JP4352414B2 - タグ通信装置及びタグ通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、送信する電波のビームをスキャンしながら他のタグ通信装置と協働してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置及びタグ通信システムに関するものである。
近時、ＲＦＩＤ（Ｒａｔｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを荷物に貼付し、このＲＦＩＤタグとリーダライタが無線通信を行うことにより荷物管理を行うという手法が用いられている。例えば、ドックドアなどの荷物入出庫口にリーダライタを設置しておけば、運搬される荷物に付されたＲＦＩＤタグから自動的にＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等のデータを読み取ることができるので物流業務の効率化が図れる。
現在、ＲＦＩＤタグ向けの周波数帯域としては、１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯、２．４５ＧＨｚ帯などがあるが、ＵＨＦ帯の電波は、２．４５ＧＨｚ帯の電波に比べて物陰に回り込み易い。また、１３．５６ＭＨｚ帯の電波に比べて通信可能な距離を数１０ｃｍ〜数ｍ程度に伸長することができる。このようにＵＨＦ帯の電波を利用すれば、通信エリアを比較的広範囲に拡大することが可能となることから、ＵＨＦ帯の電波は物流業界などで広く利用されている。
その一方、このＵＨＦ帯の電波を利用する際には、通信エリアが広くなることから、通信エリア内に存在するＲＦＩＤタグが必要以上に多くなってしまうという弊害も生じ、通信エリアを特定の空間領域に制限する手法が各種考えられている。
例えば、その１つの手法として、特許文献１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタによる通信手法がある。このＲＦＩＤリーダ／ライタにおいては、フェーズドアレイアンテナを用いて送信する電波のビームをスキャンするように構成されており、このＲＦＩＤリーダ／ライタをドックドアの左右一側に設置すれば、通信不能部分の無い広い通信領域をカバーし得る。
しかしながら、左右一側にしかこのＲＦＩＤリーダ／ライタを設置していないと、例えば、搬入物に電波の通さない物が入っており、しかも、ＲＦＩＤタグがこのＲＦＩＤリーダ／ライタに対し反対側に貼付されていた場合には、読み取ることが出来ない。
そこで、本発明者らは、このような読み取り不良を生じないようにするため、ドックドアの左右両側にこの２台のＲＦＩＤリーダ／ライタを対向設置し、ＲＦＩＤタグとの無線通信を試みた。
しかしながら、一般的なドックドアは間口が３〜５ｍであるため、これに伴い２台の対向するＲＦＩＤリーダ／ライタのアンテナ間距離も３〜５ｍとなってしまう。このように配置すると、２台のＲＦＩＤリーダ／ライタ間においてはスキャンタイミングの同期が取れていないため、両者が同時に電波を発射した場合には、タグコンフュージョンが発生する。また、ＲＦＩＤリーダ／ライタは、近接して設置されているため、対向するＲＦＩＤリーダ／ライタの電波が、自身のＲＦＩＤリーダ／ライタの受信系に飛び込み、受信系が飽和し、微弱なＲＦＩＤタグの信号を復調できなくなるという問題が生じる。この場合、自身のＲＦＩＤリーダ／ライタの受信系の利得を低下させれば、飽和を防ぐことができるが、ＲＦＩＤタグからの信号が微弱なため、ＲＦＩＤタグからの信号を復調できなくなることとなる。ＲＦＩＤタグからの信号を正確に復調するためには、ＲＦＩＤリーダ／ライタ間は１０ｍ以上の離隔距離が求められている。
従って、このタグコンフュージョンなどを防止するためには、２台のＲＦＩＤリーダ／ライタ間において、同期を取る必要が生じる。ここで、同期を取るための手法として、２台のＲＦＩＤリーダ／ライタ間を有線接続し、有線により同期を取る手法が考えられる。しかしながら、このような有線による同期方式では、対向したＲＦＩＤリーダ／ライタ間をケーブルで接続するため、ケーブル付設の必要があり、ケーブルコストが追加で発生するだけではなく、ドックドアの場合、ケーブル付設が困難な場合もある。
また、ＲＦＩＤリーダ／ライタは上位系サーバとネットワークなどに接続されることが多いことから、この上位系サーバにより同期を取る手法も考えられる。しかしながら、このような上位系サーバからの同期方式では、ＲＦＩＤリーダ／ライタ数が多くなった場合には、特に上位系サーバの負荷が大きくなるという問題がある。
一方、このＲＦＩＤリーダ／ライタは、搬送方向に沿って電波のビームをスキャンするように構成されていることから、このＲＦＩＤリーダ／ライタをドックドアに設置すれば、荷物の移動する状態、例えば、搬入、搬出あるいは停止を検知することが可能である。その上、このＲＦＩＤリーダ/ライタをドックドアの左右両側に設置すれば、荷物に電波の通さない物が入っていたとしてもＲＦＩＤタグを読み取ることができる。しかしながら、対向するＲＦＩＤリーダ／ライタ間において同期が取れていない場合には、上記同様タグコンフュージョンが生じ、移動方向の検知が良好に行えないと言う問題が生じる。
特開２００６−２００８３号公報
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、第１の目的は、送信する電波のビームをスキャンしながら他のタグ通信装置と協働してＲＦＩＤタグと無線通信を行う場合において、タグ通信装置間においてスキャンタイミングの同期を図ることが可能なタグ通信装置及びタグ通信システムに関するものである。
また、本発明の第２の目的は上記のようにタグ通信装置間で同期を取りつつ、ＲＦＩＤタグの移動状態の検知が可能なタグ通信システムに関するものである。
上記目的を達成するために、本発明は、送信する電波のビームをスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置であって、前記タグ通信装置は、他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、前記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に前記他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、を備え、前記同期情報は、前記他のタグ通信装置から受信した電波の受信レベルから取得することを特徴とする。
上記「スキャンアンテナ」は、例えば、電子的制御によって送信する電波のビームを高速にスキャン可能なフェーズドアレイアンテナからなり、複数のアンテナ素子と、この複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の位相器と、この複数の位相器のすべてに接続された１つの分配合成器から構成されている。分配合成器に入力された電波は、それぞれのアンテナ素子ごとの位相器に分配され、各位相器にて所望の位相変化がなされた後、各アンテナ素子から放射され、この際位相後の各電波がすべて同相となるような方向、すなわち正弦波の位相が一致する方向に強く電波が放射される。この最も強い電波が本発明における「送信する電波のビーム」、例えば、メインローブであり、この方向は、位相器の設定により任意に変化させることができる。
また、上記複数のアンテナ素子は、パッチアンテナから構成されていてもよく、パッチアンテナから複数のアンテナを構成すれば、スキャンアンテナを薄く製造できるし、製造コストも低く抑えられるので好適である。
上記「ＲＦＩＤタグ」としては、例えば、電池などの電源を有しておらず、リーダライタから電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタと無線通信を行うパッシブタイプのＲＦＩＤタグや、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグが含まれる。
また、上記「タグ通信装置」とは、例えば、ＲＦＩＤタグと通信可能なリーダライタあるいはリーダ、ライタである。
