JP2015228135A

JP2015228135A - 入退場管理システム

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Publication number: JP2015228135A
Application number: JP2014113499A
Authority: JP
Inventors: 実樹田中; Saneki Tanaka; 高橋　宏一; Koichi Takahashi; 宏一高橋
Original assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Current assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: JP5639727B1

Abstract

【課題】比較的狭い箇所であってもアンテナを設置することができ、ＲＦタグの位置の検出範囲を限定することができる入退場管理システムを提供する。【解決手段】入退場管理システムは、第１のアンテナ１０１を介して、プリアンブル部２０２、パターン部２０３及びデータ部２０４を有する第１のパルスコード変調信号２１１を所定の強度で送信するとともに、第２のアンテナ１０２を介して、プリアンブル部２０２、パターン部２０３及びデータ部２０４を有する第２のパルスコード変調信号２１２を所定の強度で送信する発信部３０１と、を備える親局３００を備える。発信部３０１は、第１のアンテナ１０１から第１のパルスコード変調信号２１１を出力している間、第２のパルスコード変調信号２１２のヘッダ部の信号を相殺する相殺信号２２１を出力する。この場合、発信部３０１は、第１のパルスコード変調信号２１１より小さい強度の相殺信号２２１を出力する。【選択図】図９

Description

本発明は、入退場管理システムに関する。

近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）方式を利用する技術として、ＲＦタグが利用されている。利用の場としては、物品管理や人物の入退場管理などが代表的である。ここで、特に、パッシブ型のＲＦタグに比べて、自己に内蔵された電池のエネルギによって電波の発信を行うセミパッシブ型又はアクティブ型（さらにはセミアクティブ型）のＲＦタグは、通信距離が極めて長い（例えば、１〜１０ｍの通信距離がある）ので、ハンズフリーの入退場管理システムなどに好んで利用されている。

入退場管理システムは、例えば、定期的にＩＤを発信するＲＦタグ（以下アクティブタグと称する）を用いて施設への入退場を正確に管理する。この技術によれば、入退場ゲートの左右両側に設置された単指向性アンテナの向きを相対的にずらすことによって、アクティブタグを所持している人物がゲートを通過した場合に、各アンテナで検知した順序によって入場と退場の方向を正確に弁別することができる。
入退場を検出するために、親局から扉を挟んだ外側と内側へそれぞれ異なる位置ＩＤ（親局のアンテナ位置を特定するＩＤ）を含んだ信号を送信することが行われる。この際、扉の外側と内側のそれぞれの子局は、信号の検出範囲を扉の近辺のみに限定することが求められる。

特許文献１には、３個のアンテナを近接して配置し、３個のアンテナによって発生する高周波磁界で形成される３つの高周波磁気フィールドの各エリアの一部を重畳（干渉）させ、かつ、重畳エリアに位相の異なるパルスコード変調信号を重畳させてＲＦタグの検知不感エリアとするタグ検知システムが記載されている。

図１６は、従来の入退場管理システムの床下にアンテナを埋設した場合の例を説明する説明図である。
図１６に示すように、入退場管理システムは、壁３０に取り付けられた扉３１（出入口）を挟んで外側の廊下３２の床下に配設された第１のアンテナ４１と第２のアンテナ４２と、扉３１を挟んで内側の室内３３の床下３４に配設された第３のアンテナ４３と第４のアンテナ４４と、を備える。

第１〜第４のアンテナ４１〜４４は、アンテナ４１〜４４によって発生する高周波磁界で形成される４つの高周波磁気フィールドのエリア５１〜５４を有する。外側子局検出範囲エリア５２と内側子局検出範囲エリア５３の一部を重畳（干渉）させて、重畳エリア５５を形成する。重畳エリア５５では、位相の異なるパルスコード変調信号を重畳させてＲＦタグ（子局）の検知不感エリアとする。これによって、４つの高周波磁気フィールドのうち、両側の高周波磁気フィールドに対して中間に位置する高周波磁気フィールドにおけるＲＦタグの検知エリアを狭くすることができる。

上記、第１〜第４のアンテナ４１〜４４を使用することで、中央の第２及び第３のアンテナ４２，４３の高周波磁気フィールドの重畳エリア５５を制限することができる。

特開２００８−２１７４９６号公報

しかしながら、従来のタグ検知システムにおいて、中央のアンテナの子局の検出範囲をより制限しようとすると下記の課題がある。
例えば、図１６に示す入退場管理システムにおいて、高さ約１ｍのＲＦタグ（子局）を検出するには、第１〜第４のアンテナ４１〜４４の配置間隔は、アンテナの芯と芯との間で約１ｍ以上とる必要がある。また、廊下３２に面する扉３１の入退場を検出する場合、廊下３２と室内３３にそれぞれにアンテナを２個ずつ計４個配置することになる。狭い廊下３２の場合、アンテナ４１，４２を２個設置することは困難であった。また、天井部分にアンテナを設置する場合、天井高が高くなるとアンテナからＲＦタグ（子局）までの距離が遠くなる。このため、床下埋設に比べて出力範囲を大きくとる必要があり、アンテナ間の間隔を更に広げなければならない。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、廊下のような比較的狭い箇所であってもアンテナを設置することができ、ＲＦタグの位置の検出範囲を限定することができる入退場管理システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の入退場管理システムは、入退場の境界に設置され、隣接する磁界が一部重畳する重畳エリアの存在する高周波磁気フィールドをそれぞれ形成する第１及び第２のアンテナと、前記第１のアンテナを介して、プリアンブル部、識別部及びデータ部を有する第１のパルスコード変調信号を所定の強度で送信するとともに、前記第２のアンテナを介して、プリアンブル部、識別部及びデータ部を有する第２のパルスコード変調信号を所定の強度で送信する発信部と、を備える親局と、前記第１及び第２のパルスコード変調信号を受信すると自身のタグ識別情報を含めて前記識別信号として送信する子局であるＲＦタグと、を備え、前記発信部は、前記第１のアンテナから前記第１のパルスコード変調信号と、前記第２のパルスコード変調信号の前記識別部の信号を相殺する相殺信号とを出力することを特徴とする。

