JP4289312B2 - Wireless tag communication device - Google Patents
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Description
本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置に関し、特に、通信指向性制御の改良に関する。 The present invention relates to a wireless tag communication device that performs communication with a wireless tag capable of wirelessly writing and reading information, and more particularly to improvement of communication directivity control.
所定の情報が記憶された小型の無線タグ(応答器)から所定の無線タグ通信装置(質問器)により非接触にて情報の読み出しを行うRFID(Radio Frequency Identification)システムが知られている。このRFIDシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。 2. Description of the Related Art An RFID (Radio Frequency Identification) system is known in which information is read out in a non-contact manner by a predetermined wireless tag communication device (interrogator) from a small wireless tag (responder) in which predetermined information is stored. This RFID system is capable of reading information stored in a wireless tag by communication with the wireless tag communication device even when the wireless tag is dirty or disposed at an invisible position. Therefore, practical use is expected in various fields such as merchandise management and inspection processes.
上記無線タグ通信装置の一態様として、検知範囲である室等の所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式無線タグ通信装置(ハンディスキャナ)が提案されている。例えば、特許文献1に記載された携帯端末がそれである。この技術によれば、利用者が携帯して用いやすい軽量且つ小型の無線タグ通信装置を提供できるとされている。
As one aspect of the above-described RFID tag communication apparatus, a portable RFID tag communication apparatus (handy scanner) provided to be movable with respect to a predetermined position such as a room that is a detection range has been proposed. For example, this is the portable terminal described in
しかし、前記従来の技術のような携帯式無線タグ通信装置の通信可能距離を可及的に延ばすためには、通信指向性を変更し得るアンテナを用いてメインローブ方向を制御することが考えられるが、利用者が携帯式無線タグ通信装置を傾けることによりメインローブ方向もまた傾いてしまう等、装置自体の姿勢によって相対的に通信状態が変動してしまうことから、最適の通信状態を成立させ難いという弊害があった。このため、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置の開発が求められていた。 However, in order to extend the communicable distance of the portable wireless tag communication device as in the conventional technique as much as possible, it is conceivable to control the main lobe direction using an antenna that can change the communication directivity. However, when the user tilts the portable RFID tag communication device, the main lobe direction also tilts, and the communication state relatively changes depending on the posture of the device itself, so that the optimum communication state is established. There was an evil that it was difficult. For this reason, there has been a demand for the development of a wireless tag communication device that can control the communication directivity in an optimum direction regardless of the posture of the device itself.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless tag communication apparatus capable of controlling communication directivity in an optimum direction regardless of the attitude of the apparatus itself. There is.
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、アンテナを一体的に備え、無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、前記無線タグ通信装置に備えられ、所定の座標を基準として前記アンテナの姿勢を検出する姿勢センサとして機能する、重力方向を基準として前記アンテナの傾斜を検出する傾斜センサ及び地磁気方向を基準として前記アンテナの方位を検出する方位センサの少なくとも一方と、前記無線タグとの通信に関して受信される受信信号の信号強度を検出する受信信号強度検出部と、所定の複数の方向を特定するために設けられた基準タグとの通信に関して前記受信信号強度検出部により検出される受信信号強度に応じて前記複数の方向の何れかを決定し、前記姿勢センサにより検出される姿勢に応じて前記通信の指向性方向が前記複数の方向の何れかとなるように制御する指向性制御部とを、有することを特徴とするものである。 In order to achieve such an object, the gist of the present invention is that an antenna is integrally provided, a transmission signal is transmitted to a wireless tag, and a response is returned from the wireless tag according to the transmission signal. A wireless tag communication device that receives a reply signal and communicates information with the wireless tag, and is provided in the wireless tag communication device, and detects the posture of the antenna based on predetermined coordinates to function as, at least one of the azimuth sensor that detects the orientation of the antenna as a tilt sensor and reference geomagnetism direction for detecting the inclination of the antenna gravity direction as a reference and is received for communication with the wireless tag a received signal strength detector for detecting the signal strength of the received signal, the received signal strength for communication between the reference tag provided for specifying a predetermined plurality of directions To determine which of the plurality of directions in response to the received signal strength detected by the detection unit, so that the directivity direction of the communication according to the posture detected by the posture sensor is one of the plurality of directions And a directivity control unit for controlling the directivity.
このように、本発明によれば、前記無線タグ通信装置に備えられ、所定の座標を基準として前記アンテナの姿勢を検出する姿勢センサとして機能する、重力方向を基準として前記アンテナの傾斜を検出する傾斜センサ及び地磁気方向を基準として前記アンテナの方位を検出する方位センサの少なくとも一方と、前記無線タグとの通信に関して受信される受信信号の信号強度を検出する受信信号強度検出部と、所定の複数の方向を特定するために設けられた基準タグとの通信に関して前記受信信号強度検出部により検出される受信信号強度に応じて前記複数の方向の何れかを決定し、前記姿勢センサにより検出される姿勢に応じて前記通信の指向性方向が前記複数の方向の何れかとなるように制御する指向性制御部とを、有することから、通信対象である無線タグが複数存在する場合等において、前記無線タグ通信装置の姿勢が変動した場合であっても所定の基準タグの方向に基づいて通信指向性をそれら無線タグとの通信感度が最も高くなる方向に制御することができる。すなわち、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置を提供することができる。 Thus, according to the present invention, provided in the radio tag communication apparatus to function as an attitude sensor for detecting an attitude of the antenna with reference to a predetermined coordinate, the inclination of the antenna direction of gravity as a reference At least one of an inclination sensor to detect and an orientation sensor that detects the orientation of the antenna with reference to the geomagnetic direction, a received signal strength detection unit that detects a signal strength of a received signal received with respect to communication with the wireless tag, and a predetermined In response to communication with a reference tag provided for specifying a plurality of directions, one of the plurality of directions is determined according to the received signal strength detected by the received signal strength detecting unit, and detected by the attitude sensor. since the directivity direction of the communication is a directivity control unit for controlling such that the one of the plurality of directions, have according to the posture to be the communication When there are a plurality of wireless tags that are elephants, even if the posture of the wireless tag communication device changes, the communication directivity is set based on the direction of a predetermined reference tag, and the communication sensitivity with the wireless tags is the highest. It can be controlled in the direction of increasing. That is, it is possible to provide a wireless tag communication device that can control the communication directivity in an optimum direction regardless of the posture of the device itself.
