JP2017085534A - 探索装置システム - Google Patents

Abstract

【課題】管理可能な子機の台数を増やした状況下においても、さらに親機と子機との間の受信時間を短くし、消費電力を抑えることができ、加えて電波の干渉・減衰等を防止することができる探索装置及び同システムを提供すること。【解決手段】第１の送信機能及び第１の受信機能を備えた親機と、それぞれが第２の送信機能及び第２の受信機能を備えた複数の子機と、前記親機と前記複数の子機のそれぞれとの間での通信の混信を防ぐための親機子機間混信防止手段と、前記親機から前記複数の子機のそれぞれへのウェイクアップ命令に応じて前記複数の子機のそれぞれからの応答信号間での混信を防ぐための子機子機間混信防止手段とを備える探索システム。

Description

本発明はたとえば探索装置システムに係り、特に親機と子機との間で電波通信を行う探索装置システムに関する。

近年、たとえば郵便、運輸業者においての集配作業においては、集配される荷物にタグを付してコンピュータによる荷物管理システムによって全体の管理が行われている。例えばタグに、配送先、荷物の内容等に関するデータやＩＤ情報を記録することにより、荷物の分類管理、集配作業を効率化することに貢献している。

更に、上記タグに発光素子や音声発生装置等を装備させておけば、電波によって管理情報を送信する親機からの送信によって、ピッキング（取り出し）されるべき荷物に付した子機であるタグが発光したり音声を発生し、作業員が容易にピッキングを行うことができる。

従来、電波を送信する親機と荷物に付した子機であるタグとで通信を行う場合、子機の電源として電池を用いることが多い。この場合、電池の消耗を少なくするため子機は常時受信をするのではなく、間欠的に受信を行っている。

例えば、通信手段の一つとしてよく知られているＷｉＦｉ（登録商標）を親機と子機との間の通信に用いた場合においては、たとえ間欠受信を行っても子機の消費電力が大きすぎて電池での利用は難しいという問題がある。

さらに、通信の手段としてビーコン信号を使ったものの中にラジオ、テレビのような同報通信が存在するが、これはラジオ局、テレビ局から顧客への一方的な通信であり、特定の機器への命令通信ではない。すなわち、子機から親機への子機の情報についての返信は行わない。

たとえば、特許文献１では子機は間欠受信を行っているのではなく、親機からのＬＦ帯送信電波の電磁結合によるエネルギーを電源として受信状態に入っている。この電磁結合によるエネルギー伝送のために、覆域が狭く多数の子機を管理することは難しい。

更に特許文献１では、比較的少数の子機を対象にしているので、複数の子機からの返信電波が重畳する確率が低く、複数の子機からの返信電波が重畳しないような積極的手段は講じていない。

特許文献２においては、子機の電力消費を抑えるため、子機を間欠受信させ、親機の送信タイミングと同期させている。しかし、厳密には記載が無いものの、図２、図５及びその関連記載から送受信には同一周波数が用いられているものと考えられる。

このため、親機からの命令送信、該命令に関連する子機からの返信、該返信の親機での受信は時間直列的に行われるため、多数の子機を探索、管理するためには大変時間がかかってしまう。

特開２００８−２１７４７７号公報 特開２０１０−１３６２７０号公報

これまでの技術もしくは技術的思想では、物流センターで活用した場合、ピッキングする物品のそれぞれに付けた子機への命令を親機から送信した場合、表示器の故障、もしくは電池切れなどによる動作不良の子機についてまでは管理しきれていなかった。物流センターにおいては子機の数が数千、数万個もある場合が多く、表示器が点灯しない子機について探す手間がかかり、さらに電池の寿命が短いために度々の電池交換を余儀なくされ、作業の効率が悪い問題が生じていた。

本発明はこうした従来技術上の問題点を解決するものであり、本体の安全性及び作業性を格段に向上させつつ、経済効率も格段に向上させることの可能な探索装置を提供することを課題とする。さらに具体的には、管理可能な子機の台数を増やした状況下においても、さらに親機と子機との間の受信時間を短くし、消費電力を抑えることができる探索装置及び同システムを提供することを課題とする。

また、電波を使用するために、使用環境によっては外来電波の混信や外来雑音の混入も予想され、これらの環境にあっても親機−子機間の受信時間を短縮化し、消費電力を抑制可能な探索装置及び同システムを提供することも課題とする。

また上述のように親機及び複数の子機間の信号送受信において予想される親機−子機間及び子機−子機間の電波干渉及び／もしくは通信障害を防止し、消費電力を抑制し且つ電力不足等の障害を回避し長期間の通信信頼性を確保できる探索装置システムを提供することを課題とする。

かかる課題を解決するため、本発明に係る探索装置システムは、第１の送信機能及び第１の受信機能を備えた親機と、それぞれが第２の送信機能及び第２の受信機能を備え間欠受信を行う複数の子機と、前記第１の送信機能を用いて前記親機から前記複数の子機宛に送信される第１の電波信号であって、一定時間経過後に前記複数の子機に係る前記第２の受信機能が同時に受信状態となるように命令する時間管理情報を含む第１の電波信号と、前記複数の子機が前記同時に受信状態になった際に前記第１の送信機能を用いて前記親機から前記複数の子機宛に送信される第２の電波信号であって、前記複数の子機のうちの特定の子機を識別する子機識別情報及び該特定の子機に対する動作命令並びに前記動作命令に対して前記特手の子機が前記親機に対して応答信号を送信すべき子機応答時間情報を含む第２の電波信号と、前記動作命令を受けた前記特定の子機から前記第２の送信機能を用いて前記親機宛に送信される応答信号を含む第３の電波信号と、前記親機と前記複数の子機のそれぞれとの間での通信の混信を防ぐための親機子機間混信防止手段と、前記親機から前記複数の子機のそれぞれへの動作命令に応じて前記複数の子機のそれぞれからの応答信号間での混信を防ぐための子機子機間混信防止手段とを備えることを特徴とする。

