JP4063758B2 - 超音波識別装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、超音波識別（ＲＦＩＤ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）装置の分野に関する。本発明は、更に詳細には、同じ識別コードを用いてタグを識別するためのＲＦＩＤ装置に関する。

人間又は対象物を識別するためのＲＦＩＤタグまたはカードの使用はよく知られている。一般に、そのようなタグは、励起されるとき、識別コードを用いて変調される第１周波数の磁場又は場合によっては電場を生成する。タグは、能動タグ即ちそれ自身が電源を備えているタグか、又は、読み取り装置の検出範囲内、例えば、出入り口又は入口で読み取られるか又は配置されるとき、通常の多くの場合のように外部励起を必要とする受動タグとすることが可能である。一般に、入口タイプの装置に対しては受動装置が用いられ、タグについて励起周波数信号を送信するための送信アンテナは入口に位置付けられ、タグ及びそれ故タグが付けられているユーザ又は対象物を識別するためであって、励起されたタグにより生成される変調磁場又は電磁場を受信するために、一般にアンテナに隣接している。

更に、ＲＦＩＤタグは、異なる対象物を識別するために用いられる異なる識別コードを備えることができる。例えば、スタッフ又はビジタのためにタグに異なる識別コードを用いることにより、ユーザが入口を通過する間に、読み取り装置により識別コードを読み取られてユーザが識別される。

上述のように、読み取り装置は、検出範囲を通過する異なる識別コードを用いて、１つのタグ又は複数のタグを識別する。しかしながら、読み取り装置は、検出範囲において同じ識別コードを用いてたくさんのタグを同時に識別することができない。例えば、倉庫内の商品は識別のためのタグを有しており、異なる種類の商品は異なる識別コードをもつタグを有している。商店経営者は、読み取り部を用いることによってのみ、カテゴリーの数量を得ることができるが、各々の商品の数量を得ることはできない。

ここで、同じ識別番号をもつタグの数量を確認すること及び検出範囲内のタグの数量の時間変化を検出することができる改良されたＲＦＩＤに対する要求がある。

背景技術のところで述べた欠点にしたがって、本発明は、上記問題点を改善するために同じ識別番号をもつタグを識別するための超音波識別（ＲＦＩＤ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）装置を提供する。

したがって、本発明の目的の１つは、同じ識別コードを持つタグを識別するためのＲＦＩＤ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、即座に検出範囲にあるタグの数量変化を検出することである。

上記目的にしたがって、本発明は、検出器と幾つかの識別タグを備えるＲＦＩＤ装置を提供する。検出器はタイムスロットサイクルタイム間を送信し、各々のタイムスロットサイクル信号は幾つかのタイムスロットに分割される。識別タグはタイムスロットサイクル信号を受信し、各々のタグは、乱数を生成するためにランダムジェネレータをそれぞれ備えている。個々の識別タグは、各々の信号のタイムスロットサイクルにおけるランダムジェネレータにより生成される乱数に対応する関連タイムスロットにおける検出器に応答する。

本発明は、さらに、同じ識別コードをもつタグを識別するためのＲＦＩＤ装置に用いられる方法であって：連続的タイムスロットサイクル信号を送信する段階であって、各々のタイムスロットサイクルが幾つかのスロットに分割される、段階と、検出範囲においてタグからすべての応答を検出する段階であって、応答が異なるタイムスロットにある、段階と、タグからのすべての応答をカウントし且つタグの存在を確認するためにそれらを閾値と比較する段階と、から構成される。

前記特徴と本発明に付随する有利点は、添付図面と関連して理解されるとき、以下の詳細説明を参照することにより理解されるのと同様に、容易に理解されることであろう。

本発明の好適な一実施形態について、以下に詳細に説明する。それでも尚、本発明は、そのような明確な説明以外の他の形態の広い範囲において実施されることが可能であり、本発明の適用範囲は、本発明の請求の範囲に特定された場合以外に明白に限定されるものではないことに留意する必要がある。

本発明は、検出器と幾つかの識別タグを備える超音波識別（ＲＦＩＤ）装置を提供する。検出器はタイムスロットサイクル信号を送信し、各々のサイクル信号は幾つかのストットに分割される。識別タグはタイムスロットサイクル信号を受信し、各々のタグは、乱数を生成するためにランダムジェネレータを、それぞれ、備えている。個々の識別タグは、各々の信号タイムスロットサイクルのランダムジェネレータにより生成される乱数に対応する関連タイムスロットにおける検出器に応答する。

