JP2022509169A - 信号分離を含むウォークスルーゲート - Google Patents

Abstract

ウォークスルーゲートを実現するための装置及びシステムを提供する。本装置は、空洞部の各側面に湾曲した内面（１０５）を含む境界を有するウォークスルーゲート構造体（１００）を含む。湾曲した内面は、反射材料（１３２）によって一部が覆われている。本装置は、湾曲した内面に接して配置された無線周波数（ＲＦ）信号受信機及びＲＦ信号送信機（１３０）を含む。また、本装置は、ウォークスルーゲート構造体の空洞部へのアクセスを提供するアパーチャ（１４０）を含む。
【選択図】図１

Description

この出願は、２０１９年１月１１日に出願された米国特許仮出願第６２／７９１，１４３号及び２０１９年９月２３日に出願された米国特許出願第１６／５７８，９６７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、ウォークスルーゲートに関し、特にウォークスルーゲートの物理的設計に関する。

ウォークスルーゲートは、区切られた空間を通過する物体をスキャンするために使用される。ウォークスルーゲートは、歩行者用の金属探知器として、またはチェックアウトトンネルとして実現できる。ウォークスルーゲートは、セキュリティ制御のために、並びに制限された領域で携行される特定の物（例えば、金属）を検出するために使用できる。

本発明の一態様によれば、ウォークスルーゲートを実現するための装置が提供される。本装置は、空洞部の各側面に湾曲した内面を含む境界を有するウォークスルーゲート構造体を含む。湾曲した内面は、反射性材料によって一部が覆われている。本装置には、無線周波数（ＲＦ：radio frequency）信号送信機及びＲＦ信号受信機を含む。また、本装置は、ウォークスルーゲート構造体の空洞部へのアクセスを提供するアパーチャを含む。

本発明の別の態様によれば、ウォークスルーゲートを実現するための装置が提供される。本装置は、空洞部の各側面に円弧で形成された境界を有するウォークスルーゲート構造体を含む。境界は反射性材料で覆われている。本装置は、境界に接して配置された無線周波数（ＲＦ）信号送信機と、境界に接して配置されたＲＦ受信機とを含む。本装置は、ウォークスルーゲート構造体の空洞部へのアクセスを提供するアパーチャを含む。また、本装置は、ウォークスルーゲート構造体の内側の領域とウォークスルーゲート構造体の外側の領域との間で信号空間分離を実行する処理装置を含む。

本発明の別の態様によれば、ウォークスルーゲートを実現するためのシステムが提供される。システムは、メモリデバイスに動作可能に接続されたプロセッサデバイスを含む。プロセッサデバイスは、空洞部の各側面に湾曲した内面を含む境界を有するウォークスルーゲート構造体内に配置された受信機で送信を受信する。湾曲した内面は反射材料で覆われている。プロセッサデバイスは、ウォークスルーゲート構造体の内側の領域とウォークスルーゲート構造体の外側の領域との間で信号空間分離を実行する。プロセッサデバイスは、信号がウォークスルーゲート構造体の境界内のＲＦＩＤ（radio frequency identifier）から送信されたか否かを判定する。プロセッサデバイスは、信号がウォークスルーゲート構造体の境界内から送信されたとの判定に対応して、ＲＦＩＤに基づくトランザクションを処理する。

これらの及び他の特徴並びに利点は、以下の典型的な実施形態の詳細な説明を添付の図面と併せて読むことで明らかになるであろう。

本開示では、後述するように、以下の図面を参照しながら好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による、信号分離を含むウォークスルーゲートを示すブロック図である。

図２は、本発明による隔離チャンバの２次元モデルを示すブロック図である。

図３は、本発明の一実施形態による、信号分離を含むウォークスルーゲートを実現するための高レベルシステムを示すブロック図である。

図４は、本発明による、信号分離を実現するように構成されたシステムを示すブロック図である。

図５は、本発明の一実施形態による、信号分離を含むウォークスルーゲートを実現するための方法を示すフロー図である。

本発明の実施形態によれば、隔離チャンバを含むウォークスルーゲートへ実装するための／ウォークスルーゲートを実現するためのシステム及び方法が提供される。ウォークスルーゲート（ＷＴＧ：walk-through gate）の例示的な実施形態は、線形アパーチャと見なせる所定の開口を有する、円弧状の境界で構成された開いた空洞部を含むように組み立てる（または構築）ことができる。

一実施形態において、開いた空洞部の内部の無線周波数（ＲＦ）信号と空洞部の外部のＲＦ信号とを分離する強い差異化特性を有する隔離チャンバを実装してもよい。例示的な実施形態は、所定の最小限の減衰後に信号が空洞部から出るようにフリップサイド送信及びクロスワイズ送信を設計した、複数の反射点を有する象限を含むことができる。

本明細書に記載された実施形態は、ハードウェアで実現してもよく、ソフトウェアで実現してもよく、ハードウェアとソフトウェアの両方の要素を含んでいてもよい。好ましい実施形態において、本発明は、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含むが、これらに限定されないソフトウェアでも実現可能である。

実施形態には、コンピュータもしくは任意の命令実行システムによって使用される、または関連して使用されるプログラムコードを提供する、コンピュータで使用可能な、またはコンピュータで読み取り可能な媒体から弧セスできる、コンピュータプログラム製品を含んでもいてよい。コンピュータで使用可能な、またはコンピュータで読み取り可能な媒体には、命令実行システム、機器、もしくは装置によって使用される、または関連して使用されるプログラムを格納、伝達、送信または転送する任意の機器を含んでいてもよい。該媒体は、磁気媒体、光学媒体、電子媒体、電磁気媒体、赤外線媒体または半導体システム（または機器もしくは装置）、あるいは送信媒体であってもよい。該媒体には、半導体または固体メモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダム弧セスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスク及び光ディスク等のコンピュータで読み取り可能な媒体を含んでいてもよい。