本発明によれば、廊下のような比較的狭い箇所であってもアンテナを設置することができ、ＲＦタグの位置の検出範囲を限定することができる入退場管理システムを提供する。

本発明の実施形態に係る入退場管理システムの外側のみ扉枠にアンテナを設置した場合の例を説明する斜視図である。図１の説明図である。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの外側と内側の扉枠にアンテナを設置した場合の例を説明する斜視図である。図３の説明図である。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの外側と内側の扉脇にアンテナを設置した場合の例を説明する説明図である。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの第１のアンテナ及び第２のアンテナから高周波磁気フィールドへ送信される高周波磁界のトリガＩＤ信号（パルスコード変調信号）の波形図である。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの第１のアンテナから高周波磁気フィールドへ送信される第１のパルスコード変調信号及び相殺信号と、第２のアンテナから高周波磁気フィールドへ送信される第２のパルスコード変調信号及び相殺信号との送信タイミングを対比して示す波形図である。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの第１のアンテナの高周波磁気フィールドと第２のアンテナの高周波磁気フィールドとの重畳エリアを説明する説明図である。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの第１のアンテナ（外側）１０１によって発生する外側子局検出範囲エリア１１１と第２のアンテナ（内側）１０２によって発生する内側子局検出範囲エリア１１２が重畳（干渉）した重畳エリア１３１を、ＲＦタグが通過する場合、ＲＦタグが検出する第１及び第２のパルスコード変調信号を説明する図であり、（ａ）は外側子局検出範囲エリア１１１と重畳エリア１３１を通過するＲＦＩＤａ，ｂを示し、（ｂ）は扉３１の外側にあるＲＦＩＤａにより検出される第１及び第２のパルスコード変調信号を示し、（ｃ）は扉３１の境界にあるＲＦＩＤｂにより検出される第１及び第２のパルスコード変調信号を示す。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの第１のアンテナ（外側）１０１によって発生する外側子局検出範囲エリア１１１と第２のアンテナ（内側）１０２によって発生する内側子局検出範囲エリア１１２が重畳（干渉）した重畳エリア１３１を、ＲＦタグが通過する場合、ＲＦタグが検出する第１及び第２のパルスコード変調信号を説明する図であり、（ａ）は重畳エリア１３１と外側子局検出範囲エリア１１１を通過するＲＦＩＤｂ，ｃを示し、（ｂ）は扉３１の境界にあるＲＦＩＤｂにより検出される第１及び第２のパルスコード変調信号を示し、（ｃ）は扉３１の内側にあるＲＦＩＤｃにより検出される第１及び第２のパルスコード変調信号を示す。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの扉又は扉脇の外側と内側に設置された第１のアンテナと第２のアンテナの信号出力方法を説明する波形図である。本発明の実施形態に係る入退場管理システムの親局の構成を示すブロック図である。特許文献１に記載の入退場管理システムの基本構成図である。図１３に示すＲＦタグシステムにおいて、３つのトリガアンテナがトリガＩＤ受信エリアを制限する場合の概念図である。特許文献１に記載の入退場管理システムに用いられるパルスコード変調信号のモデル図である。従来の入退場管理システムの床下にアンテナを埋設した場合の例を説明する説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（原理説明）
まず、本発明を導入するための技術的背景について説明する。
図１３は、特許文献１に記載の入退場管理システムの基本構成図である。
図１３に示すように、入退場管理システムは、微弱電波を使用したアクティブ型のＲＦタグシステムであって、トリガＩＤ信号ＳＧ１を生成するトリガ発信器１と、トリガ発信器１からのトリガＩＤ信号ＳＧ１に基づいて高周波磁界ＳＧ２を発生させるコイル状のトリガアンテナ２と、トリガアンテナ２が発生した高周波磁界ＳＧ２に含まれるトリガＩＤ信号ＳＧ１に基づいて、自己に内蔵された電池のエネルギによって微弱電波ＳＧ３を発信するＲＦタグ３と、半波長の長さのダイポールアンテナなどによって構成され、ＲＦタグ３からの微弱電波ＳＧ３を受信する受信アンテナ４と、ＲＦタグ３の微弱電波ＳＧ３からＩＤ情報などを抽出して、図示しない上位装置へそのＩＤ情報などを送信するＲＦＩＤ受信機５と、を備える。なお、トリガアンテナ２は、例えば、一辺が１ｍの大きさの矩形ループアンテナあるいは直径が１ｍの円形ループアンテナとして構成されている。

