JP4050260B2

JP4050260B2 - Ｒｆｉｄ管理装置、ｒｆｉｄ管理方法およびｒｆｉｄ管理プログラム

Info

Publication number: JP4050260B2
Application number: JP2004225332A
Authority: JP
Inventors: ビンツェン; 晃平水野; 守小林; 雅史清水
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: JP2006050049A

Description

本発明は、ＲＦＩＤ管理装置、ＲＦＩＤ管理方法およびＲＦＩＤ管理プログラムに関する。

ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムは、１つのＲＦＩＤリーダ（以下、リーダという）と複数の小型・低コストのＲＦＩＤタグ（以下、タグという）から構成される。タグを様々な物品に貼り付けることにより、直接タグが見えない状況において、物品管理・セキュリティの監視・状態監視・環境情報の把握・遠隔制御が可能である（例えば特許文献１参照）。タグには、パッシブ型のタグとアクティブ型のタグがある。パッシブタグは、リーダから電力を供給してもらうことにより通信を行うが、アクティブタグは、電池を内蔵しており、自ら通信を行う。それゆえ、パッシブタグに比べてアクティブタグは、長距離の通信が可能である。タグは、コスト・大きさを小さくする必要があるため、ＣＰＵ・メモリ等の制限が大きい。アクティブタグにおいて、これらの条件を満たすために、受信機を持たず送信専用にすることにより、低コスト化および低消費電力化を図るものである。
米国特許第６１５０９２１号明細書

この送信専用のタグは、広いエリアにおける物流管理システムに非常に適している。例えば、テーマパーク、空港、倉庫などでの利用が考えられる。例えば、物品の単体にタグを添付したり、複数の物品に対して１つのタグを添付している（例えば飲料缶のケースなど）。各タグは、互いの存在を知らず、「ブリンク」と呼ばれる自身のＩＤの周期的な送信により、自身の存在を知らせる。他のタグのブリンクと繰り返し衝突するのを防ぐために、ブリンク間の時間には、ランダムなオフセット時間が含まれる。限られた周波数帯域とタグの簡易化とを考えると、全てのタグは、同じ１つの周波数チャネルで動作することが好ましい。しかしながら、リーダの受信圏内に複数のタグが存在すると、ブリンク同士の衝突が生じる。連続してあるタグのブリンクを受信できない場合、リーダは、そのタグが受信圏内からいなくなったと判断する。

上述したように、例えば、物品管理システムの場合、連続して物品のＩＤを受信できなくなった場合、ブリンク同士の衝突によるものか、実際に物品がなくなった（移動した）かを判断し、仮に、物品がなくなった場合、できるだけ速やかに警告を出す必要がある。一方、物品がなくなったかどうかの警告の信頼性を保証する必要がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、タグがリーダの受信圏内を離れた場合、最小限の時間で警告を通知することができ、通信衝突によってＩＤが受信できない場合の誤検出を大幅に減少することができるＲＦＩＤ管理装置、ＲＦＩＤ管理方法およびＲＦＩＤ管理プログラムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、ランダムな時間を加減した所定の時間間隔で自身のＩＤを送信するタグと、受信圏内に存在する前記タグが送信するＩＤを受信し、受信圏内への出入りを管理するリーダと、前記リーダにより受信された、受信圏内に存在するタグのＩＤを記憶するデータベースとから構成されるＲＦＩＤ管理装置であって、前記リーダは、受信圏内に存在するタグの数を推定する推定手段と、推定したタグ数に基づいて受信期間を設定する設定手段と、前記受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信する受信手段とを具備し、前記設定手段は、前記推定手段によって推定されたタグの数が予め定められた値以下の場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１に設定し、前記推定手段によって推定されたタグの数が予め定められた値を超えた場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１および前記タグの数に応じた追加期間の値Ｔ２の和に設定することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知する通知手段を具備することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録する管理手段を具備することを特徴とする。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、ランダムな時間を加減した所定の時間間隔でタグから送信されるＩＤをリーダにより受信し、データベースへのＩＤの登録および削除によりリーダの受信圏内へのタグの出入りを管理するＲＦＩＤ管理方法であって、前記リーダは、受信圏内に存在するタグの数を推定し、前記推定されたタグの数が予め定められた値以下の場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１に設定し、前記推定されたタグの数が予め定められた値を超えた場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１および前記タグの数に応じた追加期間の値Ｔ２の和に設定し、該受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録することを特徴とする。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、ランダムな時間を加減した所定の時間間隔でタグから送信されるＩＤをリーダにより受信し、データベースへのＩＤの登録および削除によりリーダの受信圏内へのタグの出入りを管理するＲＦＩＤ管理プログラムであって、前記リーダは、受信圏内に存在するタグの数を推定するステップと、前記推定されたタグの数が予め定められた値以下の場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１に設定し、前記推定されたタグの数が予め定められた値を超えた場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１および前記タグの数に応じた追加期間の値Ｔ２の和に設定するステップと、受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信するステップと、前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知するステップと、受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

