JP4475663B2 - 移動体識別装置および移動体識別方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣタグ等の移動情報通信体と周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う移動体識別装置および移動体識別方法に関する。

無線周波数を使用し、個体情報を記憶させたシリコンチップとデータを無線で送受信可能なアンテナを有するＩＣタグを用いた移動体識別システムは、流通、交通、医療等のさまざまな分野で実用化が図られている。このようなＩＣタグを用いたシステムでは、例えばリーダライタからＩＣタグへ、電力の伝送供給とともに情報通信を行っている。

また、移動体識別システムは運用上、ある程度、狭いエリアで複数のリーダライタが動作することが想定される。このような状況下では互いの電波による干渉で通信が不能になったり、読み取り速度や読み取り率の低下を引き起こす懸念がある。これらの移動体識別システムでは、このような電波干渉を回避するために周波数ホッピング方式を用いた無線通信方式を用いている。周波数ホッピング方式は、通信システムに与えられた周波数帯を複数の周波数チャンネルに分割し、分割した周波数チャンネルをランダムに変化させて無線通信を行うもので、電波の耐干渉性、秘話性に優れた通信方式である。

しかしながら、運用システムによっては近接するエリアに複数のリーダライタを設置する必要がある。この場合には、リーダライタの周波数同士の衝突時はもちろん、リーダライタ同士が接近する場合にも、比較的近いチャンネル間隔で周波数ホッピングが発生し、電波干渉が起き、通信が不安定になる。この問題を解決するために次の従来例に示すようなシステムが開示されている。

質問器が近接エリアに設置された移動体識別装置を用いた従来例のシステム構成を示す概略図を図５に示す。本例は、製造ラインに適用された移動体識別装置を示している。ベルトコンベア上の搬送装置６上にはパレット等の移動体の識別対象物５ａ，５ｂ，５ｃに応答器４ａ，４ｂ，４ｃがそれぞれ設けられて搬送されており、それぞれの工程部分に質問器３ａ，３ｂ，３ｃが設置され、制御装置２ａ，２ｂ，２ｃを介してホストコンピュータ１ａ，１ｂ，１ｃへそれぞれ接続されている。

質問器が近接設置された移動体識別装置を用いた従来例のシステム構成を示す概略図を図６に示す。ここで用いられる質問器３ａ，３ｂ，３ｃは、図６に示すように送信部８、受信部９、通信状態受信部１０を具備し、通信状態受信部１０で他の質問器の搬送波を検波して、その通信状態を制御装置２ａ，２ｂ，２ｃへ送る。制御装置は、その通信状態信号を受けて、周囲の通信状態を判別し、干渉が無いと判断した場合に送信開始信号を質問器３の送信部８へ送り、質問信号の送信を開始する。質問器３は、先の質問信号に対する応答信号を受信部９で受信し、受信完了時に制御装置へ受信完了信号を送る。つまり、それぞれの質問器３ａ，３ｂ，３ｃと制御装置２ａ，２ｂ，２ｃは、一連の動作により時分割的に電波の干渉を回避するシステムを形成している。このようなシステム構成例や質問器の構成などは、特許文献１、特許文献２に開示されている。

特開平１１−２７４９７４号公報 特開２０００−２４２７４２号公報

上述した従来例では、質問器と応答器の通信に使用する送信部、受信部の他に、電波状態を監視する受信部（図６に示される電波状態受信部１０）を設ける必要があり、回路規模、コストの増大は避けられないという問題点があった。また、電気的に閉ざされた空間で単独運用する場合には、不要な機能になり、無駄が多いという問題点があった。さらに、図５に示すように、複数の質問器を設置している場合には一方の質問器が無線通信を行っている間は、他方の質問器は通信を停止しているので、システム全体としての動作速度向上に制約があるという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたもので、その技術課題は、近接するエリアにおけるシステム構築時の電波干渉を最小限にしつつ、回路規模の増大を抑制した、低コストの周波数ホッピング方式を用いた移動体識別装置及び移動体識別方法を提供することである。