以上の構成において、トリガ発信器１からトリガアンテナ２へトリガＩＤ信号ＳＧ１によって変調された高周波電流を送信すると、トリガアンテナ２は、このトリガＩＤ信号ＳＧ１によって高周波磁界ＳＧ２を周辺に発生させる。ＲＦタグ３は、十分な強さで高周波磁界ＳＧ２にさらされることによってトリガＩＤ信号ＳＧ１を受信する。ＲＦタグ３は、このトリガＩＤ信号ＳＧ１からトリガＩＤを抽出し、自己に固有のタグＩＤと抽出したトリガＩＤとを合成した合成信号をＩＤ情報として変調して暗号化し、このＩＤ情報を微弱電波ＳＧ３として発信する。このとき、ＲＦタグ３は、自己の内蔵された電池のエネルギによって、例えば、１秒以下のランダムな間隔でＩＤ情報の含まれる微弱電波ＳＧ３を発信する。

ＲＦＩＤ受信器５は、受信アンテナ４によってＩＤ情報の含まれる微弱電波ＳＧ３を受信し、暗号化されたＩＤ情報が含まれる微弱電波ＳＧ３の信号を復号化して、ＲＦタグ３に固有のタグＩＤとトリガＩＤとに分解した後に、タグＩＤとトリガＩＤに時間情報を付与したデータを上位システム（図示せず）へ送信する。上位システムは、このデータを読み取ることによって、トリガアンテナ２にさらされたＲＦタグ３のＩＤ情報（つまり、トリガＩＤとタグＩＤ）及び時間情報を取得する。

図１４は、図１３に示すＲＦタグシステムにおいて、３つのトリガアンテナがトリガＩＤ受信エリアを制限する場合の概念図である。この場合は、３組のトリガ発信器１ａ，１ｂ，１ｃ（第１，第２，第３の発信機）とトリガアンテナ２ａ，２ｂ，２ｃ（第１，第２，第３のアンテナ）によって３個のトリガＩＤ受信エリアＳ１，Ｓ２，Ｓ３を形成し、中間のトリガＩＤ受信エリアＳ２における高周波磁界の検知エリアを制限する。すなわち、中間のトリガアンテナ２ｂに対して両外側にトリガアンテナ２ａ，２ｃを配置することにより、隣り合うトリガＩＤ受信エリアが重なる重畳エリアＳ１２，Ｓ２３（第１，第２の重なり部分）を検知不感エリアとすることができる。これによって、中間のトリガアンテナ２ｂが形成するトリガＩＤ受信エリアＳ２における高周波磁界の検知エリアを狭めるように制限することができる。重畳する部分においてトリガＩＤ信号を干渉させる（隙間を埋めあう）ものである。
トリガ発信器１が、トリガＩＤ信号ＳＧ１として、ＯＯＫ（On-Off-Keying：２値変調方式）あるいはＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調方式）によるパルスコード変調信号を生成すると、トリガアンテナ２がパルスコード変調信号を含んだ高周波磁界ＳＧ２を発生させる。

相互に重なって干渉する高周波磁界同士は、パルスコード変調信号を重ねると相互の信号の隙間を埋め合わせるようなパルスコード変調信号として発信させる。このとき、高周波磁気フィールドの重なった重畳エリアの内、磁界の強度が近似しているエリア部分はパルスコード変調信号が近似した電位レベルで相互に隙間を埋め合わされるために、専用の磁界検出装置は、高周波磁界に含まれるパルスコード変調信号を検出することができない。つまり、この範囲（高周波磁気フィールドの重なった重畳エリアの内で磁界の強度が近似している重畳エリアの範囲）は高周波磁気フィールドのエリアであっても検知不可能な無効なエリア（検知不感エリア）となる。これによって、トリガアンテナ２のコイルで作る高周波磁界の検知可能なエリアを制限することができる。なお、このように相互の信号の隙間を埋め合わせる一つの手法として、各トリガ発信機１において、パルスコード変調信号の送信タイミングをずらすことが挙げられる。

図１５は、特許文献１に記載の入退場管理システムに用いられるパルスコード変調信号のモデル図である。
図１５に示すように、トリガアンテナ２（図１３参照）から高周波磁気フィールド内のＲＦタグ３へ送信される高周波磁界のトリガＩＤ信号（パルスコード変調信号）は、一定期間の連続波のプリアンブル部２１とそれに続くヘッダ部２２とデータ部２３から構成されている。

ＲＦタグ３（図１３参照）は、トリガＩＤ信号の存在をプリアンブル部２１で知るとデータ部２３の受信準備を開始する。そして、ＲＦタグ３は、プリアンブル部２１に続いてヘッダ部２２を確認すると、次に続くトリガ信号をデータ部として受信を始める。ＲＦタグ３は、ヘッダ部２２が期待されるパルス信号として検出されないとデータ部２３を受信することができない。ＲＦタグ３がこのような特性を備えていることを利用して、高周波磁界の狭帯域な検知エリアを実現することが可能となる。

すなわち、隣り合う２つの高周波磁気フィールドのパルスコード変調信号を重畳させる重畳エリアを形成すれば、２つのパルスコード変調信号のプリアンブル部とそれに続くヘッダ部（パルスコード変調信号の所定部分）の信号も重畳されるので、重畳エリアにおいては正常なプリアンブルパターンやヘッダパターンでなくなってしまう。つまり、高周波磁気フィールドの重畳エリアにおいてはプリアンブル部及びヘッダ部が破壊されてしまうので、重畳エリアを検知不感エリアとすることができる。