上記の構成において、前記親機子機間混信防止手段は、前記第１の送信機能と前記第２の受信機能との間で通信するための第１の周波数帯域と、前記第２の送信機能と前記第１の受信機能との間で通信するための第２の周波数帯域とが相互干渉を実質的に起こさない特定距離だけ分離されたものであり、前記子機子機間混信防止手段は、前記特定の子機において前記動作命令に相当する動作が実行されると共に前記特定の子機から前記子機応答時間情報に係る応答時間にて前記第３の電波信号を送信するに当たり前記複数の子機間で前記子機応答時間情報を異ならしめるものであるとしてもよい。

すなわち、まず、親機からの信号を受信した子機は親機に対して信号を受信した旨を応答する信号を返す。この場合、多数の子機から一斉に親機に対して応答信号が返されると親機からの（指令）信号と子機からの上記応答信号との間で一方が他方のジャミングとなる可能性があるのを防ぐため、親機子機間混信防止手段を採用する。親機子機間混信防止手段としては、たとえば親機からの（指令）信号に用いる周波数帯域と子機からの応答信号に用いる周波数帯域とを異ならしめる。親機子機間混信防止手段を採用することによって、親機からの信号と子機からの応答信号とが混信をしないこととなるため、親機−子機間の管理情報の流通をスムーズに進行させることができる。これは、子機の数が大きくなるほど効果的である。なお、親機子機間混信防止手段としては、上記に限られず、たとえば物理的に親機子機間の通信の混信を起こさせないような物理的離隔物を配置するなどしてもよい。

上記親機子機間混信防止手段が採用された場合であっても、たとえば子機の数が大きな場合（たとえば百〜数千等）等には、多数の子機から一斉に応答信号が親機に対して送信される事態が想定される。この場合には、ある子機からの応答信号と別の子機からの応答信号とが送信される周波数帯域を同じものとしているので、当該ある子機からの応答信号と当該別の子機からの応答信号とがジャミングを起こす可能性がある。特に、親機、子機の位置関係が常に変動する物流現場ではこの可能性が高い。そこで子機―子機間の混信を防止するために子機子機間混信防止手段を採用する。子機子機間混信防止手段としては、ある子機からの応答信号と別の子機からの応答信号とを送信するタイミングを異ならしめる。子機子機間混信防止手段を採用することによって、ある特定の時点では（多数ある中の）特定の一子機からの応答信号のみが親機にて受信されることとなるため、子機−子機間のジャミングを起こさせないようにすることができる。これは、子機の数が大きくなるほど効果的である。なお、子機子機間混信防止手段としては、上記に限られず、たとえば物理帝に子機子機間の通信の混信を起こさせないような物理的離隔物を配置するなどしてもよい。

システム的には、子機子機間混信防止手段としては、親機から子機に対する信号発信においてその情報のなかに全ての子機に対して親機への返信信号の発信する時間を子機ごとに変えることを指定するアルゴリズムを内包するようにすればよい。

より詳細には、次のようなメカニズムになる。すなわち、本発明の探索装置システムでは、親機からの電波信号によって、物品の中から特定の物品を探し出す探索装置において、上記親機からの電波信号には時間管理情報を含んでおり、親機と複数の子機との間で、ある一定時間経過後に上記親機と上記複数の子機とが同期状態となる構成をとっている。

電波信号を親機から複数回にわたって子機あてに送信した場合、その信号は間欠受信を繰り返す子機がどの時点で受信するかはわからないが、受信した時点からある時刻経過後に再度受信状態に入れとの指示が入っている時間管理情報を受信したこととなる。

多数ある子機の間欠受信タイミングにより、上記のそれぞれの子機が受信した時刻によって、時間管理コマンド中の再受信のため時間管理情報は異なるが、再受信は同じ時刻になるよう設定されている。これにより、全子機が同時刻に受信状態になることが可能となり、親機と子機との同期をとることができる。

親機からの信号は逐次子機に対して発信されるが、その信号を受信する子機はおびただしい数（本文では通常１万個以上の数を表現する。）が存在しており子機側が一斉に受信し且つ一斉に信号を親機に返信した場合は、電波信号の混乱を生ずる。よって、親信号の電波周波数と子機の発信信号の電波周波数は相違するように設定されている。

しかしその場合もおびただしい数の子機側が一斉に信号返信したのでは、電波干渉及び障害の原因となるため、本発明に係る探索装置システムは、親機からの送信信号において子機に対する信号返信時間を子機ごとに変更して設定されている。つまりいわゆる体止して眠っていた子機を起こし返信する時間を親機側から指定するアルゴリズムを有することにより、子機の親機に対する信号返信のタイミングが一次に重畳することのないよう設定されている。つまり親機の子機返信信号を受信する時間に時間差を設けて電波干渉を予め回避する仕組を有していることになる。

これは、単に親機からの他の個別子機への信号に何らかの返信の目的のため時間を指定する技術とは課題としての意味合いが明らかに相違する。本発明に係る探索装置システムは、少数の親機に対するおびただしい数の子機との信号送受信の１対多システムを前提としており、この場合はおびただしい数の子機に対してそれぞれ個別に特定の返信時間を指定することが目的ではない。逆におびただしい数の子機からの一斉同時返信という偶然の事態から発生する電波干渉及び電波障害を予め回避するためのものであり、個々の返信時間を他の目的のために個別指定することとは課題を異にする。つまり本発明は、上記のようなアルゴリズムを信号送受信プログラムに予め内在させることによって電波干渉・電波障害の危険を自動的に回避することを目的とした１対多の信号送受信における混信防止手段を内包していることに特別の技術的意義がある。

