JP2018037967A - 無線通信装置、無線通信システム、および無線通信状態確認方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】リーダライタと、RFタグとの無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するための調整が簡単、且つ適正に行える無線通信装置を提供する。【解決手段】無線通信部12は、リーダライタ20と無線通信を行う。相手局受信強度取得部12aは、リーダライタ20における、無線通信部12が送信した無線信号の受信強度である相手局受信強度を取得する。表示部14は、相手局受信強度取得部12aが取得した相手局受信強度を知覚できる形態で出力する。【選択図】図2

Description

この発明は、相手局との無線通信の状態を確認する技術に関する。
従来、FA(factory automation)や物流等の様々なシステムでは、無線通信機能を有するRFタグを用いて物品(部品、製品、商品等)の管理を行っている。例えば、RFタグは、物品の搬送に用いるパレットに取り付ける。また、RFタグは、このパレットに載せて搬送する物品にかかるデータをメモリに記憶する。RFタグは、リーダライタ(外部機器)から無線で送信されてきた読取要求に応じて、メモリに記憶しているデータをリーダライタに返信する。リーダライタは、RFタグから受信したデータ(RFタグのメモリに記憶されているデータ)によって、このRFタグを取り付けたパレットに載せて搬送している物品にかかるデータを取得する。物品の管理は、リーダライタが取得したデータによって行われる。
特許文献1には、リーダ(リーダライタ)が、電子タグ(RFタグ)と無線通信を行って、RFタグからデータを読み取れる状態にあるかの確認に用いるリーダ試験装置が記載されている。このリーダ試験装置は、リーダライタがRFタグに送信する各種信号をアンテナで受信し、受信した信号がリーダライタへのデータの送信許可を通知する信号(ACKコマンド)であると、LEDを点灯させる構成である。リーダがRFタグからデータを読み取れる状態にあるかどうかは、このリーダ試験装置のLEDが点灯しているかどうかを確認することにより行える。
特許5099622号公報
しかしながら、リーダライタとRFタグとの無線通信は、周辺環境の変化の影響を受けやすい。周辺環境は、無線通信エリア内における人や物の移動、気温の変化、ドアの開閉等、様々な要因によって変化する。
特許文献1のリーダ試験装置は、その時点において、リーダライタがRFタグからデータを読み取れる状態にあるかどうか(リーダライタとRFタグとが無線通信を行える状態にあるかどうか)を確認するものであり、リーダライタがRFタグからデータを読み取れる状態を維持できる周辺環境の変化の許容範囲を確認するものではない。すなわち、特許文献1のリーダ試験装置を用いても、リーダライタがRFタグからデータを読み取れる状態を維持できる周辺環境の変化の許容範囲が大きくなるように、リーダライタのアンテナの向き等を調整することはできない。
リーダライタがRFタグからデータを読み取れる状態を維持できる周辺環境の変化の許容範囲が小さいと、リーダライタと、RFタグとの無線通信が周辺環境の変化の影響を受けて通信エラーが発生しやすい。したがって、特許文献1のリーダ試験装置では、周辺環境の変化に対して、リーダライタと、RFタグとの無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するための調整を行うことができない。
この発明の目的は、リーダライタと、RFタグとの無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するための調整が簡単、且つ適正に行える技術を提供することにある。
この発明の無線通信装置は、上記目的を達するため、以下のように構成している。
無線通信装置は、無線通信部において、相手局との無線通信を行う。この相手局は、例えば、FA(factory automation)や物流等のシステムで使用されるRFタグと無線通信を行うリーダライタである。
相手局受信強度取得部は、相手局における、無線通信部が送信した無線信号の受信強度である相手局受信強度を取得する。例えば、相手局受信強度取得部は、無線通信部における相手局との無線通信で、この相手局から相手局受信強度を取得する。この場合、相手局は、無線通信装置との無線通信において受信した無線信号の受信レベルを検出し、検出した受信レベルを相手局受信強度として、この無線通信装置に送信する構成にすればよい。
そして、相手局受信強度出力部が、相手局受信強度取得部が取得した相手局受信強度を知覚できる形態で出力する。相手局受信強度出力部は、例えば、取得した相手局受信強度に応じた値を表示する構成である。また、相手局受信強度出力部は、取得した相手局受信強度に応じた色を表示する構成であってもよいし、取得した相手局受信強度に応じて明度を変化させる構成であってもよい。また、相手局受信強度出力部は、取得した相手局受信強度に応じて音(音色、音階等)を変化させる構成であってもよいし、振動周期や振動の大きさを変化させる構成であってもよい。