上記目的を達成するための第１の発明は、周波数ホッピング通信方式を用いて質問器と応答器間との無線通信をする複数の前記質問器を設置して運用されるシステムに使用される移動体識別装置において、前記複数の質問器の周波数ホッピングパターンを制御するホッピング制御装置を有し、前記ホッピング制御装置は、前記システムの運用チャンネル数を前記質問器台数で除した値の整数値部分だけ離れたチャンネル間隔を最小チャンネルとした周波数設定データを同時に前記複数の質問器に送出する機能を持たせ、前記複数の質問器が使用するチャンネル間隔を、前記最小チャンネル以上の間隔にして、周波数ホッピングさせた移動体識別装置である。

上記目的を達成するための第２の発明は、前記複数の質問器の周波数ホッピングパターンを制御するホッピング制御装置とホストコンピュータとを有し、前記ホッピング制御装置は、前記質問器に送信部、受信部、周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部を具備し、前記ホッピング制御装置を介して前記ホストコンピュータと接続し、さらに前記ホッピング制御装置は、ホッピングデータ発生部を持ち、複数の周波数設定データをシステムに使用する質問器の数に応じて同時に送信する機能を有し、前記質問器に前記周波数設定データを送信し、別の前記質問器も前記質問器と同様に送信部、受信部、周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部を具備し、別の前記ホストコンピュータと接続し、別の前記質問器は、前記ホッピング制御装置に接続され、前記ホッピング制御装置より前記周波数設定データを受けることで周波数の設定を行ない、前記システムの運用チャンネル数を前記質問器台数で除した値の整数値部分だけ離れたチャンネル間隔を最小チャンネルとして、前記周波数設定データを同時に前記複数の質問器に送出する機能を持たせた移動体識別装置である。

周波数ホッピング通信方式を用いて質問器と応答器間との無線通信をする複数の前記質問器を設置して運用されるシステムに使用される移動体識別方法において、前記複数の質問器の周波数ホッピングパターンを制御するホッピング制御装置とホストコンピュータとを有し、前記ホッピング制御装置は、前記質問器に送信部、受信部、周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部を具備し、前記ホッピング制御装置を介して前記ホストコンピュータと接続し、さらに前記ホッピング制御装置は、ホッピングデータ発生部を持ち、複数の周波数設定データをシステムに使用する質問器の数に応じて同時に送信する機能を有し、前記質問器に前記周波数設定データを送信し、別の前記質問器も前記質問器と同様に送信部、受信部、周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部を具備し、別の前記ホストコンピュータと接続し、別の前記質問器は、前記ホッピング制御装置に接続され、前記ホッピング制御装置より前記周波数設定データを受けることで周波数の設定を行ない、前記システムの運用チャンネル数を前記質問器台数で除した値の整数値部分だけ離れたチャンネル間隔を最小チャンネルとして、前記周波数設定データを同時に前記複数の質問器に送出する機能を持たせ、前記複数の質問器が使用するチャンネル間隔を、前記最小チャンネル以上の間隔にして、周波数ホッピングさせた移動体識別方法である。

本発明によれば、ＩＣタグ等と呼ばれる応答器と周波数ホッピングの通信方式で無線通信を行う移動体識別装置である質問器を複数台近接したエリアに設置し、システムを構築した場合に、ひとつの制御装置で互いに離れた周波数チャンネルをホッピング通信することにより、電波の干渉を低減できる。また、従来例のように応答器との通信に使用する以外の付加回路を設ける必要がないので、質問器の回路規模やコストを増やす必要がない。さらに、それぞれの質問器の通信を時分割で停止することが無いので、システム全体の処理速度に制約を与えないで運用可能な周波数ホッピング方式を用いた移動体識別装置を提供できる。

また、本発明によれば、ＩＣタグ等と呼ばれる応答器と周波数ホッピング通信手段で無線通信を行う移動体識別方法において、近接するエリアに複数の応答器を有する移動体識別システムを構築した場合に起こる周波数の衝突、隣接周波数同士の干渉を回避するために、近接エリアで動作する複数の質問器における周波数ホッピングパターンをそれぞれの質問器の使用チャンネルが互いに離れて周波数ホッピングするように制御することで、それぞれの質問器での周波数の衝突を避けることができる。さらに、同時に隣接周波数を使用しないので、電波干渉を回避することができる。また、複数の質問器における周波数ホッピングのタイミングをひとつのホッピング制御装置で集中管理することでタイミングのずれをなくすことができる。

その結果、近接するエリアにおけるシステム構築時の電波干渉を最小限にしつつ、回路規模の増大を抑制した、低コストの周波数ホッピング方式を用いた移動体識別装置及び移動体識別方法の提供が可能になる。

