JP2015214391A - 図書管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 図書の収納状態やＩＣタグの設置状況に影響されることなく、図書の収納状態を正確に把握することができる図書管理装置を提供する。
【解決手段】 図書のそれぞれに取り付けられている図書ＩＣタグと、書架における図書の収納範囲を規定する第１基準ＩＣタグと、をそれぞれ個別に識別可能な電波を受信するアンテナと、図書ＩＣタグ及び基準ＩＣタグとアンテナとの相対位置を経時的に変化させるアンテナ相対位置可変手段と、相対位置を変化させながら、アンテナが図書ＩＣタグのそれぞれから連続的に受信した電波に基づいて、電波のそれぞれの経時的変化情報を取得する変化情報取得手段と、経時的変化情報に基づいて、収納範囲内における図書ＩＣタグ相互の相対的な位置を推定する相対位置推定手段と、相対位置推定手段の推定結果に基づいて、図書ＩＣタグの配列順を推定するＩＣタグ配列推定手段と、を備える図書管理装置による。
【選択図】図１

Description

本発明は、図書の収納状態を管理する図書管理装置に関するものである。

ＩＣタグを活用して図書など収納物品の収納状態を管理する物品分類収納システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。ＩＣタグは、個別の識別情報を記憶する半導体メモリーと、電波の送受信に用いられるアンテナと、を備えている。ＩＣタグから識別情報を読み出すには、誘導電磁界または電波を用いる。電波等によって、ＩＣタグから非接触で識別情報を読み取る装置を「リーダー」という。リーダーには、ＩＣタグへの電波送信とＩＣタグからの電波受信に対応するアンテナ（ＲＦＩＤアンテナ）が接続される。

近年では、リーダーとＩＣタグとの交信にＵＨＦ帯の電波を用いるものもある。ＵＨＦ帯の電波を用いると、リーダー側のアンテナとＩＣダグとの距離が数メートル以上離れていても、ＩＣタグの識別情報（ＲＦＩＤ）を非接触で読み取ることができる。このＵＨＦ帯のＩＣタグを物品に取り付ければ、ＩＣタグと交信することで、当該物品の収納状況・収納状態を遠隔から取得できる。このように、ＩＣタグを活用して物品の管理を行うことで、収納対象物品の所在位置の管理も容易になる。

特に、図書館など多くの図書を所蔵するところでは、それぞれの図書に個別のＩＣタグを取り付けて書架に収納することで、図書の収納位置をまとめて管理することができる。この場合、各図書の収納位置を正確に管理するには、リーダーがＩＣタグの識別情報を正確に読み取れる必要がある。すなわち、リーダーが正確に各ＩＣタグの識別情報を含む電波を区別して認識できなければならない。

ＩＣタグを活用した従来の図書管理システムには、書架を構成する棚の一つ一つにＩＣタグと交信するためのアンテナを設置するものがあった。各棚にアンテナを設置すれば、その棚に収納されている図書に取り付けられたＩＣタグの位置をより正確に把握できる。しかしながら、設置するアンテナの台数が多くなり、導入時の初期費用やメンテナンスに係る費用が高くなる。

一方、書棚ごとにアンテナを設置しない場合は、リーダーとアンテナを各棚の間口に移動させて、棚に収納されている各図書にアンテナを向けて、各ＩＣタグの識別情報を読み取ればよい。この場合、図書が収納されている方向（並べられいる方向）にアンテナを動かしながら、順番にＩＣタグからの個別情報を読み出さなければならず、作業が煩雑になる。

特開２００６−３４１９５７号公報

また、アンテナを移動させながらＩＣタグからの電波を受信して、識別情報の読み出し順序を正確に把握するには、各ＩＣタグから受信した電波をそれぞれ正確に区別できなければならない。受信電波の区別が不正確になると、ＩＣタグの識別順序が不正確になり、ＩＣタグが取り付けられている図書の収納状態（配列順序や収納位置）を正確に把握できなくなる。

各ＩＣタグからの電波の受信状況は、ＩＣタグの個体特性やＩＣタグの設置状況の影響によって変化する。したがって、実際の図書の収納状態次第で、各図書に取り付けられている各ＩＣタグからの電波の受信タイミングが実際の図書の並び順序通りになるとは限らない。特に、図書が薄い場合や、密接している場合など、隣り合うＩＣタグの距離が近くなることもあり、それぞれの電波の受信タイミングは混在する可能性が高くなる。また、各ＩＣタグからの個別情報を含む信号（電波）の受信タイミングの時間差が微差になる。この場合、図書の収納状況を正確に把握することはより困難になる。

以上のように、特に図書の場合は、ＩＣタグやリーダーが正常に動作しても、複数のＩＣタグの配列状態を正確に把握することは難しい場合がある。このような事情は、図書の収納状態の判定精度を低下させる要因となる。

本発明は、上記の課題に鑑みたものであって、図書の収納状態やＩＣタグの設置状況に影響されることなく、図書の収納状態を正確に把握することができる図書管理装置を提供することを目的とする。

本発明は、書架に収納されている複数の図書の収納状態を管理する図書管理装置であって、前記図書のそれぞれに取り付けられている図書ＩＣタグと、前記書架における前記図書の収納範囲を規定する基準ＩＣタグと、を個別に識別する電波を受信するアンテナと、前記図書ＩＣタグと前記基準ＩＣタグに対する前記アンテナの相対的な位置を移動させるアンテナ移動手段と、前記アンテナを移動させながら、前記図書ＩＣタグからの電波を連続的に受信し、前記図書ＩＣタグのそれぞれの電波の経時的変化情報を取得する変化情報取得手段と、前記経時的変化情報に基づいて、前記図書ＩＣタグの相対的な位置を推定する相対位置判定手段と、前記図書ＩＣタグの相対的な位置に基づいて、前記図書ＩＣタグの配列順を推定するＩＣタグ配列推定手段と、を備えることを主要な特徴とする。

