JP4589403B2 - 電子タグ、および電子タグシステム - Google Patents

Description

本発明は電子タグ、および電子タグとリーダ／ライタによって構成される電子タグシステムに関し、さらに詳しくは無線によるデータ送受信を採用したＲＦＩＤ（ラジオ・フリケンシー・アイデンティフィケイション）タグ、およびＲＦＩＤタグとの間でデータの送受信を行うリーダ／ライタなどから構成されるＲＦＩＤタグシステムに関する。

近年電子タグは、例えば商品に添付され、商品管理などに広く用いられている。例えばタグが設置されている環境の温度、湿度、加速度、電気抵抗などを検出可能なセンサを持つＲＦＩＤタグが製品化されており、このようなセンサから得られる情報を基にしてＲＦＩＤタグシステムが環境に対する処理などを実施することができる。

図１はそのようなＲＦＩＤタグの従来例の構成を示す。同図においてセンサ付きＲＦＩＤタグ１はＲＦ信号を送受信するリーダ／ライタ（以下Ｒ／Ｗと略称する）２との間でアンテナ３を用いてデータの送受信を行い、また温度、湿度、加速度、抵抗などの外部情報４の入力を受け取ることができる。

センサ付きＲＦＩＤタグ１は外部情報４を受け取るセンサ５、センサ入力データをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器６、Ｒ／Ｗ２側からのコマンドに対応してデジタルデータに変換されたセンサ入力データをＲ／Ｗ２側への応答データとして出力するタグＬＳＩ制御ロジック回路７、Ｒ／Ｗ２側とのデータ送受信を行うためのＲＦ部８、およびメモリ９を備えている。ここでＲＦ部８は受信部と送信部から構成され、またタグが外部からの動作電力の提供を受けるパッシブタグの場合には、外部から与えられる交流電力を整流する整流回路を備える。またメモリ９は、ここではセンサ入力データがデジタル化されたＲ／Ｗ２側への応答データの書き込みや読み出しはできないものとする。

図２は、センサ付きＲＦＩＤタグを用いたセンサデータ取得処理シーケンスの従来例である。同図においては複数のＲＦＩＤタグ１とリーダ／ライタ２との間でデータ取得処理が行われるものとするが、複数のＲＦＩＤタグ１はそれぞれそのタグを識別するためのユニークな識別子ＵＩＤ（ユニーク・アイデンティティ）として、ＵＩＤ０、ＵＩＤ１、ＵＩＤ２などを持つものとする。そこでＲ／Ｗ２はＲＦＩＤタグ側に送信するコマンドの中で識別子ＵＩＤを指定することによって、個々のＲＦＩＤタグに固有の情報を読み出したり、書き込んだりすることが可能となる。

図２において、まずステップＳ１でアンチコリジョン処理が行われる。１台のＲ／Ｗ２からの送信コマンドに対して複数のＲＦＩＤタグ１が同時に応答を行うと、Ｒ／Ｗ２の中の受信回路で信号の衝突が発生し、正常な対応ができなくなるため、Ｒ／Ｗ２はアンチコリジョン処理によって応答を行うＲＦＩＤタグを最終的には１個にふるい落とし、ＵＩＤを取得する処理を繰り返す。このアンチコリジョン処理については、さらに後述する。

図２において、アンチコリジョン処理によって、ステップＳ２で応答を行ってきたすべてのＲＦＩＤタグのＵＩＤが取得されると、ＵＩＤを送信してきたすべてのＲＦＩＤタグ１に対するセンサデータ参照処理がステップＳ３からステップＳ６において行われる。すなわち、Ｒ／Ｗ２は１つのＲＦＩＤタグ１からセンサデータを受信するために、ＵＩＤを指定したセンサ参照コマンドをステップＳ３で送信する。ＲＦＩＤタグ１側ではそのＵＩＤの値を持つタグがステップＳ４でセンサ参照コマンドを受信し、ステップＳ５でセンサを参照し、データのＡ／Ｄ変換を行った後に、ステップＳ６でＲ／Ｗ２側にデータを送信する処理を個々のＲＦＩＤタグ１毎に繰り返す。

Ｒ／Ｗ２側ではステップＳ７で、すべてのタグから送られたデータのうちで３０℃以上のデータを送ってきたタグを認識し、例えば任意の継続処理として複数のＲＦＩＤタグ１からのセンサデータ、例えば温度データを上位システム側に送り、その結果として上位システム側では空調の温度制御によって温度センサ付きＲＦＩＤタグ１が設置された環境に対する処理を実行する。

