で示される直線は、1つの合計距離Dsのみから決定した移動前後の二次元座標である。この図12から、現時点の二次元座標であるp6の位置は、測定距離Dmあるいは合計距離Dsとしてどれを用いるかによりばらつくことが分かる。   FIG. 12 exemplifies two-dimensional coordinates before and after movement determined from only one measurement distance Dm or one total distance Ds in the example of FIG. The straight lines indicated by p5 and p6 are two-dimensional coordinates before and after movement determined from only the measurement distance Dm. The other four straight lines, that is, the straight lines indicated by p1-p6, p2-p6, p3-p6, and p4-p6 are two-dimensional coordinates before and after movement determined from only one total distance Ds. From FIG. 12, it can be seen that the position of p6, which is the current two-dimensional coordinate, varies depending on which is used as the measurement distance Dm or the total distance Ds.

図13は、図9のステップS241からステップS246を実行して決定した解の候補を、変化値の基準となっている測定距離Dmあるいは合計距離Ds別にプロットした図である。図13において、D16、D26、D36、D46、D56は、それぞれ、図12におけるp1−p6、p2−p6、p3−p6、p4−p6、p5−p6に対応した合計距離Dsあるいは測定距離DmをもとにしてステップS241〜S246を実行して解の候補を決定したことを意味している。   FIG. 13 is a diagram in which solution candidates determined by executing Steps S241 to S246 of FIG. 9 are plotted according to the measurement distance Dm or the total distance Ds that is the reference for the change value. In FIG. 13, D16, D26, D36, D46, D56 respectively represent the total distance Ds or the measurement distance Dm corresponding to p1-p6, p2-p6, p3-p6, p4-p6, p5-p6 in FIG. This means that steps S241 to S246 are executed to determine a solution candidate.

図13から、測距誤差erを同じにしているにも関わらず、無線タグ200の移動前後の具体的位置により、解の候補の分散が異なることが分かる。この原因は、測定距離Dmが、無線タグ200が無線タグリーダ100の径方向へ移動した距離であることによる。無線タグ200の移動が、ある無線タグリーダ100を中心とする円弧を描くような移動に近いほど、その無線タグリーダ100が測定する測定距離Dmは、実際の無線タグ200の移動距離に比べて小さな値になってしまい、その結果、測距誤差erの影響が大きくなってしまうからである。   From FIG. 13, it can be seen that, even though the distance measurement error er is the same, the dispersion of the solution candidates varies depending on the specific positions before and after the wireless tag 200 moves. This is because the measurement distance Dm is the distance that the wireless tag 200 has moved in the radial direction of the wireless tag reader 100. The closer the movement of the wireless tag 200 is to a movement that draws an arc centering on a certain wireless tag reader 100, the smaller the measured distance Dm that the wireless tag reader 100 measures than the actual movement distance of the wireless tag 200. As a result, the influence of the ranging error er becomes large.

上記分散が小さいほど図8のステップS12あるいはステップS22で決定した二次元座標の候補は信頼できることになる。そこで、ステップS248では、ステップS247で算出した分散の逆数を信頼度とする。   The smaller the variance, the more reliable the two-dimensional coordinate candidates determined in step S12 or step S22 in FIG. Therefore, in step S248, the inverse of the variance calculated in step S247 is set as the reliability.

図8に戻り、ステップS26では、上記ステップS24で演算した信頼度に基づいてステップS12あるいはステップS22で決定した二次元座標の候補を用いて、無線タグ200の現時点の二次元座標を決定する。   Returning to FIG. 8, in step S26, the current two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 are determined using the two-dimensional coordinate candidates determined in step S12 or S22 based on the reliability calculated in step S24.

信頼度の用い方としては、たとえば次の方法がある。第1の方法は、ステップS24で演算した信頼度が最も高い解の候補となっている複数の移動後の点を平均して、無線タグ200の二次元座標とする。また、第2の方法は、ステップS24で演算した信頼度が最も高くなった測定距離Dmあるいは合計距離Dsから決定した二次元座標を、無線タグ200の二次元座標とする。   As a method of using the reliability, for example, there is the following method. In the first method, the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 are averaged by averaging a plurality of moved points that are candidate solutions with the highest reliability calculated in step S24. In the second method, the two-dimensional coordinates determined from the measurement distance Dm or the total distance Ds with the highest reliability calculated in step S24 are set as the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200.