本発明によれば、図書の収納状態やＩＣタグの設置状況に影響されることなく、図書の収納状態を正確に把握することができる。

本発明に係る図書管理装置の実施例を示す機能ブロック図である。 上記図書管理装置に用いられるＩＣタグとＲＦＩＤアンテナを例示した説明図である。 上記図書管理装置に用いられるＩＣタグとＲＦＩＤアンテナの交信状態の変化の例を示すグラフであって、（ａ）受信レベルの変化の例、（ｂ）位相値の変化の例、（ｃ）ドップラー周波数の変化の例、である。 上記図書管理装置の機能構成の例を示す機能構成図である。 上記図書管理装置において実行される図書管理プログラムの構成の例を示すブロック図である。 上記図書管理プログラムに含まれる変化情報取得手段の構成の例を示すブロック図である。 本発明に係る図書管理装置の別の実施例を示す機能ブロック図である。 上記図書管理装置の機能構成の別の例を示す機能構成図である。 上記図書管理プログラムに含まれる変化情報取得手段の構成の別の例を示すブロック図である。 上記図書管理装置の機能構成のさらに別の例を示す機能構成図である。 上記図書管理プログラムに含まれる変化情報取得手段の構成のさらに別の例を示すブロック図である。 上記図書管理装置において実行される図書管理方法を適用可能な例を示す概要図である。 図１２に示した適用可能例における図書管理方法の実行例を説明する説明図である。 上記図書管理方法の流れの例を示すフローチャートである。

●第１実施例●
以下、本発明に係る図書管理装置の実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係る図書管理装置１００の機能ブロック図である。図１に示されるように、図書管理装置１００は、処理部１１０と、検出部１２０と、モーターコントローラー１３０と、水平駆動モーター１３１と、昇降駆動モーター１３２と、バッテリー１４０と、を備えている。

●配列順推定の原理
ここでまず、図書管理装置１００に用いられる基本技術について説明する。図２は、１つのＩＣタグ１とＲＦＩＤアンテナ１２２を例示した説明図である。ＲＦＩＤアンテナ１２２は、ＩＣタグ１との相対的な位置を可変する手段（図２において不図示）によって、ＩＣタグ１との相対的な位置が経時的に変化する。ＲＦＩＤアンテナ１２２とＩＣタグ１との交信状況（ＩＣタグ１からの電波の受信状況）は、両者の相対的な位置関係の変化の影響を受ける。すなわち、ＩＣタグ１からの電波の受信状況は、経時的に変化する。

図２に示されるように、ＩＣタグ１に対するＲＦＩＤアンテナ１２２の位置を一定方向に向けて経時的に変化させながら、図書管理装置１００がＩＣタグ１と連続的に交信する。そうすると、図書管理装置１００は、ＩＣタグ１からの電波の受信状況の経時的な変化に係る情報（ＩＣタグ１の経時的変化情報）を取得できる。

図３は、図書管理装置１００が取得可能なＩＣタグ１の経時的変化情報の例を示すグラフである。ここで挙げる経時的変化情報は、電波の受信レベル、電波の位相値、電波のドップラー周波数である。

図３（ａ）は、経時的変化情報の一例である、ＩＣタグ１からの電波の受信レベルの変化の例を示すグラフである。

図３（ａ）は、横軸がＲＦＩＤアンテナ１２２の移動時間、縦軸がＩＣタグ１からの電波の受信レベルである。ここで、ＲＦＩＤアンテナ１２２の移動時間とは、あるＩＣタグ１に対してＲＦＩＤアンテナ１２２が接近してから遠ざかるまでの経過時間をいう。図３（ａ）に示されるように、ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１に近づくと、それに応じて、電波の受信レベルは強くなる（大きくなる）。ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１に最も接近する時、電波の受信レベルは最大になる。ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１から遠のくと、それに応じて、受信レベルは最大値から徐々に弱くなる（小さくなる）。

ＲＦＩＤアンテナ１２２の移動開始時を規定しておけば、電波の受信レベルが最大となる時刻（受信レベルの最大時）に基づいて、個別のＩＣタグ１の位置を推定することができる。

図３（ｂ）は、経時的変化情報の他の一例である、ＩＣタグ１からの電波の位相値の変化の例を示すグラフである。

図３（ｂ）は、横軸がＲＦＩＤアンテナ１２２の移動時間、縦軸が受信した電波の位相値である。ここで、ＲＦＩＤアンテナ１２２の移動時間とは、上記と同様である。図３（ｂ）に示されるように、ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１に近づいていくときは、位相値が増加する。一方、ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１から遠ざかっていくときは、位相値が減少する。この位相値の変化量の傾向（増減の傾向）は、ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１に最も接近する時刻を境界にして反転する。言い換えると、ＩＣタグ１から受信した電波の位相値は、ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１に接近するときと遠ざかるときでは、その変化量の符号が反転する。

ＲＦＩＤアンテナ１２２の移動開始時を規定しておけば、受信した電波の位相値の変化量の符号が反転する時刻（位相値変化量の符号反転時）に基づいて、個別のＩＣタグ１の位置を推定することができる。

図３（ｃ）は、経時的変化情報のさらに他の一例である、ＩＣタグ１からの電波のドップラー周波数の変化の例を示すグラフである。

図３（ｃ）は、横軸がＲＦＩＤアンテナ１２２の移動時間、縦軸が受信した電波のドップラー周波数の変化量である。ここで、ＲＦＩＤアンテナ１２２の移動時間とは、上記と同様である。図３（ｃ）に示されるように、ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１に近づくときは、ドップラー効果により受信される電波のドップラー周波数は高くなる。すなわち、ドップラー周波数の変化はプラスである。ドップラー周波数の変化は、ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１に近づくに応じてゼロに向かって小さくなり、ＲＦＩＤアンテナ１２２がＩＣタグ１に最も接近した時点でゼロになる。その後、ドップラー周波数の変化はマイナスになる。

ＲＦＩＤアンテナ１２２の移動開始時を規定しておけば、受信した電波のドップラー周波数の変化がゼロになる時刻（変化量ゼロ時）に基づいて、個別のＩＣタグ１の位置を推定することができる。