次にアンチコリジョン処理の詳細について説明する。このアンチコリジョン処理では規格によってそのアルゴリズムが異なるが、基本的には前述のように応答を行ってきた複数のＲＦＩＤタグ１からの応答の衝突時に、応答を行ってきたＲＦＩＤタグ固有のＵＩＤをそれぞれ取得する処理が行われる。

このアルゴリズムについて、例えば後述するＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−６を例として説明する。この処理では、まずＲ／Ｗ２側からステップＳ１０でグループ・セレクト・コマンドがすべてのＲＦＩＤタグ１に対するブロードキャスト（放送型）コマンドとして送信される。ここでは、簡単のため、このグループ・セレクト・コマンドはＲ／Ｗ２の通信範囲にあるすべてのＲＦＩＤタグ１に送られ、このコマンドをステップＳ１１で受信したＲＦＩＤタグ１は応答として自タグのＵＩＤをＲ／Ｗ２に送信するものとする。

ステップＳ１２で、例えば通信範囲内のすべてのＲＦＩＤタグ１からＵＩＤが送信されるが、一般的にそのようなタグは複数個あり、Ｒ／Ｗ２側ではステップＳ１３で衝突を検知し、ふるいわけ処理を行うことになる。このふるいわけ処理では、前述のようにＵＩＤを送信してきた複数のＲＦＩＤタグ１を最終的には１個にふるい落とし、その１個のＲＦＩＤタグ１からのＵＩＤを受け取る処理が繰り返される。

前述のＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−６の規格では、ふるいわけ処理としてまずＲ／Ｗ２側から、例えば次のブロードキャストコマンドが送られる。このコマンドに対して、ステップＳ１２でＵＩＤを送信したＲＦＩＤタグ１はそれぞれ、例えば１ビットの乱数を発生し、その乱数の値が“０”の場合にはＵＩＤを送信し、“１”の場合はＵＩＤを送信しない処理を行う。これによってＵＩＤ送信を行う、すなわち応答を行うタグの数は減少する。

このとき応答を行ってきたタグが複数ある場合には再び衝突が発生する。そこでＲ／Ｗ２は再びブロードキャストコマンドを送信し、ＲＦＩＤタグ１側では前回ＵＩＤを送信したタグだけが再び１ビットの乱数を発生し、“０”の場合にはＵＩＤを送信する処理を繰り返す。これによって最終的には１個のＲＦＩＤタグ１だけがＵＩＤを送信することによって、Ｒ／Ｗ２側ではそのタグのＵＩＤを取得することができる。１個のＲＦＩＤタグ１のＵＩＤを取得した後には同様の処理を最初から繰り返すことによって他のＲＦＩＤタグ１のＵＩＤをそれぞれ取得することができる。なお処理の途中で応答を行うＲＦＩＤタグ１の数が突然“０”となった場合には、その前の処理に戻って処理を繰り返すことになる。

このように図２で示した従来例では、電子タグシステム内のリーダ／ライタはアンチコリジョン処理を実施することによってすべてのセンサ付きＲＦＩＤタグのＵＩＤを取得した後に、各タグ毎にＵＩＤを指定したセンサ参照コマンド（ユニキャストコマンド）を送信し、各センサ付きＲＦＩＤタグによって検出されたセンサデータを収集することになるが、この方式では基本的にすべてのセンサ付きＲＦＩＤタグのＵＩＤとセンサデータを収集する必要があり、処理に時間がかかるという問題点があった。

実際のデータ収集においては、例えば空調の制御のために温度センサによって検出された温度が一定の値を超えているか否かを判定する必要がある。例えば温度として３０℃以上を検出したセンサ付きＲＦＩＤタグが存在するか否かの判定結果に応じて、上位システムがアラームを発生したり、その時刻を記録したりする必要があり、すべてのセンサ付きＲＦＩＤタグに対してほぼ同時にセンサデータの取得を行うことが要求される。例えば１個のＲＦＩＤタグからのセンサデータ取得とその結果の処理を０．５秒で実施できるとしても、２００個のタグに対してセンサデータ取得と結果の処理を行うためには１００秒かかってしまうことになり、ほぼ同一時刻にデータを取得することができないという問題点がある。