本発明のタグ通信装置は、他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期を取った後、ＲＦＩＤタグと無線通信可能に構成されている。例えば、本発明のタグ通信装置と他のタグ通信装置とを対向配置させた状態で、共にスキャンしながらＲＦＩＤタグと無線通信を行う場合にあっては、このスキャンのタイミングが合っていないと電波障害やタグコンフュージョンを生じ得る。そこで、本発明のタグ通信装置においては、他のタグ通信装置とスキャンのタイミングを合わせる、すなわち同期を取るように構成されており、電波障害やタグコンフュージョンなどを防止するようになっている。なお、この場合における対向配置には、正対する場合のみならず、正対に対し左右に少しずれて配置されている場合も含まれる。また、リーダライタとスキャンアンテナとが一体的に構成されている場合は、この対向配置はリーダライタどうしが対向配置している状態を意味するが、リーダライタとスキャンアンテナとが間隔を介して有線接続している場合には、スキャンアンテナどうしが対向配置されている状態を意味する。
そして、この同期を取る手段としては、同期情報取得手段により、他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得し、この同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に同期手段が他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期をとるようになっている。
この同期を取るために用いられる同期情報は、前記他のタグ通信装置から受信した電波の受信レベルの時間的変化から取得するようにしてもよい。
また、本発明は、送信する電波のビームを予め決まったスキャン角に順次向くようにスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置であって、電波ビーム送信中の他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、前記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に、電波ビーム送信しながら前記他のタグ通信装置との間で互いのスキャンアンテナのスキャン角を変えるためのスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明のタグ通信システムは、送信する電波のビームを予め決まったスキャン角に順次向くようにスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置を複数対向配置させて、移動体に付されたＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信システムであって、電波ビーム送信中の他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、前記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に、電波ビーム送信しながら前記他のタグ通信装置との間で互いのスキャンアンテナのスキャン角を変えるためのスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明のタグ通信システムは、送信する電波のビームをスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置を複数対向配置させて、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信システムであって、上記タグ通信装置は、他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、上記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に前記他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成するデータ生成手段と、上記データ生成手段の生成したデータを用いて、上記スキャン角と上記経時情報の間の関係を示す線形近似直線を求め、この線形近似直線の傾きから上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知する移動方向検知手段と、を備えることを特徴とする。
上記「移動体」には、他の力を借りて移動するもの、例えば、フォークリフトなどの運搬手段により運搬される荷物、物品や、自身の力で移動するもの、例えば、人間や動物なども含まれる。
また、上記「スキャン角」とは、スキャンアンテナが送信する電波のビームをスキャンする際に、そのビームの放射方向を示す角度である。例えば、複数のアンテナ素子がリニアに配列されたフェーズドアレイアンテナをスキャンアンテナに用いた場合には、ブロードサイド方向を基準に測定したビームの傾斜角である。
物や人が移動すれば、位置の時間的変化が生ずるから、少なくとも時間情報と位置情報があれば、移動を検知することができる。そこで、本発明においては、時間情報としての「経時情報」と位置情報としての「スキャン角」の組からなるデータを複数個生成するように構成している。
本発明においては、この生成されたデータを用い、上記スキャン角と上記経時情報の間の関係を示す線形近似直線を求めるとともに、その傾きを算出することにより移動方向を検知する。
以上説明したように本発明によれば、タグ通信装置間で自立的に同期を取るように構成したことにより、タグコンフュージョンの発生を防止しながらＲＦＩＤタグとの無線通信が良好に行える。
また、複数対向配置させたタグ通信装置間において同期を取りつつ、ＲＦＩＤタグの移動状態の検知を行うように構成したので、従来生じていた読み取り不良が防止できるとともに、タグコンフュージョンの発生を防止しながらＲＦＩＤタグの移動状態の検知が可能となり、移動状態の検知の精度が向上する。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同期を取るための手法として３つの実施形態を示し、対向局（他のタグ通信装置）から受信した電波の受信レベルから取得する形態を第１実施形態とし、対向局から受信した電波の受信レベルの時間的変化から取得する形態を第２実施形態とし、対向局から送信されたデータから取得する形態を第３実施形態とする。また、同期が取れた状態において、荷物（移動体）の移動状態を検知する形態を第４実施形態とし、いずれの実施形態でも共通する構成についてはまとめて説明し、それぞれの実施形態について特有な構成は、いずれの実施形態であるかを明示して個別具体的に説明する。
図１は、本発明のリーダライタ（タグ通信装置）を荷物の搬出入口であるドックドアに適用した場合の概略を示す模式図、図２はＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図、図３はリーダライタの概略構成を示すブロック図、図４はスキャンアンテナの概要を示す模式図、図５はスキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図である。
図１に示す通り、本発明のリーダライタ３Ａ、３Ｂは、ドックドア１の左右両側に対向配置されており、このリーダライタ３Ａ、３Ｂは共に、送信する電波のビームＭをスキャン可能なスキャンアンテナ４をそれぞれ備えている。この図１においては、図示しないフォークリフトによりパレット６上に載置された複数の荷物５、５、・・・が、ドックドア１内に搬入される場合を示している。この荷物５、５、・・・にはＲＦＩＤタグ２、２、・・・がそれぞれ貼付されており、リーダライタ３Ａ、３Ｂは、スキャンアンテナ４が送信する電波のビームＭを水平方向にそれぞれスキャンさせながら各ＲＦＩＤタグ２、２、・・・と無線通信するようになっている。
この対向するリーダライタ３Ａ、３Ｂ間において、スキャンアンテナ４のスキャンタイミングの同期がとれていないと、タグコンフュージョンなどを生じることから、本発明のリーダライタ３Ａ、３Ｂは、対向するリーダライタ３Ａ、３Ｂとの間においてスキャンタイミングの同期を取ることにより、タグコンフュージョンなどを防止することができるようになっている。