本発明は、さらに、同じ識別コードをもつタグを識別するためのＲＦＩＤ装置に用いられる方法であって：連続的タイムスロットサイクル信号を送信する段階であって、各々のタイムスロットサイクルが幾つかのスロットに分割される、段階と、検出範囲においてタグからすべての応答を検出する段階であって、応答が異なるタイムスロットにある、段階と、タグからのすべての応答をカウントし且つタグの存在を確認するためにそれらを閾値と比較する段階と、から構成される。

図１は、本発明のＲＦＩＤシステムの好適な実施形態について示している。約１３．５６ＭＨｚの電磁波信号が検出器により生成される。検出範囲またはボリュームは、電磁波無線信号の送信範囲内に生成される。検出範囲を通るタグの通過の間に、タグは応答するために電磁無線信号を受信し、検出器に応答する応答信号を送信する。応答信号はタグの識別コードを含んでいる。検出器は、検出器がタグから応答を受信する間に、異なる識別コードにしたがった異なるタグを識別する。

さらに、タグは乱数を生成し、乱数に従った対応するタイムスロットに応答信号を応答する。そうすることにより、検出器は、異なるタイムスロットにおける応答信号にしたがった同じ識別コードをもつタグを識別することができるが、同じ時間に検出範囲内の同じ識別コードをもつタグは多数存在する。

図２は、図１における検出器とタグＡ、Ｂ、及びＣとの間の通信タイミングを示している。タイムスロットサイクル２１０は、１３．５６ＭＨｚの電磁波かまたは検出器により生成された所謂走査信号である。タイムスロットサイクル２１０は、３２個のタイムスロットに分割され、これらのタイムスロット間のインターバルとしてミュート信号２１４を用いる。タイムスロットサイクル２１０は、３２個のタイムスロットに分割され、これらのタイムスロット間のインターバルとしてミュート信号２１４を用いる。タイムスロットサイクル２１０および２２０間のインターバルについては、４つの連続するミュート信号がタイムスロットサイクルインターバル２１２として用いられる。ミュート信号２１４は、検出器から電磁無線信号の一時的中断の結果である。

整流による共鳴状態にあるタグは、タグのための動作電力を提供する。しかしながら、他の実施形態におけるタグのための動作電力としては、バッテリのような外付け電源を用いることができる。

１つの本発明の特徴は、タグがランダムジェネレータを備えていることである。本発明の実施形態にしたがって、ランダムジェネレータは、応答回路であり、オシレータの不確かさを適用することにより乱数を連続的に生成する。乱数の範囲はタイムスロットサイクルにおけるタイムスロット数を上回ることはできず、タグはタイムスロットサイクルインターバル２１２を受信した後にタイムスロットを確認するためにカウントを開始する。

図２に示すように、タグＡは乱数“１”を生成し、それ故、タグＡは、タイムスロットサイクルインターバル２１２の後、第１タイムスロットにおける検出器に応答する。同様に、タグＢは乱数“３”を生成し、それ故、タグＢは、タイムスロットサイクルインターバル２１２の後、第３タイムスロットにおける検出器に応答する。起動時間２２０は、タグが起動する間の時間であって、タイムスロットに略等しい。排他的起動時間２２０の残りは待機時間２２２である。タグは、対応するタイムスロットが現れるまで、待機時間２２２の状態を継続すること以外は、動作を停止している。

タグＣは、タイムスロットサイクル２１０の中央の検出範囲に結合され、それ故、タグＣは、次のタイムスロットサイクル２１１までカウントすることができず、検出器に応答することができない。

上記のように、タグが起動時間のみにおいて起動可能であり、それ故、タグは、タグが検出器に応答している間に、次のタイムスロットサイクルにおけるタイムスロットを割り当てる新しい乱数を同時に生成する。したがって、タグは、タグが検出範囲に留まり続ける間に、各々のタイムスロットサイクルにおいて異なる乱数を生成する。これは、タグが各々のタイムスロットサイクルにおいて異なるタイムスロットにおける検出器に応答することである。

