JP2018159635A

JP2018159635A - タグ位置推定システム

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Publication number: JP2018159635A
Application number: JP2017057205A
Authority: JP
Inventors: 博荒木; Hiroshi Araki; 貴章西塚; Takaaki Nishizuka
Original assignee: KAIZAR KK
Current assignee: KAIZAR KK
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP6712080B2

Abstract

【課題】タグ位置推定を精度良く可能にする。【解決手段】タグ位置推定装置は、検出対象空間内に存在する複数のRFタグに一括給電し、送受信アンテナにより受信される応答波に基づいて、複数のRFタグからのタグ情報を読み取ると共に、受信信号強度を検出するタグリーダと；送受信アンテナ及びタグリーダにより個別給電を受ける受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のRFタグからの応答波をそれぞれ受信する複数の受信専用アンテナと；タグリーダからタグ情報及び受信信号強度に関する情報を受信し、受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のRFタグに対応するタグ情報及びその個数を検出し、特定のRFタグからの応答波が複数の受信専用アンテナによりそれぞれ受信された到達時間差を相互相関関数により求め、求めた到達時間差と複数の受信専用アンテナの座標とに基づいて、検出個数分のタグ情報に対応する特定のRFタグの存在位置を推定する制御器を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、タグ位置推定システムに関し、詳細には、タグ位置推定装置、タグ位置推定方法及びタグ位置推定プログラムに関する。

近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）という個体識別技術が注目され、貴重品、薬品、食品など種々の物品の管理に適用されている。

ＲＦＩＤは、固有の識別情報を埋め込んだＲＦタグ（ＲＦＩＤタグと記載することもある）と非接触に電波や電磁界などを用いた近距離無線通信によって情報を送受信する技術である。ＲＦタグは、小さなワンチップの集積回路（ＩＣ）で実現できるようになった最近では、ＩＣタグ（ゴマ粒チップ）とも称される。

このようなＲＦＩＤ技術を利用し、ＲＦタグの存在位置（座標）を検出する技術が数々提案されている。

例えば、特許文献１に開示されているＲＦＩＤタグ位置検出装置においては、ＲＦＩＤタグへ信号を送信する送信アンテナと、同一平面上に配置され、ＲＦＩＤタグからの応答信号を受信する４つの受信アンテナと、各受信アンテナが受信した応答信号に応じて出力する信号の時間差を計測し、計測した各時間差に基づいてＲＦＩＤタグの相対座標を演算する計測部とを備え、４つの受信アンテナを頂点とする四角形としたとき、向かい合った角の和が１８０度にならないで、かつ２つの対角線の中心が同じ点とならないように、４つの受信アンテナを配置する構成を採ることにより、迅速にＲＦＩＤタグの位置を検出することを可能にしている。

このＲＦＩＤタグ位置検出装置においては、計測部は、４つの受信アンテナ及び４つの復調部にそれぞれ接続された４つの増幅部から入力された信号の時間差をＴＤＣ（Time to Digital Converter）により検出し、それぞれの時間差（到達時間差）と４つの受信アンテナの既知座標とに基づいて、バックスキャッタ信号を返したＲＦＩＤタグの座標を算出している。

また、例えば、特許文献２に開示されている無線機（ＲＦＩＤタグ）の位置検出を行う位置測位装置は、ＲＦＩＤ受信機（ＲＦＩＤリーダ）により構成され、対象空間内に配置された複数のＲＦＩＤタグから送信された識別子を含む識別信号を受信し、特定のＲＦＩＤタグからの受信データの時系列データ、例えば測位対象物に付加されたＲＦＩＤタグからの受信データの時系列データと、測位対象物以外（目印物体）のＲＦＩＤタグからの受信データの時系列データとの変動の類似性に基づいて、測位対象物の位置を測位することにより、測定精度を改善可能にしている。

この位置測位装置は類似性を表す値として、類似度としてのＤ値を用いている。ここでは、測位対象物の識別子の受信電界強度などの時系列データと、各目印物体の識別子の受信電界強度などの時系列データとの相互相関関数を計算し、その結果をＤ値とする計算方法を採っている。この位置測位装置の利用においては、ユーザは、位置測位装置を携帯し、対象空間内を移動しながらＲＦＩＤタグからの受信データを記録する必要がある。

