JP2020052623A - 無線タグリーダ - Google Patents

Abstract

【課題】 相対的に移動している移動タグと停止している停止タグとを選別することができる無線タグリーダを提供する【解決手段】 位相変化量と位相偏りを用いて第１閾値を設定して確実な停止タグ◆を選別し、第２閾値を設定して確実な移動タグ●を選別する。確実な移動タグの平均受信強度値を用いて第３閾値が算出され、第３閾値を用いて移動タグ■と、停止タグ▲とが選別される。位相変化量と位相偏りを用いるため、移動タグと停止タグを迅速かつ的確に選別できる。【選択図】図１８

Description

本発明は、移動している移動タグと停止している停止タグとを選別する無線タグリーダに関するものである。

無線タグを検知する無線タグリーダに関する技術として、例えば、下記特許文献１に開示されるタグリーダが知られている。このタグリーダでは、位相を用いて停止タグフィルタを作成している。停止タグフィルタの１つに位相の標準偏差を用いるものがある。移動タグは標準偏差が大きく、停止タグは標準偏差が小さいことで、標準偏差の小さな停止タグを特定し、停止タグではないタグを移動タグと判定している。

特開２０１３−３７６６３号公報

特許文献１の無線タグリーダでは、停止タグは標準偏差が小さいことで停止タグを特定している。停止タグを位相偏差から特定するためには、停止タグのデータが十分量集まらないと特定できない。更に、停止タグではないタグを移動タグと判定している。このため、移動タグ、停止タグの特定に時間がかかり、例えば、無線タグが付された搬送品を搭載したフォークリフトが搬送経路に設けられるゲート（無線タグリーダ）を通過した際に、リアルタイムで停止タグと移動タグを判別することが難しいと考えられる。

更に、停止タグが位相変化する原因を、「人が手を振る等の少しの移動によって位相は大きく変動し」（段落番号００３３）と考察し、直接波及び反射波の影響で位相変化量のみでは移動タグと同様な位相挙動（位相変化の大きい）を示す停止タグに対して考慮がなされていない。このため、係る停止タグを適切に停止タグであると特定することが難しいと推測される。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、移動している移動タグと停止している停止タグとを確実に選別することができる無線タグリーダを提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、
移動している移動タグ（３０ａ）と停止している停止タグ（３０ｂ）とを無線タグからの応答波の位相値に基づき検出する無線タグリーダ１０であって、
位相値を検出する全角度範囲（０°〜１８０°もしくは０゜〜３６０゜）で位相値の取れた総数（Ｎ）を求める総数算出手段（Ｓ４０２）と、
位相値を検出する前記全角度範囲内の所定角度範囲（９０゜もしくは全角度範囲の半値）毎に、各角度毎の位相値の取れた数の総和数（ｎｉ）を求めることで、最も多い総和数を求める総和数算出手段（Ｓ４０６、Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１４）と、
前記総数と前記最も多い総和数との比較で、前記最も多い総和数の前記所定角度範囲内に位相値が偏っているかを算出する位相の偏り算出手段（Ｓ４１６）と、
前記位相の偏りの低いタグを移動タグと選別し、前記位相の偏りの高いタグを停止タグと選別する選別手段（Ｓ１０８）と、を有することを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

請求項１の発明では、移動している移動タグは位相の偏りが低くなるので、位相の偏りに基づいて移動タグであると選別することができる。他方、移動せずに移動タグのように位相挙動を示す停止タグは、位相の偏りが高くなるので、位相の偏りに基づいて停止タグであると選別することができる。位相の偏りによって、移動タグ又は停止タグを特定するため、移動タグ、停止タグの特定を短時間で行うことができる。

ここで、分布の形状が変化しても偏りを見ることは可能である。分布を取り扱う際、母数により分布形状が変化してしまう場合がある。母数が増えれば分布形状は安定していくが、識別にリアルタイム性が求められる無線タグリーダには、分布形状によらない識別が求められる。

請求項１の発明では、停止タグの位相が直接波と反射波の合成で表されることに着目し、強め合いが発生する範囲を予め設定して偏りを探査することで、分布によらない識別が可能となる。少ない読み取り数での識別を実現さあせることで、高速の移動・停止識別を可能にする。

請求項２の発明では、無線タグからの応答波の位相に基づき位相変化量を求め、位相の偏り及び位相変化量を用いて閾値を設定し、移動タグと停止タグとを選別する。このため、直接波及び反射波の影響で位相変化量のみでは移動タグと同様な位相挙動（位相変化の大きい）を示す停止タグ、位相変化量の小さな移動タグも適切に移動タグ又は停止タグに選別することができる。

請求項３の発明では、累積加算した位相加算値のグラフを平滑処理し、その変曲点をグラフ傾きの変化から取得し、閾値以下の位相加算値を除いた、始点と終点を含めた各変曲点毎の位相加算値の和を計算して位相変化量を求めることで、確実に移動タグ、停止タグの判断が行える。

請求項４では、位相の偏り及び位相変化量を用いて確実に停止タグとする第１の閾値と確実に移動タグとする第２の閾値を設定し、確実に移動タグであるタグと、確実に停止タグであるタグとを選別するため、迅速・的確に移動タグと停止タグとを選別することができる。そして、移動タグか停止タグかの判断が難しいタグに対して、確実に移動タグであるとされた１以上のタグの位相変化量、速度もしくは加速度、距離もしくは角度情報、最初の読み取りから最後の読み取りまでの時間、受信強度の少なくとも１つを用いて算出した第３の閾値に基づき、移動タグか停止タグかを判断するため、適切に判断することができる。先ず、移動タグを特定して第３の閾値を求めることで、移動タグ、停止タグの特定を短時間で行うことができる。