上記、特許文献１記載の装置では、３個のアンテナ（トリガアンテナ２ａ，２ｂ，２ｃ）を使用すると共に、隣り合ったアンテナから出力される信号のヘッダ部分のパルス信号が重畳した場合にパルス認識パターンを打ち消す出力とする。これにより、３個のアンテナ（トリガアンテナ２ａ，２ｂ，２ｃ）のうち中央のアンテナ（トリガアンテナ２ｂ）の子局の位置の検出範囲を制限している。

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る入退場管理システムの外側のみ扉枠にアンテナを設置した場合の例を説明する斜視図である。図２は、図１の説明図である。
図１に示すように、入退場管理システムは、壁３０に取り付けられた扉３１の外側（廊下３２側）の扉枠６１にループ状に設置された第１のアンテナ１０１と、扉３１を挟んで内側の室内３３の床下３４に配設された第２のアンテナ７２及び第３のアンテナ７３と、を備える。入退場管理システムは、狭い廊下３２の床下にはアンテナが設置されていない。

図２に示すように、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ７２及び第３のアンテナ７３は、これらアンテナ１０１，７２，７３によって発生する高周波磁界で形成される３つの高周波磁気フィールドのエリア１１１，８２，８３を有する。外側子局検出範囲エリア１１１と内側子局検出範囲エリア８２の一部を重畳（干渉）させて、重畳エリア１２１を形成する。重畳エリア１２１では、位相の異なるパルスコード変調信号を重畳させてＲＦタグ（子局）の検知不感エリアとする。これによって、３つの高周波磁気フィールドのうち、外側の高周波磁気フィールドに対して中間に位置する高周波磁気フィールドにおけるＲＦタグの検知エリアを狭くすることができる。なお、扉枠６１に設置した第１のアンテナ１０１によりＲＦタグ（子局）の検出範囲を限定できる理由の詳細については、図１１乃至図１０により後記する。

上記、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ７２及び第３のアンテナ７３を使用することで、外側の扉枠６１に設置された第１のアンテナ１０１の高周波磁気フィールドの重畳エリア１２１を制限することができる。但し、高さ約１ｍのＲＦタグ（子局）を検出するには、扉３１を挟んで内側の室内３３の床下３４に配設された第２のアンテナ７２と第３のアンテナ７３の配置間隔は、アンテナの芯と芯との間で約１ｍ以上とる必要がある。

図３は、本発明の入退場管理システムの外側と内側の扉枠にアンテナを設置した場合の例を説明する斜視図である。図４は、図３の説明図である。
図３に示すように、入退場管理システムは、扉３１の外側（廊下３２側）の扉枠６１にループ状に設置された第１のアンテナ１０１と、扉３１の内側（室内３３側）の扉枠６２にループ状に設置された第２のアンテナ１０２と、を備える。入退場管理システムは、扉３１の外側の廊下３２と内側の室内３３の床下３４にはアンテナが設置されていない。

図４に示すように、第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２は、これらアンテナ１０１，１０２によって発生する高周波磁界で形成される２つの高周波磁気フィールドのエリア１１１，１１２を有する。外側子局検出範囲エリア１１１と内側子局検出範囲エリア１１２の一部を重畳（干渉）させて、重畳エリア１３１を形成する。重畳エリア１３１では、位相の異なるパルスコード変調信号を重畳させてＲＦタグ（子局）の検知不感エリアとする。これによって、外側の扉枠６１に設置された第１のアンテナ１０１の高周波磁気フィールドと内側の扉枠６２に設置された第２のアンテナ１０２の高周波磁気フィールドとの重畳エリア１３１を制限することができ、ＲＦタグの検知エリアを狭くすることができる。扉枠６１，６２に設置した第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２によりＲＦタグ（子局）の検出範囲を限定できる理由の詳細については、図１１乃至図１０により後記する。

図５は、本発明の入退場管理システムの外側と内側の扉脇にアンテナを設置した場合の例を説明する説明図である。図５は、上方から床下を見下ろした場合の扉近傍を示している。
図５に示すように、入退場管理システムは、扉３１のドアノブ側の外側の扉脇３０ａに設置された第１のアンテナ１４１と、扉３１のドアノブ側の内側の扉脇３０ａに設置された第２のアンテナ１４２と、を備える。
第１のアンテナ１４１及び第２のアンテナ１４２は、これらアンテナ１４１，１４２によって発生する高周波磁界で形成される２つの高周波磁気フィールドのエリア１５１，１５２を有する。外側子局検出範囲エリア１５１と内側子局検出範囲エリア１５２の一部を重畳（干渉）させて、重畳エリア１６１を形成する。重畳エリア１６１では、位相の異なるパルスコード変調信号を重畳させてＲＦタグ（子局）の検知不感エリアとする。これによって、扉３１の外側の扉脇３０ａに設置された第１のアンテナ１４１の高周波磁気フィールドと扉３１の内側の扉脇３０ａに設置された第２のアンテナ１４２の高周波磁気フィールドとの重畳エリア１６１を制限することができ、ＲＦタグの検知エリアを狭くすることができる。