特許第５，５８１，１９０号公報特許第４，４９８，８８２号公報

上述したような提案技術の存在を勘案すると、人手を伴うことなく、更に精度良く、ＲＦタグの存在位置を検出可能にすることが要求される。

本発明の課題は、検出対象空間内に存在する複数のＲＦタグの位置（座標）を更に精度良く推定可能にする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様のタグ位置推定装置は、検出対象空間内に存在する複数のＲＦタグに一括給電し、送受信アンテナにより受信される応答波に基づいて、前記複数のＲＦタグからのタグ情報を読み取ると共に、受信信号強度を検出するタグリーダと；前記検出対象空間に対応して配置され、前記送受信アンテナ及び前記タグリーダにより個別給電を受ける前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のＲＦタグからの応答波をそれぞれ受信する複数の受信専用アンテナと；前記タグリーダからタグ情報及び受信信号強度に関する情報を受信し、前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の前記特定のＲＦタグに対応するタグ情報及びその個数を検出し、前記特定のＲＦタグからの前記応答波が前記複数の受信専用アンテナによりそれぞれ受信された到達時間差を相互相関関数により求め、求めた到達時間差と前記複数の受信専用アンテナの座標とに基づいて、検出個数分のタグ情報に対応する前記特定のＲＦタグの存在位置を推定する制御器とを備える。

この態様において、前記送受信アンテナ及び前記タグリーダにより個別給電を受ける前記特定のＲＦタグからの応答波が前記複数の受信専用アンテナに到達した場合、前記到達時間差を求めるための応答信号を生成する応答波受信機を更に備える。

この態様において、前記送受信アンテナ及び前記タグリーダはそれぞれ１個設けられ、前記受信専用アンテナは少なくとも４個設けられ、前記１個の送受信アンテナ及び前記少なくとも４個の受信専用アンテナは限定範囲の１つの検出対象空間の周辺に対応して配置される。

この態様において、前記複数の受信専用アンテナの内の少なくとも１個の受信専用アンテナは、３次元座標内でのタグ位置推定のために、他の受信専用アンテナと同一直線上を含む同一平面上に配置せず、高さ方向にもパラメータを有するように配置される。

この態様において、前記送受信アンテナから前記検出対象空間に放射される電波は、ＵＨＦ帯の特定電波である。また、前記制御器は、前記タグリーダから受信したタグ情報及び受信信号強度に関する情報を対応付けて記憶部に格納すると共に、前記検出個数分のタグ情報に対応する前記特定のＲＦタグの存在位置をタグ座標として対応付けて前記記憶部に格納する。

本発明の他の態様のタグ位置推定方法は、タグリーダにより、検出対象空間内に存在する複数のＲＦタグに一括給電し、送受信アンテナにより受信される応答波に基づいて、前記複数のＲＦタグからのタグ情報を読み取ると共に、受信信号強度を検出し；前記検出対象空間に対応して配置される複数の受信専用アンテナにより、前記送受信アンテナ及び前記タグリーダにより個別給電を受ける前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のＲＦタグからの応答波をそれぞれ受信し；制御器により、前記タグリーダからタグ情報及び受信信号強度に関する情報を受信し、前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の前記特定のＲＦタグに対応するタグ情報及びその個数を検出し、前記特定のＲＦタグからの前記応答波が前記複数の受信専用アンテナによりそれぞれ受信された到達時間差を相互相関関数により求め、求めた到達時間差と前記複数の受信専用アンテナの座標とに基づいて、検出個数分のタグ情報に対応する前記特定のＲＦタグの存在位置を推定する。

本発明の別の態様のタグ位置推定プログラムは、タグリーダにより、検出対象空間内に存在する複数のＲＦタグに一括給電し、送受信アンテナにより受信される応答波に基づいて、前記複数のＲＦタグからのタグ情報を読み取ると共に、受信信号強度を検出し；前記検出対象空間に対応して配置される複数の受信専用アンテナにより、前記送受信アンテナ及び前記タグリーダにより個別給電を受ける前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のＲＦタグからの応答波をそれぞれ受信し；制御器により、前記タグリーダからタグ情報及び受信信号強度に関する情報を受信し、前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の前記特定のＲＦタグに対応するタグ情報及びその個数を検出し、前記特定のＲＦタグからの前記応答波が前記複数の受信専用アンテナによりそれぞれ受信された到達時間差を相互相関関数により求め、求めた到達時間差と前記複数の受信専用アンテナの座標とに基づいて、検出個数分のタグ情報に対応する前記特定のＲＦタグの存在位置を推定する処理をプロセッサに実行させる。