したがって、相手局受信強度出力部が出力している相手局受信強度を確認し、この相手局受信強度が大きくなるように、アンテナ等の向きを調整することによって、相手局と無線通信が行える状態を維持できる周辺環境の変化の許容範囲を大きくできる。これにより、リーダライタと、RFタグとの無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するための調整が簡単、且つ適正に行える。
また、無線通信部が相手局から受信した無線信号の受信強度である自局受信強度を検出する自局受信強度検出部と、自局受信強度検出部が検出した自局受信強度を知覚できる形態で出力する自局受信強度出力部と、を備える構成にしてもよい。このように構成すれば、相手局受信強度、および自局受信強度を確認しながら、相手局(リーダライタ等)のアンテナの向きや、無線信号の送信レベル等の調整も行える。
この発明によれば、リーダライタと、RFタグとの無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するための調整が簡単、且つ適正に行える。
FAシステムにおける、RFタグを用いた物品の管理を示す概念図である。 調整作業用デバイスの主要部の構成を示すブロック図である。 調整作業用デバイスの外観を示す概略図である。 リーダライタの主要部の構成を示すブロック図である。 調整作業用デバイスの動作を示すフローチャートである。 リーダライタの動作を示すフローチャートである。 RFタグの動作を示すフローチャートである。
以下、この発明の実施形態について説明する。
まず、図1を参照しながら、FA(factory automation)システムにおける、RFタグを用いた物品(部品、製品、商品等)の管理について簡単に説明する。図1は、FAシステムにおける、RFタグを用いた物品(部品、製品、商品等)の管理を示す概念図である。物品50を載せたパレット40がFAラインを移動させられる。RFタグ30は、パレット40に取り付けている。RFタグ30は、取り付けたパレット40に載せられている物品50(パレット40で搬送する物品50)にかかるデータを記憶する。
リーダライタ20は、RFタグ30に対して記憶しているデータの読取要求、および記憶しているデータの書込要求を無線で送信する。RFタグ30は、リーダライタ20から無線で送信されてきた読取要求を受信すると、記憶しているデータ(すなわち、パレット40に載せられている物品50にかかるデータ等)をリーダライタ20に無線で返信する。リーダライタ20は、RFタグ30からの返信を受信することにより、RFタグ30が記憶しているデータを取得する。また、RFタグ30は、リーダライタ20から無線で送信されてきた書込要求を受信すると、受信した書込要求に応じて記憶しているデータを書き換える。すなわち、リーダライタ20は、RFタグ30に書込要求を送信することにより、RFタグ30が記憶しているデータの書き換えを行う。
また、リーダライタ20は、RFタグ30から取得したデータを接続されている管理装置(不図示)に入力する。管理装置は、リーダライタ20から入力されたデータを用いてパレット40に載せられている物品50を管理する。また、リーダライタ20は、管理装置からの指示にしたがって、RFタグ30に対して記憶しているデータの書込要求を無線で送信する。
リーダライタ20と、RFタグ30との無線通信は、周辺環境の変化の影響を受けやすい。周辺環境は、無線通信エリア内における人や物の移動、気温の変化、ドアの開閉等、様々な要因によって変化する。以下に示す調整作業用デバイス1は、周辺環境の変化に対して、リーダライタ20と、RFタグ30との無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するため、リーダライタ20のアンテナ25の向き等の調整を行うのに使用するデバイスである。すなわち、調整作業用デバイス1は、リーダライタ20がRFタグ30からデータを読み取れる状態(リーダライタ20とRFタグ30とが無線通信を行える状態)を維持できる周辺環境の変化の許容範囲を適正に設定するのに用いるデバイスである。この調整作業用デバイス1が、この発明にかかる無線通信装置に相当する。
図2は、調整作業用デバイスの主要部の構成を示すブロック図である。図3は、調整作業用デバイスの外観を示す概略図である。調整作業用デバイス1は、制御部11と、無線通信部12と、記憶部13と、表示部14と、アンテナ15とを備えている。この調整作業用デバイス1が、この発明にかかる無線通信状態確認方法を実行する。調整作業用デバイス1は、図3に示す例では、厚さが数mm(1〜3mm)のカード形状であるが、この形状に限定されるものではなく、どのような形状であってもよい。
制御部11は、調整作業用デバイス1本体の動作を制御する。この発明にかかる無線通信状態確認プログラムは、制御部11が備えるコンピュータにインストールし、実行させるものである。