なお、図１においては、ドックドア１の左右に対向配置されたリーダライタ３Ａ、３Ｂは、いずれも下記同期機能を有する本発明のリーダライタ３Ａ、３Ｂとしているが、対向するリーダライタのうち少なくとも一方が本発明のリーダライタであればよい。また、リーダライタ３Ａ、３Ｂ及びスキャンアンテナ４を一体的に構成しているが、間隔を介して有線接続してもよい。以下の説明においては、リーダライタ３Ａ、３Ｂを区別せず説明するときはリーダライタ３とし、また、スキャンタイミングを合わせる方のリーダライタを自局とし、スキャンタイミングを合わせてもらう方のリーダライタを対向局とする。なお、本発明のリーダライタは、後述するように、自身が対向局か自局かを自己判断する機能を有しているが、以下の各構成の説明においては、リーダライタ３Ａが対向局、リーダライタ３Ｂが自局としてそれぞれ機能する場合について説明する。
まず、ＲＦＩＤタグ２及びリーダライタ３の構成について詳細に説明する。
図２は、ＲＦＩＤタグ２の概略構成を示すブロック図である。同図に示すようにＲＦＩＤタグ２は、アンテナ部２０と無線通信ＩＣ２１とを備える構成である。この種のＲＦＩＤタグ２としては、例えば、上述したパッシブタイプやアクティブタイプのものが使用される。
アンテナ部２０は、リーダライタ３からの電波を無線通信ＩＣ２１を動作させる電力源として受け取るものである。また、アンテナ部２０は、リーダライタ３から受信した電波を無線信号に変換して無線通信ＩＣ２１に送信するとともに、無線通信ＩＣ２１からの無線信号を電波に変換してリーダライタ３に送信するものである。アンテナ部２０には、アンテナ、共振回路などが使用される。
無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３からアンテナ部２０を介して受信した信号に基づいて、リーダライタ３からのデータを記憶したり、記憶されたデータをアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりするものである。この無線通信ＩＣ２１は、図２に示すように、電源部２１１、無線処理部２１２、制御部２１３、およびメモリ部２１４を備える構成である。
電源部２１１は、アンテナ部２０が電波を受信することにより発生する誘起電圧を整流回路にて整流し、電源回路にて所定の電圧に調整した後、無線通信ＩＣ２１の各部に供給するものである。電源部２１１には、ブリッジダイオード、電圧調整用コンデンサなどが使用される。
無線処理部２１２は、外部からアンテナ部２０を介して受信した無線信号を元の形式に変換し、変換したデータを制御部２１３に送信するとともに、制御部２１３から受信したデータを無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号をアンテナ部２０を介して外部に送信するものである。無線処理部２１２には、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。
制御部２１３は、無線通信ＩＣ２１内における上述した各種構成の動作を統括的に制御するものである。制御部２１３は、論理演算回路、レジスタなどを備え、コンピュータとして機能する。そして、各種構成の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行なわれる。このプログラムは、例えばメモリ部２１４のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などにインストールされたものを読み込んで使用する形態であってもよいし、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して上記プログラムをダウンロードしてメモリ部２１４にインストールして実行する形態であってもよい。
特に、制御部２１３は、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して受信したデータに基づいて、リーダライタ３からのデータをメモリ部２１４に記憶したり、メモリ部２１４に記憶されたデータを読み出して、無線処理部２１２およびアンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりする。
メモリ部２１４は、上記したＲＯＭや、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）などの半導体メモリによって構成される。このメモリ部２１４に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、およびその他各種のプログラム、ならびにＩＤなどの各種データが挙げられる。なお、無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３から送信される電波を電力源としているため、ＲＯＭなどの不揮発性メモリや、ＳＲＡＭ、ＦｅＲＡＭなどの消費電力の少ないメモリを使用することが望ましい。
次に、リーダライタ３の構成について、図３〜図５を参照して説明する。図３はリーダライタの概略構成を示すブロック図、図４はスキャンアンテナの概要を示す模式図、図５はスキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図である。
なお、図３には、スキャンアンテナ４を介してＲＦＩＤタグ２と無線通信を行っている状態も併せて模式的に示されている。
リーダライタ３は、外部通信部３１、タグ通信制御部３２、送信部３３、受信部３４、スキャンアンテナ制御部３５、同期情報取得部３６、記録部３７、同期部（同期手段）３８及びスキャンアンテナ４を備えており、ＲＦＩＤタグ２と無線通信可能に構成されている。
外部通信部３１は、リーダライタ３において読み出されたＲＦＩＤタグ２のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）及びＲＦＩＤタグ２への書込みが成功したか否かを示す情報などのＲＦＩＤタグ２との通信結果を、パーソナルコンピュータ等の外部装置に送信したり、ＲＦＩＤタグ２に対する外部装置からの書込み情報（送信コマンド情報）や外部装置からのコマンド（命令）を受信するよう構成されている。また、リーダライタ間３Ａ、３Ｂ間で同期が取れた場合には、同期がとれたことを知らせる情報を外部装置に送信するように構成されている。なお、外部装置とのインタフェース規格としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＩＥＥ１３９４、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、などが挙げられる。
タグ通信制御部３２は、外部装置から外部通信部３１を介して送信された送信コマンド情報を受信し、送信部３３に送信する。このタグ通信制御部３２には、スキャンアンテナ４のアンテナビームパターン、すなわちスキャン角が格納されている。具体的には、このスキャン角は、図５に示すように、ブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）を基準に測定したビームＭの傾斜角である。本実施形態においては、図中右回り方向（α）を＋値とし、左周り方向（β）を−値としている。また、このタグ通信制御部３２には、スキャンアンテナ４の各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの電力と位相を定義したデータが含まれており、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについてそれぞれ定義された電力、位相を電気的に設定することで、スキャンアンテナ４のアンテナビームパターンが生成される。
送信部３３は、タグ通信制御部３２から送信される送信コマンド情報を無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号（送信コマンド）をスキャンアンテナ４を介して外部に送信するものであり、送信コマンド情報の変調、増幅などの処理を行なう。また、第３実施形態のリーダライタ３であって、リーダライタ３が対向局３Ａである場合には、この送信部３３は、ＲＦＩＤタグ２に送信する送信コマンドに同期データを付加して送信するように構成されている。詳細は下記第３実施形態の個別説明において詳説する。