これら第1の方法、第2の方法は、ステップS24で演算した信頼度が最も高くなった測定距離Dmあるいは合計距離Dsから得られる二次元座標のみを用いるが、次の第3、第4の方法のように、複数の測定距離Dmあるいは合計距離Dsから得られる二次元座標を、信頼度に応じた重みで用いて無線タグ200の二次元座標を決定してもよい。   These first and second methods use only the two-dimensional coordinates obtained from the measurement distance Dm or the total distance Ds with the highest reliability calculated in step S24. The following third and fourth methods are used. As in the method, the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 may be determined using the two-dimensional coordinates obtained from the plurality of measurement distances Dm or the total distance Ds with a weight according to the reliability.

第3の方法は、各解の候補の平均値を信頼度により加重平均する方法である。すなわち、まず、ステップS24で演算した各信頼度の合計値を分母とし、分子を各信頼度とする係数を作成する。また、解の候補の平均値を算出する。解の候補の平均値は、ステップS246で決定した解の候補を、変化値の基準となっている測定距離Dmあるいは合計距離Ds別に平均したものである。そして、それぞれの解の候補の平均値にその解の候補に対応する係数を乗じた値を加算する。これにより、各解の候補の平均値を信頼度により加重平均した値が得られる。これをx座標、y座標別に行うと、無線タグ200の二次元座標が決定できる。   The third method is a method in which the average value of each solution candidate is weighted and averaged based on the reliability. That is, first, a coefficient is created with the total value of each reliability calculated in step S24 as the denominator and the numerator as each reliability. Also, an average value of solution candidates is calculated. The average value of the solution candidates is obtained by averaging the solution candidates determined in step S246 for each measurement distance Dm or total distance Ds that is the reference for the change value. Then, a value obtained by multiplying the average value of each solution candidate by a coefficient corresponding to the solution candidate is added. As a result, a value obtained by weighting and averaging the average value of each solution candidate by the reliability is obtained. If this is performed separately for the x-coordinate and the y-coordinate, the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 can be determined.

第4の方法は、第3の方法における各解の候補の平均値に代えて、ステップS22で決定した二次元座標の候補を用いる。その他は第3の方法と同じである。   The fourth method uses the two-dimensional coordinate candidates determined in step S22 in place of the average value of each solution candidate in the third method. Others are the same as the third method.

以上、説明した第2実施形態によれば、今回測定した測定距離Dmと(ステップS2)、過去に測定して記憶しておいた測定距離Dm(ステップS3)とを足し合わせることで、連続する複数回の距離測定周期の間に無線タグ200が無線タグリーダ100の径方向へ移動した距離である合計距離Dsを、無線タグリーダ100別に、少なくとも一つずつ算出する(ステップS14)。この合計距離Dsを用いて、測定距離Dmと同様にして、合計距離差E(s)を全ての移動前後点の組み合わせに対して算出し(ステップS18)、さらに、最小合計距離差E(s)minを決定して(ステップS20)、無線タグ200の二次元座標の候補を決定する(ステップS22)。これにより、測定距離Dmから決定した二次元座標の候補だけでなく、合計距離Dsからも二次元座標の候補を得ることができる。最終的な二次元座標は、これら複数の二次元座標の候補に基づいて決定する(ステップS26)。よって、無線タグ200の二次元座標をより精度よく決定することができる。   As described above, according to the second embodiment described above, the measurement distance Dm measured this time (step S2) and the measurement distance Dm (step S3) measured and stored in the past are added together to be continuous. At least one total distance Ds is calculated for each wireless tag reader 100, which is the distance that the wireless tag 200 has moved in the radial direction of the wireless tag reader 100 during a plurality of distance measurement cycles (step S14). Using this total distance Ds, the total distance difference E (s) is calculated for all combinations of the movement front and rear points in the same manner as the measurement distance Dm (step S18), and further, the minimum total distance difference E (s) ) min is determined (step S20), and two-dimensional coordinate candidates of the wireless tag 200 are determined (step S22). As a result, not only the two-dimensional coordinate candidates determined from the measurement distance Dm but also the two-dimensional coordinate candidates can be obtained from the total distance Ds. The final two-dimensional coordinates are determined based on the plurality of two-dimensional coordinate candidates (step S26). Therefore, the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 can be determined with higher accuracy.