開示した技術によれば、検出対象空間内に存在する複数のＲＦタグの座標を人手を伴うことなく効率的に、かつ精度良く推定することができる。

他の課題、特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲とともに取り上げられる際に、以下に記載される発明を実施するための形態を読むことにより明らかになるであろう。

一実施の形態のタグ位置推定装置の構成を示すブロック図。一実施の形態のタグ位置推定装置における複数の受信専用アンテナの配置を説明するための図。一実施の形態のタグ位置推定処理を説明するための図。一実施の形態のタグ位置推定装置におけるタグ情報テーブルを説明するための図。一実施の形態のタグ位置推定処理における相互相関関数の利用を説明するための図。一実施の形態のタグ位置推定処理において２つの受信専用アンテナから求められるタグ位置の導出について説明するための図。

以下、添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。図面には好ましい実施形態が示されている。しかし、多くの異なる形態で実施されることが可能であり、本明細書に記載される実施形態に限定されない。

［タグ位置推定装置］
一実施の形態における装置構成を示す図１を参照すると、タグ位置推定システムとして機能するタグ位置推定装置１は、タグリーダ１１、送受信アンテナ１２、複数の受信専用アンテナ１３、応答波受信機１４、及び制御器１５を備える。

このタグ位置推定装置１においては、タグリーダ１１及び送受信アンテナ１２は、それぞれ１個設けられ、ここでは、平面アンテナである送受信アンテナ１２がタグリーダ１１の外部配置の分離型であるが、一体型であってもよい。また、受信専用アンテナ１３は、複数個（少なくとも４個）設けられ、平面アンテナである。

１個の送受信アンテナ１２及び４個の受信専用アンテナ１３は１つの検出対象空間２の周辺に対応して配置される。検出対象空間２は、例えば、ＲＦタグ付きの物品が平面配置または積層配置の状態で収容されるキャビネット、店舗、倉庫などの限定範囲の内部空間である。

物品に付加されて（埋め込まれて）検出対象空間２内に存在するＲＦタグ（限定を要しないときは、単にタグと記載することもある）３は、パッシブタグであり、タグリーダ１１及び送受信アンテナ１２からの電波をエネルギー源として恒久的に動作し、電池を内蔵する必要がない。ＲＦタグ３の内蔵アンテナはタグリーダ１１に接続された送受信アンテナ１２からの電波の一部を反射し、固有の識別情報であるタグ情報は反射波（応答波）に乗せてタグリーダ１１に返される。

このような電波方式を採るタグリーダ１１は、比較的強めの電波を供給し、ＲＦタグ３からの微弱な応答波を受信して解読することになる。タグリーダ１１はアンチコリジョン（複数一括読取衝突防止）方式によりタグ情報を読み取る。また、タグリーダ１１がタグ情報を読み取るための電波は、例えば、日本国内のパッシブタグについては、９１６．０ＭＨｚ〜９２３．４ＭＨｚである。

ここで、タグ情報を読み取るために９２０ＭＨｚ帯の電波を選定した理由は次のとおりである。つまり、ＨＦ帯電波の利用では、電磁誘導結合方式による読み取りのため、金属により磁界が遮られることを免れない。また、２．４５ＧＨｚ電波の利用では、電波の直進性が高いため、物品の陰になるような物品配置ができない制約が発生し、利用が困難である。

更に詳述すると、このタグ位置推定装置１においては、タグリーダ１１は、内蔵制御部などの機能により、検出対象空間２内に存在する複数のＲＦタグ３に一括給電し、送受信アンテナ１２により受信される複数のＲＦタグ３からの応答波に含まれているタグ情報をそれぞれ読み取る。このタグ情報は、Ｃ１Ｇ２（EPCglobal Class1 Generation2）規格のＥＰＣ（Electronic Product Code)コード対応のタグＩＤである。

また、タグリーダ１１は、内蔵制御部などの機能により、送受信アンテナ１２により受信される複数のＲＦタグ３からの応答波に基づいて、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Receive Signal Strength Indicator）を検出する。