●処理部１１０
図１に戻る。処理部１１０は、図書管理装置１００の全体の動作を制御する。また、処理部１１０は、図書管理プログラム１５０によって、ＩＣタグ１の配列順を推定する一連の処理と、ＩＣタグ１の相対的な位置を推定する一連の処理を実行する。図書管理プログラム１５０の詳細については、後述する。

●検出部１２０
検出部１２０は、ＲＦＩＤリーダー１２１と、ＲＦＩＤアンテナ１２２と、を備えている。ＲＦＩＤリーダー１２１は、ＲＦＩＤアンテナ１２２を介してＩＣタグ１に向けて所定の電波を送信し、ＲＦＩＤアンテナ１２２を介してＩＣタグ１からの電波を受信して交信する。

●ＲＦＩＤリーダー１２１
ＲＦＩＤリーダー１２１は、ＩＣタグ１との連続的な交信によって取得した受信電波の経時的な変化に係る情報を、時系列に沿って処理部１１０に通知する。ここで、ＲＦＩＤリーダー１２１から処理部１１０に通知される情報は、少なくとも、電波の受信レベル、電波の位相値、ドップラー周波数及びＩＣタグ１の識別情報を組み合わせた情報である。

●ＲＦＩＤアンテナ１２２
ＲＦＩＤアンテナ１２２は、例えば、ＵＨＦ帯のアンテナである。ＲＦＩＤアンテナ１２２は、ＵＨＦ帯の電波をＩＣタグ１に向けて送信し、ＩＣタグ１からのＵＨＦ帯の電波を受信する。ＲＦＩＤアンテナ１２２は、ＩＣタグ１と連続的に交信する。すなわち、ＲＦＩＤアンテナ１２２は、後述するアンテナ移動手段によってＩＣタグ１との相対的な位置を経時的に変化させながら、ＩＣタグ１からの電波を連続的に受信する。受信した電波から上記のＲＦＩＤリーダー１２１によって、上記の所定の情報が読み出される。

●モーターコントローラー１３０
モーターコントローラー１３０は、水平駆動モーター１３１と昇降駆動モーター１３２の動作を制御する。モーターコントローラー１３０が水平駆動モーター１３１と昇降駆動モーター１３２に与える動作指示は、処理部１１０からの指示に基づくものである。

●水平駆動モーター１３１
水平駆動モーター１３１は、モーターコントローラー１３０の制御によって動作し、ＲＦＩＤアンテナ１２２を水平方向に移動させる。水平駆動モーター１３１は、ＲＦＩＤアンテナ１２２とＩＣタグ１の相対的な位置を可変させるアンテナ移動手段を構成する。水平駆動モーター１３１によって、ＲＦＩＤアンテナ１２２とＩＣタグ１の相対的な位置のうち、水平方向における位置が可変される。

●昇降駆動モーター１３２
昇降駆動モーター１３２は、モーターコントローラー１３０の制御によって動作し、ＲＦＩＤアンテナ１２２を昇降方向に移動させる。昇降駆動モーター１３２は、ＲＦＩＤアンテナ１２２とＩＣタグ１の相対的な位置を可変させるアンテナ移動手段を構成する。

●バッテリー１４０
バッテリー１４０は、検出部１２０、水平駆動モーター１３１、昇降駆動モーター１３２、それぞれへ駆動電源を供給する。

●図書管理装置１００の機能的構成
図４は、図書管理装置１００の機能構成図である。図４に示されるように、図書管理装置１００は、ＩＣタグ１に対するＲＦＩＤアンテナ１２２の相対的な位置を変化させながらＩＣタグ１に向けて電波を送信して、各ＩＣタグ１からの電波を受信する交信処理を実行する。各ＩＣタグ１からの電波には、各ＩＣタグ１を個別に識別する識別情報が含まれている。受信された電波はＲＦＩＤリーダー１２１に入力される。電波に含まれる各ＩＣタグ１の識別処理は、ＲＦＩＤリーダー１２１において実行される。

ＲＦＩＤリーダー１２１では、ＲＦＩＤアンテナ１２１から入力された電波をＩＣタグ１ごとに区別して、入力された電波からその受信レベル、位相値、ドップラー周波数及び各ＩＣタグの識別情報などの各種情報が読み出される。ＲＦＩＤリーダー１２１から処理部１１０へは、読みだされた各種情報を識別情報ごとに区別できる形式で通知される。処理部１１０は、ＲＦＩＤリーダー１２１から通知された各種情報に基づいて、識別情報ごとの経時的変化量を取得する。

なお、本実施例に係る図書管理装置１００において、ＲＦＩＤリーダー１２１から処理部１１０に通知される情報は、電波の受信レベルとＩＣタグ１の識別情報の組み合わせである。

●図書管理プログラム１５０の構成
図５は、図書管理装置１００において実行される図書管理プログラム１５０の構成の例を示すブロック図である。図５に示されるように、図書管理プログラム１５０は、アンテナ相対位置可変手段１５１０と、変化情報取得手段１５２０と、配列推定手段１５３０と、位置ブロック分割手段１５４０と、位置特定範囲判定手段１５５０と、相対位置推定手段１５６０と、を有してなる。

アンテナ相対位置可変手段１５１０は、ＲＦＩＤアンテナ１２２を移動させるアンテナ移動手段であって、モーターコントローラー１３０を介して動作する水平駆動モーター１３１と昇降駆動モーター１３２の動作を制御するプログラムで構成される。アンテナ相対位置可変手段１５１０によって、ＲＦＩＤアンテナ１２２はＩＣタグ１との相対位置を経時的に変化させる。具体的には、ＲＦＩＤアンテナ１２２を所定の移動範囲において一定方向に向けて移動させる。

変化情報取得手段１５２０は、ＲＦＩＤアンテナ１２２とＩＣタグ１との相対位置の経時的変化に応じて変化する電波受信状況の経時的な変化を取得する処理を実行するプログラムである。すなわち、ＲＦＩＤアンテナ１２２が所定の移動範囲を移動する間、ＩＣタグ１と連続的に行われる交信によって受信した電波の経時的変化情報を取得する。