この発明によれば、リーダは、推定手段により、受信圏内に存在するタグの数を推定し、設定手段により、推定したタグ数に基づいて受信期間を設定し、受信手段により、前記受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信する。したがって、リーダの受信圏内に存在する全てのタグからのＩＤを、必要最小限の時間で受信することができ、また、ＩＤの衝突による受信不能を避け、実際にタグが受信圏外へ移動したことを正確に判断することができるという利点が得られる。

また、本発明によれば、前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知手段によって通知する。したがって、ＩＤの衝突による受信不能を避け、実際にタグが受信圏外へ移動したことを正確に判断することができ、タグがなくなった場合、できるだけ速やかに警告を出すことができ、タグがなくなったかどうかの警告の信頼性を保証することができるという利点が得られる。

また、本発明によれば、管理手段により、受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録する。したがって、リーダの受信圏内に存在する全てのタグからのＩＤを、必要最小限の時間で受信することができ、また、ＩＤの衝突による受信不能を避け、実際にタグが受信圏外へ移動したことを正確に判断することができ、タグがなくなった場合、できるだけ速やかに警告を出すことができ、タグがなくなったかどうかの警告の信頼性を保証することができるという利点が得られる。

また、本発明によれば、前記リーダは、受信圏内に存在するタグの数を推定し、該推定したタグ数に基づいて受信期間を設定し、該受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信する。したがって、リーダの受信圏内に存在する全てのタグからのＩＤを、必要最小限の時間で受信することができ、また、ＩＤの衝突による受信不能を避け、実際にタグが受信圏外へ移動したことを正確に判断することができるという利点が得られる。

また、本発明によれば、前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知する。したがって、ＩＤの衝突による受信不能を避け、実際にタグが受信圏外へ移動したことを正確に判断することができ、タグがなくなった場合、できるだけ速やかに警告を出すことができ、タグがなくなったかどうかの警告の信頼性を保証することができるという利点が得られる。

また、本発明によれば、受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録する。したがって、リーダの受信圏内に存在する全てのタグからのＩＤを、必要最小限の時間で受信することができ、また、ＩＤの衝突による受信不能を避け、実際にタグが受信圏外へ移動したことを正確に判断することができ、タグがなくなった場合、できるだけ速やかに警告を出すことができ、タグがなくなったかどうかの警告の信頼性を保証することができるという利点が得られる。

また、本発明によれば、前記リーダは、受信圏内に存在するタグの数を推定するステップと、推定したタグ数に基づいて受信期間を設定するステップと、受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信するステップと、前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知するステップと、受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録するステップとをコンピュータに実行させる。したがって、リーダの受信圏内に存在する全てのタグからのＩＤを、必要最小限の時間で受信することができ、また、ＩＤの衝突による受信不能を避け、実際にタグが受信圏外へ移動したことを正確に判断することができ、タグがなくなった場合、できるだけ速やかに警告を出すことができ、タグがなくなったかどうかの警告の信頼性を保証することができるという利点が得られる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
Ａ．実施形態の構成
図１は、本実施形態によるＲＦＩＤタグシステムの構成を示す概略ブロック図である。
リーダ１は、ＲＦＩＤリーダなどの無線受信器により構成されており、ＬＥＤあるいはスピーカのような外部に通知する通知手段１−１を有する。そしてリーダ１は受信圏１００内に存在するタグから、無線信号により発信されたＩＤを受信する。データベース２は、リーダ１が前回受信したＩＤを記憶する。タグ１０、１１、１２は、ＲＦＩＤタグなどの無線発信機により構成されており、各々、一定期間＋ランダムなオフセット時間の間隔で、自ＩＤを電波（無線信号）により送信する。リーダ１は、予め指定してある推定期間Ｔ_０の間、タグ１０、１１、１２から電波が送信されている合計時間を測定する。具体的には、例えば、物理層において一定間隔でサンプリングを行い、予め設定された閾値以上の受信レベルが測定された回数を合計すればよい。また、リーダ１は、予め分かっている、ブリンク間の時間、タグ１０、１１、１２からのＩＤのビットを用いて、受信圏１００内に存在するタグの数を推定する。なお、タグ数の推定方法の詳細については後述する。