そして、タグリーダ１１は、読み取ったタグ情報及び検出した受信信号強度に関する情報を制御器１５に送出する。

１つの検出対象空間２の周辺に対応して配置される４個の受信専用アンテナ１３は、複数のＲＦタグ３からの応答波を受信する。各受信専用アンテナ１３は、検出対象空間２に対して指向させ、応答波の受信範囲を広げるために広い半値幅（半値角）のものを使用する。

４個の受信専用アンテナ１３は、高さ方向を含む３次元空間（３次元座標Ｘ，Ｙ，Ｚ）内でのタグ位置検出に適用される場合、４個の内の１個は、高さ方向の検出を行うために、他のアンテナと同一直線上を含む同一平面上に配置せず、高さ方向にもパラメータを有するように配置する（図２参照）。

予め所定の位置に配置された４個の受信専用アンテナ１３の座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、例えば、検出対象空間２の予め定められた基準位置に基づいて求めることができる。４個の受信専用アンテナ１３の座標に関する情報は、後に詳述するタグ位置推定処理前に制御器１５の記憶部に予め格納しておく。

応答波受信機１４は、タグリーダ１１及び送受信アンテナ１２により個別給電を受けた特定のＲＦタグ３からの応答波が４個の受信専用アンテナ１３に到達した場合、到達時間差（ＴＤＯＡ：Time Difference of Arrival）を求めるための応答信号を生成して制御器１５に送出する。

この応答波受信機１４は、フィルタ１４１、増幅器１４２、検波器１４３、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１４４などを含む。

フィルタ１４１は、４個の受信専用アンテナ１３でそれぞれ受信されたＲＦタグ３からの応答波を含む高周波信号（無線周波数信号）について、不要な高周波信号を除去（減衰）し、応答波の周波数帯域（例えば、９２０ＭＨｚ帯）の電波に対応する高周波信号を出力するためのＢＰＦ（Band Pass Filter）である。

増幅器１４２は、フィルタ１４１を通過した応答波の周波数帯域の電波に対応する高周波信号の強度を増幅させた後、後段の検波器１４３に出力する。

検波器１４３は、増幅器１４２から入力された応答波の周波数帯域の電波に対応する高周波信号を検波（復調）し、ベースバンドの電圧信号に変換した後、後段のＡ／Ｄ変換器１４４に出力する。

Ａ／Ｄ変換器１４４は、検波器１４３から入力されたベースバンドの電圧信号に応じたデジタル信号を生成して制御器１５に出力する。このＡ／Ｄ変換器１４４から制御器１５に出力される複数ビットのデジタル信号は、後に詳述する到達時間差を求めるために利用される。

制御器１５は、プロセッサ１５１及び記憶部１５２などを含み、タグ位置推定装置１の動作を統括制御する。なお、制御器１５は上位機器として個別配置されるパーソナルコンピュータなどで実現してもよい。

制御器１５は、タグリーダ１１から受信したタグ情報及び受信信号強度に関する情報を対応付けて記憶部１５２に格納する。この制御器１５は、格納されている受信信号強度に関する情報に基づいて、受信信号強度が予め定めた閾値以上のＲＦタグ３に対応するタグ情報及びその個数を検出し、ＲＦタグ３の存在位置（座標）を推定するための処理に利用する。

また、制御器１５は、ＲＦタグ３からの応答波（厳密には、応答波を含む無線周波数信号）が４個の受信専用アンテナ１３によりそれぞれ受信された到達時間差と、４個の受信専用アンテナ１３の座標とに基づいて、ＲＦタグ３の存在位置（座標）を推定する。ここで重要な一要素は、後に詳述するように、制御器１５は信号間の類似性を評価するための相互相関関数を用いて、応答波の到達時間差（最大到達時間差）を求めることである。

上述したタグ位置推定装置１は、商用ＡＣ電源のコンセントから得た交流電力を直流電力に変換出力するＡＣアダプタ（厳密には、ＡＣ−ＤＣアダプタ）などを含む電源接続部を備えているが、図示を省略している。

［タグ位置推定処理］
次に、上述したタグ位置推定装置１におけるタグ位置推定処理について、図１及び関連図を併せ参照して説明する。

タグ位置推定装置１においては、電源投入または利用者（ユーザ）による指示を契機に、制御器１５の記憶部１５２に格納されているタグ位置推定プログラムが制御器１５のプロセッサ１５１によって起動されることにより、制御器１５がタグリーダ１１、送受信アンテナ１２、４個の受信専用アンテナ１３、及び応答波受信機１４と連携動作することにより、タグ位置推定処理を遂行する。