請求項５の発明では、移動タグの移動速度を推定し、位相変化量の補正を行うため、移動タグの移動速度に応じて適切に移動タグ、停止タグの判断が行える。

請求項６の発明では、移動タグの移動速度を推定し、第３の閾値の補正を行うため、移動タグの移動速度に応じて適切に移動タグ、停止タグの判断が行える。

請求項７の発明では、アンテナから移動タグまでの距離を推定し、第３の閾値の補正を行うため、距離に応じて適切に移動タグ、停止タグの判断が行える。

請求項８の発明では、移動タグの移動速度の推定を、確実に移動タグであるタグのタグ読取時間情報に基づき行うため、高い精度で移動速度を推定できる。

請求項９の発明では、移動タグの移動速度の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が最大であるタグのタグ読取時間情報に基づき行うため、高い精度で移動速度を推定できる。

請求項１０の発明では、移動タグの移動速度の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が上位所定枚数の推定移動速度の平均値を推定速度とするため、高い精度で移動速度を推定できる。

請求項１１の発明では、移動タグの移動速度の推定を、第２の閾値を超えるのが速い上位所定枚数の推定移動速度の平均値を推定速度とするため、高い精度で移動速度を推定できる。

請求項１２の発明では、アンテナから移動タグまでの距離を推定する際に、確実に移動タグであると選別されたタグの情報を用いるため、高い精度で距離を推定できる。

請求項１３の発明では、アンテナから移動タグまでの距離の推定を、確実に移動タグであるタグの受信強度に基づき行うため、高い精度で距離を推定できる。

請求項１４の発明では、アンテナから移動タグまでの距離の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が最大であるタグの受信強度に基づき行うため、高い精度で距離を推定できる。

請求項１５の発明では、アンテナから移動タグまでの距離の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が上位所定枚数の推定距離の平均値を推定距離とするため、高い精度で距離を推定できる。

請求項１６の発明では、アンテナから移動タグまでの距離の推定を、第２の閾値を超えるのが速い上位所定枚数の推定距離速度の平均値を推定距離とするため、高い精度で距離を推定できる。

請求項１７の発明では、第１の閾値、第２の閾値が、位相の偏りが大きい場合に、位相変化量の判断基準値が大きくなる。このため、位相の偏りが大きく、相対的に移動せずに移動タグのように位相挙動を示す停止タグを確実に停止タグであると判断できる。また、移動タグであると誤判断することが無くなる。

請求項１８の発明では、位相の偏りの低いタグを直接波が受信された移動タグと選別し、位相の偏りの高いタグを直接波及び反射波が受信された停止タグと選別する。直接波及び反射波が受信されるタグに対しても適切に停止タグと判断できる。

第１実施形態に係る搬送管理システムの概略構成を示す説明図である。 無線タグリーダの電気的構成を例示するブロック図である。 無線タグの電気的構成を例示するブロック図である。 管理装置の電気的構成を例示するブロック図である。 図５（Ａ）は第１実施形態の移動タグ及び停止タグの説明図であり、図５（Ｂ）は直接波と反射波の説明図である。 図６（Ａ）は移動タグ３０ａの位相変化を示す図表であり、図６（Ｂ）は停止タグ３０ｂの位相変化を示す図表であり、図６（Ｃ）は停止タグ３０ｃの位相変化を示す図表であり、図６（Ｄ）は停止タグ３０ｄの位相変化を示す図表である。 図７（Ａ）は移動タグ３０ａの位相変化を示す図表であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）中の位相（θ）の−９０°〜９０°の頻度を表す図表であり、図７（Ｃ）は停止タグ３０ｃの位相変化を示す図表であり、図７（Ｄ）は図７（Ｃ）中の位相（θ）の−９０°〜９０°の頻度を表す図表である。 図８（Ａ）は、位相０°から位相９０°までの頻度の総和ｎｉ（０）を表し、図８（Ｂ）は、位相１°から位相９１°までの頻度の総和ｎｉ（１）を表し、図８（Ｃ）は、位相９１°から位相１°までの頻度の総和ｎｉ（９１）を表し、図８（Ｄ）は、位相１８０°から位相９０°までの頻度の総和ｎｉ（１８０）を表す。 第１実施形態の改変例に係る停止タグ、移動タグ判別の説明図である。 読取処理のフローチャートである。 判断処理のフローチャートである。 位相変化量を計算するサブルーチン処理のフローチャートである。 位相偏りを計算するサブルーチン処理のフローチャートである。 各タグを判定する処理のサブルーチン処理のフローチャートである。 図１５（Ａ）は、距離推定処理のサブルーチン処理のフローチャートであり、図１５（Ｂ）は、速度推定処理のサブルーチン処理のフローチャートである。 最終判定処理のサブルーチン処理のフローチャートである。 位相変化量計算の説明図である 図１８（Ａ）は第１閾値、第２閾値の説明図であり、図１８（Ｂ）は第１閾値、第２閾値で識別された停止タグ、移動タグの説明図であり、図１８（Ｃ）は第３閾値の説明図である。 第２実施形態の無線タグリーダの説明図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る無線タグリーダを備える搬送管理システムについて、図面を参照して説明する。
図１に示す搬送管理システム１は、製品等の搬送品Ｐに付されたＲＦタグ等の無線タグ３０の移動状態を、無線タグリーダ１０により検知することで、その無線タグ３０が付された搬送品Ｐの移動状態等を管理するシステムとして構成されている。この搬送管理システム１は、図１に示すように、無線タグ３０が付された搬送品Ｐが搬送される搬送経路中に配置されて無線タグ３０を読み取る無線タグリーダ１０と、この無線タグリーダ１０による読み取り結果等を利用して搬送品Ｐに関する管理を行う管理装置２０とを備えている。

無線タグリーダ１０は、例えば公知のＲＦタグリーダによって構成されるものであり、図１に例示するように搬送経路に設けられるゲートに設置されており、無線タグ３０から読み取った情報や無線タグ３０の移動状態に関する情報等を管理装置２０に出力するように構成されている。