ここで、好適には、前記無線タグ通信装置は、所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式装置である。このようにすれば、利用者の取り扱いにより姿勢が変動し易い携帯式無線タグ通信装置に関して、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。 Here, preferably, the RFID tag communication device is a portable device provided to be movable with respect to a predetermined position. In this way, the communication directivity can be controlled in the optimum direction regardless of the attitude of the portable radio tag communication apparatus whose attitude is likely to fluctuate due to handling by the user.
また、好適には、前記指向性制御部は、前記通信の指向性方向が所定の1方向となるように制御するものである。このようにすれば、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を所定の1方向に制御することができる。 Preferably, the directivity control unit performs control so that the directivity direction of the communication is a predetermined one direction. In this way, communication directivity can be controlled in a predetermined direction regardless of the attitude of the apparatus itself.
また、好適には、前記指向性制御部の動作有無を切り換える切換機能を有するものである。このようにすれば、装置自体の姿勢変動に応じた通信指向性の制御が不要な場合において、簡便にその制御を停止させることができる。 In addition, preferably, it has a switching function for switching operation of the directivity control unit. In this way, when communication directivity control according to the attitude variation of the device itself is unnecessary, the control can be easily stopped.
また、好適には、前記アンテナは、前記送信信号の送信及び受信信号の受信に共用される複数のアンテナ素子を有するものである。このようにすれば、簡単な構成のアンテナにより好適に通信指向性の制御を行うことができる。 Preferably, the antenna has a plurality of antenna elements shared for transmission of the transmission signal and reception of the reception signal. In this way, communication directivity can be suitably controlled with an antenna having a simple configuration.
また、好適には、前記アンテナは、所定の方向に関してその指向性に関与する少なくとも3つのアンテナ素子を有するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記通信指向性の制御を行うことができる。 Preferably, the antenna has at least three antenna elements involved in directivity with respect to a predetermined direction. In this way, the communication directivity can be controlled in a practical manner.
また、好適には、前記アンテナは、重力方向及び地磁気方向に関して1つのアンテナ素子を共有して5つのアンテナ素子を有し、それら重力方向及び地磁気方向を基準として前記通信の指向性方向を制御するものである。このようにすれば、実用的な態様で重力方向及び地磁気方向に関する通信指向性の制御を行うことができる。 Preferably, the antenna has five antenna elements sharing one antenna element with respect to the gravity direction and the geomagnetic direction, and controls the directivity direction of the communication based on the gravity direction and the geomagnetic direction. Is. In this way, it is possible to control the communication directivity with respect to the direction of gravity and the direction of geomagnetism in a practical manner.
また、好適には、前記通信に関する情報や画像を表示させる表示部と、携帯に際して把持するための把持部とを、有し、その把持部に前記切換機能の切換装置が設けられた折り畳みし得る携帯式装置である。このようにすれば、実用的な態様の携帯式無線タグ通信装置を提供することができる。 Preferably, the information processing apparatus includes a display unit that displays information and images related to the communication, and a grip unit for gripping when the mobile phone is carried, and the gripping unit is provided with a switching device for the switching function. It is a portable device. If it does in this way, the portable radio | wireless tag communication apparatus of a practical aspect can be provided.