上記の構成を備える探索装置システムにおいては、前記第１の受信機能は互いに特定距離離隔して配置される複数の受信機を備えることができる。

親機が子機からの一斉送信される信号を受信する場合、電波干渉によって子機送信電波が減衰又は消滅し、親機による信号受信に支障を来すことがある。例えば、子機Ａから発信された信号と子機Ｂから発信された信号が外部環境により電波干渉を起こし打ち消し合うことがある。発生確率としては低いもののこのような信号減衰が発生すると親機は正確な子機からの情報を受信することができずシステムの運営に支障が生ずることとなる。

このような事態を回避するため、本発明に係る探索装置システムの親機通信モジュールには、親機受信用アンテナとなる受信モジュールを第１受信モジュール及び第２受信モジュールのように受信モジュールを複数台設置する構成をとることができる（図５参照）。

つまり本発明に係る探索装置システムの親機通信モジュールは、第１受信モジュールと第２受信モジュールとの間隙が「特定距離」を離隔して設置されている。一般的に複数台のアンテナにおいて電波を受信する場合、電波干渉による受信減衰を回避するため、受信電波の波長λに応じた距離を離隔して設置する場合があり、例えばその波長は１／２×λ以上とも言われている。このような離隔距離は、いわゆる電波の谷間の打消しを防止するのに必要な距離とされている。

本発明は、上記のように親機通信モジュールの受信アンテナである受信モジュールを複数台一定距離だけ離隔して設けることにより、おびただしい数の子機からの一斉送信される信号を電波干渉等の障害を受けずに全て正確に受信するために必要な受信形態を採用している。

例えば広大な敷地を有する倉庫内において、おびただしい数の子機モジュールが載置されている場合、親機及び子機の情報通信・信号通信において、親機は子機からの信号を全て正確に受信するためには、親機の信号受信のための受信モジュールは一定の間隔を置いた天井等に複数台設ける場合がある。これは広い倉庫敷地内には敷地形状等の都合による柱や壁が存在しており、これらは上記の親機及び子機の信号通信のための電波障害の原因となる。

親機の受信モジュールを倉庫内敷地形態に応じて必要な場所に必要な数を設置することは公知の技術であるが、このような場合も、本発明の一実施形態に係る探索装置システムの親機通信モジュールは、これら個々の通信モジュールにおいても第１受信モジュール及び第２受信モジュールのように複数の受信モジュールを個々の受信モジュールが持ち合わせていることにより、倉庫内形状による電波障害・電波減衰による受信妨害をも重畳して回避することができる。これらの複数台親機受信モジュールによる子機からの送信信号は、連接されたコンピュータにより連動して処理されるため全体のシステム運用にかなうものとなることは言うまでもない。また親機を複数台用いても同様に連接されたコンピュータにより総合的に情報処理することもできる。

上記の構成を備える探索装置システムにおいては、本前記複数の子機は前記親機からの電池残量指示命令を受けると自機の電池残量が一定量以下である場合には残量の少量である旨を通報する通報機能を発動させることとしてもよい。

これを実現するために、たとえば、親機の一定信号の発信により個々の子機が電池残量を確認し一定の電池残量になったことを掲示するシグナル（発光等）を発するプログラムを内在させてもよい。

子機が機能を発揮するための電力を内部に長期に渡り維持できることが本発明の一つの重要な部分であり、親機と子機との信号通信のための電力の長期確保を目的に送受信のアルゴリズムもいわゆる眠った時間（休止時間）設定等に見られるように消費電力のミニマム化の仕組みが設定されていることは既に記載した。

しかし、個々の子機の電気残量を例えばセルフチェック時等に任意に把握確認できることは非常に重要である。もし認知できずに子機の電池が切れた場合は、子機には信号発信能力がないことから電池切れそのものの情報発信すらできなくなり、おびただしい数のなかの不明な電池切れ子機として埋没してしまう。

本発明においては多数の子機との通信を長期に渡り確保するための前提である機能として電池残量確認機能を確保し、親機との信号通信のなかで確認できるプログラムを有する。例えばＬＥＤの発光は上記機能のひとつの掲示手段であり、本発明における本質的特長は予め親機及び子機との通信手段によって電池残量を確認し対応できる機能をアルゴリズムの中に組み入れてプログラム化していることにある。これは例えば単なる通信機器における１対１の情報通信においてお互いの電池残量を把握するプログラムを有しその機能を単に発揮できることとは課題及び意味合いが相違する。本発明である探索装置システムにおいては、おびただしい数である子機との多対多の長期情報通信の信頼性確保を大前提としているため、予め保有すべき必要機能として前提条件とすべき課題に対する特別な技術的特長なのである。

上記構成において、前記親機からの動作命令には、子機が応答すべき応答周波数チャンネルの情報が含まれているようにすることもできる。

また、上記構成において、前記親機は前記複数の受信周波数チャンネルを順次受信して雑音や混信の少ない周波数チャンネルを捜索する機能を有するようにすることもできる。

さらにまた、上記構成において、前記動作命令には、表示器点灯命令、音響発生命令、振動発生命令、デジタル表示命令、応答周波数チャンネル指定、電池残量送信命令、命令応答時間、確認送信命令の少なくともいずれか一つが含まれるようにすることもできる。

上記各子機ごとの送信タイミングを設定することにより、親機は応答すべき子機が多数でも各応答信号が重畳することなく受信できることとなる。

子機は一斉に受信状態に入ったときに、上記親機からの電波信号に含まれる各命令を受け取ることができる。子機は受け取ってから自分あての電波信号であればその内容に従って子機を動作させる。例えば表示器点灯情報があれば点灯を行う。自分あてのコマンドがなければ、間欠受信状態に移行することになる。

上記のような動作により、子機の受信状態時間を最小限にすることができるため、消費電力の大幅な削減を可能にすることができる。

更に、本発明の探索装置システムには、親機には、異なった周波数を送信できる送信機と異なった周波数チャンネルを受信できる受信機が備えられる。同様に、子機の送信機、受信機も異なった周波数チャンネルを送信、受信することができる。これにより、後述するように親機から子機あてに送る信号と、子機から送信される信号とが重畳干渉することを防ぐことができると共に多数の子機の管理を短時間で行うことができる。