［処理Ｓ１１（図３参照）］制御器１５はタグリーダ１１にアンチコリジョン（複数一括読取衝突防止）方式による一括読取指令を送出する。

この処理Ｓ１１に関連し、一括読取指令を受信したタグリーダ１１は、送受信アンテナ１２を介して、検出対象空間２にＵＨＦ帯の特定電波を放射する。タグリーダ１１は、送受信アンテナ１２を介して、検出対象空間２内に存在する複数のＲＦタグ３からの応答波（厳密には、応答波を含む無線周波数信号）を受信し、応答波に含まれているタグ情報をそれぞれ読み取る。

また、タグリーダ１１は、受信した複数のＲＦタグ３からの応答波に基づいて、受信信号強度をそれぞれ検出する。そして、タグリーダ１１は、読み取ったタグ情報及び検出した受信信号強度に関する情報を制御器１５に送出する。

［処理Ｓ１２］制御器１５は、タグリーダ１１から受信したタグ情報及び受信信号強度に関する情報を対応付けて記憶部１５２にテーブル形式（図４のタグ情報テーブル４１参照）で格納する。

［処理Ｓ１３］制御器１５は、タグ情報テーブル４１に格納されている受信信号強度に関する情報（例えば、ＳＩ０１，ＳＩ０２，ＳＩ０３，ＳＩ０４）に基づいて、受信信号強度が予め定めた閾値以上のＲＦタグ３に対応するタグ情報（例えば、ＩＤ３１，ＩＤ３２，ＩＤ３３，ＩＤ３４）及びその個数を検出する。タグ情報テーブル４１においては、受信信号強度が予め定めた閾値以上のＲＦタグ３に対応するタグ情報には、特定フラグＦが書き込まれる。

これにより、制御器１５は、受信信号強度が著しく低いＲＦタグ３や、受信信号強度の強弱が不安定なＲＦタグ３をフィルタリングして、タグ位置推定の対象から予め除外すると共に、検出対象空間２内に存在するＲＦタグ３を予め判別（確認）することができる。この結果、検出対象空間２内に存在する複数のＲＦタグ３の座標を人手を伴うことなく効率的に、かつ精度良く推定することが可能になる。

［処理Ｓ１４］制御器１５は、タグ情報テーブル４１を参照し、検出個数分のタグ情報の中から１つのタグ情報（タグＩＤ）を指定し、タグリーダ１１に個別読取指令を送出する。

この処理Ｓ１４に関連し、個別読取指令を受信したタグリーダ１１は、送受信アンテナ１２を介して、検出対象空間２にＵＨＦ帯の特定電波を放射する。この時、給電を受けた指定タグ情報対応のＲＦタグ３から応答があるので、４個の受信専用アンテナ１３は応答波（厳密には、応答波を含む無線周波数信号）をそれぞれ受信する。

また、応答波受信機１４は、４個の受信専用アンテナ１３によりそれぞれ受信された応答波に基づいて、到達時間差を求めるための応答信号（複数ビットのデジタル信号）を生成し、制御器１５に送出する。

［処理Ｓ１５］制御器１５は、応答波受信機１４から受信した応答信号に基づいて、到達時間差を求める。

［処理Ｓ１６］制御器１５は、求めた到達時間差と、４個の受信専用アンテナ１３の座標とに基づいて、連立方程式を解き、タグの座標を求める。

［処理Ｓ１７］制御器１５は、求めたタグの座標に関する情報を指定したタグ情報に対応付けてタグ情報テーブル４１に格納する（図４参照）。

［処理Ｓ１８］制御器１５は、タグ情報テーブル４１を参照し、検出個数分の全てのタグ情報について、タグの座標を求める処理を繰り返す。なお、制御器１５は、必要に応じて、タグ情報テーブル４１を参照し、検出個数分の全てのタグ情報について、タグの座標を可視表示するように制御してもよい。

上述した処理Ｓ１５について詳述すると、制御器１５は、信号間の類似性を評価するための相互相関関数を用いて、応答波の到達時間差（最大到達時間差）を求める。

２つの信号の類似性を評価するためには、４個の受信専用アンテナ１３の内のある特定の受信専用アンテナ１３を決定し、仮に受信専用アンテナ（１）を主とした場合、受信専用アンテナ（１）と受信専用アンテナ（２）とのペア、受信専用アンテナ（１）と受信専用アンテナ（３）とのペア、受信専用アンテナ（１）と受信専用アンテナ（４）とのペアについて、それぞれ比較する必要がある。