各コンピュータプログラムは、汎用または特別な目的を持つプログラム可能なコンピュータで読み取ることができる、機械で読み取り可能なストレージメディアまたは装置（例えば、プログラムメモリまたは磁気ディスク）に格納される。該コンピュータプログラムは、ストレージメディアまたは装置から本明細書に記載された手順を実行するコンピュータで読み出される、該コンピュータの設定及び制御動作のためのものである。本発明のシステムには、本明細書に記載した機能を実行する、特定の及び事前に定義された方法をコンピュータに動作させるように構成されたコンピュータプログラムを含む、コンピュータで読み取り可能なストレージメディアも考慮される。

プログラムコードを記憶及び／または実行するのに適したデータ処理システムは、システムバスを介してメモリ要素に直接または間接的に接続された少なくとも１つのプロセッサを備えていてもよい。このメモリ要素には、処理の実行中にバルク記憶装置からコードが検索される回数を減らすために、プログラムコードの実際の実行中に用いられるローカルメモリ、バルク記憶装置及び少なくともいくつかのプログラムコードを一時的に記憶するキャッシュメモリを備えていてもよい。入出力またはＩ／Ｏ装置（限定されるものではないが、キーボード、ディスプレイ、ポインティング装置等を含む）は、直接またはＩ／Ｏコントローラを介してシステムに接続されていてもよい。

ネットワークアダプタは、データ処理システムが、プライベートネットワークまたは公衆ネットワークを介して、他のデータ処理システムまたは遠隔プリンタもしくは記憶装置に接続されることを可能にするために、上記システムと接続されていてもよい。モデム、ケーブルモデム及びイーサネット（登録商標）カードは、現在利用可能なタイプのネットワークアダプタのほんの一例である。

ここで、同じ数字が同一または同様の要素を表す図面、図１を詳細に参照すると、図１には、本発明の本実施形態による、信号分離を含むウォークスルーゲートを実現するための高レベルのシステム／方法が例示的に示されている。

図１で示すように、ウォークスルーゲート（ＷＴＧ）１００は、無線周波数（ＲＦ）信号１２０が送信される開口１１０を有する湾曲パネル（または壁）１０５を含む。例示的な実施形態において、ウォークスルーゲート構造体は、空洞部の両側で凹状に配置された湾曲した内面を含む境界を有する。

ＷＴＧ１００（トンネルと称してもよい）は、２つの領域、すなわちＷＴＧ１００の内部と外部との間で信号空間分離を提供（または増幅）するように設計される。信号空間分離は、ＷＴＧ１００の形状及びＷＴＧ１００の内部構造に基づいて実現できる。構造的な湾曲１０５の表面は、反射材料（ＲＦリフレクタ）１３２、並びに例示的な実施形態において、一部を吸収材料（ＲＦアブソーバ）１３４によって覆うことができる。反射材料１３２及び吸収材料１３４の配置は、空洞部内部の無線周波数（ＲＦ）信号を空洞部外部のＲＦ信号から分離する強い差異化特性を持つことによって実施できる。本明細書に記載された例示的な実施形態は、設計及び特定の湾曲の定式化の概要を提供する。本明細書に記載される湾曲１０５は、ＷＴＧ１００の内部から離れた外部アンテナ（図１では示されていない）の電力を維持しつつ、ＷＴＧ１００の内部のボリュームにおいて、内部アンテナ１３０から送信された信号１２０の電力をできるだけ収容するように設計される。

本明細書で記載される例示的なシナリオにおいて、ＲＦ信号１２０を含むことができる部分的に閉じた空間（または空洞部、内部空間等）が（ＷＴＧ１００内で）生成される。ＲＦ信号１２０は、そのような部分的に閉じた空間、すなわち開いた空洞部（例えば、湾曲壁１０５間の空間）に開口（またはアパーチャ）１４０を介して入射する代わりに、境界（湾曲壁１０５）のアンテナ１３０から空洞部へ入射する。ＲＦ信号１２０は、開いた空洞部から開口１４０を介して出ることができる。同様に、ＲＦ信号１２０は、空洞部へ入射し、該空洞部の内壁または境界（湾曲壁１０５）で反射する、または該空洞部の内壁または境界１０５で吸収される。

空洞部の開口はアパーチャ１４０と呼ばれる。開いた空洞部は、１つ以上のアパーチャ１４０（ＲＦ信号１２０が空洞部へ入射する開口１１０を含むことができる）を有することができる。例示的な実施形態は、アパーチャのある地点から特定の角度で入射するＲＦ信号１２０が空洞部の内部でトラップされるような設計を可能にする。ＲＦ信号１２０は、反射と吸収の組み合わせによって出ないように閉じ込めることができる。

代替の例示的な実施形態において、ＷＴＧ１００及び対応する空洞部は、空洞部へ入射するＲＦ信号１２０を、該空洞部から離れる（及びＷＴＧ１００から出る）特定の方向へ反射するように設計される。

例示的な実施形態において、開いた空洞部は、該空洞部の内部空間（空洞部の境界及びそのアパーチャで囲まれた）と、該空洞部の外部（ＷＴＧ１００の）とを差異化するように設計できる。該差異化は、空洞部の境界にあり、アパーチャ１４０から直接送出されない、アンテナで生成された信号を閉じ込めるように空洞部を設計することで実現できる。これは、空洞部の境界のソース（例えば、アンテナ１３０）が、境界の別の地点に向けて送信するＲＦ信号１２０を生成すれば、該ＲＦ信号１２０は多重反射の後でもアパーチャを介して（例えば、開口１４０を介さずに）開いた空洞部から出ることができないことを意味する。