また、図13を用いて説明したように、無線タグリーダ100の測定誤差er自体は同じであっても、無線タグ200の移動前後の具体的座標により、ステップS12、S22で決定する二次元座標の候補の信頼度が異なる。そこで、この第2実施形態では、測定距離Dmから決定した二次元座標の候補(ステップS12)、および、合計距離Dsから決定した二次元座標の候補(ステップS22)に対して、それぞれ信頼度を決定している(ステップS24)。そして、無線タグ200の二次元座標の決定においては、複数の二次元座標の候補をこの信頼度に基づいて用いている(ステップS24)。これにより、無線タグ200の二次元座標をさらに精度よく決定することができる。   Further, as described with reference to FIG. 13, even if the measurement error er itself of the wireless tag reader 100 is the same, the two-dimensional coordinate determined in steps S12 and S22 is determined by the specific coordinates before and after the movement of the wireless tag 200. Candidate reliability is different. Therefore, in the second embodiment, the reliability is respectively determined for the two-dimensional coordinate candidate determined from the measurement distance Dm (step S12) and the two-dimensional coordinate candidate determined from the total distance Ds (step S22). It has been determined (step S24). In determining the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200, a plurality of two-dimensional coordinate candidates are used based on the reliability (step S24). Thereby, the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200 can be determined with higher accuracy.

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。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The following embodiment is also contained in the technical scope of this invention, and also the summary other than the following is also included. Various modifications can be made without departing from the scope.

たとえば、第2実施形態では、複数の二次元座標の候補を信頼度に基づいて用いていた。しかし、信頼度を算出せず、複数の二次元座標の候補の位置が互いに近いもののみを用いて、それらを平均した値を無線タグ200の二次元座標としてもよく、また、全部の二次元座標の候補を単純に平均した値を無線タグ200の二次元座標としてもよい。   For example, in the second embodiment, a plurality of two-dimensional coordinate candidates are used based on the reliability. However, the reliability may not be calculated, and only a plurality of two-dimensional coordinate candidate positions that are close to each other may be used, and a value obtained by averaging them may be used as the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200. A value obtained by simply averaging the coordinate candidates may be used as the two-dimensional coordinates of the wireless tag 200.

また、前述の実施形態では、図4あるいは、図8、9の処理をコントローラ300が実行していたが、これらの処理をいずれか1つの無線タグリーダ100が実行してもよい。   In the above-described embodiment, the controller 300 executes the processes in FIG. 4 or FIGS. 8 and 9. However, any one of the wireless tag readers 100 may execute these processes.

また、前述の実施形態では、信号波として電波を用い、電波の位相差から測定距離Dmを測定していたが、信号波として音波を用いるドップラーレーダにより測定距離Dmを測定してもよい。   In the above-described embodiment, the measurement distance Dm is measured from the phase difference between the radio waves using a radio wave as the signal wave. However, the measurement distance Dm may be measured by a Doppler radar using a sound wave as the signal wave.

また、測位範囲は四角形である必要はなく、任意の種々の形状とすることができる。   In addition, the positioning range does not have to be a quadrangle, and can be any various shape.

1 無線タグ測位システム 100 無線タグリーダ 200 無線タグ 300 コントローラ 400 測位範囲 S2 径方向距離測定手段 S4,S6 第1合計距離差算出手段 S8 第1候補決定手段 S10 位置決定手段 S14 合計移動距離算出手段 S18 第2合計距離差算出手段 S20,S22 第2候補決定手段 S24 位置決定手段 S246 第1複数候補決定手段、第2複数候補決定手段 S248 第1信頼度決定手段、第2信頼度決定手段 1 wireless tag positioning system 100 wireless tag reader 200 wireless tag 300 controller 400 positioning range S2 radial distance measuring means S4, S6 first total distance difference calculating means S8 first candidate determining means S10 position determining means S14 total moving distance calculating means S18 first 2 Total distance difference calculating means S20, S22 Second candidate determining means S24 Position determining means S246 First plural candidate determining means, second plural candidate determining means S248 First reliability determining means, second reliability determining means

Claims (3)