また、好適には、前記無線タグ通信装置は、前記無線タグに所定の情報の書き込み機能を有しており、前記切換機能は、前記無線タグへの情報の書き込み時に前記指向性制御部の動作を有効とするものである。このようにすれば、大きな電力供給が必要なため前記通信指向性の制御が特に必要とされる前記無線タグへの情報の書き込みに際して、その通信指向性を最適な方向に制御することができる。 Preferably, the wireless tag communication device has a function of writing predetermined information to the wireless tag, and the switching function is an operation of the directivity control unit when writing information to the wireless tag. Is effective. In this way, when writing information to the wireless tag, which requires the control of the communication directivity because a large power supply is required, the communication directivity can be controlled in an optimum direction.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明が好適に用いられる無線タグ通信システム10を説明する図である。この無線タグ通信システム10は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置12と、その無線タグ通信装置12の通信対象である単数乃至は複数(図1では単数)の無線タグ14とから構成される所謂RFID(Radio Frequency Identification)システムであり、上記無線タグ通信装置12はそのRFIDシステムの質問器として、上記無線タグ14は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置12から質問波Fc(送信信号)が上記無線タグ14に向けて送信されると、その質問波Fcを受信した上記無線タグ14において所定の情報信号(データ)によりその質問波Fcが変調され、応答波Fr(返信信号)として上記無線タグ通信装置12に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置12と無線タグ14との間で情報の通信が行われる。
FIG. 1 is a diagram for explaining a radio
図2は、上記無線タグ通信装置12の外観を説明する斜視図である。この図2に示すように、上記無線タグ通信装置12は、上記無線タグ14との間の通信に関する画像(映像)を表示させる平板状の表示部(第1平板部)16と、携帯に際して把持し得る平板状の把持部(第2平板部)18と、その把持部18に設けられた複数の操作ボタン(スイッチ)から成る操作部20とを、備え、上記表示部16及び把持部18が軸部22を軸として連結されて蝶番様に折り畳みし得るように構成されたものであり、所定位置(例えば、通信対象である無線タグ14が配設されている室)に対して移動可能に設けられた携帯式装置(ハンディスキャナ)である。ここで、上記操作部20の一部として、後述する指向性制御の実行/非実行を切り換える切換ボタン20sが設けられている。また、上記無線タグ通信装置12には、後述するように垂直方向用アレイアンテナ36を構成する複数の垂直方向用アンテナ素子38a、38b、38c及び水平方向用アレイアンテナ40を構成する複数の水平方向用アンテナ素子42a、42b、42c(水平方向用アンテナ素子42bは、垂直方向用アンテナ素子38bと共通)が備えられており、それら垂直方向用アンテナ素子38及び水平方向用アンテナ素子42は、何れも表示部16と一体的に設けられて(内蔵されて)おり、その表示部16に追従して所定の基準座標に対する姿勢が変化するように構成されている。
FIG. 2 is a perspective view illustrating an appearance of the wireless
図3は、前記無線タグ通信装置12の構成を説明する図である。この図3に示すように、前記無線タグ通信装置12は、前記無線タグ14への送信信号に対応するコマンドビット列を生成する送信ビット列生成部24と、その送信ビット列生成部24から出力されたディジタル信号をFSK方式で符号化するFSK符号化部26と、そのFSK符号化部26により符号化された信号をAM方式で変調して送信信号メモリ部30に供給(記憶)するAM変調部28と、その送信信号メモリ部30に記憶された送信信号を随時読み出して所定の送信ウェイト(送信PAAウェイト)を掛算する送信PAA(Phased Array Antenna)処理部である送信ウェイト掛算部32と、その送信ウェイト掛算部32において掛算される送信ウェイトを制御する送信PAAウェイト制御部34とを、備えている。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the wireless
また、前記無線タグ14に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ14から返信される返信信号を受信するために複数(図3では3つ)の垂直方向用アンテナ素子38a、38b、38c(以下、特に区別しない場合には単に垂直方向用アンテナ素子38と称する)を備えた垂直方向用アレイアンテナ36と、同じく複数(図3では3つ)の水平方向用アンテナ素子42a、42b、42c(以下、特に区別しない場合には単に水平方向用アンテナ素子42と称する)を備えた水平方向用アレイアンテナ40と、所定の局所発信信号を出力する局所発信信号出力部44と、その局所発信信号出力部44から出力される局所発信信号に応じて上記送信ウェイト掛算部32から出力される送信信号をアップコンバートして前記複数の垂直方向用アンテナ素子38、水平方向用アンテナ素子42にそれぞれ供給すると共に、上記局所発信信号出力部44から出力される局所発信信号に応じて上記複数の垂直方向用アンテナ素子38、水平方向用アンテナ素子42により受信される受信信号をそれぞれダウンコンバートして受信信号メモリ部50に供給(記憶)する複数(図3では5つ)の高周波送受信部46a、46b、46c、46d、46e(以下、特に区別しない場合には単に高周波送受信部46と称する)とを、備えている。ここで、上記水平方向用アンテナ素子42bは、垂直方向用アンテナ素子38bと同一であり、上記垂直方向用アレイアンテナ36及び水平方向用アレイアンテナ40に共用される。また、上記送信ウェイト掛算部32と高周波送受信部46bとの間に、上記垂直方向用アレイアンテナ36及び水平方向用アレイアンテナ40の何れか一方に選択的に送信信号を供給するように回路を切り換える切換部48が設けられている。
In addition, a plurality of (three in FIG. 3) vertical antennas are used to transmit a transmission signal toward the
また、上記受信信号メモリ部50に記憶された受信信号を随時読み出して所定の受信ウェイト(受信PAAウェイト)を掛算する受信PAA処理部である受信ウェイト掛算部52と、その受信ウェイト掛算部52において掛算される受信ウェイトを制御する受信PAAウェイト制御部54と、上記受信ウェイト掛算部52から出力される受信信号をAM方式で復調してAM復調波を検出するAM復調部56と、そのAM復調部56により復調されたAM復調波をFSK方式で復号するFSK復号部58と、そのFSK復号部58により復号された復号信号を解釈して前記無線タグ14の変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部60とを、備えている。
In addition, in the reception