図６は、変化情報取得手段１５２０の構成の詳細な例を示すブロック図である。図６に示されるように、変化情報取得手段１５２０は、受信レベル最大時取得手段１５２１を有してなる。

受信レベル最大時取得手段１５２１は、ＲＦＩＤリーダー１２１から通知された各ＩＣタグ１からの電波の受信レベルに基づいて、各ＩＣタグ１の受信レベルの経時的変化情報を算出するプログラムで構成される。また、算出された受信レベルの経時的変化情報から、各ＩＣタグ１に係る受信レベルの最大時を判定するプログラムで構成される。

図５に戻る。配列推定手段１５３０は、各ＩＣタグ１の経時的変化情報に基づいて、各ＩＣタグ１の配列順を推定するプログラムで構成される。本実施例において配列推定手段１５３０は、各ＩＣタグに係る受信レベルの最大時に基づいて、各ＩＣタグ１の配列順を算出し、配列順と各ＩＣタグ１の識別情報とを関連付ける情報（配列順情報）を生成する。配列順情報は、各ＩＣタグ１が収納位置の基準点から何番目に当たるかを示す情報である。

位置ブロック分割手段１５４０は、後述する位置特定範囲判定手段１５５０の処理によって特定される基準となるＩＣタグ１に係る経時的変化情報（基準情報）に基づいて、配列順情報を所定の基準で分割する「分割範囲」を設定するプログラムで構成される。分割範囲は、ＲＦＩＤアンテナ１２２が移動した「収納範囲」を所定の領域で分割したものである。位置ブロック分割手段１５４０は、設定された分割範囲を、配列順情報に含まれる各ＩＣタグ１に係る配列順に関連付ける。分割範囲が関連付けられた配列順情報は、各ＩＣタグ１が基準となるＩＣタグ１から「近い分割範囲」、「遠い分割範囲」、「中間の分割範囲」のいずれに存在するかを示す情報となる。

位置特定範囲判定手段１５５０は、ＲＦＩＤリーダー１２１が取得した複数のＩＣタグ１の識別情報や受信レベル等に基づいて、基準となるＩＣタグ１を特定する処理を実行するプログラムで構成される。ここで基準となるＩＣタグ１とは、配列推定手段１５３０が実行される範囲である「収納範囲」の「始点」と「終点」に係るＩＣタグ１である。

相対位置推定手段１５６０は、配列推定手段１５３０において生成される配列順情報に対して、各ＩＣタグ１の収納位置内における概ねの位置（相対位置）に係る情報を付与する処理を実行するプログラムである。また相対位置推定手段１５６０は、上記の分割範囲を用いて、分割範囲との相対位置を各ＩＣタグ１に付与してもよい。また、相対位置推定手段１５６０は、各分割範囲内における各ＩＣタグ１相対位置を、配列順情報に対して付与してもよい。

図書管理装置１００は、受信レベルの最大時に基づいて、基準となるＩＣタグ１からの各ＩＣタグ１の配列順を推定することができる。これによって、収納位置内におけるＩＣタグ１相互の配列順を、より精度よく推定することができる。

また、図書管理装置１００は、設定された分割範囲とＩＣタグ１の配列順情報を組み合わせることで、各ＩＣタグ１がどの分割範囲に属するかを管理することができる。さらに、各分割範囲内における配列順から、各ＩＣタグ１の位置をより精度よく推定することができる。これによって、ＩＣタグ１を取り付けた物品の収納位置が「概ねどの位置にあるか」などの推定を容易にし、物品の収納状況の管理を容易にする。

●第２実施例●
次に、本発明に係る図書管理装置の別の実施例について説明する。図７は、本実施例に係る図書管理装置１０１の機能ブロック図である。すでに説明をした図書管理装置１００と同じ構成には、同じ符号を付して表し、詳細な説明を省略する。なお、ＩＣタグ１の配列順を推定する原理は、図書管理装置１００と基本的に同様である。

図７に示されるように、図書管理装置１００は、処理部１１０と、検出部１２０と、モーターコントローラー１３０と、水平駆動モーター１３１と、昇降駆動モーター１３２と、バッテリー１４０と、を備えている。図書管理装置１００と異なる構成は検出部１２０である。

●検出部１２０の構成
検出部１２０は、ＩＣタグ１のＲＦＩＤリーダー１２１と、ＩＣタグ１との電波の送受信を行うＲＦＩＤアンテナ１２２と、ＲＦＩＤアンテナ１２２とは異なる電波方式に対応する第２ＲＦＩＤアンテナ１２３と、を備えている。ＲＦＩＤリーダー１２１は、ＲＦＩＤアンテナ１２２と第２ＲＦＩＤアンテナ１２３とを介してＩＣタグ１に向けて所定の電波を送信し、ＲＦＩＤアンテナ１２２と第２ＲＦＩＤアンテナ１２３とを介してＩＣタグ１からの電波を受信して交信する。

●ＲＦＩＤアンテナ１２２と第２ＲＦＩＤアンテナ１２３の構成
ＲＦＩＤアンテナ１２２は、例えば、ＵＨＦ帯のアンテナであって、送受信する電波の形式は直線偏波である。第２ＲＦＩＤアンテナ１２３は、例えば、ＵＨＦ帯のアンテナであって、送受信する電波の形式は円偏波である。ＲＦＩＤアンテナ１２２と第２ＲＦＩＤアンテナ１２３は、上記の各電波をＩＣタグ１に向けて送信し、ＩＣタグ１からの電波を受信する。ＲＦＩＤアンテナ１２２と第２ＲＦＩＤアンテナ１２３は、ＩＣタグ１との相対的な位置を経時的に変化させながら、ＩＣタグ１からの電波を連続的に受信する。

ＩＣタグ１はそれぞれアンテナ（不図示）を備えている。このアンテナの図書管理装置１００に対する向きは、ＩＣタグ１の取り付け位置、取り付け方向や、ＩＣタグ１が取り付けられている物品の状況によって大きく異なる。