さらなる例示的な実施形態において、所定の減衰後にＲＦ信号１２０が空洞部から出るようにする場合、ＷＴＧ１００の設計はより制約を少なくすることができる。例えば、元のＲＦ信号１２０が３１ｄＢｍである場合、ＷＴＧ１００は、ＲＦ信号１２０が１０ｄＢｍ未満のときに信号がアパーチャ１４０から出るように設計できる（この例のＷＴＧ１００は最低でも２１ｄＢ減衰させるように設計することを意味する）。ＷＴＧ１００は、それを可能にする反射特性及び吸収特性を含む、設計された湾曲で実現できる。

ＷＴＧ１００は、空洞部内で生成されたＲＦ信号１２０が該ＷＴＧ１００の空洞部から出ることができないように設計されているため、ＷＴＧ１００の空洞部へ入射する信号は、相互作用のため、該空洞部内の有限数の反射を介して、かつ該空洞部の反射部位から、または（例えば、湾曲壁１０５に配置された）例えばアブソーバ１３４へ当たることで、空洞部で吸収されて出ることに留意されたい。ＲＦ信号送信機は、空洞部内部での最低限の反射後に空洞部から出ることができる湾曲した内面の別の地点に向けて送信される信号を生成できる。したがって、（ＷＴＧ１００の）例示的な空洞部は、開いた空洞部内のＲＦ信号１２０を外部のＲＦ信号（不図示）から分離する強い差異化特性を有して実現される（例えば、製造される、組み立てられる、加工される等）。そのため、開いた空洞部に関するこの差異化特性を含むＷＴＧ１００を、本明細書では隔離チャンバを含むと称す。

本明細書に記載される例示的な実施形態は、隔離チャンバの特定の設計を提供する。本明細書に記載される設計は、異なる設定で使用することが可能であり、かつ湾曲した内面を含む異なる幾何的形状を使用できるガイドラインを提供する。具体的には、例示的な実施形態は、２次元断面が円弧から成る複数の境界１０５を含む。他の例示的な実施形態は、楕円の一部分等を含むことができる。境界１０５上の一点は、リフレクタ１３２（例えば、金属シート等）またはＲＦアブソーバ１３４であってもよい。

湾曲した内面には、ＲＦ反射材料から成る凸状面を含んでいてもよい。例示的な実施形態において、ＲＦ反射材料で構成される凸状面の外側部位（例えば、プレミア）の少なくとも一部がＲＦ吸収材料で覆われていてもよい。例示的な実施形態において、湾曲した内面の中央部位はＲＦ反射材料を含んでいてもよく、湾曲した内面の残りの部分はＲＦ吸収材料を含んでいてもよい。

ビーム（例えば、ＲＦ信号１２０またはＷＴＧ１００の外部から空洞部へ入射する別のビーム）がアンテナ（例えば、アンテナ１３０またはＷＴＧ１００の外部のアンテナ）から送信されると、該ビームは反射体で跳ね返ることがある。反射されたビームは、続いて別の物体で反射され、以下同様である。任意のリフレクタで跳ね返る前の送信波の反射オーダーはゼロである。

反射毎に電波のエネルギーの一部が反射体（例えば、リフレクタ１３２）によって吸収されるため、反射回数は、電波が発信源から進行した、想定される平均長を推定するために使用できる、または電波の平均信号強度を推定するために使用できる電波の特性である。これは、空洞部内で生成される信号、またはアパーチャを介して空洞部へ入射し、湾曲部の反射部位に当たることで（例えば、空洞部の外へ）反射して戻される信号の両方に適用可能である。

閉じた空間または部分的に閉じた空間の境界から電波が反射される（本明細書で上述したような）開いた空洞部のような、いくつかの他の例のシナリオにおいて、ＷＴＧ制御モジュール１３６は、(例えば、製造段階における)空洞部内の電波のカバレッジを推定するために、反射回数を使用できる。

例えば、ＷＴＧ１００は、チャンバ内部の境界のアンテナ１３０によって伝送され、内部に０よりも大きい反射オーダーの電波を持たない、または（例えば、全ての）部分波（例えば、任意の反射オーダーを有する）を空洞部の内部に有する、電波用の隔離チャンバとして設計できる。これは、空洞部内部で生成された電波が空洞部内部に残る、または空洞部によって吸収されることを意味する。これにより、ＷＴＧ１００内で送信するＲＦＩＤタグ１５０を、該ＷＴＧ１００の外部で発生する送信から（例えば、他のＲＦＩＤタグ１５０から）分離できる。

本明細書で用いる「ハードウェアプロセッササブシステム」または「ハードウェアプロセッサ」という用語は、１つ以上の特定のタスクを実行するために協働するプロセッサ、メモリ、ソフトウェアまたはそれらの組み合わせを指すことができる。有用な実施形態において、ハードウェアプロセッササブシステムは、１つまたは複数のデータ処理要素（例えば、論理回路、処理回路、命令実行デバイス等）を含むことができる。１つまたは複数のデータ処理要素は、中央処理装置、グラフィックス処理装置及び／または個別のプロセッサまたはコンピューティング要素ベースのコントローラ（例えば、論理ゲート等）を含めることができる。ハードウェアプロセッササブシステムは、１つ以上のオンボードメモリ（例えば、キャッシュ、専用メモリアレイ、読み出し専用メモリ等）を含むことができる。任意の実施形態において、ハードウェアプロセッササブシステムは、オンボードまたはオフボードとすることができる、またはハードウェアプロセッササブシステム（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）等）で用いるための専用の１つ以上のメモリを含むことができる。

任意の実施形態において、ハードウェアプロセッササブシステムは、１つ以上のソフトウェア要素を含み実行できる。１つ以上のソフトウェア要素は、特定の結果を達成するためにオペレーティングシステム及び／または１つ以上のアプリケーション及び／または特定のコードを含むことができる。