本発明に係る探索装置では、数千、数万台もの子機への命令に時間情報を含んだ命令を用いることにより、全子機をある時間に一斉に受信状態にすることができ、子機から親機への返信は、電波重畳障害が起こらないように時間制御された返信をすることができる。

さらに、親機からの命令を受信した子機は、表示器点灯や音声発生動作等を行うだけではなく、動作実施の確認や電池の残量についての情報を親機に送り返すことができる。

これにより、動作不良の子機を探す手間が省けるため数千、数万もの子機の管理が容易になる。作業性を考えたときには多数の子機の動作状況の確認は管理上必須要件である。

また、時間管理コマンドにより親機と子機とが同期状態になり、その状態で例えば表示器点灯動作の信号を受け取ることができることから子機が無駄に受信状態になっている時間がなくなり、子機の間欠受信状態を長くすることができ、消費電力の削減が実現される。

従来の通信では受信と送信とは同じ周波数チャンネルで行うことが通常であったが、本発明では、たとえば親機と子機の電波通信にＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のような複数周波数チャンネルを使用できる規格を用い、周波数干渉が起こらないように周波数チャンネル間アイソレーションが取れており、親機は命令信号送信、返信信号受信に異なる周波数チャンネルを用いることができ、親機からの命令電波信号と子機からの返信電波信号とは周波数チャンネルの違う信号を発信させることにより、送信時の周波数と、受信時の周波数との干渉を抑えることができ、質問信号と応答信号が重畳するような電波障害を防止することができる。

更に、親機は送信周波数チャンネルと受信周波数チャンネルを別にすることにより同時送受信ができるため、ある子機に命令送信を行うと同時並列に、別の子機からの返信受信を行うことができ、親機に複数の送信機と受信機を備えれば更に同時並列処理を行うことができ、処理時間の短縮と同時に省電力化が達成できる。

従って本発明は、従来では実現し得なかった、数千、数万個の子機の制御、さらに従来問題となっていた多大な電力消費、不具合子機の管理に対して、解決策が与えられることとなる。

本発明の第１の実施形態に係るシステム構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る子機一斉受信のシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態に係る子機から親機への返信シーケンス図である。 本発明の第１の実施形態に係る異なる周波数による子機返信のシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムの親機通信モジュールの概念図である。

以下、図面を参照して本願発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

図１は本発明の実施形態に係るシステム構成例を示す図である。同図に示されるように、本システムは、単数または複数の親機Ｍと複数の子機Ｓ１〜ＳＮから構成されている。子機Ｓ１〜ＳＮは、例えば物流センターのピッキングされる物品に取付けられ、内蔵電池ｓ０１にて動作する。

親機Ｍはピッキングすべき物品を管理するため中央ユニット（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（以下「ＣＰＵ」と略））と周辺回路とを備えた制御装置ｍ０８と同制御装置ｍ０８にて制御される送信機ｍ０４と同送信機用送信アンテナｍ０６及び同制御装置にて制御される受信機ｍ０５と同受信機用受信アンテナｍ０７とを備えて構成されている。

なお、送信と受信を交互に行う場合は、送信アンテナｍ０６及び受信アンテナ０７は共通とし、切換え利用できることは公知の技術である。

親機Ｍの制御装置ｍ０８のコントロールは、制御装置ｍ０８中に表示器を含むコントローラを設けても良いし、汎用のパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」と略）ｍ０２やタブレットのような端末装置ｍ０３と連接してもよい。更に、物流センター全体を統合制御している中央制御装置ｍ０１と有線または無線等で連接することもできる。

また、親機は常時作動している場合が多いので電池駆動より商用電源駆動の方が望ましい。そのため、図１では電源部の図示を省略している。

Ｓ１〜ＳＮの子機は全て同じ構成で、ＣＰＵ及び周辺回路から成る制御装置ｓ０５と同制御装置ｓ０５にて制御される送信機ｓ０７と同送信機用送信アンテナｓ０９及び同制御装置にて制御される受信機ｓ０６と同受信機用受信アンテナｓ０８と同じく制御装置ｓ０５にて制御される発光素子から成る表示装置ｓ０２と同じく同制御装置ｓ０５にて制御される音声発生装置ｓ０３と同じく同制御装置ｓ０５にて制御される振動発生装置ｓ０４及び子機Ｓ１全体の電源としての電池ｓ０１を備えて構成されている。表示装置ｓ０２は親機Ｍからの命令により間欠点灯したり、文字や図形を表示することも可能である。

子機Ｓ１〜ＳＮも、同時送受信をしない場合は送信アンテナｓ０９と受信アンテナｓ０８を共通として、切換え使用することができる。

図２は、本発明の特徴である親機からの送信指令により全子機が一斉に受信状態となる状態を説明するシーケンス図である。図２では、親機Ｍからの送信信号ＭＴと、管理されるＮ個の子機Ｓ１〜ＳＮは説明を分かり易くするため、Ｓ１Ｒ，Ｓ２Ｒ，Ｓ３Ｒ，ＳＮＲとして受信状態を示す。

子機Ｓ１〜ＳＮは、親機からの送信信号を受信するまでは時間間隔Ｌにて間欠受信を繰返している。各子機の間欠受信間隔は略Ｌなる時間間隔であるが、そのタイミングは図２に示す通り各子機ばらばらである。

上記の状態で、親機Ｍの送信信号ＭＴは全子機共通の命令であり、送信間隔ｔ時間でＬ時間以上送信される。親機からの送信信号ＭＴは、図２の送信信号ＭＴの拡大図にある如く、それぞれのタイミングで子機の再受信すべき時間情報を含んでいる。例えば最初の送信ではＴ時間後に再受信せよとの情報であり、次の送信信号ではＴ−ｔ時間後に、更に次の送信ではＴ−２ｔ時間後に、更に次の送信ではＴ−３ｔ後に送信せよとの情報を含んでいる。