図書管理装置１０１のように、２つの電波形式を用いることで、一方の電波形式では受信感度が低かった場合でも、それを補うことができる。直進偏波の電波は直進性に優れているので、ＩＣタグ１のアンテナとＲＦＩＤアンテナ１２２の向きが合えば、受信感度は高くなるが、ＩＣタグ１の向きが収納状態によって不規則な向きになっていると受信感度が落ちる。一方、円偏波は、ＩＣタグ１のアンテナと第２ＲＦＩＤアンテナ１２３の向きがあっても、直進偏波に比べると受信感度は高くならないが、ＩＣタグ１の向きが不規則な向きであっても、一定の受信感度を確保することができる。

また、図書管理装置１０１は、ＲＦＩＤアンテナ１２２を用いてＩＣタグ１と交信するときと、第２ＲＦＩＤアンテナ１２３を用いてＩＣタグ１と交信するときでは、各アンテナとＩＣタグ１との相対位置の変化方向を異なる方向にしてもよい。

例えば、収納位置の始点から終点に向かって相対位置を変化させながらＩＣタグ１と交信するときは、ＲＦＩＤアンテナ１２２を用いて交信する。一方、収納位置の終点から始点に向かって相対位置を変化させながらＩＣタグ１と交信するときは、第２ＲＦＩＤアンテナ１２３を用いて交信する。

以上のとおり、図書管理装置１０１によれば、異なるアンテナを用いて各ＩＣタグ１との交信（読み取り）を別々に行うようにすることで、ＩＣタグ１の向きや取り付け位置が不規則であっても、精度よくＩＣタグ１と交信できる。すなわち、ＩＣタグ１の検出精度を向上させることができる。

●第３実施例●
次に、本発明に係る図書管理装置のさらに別の実施例について説明する。図８は、本実施例に係る図書管理装置１０２の機能構成図である。図８に示されるように、図書管理装置１０２は、ＩＣタグ１に対するＲＦＩＤアンテナ１２２の相対的な位置を変化させながら、各ＩＣタグ１に係る電波の受信レベル、位相値、及び識別情報を関連付けて処理部１１０に通知する。処理部１１０は、識別情報ごとの受信レベルと位相値を用いて、ＩＣタグ１ごとの受信レベルの経時的変化量、位相値の経時的変化量を取得する。

なお、図書管理装置１０２においても、すでに説明した図書管理装置１０１と同様に、ＲＦＩＤアンテナ１２２の他に第２ＲＦＩＤアンテナ１２３を備えてもよい。この場合、
処理部１１０は、ＲＦＩＤアンテナ１２２と第２ＲＦＩＤアンテナ１２３のそれぞれが受信した電波のそれぞれにおいて、受信レベルの経時的変化量、位相値の経時的変化量を取得する。

次に、図書管理装置１０２において実行される図書管理プログラム１５３について説明する。すでに説明した図書管理プログラム１５０と異なる点は、変化情報取得手段１５２０の構成にある。

図９は、図書管理プログラム１５３に含まれる変化情報取得手段１５２０の構成の例を示すブロック図である。図９に示されるように、変化情報取得手段１５２０は、受信レベル最大時取得手段１５２１と、符号反転時取得手段１５２２と、を有してなる。

受信レベル最大時取得手段１５２１は、すでに第１実施例において説明したものと同様のプログラムで構成される。

符号反転時取得手段１５２２は、ＲＦＩＤリーダー１２１から処理部１１０に通知されたＩＣタグ１ごとの各種情報に基づいて、各ＩＣタグ１の受信電波の位相値の変化量の経時的情報を算出するプログラムで構成される。また、算出された位相値の変化量の経時的情報から、位相値の変化量の符号が反転する符号反転時を判定するプログラムで構成される。

図書管理プログラム１５３が備える配列推定手段１５３０は、各ＩＣタグ１の受信レベルの最大時と、位相値の変化量の符号反転時に基づいて、各ＩＣタグ１の配列順を推定する。

以上のとおり、図書管理装置１０２は、ＩＣタグ１の配列順を推定するために、各ＩＣタグ１からの電波の受信レベルの最大時と、位相値の変化量の符号反転時の２つの情報群を用いる。これによって、ＩＣタグ１の配列順の推定精度を向上させることができる。

●第４実施例●
次に、本発明に係る図書管理装置のさらに別の実施例について説明する。図１０は、本実施例に係る図書管理装置１０３の機能構成図である。図１０に示されるように、図書管理装置１０３は、ＩＣタグ１に対するＲＦＩＤアンテナ１２２の相対的な位置を変化させながら、各ＩＣタグ１からの電波の受信レベル、位相値、ドップラー周波数、及び識別情報を関連付けて処理部１１０に通知する。処理部１１０は、識別情報ごとの受信レベルと位相値とドップラー周波数を用いて、ＩＣタグ１ごとの受信レベルの経時的変化量、位相値の経時的変化量、及びドップラー周波数の経時的変化量を取得する。

なお、図書管理装置１０３においても、すでに説明した図書管理装置１０１と同様に、ＲＦＩＤアンテナ１２２の他に第２ＲＦＩＤアンテナ１２３を備えてもよい。この場合、
処理部１１０は、ＲＦＩＤアンテナ１２２と第２ＲＦＩＤアンテナ１２３のそれぞれが受信した電波からの各種情報に基づいて、受信レベルの経時的変化量、位相値の経時的変化量及びドップラー周波数の経時的変化量を取得する。

次に、図書管理装置１０３において実行される図書管理プログラム１５４について説明する。すでに説明した図書管理プログラム１５０と異なる点は、変化情報取得手段１５２０の構成にある。

図１１は、図書管理プログラム１５４に含まれる変化情報取得手段１５２０の構成の例を示すブロック図である。図１１に示されるように、変化情報取得手段１５２０は、受信レベル最大時取得手段１５２１と、符号反転時取得手段１５２２と、ドップラー周波数変化量ゼロ時取得手段１５２３と、を有してなる。