受信部３４は、外部からスキャンアンテナ４を介して受信した無線信号（受信データ）を元の形式に変換し、変換したデータをタグ通信制御部３２に送信したり、対向局として機能するリーダライタ３Ａ（以下「対向局３Ａ」と称する）から送信された電波を受信したりするものであり、受信データを同期情報取得部３６に送信したり、受信データの増幅、復調などの処理を行なう。
スキャンアンテナ制御部３５は、タグ通信制御部３２からスキャン角情報を受信するとともに、この受信したスキャン角情報に基づいてスキャン制御信号をスキャンアンテナ４に送信し、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭの方向を制御するものである。例えば、スキャン角α、βに設定されていれば、このスキャン角情報を、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭが、順次スキャン角α、スキャン角βの方向に向くようにするためのスキャン制御信号に変換し、スキャンアンテナ４に対し送信する処理を行なう。
同期情報取得部３６は、対向局３Ａから受信部３４が受信した受信データから同期情報を取得するよう機能する。具体的には、第１実施形態では、対向局３Ａから受信した電波の受信レベルが同期情報となり、第２実施形態では、対向局３Ａから受信した電波の受信レベルの時間的変化が同期情報となり、第３実施形態では、対向局３Ａから送信されるデータが同期情報となる。詳細は下記各実施形態の個別説明において詳説する。また、同期情報取得部３６は、これら取得した同期情報を記録部３７に送信するよう構成されている。
記録部３７には、同期情報取得部３６により取得した同期情報が記録される。具体的には、後述する第１実施形態の場合には対向局３Ａから受信した受信レベルが記憶され、第２実施形態の場合にはこの受信レベルの時間的変化が記憶され、第３実施形態の場合には、対向局３Ａから送信された送信コマンドが記憶される。
同期部３８は、記録部３７に同期情報取得部３６から送信され記録された同期情報と、予め記録部３７に記録された上記情報とから対向局３Ａ及び自局３Ｂ間のスキャンタイミングの同期を取るように構成されている。詳細は下記各実施形態の個別説明において行う。
図４は、スキャンアンテナ４の概要を示す説明図である。このスキャンアンテナ４は、複数のアンテナ素子４０を直線状に配列し、各アンテナ素子４０に可変位相器（位相器）４１を接続した構成である。図１においては、アンテナ素子４０は３個であるが、アンテナ素子４０の個数は３個に限定されるものではない。このアンテナ素子４０の個数を増やすと、ビームＭの幅が細くなる。なお、この図４においては、このアンテナ素子４０の個数は任意の数としており、同図を参照して以下にスキャンアンテナ４におけるビーム方向のスキャンの方法について説明する。
全てのアンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが同じ位相で電波を送信する場合には、スキャンアンテナ４から放射される電波はブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）の平面波として伝搬する。一方、電波の伝播方向を、ブロードサイド方向から測って角度θ（ｒａｄ）だけ傾斜させるためには、次式を満たすように各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが送信する電波の位相をずらせばよい。
図４に示すように、送信または受信する電波の波長をλ（ｍ）とし、基準となるアンテナ素子４０Ａとｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｄｋ（ｍ）とし、図４に破線で示される等位相面のうち、基準となるアンテナ素子４０Ａを通る等位相面と、ｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｌｋ（ｍ）とすると、基準となるアンテナ素子４０Ａの位相に対するｋ番目のアンテナ素子４０Ｋの位相のずれψｋは次式となる。
〔数式〕
ψｋ＝（ｌｋ／λ）×２π＝（ｄｋ×sinθ／λ）×２π
このように、スキャンアンテナ４は、各位相器４１Ａ、４１Ｂ、・・・４１Ｋが、上式を満たすように信号の位相をずらすことにより、目的の方向に電波のビームＭを向けることができる。
＜第１実施形態＞
この第１実施形態においては、自局であるリーダライタ３Ｂが対向局であるリーダライタ３Ａから受信した電波の受信レベルから同期を取るように構成されている。以下、図６〜図１１を参照して説明する。
図６は同期処理を示すフロー図、図７はスキャンの例を示す説明図、図８は自局及び対向局間において同期がとれていない場合の受信レベルの状態を示す説明図、図９は同期を取る手法を示す説明図、図１０は自局及び対向局間において同期がとれている場合の受信レベルの状態を示す説明図、図１１は他のスキャン例を示す説明図であり、上図Ａは同期が取れていない状態、上図Ｂは同期が取れている状態をそれぞれ示す説明図である。
まず、リーダライタ３Ａもリーダライタ３Ｂも共に、スキャン角が−４０°、＋２０°に設定されている場合について説明する。また、リーダライタ３Ａ及びリーダライタ３Ｂ間において、生じ得る送信する電波のビームの組み合わせは、図７に示す４通りしかないので、このそれぞれのパターンにおける受信レベルが予め記録部３７に記憶されている。この場合、（２）及び（３）の受信レベルは同じになるので、受信レベルとしては３つのレベルとなる。なお、この場合、実際に測定された受信レベルが（１）及び（３）の受信レベルである場合に、同期がとれた状態であるとして予め記録部３７に記憶されている。
図６に示すように、この同期処理は、例えば、各リーダライタ３Ａあるいはリーダライタ３Ｂの電源が投入されるとそれぞれのリーダライタ３Ａ、３Ｂにおいてスタートする。本実施形態における各リーダライタ３Ａ、３Ｂは、下記同期処理において、自身が対向するリーダライタに対し、自局となるのか対向局となるのかの自己判断を行うようになっている。
具体的には、この同期処理がスタートすると、まず受信レベルの測定が行われ（Ｓ１００）、次に対向局の存在の有無を検知する（Ｓ１０１）。例えば、リーダライタ３Ａにおいてこの同期処理が行われた際に、リーダライタ３Ｂから電波が送信されていない場合には、受信レベルは“０”となりリーダライタ３Ａに対する対向局は存在しないこととなる（Ｓ１０１のＮ）。この場合、リーダライタ３Ａは電波を出力し（Ｓ１０２）、更に受信レベルの測定が行われるとともに（Ｓ１０３）、対向局の有無の検知が行われ（Ｓ１０４）、対向局の存在が検知されると（Ｓ１０４のＹ）、スキャンが開始される（Ｓ１０５）。他方、対向局の存在が検知されないと（Ｓ１０４のＮ）、対向局の存在が検知されるまで電波の出力（Ｓ１０２）、受信レベルの測定（Ｓ１０３）が行われる。この場合、リーダライタ３Ａは、リーダライタ３Ｂに対し対向局となりリーダライタ３Ｂが自局として機能する、すなわち、リーダライタ３Ｂがリーダライタ３Ａのスキャンタイミングに合わせるように機能することとなる。
一方、Ｓ１０１において、対向局の存在が検知されると（Ｓ１０１のＹ）、リーダライタ３Ａは、スキャン角を切り換えながら電波を出力し（Ｓ１０６）、その後、各スキャン角における受信レベルを記録部３７に記憶する（Ｓ１０７）。次いで、この記録部３７に記憶した実際の受信レベルと、予め記録部３７に記憶された受信レベルパターンとを比較し、受信レベル判定処理を行う（Ｓ１０８）。図８〜図１０を参照して、この処理を具体的に説明する。図８には、リーダライタ３Ａが自局、リーダライタ３Ｂが対向局となり、リーダライタ３Ａが、リーダライタ３Ｂのスキャンタイミングに合わせるように同期を取る場合が示されている。