無線タグリーダ１０のハードウェア構成は、図２のようになっており、制御部１１、記憶部１２、通信処理部１３、アンテナ１４及び外部インタフェース１５等を備えている。制御部１１は、マイコンを主体として構成されるものであり、ＣＰＵ、システムバス、入出力インタフェース等を有し、半導体メモリ等からなる記憶部１２とともに情報処理装置を構成している。

また、通信処理部１３は、図２に示すように、送信回路１３ｂ、受信回路１３ｃ等を備えている。送信回路１３ｂは、例えば、キャリア発振器、符号化部、変調部及び増幅器等によって構成されている。キャリア発振器は、所定周波数のキャリア（搬送波）を出力しており、符号化部は、制御部１１に接続され、制御部１１より出力される送信データを符号化して変調部に出力している。変調部は、キャリア発振器からのキャリア（搬送波）及び符号化部からの送信データが入力されるものであり、キャリア発振器より出力されるキャリア（搬送波）に対し、通信対象へのコマンド送信時に符号化部より出力される符号化された送信符号（変調信号）によってＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調された被変調信号を生成し、増幅器に出力している。また、増幅器は、入力信号（変調部によって変調された被変調信号）を設定された増幅率で増幅しており、その増幅信号が送信信号としてアンテナ１４に出力されるようになっている。

また、アンテナ１４には、受信回路１３ｃの入力端子が接続されており、アンテナ１４によって受信された無線タグ３０からの応答波に相当する電波信号（受信信号）は、受信回路１３ｃに入力されるようになっている。受信回路１３ｃは、例えば、増幅器、復調部等によって構成されており、アンテナ１４によって受信された受信信号を増幅器によって増幅し、その増幅信号を復調部によって復調している。更に、その復調された信号波形に相当する信号を受信データとして制御部１１に出力している。このように受信された無線タグ３０の応答波の位相は、制御部１１により、その測定時刻（受信時刻）に関連付けられて、順次記憶部１２に記憶される。

また、外部インタフェース１５は、管理装置２０等の外部機器との間でのデータ通信を行うためのインタフェースとして構成されており、制御部１１と協働して通信処理を行う構成をなしている。

ここで、無線タグリーダ１０の読取対象となる無線タグ３０の電気的構成について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、無線タグ３０は、アンテナ３１，電源回路３２，復調回路３３，制御回路３４，メモリ３５，変調回路３６などによって構成されている。電源回路３２は、アンテナ３１を介して受信した無線タグリーダ１０からの送信信号（キャリア信号）を整流、平滑して動作用電源を生成するものであり、その動作用電源を、制御回路３４をはじめとする各構成要素に供給している。

また、復調回路３３は、送信信号（キャリア信号）に重畳されているデータを復調して制御回路３４に出力している。メモリ３５は、ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ等の各種半導体メモリによって構成されており、制御プログラムや無線タグ３０を識別するための識別情報（タグＩＤ）、或いは無線タグ３０の用途に応じたデータなどが記憶されている。制御回路３４は、メモリ３５から上記情報やデータを読み出し、それを送信データとして変調回路３６に出力する構成をなしており、変調回路３６は、応答信号（キャリア信号）を当該送信データで負荷変調してアンテナ３１から応答波として送信するように構成されている。なお、図２及び図３では、無線タグリーダ１０及び無線タグ３０の電気的構成の一例を挙げたが、電磁波を媒介として無線通信を行い得る構成であれば公知の他の電気的構成を用いてもよい。

次に、管理装置２０の構成について説明する。
管理装置２０は、無線タグリーダ１０から取得した各無線タグ３０の読み取り結果や外部から取得した情報を利用して搬送品Ｐの搬送状態などを管理する装置として機能するものである。この管理装置２０は、例えばコンピュータとして構成され、図４に示すように、ＣＰＵ等からなる制御部２１、液晶モニタ等として構成される表示部２２、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等からなる記憶部２３、マウスやキーボード等として構成される操作部２４、無線タグリーダ１０や上位機器等の外部機器との間でのデータ通信を行うための通信インタフェースとして構成される通信部２５などを備えている。

次に、第１実施形態に係る無線タグリーダ１０の特徴的構成について詳述する。
第１実施形態に係る無線タグリーダ１０は、低速で移動している無線タグ３０であってもその無線タグ３０の移動状態を正確に検知するため、無線タグ３０からの応答波の位相差を利用して無線タグ３０の移動状態を検知する。具体的には、制御部１１にてなされる測定処理により、通信処理部１３を利用して、所定時間、測定した無線タグ３０からの応答波の位相を、その測定時刻（受信時刻）に関連付けて記憶部１２に記憶する。そして、制御部１１にてなされるタグ検知処理では、記憶部１２に記憶されている応答波の位相及びその測定時刻を読み出し、これらの位相に基づいて算出した位相差を累積加算した位相加算値に基づいて無線タグ３０までの距離を測定する。なお、このように位相加算値に基づいて無線タグ３０までの距離を測定する方法としては、例えば、特願２０１７−１８９５１０の明細書等に記載される方法を採用することができる。

これにより、図５（Ａ）に示されるように、無線タグリーダ１０（アンテナ１４）の前を、無線タグ３０を付した搬送品ＰがフォークリフトＭ等により直線的に搬送されている場合には、移動している無線タグ３０（以下、移動タグ３０ａともいう）までの距離が時間とともに変化するように測定される。すなわち、上述のように測定される位相加算値に基づいて、無線タグ３０からアンテナ１４までの距離の変化が測定され、この測定結果に基づいて、無線タグ３０の移動が検知される。このため、制御部１１は、位相加算値に基づいて、無線タグ３０からアンテナ１４までの距離の変化を測定するとともに、この測定された距離の変化に関する測定結果に基づいて、無線タグ３０の移動を検知する。