<パルスコード変調信号の信号波形>
図６は、第１のアンテナ及び第２のアンテナから高周波磁気フィールドへ送信される高周波磁界のトリガＩＤ信号（パルスコード変調信号）の波形図である。
図６に示すように、第１のアンテナ及び第２のアンテナから高周波磁気フィールドへ送信されるパルスコード変調信号２００は、一定期間の連続波のキャリアバースト部２０１と、プリアンブル部２０２と、パターン部２０３（識別部）と、データ部２０４と、から構成されている。なお、このプリアンブル部２０２とパターン部２０３とを含めて、ヘッダ部と呼ぶこともある。
キャリアバースト部２０１は、パルスコード変調信号の同期開始を知らせる一定期間の連続波である。
ＲＦタグ（子局）は、キャリアバースト後のプリアンブル部２０２を受信するとデータを受け取る準備を開始する。
パターン部２０３は、ＲＦタグ（子局）が自己のための信号であると判断するために必要な特定のビット列である。ＲＦタグ（子局）は、受信したパターンが一致した場合にデータ部２０４のデータを有効とする。
データ部２０４は、送信するデータのビット列である。

ＲＦタグ（子局）は、キャリアバースト部２０１に続くプリアンブル部２０２及びパターン部２０３を信号中に発見した場合、後にデータ部２０４が続くとして読み込みを開始する。このとき、読み込んだデータ部２０４にエラーが見つけられなければデータ部２０４を受信したとして処理される。なお、データ部２０４のエラーは、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Checking：巡回冗長符号）誤り符号により検出される。
図６に示すパルスコード変調信号２００は、図１２で後記するように、信号レベル（電圧レベル）が可変（例えば信号強さ大と信号強さ小の２段階）である。信号レベル（電圧レベル）可変は、後記図１２の回路で実現する。

図７は、第１のアンテナから高周波磁気フィールドへ送信される第１のパルスコード変調信号及び相殺信号と、第２のアンテナから高周波磁気フィールドへ送信される第２のパルスコード変調信号及び相殺信号との送信タイミングを対比して示す波形図である。
図７に示すように、第１のパルスコード変調信号２１１は、図６に示すパルスコード変調信号２００_１（２００）と、第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２１と、を有する。
また、第２のパルスコード変調信号２１２は、図６に示すパルスコード変調信号２００_２（２００）と、第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）パターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２２と、を有する。

図７に示すように、第１のアンテナ１４１（図５参照）から第１のパルスコード変調信号２１１を出力している間、第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２１が出力される。同様に、第２のアンテナ１４２（図５参照）から第２のパルスコード変調信号２１２を出力している間、第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２２が出力される。

<扉枠又は扉脇に設置したアンテナによるＲＦタグ（子局）の検出範囲限定>
図８は、第１のアンテナの高周波磁気フィールドと第２のアンテナの高周波磁気フィールドとの重畳エリアを説明する説明図である。
図８に示すように、第１のアンテナ１０１によって発生する高周波磁界で形成される高周波磁気フィールド（外側子局検出範囲エリア１１１）と第２のアンテナ１０２によって発生する高周波磁界で形成される高周波磁気フィールド（内側子局検出範囲エリア１１２）が重畳（干渉）した重畳エリア１３１は、検知不感エリアを構成する。

ＲＦタグ（子局）は、第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２によって形成される２つの高周波磁気フィールドを、例えば、扉３１の外側（図４の廊下３２側）から扉３１の内側（室内３３側）に通過するものとする。第１のアンテナ１０１の高周波磁気フィールド（外側子局検出範囲エリア１１１）を通過するＲＦタグ（子局）を、ＲＦＩＤａ、重畳エリア１３１を通過するＲＦタグ（子局）を、ＲＦＩＤｂ、第２のアンテナ１０２の高周波磁気フィールド（内側子局検出範囲エリア１１２）を通過するＲＦタグ（子局）を、ＲＦＩＤｃと呼ぶ。

図８に示すように、第１のアンテナ（外側）１０１の高周波磁気フィールド（外側子局検出範囲エリア１１１）を通過するＲＦタグ（子局）は、ＲＦＩＤａであり、重畳エリア１３１を通過するＲＦタグ（子局）は、ＲＦＩＤｂである。ここで、第１のアンテナ（外側）１０１の高周波磁気フィールド（外側子局検出範囲エリア１１１）を通過するＲＦＩＤａが、重畳エリア１３１を通過するときＲＦＩＤｂとなる。または、外側子局検出範囲エリア１１１を通過するＲＦＩＤａと、重畳エリア１３１を通過するＲＦＩＤｂとが２つ存在する態様でもよい。

<ＲＦタグ（子局）の通過による第１及び第２のパルスコード変調信号及び相殺信号の信号波形>
図９及び図１０は、第１のアンテナ（外側）１０１によって発生する高周波磁気フィールド（外側子局検出範囲エリア１１１）と第２のアンテナ（内側）１０２によって発生する高周波磁気フィールド（内側子局検出範囲エリア１１２）が重畳（干渉）した重畳エリア１３１を、ＲＦタグが通過する場合、ＲＦタグが検出する第１及び第２のパルスコード変調信号を説明する図である。

図９（ａ）は外側子局検出範囲エリア１１１と重畳エリア１３１を通過するＲＦＩＤａ，ｂを示し、図９（ｂ）は扉３１の外側にあるＲＦＩＤａにより検出される第１及び第２のパルスコード変調信号を示し、図９（ｃ）は扉３１の境界にあるＲＦＩＤｂにより検出される第１及び第２のパルスコード変調信号を示す。

図１０（ａ）は重畳エリア１３１と外側子局検出範囲エリア１１１を通過するＲＦＩＤｂ，ｃを示し、図１０（ｂ）は扉３１の境界にあるＲＦＩＤｂにより検出される第１及び第２のパルスコード変調信号を示し、図１０（ｃ）は扉３１の内側にあるＲＦＩＤｃにより検出される第１及び第２のパルスコード変調信号を示す。