しかしながら、乱数の範囲はタイムスロット数の範囲内に制限されている。例えば、タイムスロットサイクル２１０は、本発明の実施形態においては、３２個のタイムスロットに分割され、それ故、乱数の範囲は１と３２の間にする必要がある。検出範囲においては数多くのタグがある一方、同じ乱数をもつタグが生じる可能性がある。このような状態は、同じタイムスロットにおける検出器に対応する多くのタグを生じる原因となり、衝突をもたらす。したがって、本発明の他の実施形態においては、分割されたタイムスロットの数は実際の必要性に依存し、衝突は、タイムスロットサイクルを多くのタイムスロットに分割することにより、減少されることができる。

さらに、衝突が起こっている間、多くのタグからの応答は、混乱した応答をもたらし、検出器は、タグからの応答を類別することができない。

図２に示すように、検出器に応答するタグのメッセージは、プリアンブル、ヘッダ、ＩＤ、チェックサム及びテールを供えている。ランダムジェネレータにより生成された乱数はＩＤフィールドに含まれる。しかしながら、メッセージフォーマットは上記フォーマットにおいてのみ制限されるが、異なるアプリケーションに適応するために適合されることができる。

図３は、検出範囲におけるタグを検出する検出器についてのフロー図を示している。この実施形態においては、検出器はタイムスロットサイクル信号を送信し３００、タイムスロットサイクルは３２個のタイムスロットを有している。検出範囲におけるタグは、検出器に関して対応するタイムスロットに割り当てられる乱数を生成する。したがって、検出器はタイムスロットサイクルにおける異なるタイムスロットに別々のタグ応答メッセージを受信する３０２。一般に、タグの乱数が異なるため、衝突は生じることはない。異なるタイムスロットにおける応答メッセージにしたがって、検出器は同じ識別コードをもつタグを識別する。

さらに、衝突から生じた未確認の問題を解決するために、検出器はタグの応答メッセージの回数をカウントする。例えば、図２に示すように、タグＡとタグＢはそれぞれ識別コード“００１”及び“００２”を有し、タグＣはまた、同じ識別コード“００２”を有している。タグＡ、タグＢおよびタグＣの応答メッセージがタイムスロットサイクルにおける異なるタイムスロットにある間に、検出器はタグ数を検出し、回数を記録する。例えば、１つのタグは識別コード“００１”を有し、２つのタグは識別コード“００２”を有する。次のタイムスロットサイクルに衝突がない場合、検出器は、タグＡ、タグＢおよびタグＣを再び検出し、それら回数に１をそれぞれ加算する。タグの回数が所定の閾値より大きい場合、検出器はタグの存在を確認する。たとえば、この実施形態においては、所定の閾値は５である。これは、タグＡ、タグＢおよびタグＣは５つの連続的なタイムスロットサイクルの間に衝突がない場合、検出器は検出範囲におけるタグＡ、タグＢおよびタグＣの存在を確認する。さらに、この実施形態におけるその最大限度は１０であり、それが１０より大きい場合、回数は累算されない。

検出器は次第に回数を減少させる結果、衝突またはノイズは未確認の状態におかれる。同様に、タグの回数が所定の閾値より小さい場合、検出器は検出範囲におけるタグの存在を確認しない。さらに、連続タイムスロットサイクルの周波数が非常に大きく、それ故、検出器は、短時間に検出範囲におけるタグ数を確認することができる。

しかしながら、タグの存在を確認するための実施形態における１つの閾値を用いることのみが適用方法ではない。また、他のカウント方法をタグの存在を確認するために適用することが可能である。さらに、意図された閾値は、応答時間と検出器の信頼性の両方に依存する。

図３に示すように、段階３０４の後、カウントされたタグの回数にしたがって、検出器は検出範囲における異なる識別コードを用いてタグ数を確認する３０６。そうすることにより、異なる識別コードをもつタグと検出範囲において変化されるその数は、同時に検出されることが可能である。

特定の実施形態について図を用いて詳述したが、添付した請求項によってのみ限定されることを意図しており、それらから逸脱することなく、種々の修正が施されることが可能であることは、当業者には明らかであろう。

本発明の超音波識別システムを示す図である。 図１における検出器とタグとの間の通信タイミングを示す図である。 タグを検出する検出器のフロー図を示す図である。

符号の説明

２１０ タイムスロットサイクル
２１１ タイムスロットサイクル
２１２ タイムスロットサイクルインターバル
２１４ ミュート信号
２２０ タイムスロットサイクル
２２２ 待機時間
３００ 検出器がタイムスロットサイクル信号を送信する段階
３０２ 異なるタイムスロットのタグからの応答を検出する段階
３０４ タグからの応答をカウントする段階
３０６ カウント結果にしたがって検出範囲の異なる識別コードをもつタグの数を確認する段階