他の実施形態において、ハードウェアプロセッササブシステムは、指定された結果を達成するために１つまたは複数の電子処理機能を実行する専用回路を含むことができる。そのような回路は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及び／またはプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）を含むことができる。

ハードウェアプロセッササブシステムのこれら及び他の変形例もまた、本発明の実施形態によって考えられる。

図２は、例示的な実施形態による、（ウォークスルーゲートの）隔離チャンバの設計２００を示すブロック図である。

図２で示すように、隔離チャンバ２００の設計が示されている。以下の議論は明確性のために２次元（２Ｄ）空間に関して行うが、３次元（３Ｄ）空間に拡張することもできる。隔離チャンバ２００は、円弧形状であり、線形アパーチャとして解釈できる所定のアパーチャ１４０を有する複数の境界２０５から構成された開いた空洞部を含む。

例示的な実施形態において、隔離チャンバ２００は、半径Ｒの円（または複数の円）の２つの円弧２０５（２０５－１（さらに後述するように、左右半部２０５－１－Ａ及び２０５－１－Ｂを有する）及び２０５－２（左右半部２０５－２－Ａ及び２０５－２－Ｂを有する））を含み、これらの円弧は、図２のように分割線に対して左右対称に配置される。この構成では、円弧の中心の頂部（境界２０５－１）が点Ｃ２１０と表記され（例えば、見なされ）、円弧の中心の底部（境界２０５－２）が点Ａ２１５と表記される。

送信Ｂ（２２０）の地点（図２には示されていない、例えばＲＦアンテナ１３０から）を、ＢＥ２２５の方向（点Ｅ２３０まで）に沿って考える。円弧の頂部２０５－１の点Ｅ２３０における入射波は、半径ＣＥ２３５に対して角度αを有し、同じ角度αを有するＥＤ２４５は点Ｄ（２４０）から反射すると考えられる。中心Ｃ２１０とする、より小さい円２５０（例えば、幾何学的な考え方の手掛りとして提供される、または隔離チャンバの構成を理解する助けとなる）は、ＢＥ２２５がこの円２５０の接線であるとき、電波が点Ｅ２３０からどのように跳ね返るか（例えば、経路）を示すことに留意されたい。（ピースライン）ＥＤ２４５の延長である直線は、実際の電波が点Ｄ２４０（例えば、隔離チャンバ２００の空洞部の外部）で下部の円弧に当たった後、この線の延長で接点が生じる円２５０の接線となると考えられる。

各円弧２０５は、中心点２１０すなわちＡまたはＢのどちらか一方に基づいて、左右の円弧に分割されると考える。例えば、円弧２０５－１は、左右の半部２０５－１－Ａ及び２０５－１－Ｂを有する。したがって、隔離チャンバ２００は、左上弧２５０－１－Ａ、左下弧２０５－２－Ａ、右下弧２０５－２－Ｂ及び右上弧２０５－１－Ｂの４つの象限における円弧２０５を有する。議論を明確にするために、左上弧２０５－１－Ａと右下弧２０５－２－Ｂのペアは互いにクロスワイズであると定義され、左上弧２０５－１－Ａと左下弧２０５－２－Ａのペアは互いにフリップサイドであると定義される。同様に、右下弧２０５－２－Ｂと右上弧２０５－１－Ｂのペアは互いにフリップサイドになる。上部（２０５－１－Ａ及び２０５－１－Ｂ）または下部（２０５－２－Ａ及び２０５－２－Ｂ）の２つの円弧は、隣接するものとして定義される。

例示的な実施形態において、１つの円弧（２０５）における原点からクロスワイズの象限へ送信されたビームは、入射波が反射材（例えば、リフレクタ１３２）で覆われた円弧２０５に当たる場合、そのクロスワイズの象限の対応する円弧から反射して戻ると考えられる。反射波は、その象限の円弧２０５の一部のリフレクタ１３２に当たって反射すると、そのフリップサイドの象限の方向へ送信される。これは図２に示されており、点Ｂ２２０（例えば、アンテナ１３０）ではＢＥ２２５に沿ってビームを送信し、Ｅ２３０における入射波はＥＤ２４５のように反射して点Ｄ２４０に到達する。この反射シナリオを本明細書ではケースＩと称す。

相互作用のため、１つの象限内の境界で発生する、フリップサイドの象限に向かって放射されたビームは、このフリップサイドの象限における円弧２０５の反射部位で反射され、反射されたビーム１２０は、最初の反射後のビーム１２０が元の象限と隣接する象限で受信されることを意味する、そのクロスワイズの象限へ進行する。これは図２で示されており、ビームは点Ｄ２４０からＤＥに沿って（例えば、ＥＤ２４５の線に沿って反対方向に）送信され、Ｅ２３０における入射波はＥＢに沿って（例えば、ＢＥ２２５の線に沿って反対方向に）反射して点Ｂ２２０へ到達する。この反射シナリオを本明細書ではケースＩＩと称す。

以下で説明する例示的な実施形態において、ＷＴＧ制御モジュール１３６は、上述した２つのケース（ケースＩ及びケースＩＩ）を扱うことで、最初の反射後の入射波の入射点及び入射角を見つける。ＷＴＧ制御モジュール１３６は、ケースＩ及びケースＩＩとしてそれぞれ扱える、ビームがクロスワイズの象限とフリップサイドの象限とに交互に当たるため、任意の数の反射後に対応する入射点及び入射角を見つけることが可能である。

ケースＩに関して、送信シナリオはパラメータ（φ、α）に基づいて定義できる。ここで、αは中点に関する１つの象限における点Ｅ２３０を一意に定義する円弧ＡＥ２５５の角度である。送信角度は半径ＣＥ２３５に関して測定されたαによって示され、該送信角度は、ケースＩにおける（ＢＥ２２５に沿った）送信ビームＥＢの定義に曖昧さがないことを意味する、クロスワイズの象限へ向かうエネルギー線（ray）またはビームをもたらす、線ＣＥ２３５の一側面として常に定義される。