まず、対向局であるリーダライタ３Ｂが、５０ｍｓｅｃ間隔でスキャンアンテナ４のビームパターンをスキャン角−４０°、＋２０°で切り替えている（矢印ａ）。次いで、自局であるリーダライタ３Ａにおいて、５０ｍｓｅｃの間隔でスキャンアンテナ４のビームパターンをスキャン角−４０°、＋２０°で切り替えるとともに（矢印ｃ）、各スキャン角における受信レベルを測定する（矢印ｂ）。このようにして実際に測定された受信レベルは矢印ｄであり、受信レベルとしては、図７に示す（１）、（２）、（３）の場合のすべてが測定され、よって、リーダライタ３Ａ、３Ｂ間においては同期が取れていない。
上記のような受信レベル判定処理（Ｓ１０８）を行った結果、同期が取れていない場合には（Ｓ１１０）、図９に示すように、自局であるリーダライタ３Ａにおいて、次のスキャンアンテナ４のスキャン角の切り替えの間に５ｍｓｅｃの待機時間を置いてから行い（Ｓ１０９）、再度上記受信レベル判定処理（Ｓ１０８）を行うとともに、同期が取れたか否かを調べる（Ｓ１１０のＮ）。具体的には、図９に示すように、対向局であるリーダライタ３Ｂにおけるスキャンタイミングは矢印ａ１のままで変えず、自局であるリーダライタ３Ａの方のスキャン角の切り替えにおいて、５ｍｓｅｃの待機時間を設けた後再度スキャンし（矢印ｃ１）、その際の受信レベルを測定する（矢印ｂ１）。この測定結果に基づき受信レベル判定処理（Ｓ１０９）を行った結果、同期が取れていなければ、再度５ｍｓｅｃの待機時間を設けてスキャンをする（矢印ｃ１）。
このような処理を同期がとれるまで行った結果、同期が取れたら（Ｓ１１０のＹ）、この同期処理は終了する。上記処理により同期が取れた状態が図１０に示す状態である。すなわち、対向局であるリーダライタ３Ｂがスキャン角−４０°、＋２０°で繰り返しスキャンする（矢印ａ２）。一方、自局であるリーダライタ３Ａもスキャン角−４０°、＋２０°で繰り返しスキャンし（矢印ｃ２）、その際の受信レベルを測定する（矢印ｂ２）。その結果、測定された受信レベルが矢印ｄ２に示された状態、すなわち、図７に示す（１）及び（３）の受信レベルである。この場合、リーダライタ３Ｂがスキャン角−４０°の場合はリーダライタ３Ａもスキャン角−４０°であり、リーダライタ３Ｂがスキャン角＋２０°の場合はリーダライタ３Ａもスキャン角＋２０°である。
同期処理が終了すると、同期処理が終了したことを示すデータが図示しない外部装置に送信される。その後、ＲＦＩＤタグ２と無線通信を行えば、タグコンフュージョンが生じることなくＲＦＩＤタグ２と良好に無線通信ができることとなる。また、このような同期処理は、１時間おき、３時間おきなど定期的に行うように予めプログラミングしておいてもよい。
この第１実施形態としては、図１１に示すようなリーダライタ３Ａ、３Ｂのスキャン角を共に、＋３５°、０°とする他の変形例も適用可能である。この場合には、リーダライタ３Ａ及びリーダライタ３Ｂ間において、生じ得る送信する電波のビームの組み合わせは、図１１の上図（Ａ）に示す４通りであり、上記同様それぞれの受信レベルが予め記録部３７に記憶されている。なお、この場合、実際に測定された受信レベルが（２）のみである場合に、同期がとれた状態であるとして予め記録部３７に記憶されている。
図１１の上図Ａは、上記と同様の処理を行った結果、同期がとれていないと判定された場合であり、下図Ｂは同期が取れている状態であり、受信レベルとしては（２）のみが測定されている（矢印ｄ４）。なお、スキャン角に０°を含む場合には、スキャン角が０°に切り替わった際には、電波のビームの出力レベルを下げるようにしておいてもよい。
また、スキャン角は上記スキャン角に限定されるものではなく、種々の２値のスキャン角の組み合わせが可能である。更に、このスキャン角は、リーダライタ３Ａ、３Ｂの双方が同一である必要はない。例えば、リーダライタ３Ａのスキャン角は−４０°、＋２０°であるのに対し、リーダライタ３Ｂのスキャン角は−２０°、＋４０°であってもよい。
上記ビームパターン切り替え時間も、上記待機時間も共に、上記に限定されるものではなく、使用者において適宜設定すればよい。
＜第２実施形態＞
この第２実施形態においては、自局であるリーダライタ３Ｂが対向局であるリーダライタ３Ａから受信した電波の受信レベルの時間的変化から同期を取るように構成されている。以下、図１２及び図１３を参照して説明する。上記第１実施形態と同様、各リーダライタ３Ａ、３Ｂは、自身が自局なのか対向局なのかを自己判断できるようになっている。なお、以下の説明においては、上記第１実施形態と同様の部分については、説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
この第２実施形態においても、図１２に示すように、例えば、リーダライタ３Ａの電源が投入されると、受信レベルの測定が行われ（Ｓ２００）、対向局の有無を検知する（Ｓ２０１）。対向局の存在が検知されなかった場合の処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０５）は、上記第１実施形態の図６のＳ１０２〜Ｓ１０５の処理と同様である。
一方、対向局の存在が検知された場合には（Ｓ２０１のＹ）、電波の出力が行われ（Ｓ２０６）、その際の受信レベルの測定が行われる（Ｓ２０７）。但し、上記第１実施形態の場合と異なり、自局であるリーダライタ３Ａのビームパターンは２値のスキャン角のうちのいずれか一方に固定した状態で電波の出力を行い、この状態で受信レベルの測定を行うとともに、受信レベルの時間的変化を測定すべく図１３に示すような受信レベルのグラフ化処理を行う（Ｓ２０８）。
例えば、予めリーダライタ３Ａ、３Ｂのスキャン角が＋２０°、−４０°に設定されている場合、対向局であるリーダライタ３Ｂはスキャン角＋２０°、−４０°で繰り返しスキャンしているが、自局であるリーダライタ３Ａはスキャン角＋２０°に固定し、この状態で受信レベルの測定を行う。このようにしてリーダライタ３Ａにより実際に測定された受信レベルの時間的変化を示したものが図１３のグラフである。縦軸は受信レベルの強度を示し、横軸は時間を示す。
対向局であるリーダライタ３Ｂは５０ｍｓｅｃ間隔でビームパターンを切り替えている。他方、自局であるリーダライタ３Ａは３．８ｍｓｅｃ間隔で受信レベルの測定を実施している。図１３においては、１３ポイントごとに受信レベルの強度が変化しており、１３ポイント×３．８ｍｓｅｃ≒５０ｍｓｅｃとなる。この場合、自局であるリーダライタ３Ａのビームパターンは固定、すなわちスキャン角＋２０°で固定しているため、図１３における受信レベルの強度の変化は、対向局であるリーダライタ３Ｂのスキャン角の切り替えによるものであることが分かる。このように、本実施形態においては、対向局のビームパターンの切り替えタイミングが自局であるリーダライタ３Ａ側で把握できる。そして、リーダライタ３Ａ側において取得した対向局であるリーダライタ３Ｂの切り替えタイミングから、リーダライタ３Ａは自身のビームパターンの切り替えタイミングの同期を取る受信レベル最適化処理（Ｓ２０９）を行い、同期処理は終了する。
なお、本実施形態においても、スキャン角、受信レベルの測定時間間隔、ビームパターンの切り替えの間隔などは使用者において任意に設定すればよい点においては、上記第１実施形態と同様である。
＜第３実施形態＞
この第３実施形態においては、対向局であるリーダライタ３Ａから送信されたデータから自局であるリーダライタ３Ｂが同期情報を取得し、この同期情報に基づいて同期を取るように構成されている。以下、図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４は第３実施形態の同期処理を示すフロー図、図１５は対向局から送信されるデータの模式図であり、（ａ）はリーダライタとＲＦＩＤタグとの各通信において同期データが付加される例、（ｂ）はリーダライタとＲＦＩＤタグとの複数回の通信後に同期データが付加される例をそれぞれ示す。
この第３実施形態においても、上記第１実施形態と同様、各リーダライタ３Ａ、３Ｂは、自身が自局なのか対向局なのかを自己判断できるようになっている。なお、以下の説明においては、上記第１実施形態と同様の部分については、説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