また、所定の座標を基準としてアンテナの姿勢を検出する姿勢センサとして、重力方向を基準として前記垂直方向用アレイアンテナ36の傾斜を検出する傾斜センサである重力センサ62と、地磁気方向を基準として前記水平方向用アレイアンテナ40の方位を検出する方位センサである地磁気センサ64とを、備えている。また、それら重力センサ62及び地磁気センサ64による検出結果に応じて前記垂直方向用アレイアンテナ36及び水平方向用アレイアンテナ40(乃至は無線タグ通信装置12本体)の傾きを検出する傾き検出部66と、その傾き検出部66による検出結果である傾き情報に応じた受信PAAウェイトを記憶する傾き情報メモリ部68とを、備えている。
Further, as a posture sensor for detecting the posture of the antenna with reference to predetermined coordinates, a
図4は、前記送信ウェイト掛算部32の構成を詳しく説明する図である。この図4に示すように、前記送信ウェイト掛算部32は、前記送信信号メモリ部30から読み出される送信信号にそれぞれ所定の送信PAAウェイトを掛け合わせて各アンテナ素子38、42に対応する高周波送受信部46に供給する複数(図4では6つ)の掛算器70a、70b、70c、70d、70e、70f(以下、特に区別しない場合には単に掛算器70と称する)を備えている。ここで、上記掛算器70aが垂直方向用アンテナ素子38aに、掛算器70bが垂直方向用アンテナ素子38bに、掛算器70cが垂直方向用アンテナ素子38cに、掛算器70dが水平方向用アンテナ素子42aに、掛算器70eが水平方向用アンテナ素子42bに、掛算器70fが水平方向用アンテナ素子42cに、それぞれ対応している。また、前述のように、前記水平方向用アンテナ素子42bは、垂直方向用アンテナ素子38bと同一であり、前記切換部48の切り換えにより上記掛算器70b及び掛算器70eの何れか一方が択一的にそのアンテナ素子に供給される。
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the transmission
図5は、前記高周波送受信部46の構成を詳しく説明する図である。この図5に示すように、前記高周波送受信部46は、前記送信ウェイト掛算部32から供給される送信信号をアナログ信号に変換する送信信号D/A変換器72と、その送信信号D/A変換器72によりアナログ変換された送信信号の周波数を前記局所発信信号出力部44から出力される局所発信信号の周波数だけ高くするアップコンバータ74と、そのアップコンバータ74によりアップコンバートされた送信信号を増幅する送信信号増幅器76と、その送信信号増幅器76から出力される送信信号を前記アンテナ素子36、42に供給すると共に、そのアンテナ素子36、42により受信された受信信号を受信信号増幅部80に供給する方向性結合器78と、その方向性結合器78から供給される受信信号を増幅する受信信号増幅器80と、その受信信号増幅器80から出力される受信信号の周波数を前記局所発信信号出力部44から出力される局所発信信号の周波数だけ低くするダウンコンバータ82と、そのダウンコンバータ82によりダウンコンバートされた受信信号をディジタル信号に変換して前記受信信号メモリ部50に供給する受信信号A/D変換器84とを、備えている。
FIG. 5 is a diagram illustrating in detail the configuration of the high-frequency transmitting / receiving
図6は、前記受信ウェイト掛算部52の構成を詳しく説明する図である。この図6に示すように、前記受信ウェイト掛算部52は、前記受信信号メモリ部50から読み出される受信信号ぞれぞれに所定の受信PAAウェイトを掛け合わせる複数(図6では6つ)の掛算器86a、86b、86c、86d、86e、86f(以下、特に区別しない場合には単に掛算器86と称する)と、それら掛算器86から出力される信号を合成して前記AM復調部56に供給する合成器88とを、備えている。ここで、上記掛算器86aが垂直方向用アンテナ素子38aに、掛算器86bが垂直方向用アンテナ素子38bに、掛算器86cが垂直方向用アンテナ素子38cに、掛算器86dが水平方向用アンテナ素子42aに、掛算器86eが水平方向用アンテナ素子42bに、掛算器86fが水平方向用アンテナ素子42cに、それぞれ対応している。また、前述のように、前記水平方向用アンテナ素子42bは、垂直方向用アンテナ素子38bと同一であり、そのアンテナ素子に対応する受信信号は、垂直方向の通信指向性の制御か水平方向の通信指向性の制御かの別に応じて上記掛算器86b及び86eの何れにも供給され得る。
FIG. 6 is a diagram for explaining in detail the configuration of the reception
図7は、前記無線タグ14の構成を説明する図である。この図7に示すように、前記無線タグ14は、前記無線タグ通信装置12との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部90と、そのアンテナ部90により受信された信号を処理するためのIC回路部92とを、備えて構成されている。そのIC回路部92は、上記アンテナ部90により受信された前記無線タグ通信装置12からの質問波Fcを整流する整流部94と、その整流部94により整流された質問波Fcのエネルギを蓄積するための電源部96と、上記アンテナ部90により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部104に供給するクロック抽出部98と、所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部100と、上記アンテナ部90に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部102と、上記整流部94、クロック抽出部98、及び変復調部102等を介して上記無線タグ14の作動を制御するための制御部104とを、機能的に含んでいる。この制御部104は、前記無線タグ通信装置12と通信を行うことにより上記メモリ部100に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部90により受信された質問波Fcを上記変復調部102において上記メモリ部100に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Frとして上記アンテナ部90から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of the
続いて、前記無線タグ通信装置12の通信指向性制御について図8及び図9を用いて説明する。前記無線タグ通信装置12は、前記重力センサ62及び地磁気センサ64により検出される前記アレイアンテナ36、40の姿勢に応じて前記通信の指向性方向を制御する。具体的には、前記送信PAAウェイト制御部34から前記送信ウェイト掛算部32に供給される送信PAAウェイトを制御することにより送信指向性を制御する。また、前記受信PAAウェイト制御部54から前記受信ウェイト掛算部56に供給される受信PAAウェイトを制御することにより受信指向性を制御する。ここで、好適には、前記操作部20における切換ボタン20sが押されており前記通信の指向性制御動作が無効とされている場合には、以下の詳述する前記アレイアンテナ36、40の姿勢に応じた指向性制御は実行されない。
Next, communication directivity control of the wireless