更に詳述すると、２つの受信専用アンテナ１３で受信した応答波の到達時間差は、２つの信号がどの程度の相関を持っているかを評価する相互相関関数を算出することにより求められる。したがって、相互相関関数を用いて、信号間の相関が最大となる時間τを求める。

相互相関関数の利用においては、関数ｑ（ｔ）の時間をずらしながら、関数ｐ（ｔ）と関数ｑ（ｔ）との積を取り、２つの信号の時間変化の類似性を調べる。関数ｐ（ｔ）と関数ｑ（ｔ）とが似ているほど大きな値となるため、最も相関が大きい時間のずれτ_ｍａｘが式１から応答波の到達時間差として求められる。式１において、Ｔは受信区間である。

また、相互相関関数の利用においては、２つの関数ｐ（ｔ）及び関数ｑ（ｔ）の時間ｔをずらしながら重ねていき、重なる面積が最も大きくなる、つまり相関が大きい時間差を求めることと考えてもよい（図５参照）。

上述した処理Ｓ１６について詳述すると、制御器１５は、到達時間差を導出した２つの受信専用アンテナ１３のペアにおいて、到達時間差と各アンテナの配置位置の座標とに基づいて、各受信専用アンテナ１３の配置位置を焦点とした双曲線上にＲＦタグ３が存在すると推定する。また、３次元空間（３次元座標Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるタグ位置を推定するためには、少なくとも３本の双曲線を導出することが必要となり、これを満たすためには、少なくとも４個の受信専用アンテナ１３を用いて、３ペアの受信専用アンテナ１３における到達時間差とアンテナ座標が必要となる。

更に詳述すると、２つの受信専用アンテナＡ，Ｂから求められるタグ位置Ｏの導出については、２つの受信専用アンテナＡ，Ｂが同一直線（同一平面）上にあるとき、タグ位置Ｏは、受信専用アンテナＡ，Ｂの座標を焦点とし場合、ＯＡ，ＯＢが一定の距離にある双曲線上にあると考えられる（図６参照）。タグ位置Ｏに関して、受信専用アンテナＡ，Ｂの座標と応答波の到達時間差とにより、下記等式（式４）が導出される。

２次元平面（２次元座標Ｘ，Ｙ）上におけるタグ位置Ｏについては、各点の座標をＯ（ｘ，ｙ）、Ａ（０，ａ）、Ｂ（０，−ａ）とおくと、ＯＡ間の距離及びＯＢ間の距離は、式２により求められる。
［式２］
ＯＡ＝√（ｘ^２＋（ａ−ｙ）^２）
ＯＢ＝√（ｘ^２＋（−ａ−ｙ）^２）

また、タグから送信された応答波を受信専用アンテナＡ，Ｂが受けるまでの時間をそれぞれｔ_ａ，ｔ_ｂとすると、ＯＡ間の距離及びＯＢ間の距離は、式３により求められる。式３において、ｃは光速度（３×１０^８ｍ／ｓ）である。
［式３］
ＯＡ＝ｃｔ_ａ
ＯＢ＝ｃｔ_ｂ

ＯＡ，ＯＢ間の距離差は、式２及び式３に基づいて、式４により表すことができる。
［式４］
｜ＯＢ−ＯＡ｜＝ｃ（ｔ_ｂ−ｔ_ａ）（ｔ_ｂ＞ｔ_ａ）
√（ｘ^２＋（−ａ−ｙ）^２）−√（ｘ^２＋（ａ−ｙ）^２）＝ｃ（ｔ_ｂ−ｔ_ａ）
ここで、ｔ_ｂ−ｔ_ａは受信専用アンテナＡ，Ｂが応答波を受けた時間差に相当する。