また、リーダ１は、推定したタグ数に基づいて追加期間Ｔ_２を設定し、受信期間Ｔ_１＋追加期間Ｔ_２の間、タグ１０、１１、１２からＩＤの受信を行う。このとき、タグ数に応じて追加期間Ｔ２を設定しているので、通信圏１００内に存在するタグ、すなわちタグ１０、１１、１２が送信する自ＩＤを必要最小限の時間で、十分受信することが可能となる。また、リーダ１は、受信期間Ｔ_１＋追加期間Ｔ_２の間に受信したＩＤとデータベース２に登録されている前回受信されたＩＤとを比較し、デーベース２に登録してあるが、受信できなかったＩＤがある場合、リーダ１に接続されている通知手段１−１で通知する。また、受信期間内に受信できなかったＩＤをデータベース２から削除したり、新たに受信したＩＤをデータベース２に登録する、更新処理を行う。

Ｂ．実施形態の動作
次に、上述した実施形態の動作について説明する。ここで、図２は、本実施形態によるＲＦＩＤタグシステムの動作を説明するためのフローチャートである。また、図３は、タイミングチャートである。

リーダ１は、まず、初期設定として、例えば、推定時間Ｔ_０を「３秒」、受信期間Ｔ_１を「２秒」に設定する（Ｓ１）。次に、図３に示すように、推定期間Ｔ_０において、タグ１０、１１、１２から電波が送信されている合計時間を測定し、いずれのタグ１０、１１、１２からも電波を受信していない空き時間を算出する（Ｓ２）。通信圏１００内に存在するタグの数と空き時間とには相関関係があることが知られている。以下、通信圏内に存在するタグ数の求め方について説明する。

送信のみを行う本実施形態によるＲＦＩＤタグシステムの送信方式は、所定の間隔の範囲内でランダムにＩＤを送信するＡＬＯＨＡ方式である。ＩＤパケットが正確に受信されるか否かは、パケットサイズ、送信間隔およびリーダ１の受信圏１００内にあるタグ数に依存する。ここで、Ｎ個のタグと１つのリーダとからなるシステムを想定する。平均の送信間隔をβ、パケットサイズ（１つのタグから送信される１回のＩＤを送信する電波の時間に相当）をＰ_０とし、ＩＤパケットの到着が指数分布と仮定すると、ＩＤパケット間の時間は、次式（１）で定義される。

ＡＬＯＨＡ方式では、衝突ウィンドウサイズ（あるタグがＩＤを送信するための１回の電波の送信時間に、他のタグがＩＤを送信するための１回の電波の送信時間が重なってしまう時間）は、２Ｐ_０である。いま、衝突ウィンドウ２Ｐ_０において、Ｎ−１個のＩＤパケットのどれとも衝突しない確率は、次式（２）で表される。

ここで、リーダにおいて全てのＩＤが正確に読み取れない確率は、次式（３）で表される。

Ｍ回連続でＩＤを正しく受信できない場合に、アラームを発生させるようとすると、信頼度αでアラームを発生させるためには、Ｍは、次式（４）を満たす必要がある。

タグのＩＤが送信されてからＰ_０の間に他のタグのＩＤが送信されなければ、チャネルは空きとなる。この確率は、次式（５）で表される。

それゆえ、空きチャネル（受信していない総時間）は、次式（６）の条件付き確率Ｐ_ｆを持つ。

タグ数がＮ個の場合、Ｐ_０の間に送信されないＩＤの総数は、次式（７）で表される。

それゆえ、推定時間Ｔ_０の間で、ＩＤを受信していない総時間、すなわち空きチャネル時間の合計は、次式（８）で表される。

上記空きチャネル時間の合計は、推定時間Ｔ_０において測定すれば容易に分かる。したがって、上記数式（６）、（７）を数式（８）に代入してＮを解くことにより、受信圏１００内に存在するタグの数を推定することができる。

次に、予めシミュレーションなどにより求めておいた、受信圏１００内に上記タグ数のタグが存在する場合に、全てのタグ１０、１１、１２からのＩＤを受信することができる必要最小限の時間となるように、予め設定した受信期間Ｔ_１に追加すべき追加期間Ｔ_２を設定する（Ｓ３）。例えば、タグ数が０個からＸ１個までは追加期間を設けない（受信期間Ｔ_１のみで全てのタグからのＩＤを受信可能）、Ｘ１個からＸ２個までの範囲であれば追加期間Ｔ_２をＸ分とするというように、予め閾値を設定しておき、タグ数に応じた追加期間Ｔ_２を設定する。実際には、所定の読み取り信頼度（９９％や９９．９％という値）を設定し、その信頼度の値と推定したタグの数によって、追加期間Ｔ_２が設定される。