この第３実施形態においても、図１４に示すように、例えば、リーダライタ３Ａの電源が投入されると、受信レベルの測定が行われ（Ｓ３００）、対向局の有無を検知する（Ｓ３０１）。対向局の存在が検知されなかった場合の処理（Ｓ３０２〜Ｓ３０５）は、上記第１実施形態の図６のＳ１０２〜Ｓ１０５の処理と同様である。但し、対向局となるリーダライタ３Ａから送信される送信信号には、図１５（ａ）あるいは（ｂ）に示す送信信号である。すなわち、通常のリーダライタ３とＲＦＩＤタグ２との通信においては、ＲＦＩＤタグ２に記憶されているＩＤやデータを呼び出す通信コマンドがリーダライタ３からＲＦＩＤタグ２に対して送信され、ＲＦＩＤタグ２は、この通信コマンドに応じてリーダライタ３に対しレスポンスを送信するが、本実施形態においては、ＲＦＩＤタグ２に送信される通信コマンドには、図１５に示すように同期データが付加されている。
このリーダライタ３Ａから送信される通信コマンドとしては、例えば、図１５（ａ）、（ｂ）に示すようなものである。具体的には、（ａ）はリーダライタ３ＡとＲＦＩＤタグ２との各通信において同期データが付加される場合であり、（ｂ）はリーダライタ３ＡとＲＦＩＤタグ２との複数回の通信後に同期データが付加される場合である。この同期データはＲＦＩＤタグ２にとっては意味の無い情報であり、ＲＦＩＤタグ２とリーダライタ３との間の通信を阻害するコマンドではない。この同期データは、対向するリーダライタ３Ｂが受信することにより、スキャン角の切り替えのタイミングが分かるようなデータであればよいが、例えば、対向局であるリーダライタ３Ａのスキャン角が＋２０°、−４０°であることを示すデータを付加すれば、切り替えタイミングだけでなく、リーダライタ３Ｂ側においてリーダライタ３Ａのアンテナビームパターンがどちらに向いているのか分かることとなる。
一方、図１４において、対向局の存在が検知されると（Ｓ３０１のＹ）、リーダライタ３Ａは自局として機能するとともに、対向局であるリーダライタ３Ｂから送信される通信コマンドを受信する（Ｓ３０６）。この通信コマンドは、上記したように、例えば、図１５の（ａ）あるいは（ｂ）に示すようなものであり、この通信コマンドをリーダライタ３Ａが受信すると、次にこの受信した通信コマンドからアンテナビームパターンの切り替えタイミングの解析処理が行われる（Ｓ３０７）。この解析処理は、図１５に示す通信コマンドを解析することにより行われる。このように通信コマンドには、リーダライタ３Ｂのアンテナビームパターンの切り替えタイミングを示す同期データが付加されているので、この同期データを受信したタイミングでリーダライタ３Ａのビームパターンも切り替え、リーダライタ３Ａはスキャンを開始すれば（Ｓ３０８）、リーダライタ３Ａ、３Ｂ間において同期が取れた状態でＲＦＩＤタグ２と通信することが出来ることとなる。
＜第４実施形態＞
この第４実施形態においては、上記第１〜第３実施形態のいずれかにより自局３Ｂ及び対向局３Ａ間で同期を取った後、ＲＦＩＤタグ２の貼付された荷物５の移動状態を検知するように構成されている。以下、図１６〜図２２を参照して説明する。
図１６はリーダライタにおける移動方向検知の手法を説明するための図であり、（ａ）、（ｂ）は各リーダライタのビームパターンを示す模式図、図１７はリーダライタの概略構成を示すブロック図、図１８はスキャンパターンテーブルを示す図、図１９は測定データテーブルを示す図、図２０（ａ）は、スキャンアンテナにおけるスキャン処理を示すフロー図、（ｂ）は、移動方向判断処理を示すフロー図、図２１は移動方向算出テーブルを示す図、図２２は移動方向判定グラフを示す図である。
本実施形態におけるタグ通信システムは、図１６（ａ）、（ｂ）に示す通り、リーダライタ３Ａとリーダライタ３Ｂとが対向配置されており、このリーダライタ３Ａ、３Ｂの間をＲＦＩＤタグ２を貼付した荷物が通過する。ここでは、リーダライタ３Ａもリーダライタ３Ｂも共に、スキャン角＋２０°、−４０°のビームパターンで繰り返しスキャンしており、このスキャン時においては、各リーダライタ３Ａ、３Ｂ間で、既に上記同期処理により同期が取られている。
この図１６（ａ）、（ｂ）を参照して、移動状態検知のアルゴリズムについて簡単に説明すると、例えば、エリア１からエリア２の方向にＲＦＩＤタグ２が移動した場合、最初、エリア１でＲＦＩＤタグ２が読まれることとなる。その後、ＲＦＩＤタグ２の移動に伴い、エリア２でＲＦＩＤタグ２が読まれることとなる。その時間的変化を示したのが、図２２であり、この図２２によりＲＦＩＤタグ２の移動状態が検知されることとなる。詳細は後述する。
次に、リーダライタの構成について、図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、リーダライタ３の概略構成を示すブロック図、図１８はスキャンパターンテーブルを示す図、図１９は測定データテーブルを示す図である。図１７に示すリーダライタ３は、図３に示すリーダライタ３の構成と略同じであるが、本実施形態におけるリーダライタ３は、上記同期気機能に加えて、移動状態検知機能を有することから、以下のような相違点を有している。以下、図３に示すリーダライタ３との相違点のみ説明し、同一の点については説明を省略する。
外部通信部３１は、リーダライタ３において読み出されたＲＦＩＤタグ２のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、移動方向推定部３９により算出されたＲＦＩＤタグ２が貼付された荷物５の移動方向情報、及びＲＦＩＤタグ２への書込みが成功したか否かを示す情報などのＲＦＩＤタグ２との通信結果を、パーソナルコンピュータ等の外部装置に送信したり、ＲＦＩＤタグ２に対する外部装置からの書込み情報（送信コマンド情報）や外部装置からのコマンド（命令）を受信するよう構成されている。
タグ通信制御部３２には、図１８に示すスキャンパターンテーブルＴ１が格納されている。このスキャンパターンテーブルＴ１には、スキャンアンテナ４の各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの電力と位相を定義したデータが含まれており、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについてそれぞれ定義された電力、位相を電気的に設定することで、スキャンアンテナ４のスキャンパターンが生成される。
すなわち、このスキャンパターンテーブルＴ１により、スキャンアンテナ４のスキャン角が設定される。このスキャン角とは、図５に示すように、ブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）を基準に測定したビームＭの傾斜角である。本実施形態においては、図中右周り方向（α）を＋値とし、左周り方向（β）を−値としている。なお、このスキャンテーブルＴ１は、スキャン角α＝＋２０°、β＝−４０°とテーブルＮＯ．とを関連付けるものとして機能し、このテーブルＮＯ．（０、１）は、後述する移動方向判定グラフＧにおける縦軸となる。
また、タグ通信制御部３２は、スキャンテーブルＴ１からスキャン角情報を読み出すとともに、このスキャン角情報をスキャンアンテナ制御部３５に送信する。ここでは、スキャン角情報として、スキャン角α＝＋２０°、β＝−４０°がスキャンパターンテーブルＴ１に設定されているので、タグ通信制御部３２は、スキャン角＋２０°、−４０°を順次繰り返しスキャンアンテナ制御部３５に対し送信する。タグ通信制御部３２は、スキャンアンテナ４がＲＦＩＤタグ２から取得したＩＤを受信するとともに、このＩＤを受信した際のスキャンアンテナ４のスキャン角（＋２０°あるいは−４０°）をこのＩＤに関連付けした後、記録部３７に送信する。なお、スキャン角＋２０°、−４０°は、２つに限定されるものではなく、使用者において任意に設定するようにしてもよい。
記録部３７は、タグ通信制御部３２から送信された、上記のように関連付けされたＲＦＩＤタグ２のＩＤとスキャン角（＋２０°、−４０°）を図１９に示す測定データテーブルＴ２に記録するとともに、この記録されたＲＦＩＤタグ２のＩＤとスキャン角情報とを移動方向推定部３９に送信する処理を行なう。測定データテーブルＴ２は、読取ＮＯ．、読取時刻、ＲＦＩＤタグＮＯ．、テーブルＮＯ．から構成されており、スキャンアンテナ４においてＲＦＩＤタグ２のＩＤを読み取った順番に記録される。読取ＮＯ．は、ＲＦＩＤタグ２のＩＤを読み取った順番を示し、読取時刻は、ＲＦＩＤタグ２のＩＤを読み取った時刻情報であり、記録部が有する時計により記録される。なお、ここでは、測定データテーブルＴ２には、読取ＮＯ．が記録されるとしているが、読取時刻だけで読み取った順番は判断できるので、この読取ＮＯ．が測定データテーブルＴ２に記録されないような実施態様も適用し得る。