Ｅ２３０から送信された信号は、点Ｂ２２０において、半径ＡＢ２６０であるその点における法線に対する入射角ηで受信される。なお、法線（または直交線）は、該点（点Ｂ２２０）における境界２０５に対する接線と垂直な線である。以下、システムは入射位置及び角度を一意に決定するペア（θ，η）を特定する。ここで、θは（点Ｃ２１０から点Ｂ２２０までの）円弧ＣＢ２７０の角度に対応するＡＢ２６０とＡＣ２６５との角度である。

線ＥＡ２５５を考慮して、ＢＥ２２５とＥＡ２５５との間の角度ＢＥＡをβで示す。βは以下のように決定される。

ＣＡ（２６５）＝ＣＥ（２３５）であるため、２α＋２β＋φ＝πである。

一方、ａで示されるＥＡ（２５５）の長さは、次式によって決定される。

ここで、Ｒは、ＡＢ（２６０）、ＡＣ（２６５）、ＡＤ（２７５）及びＣＥ（２３５）の長さに等しい半径である。

したがって、三角形ＡＥＢにおける高さＡＧ２８０（ｂで示す）は次式で与えられる。

入射角ηは次式で与えられる。

何故なら、三角形のＡＧＢでは、

であるからである。上述した一連の式を使用し、値を置き換えると、ＷＴＧ制御モジュール１３６は以下を決定する。

角度θを求めるためには、三角形ＥＣＡはＥＣ＝ＡＣの二等辺三角形であるため、角度ＥＡＣが角度ＡＥＣと等しいことに注意されたい。したがって、角度ＥＡＣはα＋βに等しい。三角形ＡＥＢにおいて、

であり、ＷＴＧ制御モジュール１３６は以下を決定する。

ケースＩに関する上記の導出は、送信が送信点における法線に対するデバーチャ角αを有する角度位置φからクロスワイズの象限へ向かって起こる場合、該送信は角度位置

で受信される。ここで、

は、受信点における法線に関する入射波の角度である。したがって、ＷＴＧ制御モジュール１３６は

を決定する。

ここで、矢印の上部の表記×は、クロスワイズ象限へ向かう送信を意味する。

ケースＩＩに関して、ケースＩと同様に、送信シナリオはパラメータ（φ,α）に基づいて定義される。ここで、αは中点に対する１つの象限における点Ｅ２３０を一意に定義する円弧ＡＥ２８５の角度である。送信角度は、半径ＣＥ（２３５）に対して測定されたαによって示され、それは、ケースＩＩにおける送信ビームＥＢ（２２５）の定義に曖昧さがないことを意味する、フリップサイドの象限へ向かうエネルギー線（ray）またはビームをもたらす、線ＣＥ（２３５）の一側面に常にいる必要がある。なお、送信点Ｅ（２３０）で発する電波は、例えば法線ＥＣ（２３５）の一方の側面における出射角αで、例えば線ＥＢ（２２５）で示すように、クロスワイズの象限へ進行し、法線ＥＣ（２３５）の他方の側面における同じ角度からの送信は、例えばＥＤ（２４５）で示すようにフリップサイドの象限へ向かう。

Ｅ（２３０）から送信された信号は、点Ｄ（２４０）において、半径ＡＤ（２７５）であるその点における法線に対する入射角μで受信される。以下の例示的な実施形態において、ＷＴＧ制御モジュール１３６が入射位置及び角度を一意に決定するペア（γ，μ）を見出すことが可能である。ここで、γは円弧ＣＤ（２９０）の角度に対応するＡＤ（線２７５）とＡＣ（線２６５）との間の角度である。

ケースＩの導出から、ＷＴＧ制御モジュール１３６は、

及び

を決定する。三角形ＡＥＨにおける高さＡＨ（２９５）はｃによって示され、次式によって与えられる。

入射角μは、次式で与えられる。

何故なら、三角形ＡＨＤでは、

であるからである。上述の一連の方程式を用いて値を置き換えることで、ＷＴＧ制御モジュール１３６は以下を決定する。

線ＡＤ２７５及び線ＥＣ２３５のクロスセクションは点Ｆとして定義できる。２つの三角形ＡＦＣ及びＥＦＤにおける角度の合計を比較することで、ＷＴＧ制御モジュール１３６はα＋μ＝γ＋φを決定する。したがって、角度γは次のように求められる。

ケースＩＩに関する上記の導出は、送信がフリップサイドの象限へ向かう送信点における法線に対する出射角度αを有する角度位置φから起こる場合、該送信波は、角度位置

で受信されることを示している。ここで、

は受信点における法線に対する入射波の角度である。したがって、ＷＴＧ制御モジュール１３６は以下を決定する。

ここで、矢印の上部の表記Ｆは、フリップサイドの象限へ向かう送信を意味する。

複数の反射点は、以下のように導出できる。クロスワイズの送信には常にフリップサイドの送信が続き、逆もまた同様であることに注意されたい。したがって、式（７）及び式（１４）の別の組み合わせを使用することで、ＷＴＧ制御モジュール１３６は、下方及び上方の円弧の角測長さが２π／３である場合に、任意の反射後の入射波の角度位置及び角度を決定する。

しかしながら、より短い円弧長に関して、ＷＴＧ制御モジュール１３６は、電波が空洞部の開口部から出ることができる反射数を決定できる。以下では、送信がクロスワイズまたはフリップサイドの象限へ向かう場合の反射の特性を説明する。これらの特性は、隔離チャンバ２００の設計に使用できる。