ここで、第１実施形態の無線タグリーダ１０では、位相加算値、又は、後述する位相変化量と併せて、位相の変化に基づいて、移動タグか停止タグかを判別する。図６（Ａ）は、移動タグ３０ａの位相変化を示す図表であり、縦軸に位相[deg]を横軸に時間が取られている。図６（Ａ）中に示すように位相変化量は大きい。図６（Ｂ）は、停止タグ３０ｂの位相変化を示す図表である。図６（Ｂ）中に示すように位相変化量は小さい。即ち、距離が変わらないので位相値が変わらない。なお、図５（Ａ）中で停止タグ３０ｂも同様な位相変化を取る。これにより、確実な移動タグと確実な停止タグを見分けることができる。

図６（Ｃ）は、図５（Ａ）中の停止タグ３０ｃの位相変化を示す図表であり、図６（Ｄ）は、図５（Ａ）中の停止タグ３０ｄの位相変化を示す図表である。
停止タグ３０ｃの位相変化量は大きく、停止タグ３０ｄは位相変化量が中くらいで、散発的に読取が行われている。停止タグ３０ｃの位相変化量が大きくなっている原因は、無線タグリーダ１０（アンテナ１４）の前をフォークリフト等の移動体Ｍが移動すると、この移動体Ｍによる電波の反射の影響により、停止タグ３０ｂからの応答波が受信されてしまうためである。このような場合、移動体Ｍが移動するために停止タグ３０ｃ、停止タグ３０ｄからの応答波の位相が変化するように測定されてしまうと、測定される距離が時間とともに変化してしまい、停止タグ３０ｃが移動していると誤検知されてしまう可能性がある。また、周囲環境の影響等に起因して、停止タグ３０ｃからの応答波を一時的に受信できない状態（ヌル状態）が生じる場合もあり、この状態も誤検知の一因となる可能性がある。

図５（Ｂ）は、停止タグ３０ｃからの反射波、直接波の説明図である。停止タグ３０ｄからの電波は、反射物（フォークリフト）の通過時のみ読めているため、停止タグ３０ｄが停止していることは判別できる。停止タグ３０ｃからの電波は、反射波、直接波が混じることで、図６（Ｃ）に示されるように位相変化量が大きくなっていることが分かった。

このため、第１実施形態の無線タグリーダ１０では、位相変化量に偏りがあるか否かにより、移動タグであるような位相変化量の大きな停止タグを停止タグであると判別する。図７（Ａ）は、図５（Ａ）中の移動タグ３０ａの位相変化を示す図表であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）中の位相（θ）の−９０°〜９０°の頻度を表し、中央の斜線部は、−４５°〜４５°の位相頻度を表している。−４５°〜４５°の頻度総和は１５０で、全体（−９０°〜９０°）の頻度総和は２９０であり、位相偏りは、１５０／２９０で５２％となる。即ち、移動タグは位相の偏りが無く、５０％付近の値を示す。

図７（Ｃ）は、図５（Ａ）中の停止タグ３０ｃの位相変化を示す図表であり、図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）中の位相（θ）の−９０°〜９０°の頻度を表し、中央の斜線部は、−４５°〜４５°の位相頻度を表している。−４５°〜４５°の頻度総和は高く、位相偏りは８０％位になる。即ち、停止タグは位相の偏りが大きい。

図１０〜図１６のフローチャートを参照し、上述した無線タグリーダによる移動タグと停止タグとの選別処理を説明する。
先ず、図１０に示す読取のフローチャートで、読取が開始され、無線タグが読み取られ、該無線タグの情報が取得される（Ｓ９２）。ここでは、各無線タグＩＤ、位相、受信電力、読取時間等の情報が取得される。そして、タグ読取が終了したか判断される（Ｓ９４）。タグ読取が終了するまで（Ｓ９４：Ｎｏ）、タグの読取が繰り返される（Ｓ９２）。

図１１は判断処理を示すフローチャートである。図１１のＳ１０２で位相変化量が計算される。
図１７は、位相変化量計算の説明図である。
Ｉ．移動加算値を各時間毎に記録しておく（図１７（Ａ）参照）。
ＩＩ．位相変化量計算に必要な３つの変曲点と終点を見つける（図１７（Ｃ）参照）。
(a),(b),(c)
III.下記計算をする
（１）＝｜始点 −ｂ｜
（２）＝｜b−a｜
（３）＝｜ａ−ｃ｜
（４）＝｜c−終点｜
位相変化量＝（１）＋（２）＋（３）＋（４）

即ち、第１実施形態の無線タグリーダでは、累積加算した位相加算値のグラフより得られた始点、終点および各変曲点間の位相変化量を元に位相変化量を計算している。

図１２は、図１７を参照して上述された位相変化量計算処理（Ｓ１０２）のサブルーチンを示す。
位相変動情報が取得され位相変化量が計算される（Ｓ２０２：図１７（Ａ））。そのグラフが平滑化処理される（Ｓ２０４：図１７（Ｂ））。平滑化処理の目的は、ブレによる無駄な変曲点を消去するためである。即ち、おおまかに変曲点を取るために行われる。グラフの変曲点を位相変化の傾きの変化により求める（Ｓ２０６：図１７（Ｃ））。始点、終点、各変曲点の間のそれぞれの位相変化量が取得される（Ｓ２０８）。
（１）＝｜始点−ｂ｜
（２）＝｜b−a｜
（３）＝｜a−ｃ｜
（４）＝｜c−終点｜
位相変化量＝（１）＋（２）＋（３）＋（４）
として位相変化量が求められる（Ｓ２１０）。
Ｓ２１０の加算処理では、閾値以上の位相変動値を全て加算することが行われる。ここで、閾値以下を除外するのは、閾値以下の位相変動は反射による位相変動と区別するために除外する。位相加算値の要点は位相が大きく連続で変動したという情報を捉えることにある。ここで、閾値の例としては、例えば、９０[deg]、１８０[deg]、位相取得可能範囲の半値等である。