また、ＲＦＩＤタグＮＯ．は、ＲＦＩＤタグ２のメモリ部２１４からスキャンアンテナ４が読み取ったＩＤである。テーブルＮＯ．は、スキャンパターンテーブルＴ１においてスキャン角＋２０°、−４０°に対応付けて設定されたものであり、後述する移動方向判定グラフＧにおける縦軸となるものである。図１９においては、複数の荷物５が運搬され複数のＲＦＩＤタグ２からＩＤを読み取った場合が示されている。例えば、ＲＦＩＤタグＮＯ．が「０Ｘ０００１１Ｄ８Ｃ」のＲＦＩＤタグ２は、スキャンアンテナ４から放射される電波のビームＭの方向がスキャン角＋２０°のときに読み取られており、読取ＮＯ．は「１」すなわち、後述する読取り処理において最初に読み取られている。
移動方向推定部３９は、測定データテーブルＴ２に記録された読取ＮＯ．とＩＤとテーブルＮＯ．などの情報を受信するとともに、この受信した情報から後述する移動方向判断処理を行ない、その結果算出された移動方向情報とＩＤとを外部通信部３１に送信するように構成されている。
次に、図２０（ａ）、（ｂ）を参照して、このように構成されたＲＦＩＤ通信システムの動作説明をする。図２０（ａ）はスキャン処理と移動方向判断処理を示すフローチャートであり、（ｂ）はこのうちの移動方向判断処理を示すフローチャートである。ＲＦＩＤ通信システムにおける動作の概要は、まず、スキャンアンテナ４をスキャンさせるべくスキャン処理を行い、次にそのスキャンした結果に基づき移動方向判断処理を行い、ＲＦＩＤタグ２の移動方向が検知される。以下詳細に説明する。
＜スキャン処理＞
スキャン処理は、タグ通信制御部３２が、外部装置から送信された送信コマンド情報を、外部通信部３１を介して受信するとスタートする。このスキャン処理がスタートすると、タグ通信制御部３２がスキャンパターンテーブルＴ１に基づいてスキャンアンテナ４に対しスキャン角情報を送信する。本実施形態では、スキャン角は、＋２０°、−４０°の２つとしている。
具体的には、まず、スキャン角情報として、スキャンアンテナ制御部３５にタグ通信制御部３２からスキャン角＝＋２０°が送信されると（Ｓ４０１）、スキャンアンテナ制御部３５は、スキャンアンテナ４から送信される電波のビームＭがスキャン角＝＋２０°の方向に向くようスキャンアンテナ４にスキャン制御信号を送信し、該信号を受信したスキャンアンテナ４はビームＭをスキャン角＝＋２０°に向けて放射する読取り処理を行う（Ｓ４０２）。この読取処理の結果、ＲＦＩＤタグ２が有るか否かを調べ、すなわち、ＲＦＩＤタグ２からのＩＤの読取があるか否かを調べ（Ｓ４０３）、有った場合には（Ｓ４０３のＹ）、そのＩＤとスキャン角情報（スキャン角＋２０°）を関連付けて測定データテーブルＴ２に読取ＮＯ．とともに記録する（Ｓ４０４）。そして、スキャン角＝−４０°に切替え、以下同様の処理を所定の間繰り返す。その後、移動方向判定処理に移行する。
他方、ＲＦＩＤタグ２が無かった場合、すなわち、上記読取り処理行なった結果ＲＦＩＤタグ２からの受信情報がなかった場合、もしくは、正常にＲＦＩＤタグ２からの信号を受信できなかった場合には（Ｓ４０３のＮ）、スキャン角情報を−４０°に切り換えて上記（Ｓ４０１〜Ｓ４０４）と同様の処理を行なう（Ｓ４０５〜Ｓ４０８）。これらの処理を所定の間繰り返すと、荷物５の移動方向を検知すべく次に移動方向判断処理に移行する。このスキャン処理から移動方向判断処理の移行の時期は、例えば、測定データテーブルＴ２にＩＤが最初に記憶されたときから２０個目のＩＤが記録された時点等、ＩＤの記録個数によって決定してもよいし、また、最初のＩＤを記録した時点から１５０ｍｓ経過時点等、経過時間によって決定してもよく、この移行の時点は予め記録部３７に設定しておく、あるいは、ＰＣ等の外部装置から送信されるコマンドとして受け付けても良い。
なお、スキャン処理と移動方向判断処理は並列処理であり、移動方向判断処理を行なっているときでも、スキャン処理は繰り返し行なわれている。なお、本実施形態においては、高速処理を可能とするため、上記のようにスキャン処理と移動方向判断処理は並列処理としているが、このように並列処理に限定するものではなく、スキャン処理と移動方向判断処理とが直列的に処理される構成も適用可能である。
＜移動方向判断処理＞
上記スキャン処理により最初のＩＤが測定データテーブルＴ２に記録されてから、所定の時間経過する若しくは所定回数処理が実行されると、この移動方向判断処理がスタートする。この処理がスタートすると、移動方向推定部３９により記録部３７に記録された測定データテーブルＴ２の読み出しが行なわれ（Ｓ４１０）、この読み出された測定データテーブルＴ２は一時的にバッファなどに記憶され、この記憶された測定データテーブルＴ２の情報に基づいて移動方向計算が行なわれる（Ｓ４１１）。
この移動方向計算は、次のようにして行なう。測定データテーブルＴ２から読み出した情報のうち読取ＮＯ．とテーブルＮＯ．とから、図２１（ａ）に示す第１の移動方向算出テーブルＴ３を生成する。この移動方向算出テーブルＴ３は、ｘ（読取ＮＯ．）と、ｙ（テーブルＮＯ．）と、これらｘ、ｙの乗算値ｘ*ｙと、ｘの２乗値のｘ*ｘとからなる。そしてこの第１の移動方向算出テーブルＴ３を用いて第２の移動方向算出テーブルＴ４を生成する。
この第２の移動方向算出テーブルＴ４は、ｘの第１項（読取ＮＯ．１）から第２０項（読取ＮＯ．２０）までの数値の和であるΣｘ、ｙの１行目から２０行目までの数値の和であるΣｙ、ｘ*ｙの１行目から２０行目までの数値の和であるΣｘ*ｙ、ｘの最終行の読取ＮＯ．の値である２０とΣｘ*ｙとの積である２０*Σｘ*ｙ、ｘ*ｘの１行目から２０行目までの数値の和であるΣｘ*ｘ、ｘの最終行の読取ＮＯ．の値である２０とΣｘ*ｘとの積である２０*Σｘ*ｘとからなる。
この第２の移動方向算出テーブルＴ４の各値を、下記の移動方向算出式に代入して計算すると図２１（ｂ）に示す０．０６３９という値が算出される。下記移動方向算出式により算出された値である傾き値Ｓは、後述する線形近似直線Ｌの傾きを求めた値となる。
〔移動方向算出式〕
Figure 0004352414
なお、上記した移動方向計算の説明においては、読取ＮＯ．を１〜２０、すなわち、リーダライタ３がＲＦＩＤタグ２から２０回ＩＤを読み取った場合としているが、これに限定されるものではなく、その読取った回数に応じて、上記移動方向計算式のＮをその回数として傾きを求めればよい。
ここで、この傾き値Ｓを求めるというのは、データ上、図２２に示すような移動方向判定グラフＧを生成し、このグラフから線形近似直線Ｌを求め、この求められた線形近似直線Ｌの傾きを求めることを意味する。具体的には、この移動方向判定グラフＧは、テーブルＮＯ．であるｙを縦軸にし、読取ＮＯ．であるｘを横軸にしたｘｙ座標系に、移動方向算出テーブルＴ３の各ｘの値、ｙの値をそれぞれｘｙ座標としてこのｘｙ座標系にプロットして生成される。そしてこの移動方向判定グラフＧから線形近似直線Ｌを求め、この線形近似直線Ｌの傾きを算出する。図２２に示す線形近似直線Ｌの傾きが図１０中右肩上がりなら傾き値Ｓはプラスの値になり、他方、左肩上がりなら傾き値Ｓはマイナスの値となり、また、水平なら傾き値Ｓ＝０となる。そして、予め、この傾き値Ｓの値がプラスの値なら図１中→Ａ方向に、マイナスの値なら←Ｂ方向に、それぞれ荷物５が移動していると定義づけ、更に、傾き値Ｓ＝０なら停止していると定義づけておけば、この傾き値Ｓを算出することにより荷物５の移動状態が検知可能となる。
上記のようにして移動方向計算を行い、その移動方向が検知されると、その算出された移動方向が、移動方向推定部３９から外部通信部３１を介して外部装置に通知され（Ｓ４１２）、移動方向判断処理が終了する。