図8は、前記無線タグ通信装置12の重力方向(垂直方向)を基準とする通信指向性制御について説明する図である。この図8では重力方向を矢印Gで示している。また、前記無線タグ14との間の重力方向を基準とする通信指向性方向を矢印Dvで示している。図8(a)は、前記把持部18の平面部が重力方向に対して鉛直を成すような状態を示しており、図8(b)は、前記表示部16の把持部18に対する角度を維持したまま前記無線タグ通信装置12を図8(a)の状態から重力方向に関して所定角度傾斜させた状態を示している。すなわち、図8(a)の状態と図8(b)の状態とでは重力方向に関して前記表示部16の姿勢が異なるため、その表示部16に内蔵された垂直方向用アレイアンテナ36の姿勢もまた異なっている。前記送信PAAウェイト制御部34は、好適には、前記送信ウェイト掛算部32に供給する送信PAAウェイトを制御することにより重力方向を基準とする送信指向性が所定の1方向となるように制御する。同様に、前記受信PAAウェイト制御部54は、好適には、前記受信ウェイト掛算部52に供給する受信PAAウェイトを制御することにより重力方向を基準とする受信指向性が所定の1方向となるように制御する。例えば、図8に示すように、重力方向を基準とする前記垂直方向用アレイアンテナ36の傾斜が変化した場合であっても、前記通信の指向性方向Dvが重力方向に対して垂直な方向に維持されるように制御する。
FIG. 8 is a diagram for explaining communication directivity control based on the gravitational direction (vertical direction) of the RFID
図9は、前記無線タグ通信装置12の方位方向(水平方向)を基準とする通信指向性制御について説明する図である。この図9では北の方位を矢印Nで示している。また、前記無線タグ14との間の方位方向を基準とする通信指向性方向を矢印Dhで示している。図9(a)は、前記表示部16の平面部が北の方位に対して鉛直を成すような状態を示しており、図9(b)は、前記表示部16の把持部18に対する角度を維持したまま前記無線タグ通信装置12を図9(a)の状態から方位方向に関して所定角度傾斜させた状態を示している。すなわち、図9(a)の状態と図9(b)の状態とでは方位方向に関して前記表示部16の姿勢が異なるため、その表示部16に内蔵された水平方向用アレイアンテナ40の姿勢もまた異なっている。前記送信PAAウェイト制御部34は、好適には、前記送信ウェイト掛算部32に供給する送信PAAウェイトを制御することにより方位方向を基準とする送信指向性が所定の1方向となるように制御する。同様に、前記受信PAAウェイト制御部54は、好適には、前記受信ウェイト掛算部52に供給する受信PAAウェイトを制御することにより方位方向を基準とする受信指向性が所定の1方向となるように制御する。例えば、図9に示すように、方位方向を基準とする前記水平方向用アレイアンテナ40の傾斜が変化した場合であっても、前記通信の指向性方向Dhが北の方位と同方向に維持されるように制御する。
FIG. 9 is a diagram illustrating communication directivity control based on the azimuth direction (horizontal direction) of the RFID
図10は、前記無線タグ通信装置12による前記無線タグ14との間の情報通信制御(RFID通信制御)について説明する図であり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
FIG. 10 is a diagram for explaining information communication control (RFID communication control) with the
先ず、ステップ(以下、ステップを省略する)S1において、前記送信ビット列生成部24により前記無線タグ14への送信信号に対応するコマンドビット列が生成され、前記FSK符号化部26によりFSK方式で符号化される。次に、S2において、S1にて符号化された信号が前記AM変調部28によりAM方式で変調されて前記送信信号メモリ部30に記憶される。次に、S3において、指向性制御を無効とするように前記切換ボタン20sがオンとされているか否かが判断される。このS3の判断が否定される場合には、SAにおいて、図11に示す指向性制御コマンド送信制御が行われ、SBにおいて、図13に示す指向性制御応答受信制御が行われた後、S8以下の処理が実行されるが、S3の判断が肯定される場合には、S4において、最大指向性方向が正面になるように前記送信PAAウェイト制御部34から出力される送信PAAウェイトが設定される。次に、S5において、前記送信信号メモリ部30から送信信号が読み出され、前記高周波送受信部46等を介して検索対象(通信対象)である無線タグ14に向け前記送信信号の送信(コマンド送信)が実行される。次に、S6において、S5にて送信された送信信号に応じて前記無線タグ14から返信された返信信号が受信され、前記高周波送受信部46等を介して前記受信信号メモリ部50に記憶される。次に、S7において、前記受信信号メモリ部50から受信信号が読み出され、最大指向性方向が正面になるように各アンテナ素子38、42に対応する受信信号に所定の受信PAAウェイトが掛け合わされるように前記受信PAAウェイト制御部54から出力される受信PAAウェイトが制御される。次に、S8において、前記受信ウェイト掛算部52から出力される合成された受信信号が前記AM復調部56によりAM方式で復調される。次に、S9において、S8にて復調された信号が前記FSK復号部58によりFSK方式で復号され、前記返答ビット列解釈部60により前記無線タグ14における変調に関する情報信号が読み出される。そして、S10において、S9にて読み出された情報が前記表示部16のディスプレイに表示された後、本ルーチンが終了させられる。
First, in step (hereinafter, step is omitted) S1, a command bit string corresponding to a transmission signal to the
図11は、図10の制御の一部である指向性制御コマンド送信制御について説明するフローチャートである。先ず、SA1において、前記無線タグ14への送信信号の送信が完了したか否かが判断される。このSA1の判断が肯定される場合には、それをもって図10に示すRFID通信制御に復帰させられるが、SA1の判断が否定される場合には、SCにおいて、図12に示す指向性設定制御が行われ、SA2において、検索対象である無線タグ14に対してコマンドの1サンプルのデータ送信が行われた後、SA1以下の処理が再び実行される。
FIG. 11 is a flowchart illustrating directivity control command transmission control that is part of the control of FIG. First, in SA1, it is determined whether transmission of a transmission signal to the
図12は、図11の制御の一部である指向性設定制御について説明するフローチャートである。先ず、SC1において、前記重力センサ62及び地磁気センサ64からの出力に応じて前記無線タグ通信装置12の傾き(姿勢)が検出される。次に、SC2において、SC1にて検出された傾きが制御可能範囲内であるか否かが判断される。このSC2の判断が肯定される場合には、SC3において、所定角度方向(実施例1では垂直方向が重力方向に対して鉛直、水平方向が北の方位)に最大指向性方向が向くように送信PAAウェイトがSC1にて検出された傾き分だけ補正され、それをもって図11に示す指向性制御コマンド送信制御に復帰させられるが、SC2の判断が否定される場合には、エラーであると判断され、SC4において、前記表示部16にエラーである旨が表示された後、エラー終了させられる。
FIG. 12 is a flowchart for explaining directivity setting control which is a part of the control of FIG. First, in SC1, the inclination (posture) of the RFID