距離測定用の信号波を逐次送信し、且つ、その距離測定用の信号波に基づいて無線タグから到来する応答波を受信する送受信部を備える無線タグリーダを少なくとも4つ備え、測位範囲内に存在する前記無線タグの二次元座標を逐次決定する無線タグ測位システムであって、
各無線タグリーダの送受信部による送受信結果に基づいて、所定時間に無線タグが無線タグリーダの径方向へ移動した距離である径方向移動距離を、無線タグリーダ別に測定する径方向距離測定手段と、
前記測位範囲を複数の小領域に分割することで生成する領域頂点をそれぞれ移動前の点とし、その移動前の点を除いた残りの領域頂点のそれぞれを移動後の点とする移動前後点の組み合わせに対して演算した前記径方向移動距離である演算径方向移動距離と、前記径方向距離測定手段で測定した各径方向移動距離との距離差を、無線タグリーダ毎に算出し、且つ、それらの距離差を合計した合計距離差を、全ての前記移動前後点の組み合わせに対して算出する第1合計距離差算出手段と、
その第1合計距離差算出手段で算出した合計距離差のうちの最小値である最小合計距離差を決定し、その最小合計距離差の算出に用いた前記演算径方向移動距離により定まる移動後の点を、前記無線タグの二次元座標の候補に決定する第1候補決定手段と、
その第1候補決定手段で決定した二次元座標の候補に基づいて、前記無線タグの二次元座標を決定する位置決定手段と
を含むことを特徴とする無線タグ測位システム。
At least four wireless tag readers with transmission / reception units that sequentially transmit distance measurement signal waves and receive response waves coming from wireless tags based on the distance measurement signal waves, and exist within the positioning range A wireless tag positioning system that sequentially determines two-dimensional coordinates of the wireless tag,
Radial distance measuring means for measuring a radial movement distance, which is a distance that the wireless tag has moved in the radial direction of the wireless tag reader at a predetermined time, based on a transmission / reception result of each wireless tag reader, and for each wireless tag reader;
The area vertices generated by dividing the positioning range into a plurality of small areas are the points before the movement, and the remaining area vertices excluding the points before the movement are the points after the movement. The distance difference between the calculated radial movement distance that is the radial movement distance calculated for the combination and each radial movement distance measured by the radial distance measuring means is calculated for each wireless tag reader, and these First total distance difference calculating means for calculating a total distance difference obtained by summing the distance differences for all the combinations of the points before and after the movement;
A minimum total distance difference, which is a minimum value among the total distance differences calculated by the first total distance difference calculation means, is determined, and after the movement determined by the calculated radial movement distance used for calculating the minimum total distance difference First candidate determining means for determining a point as a candidate for a two-dimensional coordinate of the wireless tag;
A wireless tag positioning system comprising: position determining means for determining the two-dimensional coordinates of the wireless tag based on the two-dimensional coordinate candidates determined by the first candidate determining means.
請求項1において、
前記径方向距離測定手段を距離測定周期毎に繰り返し実行するようになっており、
径方向距離測定手段で測定した過去の径方向移動距離を逐次記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている直近の1回分あるいは測定時点が新しいものから順に連続する過去複数回分の径方向移動距離と、今回測定した径方向移動距離とを足し合わせることで、連続する複数回の距離測定周期の間に前記無線タグが前記無線タグリーダの径方向へ移動した距離である合計径方向移動距離を、無線タグリーダ別に、少なくとも一つずつ算出する合計移動距離算出手段と、
前記演算径方向移動距離と前記合計移動距離算出手段で算出した合計径方向移動距離との距離差を無線タグリーダ毎に算出し、且つ、それらの距離差を合計した合計距離差を、全ての前記移動前後点の組み合わせに対して算出する第2合計距離差算出手段と、
この第2合計距離差算出手段で算出した合計距離差のうちの最小値である最小合計距離差を決定し、その最小合計距離差の算出に用いた前記演算径方向移動距離により定まる移動後の点を、前記無線タグの二次元座標の候補とする第2候補決定手段とをさらに備え、
前記位置決定手段は、前記第1候補決定手段が決定した二次元座標の候補と、前記第2候補決定手段が決定した二次元座標の候補とに基づいて、前記無線タグの二次元座標を決定することを特徴とする無線タグ測位システム。
In claim 1,
The radial direction distance measuring means is repeatedly executed every distance measurement period,
A storage unit for sequentially storing past radial movement distances measured by the radial distance measuring means;
By adding the radial movement distance for the latest one time or the past multiple times sequentially measured in order from the newest measurement time stored in the storage unit and the radial movement distance measured this time, multiple consecutive times A total movement distance calculation means for calculating a total radial movement distance, which is a distance that the wireless tag has moved in the radial direction of the wireless tag reader during the distance measurement cycle, for each wireless tag reader;
The distance difference between the calculated radial movement distance and the total radial movement distance calculated by the total movement distance calculation means is calculated for each wireless tag reader, and the total distance difference obtained by summing those distance differences A second total distance difference calculating means for calculating a combination of points before and after movement;