無線通信部12は、リーダライタ20との間における無線通信を行う。リーダライタ20との無線通信の周波数は、この例ではUHF帯域であり、無線通信距離は数m(3m〜10m程度)である。アンテナ15は、無線通信部12に接続されている。無線通信部12は、アンテナ15で受信した無線信号を復調し、受信した無線信号に載せられているデータを取得する復調処理を行う。また、無線通信部12は、リーダライタ20に送信するデータに応じてアンテナ15から送信する無線信号を変調する変調処理を行う。
さらに、無線通信部12は、相手局受信強度取得部12aと、自局受信強度検出部12bとを有している。相手局受信強度取得部12aは、無線通信を行っている相手局であるリーダライタ20における無線信号の受信強度(以下、相手局受信強度と言う。)を取得する。自局受信強度検出部12bは、無線通信を行っている相手局であるリーダライタ20から送信されてきた無線信号の受信強度(以下、自局受信強度と言う。)を検出する。
記憶部13は、相手局受信強度取得部12aが取得した相手局受信強度、および自局受信強度検出部12bが検出した自局受信強度を記憶する。
表示部14は、2つの表示器14a、14bを有する。この例では、表示器14a、14bは、それぞれ7セグメントLEDを2つ備え、00〜99までの値を表示できる。表示部14は、記憶部13に記憶している相手局受信強度に応じた値を表示器14aに表示する。また、表示部14は、記憶部13に記憶している自局受信強度に応じた値を表示器14bに表示する。
また、図4は、リーダライタの主要部の構成を示すブロック図である。リーダライタ20が、この発明で言う相手局に相当する。リーダライタ20は、制御部21と、無線通信部22と、記憶部23と、入出力部24と、アンテナ25とを備えている。
制御部21は、リーダライタ20本体の動作を制御する。
無線通信部22は、調整作業用デバイス1や、RFタグ30等との間における無線通信を行う。アンテナ25は、無線通信部22に接続されている。無線通信部22は、アンテナ25で受信した無線信号を復調し、受信した無線信号に載せられているデータを取得する復調処理を行う。また、無線通信部22は、調整作業用デバイス1や、RFタグ30等に送信するデータに応じてアンテナ25から送信する無線信号を変調する変調処理を行う。
また、無線通信部22は、受信強度検出部22aを有している。受信強度検出部22aは、無線通信を行っている相手局である調整作業用デバイス1や、RFタグ30等から送信されてきた無線信号の受信強度を検出する。
さらに、アンテナ25は、向きの調整が行えるようにリーダライタ20本体の筐体に取り付けている。例えば、アンテナ25は、直交する2軸方向に回動自在に取り付けている。
記憶部23は、リーダライタ20本体の動作に用いるデータや、動作時に発生したデータ等を記憶する。
入出力部24は、図示していない管理装置との間でデータの入出力を行うインタフェースである。管理装置は、上述したように、リーダライタ20から入力されたデータを用いてパレット40に載せられている物品50の管理等を行う。
以下、この例の調整作業用デバイス1を用いて、リーダライタ20と、RFタグ30との無線通信で通信エラーが発生するのを抑制する調整を行う作業について説明する。図5は、調整作業用デバイスの動作を示すフローチャートである。また、図6は、リーダライタの動作を示すフローチャートである。
リーダライタ20は、無線通信部22において、調整作業用デバイス1や、RFタグ30に対する応答要求(Queryコマンド)を送信する(s21)。このs21で送信する応答要求は、特定の調整作業用デバイス1、または特定のRFタグ30に対して送信するものではなく、この応答要求を受信した調整作業用デバイス1や、RFタグ30に対して応答を要求するものである。リーダライタ20は、無線通信部22において、s11で送信した応答要求に対するレスポンス(RN16)を受信したかどうかを判定する(s22)。リーダライタ20は、無線通信部22において、s11で送信した応答要求に対するレスポンスを受信しなければ、s21に戻る。s22では、s21で応答要求を送信してから、予め定めた一定時間経過(数10msec)するまで、直前に送信した応答要求に対するレスポンスを待つ。
調整作業用デバイス1は、無線通信部12において、リーダライタ20から送信されてきた応答要求(リーダライタ20がs21で送信した応答要求)を受信するのを待つ(s1)。調整作業用デバイス1は、無線通信部12において、リーダライタ20から送信されてきた応答要求を受信すると、自局受信強度検出部12bで今回受信した応答要求の受信強度を検出する(s2)。また、調整作業用デバイス1は、無線通信部12において、リーダライタ20に対するレスポンスを送信する(s3)。さらに、調整作業用デバイス1は、s2で検出した受信強度を自局受信強度として記憶部13に記憶するとともに、表示部14が記憶部13に記憶した自局受信強度に応じた値を表示器14bに表示する(s4)。