図13は、図10の制御の一部である指向性制御応答受信制御について説明するフローチャートである。先ず、SB1において、前記無線タグ14からの返信信号の受信が完了したか否かが判断される。このSB1の判断が肯定される場合には、SB2において、各サンプル毎に前記傾き情報メモリ部68から傾き情報に応じた受信PAAウェイトが読み出され、各アンテナ素子38、42により受信された受信信号にその傾き情報に応じた受信PAAウェイトが掛け合わされた後、図10に示すRFID通信制御に復帰させられるが、SB1の判断が否定される場合には、SDにおいて、図14に示す指向性記憶制御が行われ、SB3において、検索対象である無線タグ14からの応答に関して1サンプルのデータ受信が行われた後、SB1以下の処理が再び実行される。
FIG. 13 is a flowchart illustrating directivity control response reception control that is part of the control of FIG. First, in SB1, it is determined whether or not reception of a reply signal from the
図14は、図13の制御の一部である指向性記憶制御について説明するフローチャートである。先ず、SD1において、前記重力センサ62及び地磁気センサ64からの出力に応じて前記無線タグ通信装置12の傾き(姿勢)が検出される。次に、SD2において、SD1にて検出された傾きが制御可能範囲内であるか否かが判断される。このSD2の判断が肯定される場合には、SD3において、所定角度方向に最大指向性方向が向くように受信PAAウェイトがSD1にて検出された傾き分だけ補正され、その受信PAAウェイトが傾き情報メモリ部68に記憶された後、図13に示す指向性制御応答受信制御に復帰させられるが、SD2の判断が否定される場合には、エラーであると判断され、SD4において、前記表示部16にエラーである旨が表示された後、エラー終了させられる。
FIG. 14 is a flowchart for explaining directivity storage control which is a part of the control of FIG. First, in SD1, the inclination (posture) of the RFID
このように、本実施例によれば、前記無線タグ通信装置12に備えられ、所定の座標を基準として前記アレイアンテナ36、40の姿勢を検出する姿勢センサである重力センサ62及び地磁気センサ64と、その重力センサ62及び地磁気センサ64により検出される姿勢に応じて前記通信の指向性方向を制御する指向性制御部である送信PAAウェイト制御部34及び受信PAAウェイト制御部54とを、有することから、前記無線タグ通信装置12の姿勢が変動した場合であってもメインローブ方向を所定の方向に維持することができる。すなわち、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御し得る無線タグ通信装置12を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the RFID
また、前記無線タグ通信装置12は、所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式装置であるため、利用者の取り扱いにより姿勢が変動し易い携帯式無線タグ通信装置12に関して、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
In addition, since the RFID
また、前記姿勢センサは、重力方向を基準として前記垂直方向用アレイアンテナ36の傾斜を検出する重力センサ62であるため、重力方向に関して装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
Further, since the posture sensor is a
また、前記姿勢センサは、地磁気方向を基準として前記水平方向用アレイアンテナ40の方位を検出する地磁気センサ64であるため、地磁気方向に関して装置自体の姿勢によらずに通信指向性を最適な方向に制御することができる。
Further, since the attitude sensor is the
また、前記送信PAAウェイト制御部34及び受信PAAウェイト制御部54は、前記通信の指向性方向が所定の1方向となるように制御するものであるため、装置自体の姿勢によらずに通信指向性を所定の1方向に制御することができる。
The transmission PAA
また、前記指向性制御動作の有無を切り換える切換機能を有するものであるため、装置自体の姿勢変動に応じた通信指向性の制御が不要な場合において、簡便にその制御を停止させることができる。 Further, since it has a switching function for switching the presence / absence of the directivity control operation, it is possible to easily stop the control when the communication directivity control according to the attitude variation of the apparatus itself is not necessary.
また、前記アレイアンテナ36、40は、前記送信信号の送信及び受信信号の受信に共用される複数のアンテナ素子38、42を有するものであるため、簡単な構成のアンテナにより好適に通信指向性の制御を行うことができる。
Further, since the
また、前記アレイアンテナ36、40は、所定の方向に関してその指向性に関与するそれぞれ3つのアンテナ素子38、42を有するものであるため、実用的な態様で前記通信指向性の制御を行うことができる。
In addition, since the
また、前記アレイアンテナ36、40は、重力方向及び地磁気方向に関して1つのアンテナ素子38b(42b)を共有して5つのアンテナ素子38a、38b(42b)、38c、42a、42cを有し、それら重力方向及び地磁気方向を基準として前記通信の指向性方向を制御するものであるため、実用的な態様で重力方向及び地磁気方向に関する通信指向性の制御を行うことができる。
The
また、前記通信に関する情報や画像を表示させる表示部16と、携帯に際して把持するための把持部18とを、有し、その把持部18に前記切換機能の操作装置である切換ボタン20sが設けられた折り畳みし得る携帯式装置であるため、実用的な態様の携帯式無線タグ通信装置12を提供することができる。
In addition, the
続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に関して、前述した実施例と共通する部分については、図面に同一の符号を付してその説明を省略する。 Next, another preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, regarding the following description, about the part which is common in the Example mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected to drawing and the description is abbreviate | omitted.