次に、子機の受信状況を説明する。子機１の受信状態Ｓ１Ｒは、間欠受信状態を繰返しているので親機Ｍからの送信信号ＭＴの５番目を受信して間欠受信を休止し、Ｔ−４ｔ時間後に再受信を開始する。同様に、子機Ｓ２は親機からの最初の信号を受信してＴ時間後に再受信を開始し、子機Ｓ３はＴ−３ｔ時間後に再受信を開始し、子機ＳＮはＴ−７ｔ時間後に再受信を開始し、親機からの送信開始後Ｔ時間の時刻ｔ１時点で全子機が受信状態となる。

上記説明のように、全子機が一斉に受信状態になった時刻ｔ１時点で、親機から各個別の子機にピッキングのための命令を送信することとなる。図３は、図２と同じく親機Ｍの送信信号ＭＴと親機の受信状況ＭＲ、子機Ｓ１の受信状況Ｓ１Ｒと送信信号Ｓ１Ｔ，同様に子機Ｓ２の受信状況Ｓ２Ｒと送信信号Ｓ２Ｔ，子機Ｓ３の受信状況Ｓ３Ｒと送信信号Ｓ３Ｔ，子機ＳＮの受信状況ＳＮＲと送信信号ＳＮＴを示している。

説明を分かり易くするために、子機Ｓ１〜ＳＮの内Ｓ１とＳ２のみに表示器点灯等の命令を出し、その他の子機は間欠受信を繰返す命令を行う例とする。親機Ｍは時刻ｔ１から各子機ごとに識別情報と作動命令及び返信時間情報を含んだ信号を送信する。

図３においては、子機Ｓ１が命令を受信し、命令に従った動作を行い、親機からの命令に含まれる返信時間情報Ｔ１時間後に命令実行確認等の確認信号を送信する。この確認信号のタイミングに合わせて親機は受信状態になるので確実に親機に受信される。

同様に、子機Ｓ２は親機からの命令を受信すると、命令に従って動作を行い、親機からの命令に含まれる返信時間情報Ｔ２時間後に命令実行確認等の確認信号を送信する。親機Ｍは子機への命令送信を行った後受信状態に入り、図３の例では子機１と子機２への命令に対する返信を受信後別の子機に対する命令を時刻ｔ２から開始する。

図３の例では、子機３への命令は間欠受信に入れとの命令であったので、子機３は間欠受信を繰り返すこととなる。また、子機ＳＮはまだ命令を受信できていないので一定時間ｒ経過後に自動的に間欠受信状態を繰り返し親機からの更なる命令を待つこととなる。

以上の図２、図３の説明では親機の送信および受信周波数チャンネルと子機Ｓの受信および送信周波数チャンネルがすべて等しい場合の例であり、親機Ｍは送信完了後に受信状態となるよう時間直列的な動作をしている。

図４は、本発明の特徴である送受信に異なった周波数を用いた場合で、親機Ｍの送信周波数チャンネルｆ１と子機の受信周波数チャンネルｆ１が等しく、親機Ｍの受信周波数チャンネルｆ２と子機の送信周波数チャンネルｆ２が等しい場合の例である。

本発明の無線に用いられるセンサーネットワークは、上記の如く周波数チャンネルｆ１と周波数チャンネルｆ２は、周波数干渉が起こらないよう十分アイソレーションが取れている規格を用いている。物品探索においては、伝送情報が比較的少ないためＺｉｇＢｅｅ規格等が望ましいであろう。

すなわち、親機Ｍは子機１への送信が終わった時点（ｔ１からＴ’１時間後）から直ちに受信状態に入り子機１からの返信を受信後は、引き続き子機２への返信時間命令Ｔ’２時間後から子機２の返信を受信する。かくのごとく動作することにより親機Ｍは送信と受信を時間並列に行うことができ、子機探索時間を短縮することができる。なお、子機Ｓ３と子機ＳＮについては図３と同様である。

図４から判る通り、送信周波数チャンネルと受信周波数チャンネルを違えることにより、親機からの送信と親機の受信を並列に処理できているが、親機は子機１と子機２を時間直列的に受信している。

上記を更に発展させ、親機Ｍに複数の送信機と受信機を備え、例えば２台の送信機Ｔａ，Ｔｂ、２台の受信機Ｒｃ，Ｒｄを備え、Ｔａの送信周波数をｆａ、Ｔｂの送信周波数ｆｂ、Ｒｃの受信周波数をｆｃ、Ｒｄの受信周波数をｆｄ、とし、子機としては受信周波数ｆａ、送信周波数ｆｃの複数グループＡと受信周波数ｆｂ、送信周波数ｆｄの複数グループＢとする。このような構成とすれば、グループＡとグループＢを同時に別々に図４のように管理することができる。もちろん、親機に更に送信機と受信機を増やせば子機同時探索数を大幅に増加することができる。

本発明の探索装置を実際環境で使用する場合、環境によって外来電波の混信や電波雑音の混入が予想される。このため親機は、子機への命令送信前に受信周波数チャンネルを順次捜索受信して混信や外来雑音の少ない周波数チャンネルを選択し、子機の返信周波数チャンネルとする機能を有する。

一方、親機から子機探索送信が送信されたのちに混信等が起こった場合は予め設定しておいた周波数チャンネルに移動しても良く、子機は同様にあらかじめ設定された周波数チャンネルを捜索受信して親機からの命令を受信することもできる。

本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムは、親機Ｍから子機に対する信号発信においてその情報のなかに全ての子機に対して親機への返信信号の発信する時間を子機ごとに変えることを指定する仕組み（特定情報を持たせる、或いはこれを自動的に処理するアルゴリズムを組み込むことを含む。以下同じ。）を内包している。これは例えば子機の信号受信時が子機ごとにランダムに設定されているいわゆる休止時間の切れ間に該当することから生じる場合と、子機ごとに変身信号発信時間を変えて予めプログラミングすることから生じる場合との両方を含む。