Ｃ２１０で示される円弧の中心の頂部（２０５－１）に対して角度位置φに位置する点Ｅ２３０を考える。発信元の送信点に対する任意の出射角度α及び角度位置φ（あるいは図２で示すように、点Ｃ２１０においてφで示される）に関して、第２の反射点の角度位置は発信元の地点の象限に対して隣接する象限に位置する。ＷＴＧ制御モジュール１３６は、先のセクションのケースＩ及びケースＩＩを検討し、式（７）及び（１４）を参照することで、このことを確認できる。また、ＷＴＧ制御モジュール１３６は、第２の反射の受信点に対する入射波の角度位置及び角度を決定できる。第２の反射の受信点に対する入射波の角度位置及び角度の範囲は、以下の段落で明確になる。

任意の入射角α及び発信元の送信点に関する所定の角度位置φについて、第２の反射点の角度位置は、第１の送信がクロスワイズの象限へ向かう場合、発信元の地点の角度位置よりも（例えば、絶対的に）小さい。

０≦α≦α_Ｂの制限がある入射角αと、発信元の地点に関する所定の角度位置φに関して、第２の反射点の角度位置はπ／３≧φ_Ｃ≧φ_Ｂである値φ_Ｃで制限される。この命題は、第２の反射点の角度位置が入射角の単調増加関数または単調減少関数のいずれかであることから証明できる。この関数（入射角α及び発信元の角度位置φに基づく第２の反射点の角度位置）は発信元の角度位置の値に依存するが、ＷＴＧ制御モジュール１３６は、φ_Ｃの値を見つけるために、発信元の角度位置のセットにわたる、考えられる全ての角度の上限値をとることができる。例えば、φ_Ｃの下付き文字Ｂ及びＣは、φ_Ｂまたはφ_Ｃが、一部の角度位置に関連する２つの値であり、下付き文字が図２の点Ｂ及びＣに関係しないことを示すことに注意されたい。

次に図３を参照すると、図３には、本発明の一実施形態による、信号分離を含むウォークスルーゲートを実現するための高レベルシステムが示されている。

本発明の実施形態による、信号分離を含むウォークスルーゲートを実現する、例示的なコンピュータシステム（例えば、サーバまたはネットワークデバイス）を示す。コンピュータシステム３００は、システムバス３０２を介して他のコンポーネントと動作可能に接続された、少なくとも１つの処理装置（ＣＰＵ）３０５を含む。システムバス３０２には、キャッシュ３０６、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３０８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ３２０、ネットワークアダプタ３９０、ユーザインタフェースアダプタ３５０、信号分離装置３７０及びディスプレイアダプタ３６０が動作可能に接続されている。

第１の記憶装置３２２及び第２の記憶装置３２９は、Ｉ／Ｏアダプタ３２０によってシステムバス３０２に動作可能に接続されている。記憶装置３２２及び３２９は、ディスク記憶装置（例えば、磁気または光ディスク記憶装置）、固体磁気装置等のうちのいずれであってもよい。記憶装置３２２及び３２９は、同じタイプの記憶装置であってもよく、異なるタイプの記憶装置であってもよい。記憶装置３２２及び３２９のいずれかまたは両方はＲＦ信号データ３７２の様々なログ（例えば、ウォークスルーチェックアウトステーションシステム１００の様々な部分からの信号測定値）を記憶するためのデータ記憶装置またはデータベースとして動作するように構成できる。ＲＦＩＤ検出システム１２５は、以下で説明するように、ソフトウェア及び／またはハードウェアを含むことができる。

トランシーバ３９５は、ネットワークアダプタ３９０によってシステムバス３０２に動作可能に接続されている。ディスプレイデバイス３６２は、ディスプレイアダプタ３６０によってシステムバス３０２に動作可能に接続されている。ＲＦＩＤ（リーダまたはインテロゲータ）データ３７２は、信号分離装置３７０を介してシステムバス３０２に直接または間接的に動作可能に接続されている。信号分離装置３７０は、ＲＦ信号データ３７２を受信するように構成できる。

第１のユーザ入力装置３５２及び第２のユーザ入力装置３５９は、ユーザインタフェースアダプタ３５０によってシステムバス３０２に動作可能に接続されている。ユーザ入力装置３５２及び３５９は、センサ、キーボード、マウス、キーパッド、ジョイスティック、イメージキャプチャデバイス、モーション感知デバイス、電力測定デバイス、マイクロフォン、あるいはこれらの装置のうちの少なくとも２つのデバイスの機能を組み込んだデバイス等のいずれであってもよい。もちろん、本発明に合わせて他のタイプの入力装置を使用することも可能である。ユーザ入力装置３５２及び３５９は、同じタイプのユーザ入力装置であってもよく、異なるタイプのユーザ入力装置であってもよい。ユーザ入力装置３５２及び３５９は、システム３００に情報を入力し、システム３００から情報を出力するために使用される。

本発明の他の実施形態は、オプションとして、グラフィックス処理ユニット（「ＧＰＵ」）、マザーボードまたは代替的／追加的な別の記憶媒体、オペレーティングシステム、１つ以上のアプリケーションソフトウェアだけでなく、１つ以上の通信インターフェース（例えば、ＲＳ２３２、イーサネット（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＳＢ）を含む、さらなる処理ユニットを含んでいてもよい。本発明の実施形態にオプションとして含まれる、またはそれと一体化可能なコンピューティングデバイスの有用な例としては、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、ラップトップ、モバイルコンピューティングデバイス、タブレットＰＣ及びサーバが含まれるが、これらに限定されない。本発明の実施形態によれば、イベントレコードログソースは、コンピュータの記憶媒体とすることができる。