図15は、本発明の他の実施例である無線タグ通信装置106の構成を説明する図である。この図15に示すように、本実施例の無線タグ通信装置106は、前記AM復調部56から出力される復調信号に基づいて前記アレイアンテナ36、40により受信された受信信号の信号強度を検出する受信信号強度検出部108を備えており、この受信信号強度検出部108により検出された受信信号強度は、前記受信PAAウェイト制御部54に供給されるようになっている。また、その受信PAAウェイト制御部54は、上記受信信号強度検出部108により検出された受信信号強度に基づいて前記通信指向性方向が所定の複数方向の何れかとなるように制御する。具体的には、通信対象である無線タグ14を所定の複数の方向において検索する場合等であり、検索対象物に張られている無線タグ14とは別に所定の複数の方向を特定するための無線タグ14(以下基準タグとする)を所定の位置に設置する。各基準タグが存在すると判定される方向すなわちそれぞれの基準タグと通信した時に上記受信信号強度検出部108により検出された受信信号強度が極大値をとるそれぞれの方向から各基準タグの方向を検出し、その各基準タグの方向が各無線タグ14を検索する方向となるよう通信指向性を制御する。すなわち、どの方向を検索するかを予め基準タグにより決定した上で、対象となる無線タグ14の方向を検知する。
FIG. 15 is a diagram for explaining the configuration of the RFID
図16は、上記無線タグ通信装置106による前記無線タグ14との間の情報通信制御(RFID通信制御)について説明する図であり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この図16に示す制御に関して、前述した図10の制御と共通するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 16 is a diagram for explaining information communication control (RFID communication control) with the
先ず、S11において、基準タグ検出モードであるか否かが判断される。このS11の判断が否定される場合には、前述したS1以下の処理が実行されるが、S11の判断が肯定される場合には、SEにおいて、図17に示す基準タグの方向検知制御が行われた後、S12において、全ての基準タグが検出されたか否かが判断される。このS12の判断が否定される場合には、SE以下の処理が再び実行されるが、S12の判断が肯定される場合には、S13において、前記表示部16に基準タグの検出結果が表示された後、前述したS1以下の処理が実行される。ただし、SC3およびSD3の所定角度方向はSEにて検出された各基準タグの方向である。また、前述したS9の処理に続いて、S14において、全ての基準タグ方向での無線タグ14の検出が終了したか否かが判断される。このS14の判断が否定される場合には、前述したS1以下の処理が再び実行されるが、S14の判断が肯定される場合には、前述したS10の処理が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
First, in S11, it is determined whether or not it is the reference tag detection mode. When the determination at S11 is negative, the processing after S1 described above is executed. When the determination at S11 is affirmative, the reference tag direction detection control shown in FIG. In step S12, it is determined whether all reference tags have been detected. If the determination in S12 is negative, the processing after SE is executed again. If the determination in S12 is affirmative, the detection result of the reference tag is displayed on the
図17は、図16に示すRFID通信制御の一部である基準タグの方向検知制御について説明するフローチャートである。先ず、SE1において、前記送信PAAウェイト制御部34及び受信PAAウェイト制御部54において最大指向性方向θMAINの初期値が所定値(例えば、θMAIN=-45°)に設定されてレジスタに記憶される。次に、SE2において、前記送信PAAウェイト制御部34のレジスタの値が前記送信ウェイト掛算部32において各アンテナ素子38、42に対応する送信信号に掛け合わされて基準タグに向けて送信される。次に、SE3において、SE2にて送信された送信信号に応じて前記基準タグから返信された返信信号が受信され、前記高周波送受信部46等を介して前記受信信号メモリ部50に記憶される。次に、SE4において、SE3にて記憶された受信信号が前記受信信号メモリ部50から読み出される。次に、SE5において、前記受信PAAウェイト制御部54のレジスタの値が前記受信ウェイト掛算部56において各アンテナ素子38、42に対応する受信信号に掛け合わされ、それら受信信号が合成された合成出力Yが算出される。次に、SE6において、SE5にて算出された合成出力Yが前記AM復調部56において復調される。次に、SE7において、SE5にて算出された合成出力Yが極大値をとるか否かが判断される。このSE7の判断が否定される場合には、SE9以下の処理が実行されるが、SE7の判断が肯定される場合には、SE8において、基準タグの方向θREF_MAXが設定されている最大指向性方向θMAIN(θREF_MAX=θMAIN)とされた後、SE9において、前記送信PAAウェイト制御部34及び受信PAAウェイト制御部54において最大指向性方向θMAINが更新(例えば、θMAIN=θMAIN+15°)されてレジスタに記憶される。次に、SE10において、設定されている指向性方向θMAINが所定値より大きい(例えば、θMAIN>45°)か否かが判断される。このSE10の判断が否定される場合には、SE2以下の処理が再び実行されるが、SE10の判断が肯定される場合には、SE11において、最大指向性方向が基準タグの方向θREF_MAXであるときのAM復調データが前記FSK復号部58において復号される。次に、SE12において、SE11にて復号された復号データは正常であるか否かが判断される。このSE12の判断が肯定される場合には、SE13において、所定角度方向が基準タグの方向θREF_MAXとされた後、図16に示すRFID通信制御に復帰させられるが、SE12の判断が否定される場合には、エラーであると判断され、SD4において、前記表示部16にエラーである旨が表示された後、エラー終了させられる。
FIG. 17 is a flowchart illustrating reference tag direction detection control, which is part of the RFID communication control illustrated in FIG. 16. First, in SE1, the initial value of the maximum directivity direction θ MAIN is set to a predetermined value (for example, θ MAIN = −45 °) in the transmission PAA
このように、本実施例の無線タグ通信装置106において、指向性制御部である送信PAAウェイト制御部34及び受信PAAウェイト制御部54は、前記通信の指向性方向が所定の複数方向の何れかとなるように制御するものであるため、通信対象である無線タグ14が複数存在する場合等において、装置自体の姿勢によらずに通信指向性をそれら無線タグ14との通信感度が最も高くなる方向に制御することができる。
As described above, in the RFID
続いて、本発明の更に別の実施例を図18を参照して説明する。前述した第1実施例及び第2実施例において、前記無線タグ通信装置12は、前記無線タグ14との間で情報の通信を行うことによりその無線タグ14に記憶された情報を読み出す無線タグ情報読出装置であったが、本実施例の無線タグ通信装置12は、前記無線タグ14との間で情報の通信を行うことによりその無線タグ14に所定の情報を書き込むための無線タグ書込装置乃至は読み書きの両方が可能なリーダライタとして機能する。また、斯かる無線タグ14への情報の書き込み時に前述した指向性制御動作を有効とする自動切換機能を有している。
Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first and second embodiments described above, the RFID
図18は、前記無線タグ14への情報書込機能を有する無線タグ通信装置12による指向性制御有無切換制御について説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
FIG. 18 is a flowchart for explaining the directivity control presence / absence switching control by the RFID
先ず、SF1において、前記無線タグ14へ送信される送信信号にその無線タグ14に所定の情報を書き込むための書込コマンドが含まれているか否かが判断される。このSF1の判断が肯定される場合には、SF2において、前述したアレイアンテナ36、40の姿勢に応じた指向性制御動作が有効とされた後、本ルーチンが終了させられるが、SF1の判断が否定される場合には、SF3において、前述したアレイアンテナ36、40の姿勢に応じた指向性制御動作が無効とされた後、本ルーチンが終了させられる。
First, in SF1, it is determined whether or not the transmission signal transmitted to the
このように、本実施例における無線タグ通信装置12は、前記無線タグ14に所定の情報を書き込み機能を有しており、斯かる無線タグ14への情報の書き込み時に前述した指向性制御動作を有効とするものであるため、大きな電力供給が必要なため前記通信指向性の制御が特に必要とされる前記無線タグ14への情報の書き込みに際して、その通信指向性を最適な方向に制御することができる。
As described above, the wireless
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and may be implemented in other modes.