受信レベル最大時取得手段１５２１と符号反転時取得手段１５２２とは、すでに第３実施例において説明したものと同様のプログラムで構成される。

ドップラー周波数変化量ゼロ時取得手段１５２３は、ＲＦＩＤリーダー１２１から通知された各ＩＣタグ１のドップラー周波数基づいて、ＩＣタグ１ごとのドップラー周波数の変化量の経時的情報を算出するプログラムで構成される。また、算出されたドップラー周波数の変化量の経時的情報から、ドップラー周波数の変化量がゼロになる変化量ゼロ時を判定するプログラムで構成される。

図書管理プログラム１５３が備える配列推定手段１５３０は、各ＩＣタグ１の受信レベルの最大時と、位相値の変化量の符号反転時と、ドップラー周波数の変化量ゼロ時に基づいて、各ＩＣタグ１の配列順を推定する。

図書管理装置１０３は、ＩＣタグ１の配列順を推定するために、各ＩＣタグ１からの電波の受信レベルの最大時と、位相値の変化量の符号反転時と、ドップラー周波数の変化量ゼロ時の３つの情報群を用いる。これによって、ＩＣタグ１の配列順の推定精度をさらに向上させることができる。

なお、図書管理装置１０３の配列推定手段１５３０における処理は、各ＩＣタグ１の受信レベルの最大時と、ドップラー周波数の変化量ゼロ時に基づいて、各ＩＣタグ１の配列順を推定してもよい。

●図書管理方法
次に、本発明に係る図書管理装置を用いて実行される図書管理方法の例について説明する。図１２は、図書管理装置１０３を用いて実行される図書管理方法の実施例を説明する概要図である。図１２において、図書管理装置１０２はＲＦＩＤアンテナ１２２のみを図示している。図１２に示されるように、ＲＦＩＤアンテナ１２２は、書架２０に対して水平方向と昇降方向に移動可能になっている。

書架２０は、図書１０の収納場所を形成している。すなわち、書架２０は、柱２１または側板２２の間に渡された棚板２３により形成される載置面を備えていて、この載置面上に収納物品である図書１０が収納される。なお、図１２は、載置面の一部を例示しているが、１つの書架２０には、複数の載置面が備わっている。例えば、図１２に示す上下左右に複数の柱２１または側板２２が設置されていて、それらの間には棚板２３が渡されている。すなわち、書架２０には、複数の収納場所が備わっている。

図書管理装置１００は、自走手段をさらに備えて、書架２０が備える棚板２３の間口方向（棚板２３の長手方向）に沿って自走させてもよい。この場合、後述する図書管理方法において、書架２０の棚板２３の最下段から最上段に対する所定の処理が終了した後、自走手段によって、図書管理装置１００を隣接する書架２０（または棚板２３）の開口間口に自動的に移動させてもよい。また、棚板２３の開口の短手方向である昇降方向において、自動的にＲＦＩＤアンテナ１２２を移動させてもよい。

図１２に示されるように、書架２０に収納される図書１０には、ＲＦタグである図書ＩＣタグ１１が取り付けられている。図書ＩＣタグ１１は、図書１０の例えば背表紙や裏表紙の一部に取り付けられている。図書ＩＣタグ１１は、予め、個別の識別情報が書き込まれた状態で、図書１０に取り付けられる。したがって、図書ＩＣタグ１１の識別情報を読み出せば、図書１０を特定することができる。

また、書架２０の側板２２または柱２１にも、ＲＦタグである間口ブイＩＣタグ１２が取り付けられている。間口ブイＩＣタグ１２は、第１基準ＩＣタグである。間口ブイＩＣタグ１２によって、隣接する棚板２３の棚間口の境界が規定される。また、間口ブイＩＣタグ１２によって、図書ＩＣタグ１１の配列順を推定する範囲（収納範囲）が規定される。

間口ブイＩＣタグ１２にも識別情報が記憶されている。したがって、ＲＦＩＤアンテナ１２２を介して検出部１２０のＲＦＩＤリーダー１２１は、間口ブイＩＣタグ１２の識別情報を読み出して、処理部１１０に通知する。処理部１１０は、配列順情報を生成するときに、その収納範囲を規定する間口ブイＩＣタグ１２の識別情報も関連付ける。これによって、配列順情報を用いて、どの書架２０のどの棚板２３にどの図書１０が収納されているかを容易に視認可能な管理マップを生成することができる。

また、書架２０の棚板２３にも、ＲＦタグである位置ブイＩＣタグ１３が取り付けられている。位置ブイＩＣタグ１３は、第２基準ＩＣタグである。位置ブイＩＣタグ１３によって、２つの間口ブイＩＣタグ１２で規定される相対範囲における、図書ＩＣタグ１１の位置をより詳細に推定できる。なお、間口ブイＩＣタグ１２と位置ブイＩＣタグ１３は、図書ＩＣタグ１１と同様に、予め、個別の識別情報が書き込まれた状態でそれぞれに取り付けられる。

なお、図書ＩＣタグ１１と、間口ブイＩＣタグ１２と、位置ブイＩＣタグ１３は、すでに説明したＩＣタグ１と同様の機能・構成を有するＲＦタグである。ここでは発明の効果を説明するための便宜上、ＩＣタグ１を取り付け位置によって区別して、上記のように表記している。

図１２に示されるように、図書１０に相当する数の図書ＩＣタグ１１が、２つの間口ブイＩＣタグ１２に規定される「収納範囲」に存在している。言い換えると、図書ＩＣタグ１１は、始点となる間口ブイＩＣタグ１２の取り付け位置から、終点となる間口ブイＩＣタグ１２取り付け位置までの間に並んで存在している。

位置ブイＩＣタグ１３は、例えば棚板２３の前面に取り付けられている。図１２に示されるように、位置ブイＩＣタグ１３は、棚板２３における図書１０の収納方向（棚板２３の水平方向）に向けて、所定の間隔を空けて複数取り付けられている。位置ブイＩＣタグ１３は、図書ＩＣタグ１１と同様に、２つの間口ブイＩＣタグ１２に挟まれた位置に複数存在している。言い換えると、位置ブイＩＣタグ１３は、ある間口ブイＩＣタグ１２の取り付け位置から、次の間口ブイＩＣタグ１２取り付け位置までの間に、複数個が所定の間隔を空けて並んだ状態で、棚板２３に取り付けられている。なお、位置ブイＩＣタグ１３の取り付け間隔は、図書１０の収納間隔よりも大きい。すなわち、ある位置ブイＩＣタグ１３と、これに隣接する位置ブイＩＣタグ１３との間には、複数の図書ＩＣタグ１１が存在する。