なお、調整作業用デバイス1は、s3にかかる処理を、s2、またはs4にかかる処理と並行して行う構成であってもよいし、s2にかかる処理よりも先に行う構成であってもよいし、s4にかかる処理の後に行う構成であってもよい。
調整作業用デバイス1は、s3で送信したレスポンスに対して、データの送信許可(ACKコマンド)を受信するのを待つ(s5)。
なお、調整作業用デバイス1は、予め定めた時間経過しても、データの送信許可を受信しなければ、s1に戻る。
リーダライタ20は、s21で送信した応答要求に対するレスポンスを受信すると、このレスポンスを送信してきた調整作業用デバイス1、またはRFタグ30に対して、データの送信許可(ACKコマンド)を送信する(s22、s23)。リーダライタ20は、s23でデータの送信許可を送信すると、データを受信するのを待つ(s24)。
なお、リーダライタ20は、予め定めた時間経過しても、データを受信しなければ、s21に戻る。
調整作業用デバイス1は、リーダライタ20から送信されてきたデータの送信許可を受信すると、リーダライタ20に対して送信するデータの誤り検出符号をビット反転させる(s5、s6)。調整作業用デバイス1がリーダライタ20に対して送信するデータは、PC(Protocol Control bit)、EPC(Electronic Product Code)、CRC(Cyclic Redunduncy Check)を含んでいる。このCRCが、s6でビット反転させる誤り検出符号である。調整作業用デバイス1は、無線通信部12において、誤り検出符号をビット反転させたデータを送信し(s7)、リーダライタ20から受信強度を含む書込み要求を受信するのを待つ(s8)。
なお、調整作業用デバイス1は、予め定めた時間経過しても、リーダライタ20から受信強度を含む書込み要求を受信しなければ、s1に戻る。
リーダライタ20は、s24でデータを受信すると、受信強度検出部22aで今回受信したデータの受信強度(無線信号の受信強度)を検出する(s25)。また、リーダライタ20は、今回受信したデータを送信してきた送信局が調整作業用デバイス1、またはRFタグ30のいずれであるかを判定する(s26、s28)。具体的には、リーダライタ20は、受信したデータを、このデータに含まれている誤り検出符号(CRC)によって適正であるかどうかを判断する。リーダライタ20は、誤り検出符号によって適正であると判断すると、今回受信したデータを送信してきた送信局をRFタグ30と判定する。
また、リーダライタ20は、誤り検出符号によって適正でないと判断すると、このデータに含まれている誤り検出符号をビット反転させ、このビット反転させた誤り検出符号によって適正であるかどうかを判断する。リーダライタ20は、ビット反転させた誤り検出符号によって適正であると判断すると、今回受信したデータを送信してきた送信局を調整作業用デバイス1と判定する。
なお、リーダライタ20は、受信したデータを、このデータに含まれている誤り検出符号、およびビット反転させた誤り検出符号のいずれにおいても、適正であると判断しなかったとき、通信エラー等が発生したと判定する。
リーダライタ20は、今回受信したデータを送信してきた送信局がRFタグ30であると判定すると、入出力部24において受信したデータを管理装置(不図示)に出力し(s27)、s21に戻る。
また、リーダライタ20は、今回受信したデータを送信してきた送信局が調整作業用デバイス1であると判定すると、この調整作業用デバイス1に対して、s25で検出した受信強度の書込要求を送信する(s29)。s29で送信する受信強度の書込要求には、s25で検出した受信強度が含まれている。リーダライタ20は、s29で書込要求を送信すると、調整作業用デバイス1からの書込完了通知を受信するのを待つ(s30)。
このように、リーダライタ20は、RFタグ30に対して、s25で検出した受信強度の書込要求を送信しない。したがって、RFタグ30が、受信強度を記憶部に記憶することはない。
なお、リーダライタ20は、今回受信したデータを送信してきた送信局が調整作業用デバイス1、またはRFタグ30のいずれであるかを判断できなければ、エラー処理を行い(s31)、s21に戻る。また、リーダライタ20は、予め定めた時間経過しても、調整作業用デバイス1からの書込完了通知を受信しなければ、s21に戻る。
調整作業用デバイス1は、s8で受信強度の書込要求を受信すると、この書込要求に含まれている受信強度を相手局受信強度として記憶部13に記憶するとともに、表示部14が記憶部13に記憶した相手局受信強度に応じた値を表示器14aに表示する(s9)。また、調整作業用デバイス1は、書込完了をリーダライタ20に送信し(s10)、s1に戻る。
リーダライタ20は、調整作業用デバイス1から送信されてきた書込完了通知を受信すると、s21に戻る。