まず、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、第１のアンテナ（外側）１０１によって発生する高周波磁気フィールド（外側子局検出範囲エリア１１１）と第２のアンテナ（内側）１０２によって発生する高周波磁気フィールド（内側子局検出範囲エリア１１２）が重畳（干渉）した重畳エリア１３１が形成されている。

また、前記図７に示すように、扉３１（図２参照）の外側の第１のアンテナ１４１（図５参照）から第１のパルスコード変調信号２１１を出力している間、第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２１が出力される。同様に、扉３１（図２参照）の内側の第２のアンテナ１４２（図５参照）から第２のパルスコード変調信号２１２を出力している間、第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２２が出力される。

したがって、図９（ｂ）に示すように、扉３１（図２参照）の外側にあるＲＦＩＤａは、信号レベル（電圧レベル）が大きい第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）及び相殺信号２２１は、受信する一方で、信号レベル（電圧レベル）が小さい第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）及び相殺信号２２２は、受信しない（受信できない）。ＲＦＩＤａは、第１のパルスコード変調信号２１１と第２のパルスコード変調信号２１２との信号レベルの差（又は比）が一定の範囲を超えているので、レベルの高い方の第１のパルスコード変調信号２１１を検出する。

また、図９（ｃ）に示すように、扉３１（図２参照）の境界にあるＲＦＩＤｂは、信号レベル（電圧レベル）が中程度の第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）及び相殺信号２２１と、信号レベル（電圧レベル）が中程度の第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）及び相殺信号２２２とを受信しようとするが、第１のパルスコード変調信号２１１と第２のパルスコード変調信号２１２との信号レベルの差（又は比）が一定の範囲以下であるので、いずれのパルスコード変調信号も受信することができない。このＲＦＩＤｂが、扉３１の外側から扉３１の境界付近に進入してきたＲＦＩＤａであるとすると、ＲＦＩＤａ（ＲＦＩＤｂ）は、いままで受信できていた第１のパルスコード変調信号２１１が、扉３１の境界付近に近付いたところで受信不可となる。

図９（ｃ）の場合と同様に、図１０（ｂ）では、扉３１（図２参照）の境界にあるＲＦＩＤｂは、信号レベル（電圧レベル）が中程度の第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）及び相殺信号２２１と、信号レベル（電圧レベル）が中程度の第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）及び相殺信号２２２とを受信しようとするが、第１のパルスコード変調信号２１１と第２のパルスコード変調信号２１２との信号レベルの差（又は比）が一定の範囲以下であるので、いずれのパルスコード変調信号も受信することができない。

また、図１０（ｃ）に示すように、扉３１（図２参照）の内側にあるＲＦＩＤｃは、信号レベル（電圧レベル）が大きい第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）及び相殺信号２２２は、受信する一方で、信号レベル（電圧レベル）が小さい第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）及び相殺信号２２１は、受信しない（受信できない）。ＲＦＩＤｃは、第２のパルスコード変調信号２１２と第１のパルスコード変調信号２１１との信号レベルの差（又は比）が一定の範囲を超えているので、レベルの高い方の第２のパルスコード変調信号２１２を検出する。

このように、扉３１（図２参照）の外側の第１のアンテナ１４１（図５参照）から第１のパルスコード変調信号２１１を出力している間、第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２１が出力され、扉３１（図２参照）の内側の第２のアンテナ１４２（図５参照）から第２のパルスコード変調信号２１２を出力している間、第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２２が出力される。重畳エリア１３１では、２つのパルスコード変調信号２００のプリアンブル部２０２とそれに続くパターン部２０３（識別部）（パルスコード変調信号の所定部分）の信号も重畳されるが、この際、相殺信号２２１，２２２によってパターン部２０３（識別部）の信号を確実に破壊してしまうので、重畳エリア１３１を検知不感エリアとすることができる。

したがって、ＲＦＩＤａ，ｃは、扉３１（図２参照）の外側又は内側において、第１のパルスコード変調信号２１１及び第２のパルスコード変調信号２１２のいずれか一方を受信できるとともに、重畳エリア１３１を通過するＲＦＩＤｂは、検知不感エリアとすることができる。本実施形態では、検知不感エリアは、扉３１の近辺のみに限定することができる。

また、前記図５に示すように、扉３１の外側と内側の扉脇３０ａに第１のアンテナ１４１と第２のアンテナ１４２を設置する場合も、同様である。すなわち、前記図５において、第１のパルスコード変調信号２１１を出力している間、第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２１を出力し、かつ第２のパルスコード変調信号２１２を出力している間、第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２２を出力することで、扉３１を通過するＲＦタグ（子局）を検出するための信号出力範囲を限定することができる。

<第１及び第２のパルスコード変調信号及び相殺信号の信号波形>
図１１は、扉３１又は扉脇３０ａの外側と内側に設置された第１のアンテナと第２のアンテナの信号出力方法を説明する波形図である。第１のアンテナと第２のアンテナとして、図２乃至図３の第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２を例に採るが、図５の第１のアンテナ１４１と第２のアンテナ１４２でも同様である。