親機からの信号は逐次子機に対して発信されるが、その信号を受信する子機はおびただしい数が存在しており子機側が一斉に受信し且つ一斉に信号を親機に返信した場合は、電波信号の混乱を生ずる。よって、親信号の電波周波数と子機の発信信号の電波周波数は相違するように設定されていることはもちろんである。

しかしその場合もおびただしい数の子機側が一斉に信号返信したのでは、子機同士の電波干渉及び障害の原因となるため、本発明の一実施形態に係る探索装置システムは、親機からの送信信号において子機に対する信号返信時間を上記のように子機ごとに変更して設定されている。例えば、いわゆる休止時間の子機を起こし返信する時間を親機側から指定する仕組みを有することにより、子機の親機に対する信号返信のタイミングが一次に重畳することのないよう設定されている。

また上記に加え、いわゆる子機の起きる時間が子機ごとにランダムであることからも変身信号の発信時間をランダムにすることにも寄与している。つまり親機の子機返信信号を受信する時間に時間差を設けて電波干渉を予め回避するプログラムを有している。

これは、単に親機からの他の個別子機への信号に何らかの返信の目的のため時間を指定する技術とは課題としての意味合いが相違する。本発明に係る探索装置システムは、少数の親機に対するおびただしい数の子機との信号送受信の１対多システムを前提としており、おびただしい数の子機からの一斉同時返信という偶然の事態から発生する電波干渉及び電波障害を予め回避するため、上記のような重畳するア仕組みを信号送受信機能に予め内在させることに技術的な意義がある。

これは、おびただしい数の子機に対してそれぞれ個別に特定の返信時間を指定する技術とは目的が相違する。個々の返信時間を他の目的のため個別指定するものとは課題を異にするものである。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムの親機通信モジュールの概念図である。

同図に示すように、本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムの親機通信モジュールは、基板アンテナ１５を有する第１受信機１２及び第２受信機１３、送信機１４、制御基板部１６を具備して構成される。第２受信機１３及び送信機１４は、制御基板部１６ａを介して制御基板部１６ｂに接続されている。また制御基板部１６ｂはＬＡＮケーブルを介して制御用コンピュータ１８に連接している。

図５に示すように本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムの親機通信モジュールの特長は、第１受信機１２及び第２の受信機１３のように受信機を複数有し、第１受信機１２と第２受信機１３は特定距離ｄだけ離隔して配置されている。

一般的に複数台のアンテナにおいて電波を受信する場合、電波干渉による受信減衰を回避するため、受信電波の波長λに応じた距離を離隔して設置する場合があり、例えばその波長は１／２×λ以上とも言われている。このような離隔距離は、いわゆる電波の谷間の打消しを防止するのに必要な距離とされている。

図５に示すように、本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムの親機Ｍと子機１１との信号通信は無線の電気通信によって成される。また親機受信モジュール１０はＬＡＮケーブル１７を介して複数連接することができる。これらは制御用コンピュータ１８によって総合的にコントロール制御されている。

例えば、親機通信モジュール１０が子機１１からの一斉送信される信号を受信する場合、電波干渉によって子機送信電波が減衰又は消滅し、親機通信モジュール１０による信号受信に支障を来すことがある。稀に子機１１Ａから発信された信号と子機１１Ｂから発信された信号が外部環境により電波干渉を起こし打ち消し合うことがある。発生確率としては低いもののこのような信号減衰が発生すると親機は子機からの正確な情報を受信することができずシステムに支障が生ずることとなる。

本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムの親機通信モジュールは、このような事態を回避する。本発明は、上記のように親機通信モジュール１０の受信アンテナである受信機１２及び１３を、複数台特定距離ｄを離隔して設けることにより、おびただしい数の子機からの一斉送信される信号を電波干渉等の障害を受けずに全て正確に受信することができる。

例えば広大な敷地を有する倉庫内において、おびただしい数の子機モジュールが載置されている場合、親機及び子機の情報通信・信号通信において、親機は子機からの信号を全て正確に受信するためには、親機の信号受信のための受信モジュールは一定の間隔を置いた天井等に複数台設ける場合がある。これは広い倉庫敷地内には敷地形状等の都合による柱や壁が存在しており、これらは上記の親機及び子機の信号通信のための電波障害の原因となる。

よって、図５に示すような親機の受信モジュールを倉庫内敷地形態に応じて必要な場所に必要な数を設置することは公知の技術であるが、このような場合も、本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムの親機通信モジュール１０は、これら個々の通信モジュールが第１受信モジュール１２及び第２受信モジュール１３のように複数の受信モジュールを個々に持ち合わせていることにより、倉庫内形状等によって発生する電波障害・電波減衰による受信妨害をも重畳して回避することができる。

これらの複数台親機受信モジュールによる子機からの送信信号は、図５に示すように連接されたコンピュータにより連動して処理されるため全体のシステム運用にかなうものとなることは言うまでもない。また親機を複数台用いても同様に連接されたコンピュータにより総合的に情報処理することができる。

本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムは、親機の一定信号の発信により個々の子機が電池残量を確認し一定の電池残量になったことを掲示するシグナルを発するプログラムを内在させており、例えば個々の子機がその電池残量が一定値以下になった場合はＬＥＤランプが発光する。

子機は機能を発揮するための電力を内部に長期に渡り維持しなければならないが、その電池は永久ではない。子機は、いわゆる眠った状態（休止状態）であっても親機からの特定信号に対して定期的に応答できることが本発明の一つの重要な部分である。個々の子機の電気残量をセルフチェック時等に任意に把握確認できることは非常に重要である。もし認知できずに子機の電池が切れた場合は、子機には信号発信能力がないことから電池切れの情報発信すらできなくなり、おびただしい数のなかの不明な電池切れ子機として埋没してしまう。

本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムは、システムが一斉に休止した際、セルフチェックとして親機Ｍが子機に対して電池残量チェック支持の信号を発信する。子機は定時に受信し自らの電池残量を把握して一定値量以下になった場合はＬＥＤランプを点灯させる。倉庫内でこのＬＥＤランプが点灯した子機は作業者によって電池交換が行われる。