もちろん、コンピュータシステム３００は、当業者であれば容易に思いつくような他の要素（不図示）を含んでいてもよく、特定の要素を除いてもよい。例えば、当業者であれば容易に理解できるが、コンピュータシステム３００には、その詳細な実装に応じて他の様々な入力装置及び／または出力装置を含むことができる。例えば、無線及び／または有線による種々の入力装置及び／または出力装置を使用できる。さらに、当業者であれば容易に理解できるが、様々な構成において追加のプロセッサ、コントローラ、メモリ等を用いることも可能である。コンピュータシステム３００の上記及び他の変形例は、本明細書で提供される本原理の教示によって当業者であれば容易に考えられるであろう。

複数のコンピューティングデバイスを動作可能にリンクして、クラスタ化されたコンピューティングデバイス及びサーババンク／ファームなどの１つまたは複数のリソースを分散し、共有するようにコンピュータネットワークを形成できることを理解されたい。本発明の実施形態において、前述した各要素（例えば、装置、媒体、ソースまたはモジュール）は、システムの少なくとも１つの他の要素に（例えば、ワイヤレス電子接続を介して）直接または間接的に通信可能に接続できる。以下でより詳細に説明するように、本発明のいくつかの実施形態は、単一のコンピューティングデバイスに全面的に含めることができる。しかしながら、他の実施形態は、複数の相互に接続された、またはネットワーク化された装置及びリソースを包含できる。

図４は、例示的な実施形態による、信号分離を実現するように構成された信号分離装置３７０を示すブロック図である。

図４で示すように、信号分離装置３７０は、ＲＦＩＤリーダデータモジュール３７２と、信号空間分離モジュール４１０と、信号差異化モジュール４２０と、トランザクションモジュール４３０とを含む。

ＲＦ信号データモジュール３７２は、例えば、ＷＴＧ１００及び／または格納されたトレーニングデータセットからＲＦ信号データを受信する。ＲＦ信号データは、ＷＴＧ１００内に位置するＲＦＩＤタグ１５０から送信される信号と、ＷＴＧ１００の外部から送信される信号とを含むことができる。

例示的な実施形態によれば、ＷＴＧシステムは、（ｉ）ＷＴＧ壁として、またはＷＴＧ壁の内側に、本明細書で説明するように設計された湾曲部を含む物理的構造体と、（ｉｉ）ＷＴＧの内部及び外部に配置されたアンテナのセットを含むリーダモジュールと、（ｉｉｉ）（いくつかの実装形態において）人との交流を実現するためのランプ、デジタルスクリーン、マイクロフォン、カメラ及びラウドスピーカを含むシグナリングモジュールとを含むことができる。

単一または複数のＲＦＩＤタグ１５０がＷＴＧ１００を通過すると、リーダはＲＦＩＤタグ１５０に問い合わせを行い、ＲＦＩＤタグ１５０からの応答信号（ＲＦＩＤリーダデータ３７２）がアンテナによって受信される。本明細書に記載されるように設計された湾曲部は、外部のアンテナではなく、主に内部のアンテナによって、ＷＴＧの内部に物理的に位置するＲＦＩＤタグ１５０からの応答の受信を容易にする。同様に、ＷＴＧ１００の外部に位置するＲＦＩＤタグ１５０からの応答は、ＷＴＧ１００の外部にあるアンテナによって受信される。

信号空間分離モジュール４１０は、ウォークスルーゲート構造体の内側の領域とウォークスルーゲート構造体の外側の領域との間に信号空間分離を実現できる。例示的な実施形態によれば、所定の時間ウィンドウ（セッションと呼ばれる）内のＲＦＩＤタグ１５０の読み取り値に基づいて、信号空間分離モジュール４１０は、ＲＦＩＤタグ１５０がＷＴＧ１００の内部にあるか外部にあるかを判定できる。このような判定を行うために、信号空間分離モジュール４１０は、読み取り数、受信アンテナポート番号及び信号強度を含む全ての読み取り値を考慮できる。

信号差異化モジュール４２０は、ウォークスルーゲート構造体の境界内のＲＦＩＤ（radio frequency identifier）から信号が送信されたか否かを判定する。

トランザクションモジュール４３０は、ＲＦＩＤタグ１５０からの信号がウォークスルーゲート構造体の境界内から送信されたとの判定に応答して、ＲＦＩＤタグ１５０に基づくトランザクションを処理する。

図５は、本発明による、信号分離を含むウォークスルーゲートを実現するためのシステム／方法５００を示すフロー図である。

ブロック５１０において、信号分離装置３７０は、空洞部の各側面に湾曲した内面を含む境界を有するウォークスルーゲート構造体内に配置された受信機で送信を受信する。空洞部は、ＲＦＩＤタグを持ち運ぶことができるウォークスルー領域を含む。湾曲した内面は反射材料で覆われている。

ブロック５２０において、信号分離装置３７０は、ウォークスルーゲート構造体の内側の領域とウォークスルーゲート構造体の外側の領域との間で信号空間分離を実行する。

ブロック５３０において、信号分離装置３７０は、信号がウォークスルーゲート構造体の境界内のＲＦＩＤ（radio frequency identifier）から送信されたか否かを判定する。

ブロック５４０において、信号分離装置３７０は、ウォークスルーゲート構造体の境界内から信号が送信されたとの判定に対応して、ＲＦＩＤに基づくトランザクションを処理する。

上記は、あらゆる観点において説明的（illustrative）かつ例示的（exemplary）であって限定的でないものと理解されるべきであり、本明細書で開示する本発明の範囲は、詳細な説明から決定されるべきではなく、特許法で認められた最大限の広さに基づいて解釈される特許請求の範囲から決定されるべきである。本明細書中に図示及び記載されている実施形態は、本発明の原理を説明するものにすぎず、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく当業者は様々な変更を実施することができることを理解されたい。当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、様々な他の特徴の組み合わせを実施できる。以上、本発明の態様について、特許法で要求される細部及び詳細な事項と共に説明したが、特許証で保護されることを要求する特許請求の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