The minimum total distance difference, which is the minimum value of the total distance differences calculated by the second total distance difference calculation means, is determined, and the post-movement determined by the calculated radial movement distance used for the calculation of the minimum total distance difference. A second candidate determining means for setting a point as a candidate for a two-dimensional coordinate of the wireless tag,
The position determining means determines the two-dimensional coordinates of the wireless tag based on the two-dimensional coordinate candidates determined by the first candidate determining means and the two-dimensional coordinate candidates determined by the second candidate determining means. A wireless tag positioning system characterized by:
請求項2において、
前記径方向距離測定手段で測定した径方向移動距離を、予め設定されている測定誤差の範囲で複数の値に変化させ、それら複数の値を前記径方向距離測定手段で測定した径方向移動距離の代わりにそれぞれ用いて、前記第1合計距離差算出手段、第1候補決定手段を実行することで、前記二次元座標の候補を複数決定する第1複数候補決定手段と、
その第1複数候補決定手段で決定した複数の二次元座標の候補のばらつきが小さいほど高い値になるように、前記第1候補決定手段が決定した最小合計距離差により定まる移動前の点から移動後の点への移動の信頼度を決定する第1信頼度決定手段と、
前記合計移動距離算出手段で算出した合計径方向移動距離を、予め設定されている測定誤差の範囲で複数の値に変化させ、それら複数の値を前記合計径方向移動距離の代わりにそれぞれ用いて、前記第2合計距離差算出手段、第2候補決定手段を実行することで、前記二次元座標の候補を複数決定する第2複数候補決定手段と、
その第2複数候補決定手段で決定した複数の二次元座標の候補のばらつきが小さいほど高い値になるように、前記第2候補決定手段が決定した最小合計距離差により定まる移動前の点から移動後の点への移動の信頼度を決定する第2信頼度決定手段とを備え、
前記位置決定手段は、前記第1候補決定手段が決定した二次元座標の候補と前記第2候補決定手段が決定した二次元座標の候補を、前記第1信頼度決定手段、第2信頼度決定手段がそれぞれ決定した信頼度に基づいて用いて前記無線タグの二次元座標を決定することを特徴とする無線タグ測位システム。
In claim 2,
The radial movement distance measured by the radial distance measuring means is changed to a plurality of values within a preset measurement error range, and the radial movement distance measured by the radial distance measuring means is measured. A first plurality of candidate determining means for determining a plurality of candidates for the two-dimensional coordinates by executing the first total distance difference calculating means and the first candidate determining means, respectively.
Movement from a point before movement determined by the minimum total distance difference determined by the first candidate determination means so that the smaller the variation of the plurality of two-dimensional coordinate candidates determined by the first plurality of candidate determination means, the higher the value. First reliability determination means for determining the reliability of movement to a later point;
The total radial movement distance calculated by the total movement distance calculation means is changed to a plurality of values within a preset measurement error range, and the plurality of values are used in place of the total radial movement distance, respectively. A second plurality of candidate determining means for determining a plurality of candidates for the two-dimensional coordinates by executing the second total distance difference calculating means and the second candidate determining means;
Move from the point before movement determined by the minimum total distance difference determined by the second candidate determining means so that the smaller the variation of the plurality of two-dimensional coordinate candidates determined by the second multiple candidate determining means, the higher the value. Second reliability determining means for determining the reliability of movement to a later point;
The position determining means determines the two-dimensional coordinate candidates determined by the first candidate determining means and the two-dimensional coordinate candidates determined by the second candidate determining means as the first reliability determining means and the second reliability determining The RFID tag positioning system, wherein the two-dimensional coordinates of the RFID tag are determined based on the reliability determined by each means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017506325A (en) * 2013-12-24 2017-03-02 インテル コーポレイション Apparatus, system and method for estimating position of mobile device
CN109218967A (en) * 2018-10-10 2019-01-15 中国人民解放军陆军工程大学 Method and device for calibrating positioning base station of UWB system
CN109640256A (en) * 2019-01-28 2019-04-16 东北大学秦皇岛分校 Layered stereoscopic monitoring method and system based on UWB positioning

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017506325A (en) * 2013-12-24 2017-03-02 インテル コーポレイション Apparatus, system and method for estimating position of mobile device
CN109218967A (en) * 2018-10-10 2019-01-15 中国人民解放军陆军工程大学 Method and device for calibrating positioning base station of UWB system
CN109640256A (en) * 2019-01-28 2019-04-16 东北大学秦皇岛分校 Layered stereoscopic monitoring method and system based on UWB positioning
CN109640256B (en) * 2019-01-28 2023-09-05 东北大学秦皇岛分校 Hierarchical three-dimensional monitoring method and system based on UWB positioning

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