図１１（ａ）は、第１のアンテナ（外側）１０１から高周波磁気フィールドへ送信されるパルスコード変調信号２００_１（２００）のうち、パターン部２０３（識別部）の信号出力を示し、図１１（ｂ）は、第２のアンテナ（内側）１０２から高周波磁気フィールドへ送信されるパルスコード変調信号２００₂（２００）のうち、パターン部２０３（識別部）の信号出力を示している。図１１（ａ）の信号出力と図１１（ｂ）の信号出力のタイミングは対応している。また、信号レベル（信号強さ）も２段階（１：０．８、詳細は後記）で区別している。

図１１（ａ）に示すように、第１のアンテナ（外側）１０１からパルスコード変調信号２００_１（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号と、信号レベルの小さい（信号強さ小：０．８）相殺信号２２１とが出力される。第１のパルスコード変調信号２１１の相殺信号２２１は、第２のパルスコード変調信号２１２のパルスコード変調信号２００_２（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号に重なりこの信号を相殺するタイミングで出力される。

同様に、図１１（ｂ）に示すように、第２のアンテナ（外側）１０２からパルスコード変調信号２００_２（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号と、信号レベルの小さい（信号強さ小：０．８）相殺信号２２２とが出力される。第１のパルスコード変調信号２１２の相殺信号２２２は、第１のパルスコード変調信号２１１のパルスコード変調信号２００_１（２００）のパターン部２０３（識別部）の信号に重なりこの信号を相殺するタイミングで出力される。
なお、あるパルスコード変調信号とその次のパルスコード変調信号までの時間間隔は、例えば８０ｍｓｅｃである。従って、相殺信号とその次の相殺信号までの時間間隔も８０ｍｓｅｃである。

図１２は、入退場管理システムの親局の構成を示すブロック図である。アンテナが４つの例である。
図１２に示すように、親局３００は、発信部３０１と、判別部３０２と、を備える。
発信部３０１は、信号出力制御部３１０と、出力選択部３３１〜３２４と、出力選択部３３１〜３２４にそれぞれ一対ずつ接続される出力レベル調整部３３１，３３２，３４１，３４２，３５１，３５２，３６１，３６２と、信号出力のタイミングを同調させる同調部３７１〜３７４と、アンテナ３８１〜３８４と、を備える。

信号出力制御部３１０は、第１のアンテナから第１のパルスコード変調信号２１１（図７参照）を出力している間、第２のパルスコード変調信号２１２（図７参照）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２１（図７参照）を出力する制御を行う。この場合、信号出力制御部３１０は、第１のパルスコード変調信号２１１より小さい強度（例えば、信号レベルを８０％に低減）の相殺信号２２１を出力する。同様に、信号出力制御部３１０は、第２のアンテナから第２のパルスコード変調信号２１２（図７参照）を出力している間、第１のパルスコード変調信号２１１（図７参照）のパターン部２０３（識別部）の信号を相殺する相殺信号２２２（図７参照）を出力する制御を行う。この場合、信号出力制御部３１０は、第２のパルスコード変調信号２１２より小さい強度（例えば、信号レベルを８０％に低減）の相殺信号２２２を出力する。

出力選択部３３１〜３２４は、出力レベル調整部３３１，３３２，３４１，３４２，３５１，３５２，３６１，３６２における出力レベルを選択する。ここでは、出力レベルは２段階である。
出力レベル調整部３３１，３３２，３４１，３４２，３５１，３５２，３６１，３６２は、それぞれ一対で、各パルスコード変調信号の信号レベルを出力レベル調整１（例えば、信号強さ大：１）又は出力レベル調整２（例えば、信号強さ小：０．８）のいずれかに調整する。
同調部３７１〜３７４は、出力レベルが調整された各パルスコード変調信号の信号出力のタイミングをアンテナ３８１〜３８４位置に合せて同調させる。

判別部３０２は、子局であるＲＦタグが送信する識別信号が、アンテナ３８１〜３８４のうちいずれのアンテナのパルスコード変調信号に対応するものであるか、また、信号受信の順序に基づいて、このＲＦタグが、いずれのアンテナ側から他方のアンテナ側に移動したのかを判別する。例えば、アンテナ３８１，３８２が、図３に示す第１のアンテナ（外側）１０１及び第２のアンテナ（内側）１０２である場合、判別部３０２は、子局であるＲＦタグが送信する識別信号が、第１のアンテナ（外側）１０１のパルスコード変調信号に対応するものであるか、第２のアンテナ（内側）１０２のパルスコード変調信号に対応するものであるか、さらに、信号受信の順序に基づいて、このＲＦタグが、第１のアンテナ１０１の側から第２のアンテナ１０２の側に移動したのか、第２のアンテナ１０２の側から第１のアンテナ１０１の側に移動したのかを判別する。なお、アンテナ３８３，３８４は、別の入退場の境界に設置することができる。

以上説明したように、入退場管理システムは、入退場の境界に設置され、隣接する磁界が一部重畳する重畳エリアの存在する高周波磁気フィールドをそれぞれ形成する第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２（図４参照）と、第１のアンテナ１０１を介して、プリアンブル部２０２（図６参照）、パターン部２０３及びデータ部２０４を有する第１のパルスコード変調信号２１１（図７参照）を所定の強度で送信するとともに、第２のアンテナ１０２を介して、プリアンブル部２０２、パターン部２０３及びデータ部２０４を有する第２のパルスコード変調信号２１２を所定の強度で送信する発信部３０１と、を備える親局３００と、第１及び第２のパルスコード変調信号２１１，２１２を受信すると自身のタグ識別情報を含めて識別信号として送信する子局であるＲＦタグと、を備える。発信部３０１（図１２参照）は、第１のアンテナ１０１から第１のパルスコード変調信号２１１を出力している間、第２のパルスコード変調信号２１２のパターン部２０３の信号を相殺する相殺信号２２１（図７参照）を出力する。この場合、発信部３０１は、第１のパルスコード変調信号より小さい強度の相殺信号２２１を出力する。