本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置および移動体識別方法を以下に図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の移動体識別装置のシステム構成例を示す概略図である。図２は、本発明の移動体識別装置におけるシステムの詳細を示すブロック図である。図３は、本発明の移動体識別方法における周波数制御装置から各質問器へ送信される周波数組み合わせの概念図の第１例である。図４は、本発明の移動体識別方法における周波数制御装置から各質問器へ送信される周波数組み合わせの概念図の第２例である。

図１に示すように、本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置では、識別対象物である５ａ、５ｂ、５ｃはベルトコンベア等の搬送装置６によりＸ方向に搬送される。識別対象物の通過位置にそれぞれ応答器４ａ，４ｂ，４ｃが備え付けられ、質問器３ａはホッピング制御装置７と接続し、ホッピング制御装置７は質問器３ａを管理するホストコンピュータ１ａに接続される。また、質問器３ｂはホッピング制御装置７とホストコンピュータ１ｂに接続され、質問器３ｃはホッピング制御装置７とホストコンピュータ１ｃに接続している。それぞれの質問器３ａ，３ｂの設置間隔２０ａと質問器３ｂ，３ｃの設置間隔２０ｂは、それぞれの質問器が動作すると同時に存在する周波数にホッピングチャンネル間隔（周波数間隔）を合わせて設定される。例えば、質問器３ａ，３ｂの設定間隔２０ａは、同時刻に使用する周波数の間隔を定め、同時刻に電波干渉が発生しない最短の距離となるように周波数の間隔を設定する。なお、互いの質問器の設置向きは、図１に示したように、互いに向き合わないように設置される。

図１の質問器３ａ，３ｂとホッピング制御装置７のブロック図の詳細が図２に示されている。本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置および移動体識別方法では、図２に示されるように質問器３ａは送信部８ａ、受信部９ａ、周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部１１ａを具備し、ホッピング制御装置７を介してホストコンピュータ１ａと接続している。また、ホッピング制御装置７はホッピングデータ発生部１２を持ち、複数の周波数設定データＦＨ０，ＦＨ１，ＦＨ２，ＦＨ３、・・のようにシステムに使用する質問器の数に応じて同時に送信する機能を有する。この機能により、質問器３ａに周波数設定データＦＨ０を送信する。また、質問器３ｂも質問器３ａと同様に、送信部８ｂ、受信部９ｂ周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部１１ｂを具備し、ホストコンピュータ１ｂと接続している。さらに、質問器３ｂはホッピング制御装置７に接続され、ホッピング制御装置７により周波数設定データＦＨ１を受けることで周波数の設定を行う。

図３に示すように、周波数のホッピングのチャンネル数を４０ｃｈとし、２台の質問器を使用したシステムの周波数の配置が、時間経過とともに周波数ホッピングしている。これにより、総チャンネル数４０／２＝２０ｃｈを最小チャンネルとすることで、常時ホッピング可能であることがわかる。

図４に示すように、図３と同様にホッピングチャンネル数４０ｃｈとし、３台の質問器を使用したシステムの周波数配置が、時間経過とともに周波数ホッピングしている。これにより、チャンネル間隔は総チャンネル数４０／３＝１３．３３・・なので、最小チャンネルを１３ｃｈとすることで、常時の周波数ホッピングが可能になる（１３ｃｈ以上の間隔が、常時周波数ホッピングが可能になる）。

これにより、システムの運用チャンネル数を質問器台数で除した値の整数値部分だけ離れたチャンネル間隔を最小チャンネルとして、周波数設定データを同時に複数の質問器に送出する機能を持たせ、複数の質問器が使用するチャンネル間隔を、最小チャンネル以上の間隔にして、周波数ホッピングさせることで、常時周波数ホッピングが可能になる。

以上に示したように、本発明の移動体識別装置および移動体識別方法では、近接するエリアに設置する質問器の数に応じて最小チャンネルが変わるものの、最小チャンネル以上の間隔で、周波数ホッピングすることで、近接するエリアでそれぞれの質問器を時分割に制御することなく、容易に電波干渉を回避でき、本システム構築のための回路を付加することなく、容易に低コストの質問器を作製できる。

その結果、近接するエリアにおけるシステム構築時の電波干渉を最小限にしつつ、回路規模の増大を抑制した、低コストの周波数ホッピング方式を用いた移動体識別装置及び移動体識別方法の提供が可能になる。