図１７（Ｃ）の例では、
（１）｜ａ−ｂ｜＝４０[deg]
（２）｜b−ｃ｜＝３４０[deg]
（３）｜ｃ−ｄ｜＝５００[deg]
（４）｜ｄ−ｅ｜＝６００[deg]
（５）｜ｅ−ｆ｜＝２５０[deg]
の場合、（１）の値は閾値以下のため除外され、
（２）＋（３）＋（４）＋（５）＝１６９０[deg]
として、位相変化量が算出される。
なお、位相加算量の取得は、特願２０１７−１８９５１０の明細書等に記載される方法を採用することができる。

図１１に示すメインルーチンで、Ｓ１０２での位相変化量の計算に続き、位相偏りの計算が行われる（Ｓ１０４）。
図１３は、位相偏り計算のサブルーチンを示す。
各タグに対して、図７（Ａ）、図７（Ｃ）中に示された位相値に対して、図７（Ｂ）、図７（Ｄ）に示されたような位相値（θ）と頻度のヒストグラムが作成される（Ｓ４００）。頻度総和（位相値を検出する全角度範囲（０−１８０°）で位相値の取れた総数）がＮとされる（Ｓ４０２）。位相値ｉが０に初期化される（Ｓ４０４）。そして、位相値ｉが９０°以上か判断される（Ｓ４０６）。ここでは、位相値ｉが０であるため（Ｓ４０６：Ｎｏ）、Ｓ４０８で、ｉ≦θ＜ｉ＋９０°、ここでは、０≦θ＜９０°を満たす位相値θの頻度総和（所定角度範囲（９０°）内、即ち、０−９０°の各角度毎の位相値の取れた数の総和数）がｎｉ（０）とされる。図８（Ａ）に示される位相０°から位相９０°までの頻度の総和がｎｉ（０）とされる。そして、ｉ（０）に１が加えられる（Ｓ４１２）。ｉ＝１８０°、即ち、全角度の位相について演算が終了したかが判断される（Ｓ４１４）。ここでは、Ｓ４１４の判断がＮｏとなり、Ｓ４０６に戻り、Ｓ４０８で、ｉ≦θ＜ｉ＋９０°、ここでは、１°≦θ＜９１°を満たす位相値θの頻度総和をｎｉ（１）とされる。図８（Ｂ）に示される位相１°から位相９１°までの頻度の総和がｎｉ（１）とされる。この処理が位相９１°まで繰り返され、Ｓ４０６での判断がＹｅｓとなり、Ｓ４１０で、ｉ≦θ＜１８０°もしくは０≦θ＜ｉ−９０°、ここでは、９１°≦θ＜１８０°、０≦θ＜１を満たす位相値θの頻度総和がｎｉ（９１）とされる。図８（Ｃ）に示される位相９１°〜１８０、及び、位相０°〜位相１°までの頻度の総和がｎｉ（９１）とされる。図８（Ｄ）に示される１８０°までの頻度の総和がｎｉ（１８０）が求められると（Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、ｎｉ（１）〜ｎｉ（１８０）中の最大値／Ｎ（頻度総和）が位相偏り[％]として求められる。即ち、総数（Ｎ）と最も多い総和数（ｎｉ）との比較で、最も多い総和数の所定角度範囲（９０°）内に位相値が偏っているかが算出される。なお、図７（Ｂ）では、−９０°〜９０°中で、−４５°〜４５°の位相偏りが無い場合は、５０％になった。図８に示す例では、０°〜１８０°中で、（９０°の範囲で）の位相偏りが無い場合は、同様に５０％となる。上述した例では、０゜〜１８０゜中で、(９０゜の範囲で)の位相偏りを求めたが、０゜〜３６０゜中で、(１８０゜の範囲(全角度範囲の半値)で)の位相偏りを求めることも好適である。

図１１に示すメインルーチンで、Ｓ１０４での位相偏りの計算に続き、各タグの判定が行われる（Ｓ１０６）。
図１４は、各タグの判定のサブルーチンを示す。
まず、タグ読取回数がｎ、位相変化量がｘ、位相偏りがｙとされる（Ｓ３００）。図１８（Ａ）は、各タグを位相偏りと位相変化量で規定した表であり、位相変化量と位相偏りから第１閾値と第２閾値とで、確実に停止タグであるものと、確実に移動タグであるもとが選別される。ｘ≧５００かが判断される（Ｓ３０２）。図１８（Ａ）中の第１閾値の１−１の判断が成される。ｙ−０．７＜０．９−０．７／１０００−５００（ｘ−５００）かが判断される（Ｓ３０４）。図１８（Ａ）中の第１閾値の１−２の判断が成される。ｙ−０．９＜１．０−０．９／１５００−１０００（ｘ−１０００）かが判断される（Ｓ３０６）。図１８（Ａ）中の第１閾値の１−３の判断が成される。即ち、図１８（Ａ）中で第１閾値よりも左の◆のタグは、各タグ判定終了トリガ、又は、タグ反転終了トリガがオンになった時点で（Ｓ３０８：Ｙｅｓ）、確実に停止タグであるとの判定が成される（Ｓ３１０）。

タグ判定の終了の条件（タグ判定終了トリガのオン）は、移動物（フォークリフト）が終了位置に達したというセンサ（ラインセンサ又はカメラ）の出力により行われる。また、移動物（フォークリフト）に着けられたタグについて無線タグリーダが読み取れなくなったとき、移動物所定位置に着けられたＱＲコード（登録商標）を終了位置にあるＱＲリーダが読み取った後、もしくは、無線タグとＱＲコードを読めるリーダがＱＲコードを読み取った４秒後、或いは、別システムで取得したゲート通過予定枚数と同じ数の移動判定ができたときに行われる。また、別システムで取得したゲート通過予定枚数の８割に達したとき、移動タグ読取開始から４秒が経過したとき、フォークリフトドライバーが終了ボタンを押したとき行われる。さらに、移動タグ判定されたタグの位相加算値が減少し始めた（位相の折り返しが発生した）４秒後等で行われる。