この構成により、重畳エリア１３１では、２つのパルスコード変調信号のプリアンブル部２０２（図７参照）とそれに続くパターン部２０３（識別部）（パルスコード変調信号の所定部分）の信号も重畳されるが、この際、相殺信号２２１，２２２（図７参照）によってパターン部２０３（識別部）を確実に破壊してしまうので、重畳エリア１３１を検知不感エリアとすることができる。したがって、第１のアンテナ１０１の高周波磁気フィールド（外側子局検出範囲エリア１１１）と第２のアンテナ１０２の高周波磁気フィールド（内側子局検出範囲エリア１１２）を扉３１の近辺のみに限定することができる。その結果、廊下のような比較的狭い箇所であってもアンテナを設置することができ、ＲＦタグの位置の検出範囲を限定することができる。

更に、従来は、パルスコード変調信号と相殺信号とが同強度であったため、発信源から球状に広がる電波の性質上、例えば扉の内外にアンテナを配置するようなケース、つまりアンテナの配置間隔が狭い場合は、互いの電波が同じ程度の強度で重畳するエリアが大きく、扉近傍においてＲＦタグを検知することは困難であった。
しかし本実施形態のように、パルスコード変調信号２１１，２１２を出力する場合と相殺信号２２１，２２２を出力する場合とで、信号強度を変化させる制御により、扉近傍の検知不感エリアを従来よりも小さくし、扉近傍までＲＦタグ３の検知が可能な精度の良い入退室管理システムを構築することが可能となる。

なお、本発明は、上記各実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜その構成を変更することができる。
上記した実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

３０ａ扉脇
３１扉
６１，６２扉枠
１０１，１４１第１のアンテナ
１０２，１４２第２のアンテナ
１１１，１５１外側子局検出範囲エリア
１１２，１５２内側子局検出範囲エリア
１２１，１３１，１６１重畳エリア
２０１キャリアバースト部
２０２プリアンブル部
２０３パターン部（識別部）
２０４データ部
３００親局
３０１発信部
３０２判別部
３１０信号出力制御部
３２１〜３２４出力選択部
３３１，３３２，３４１，３４２，３５１，３５２，３６１，３６２出力レベル調整部
３７１〜３７４同調部
３８１〜３８４アンテナ

上記課題を解決するために、本発明の入退場管理システムは、入退場の境界に設置され、隣接する磁界が一部重畳する重畳エリアの存在する高周波磁気フィールドをそれぞれ形成する第１及び第２のアンテナと、前記第１のアンテナを介して、プリアンブル部、識別部及びデータ部を有する第１のパルスコード変調信号を所定の強度で送信するとともに、前記第２のアンテナを介して、プリアンブル部、識別部及びデータ部を有する第２のパルスコード変調信号を所定の強度で送信する発信部と、を備える親局と、前記第１及び第２のパルスコード変調信号を受信すると自身のタグ識別情報を送信する子局であるＲＦタグと、を備え、前記発信部は、前記第１のアンテナから前記第１のパルスコード変調信号と、前記第２のパルスコード変調信号の前記識別部の信号を相殺する相殺信号とを出力するとともに、前記第１のアンテナに出力させる送信強度を、前記パルスコード変調信号の送信強度が前記相殺信号の送信強度よりも大きくなるように制御することを特徴とする。

Claims

入退場の境界に設置され、隣接する磁界が一部重畳する重畳エリアの存在する高周波磁気フィールドをそれぞれ形成する第１及び第２のアンテナと、
前記第１のアンテナを介して、プリアンブル部、識別部及びデータ部を有する第１のパルスコード変調信号を所定の強度で送信するとともに、前記第２のアンテナを介して、プリアンブル部、識別部及びデータ部を有する第２のパルスコード変調信号を所定の強度で送信する発信部と、を備える親局と、
前記第１及び第２のパルスコード変調信号を受信すると自身のタグ識別情報を送信する子局であるＲＦタグと、を備え、
前記発信部は、
前記第１のアンテナから前記第１のパルスコード変調信号と、前記第２のパルスコード変調信号の前記識別部の信号を相殺する相殺信号とを出力することを特徴とする入退場管理システム。
前記発信部は、
所定周期毎に前記第１のパルスコード変調信号と前記相殺信号とを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の入退場管理システム。
前記相殺信号の送信強度は、
前記第１のパルスコード変調信号の送信強度より小さい
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の入退場管理システム。
前記第１及び／又は第２のアンテナは、入退場の境界に設置された扉枠を含むゲートに配設されたループ状アンテナである
ことを特徴とする請求項１に記載の入退場管理システム。
前記親局は、
前記ＲＦタグが送信する識別信号が、前記第１のパルスコード変調信号に対応するものであるか、前記第２のパルスコード変調信号に対応するものであるか、さらに、信号受信の順序に基づいて、前記ＲＦタグが、前記第１のアンテナの側から前記第２のアンテナの側に移動したのか、前記第２のアンテナの側から前記第１のアンテナの側に移動したのかを判別する判別部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の入退場管理システム。