図１３は、図１２に示した適用可能例における図書管理方法の実行例を説明する説明図である。図１３（ａ）は、図１２に示した状態において、ＲＦＩＤアンテナ１２２を移動させながら、複数のＩＣタグ１から受信した各電波の受信レベルの経時的変化の例を示す図である。

図１３（ａ）は、始点となる間口ブイＩＣタグ１２からの電波の受信レベルの変化を「Ａ」、終点となる間口ブイＩＣタグ１２からの電波の受信レベルの変化を「Ｂ」で示している。また、図書ＩＣタグ１１からの電波の受信レベルの変化をそれぞれ「１」「２」「３」・・・・「Ｎ」で示している。また、位置ブイＩＣタグ１３からの電波の受信レベルの変化をそれぞれ「ａ」「ｂ」「ｃ」・・・・「ｚ」で示している。

図１３（ａ）に示されるように、間口ブイＩＣタグ１２の「Ａ」から「Ｂ」までの間に取得された「１」「２」・・・「Ｎ」が、収納範囲内の図書１０に取り付けられている図書ＩＣタグ１１からの電波である。すなわち「Ａ」が特定されてから「Ｂ」が特定されるまでの間は、ＲＦＩＤアンテナ１２２が所定の方向に向かって水平移動しながら、連続的に図書ＩＣタグ１１と位置ブイＩＣタグ１３からの電波を受信し続ける。

図書ＩＣタグ１１の受信レベルは、ＲＦＩＤアンテナ１２２が図書ＩＣタグ１１に近づくにつれて大きくなり、ＲＦＩＤアンテナ１２２と図書ＩＣタグ１１との相対的な位置が最も接近した時点でピークになる。間口ブイＩＣタグ１２の間に存在する図書ＩＣタグ１１の電波の受信レベル「１、２、３、４、５、・・・・・Ｎ」は、それぞれの位置に相当する時をもってピークになっている。図書ＩＣタグ１１の受信レベルは、それぞれの取り付け状況や個体差によって、同じレベルにはならない。また、図書１０の厚さは様々なので、受信レベルのピーク時が等間隔に発生することは稀である。

位置ブイＩＣタグ１３は、ＲＦＩＤアンテナ１２２の移動範囲内において等間隔に設置されているので、位置ブイＩＣタグ１３の受信レベルが形成する山形波形は、等時間間隔で発生している。

以上のとおり、間口ブイＩＣタグ１２の「Ａ」のピークから間口ブイＩＣタグ１２の「Ｂ」のピークまでの間にピークがある図書ＩＣタグ１１は、書架２０の柱２１の間に存在すると推定できる。また、図書ＩＣタグ１１のピークと位置ブイＩＣタグ１３のピーク時刻を比較することで、図書１０の収納位置を推定することができる。

また、図書ＩＣタグ１１のピークの発生順序によって、図書１０の配列順序を推定することもできる。

間口ブイＩＣタグ１２の「Ａ」のピークから間口ブイＩＣタグ１２の「Ｂ」のピークまでの間を等時間間隔で分割し、図書ＩＣタグ１１のピークが、上記分割されたどの位置に発生しているかを判定することで、図書１０の収納位置を詳細に推定することができる。

また、間口ブイＩＣタグ１２の「Ａ」のピークから間口ブイＩＣタグ１２の「Ｂ」のピークまでの間において、図書ＩＣタグ１１のピークと位置ブイＩＣタグ１３のピークの発生時刻を比較することで、図書１０のより詳細な収納位置を推定することができる。

また、図１３（ｂ）に示すように、図書ＩＣタグ１１、間口ブイＩＣタグ１２、位置ブイＩＣタグ１３のそれぞれの位相値変化量反転時とドップラー周波数変化量ゼロ時を用いることで、上記の相対位置の推定はより精度を向上させることができる。

●図書管理フロー
図１４は、図書管理装置１００を用いて実行する図書管理方法の流れの例を示すフローチャートである。図１４において各ステップをＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、・・・のように表記する。まず、読取り対象の棚の正面に図書管理装置１００を設置する（Ｓ１０）。続いて、ＲＦＩＤアンテナ１２２を最下段の棚板２３に収納されている図書１０の高さに合わせる（Ｓ１１）。

続いて、ＲＦＩＤアンテナ１２２の現在位置が最上段の棚板２３に相当する位置であるか否かの判定をする（Ｓ１２）。判定の結果、最上段の棚板２３に相当する位置であれば（Ｓ１２のＹＥＳ）、図書管理装置１００は動作を終了する。最上段の棚板２３に相当する位置でなければ（Ｓ１２のＮＯ）、ステップＳ１３に移行する。

続いて、ＲＦＩＤアンテナ１２２を移動させて、棚板２３の間口の左端（開始位置）に合わせる（Ｓ１３）。続いて、図書管理プログラム１５３が実行されて、ＲＦＩＤアンテナ１２２は、棚板２３の間口を水平方向に移動しながら、ＩＣタグ１からの電波を受信し、ＩＣタグ１のそれぞれと交信する（Ｓ１４）。

ＲＦＩＤアンテナ１２２が棚板２３の開口の右端（終了位置）に至るまで、ステップＳ１４が繰り返して実行される（Ｓ１５のＮｏ）。ＲＦＩＤアンテナ１２２が棚板２３の開口の右端（終了位置）に至ったとき（Ｓ１５のＹＥＳ）、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６において、これまで受信された電波に基づいて、各電波の受信レベルの経時的変化、位相値の経時的変化、ドップラー周波数の経時的変化、のそれぞれを示す経時的変化情報が生成される（Ｓ１６）。