上記ＬＥＤランプの点灯はひとつの例示手段であって、何らかの方法をもって電池残量が不足値に達したことを子機が明示できればよいことは言うまでもない。音波、通信信号、振動等であってもよい。本発明における本質は予め親機及び子機との通信手段によって電池残量を確認し対応できる機能を仕組みを有することにある。

上記機能は、単なる通信機器における１対１の情報通信においてお互いの電池残量を把握する機能を有することとは意味合いが大きく相違する。本発明である探索装置システムにおいては、おびただしい数である子機との多対多の長期情報通信の確保を大前提としているため、個別機器の単なる電池残量の把握機能を有することとは違い、予めおびただしい子機の電池残量を時間的にも空間的にもランダムにセルフチェックでき、情報発信できる機能を必要前提条件として備えることを特別な技術思想とするものである。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更して実施することも可能である。これらは全て本技術思想の一部である。

上述したように本願に係る探索装置システムによれば、数千、数万台もの子機への命令に一斉受信時間、返信時間、返信周波数チャンネル等の命令を用いることにより、全子機がある決まった時間に一斉受信ことができ、子機から親機に向う返信は電波障害が起こらないように時間制御、周波数チャンネル制御によって返信することができる。

さらに、親機から一斉受信時間、個別返信時間情報を受け取った子機は、表示器点灯等の動作を行うだけでなくて、自身の持っている電池の残量についての情報を親機に送り返すことができる。これにより、不具合箇所のある子機を探す手間が省けて数千、数万もの子機の管理が容易になる。

また、一斉受信時間命令により子機が同期状態になり、その状態で各子機への動作命令を受け取ることができるため、子機が無駄に受信状態に止まる時間が極小になり、子機の消費電力の削減が可能となり、子機の電池の長寿命が実現できる。

親機に複数の送信機と受信機を備えることにより、作業区分ごと或いは作業者ごとの並列管理を容易に行うことが可能となる。したがって本発明は、単なる探索装置に限定されることなく、広く多数の物品探索に関連するあらゆる産業に対して大きな有益性をもたらすものである。本発明の産業上の利用可能性は広く、産業界への展開が大きく期待できる。

ｆ１，ｆ２，ｆａ〜ｆｄ：周波数チャンネル
Ｌ：時間間隔
Ｍ：親機
ＭＴ：送信信号
ｍ０１：中央制御装置
ｍ０２：パーソナルコンピュータ
ｍ０３：携帯端末装置
ｍ０４：送信機
ｍ０５：受信機
ｍ０６：送信アンテナ
ｍ０７：受信アンテナ
ｒ：一定時間
Ｓ１〜ＳＮ：子機
ｓ０１：内蔵電池
ｓ０２：表示装置
ｓ０３：音声発生装置
ｓ０４：振動発生装置
ｓ０５：制御装置
ｓ０６：受信機
ｓ０７：送信機
ｓ０８：受信アンテナ
ｓ０９：送信アンテナ
１０：親機通信モジュール
１１：子機
１２：第１受信機
１３：第２受信機
１４：送信機
ｄ ：特定距離（受信機間隙）
１５：基板アンテナ
１６ａ：制御基板部
１６ｂ：制御基板部
１７：ＬＡＮケーブル
１８：コンピュータ

かかる課題を解決するため、本発明に係る探索装置システムは、第１の送信機能及び第１の受信機能を備えた親機と、それぞれが第２の送信機能及び第２の受信機能を備え間欠受信を行う複数の子機と、前記第１の送信機能を用いて前記親機から前記複数の子機宛に送信される第１の電波信号であって、一定時間経過後に前記複数の子機に係る前記第２の受信機能が同時に受信状態となるように命令する時間管理情報を含む第１の電波信号と、前記複数の子機が前記同時に受信状態になった際に前記第１の送信機能を用いて前記親機から前記複数の子機宛に送信される第２の電波信号であって、前記複数の子機のうちの特定の子機を識別する子機識別情報及び該特定の子機に対する動作命令並びに前記動作命令に対して前記特定の子機が前記親機に対して応答信号を送信すべき子機応答時間情報を含む第２の電波信号と、前記動作命令を受けた前記特定の子機から前記第２の送信機能を用いて前記親機宛に送信される応答信号を含む第３の電波信号と、前記親機と前記複数の子機のそれぞれとの間での通信の混信を防ぐための親機子機間混信防止手段と、前記親機から前記複数の子機のそれぞれへの動作命令に応じて前記複数の子機のそれぞれからの応答信号間での混信を防ぐための子機子機間混信防止手段とを備えることを特徴とする。

上記親機子機間混信防止手段が採用された場合であっても、たとえば子機の数が大きな場合（たとえば百〜数千等）等には、多数の子機から一斉に応答信号が親機に対して送信される事態が想定される。この場合には、ある子機からの応答信号と別の子機からの応答信号とが送信される周波数帯域を同じものとしているので、当該ある子機からの応答信号と当該別の子機からの応答信号とがジャミングを起こす可能性がある。特に、親機、子機の位置関係が常に変動する物流現場ではこの可能性が高い。そこで子機―子機間の混信を防止するために子機子機間混信防止手段を採用する。子機子機間混信防止手段としては、ある子機からの応答信号と別の子機からの応答信号とを送信するタイミングを異ならしめる。子機子機間混信防止手段を採用することによって、ある特定の時点では（多数ある中の）特定の一子機からの応答信号のみが親機にて受信されることとなるため、子機−子機間のジャミングを起こさせないようにすることができる。これは、子機の数が大きくなるほど効果的である。なお、子機子機間混信防止手段としては、上記に限られず、たとえば物理的に子機子機間の通信の混信を起こさせないような物理的離隔物を配置するなどしてもよい。