Claims (20)

1. 空洞部の各側面に湾曲した内面（１０５）を含む境界を有する、前記湾曲した内面が反射材料（１３２）によって少なくとも一部が覆われたウォークスルーゲート構造体（１００）と、
   少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）信号送信機（１３０）と、
   少なくとも１つのＲＦ信号受信機と、
   前記ウォークスルーゲート構造体の前記空洞部へのアクセスを提供するアパーチャ（１４０）と、
   を有するウォークスルーゲート装置。
2. 前記少なくとも１つのＲＦ信号送信機及び前記少なくとも１つのＲＦ信号受信機の少なくとも１つが、前記湾曲した内面に接して配置されている、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
3. 前記ウォークスルーゲート構造体の内側の領域と前記ウォークスルーゲート構造体の外側の領域との間の信号空間分離を実行するように構成された少なくとも１つの信号処理ユニットをさらに有する、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
4. 前記少なくとも１つの信号処理ユニットは、受信信号強度、応答時間、タグから受信した応答数及びアンテナポート番号に基づいて前記信号空間分離を実行する、請求項３に記載のウォークスルーゲート装置。
5. 前記少なくとも１つのＲＦ信号送信機は、前記空洞部内部での最も少ない回数の反射後に前記空洞部から出ることができる前記湾曲した内面の別の地点に向けて送信される信号を生成する、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
6. 前記少なくとも１つのＲＦ信号送信機は、所定の最小限の減衰後に前記空洞部から出るように前記湾曲した内面の別の地点に向けて送信される信号を生成する、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
7. 前記空洞部へ入射する信号は、有限数の反射によって前記空洞部から出るか、または前記湾曲した内面に配置された少なくとも１つのＲＦ吸収体によって吸収される、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
8. 前記湾曲した内面は、２次元断面が少なくとも１つの円に関する複数の円弧を含む、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
9. 前記湾曲した内面の中央部位がＲＦ反射材料を含み、前記湾曲した内面の残りの部位がＲＦ吸収材料を含む、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
10. クロスワイズの象限へ向かう前記送信点における法線に対する出射角度αを有する角度位置φに配置された、前記少なくとも１つのＲＦ信号送信機から送信された信号の反射は、角度位置
    

    

    で受信され、
    

    

    は、受信点における法線に対する受信波の入射角である、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
11. 入射角α及び発信元の送信点に関する所定の角度位置φを有するクロスワイズの象限へ向かう送信のために、第２の反射点の角度位置が前記発信元の送信点の所定の角度位置よりも小さい、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
12. 前記湾曲した内面が、ＲＦ反射材料から成る凸状面を有する、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
13. ＲＦ反射材料から成る前記凸状面のプレミアの少なくとも一部が、ＲＦ吸収材料で覆われている、請求項１２に記載のウォークスルーゲート装置。
14. フリップワイズの象限へ向かう前記送信点における法線に対する出射角度αを有する角度位置φに配置された、前記少なくとも１つのＲＦ信号送信機からの信号の反射は、角度位置
    

    

    で受信され、
    

    

    は、受信点における法線に対する受信波の入射角である、請求項１に記載のウォークスルーゲート装置。
15. 空洞部の各側面に楕円（１０５）の円弧で形成された境界を有する、前記境界が反射材料によって少なくとも一部が覆われたウォークスルーゲート構造体と、
    前記境界に接して配置された少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）信号送信機（１３０）と、
    前記ウォークスルーゲート構造体の前記空洞部へのアクセスを提供するアパーチャ（１４０）と、
    前記境界上に配置された少なくとも１つのＲＦ吸収体（１３４）と、
    前記境界に接して配置された少なくとも１つのＲＦ受信機（１３０）と、
    前記ウォークスルーゲート構造体の内側の領域と前記ウォークスルーゲート構造体の外側の領域との間の信号空間分離を実行するように構成された少なくとも１つの信号処理装置（１３６）と、
    を有するウォークスルーゲート装置。
16. 前記少なくとも１つの受信機は、前記ウォークスルーゲート構造体の境界内の少なくとも１つのＲＦＩＤ（radio frequency identifier）からの送信信号を受信するように構成された、請求項１５に記載のウォークスルーゲート装置。
17. 前記少なくとも１つのＲＦ信号送信機は、複数回の反射後に前記空洞部から出る可能性が無いように、前記湾曲した内面の別の地点に向けて送信される信号を生成する、請求項１５に記載のウォークスルーゲート装置。
18. 前記少なくとも１つのＲＦ信号送信機は、所定の最小限の減衰後に前記空洞部から出るように前記湾曲した内面の別の地点に向けて送信される信号を生成する、請求項１５に記載のウォークスルーゲート装置。
19. 前記境界が、互いに左右対象に配置された湾曲した内面を有する、請求項１５に記載のウォークスルーゲート装置。
20. ウォークスルーゲートを実現するためのコンピュータシステムであって、
    空洞部の側面に湾曲した内面を含む境界を有する、前記湾曲した内面が反射材料によって覆われたウォークスルーゲート構造体内に配置された受信機で送信を受信し（５１０）、
    前記ウォークスルーゲート構造体の内側の領域と前記ウォークスルーゲート構造体の外側の領域との間で信号空間分離を実行し（５２０）、
    ウォークスルーゲート構造体の境界内で少なくとも１つのＲＦＩＤ（radio frequency identifier）から信号が送信されたか否かを判定し（５３０）、
    前記ウォークスルーゲート構造体を含む境界内から信号が送信されたとの判定に対応して、少なくとも１つのＲＦＩＤに基づくトランザクションを処理する（５４０）ように構成された、メモリ装置に動作可能に接続されたプロセッサデバイスを有するコンピュータシステム。

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