３次元空間（３次元座標Ｘ，Ｙ，Ｚ）でのタグ位置Ｏの導出については、タグの座標をＯ（ｘ，ｙ，ｚ）、受信専用アンテナの各設置点をＡ（ｘ_ａ，ｙ_ａ，ｚ_ａ）、Ｂ（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ，ｚ_ｂ）、Ｃ（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ，ｚ_ｃ）、Ｄ（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ，ｚ_ｄ）、更にタグＯから受信専用アンテナＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに応答波が到達するまでの時間をｔ_ａ，ｔ_ｂ，ｔ_ｃ，ｔ_ｄとすると、ＯＡ間，ＯＢ間，ＯＣ間，ＯＤ間の距離は、式５によりそれぞれ求められる。式５において、ｃは光速度である。
［式５］
ＯＡ＝√（（ｘ_ａ−ｘ）^２＋（ｙ_ａ−ｙ）^２＋（ｚ_ａ−ｚ）^２）＝ｃｔ_ａ
ＯＢ＝√（（ｘ_ｂ−ｘ）^２＋（ｙ_ｂ−ｙ）^２＋（ｚ_ｂ−ｚ）^２）＝ｃｔ_ｂ
ＯＣ＝√（（ｘ_ｃ−ｘ）^２＋（ｙ_ｃ−ｙ）^２＋（ｚ_ｃ−ｚ）^２）＝ｃｔ_ｃ
ＯＤ＝√（（ｘ_ｄ−ｘ）^２＋（ｙ_ｄ−ｙ）^２＋（ｚ_ｄ−ｚ）^２）＝ｃｔ_ｄ

受信専用アンテナＡと他の受信専用アンテナＢ，Ｃ，Ｄとの距離差は、式５に基づいて、式６により表すことができる。
［式６］
｜ＯＢ−ＯＡ｜＝ｃ（ｔ_ｂ−ｔ_ａ）＝ｃτ_ｂａ
｜ＯＣ−ＯＡ｜＝ｃ（ｔ_ｃ−ｔ_ａ）＝ｃτ_ｃａ
｜ＯＤ−ＯＡ｜＝ｃ（ｔ_ｄ−ｔ_ａ）＝ｃτ_ｄａ

各受信専用アンテナの座標と受信専用アンテナ間の到達時間差とから、ｘ，ｙ，ｚについて数値解析（numerical analysis）により連立方程式を解き、３本の双曲線の交点座標を求めて、タグの位置（座標）を推定する。式６において、τ_ｉｊは受信専用アンテナＩ，Ｊ間の到達時間差である。

［一実施の形態の効果］
上述した一実施の形態のタグ位置推定装置１は、検出対象空間２内に存在する複数のＲＦタグ３に一括給電し、送受信アンテナ１２により受信される応答波に基づいて、複数のＲＦタグ３からのタグ情報を読み取ると共に、受信信号強度を検出するタグリーダ１１と、検出対象空間２に対応して配置され、送受信アンテナ１２及びタグリーダ１１により個別給電を受ける受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のＲＦタグ３からの応答波をそれぞれ受信する複数の受信専用アンテナ１３とを備える。また、このタグ位置推定装置１は、タグリーダ１１からタグ情報及び受信信号強度に関する情報を受信し、受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のＲＦタグ３に対応するタグ情報及びその個数を検出し、特定のＲＦタグ３からの応答波が複数の受信専用アンテナ１３によりそれぞれ受信された到達時間差を相互相関関数により求め、求めた到達時間差と複数の受信専用アンテナ１３の座標とに基づいて、検出個数分のタグ情報に対応する特定のＲＦタグ３の存在位置を推定する制御器１５を更に備える。制御器１５は、一括給電を指示するための第１の指令の送出後に、個別給電を指示するための第２の指令を送出する。この構成を採るタグ位置推定装置１においては、検出対象空間２内に存在する複数のＲＦタグ３の座標を人手を伴うことなく効率的に、かつ精度良く推定することが可能になる。

［変形例］
上述した一実施の形態における処理はコンピュータで実行可能なプログラムとして提供され、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどの非一時的コンピュータ可読記録媒体、さらには通信回線を経て提供可能である。

また、上述した一実施の形態における各処理はその任意の複数または全てを選択し組合せて実施することもできる。

１タグ位置推定装置
２検出対象空間
３ＲＦタグ
１１タグリーダ
１２送受信アンテナ
１３受信専用アンテナ
１４応答波受信機
１４１フィルタ
１４２増幅器
１４３検波器
１４４アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１５制御器
１５１プロセッサ
１５２記憶部
４１タグ情報テーブル