Claims (11)

1. 超音波識別（ＲＦＩＤ）装置であって：
   タイムスロットサイクル信号を送信する検出器であって、前記タイムスロットサイクル信号の各々は幾つかのタイムスロットに分割されている、検出器；及び
   前記タイムスロットサイクル信号を受信する複数のタグであって、前記タイムスロットサイクル信号の各々の異なるタイムスロットにおいて前記検出器に応答する、複数のタグ；
   を有する超音波識別（ＲＦＩＤ）装置であり、
   前記複数のタグの各々はそれぞれ、乱数を発生するようにランダムジェネレータを有し、各々の単一の前記タイムスロットサイクル信号における前記乱数に対応する関連タイムスロットにおける前記検出器に応答し、前記乱数の範囲は前記タイムスロット数より大きくならず；
   前記ランダムジェネレータは前記タイムスロットサイクル信号の各々において発振器の不安定さを適用することにより新しい乱数を連続的に発生する；
   ことを特徴とするＲＦＩＤ装置。
2. 請求項１に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記ランダムジェネレータは共振回路である、ことを特徴とするＲＦＩＤ装置。
3. 請求項１に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記タイムスロットサイクル信号は１３．５６ＭＨｚの電磁波である、ことを特徴とするＲＦＩＤ装置。
4. 請求項１に記載のＲＦＩＤ装置であって、前記タイムスロット間のインターバルとしてミュート信号が用いられ、前記タイムスロットサイクル間のインターバルとして４つの連続するミュート信号が用いられる、ことを特徴とするＲＦＩＤ装置。
5. 超音波識別（ＲＦＩＤ）装置であって：
   タイムスロットサイクル信号を送信する検出器であって、前記タイムスロットサイクル信号の各々が幾つかのタイムスロットに分割される、検出器；及び
   前記タイムスロットサイクル信号を受信する複数のタグであって、前記複数のタグの各々はそれぞれ、乱数を発生するようにランダムジェネレータを有し、個々の前記複数のタグは前記タイムスロットサイクル信号の各々における前記乱数に対応する関連タイムスロットにおいて前記検出器に応答し、前記タグは異なるタイムスロットサイクルにおいて異なる乱数を発生する、複数のタグ；
   を有するＲＦＩＤ装置であり、
   前記乱数の範囲は前記タイムスロット数より大きくなく；
   前記複数のタグを検出する前記検出器の段階は、連続するタイムスロットサイクル信号を送信する段階であって、前記タイムスロットサイクルの各々は幾つかのタイムスロットに分割されている、段階と、全ての応答が検出範囲において前記タグを生成することを検出する段階であって、前記応答は異なるタイムスロットにおけるものである、段階と、前記タグから応答数をカウントし、前記タグの存在を確認するように所定の閾値と比較する、段階とを有する；
   ことを特徴とするＲＦＩＤ装置。
6. 請求項５に記載のＲＦＩＤ装置であって、ミュート信号は前記タイムスロット間のインターバルとして用いられ、４つの連続するミュート信号が前記タイムスロットサイクル間のインターバルとして用いられる、ことを特徴とするＲＦＩＤ装置。
7. 超音波識別（ＲＦＩＤ）装置において同じ識別コードをもつタグを識別する検出器のための方法であって：
   連続的タイムススロットサイクル信号を送信する段階であって、各々の前記タイムスロットサイクル信号は幾つかのタイムスロットに分割されている、段階；
   全ての応答が検出範囲においてタグを生成することを検出する段階であって、前記応答は異なるタイムスロットにある、段階；並びに
   前記タグから応答数をカウントし、前記タグの存在を確認するように所定の閾値と比較する、段階；
   を有する、ことを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、前記タグは前記応答のタイムスロットを検出するようにランダムジェネレータを用いる、ことを特徴とする方法。
9. 請求項７に記載の方法であって、前記タグは各々のタイムスロットサイクルの異なるタイムスロットにおいて前記検出器に応答する、ことを特徴とする方法。
10. 請求項７に記載の方法であって、前記タイムスロットサイクル信号は１３．５６ＭＨｚの電磁波である、ことを特徴とする方法。
11. 請求項７に記載の方法であって、前記タイムスロット間のインターバルとしてミュート信号が用いられ、前記タイムスロットサイクル間のインターバルとして４つの連続するミュート信号が用いられる、ことを特徴とする方法。
    

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