各タグ判定終了条件（各タグ判定終了トリガのオン）は、タグ読取回数が規定値を超えたとき、タグ読取時間が規定値を超えたとき、タグ読取回数が規定値以上かつ位相偏り規定以上、タグ読取回数が規定値を超え、且つ、位相変化量が移動タグの位相変化量の規定値％以下のとき、タグ読取回数が規定値以上かつ位相変化量規定値以上のとき等に行われる。また、移動タグＩＤと判定中タグが異なる種類と分かったとき行われる。例えば、無線タグリーダが移動タグ反転したタグのＩＤが３枚以上３３Ｅから始まる場合、ＩＤが３３Ｅ以外から始まる（３４Ｄ等）場合は移動タグである確率が無いとして、判定が強制終了される。

引き続き、Ｓ３２０、Ｓ３２４、Ｓ３２６で、図１８（Ａ）中の第２閾値による確実に移動タグかの判断が成される。ｘ≧１０００かが判断される（Ｓ３２０）。図１８（Ａ）中の第２閾値の２−１の判断が成される。ｙ−０．７＜０．９−０．７／２２００−１５００（ｘ−１５００）かが判断される（Ｓ３２４）。図１８（Ａ）中の第２閾値の２−２の判断が成される。ｙ−０．９＜１．０−０．９／２８００−２２００（ｘ−２２００）かが判断される（Ｓ３２６）。図１８（Ａ）中の第２閾値の２−３の判断が成される。即ち、図１８（Ａ）中で第２閾値よりも右の●のタグは（Ｓ３２０、Ｓ３２４、Ｓ３２６：Ｙｅｓ）、確実な移動タグと判断される（Ｓ３２８）。Ｓ３２０、Ｓ３２４、Ｓ３２６のいずれかがＮｏである、図１８（Ａ）中の▲の停止タグ（移動タグのような位相挙動を示す停止タグ）、■の移動タグ（停止タグのような位相挙動を示す移動タグ）は、判別困難タグと判定される（Ｓ３３０）

図１８（Ｂ）に示されるように、◆の確実な停止タグと●の確実な移動タグとは大きく離れていて、判別が迅速・確実である。なお、第１実施形態の無線タグリーダ１０では、第１閾値、第２閾値が、位相の偏りが大きい場合に、位相変化量の判断基準値が大きくなる（第１閾値、第２閾値が変曲点を有する）。このため、位相の偏りが大きく、相対的に移動せずに移動タグのように位相挙動を示す停止タグを確実に停止タグであると判断できる。また、移動タグであると誤判断することが無くなる。

図１１に示すメインルーチンで、Ｓ１０６での各タグの判定に続き、確実な停止タグ、確実な移動タグが出力される（Ｓ１０８）。

そして、距離推定の処理が成される（Ｓ１１０）。図１５（Ａ）は、距離推定のサブルーチンを示す。
先ず、距離判断の対象とする移動タグを特定する（Ｓ５１２）。ここでは、図１８（Ａ）に示される●の確実な移動タグが特定される。そして、距離判断の対象とする移動タグの平均受信電力（ＲＳＳＩ）値が算出される（Ｓ５１４）。算出された平均受信電力（ＲＳＳＩ）値が規定値よりも高いかが判断される（Ｓ５１６）。平均受信電力（ＲＳＳＩ）値が規定値よりも高い場合（Ｓ５１６：Ｙｅｓ）、移動タグがアンテナ近くを通過していると判断される（Ｓ５１８）。移動タグがアンテナ近くを通過していると判断されると、タグからの受信電力が高いため、図１１のＳ１１４の処理で後述する第３閾値が高くされる。反対に、平均受信電力（ＲＳＳＩ）値が規定値よりも低い場合（Ｓ５１６：Ｎｏ）、移動タグがアンテナ近くを通過していないと判断される（Ｓ５２０）。移動タグがアンテナ近くを通過していないと判断されると、タグからの受信電力が低いため、図１１のＳ１１４の処理で第３閾値が低く補正される。

第１実施形態の無線タグリーダでは、移動タグの距離をフィードバックすることで計算精度を向上させている。ここでは、距離推定に受信電力（ＲＳＳＩ）値を用いたが、この代わりに、カメラによる画像情報の処理や、距離センサによる測定等によっても距離の推測ができる。

第１実施形態の無線タグリーダでは、アンテナから移動タグまでの距離を推定する際に、確実に移動タグであると選別されたタグの情報を用いるため、高い精度で距離を推定できる。

第１実施形態では、アンテナから移動タグまでの距離の推定を、確実に移動タグであるタグの受信強度に基づき行うため、高い精度で距離を推定できる。

ここで、アンテナから移動タグまでの距離の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が最大であるタグの受信強度に基づき行うこともできる。アンテナから移動タグまでの距離の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が最大であるタグの受信強度に基づき行うため、高い精度で距離を推定できる。

また、アンテナから移動タグまでの距離の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が上位所定枚数（例えば３枚等の所定数、予定出荷枚数の２０％、第２閾値を超えたタグ枚数の半分等、状況によって代えることができる）の推定距離の平均値を推定距離とできる。アンテナから移動タグまでの距離の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が上位所定枚数の推定距離の平均値を推定距離とするため、高い精度で距離を推定できる。

さらに、アンテナから移動タグまでの距離の推定を、第２の閾値を超えるのが速い上位所定枚数の推定距離速度の平均値を推定距離とすることもできる。アンテナから移動タグまでの距離の推定を、第２の閾値を超えるのが速い上位所定枚数の推定距離速度の平均値を推定距離とするため、高い精度で距離を推定できる。