例えば、前述の実施例において、前記送信ウェイト掛算部32、送信PAAウェイト制御部34、受信ウェイト掛算部52、及び受信PAAウェイト制御部54等は、何れも個別の制御装置として設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、CPU、ROM、及びRAM等から成り、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータシステムであるDSP(Digital Signal Processor)の制御機能として前記送信ウェイト掛算部32、送信PAAウェイト制御部34、受信ウェイト掛算部52、及び受信PAAウェイト制御部54等を機能的に有するものであっても構わない。また、これらの制御部による制御は、ディジタル信号処理であるとアナログ信号処理であるとを問わない。
For example, in the above-described embodiment, the transmission
また、前述の実施例では、所定位置に対して移動可能に設けられた携帯式の無線タグ通信装置12等について説明したが、本発明は所定位置に対して位置固定に設けられた据置式の無線タグ通信装置にも適用され得る。その無線タグ通信装置が据え置かれている土台が検出対象である無線タグ14に対して移動可能である場合には、その移動により無線タグ通信装置に備えられたアンテナとその無線タグ14との相対方向が変動するが、本発明を適用することで常に最適な通信状態を成立させることができる。
In the above-described embodiment, the portable wireless
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置12等は、前記送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じて前記無線タグ14から返信される返信信号を受信する送受信共用のアレイアンテナ36、40を備えたものであったが、送信アレイアンテナ及び受信アレイアンテナをそれぞれ別に備えたものであっても構わない。
In the above-described embodiment, the wireless
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置12等は、前記重力センサ62及び地磁気センサ64により検出される姿勢に応じて、前記送信PAAウェイト制御部34から出力される送信PAAウェイトを制御することにより送信指向性を制御すると共に、前記受信PAAウェイト制御部54から出力される受信PAAウェイトを制御することにより受信指向性を制御するものであったが、送信指向性及び受信指向性のうち何れか一方のみを制御するものであっても構わない。
In the above-described embodiment, the wireless
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
12、106:無線タグ通信装置
14:無線タグ
16:表示部
18:把持部
20:操作部
20s:切換ボタン(切換装置)
34:送信PAAウェイト制御部(指向性制御部)
36:垂直方向用アレイアンテナ
38:垂直方向用アンテナ素子
40:水平方向用アレイアンテナ
42:水平方向用アンテナ素子
54:受信PAAウェイト制御部(指向性制御部)
62:重力センサ(傾斜センサ)
64:地磁気センサ(方位センサ)
12, 106: RFID tag communication device 14: RFID tag 16: display unit 18: gripping unit 20:
34: Transmission PAA weight control unit (directivity control unit)
36: Array antenna for vertical direction 38: Antenna element for vertical direction 40: Array antenna for horizontal direction 42: Antenna element for horizontal direction 54: Reception PAA weight control unit (directivity control unit)
62: Gravity sensor (tilt sensor)
64: Geomagnetic sensor (orientation sensor)
Claims (9)
前記無線タグ通信装置に備えられ、所定の座標を基準として前記アンテナの姿勢を検出する姿勢センサとして機能する、重力方向を基準として前記アンテナの傾斜を検出する傾斜センサ及び地磁気方向を基準として前記アンテナの方位を検出する方位センサの少なくとも一方と、
前記無線タグとの通信に関して受信される受信信号の信号強度を検出する受信信号強度検出部と、
所定の複数の方向を特定するために設けられた基準タグとの通信に関して前記受信信号強度検出部により検出される受信信号強度に応じて前記複数の方向の何れかを決定し、前記姿勢センサにより検出される姿勢に応じて前記通信の指向性方向が前記複数の方向の何れかとなるように制御する指向性制御部と
を、有することを特徴とする無線タグ通信装置。 An antenna is integrally provided, and a transmission signal is transmitted to the wireless tag, and a reply signal returned from the wireless tag according to the transmission signal is received to communicate information with the wireless tag. A wireless tag communication device,
Provided in the radio tag communication apparatus to function as an attitude sensor for detecting an attitude of the antenna with reference to a predetermined coordinate, as the inclination sensor and reference geomagnetism direction for detecting the inclination of the antenna direction of gravity as a reference At least one of an orientation sensor for detecting the orientation of the antenna;
A received signal strength detection unit for detecting a signal strength of a received signal received for communication with the wireless tag;
Determine one of the plurality of directions according to the received signal strength detected by the received signal strength detection unit with respect to communication with a reference tag provided to identify a plurality of predetermined directions, and the posture sensor A wireless tag communication apparatus comprising: a directivity control unit configured to control the communication directivity direction to be one of the plurality of directions according to a detected posture .
携帯に際して把持するための把持部と
を、有し、
該把持部に前記切換機能の操作装置が設けられた折り畳みし得る携帯式装置である請求項4から7の何れかの無線タグ通信装置。 A display unit for displaying an image relating to the communication;
A gripping part for gripping when carrying,
The RFID tag communication device according to any one of claims 4 to 7 , wherein the RFID tag communication device is a foldable portable device in which an operation device for the switching function is provided in the grip portion.
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