本発明の移動体識別装置のシステム構成例を示す概略図。 本発明の移動体識別装置におけるシステムの詳細を示すブロック図。 本発明の移動体識別方法における周波数制御装置から各質問器へ送信される周波数組み合わせの概念図の第１例を示す図。 本発明の移動体識別方法における周波数制御装置から各質問器へ送信される周波数組み合わせの概念図の第２例を示す図。 質問器が近接エリアに設置された移動体識別装置を用いた従来例のシステム構成を示す概略図。 質問器が近接設置された移動体識別装置を用いた従来例のシステム構成例を示す詳細な概略図。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ ホストコンピュータ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ 制御装置
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 質問器
４ａ，４ｂ，４ｃ 応答器
５ａ，５ｂ，５ｃ 識別対象物
６ 搬送装置
７ ホッピング制御装置
８ 質問器の送信部
９ 質問器の受信部
１０ 通信状態受信部
１１ａ，１１ｂ 質問器の制御部
１２ ホッピングデータ発生部
２０ａ，２０ｂ （質問器の）設定間隔

Claims (3)

1. 周波数ホッピング通信方式を用いて質問器と応答器間との無線通信をする複数の前記質問器を設置して運用されるシステムに使用される移動体識別装置において、前記複数の質問器の周波数ホッピングパターンを制御するホッピング制御装置を有し、前記ホッピング制御装置は、前記システムの運用チャンネル数を前記質問器台数で除した値の整数値部分だけ離れたチャンネル間隔を最小チャンネルとした周波数設定データを同時に前記複数の質問器に送出する機能を持たせ、前記複数の質問器が使用するチャンネル間隔を、前記最小チャンネル以上の間隔にして、周波数ホッピングさせたことを特徴とする移動体識別装置。
2. 前記複数の質問器の周波数ホッピングパターンを制御するホッピング制御装置とホストコンピュータとを有し、前記ホッピング制御装置は、前記質問器に送信部、受信部、周波数制御のためのＰＬＬ（Phase Locked Loop）を有する制御部を具備し、前記ホッピング制御装置を介して前記ホストコンピュータと接続し、さらに前記ホッピング制御装置は、ホッピングデータ発生部を持ち、複数の周波数設定データをシステムに使用する質問器の数に応じて送信する機能を有し、前記質問器に前記周波数設定データを送信し、別の前記質問器も前記質問器と同様に送信部、受信部、周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部を具備し、別の前記ホストコンピュータと接続し、別の前記質問器は、前記ホッピング制御装置に接続され、前記ホッピング制御装置より前記周波数設定データを受けることで周波数の設定を行ない、前記システムの運用チャンネル数を前記質問器台数で除した値の整数値部分だけ離れたチャンネル間隔を最小チャンネルとして、前記周波数設定データを同時に前記複数の質問器に送出する機能を持たせたことを特徴とする請求項１記載の移動体識別装置。
3. 周波数ホッピング通信方式を用いて質問器と応答器間との無線通信をする複数の前記質問器を設置して運用されるシステムに使用される移動体識別方法において、前記複数の質問器の周波数ホッピングパターンを制御するホッピング制御装置とホストコンピュータとを有し、前記ホッピング制御装置は、前記質問器に送信部、受信部、周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部を具備し、前記ホッピング制御装置を介して前記ホストコンピュータと接続し、さらに前記ホッピング制御装置は、ホッピングデータ発生部を持ち、複数の周波数設定データをシステムに使用する質問器の数に応じて送信する機能を有し、前記質問器に前記周波数設定データを送信し、別の前記質問器も前記質問器と同様に送信部、受信部、周波数制御のためのＰＬＬを有する制御部を具備し、別の前記ホストコンピュータと接続し、別の前記質問器は、前記ホッピング制御装置に接続され、前記ホッピング制御装置より前記周波数設定データを受けることで周波数の設定を行ない、前記システムの運用チャンネル数を前記質問器台数で除した値の整数値部分だけ離れたチャンネル間隔を最小チャンネルとして、前記周波数設定データを同時に前記複数の質問器に送出する機能を持たせ、前記複数の質問器が使用するチャンネル間隔を、前記最小チャンネル以上の間隔にして、周波数ホッピングさせたことを特徴とする移動体識別方法。

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