続いて、各電波の受信レベルの経時的変化から受信レベルピーク時が取得される。また、各電波の位相値の経時的変化の符号反転時が取得される。また、各電波のドップラー周波数の経時的変化の変化量ゼロ時が取得される（Ｓ１７）。

ステップＳ１７で取得された情報のそれぞれを、時系列で並べて、各情報に関連する図書ＩＣタグ１１を特定し、図書ＩＣタグ１１の配列順を推定する。また、図書ＩＣタグ１１の相対的位置を推定する（Ｓ１８）。

続いて、ＲＦＩＤアンテナ１２２を、棚板２３の一段分だけ昇降方向に移動させて、ステップ１２へ処理を戻す（Ｓ１９）。

以上説明した図書管理装置１００は、図書１０の収納状態や、ＩＣタグ１の設置状況に影響されることなく、図書１０の収納位置、順序の推定精度を高めることができる。

１１ 図書ＩＣタグ
１２ 間口ブイＩＣタグ
１３ 位置ブイＩＣタグ
１００ 図書管理装置
１１０ 処理部
１１１ 図書管理プログラム
１２０ 検出部
１２１ ＲＦＩＤリーダー
１２２ ＲＦＩＤアンテナ
１３０ モーターコントローラー
１３１ 水平駆動モーター
１３２ 昇降駆動モーター

本発明は、書架に収納されている複数の図書の収納状態を管理する図書管理装置であって、前記図書のそれぞれに取り付けられている図書ＩＣタグと、前記書架における前記図書の収納範囲を規定する第１基準ＩＣタグと、前記書架が備える棚板において前記図書の配列方向に沿う所定間隔をもって複数箇所に取り付けられている第２基準ＩＣタグと、から送信され前記各ＩＣタグを個別に識別可能な電波を受信するアンテナと、前記図書ＩＣタグ、前記第１基準ＩＣタグ及び前記第２基準ＩＣタグと、前記アンテナとの相対位置を経時的に変化させるアンテナ相対位置可変手段と、前記相対位置を変化させながら、前記図書ＩＣタグと前記第１基準ＩＣタグと前記第２基準ＩＣタグのそれぞれからの電波を前記アンテナで連続的に受信し、受信した電波に基づいて、前記図書ＩＣタグ、前記第１基準ＩＣタグ、前記第２基準ＩＣタグのそれぞれにおける経時的変化情報を取得する変化情報取得手段と、前記経時的変化情報に基づいて得られる前記収納範囲内の前記第２基準ＩＣタグのそれぞれと前記図書ＩＣタグのそれぞれとの相対的な位置に応じて、前記図書ＩＣタグの配列順を推定するＩＣタグ配列推定手段と、を備えることを主要な特徴とする。

Claims (10)

1. 書架に収納されている複数の図書の収納状態を管理する図書管理装置であって、
   前記図書のそれぞれに取り付けられている図書ＩＣタグと、前記書架における前記図書の収納範囲を規定する第１基準ＩＣタグと、をそれぞれ個別に識別可能な電波を受信するアンテナと、
   前記図書ＩＣタグ及び前記基準ＩＣタグと前記アンテナとの相対位置を経時的に変化させるアンテナ相対位置可変手段と、
   前記相対位置を変化させながら、前記図書ＩＣタグのそれぞれから前記アンテナが連続的に受信した電波に基づいて、前記電波のそれぞれの経時的変化情報を取得する変化情報取得手段と、
   前記経時的変化情報に基づいて、前記図書ＩＣタグの配列順を推定するＩＣタグ配列推定手段と、
   を備えることを特徴とする図書管理装置。
2. 前記アンテナは、複数の異なる形式の電波を受信可能であって、
   前記相対位置可変手段が前記図書ＩＣタグ及び前記基準ＩＣタグと前記アンテナとの前記相対位置を変化させる方向は、前記形式のうち、一の形式の電波を前記アンテナが受信するときと、他の形式の電波を前記アンテナが受信するときでは異なる、
   請求項１記載の図書管理装置。
3. 前記経時的変化情報は、前記電波の受信レベルの経時的変化を示す情報であって、
   前記ＩＣタグ配列推定手段は、前記図書ＩＣタグ相互のそれぞれの受信レベルの最大時に基づいて、前記配列順を推定する、
   請求項１または２記載の図書管理装置。
4. 前記経時的変化情報は、前記電波の位相値の経時的変化量を示す情報であって、
   前記ＩＣタグ配列推定手段は、前記図書ＩＣタグ相互のそれぞれの位相値の経時的変化量の符号反転時に基づいて、前記配列順を推定する、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の図書管理装置。
5. 前記経時的変化情報は、前記電波のドップラー周波数の経時的変化量を示す情報であって、
   前記ＩＣタグ配列推定手段は、前記図書ＩＣタグ相互のそれぞれのドップラー周波数の経時的変化量がゼロになる変化量ゼロ時に基づいて、前記配列順を推定する、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の図書管理装置。
6. 前記収納範囲を所定の範囲で分割して生成する分割範囲を識別可能にする位置ブロック分割手段と、
   前記推定された配列順と前記分割範囲を示す情報に基づいて、前記収納範囲に対する前記図書ＩＣタグの相対的な位置を推定するＩＣタグ相対位置推定手段と、
   を備える、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の図書管理装置。
7. 前記ＩＣタグ配列推定手段は、前記分割範囲内における前記配列順を推定する、
   請求項６記載の図書管理装置。
8. 前記アンテナは、前記書架が備える棚板における前記図書の収納方向に沿って取り付けられた複数の第２基準ＩＣタグからの電波も受信し、
   前記ＩＣタグ相対位置推定手段は、前記図書ＩＣタグと前記第２基準ＩＣタグの前記配列順を推定する、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の図書管理装置。
9. 前記アンテナ相対位置可変手段は、前記書架が備える棚板の間口長手方向に沿って、前記アンテナを移動させるアンテナ移動手段である、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の図書管理装置。
10. 前記アンテナ相対位置可変手段は、前記書架の間口の長手方向に沿って、前記アンテナを自走させる自走手段である、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の図書管理装置。

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