次に、速度推定の処理が成される（図１１、Ｓ１１２）。図１５（Ｂ）は、速度推定のサブルーチンを示す。
先ず、速度判断の対象とする移動タグを特定する（Ｓ５５２）。ここでは、図１８（Ａ）に示される●の確実な移動タグが特定される。そして、速度判断の対象とする移動タグの平均のタグ読取時間（対象コードのファインダーパターンの認識からデコード完了までの時間：移動速度が遅ければタグの読取時間も長くなる）Ｉ値が算出される（Ｓ５５４）。算出されたタグ読取時間値が規定値よりも長いかが判断される（Ｓ５５６）。タグ読取時間が規定値よりも長い場合（Ｓ５５６：Ｙｅｓ）、移動タグの速度が遅いいと判断される（Ｓ５５８）。移動タグの速度が遅いと判断されると、図１１のＳ１１４の処理で後述する第３閾値が低く補正される。反対に、読取時間が規定値よりも短い場合（Ｓ５５６：Ｎｏ）、移動タグが速いと判断される（Ｓ５７０）。移動タグの速度が速いと判断されると、図１１のＳ１１４の処理で第３閾値が高く補正される。

第１実施形態の無線タグリーダでは、移動タグの速度をフィードバックすることで計算精度を向上させている。ここでは、速度判定の結果に応じて、閾値を調整したが、この代わりに、速度に応じて位相変化量を補正することもできる。例えば、推定位相変化量÷時間で計算した速度＞推定速度なら、推定位相変化量を-１８０°もしくは−３６０°回転補正する等である。

タグの移動速度の推定には、移動物（フォークリフト）に予め設置した加速度センサーといった移動物や移動経路に予め設置したセンサ情報を活用することや、アンテナ位置やゲート通過を観測できる位置に設置した画像情報などの移動物を観測可能な位置に設置した機器による画像情報の活用も可能である。

第１実施形態の無線タグリーダでは、図１８（Ａ）に示される●の確実な移動タグの平均の読取時間を用いたが、位相変化量が最大であるタグの読取時間を推定に利用することも可能である。移動タグの移動速度の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が最大であるタグのタグ読取時間情報に基づき行うため、高い精度で移動速度を推定できる。

移動タグの移動速度の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が上位所定枚数（例えば３枚等の所定数、予定出荷枚数の２０％、第２閾値を超えたタグ枚数の半分等、状況によって代えることができる）の推定移動速度の平均値を推定速度とすることができる。移動タグの移動速度の推定を、確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が上位所定枚数の推定移動速度の平均値を推定速度とするため、高い精度で移動速度を推定できる。

また、移動タグの移動速度の推定を、第２の閾値を超えるのが速い上位所定枚数の推定移動速度の平均値を推定速度とすることもできる。移動タグの移動速度の推定を、第２の閾値を超えるのが速い上位所定枚数の推定移動速度の平均値を推定速度とするため、高い精度で移動速度を推定できる。

上述した判定閾値、計算補正値再計算の処理（図１１，Ｓ１１４）に続き、終了判定があったかが判断され（Ｓ１１６）、終了判定があると（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、移動タグか停止タグかの判断が済んでいないタグについての最終判定が行われる（Ｓ１１８）。

図１６は最終判定のサブルーチンを示すフローチャートである。
上述されたＳ１１４で算出された第３閾値が取得される（Ｓ６１２）。例えば、第２閾値を超えた確実に移動タグであるとされた物の受信電力（ＲＳＳＩ）の平均値（例えば−６０ｄｂ）よりも６ｄｂ低い値（−６６ｄｂ）が第３閾値として取得される。図１８（Ａ）中の第１閾値、第２閾値で挟まれた■の移動タグが、図１８（Ｃ）に示されるように、第３閾値（−６６ｄｂ）以上であるとして（Ｓ６１４：Ｙｅｓ）、移動タグであると判別される（Ｓ６１６）。図１８（Ａ）中の第１閾値、第２閾値で挟まれた▲の停止タグが、図１８（Ｃ）に示されるように、第３閾値（−６６ｄｂ）未満であるとして（Ｓ６１４：Ｎｏ）、停止タグであると判別される（Ｓ６１８）。全てのタグについて判断が終了すると（Ｓ６２０：Ｙｅｓ）、処理が終了する。

第１実施形態では、受信強度に基づいて第３閾値を設定したが、第３閾値は、位相変化量、速度もしくは加速度、距離もしくは角度情報、最初の読み取りから最後の読み取りまでの時間の少なくとも１つを用いて算出することができる。

第１実施形態の無線タグリーダ１０では、無線タグの移動により変化する位相変化量、及び、位相偏りを用いた第２閾値で確実に移動している目標タグであるものを複数個抽出し、抽出した複数個の目標タグの受信強度を用いて第３閾値を算出する。このため、第１実施形態の無線タグリーダは、積荷の材質、吸湿性、反射波等の影響をキャンセルして確実に移動している無線タグを選別することができる。また、位相変化量、位相偏りのみでは困難な移動タグかの判断が、受信強度を組み合わせることで、適切に判断される。

なお、第１実施形態の無線タグリーダ１０では、無線タグの移動により変化する値（位相変化量）として、位相差積算値を用いたが、この代わりに、位相変化量平均値、位相変化量中央値、位相変化量最大値、位相変化量が所定値になるまでの時間の平均値、（位相変化量最大値−位相変化量最小値）／２、位相変化量最小値を用いことができる。

[第１実施形態の改変例]
図９は、第１実施形態の改変例に係る停止タグ、移動タグ判別の説明図である。図９に示されるように位相偏りのみで、停止タグ◆、移動タグ●が別れる場合、第１実施形態の改変例の無線タグリーダは、位相偏りが７０％以上を停止タグとし、７０％未満を移動タグと判別する。

[第２実施形態]
図１９は、第２実施形態に係るＰＯＳレジで用いられる無線タグリーダ１１０を示している。
無線タグリーダ１１０は、ベルトコンベア１１２上に乗せられた買い物籠ＣＳ内の商品に貼られた無線タグを読み取る。ベルトコンベア１１２に載せられた買い物籠ＣＳは、図示しない無線タグリーダのアンテナまでの距離が変動するので、無線タグリーダは、その際の位相変化量、位相偏りに基づき買い物籠ＣＳ内の確定できる無線タグを見つける（ステップ１）。