上記移動方向計算により算出された移動方向情報、すなわち、傾き値Ｓがマイナスの値、プラスの値あるいは０、例えば、マイナスの値の場合は０１、プラスの値の場合は１０、Ｓ＝０の場合は００に変換され、この変換された０１、１０、００の情報は、移動方向推定部３９に一時的に記憶された測定データテーブルＴ２の各ＲＦＩＤタグ２のＩＤに関連付けられて、この関連付けられたＩＤが外部通信部３１を介して外部装置に送信される。
従って、外部装置においては、どの荷物５がどちらの方向に移動しているかを検知することができる。なお、上記移動法判断処理は、リーダライタ３Ａ及び３Ｂの双方が行えるように構成されており、外部装置には、それぞれの移動方向判断結果が送信される。このように、本発明のタグ通信システムにおいては、対向するリーダライタ３Ａ、３Ｂの双方により上記移動方向判断処理が行われるので、外部装置における負荷を軽減させることができる。更に、上記したように、ドックドア１の左右一側にしかリーダライタ３を設けていない場合に生ずる読み取り不良、すなわち、荷物５の中に電波を通さない物質が入っていた場合に、ＲＦＩＤタグ２がリーダライタ３の反対側に貼付されていると読み取れないと言った読み取り不良を防止することが可能となる。
本発明を適用したリーダライタ（タグ通信装置）の概略を示す模式図。 ＲＦＩＤタグの概略構成を示すブッロク図。 リーダライタの概略構成を示すブロック図。 スキャンアンテナの概要を示す模式図。 スキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図。 第１実施形態の同期処理を示すフロー図。 スキャンの例を示す説明図。 自局及び対向局間において同期がとれていない場合の受信レベルの状態を示す説明図。 同期を取る手法を示す説明図。 自局及び対向局間において同期がとれている場合の受信レベルの状態を示す説明図。 他のスキャン例を示す説明図であり、上図Ａは同期が取れていない状態、上図Ｂは同期が取れている状態をそれぞれ示す説明図。 第２実施形態の同期処理を示すフロー図。 対向局における受信レベルの時間的変化を示すグラフ。 第３実施形態の同期処理を示すフロー図。 対向局から送信されるデータの模式図であり、（ａ）はリーダライタとＲＦＩＤタグとの各通信において同期データが付加される例、（ｂ）はリーダライタとＲＦＩＤタグとの複数回の通信後に同期データが付加される例をそれぞれ示す。 第４実施形態のリーダライタにおける移動方向検知の手法を説明するための図であり、（ａ）、（ｂ）は各リーダライタのビームパターンを示す模式図。 第４実施形態のリーダライタの概略構成を示すブロック図。 スキャンパターンテーブルを示す図。 測定データテーブルを示す図。 （ａ）は、スキャンアンテナにおけるスキャン処理を示すフロー図、（ｂ）は、移動方向判断処理を示すフロー図。 移動方向算出テーブルを示す図。 移動方向判定グラフを示す図。
符号の説明
１ ドックドア
２ ＲＦＩＤタグ
３、３Ａ、３Ｂ リーダライタ（タグ通信装置）
３６ 同期情報取得部
３８ 同期部
３９ 移動方向推定部
４ スキャンアンテナ
４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋ アンテナ素子
４１Ａ、４１Ｂ、・・・４１Ｋ 位相器
５ 荷物
６ パレット
Ｇ 移動方向判定グラフ
Ｔ１ スキャンパターンテーブル
Ｔ２ 測定データテーブル
Ｔ３ 第１の移動方向算出テーブル
Ｔ４ 第２の移動方向算出テーブル
Ｌ 線形近似直線
Ｐ プロット
Ｍ ビーム
α、β スキャン角

Claims (5)

  1. 送信する電波のビームをスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置であって、
    前記タグ通信装置は、
    他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、
    前記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に前記他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、
    を備え、
    前記同期情報は、前記他のタグ通信装置から受信した電波の受信レベルから取得すること
    を特徴とするタグ通信装置。
  2. 送信する電波のビームをスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置であって、
    前記タグ通信装置は、
    他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、
    前記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に前記他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、
    を備え、
    前記同期情報は、前記他のタグ通信装置から受信した電波の受信レベルの時間的変化から取得すること
    を特徴とするタグ通信装置。
  3. 送信する電波のビームを予め決まったスキャン角に順次向くようにスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置であって、
    電波ビーム送信中の他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、
    前記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に、電波ビーム送信しながら前記他のタグ通信装置との間で互いのスキャンアンテナのスキャン角を変えるためのスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、
    を備えることを特徴とするタグ通信装置。
  4. 送信する電波のビームを予め決まったスキャン角に順次向くようにスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置を複数対向配置させて、移動体に付されたＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信システムであって、
    上記複数のタグ通信装置のうちの一つは、
    電波ビーム送信中の他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、
    前記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に、電波ビーム送信しながら前記他のタグ通信装置との間で互いのスキャンアンテナのスキャン角を変えるためのスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、
    を備えることを特徴とするタグ通信システム。
  5. 送信する電波のビームをスキャンするスキャンアンテナを有するとともに、スキャンを実行しながらＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うタグ通信装置を複数対向配置させて、移動体に付されたＲＦＩＤタグと電波を介して無線通信を行うタグ通信システムであって、
    上記タグ通信装置は、
    他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期情報を取得する同期情報取得手段と、
    上記同期情報取得手段によって取得した同期情報を基に前記他のタグ通信装置との間でスキャンタイミングの同期をとる同期手段と、
    上記ＲＦＩＤタグからの受信情報を経時情報に関連付けるとともに、この受信情報を受信した際の上記スキャンアンテナのスキャン角と上記経時情報の組を複数個生成するデータ生成手段と、
    上記データ生成手段の生成したデータを用いて、上記スキャン角と上記経時情報の間の関係を示す線形近似直線を求め、この線形近似直線の傾きから上記ＲＦＩＤタグが付された移動体の移動方向を検知する移動方向検知手段と、
    を備えることを特徴とするタグ通信システム。
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