次に、リーダ１は、図３に示すように、受信期間Ｔ_１＋追加期間Ｔ_２の間、受信圏１００内に存在するタグ１０、１１、１２が送信するタグＩＤを読み取る（Ｓ４）。次に、読み取れなかったタグがあったか否かを判断し（Ｓ５）、読み取れなかったタグがあった場合には、ステップＳ１へ戻り、上述した処理を繰り返す。これにより、必要最小限の時間で、受信圏１００内に存在するタグの全てのＩＤが受信されることになる。またステップＳ５で読み取れない場合には、自装置に備えられたアラーム音の発生やＬＥＤの発光を行うようにしても良い。

一方、全てのＩＤを読み取った場合には、リーダ１は、今回読み取ったＩＤをデータベース２に登録するとともに、登録してあるが、受信できなかったＩＤを削除するなどの更新を行う（Ｓ６）。また、今回読み取ったタグＩＤと、前回データベースに登録したＩＤとを比較し、デーベース２に登録してあるが、受信できなかったＩＤがある場合には、該当ＩＤのタグが受信圏１００の外へ出たと判断し、リーダ１に接続されている通知手段１−１で通知する（Ｓ７）。

上述した実施形態によれば、リーダ１の受信圏１００内に存在する全てのタグからのＩＤを、必要最小限の時間で受信することができる。また、ＩＤの衝突による受信不能を避け、実際にタグが受信圏１００外へ移動したことを正確に判断することができ、タグがなくなった場合、できるだけ速やかに警告を出すことができる。したがって、タグがなくなったかどうかの警告の信頼性を保証することができる。

上述のリーダ１は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したリーダ１の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

本実施形態による本実施形態によるＲＦＩＤタグシステムの構成を示す概略ブロック図である。本実施形態によるＲＦＩＤタグシステムの動作を説明するためのフローチャートである。本実施形態によるＲＦＩＤタグシステムの動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１リーダ（推定手段、設定手段、受信手段、管理手段）
１−１通知手段
２データベース
１０、１１、１２タグ
１００受信圏

Claims

ランダムな時間を加減した所定の時間間隔で自身のＩＤを送信するタグと、受信圏内に存在する前記タグが送信するＩＤを受信し、受信圏内への出入りを管理するリーダと、前記リーダにより受信された、受信圏内に存在するタグのＩＤを記憶するデータベースとから構成されるＲＦＩＤ管理装置であって、
前記リーダは、
受信圏内に存在するタグの数を推定する推定手段と、
推定したタグ数に基づいて受信期間を設定する設定手段と、
前記受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信する受信手段と
を具備し、
前記設定手段は、
前記推定手段によって推定されたタグの数が予め定められた値以下の場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１に設定し、
前記推定手段によって推定されたタグの数が予め定められた値を超えた場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１および前記タグの数に応じた追加期間の値Ｔ２の和に設定する
ことを特徴とするＲＦＩＤ管理装置。
前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知する通知手段を具備することを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤ管理装置。
受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録する管理手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載のＲＦＩＤ管理装置。
ランダムな時間を加減した所定の時間間隔でタグから送信されるＩＤをリーダにより受信し、データベースへのＩＤの登録および削除によりリーダの受信圏内へのタグの出入りを管理するＲＦＩＤ管理方法であって、
前記リーダは、
受信圏内に存在するタグの数を推定し、
前記推定されたタグの数が予め定められた値以下の場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１に設定し、前記推定されたタグの数が予め定められた値を超えた場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１および前記タグの数に応じた追加期間の値Ｔ２の和に設定し、
該受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信することを特徴とするＲＦＩＤ管理方法。
前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知することを特徴とする請求項４記載のＲＦＩＤ管理方法。
受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録することを特徴とする請求項４または５記載のＲＦＩＤ管理方法。
ランダムな時間を加減した所定の時間間隔でタグから送信されるＩＤをリーダにより受信し、データベースへのＩＤの登録および削除によりリーダの受信圏内へのタグの出入りを管理するＲＦＩＤ管理プログラムであって、
前記リーダは、
受信圏内に存在するタグの数を推定するステップと、
前記推定されたタグの数が予め定められた値以下の場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１に設定し、前記推定されたタグの数が予め定められた値を超えた場合には、前記受信期間を予め定められた値Ｔ１および前記タグの数に応じた追加期間の値Ｔ２の和に設定するステップと、
受信期間で受信圏内に存在するタグからのＩＤを受信するステップと、
前記受信期間内に受信したＩＤと前記データベースに登録されているＩＤとを比較し、受信期間内に受信できなかったＩＤが登録されている場合には通知するステップと、
受信期間内に受信できなかったＩＤを前記データベースから削除する一方、受信期間内に新たに受信したＩＤを前記データベースに登録するステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするＲＦＩＤ管理プログラム。