そして、ベルトコンベア１１２を小刻みに振るわせ、上述した確定タグと同様に位相や受信電力（ＲＳＳＩ）挙動しているものを目標タグ（通過タグ）として検知する（ステップ２）。

ここで、隣接レジとの区別を行うため、振るわせ方を分けることができる（例えば、振るわせる方向、振るわせるパターン）。上述したステップ１とステップ２で異なるアンテナを用い、行程を２つに分けることもできる。更に、１つのＰＯＳレジで複数のアンテナを用いることもできる。

１０…無線タグリーダ
１４…アンテナ
３０…無線タグ
３０ａ…移動タグ
３０ｂ…停止タグ
１１０…無線タグリーダ
１１２…ベルトコンベア
Ｍ…フォークリフト
Ｐ…搬送品

Claims (18)

1. 移動している移動タグと停止している停止タグとを無線タグからの応答波の位相値に基づき検出する無線タグリーダであって、
   位相値を検出する全角度範囲で位相値の取れた総数を求める総数算出手段と、
   位相値を検出する前記全角度範囲内の所定角度範囲毎に、各角度毎の位相値の取れた数の総和数を求めることで、最も多い総和数を求める総和数算出手段と、
   前記総数と前記最も多い総和数との比較で、前記最も多い総和数の前記所定角度範囲内に位相値が偏っているかを算出する位相の偏り算出手段と、
   前記位相の偏りの低いタグを移動タグと選別し、前記位相の偏りの高いタグを停止タグと選別する選別手段と、を有することを特徴とする無線タグリーダ。
2. 請求項１の無線タグリーダであって、
   無線タグからの応答波の位相に基づき、前回の位相と今回の位相との差を累積加算して無線タグの移動状態の指標となる位相変化量を求める位相変化量算出手段を備え、
   前記選別手段が、前記位相の偏り及び前記位相変化量を用いて閾値を設定し、前記移動タグと前記停止タグとを選別することを特徴とする無線タグリーダ。
3. 請求項２の無線タグリーダであって、前記位相変化量算出手段は、前記累積加算した位相加算のグラフを平滑処理した後に変曲点を傾きの変化により取得し、始点と終点を含めた各変曲点間の位相変化量の和を元に前記位相変化量を算出する。
4. 請求項３の無線タグリーダであって、
   前記選別手段が、前記位相の偏り及び前記位相変化量を用いて確実に停止タグとする第１の閾値と確実に移動タグとする第２の閾値を設定し、確実に移動タグであるタグと、確実に停止タグであるタグとを選別し、
   確実に移動タグであるとされた１以上のタグの位相変化量、速度もしくは加速度、距離もしくは角度情報、最初の読み取りから最後の読み取りまでの時間、受信強度の少なくとも１つを用いて第３の閾値を算出し、前記確実に移動タグ、前記確実に停止タグであると選別された以外のタグが移動タグか停止タグかを前記第３の閾値に基づき決定する決定手段を備えることを特徴とする無線タグリーダ。
5. 請求項４の無線タグリーダであって、
   前記移動タグの移動速度を推定し、前記位相変化量の補正を行うことを特徴とする無線タグリーダ。
6. 請求項４の無線タグリーダであって、
   前記移動タグの移動速度を推定し、前記第３の閾値の補正を行うことを特徴とする無線タグリーダ。
7. 請求項４の無線タグリーダであって、
   アンテナから移動タグまでの距離を推定し、前記第３の閾値の補正を行うことを特徴とする無線タグリーダ。
8. 請求項５または請求項６の無線タグリーダであって、
   前記移動タグの移動速度の推定を、前記確実に移動タグであるタグのタグ読取時間情報に基づき行うことを特徴とする無線タグリーダ。
9. 請求項８の無線タグリーダであって、
   前記移動タグの移動速度の推定を、前記確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が最大であるタグのタグ読取時間情報に基づき行うことを特徴とする無線タグリーダ。
10. 請求項５または請求項６の無線タグリーダであって、
    前記移動タグの移動速度の推定を、前記確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が上位所定枚数の推定移動速度の平均値を推定速度とすることを特徴とする無線タグリーダ。
11. 請求項５または請求項６の無線タグリーダであって、
    前記移動タグの移動速度の推定を、前記第２の閾値を超えるのが速い上位所定枚数の推定移動速度の平均値を推定速度とすることを特徴とする無線タグリーダ。
12. 請求項７の無線タグリーダであって、
    アンテナから移動タグまでの距離を推定する際に、確実に移動タグであると選別されたタグの情報を用いることを特徴とする無線タグリーダ。
13. １２の無線タグリーダであって、
    前記アンテナから移動タグまでの距離の推定を、前記確実に移動タグであるタグの受信強度に基づき行うことを特徴とする無線タグリーダ。
14. 請求項１２の無線タグリーダであって、
    前記アンテナから移動タグまでの距離の推定を、前記確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が最大であるタグの受信強度に基づき行うことを特徴とする無線タグリーダ。
15. 請求項１２の無線タグリーダであって、
    前記アンテナから移動タグまでの距離の推定を、前記確実に移動タグであるタグの内で位相変化量が上位所定枚数の推定距離の平均値を推定距離とすることを特徴とする無線タグリーダ。
16. 請求項１２の無線タグリーダであって、
    前記アンテナから移動タグまでの距離の推定を、前記第２の閾値を超えるのが速い上位所定枚数の推定距離速度の平均値を推定距離とすることを特徴とする無線タグリーダ。
17. 請求項４の無線タグリーダであって、
    前記第１の閾値、前記第２の閾値が、前記位相の偏りが大きい場合に、前記位相変化量の判断基準値が大きくなることを特徴とする無線タグリーダ。
18. 請求項１の無線タグリーダであって、
    前記選別手段は、前記位相の偏りの低いタグを直接波が受信された移動タグと選別し、前記位相の偏りの高いタグを直接波及び反射波が受信された停止タグと選別すると、を有することを特徴とする無線タグリーダ。

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