Claims

検出対象空間内に存在する複数のＲＦタグに一括給電し、送受信アンテナにより受信される応答波に基づいて、前記複数のＲＦタグからのタグ情報を読み取ると共に、受信信号強度を検出するタグリーダと；
前記検出対象空間に対応して配置され、前記送受信アンテナ及び前記タグリーダにより個別給電を受ける前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のＲＦタグからの応答波をそれぞれ受信する複数の受信専用アンテナと；
前記タグリーダからタグ情報及び受信信号強度に関する情報を受信し、前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の前記特定のＲＦタグに対応するタグ情報及びその個数を検出し、前記特定のＲＦタグからの前記応答波が前記複数の受信専用アンテナによりそれぞれ受信された到達時間差を相互相関関数により求め、求めた到達時間差と前記複数の受信専用アンテナの座標とに基づいて、検出個数分のタグ情報に対応する前記特定のＲＦタグの存在位置を推定する制御器と；
を備えるタグ位置推定装置。
前記送受信アンテナ及び前記タグリーダにより個別給電を受ける前記特定のＲＦタグからの応答波が前記複数の受信専用アンテナに到達した場合、前記到達時間差を求めるための応答信号を生成する応答波受信機を更に備える；
請求項１記載のタグ位置推定装置。
前記送受信アンテナ及び前記タグリーダはそれぞれ１個設けられ、前記受信専用アンテナは少なくとも４個設けられ、前記１個の送受信アンテナ及び前記少なくとも４個の受信専用アンテナは限定範囲の１つの検出対象空間の周辺に対応して配置される、
請求項１記載のタグ位置推定装置。
前記複数の受信専用アンテナの内の少なくとも１個の受信専用アンテナは、３次元座標内でのタグ位置推定のために、他の受信専用アンテナと同一直線上を含む同一平面上に配置せず、高さ方向にもパラメータを有するように配置される、
請求項１記載のタグ位置推定装置。
前記送受信アンテナから前記検出対象空間に放射される電波は、ＵＨＦ帯の特定電波である、
請求項１記載のタグ位置推定装置。
前記制御器は、前記タグリーダから受信したタグ情報及び受信信号強度に関する情報を対応付けて記憶部に格納すると共に、前記検出個数分のタグ情報に対応する前記特定のＲＦタグの存在位置をタグ座標として対応付けて前記記憶部に格納する、
請求項１記載のタグ位置推定装置。
タグリーダにより、検出対象空間内に存在する複数のＲＦタグに一括給電し、送受信アンテナにより受信される応答波に基づいて、前記複数のＲＦタグからのタグ情報を読み取ると共に、受信信号強度を検出し；
前記検出対象空間に対応して配置される複数の受信専用アンテナにより、前記送受信アンテナ及び前記タグリーダにより個別給電を受ける前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のＲＦタグからの応答波をそれぞれ受信し；
制御器により、前記タグリーダからタグ情報及び受信信号強度に関する情報を受信し、前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の前記特定のＲＦタグに対応するタグ情報及びその個数を検出し、前記特定のＲＦタグからの前記応答波が前記複数の受信専用アンテナによりそれぞれ受信された到達時間差を相互相関関数により求め、求めた到達時間差と前記複数の受信専用アンテナの座標とに基づいて、検出個数分のタグ情報に対応する前記特定のＲＦタグの存在位置を推定する；
タグ位置推定方法。
タグリーダにより、検出対象空間内に存在する複数のＲＦタグに一括給電し、送受信アンテナにより受信される応答波に基づいて、前記複数のＲＦタグからのタグ情報を読み取ると共に、受信信号強度を検出し；
前記検出対象空間に対応して配置される複数の受信専用アンテナにより、前記送受信アンテナ及び前記タグリーダにより個別給電を受ける前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の特定のＲＦタグからの応答波をそれぞれ受信し；
制御器により、前記タグリーダからタグ情報及び受信信号強度に関する情報を受信し、前記受信信号強度が予め定めた閾値以上の前記特定のＲＦタグに対応するタグ情報及びその個数を検出し、前記特定のＲＦタグからの前記応答波が前記複数の受信専用アンテナによりそれぞれ受信された到達時間差を相互相関関数により求め、求めた到達時間差と前記複数の受信専用アンテナの座標とに基づいて、検出個数分のタグ情報に対応する前記特定のＲＦタグの存在位置を推定する；
処理をプロセッサに実行させるタグ位置推定プログラム。