しかしその場合もおびただしい数の子機側が一斉に信号返信したのでは、電波干渉及び障害の原因となるため、本発明に係る探索装置システムは、親機からの送信信号において子機に対する信号返信時間を子機ごとに変更して設定されている。つまりいわゆる休止して眠っていた子機を起こし返信する時間を親機側から指定するアルゴリズムを有することにより、子機の親機に対する信号返信のタイミングが一時に重畳することのないよう設定されている。つまり親機の子機返信信号を受信する時間に時間差を設けて電波干渉を予め回避する仕組を有していることになる。

上記の構成を備える探索装置システムにおいては、前記複数の子機は前記親機からの電池残量指示命令を受けると自機の電池残量が一定量以下である場合には残量が少量である旨を通報する通報機能を発動させることとしてもよい。

本発明においては多数の子機との通信を長期に渡り確保するための前提である機能として電池残量確認機能を確保し、親機との信号通信のなかで確認できるプログラムを有する。例えばＬＥＤの発光は上記機能のひとつの掲示手段であり、本発明における本質的特長は予め親機及び子機との通信手段によって電池残量を確認し対応できる機能をアルゴリズムの中に組み入れてプログラム化していることにある。これは例えば単なる通信機器における１対１の情報通信においてお互いの電池残量を把握するプログラムを有しその機能を単に発揮できることとは課題及び意味合いが相違する。本発明である探索装置システムにおいては、おびただしい数である子機との多対多の長期情報通信の信頼性確保を大前提としているため、予め保有すべき必要機能として前提条件とすべき課題に対する特別な技術的特徴なのである。

すなわち、親機Ｍは子機Ｓ１への送信が終わった時点（ｔ１からＴ’１時間後）から直ちに受信状態に入り子機Ｓ１からの返信を受信後は、引き続き子機Ｓ２への返信時間命令Ｔ’２時間後から子機Ｓ２の返信を受信する。かくのごとく動作することにより親機Ｍは送信と受信を時間並列に行うことができ、子機探索時間を短縮することができる。なお、子機Ｓ３と子機ＳＮについては図３と同様である。

しかしその場合もおびただしい数の子機側が一斉に信号返信したのでは、子機同士の電波干渉及び障害の原因となるため、本発明の一実施形態に係る探索装置システムは、親機からの送信信号において子機に対する信号返信時間を上記のように子機ごとに変更して設定されている。例えば、いわゆる休止時間の子機を起こし返信する時間を親機側から指定する仕組みを有することにより、子機の親機に対する信号返信のタイミングが一時に重畳することのないよう設定されている。

また上記に加え、いわゆる子機の起きる時間が子機ごとにランダムであることからも返信信号の発信時間をランダムにすることにも寄与している。つまり親機の子機返信信号を受信する時間に時間差を設けて電波干渉を予め回避するプログラムを有している。

図５に示すように本発明の第１の実施形態に係る探索装置システムの親機通信モジュールの特徴は、第１受信機１２及び第２の受信機１３のように受信機を複数有し、第１受信機１２と第２受信機１３は特定距離ｄだけ離隔して配置されている。

Claims (7)

1. 第１の送信機能及び第１の受信機能を備えた親機と、
   それぞれが第２の送信機能及び第２の受信機能を備え間欠受信を行う複数の子機と、
   前記第１の送信機能を用いて前記親機から前記複数の子機宛に送信される第１の電波信号であって、一定時間経過後に前記複数の子機に係る前記第２の受信機能が同時に受信状態となるように命令する時間管理情報を含む第１の電波信号と、
   前記複数の子機が前記同時に受信状態になった際に前記第１の送信機能を用いて前記親機から前記複数の子機宛に送信される第２の電波信号であって、前記複数の子機のうちの特定の子機を識別する子機識別情報及び該特定の子機に対する動作命令並びに前記動作命令に対して前記特手の子機が前記親機に対して応答信号を送信すべき子機応答時間情報を含む第２の電波信号と、
   前記動作命令を受けた前記特定の子機から前記第２の送信機能を用いて前記親機宛に送信される応答信号を含む第３の電波信号と、
   前記親機と前記複数の子機のそれぞれとの間での通信の混信を防ぐための親機子機間混信防止手段と、
   前記親機から前記複数の子機のそれぞれへの動作命令に応じて前記複数の子機のそれぞれからの応答信号間での混信を防ぐための子機子機間混信防止手段と
   を備えることを特徴とする探索装置システム。
2. 前記親機子機間混信防止手段は、前記第１の送信機能と前記第２の受信機能との間で通信するための第１の周波数帯域と、前記第２の送信機能と前記第１の受信機能との間で通信するための第２の周波数帯域とが相互干渉を実質的に起こさない特定距離だけ分離されたものであり、
   前記子機子機間混信防止手段は、前記特定の子機において前記動作命令に相当する動作が実行されると共に前記特定の子機から前記子機応答時間情報に係る応答時間にて前記第３の電波信号を送信するに当たり前記複数の子機間で前記子機応答時間情報を異ならしめるものである、
   請求項１記載の探索装置システム。
3. 前記第１の受信機能は互いに特定距離離隔して配置される複数の受信機を備えることを特徴とする請求項１もしくは２記載の探索装置システム。
4. 前記複数の子機は前記親機からの電池残量指示命令を受けると自機の電池残量が一定量以下である場合には残量の少量である旨を通報する通報機能を発動させることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の探索装置システム。
5. 前記親機からの動作命令には、子機が応答すべき応答周波数チャンネルの情報が含まれていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の探索装置置システム。
6. 前記親機は前記複数の受信周波数チャンネルを順次受信して雑音や混信の少ない周波数チャンネルを捜索する機能を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の探索装置置システム。
7. 前記動作命令には、表示器点灯命令、音響発生命令、振動発生命令、デジタル表示命令、応答周波数チャンネル指定、電池残量送信命令、命令応答時間、確認送信命令の少なくともいずれか一つが含まれることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の探索装置置システム。

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