このように、調整作業用デバイス1は、リーダライタ20から送信されてくる無線信号の受信強度(自局受信強度)を表示器14bの表示により確認できるとともに、リーダライタ20において受信された無線信号の受信強度(相手局受信強度)を表示器14aの表示により確認できる。このため、リーダライタ20のアンテナ25の向きを固定した状態で、調整作業用デバイス1を移動させれば、リーダライタ20と無線通信が行える状態を維持できる周辺環境の変化の許容範囲が大きい調整作業用デバイス1の位置を確認できる。ここで確認される調整作業用デバイス1の位置は、リーダライタ20とRFタグ30とが無線通信が行える状態を維持できる周辺環境の変化の許容範囲が大きい位置でもある。したがって、リーダライタ20と、RFタグ30との無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するための調整が簡単、且つ適正に行える。
また、調整作業用デバイス1を固定した状態で、リーダライタ20のアンテナ25の向きを変化させれば、調整作業用デバイス1と無線通信が行える状態を維持できる周辺環境の変化の許容範囲が大きいアンテナ25の向きを確認できる。ここで調整作業用デバイス1を固定した位置を、リーダライタ20とRFタグ30とが無線通信を行う位置にすればよい。これにより、リーダライタ20と、RFタグ30との無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するための調整が簡単、且つ適正に行える。
また、表示器14bの表示(自局受信強度の表示)を確認しながら、リーダライタ20における無線信号の送信レベルを調整することもできる。
なお、調整作業用デバイス1がリーダライタ20と安定して無線通信が行える位置は、RFタグ30がリーダライタ20と安定して無線通信が行える位置である。
また、RFタグ30は、図7に示すように、リーダライタ20からの応答要求を受信すると、レスポンスを送信する(s41、s42)。また、RFタグ30は、リーダライタ20からデータの送信許可を受信すると、データをリーダライタ20に送信する(s43、s44)。
このため、リーダライタ20は、RFタグ30との無線通信で通信エラーが発生するのを抑制するための調整を行う調整時と、RFタグ30と無線通信を行って物品の管理を行う運用時において、同じ動作モードで動作させることができる。
また、上記の例では、調整作業用デバイス1の表示部14は、相手局受信強度に応じた値を表示器14aに表示し、自局受信強度に応じた値を表示器14bに表示するとしたが、表示色の濃淡を変化させる構成であってもよい。また、表示部14は、音声出力部や、振動部に置き換えてもよい。この場合、音声出力部は、相手局受信強度値や、自局受信強度値に応じて、出力する音声の音量の大きさや、音程、音声パターン等を変化させるものであってもよい。相手局受信強度、および自局受信強度は、知覚できる形態であれば、どのような形態で出力する構成であってもよい。
1…調整作業用デバイス
11…制御部
12…無線通信部
12a…相手局受信強度取得部
12b…自局受信強度検出部
13…記憶部
14…表示部
14a、14b…表示器
15…アンテナ
20…リーダライタ
21…制御部
22…無線通信部
22a…受信強度検出部
23…記憶部
24…入出力部
25…アンテナ
30…RFタグ

Claims (7)

  1. 相手局と無線通信を行う無線通信部と、
    前記相手局における、前記無線通信部が送信した無線信号の受信強度である相手局受信強度を取得する相手局受信強度取得部と、
    前記相手局受信強度取得部が取得した前記相手局受信強度を知覚できる形態で出力する相手局受信強度出力部と、を備えた無線通信装置。
  2. 前記相手局受信強度出力部は、前記相手局受信強度を視覚によって知覚できる形態で出力する、請求項1に記載の無線通信装置。
  3. 前記無線通信部が前記相手局から受信した無線信号の受信強度である自局受信強度を検出する自局受信強度検出部と、
    前記自局受信強度検出部が検出した前記自局受信強度を知覚できる形態で出力する自局受信強度出力部と、を備えた請求項1、または2に記載の無線通信装置。
  4. 前記自局受信強度出力部は、前記自局受信強度を視覚によって知覚できる形態で出力する、請求項3に記載の無線通信装置。
  5. 前記相手局受信強度取得部は、前記無線通信部における前記相手局との無線通信で、前記相手局から前記相手局受信強度を取得する、請求項1〜4のいずれかに記載の無線通信装置。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の無線通信装置と、前記相手局と、を備えた無線通信システム。
  7. 無線通信装置が、無線通信部で、相手局と無線通信を行い、
    相手局受信強度取得部が、前記相手局における、前記無線通信部が送信した無線信号の受信強度である相手局受信強度を取得し、
    さらに、相手局受信強度出力部が、前記相手局受信強度取得部が取得した前記相手局受信強度を知覚できる形態で出力する、無線通信状態確認方法。
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