このようなＲＦＩＤタグに関する従来技術としての非特許文献１には、前述のようにアンチコリジョン処理の詳細が規定されている。また非特許文献２には、強誘電体メモリとしてのＦＲＡＭを持つ１３．５６ＭＨｚ、ＣＭＯＳＲＦＩＤタグの特性が詳細に説明されている。
ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−６： Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ - Ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｉｔｅｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ - Ｐａｒｔ ６： Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ａｉｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｔ ８６０ ＭＨｚ ｔｏ ９６０ ＭＨｚ Ｓ． Ｍａｓｕｉ ａｎｄ Ｔ． Ｔｅｒａｍｏｔｏ． "Ａ １３．５６ＭＨｚ ＣＭＯＳ ＲＦ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｔａｇ ＬＳＩ ｗｉｔｈ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ，" ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．， ｖｏｌ． Ｅ８８−Ｃ， ｎｏ， ４， ｐｐ， ６０１−６０７， ２００５

しかしながらこのような従来技術を用いても、例えば一定以上の温度を検出した温度センサ付きＲＦＩＤタグからのセンサデータを高速に収集することができないという問題点を解決することはできなかった。

本発明の目的は、多数の電子タグのうちで、条件に合うデータを保持する電子タグのみをアンチコリジョン処理に参加させることによって、条件に合うデータを保持する電子タグからのデータ収集を高速化することである。

本発明の電子タグシステムは、複数の電子タグと、それらの電子タグとの間でデータの送受信を行うリーダ／ライタとによって基本的に構成される。
本発明の電子タグは、デジタルデータに変換された送信用データを記憶するデータ記憶手段と、リーダ／ライタ側から送信される比較データと、データ記憶手段に記憶されているデータとを比較して、リーダ／ライタへのデータ送信に先行する必要処理として、リーダ／ライタとの間で行われるアンチコリジョン処理に参加するためにタグ識別子をリーダ／ライタに送信すべきか否かを決定するタグ識別子送信必要性判定手段とを備える。

また本発明のリーダ／ライタは、電子タグ側にデータ取得を要求するコマンドを送るデータ取得要求送信手段と、電子タグ側のデータ記憶手段に記憶されているデータと比較すべき比較データを電子タグに送る比較データ送信手段とを備え、電子タグ側のデータ記憶手段はデータ取得要求コマンドの受信時に送信用データを記憶することになる。

これによって本発明によれば、データ取得要求コマンドの受信時点で電子タグ側で記憶された送信用データと、その後リーダ／ライタ側から送られる比較データとの比較が行われ、その比較結果に対応してアンチコリジョン処理に参加する電子タグの数が決定される。

センサ付きＲＦＩＤタグの従来例の構成ブロック図である。 ＲＦＩＤタグからのセンサデータ収集処理シーケンスの従来例である。 本発明の電子タグシステムの原理構成ブロック図である。 本発明におけるＲＦＩＤタグシステムの構成ブロック図である。 第１の実施例におけるＲＦＩＤタグの構成ブロック図である。 第１の実施例におけるセンサデータ収集処理シーケンスである。 センサ参照コマンドのフォーマットの例である。 ＲＦＩＤタグにおけるセンサデータ取得処理のシーケンスである。 電気的抵抗センサ付きＲＦＩＤタグの構成ブロック図である。 ＦＲＡＭとＥＥＰＲＯＭの特性比較を説明する図である。 第２の実施例におけるＲＦＩＤタグからのセンサデータ収集処理のシーケンスである。 第３の実施例におけるセンサ付きＲＦＩＤタグの構成ブロック図である。 第３の実施例におけるＲＦＩＤタグからのセンサデータ収集処理のシーケンスである。

図３は、本発明の電子タグシステムの原理構成ブロック図である。同図は後述する本発明の第３の実施例に対応する電子タグシステムの原理構成ブロック図である。図３を基本として本発明の概略についてまず説明する。

図３において複数の電子タグ１１は、リーダ／ライタ１２との間でコマンドや、例えばセンサデータの送受信を行うものであり、それぞれデータ記憶手段１３とタグ識別子送信必要性判定手段１４を備える。データ記憶手段１３はデジタルデータに変換されたリーダ／ライタへの送信用データ、例えばセンサデータを記憶するものであり、例えば不揮発性メモリである。

タグ識別子送信必要性判定手段１４は、リーダ／ライタ側から送信される比較データ、例えば閾値と、データ記憶手段１３に記憶されているデータとを比較して、リーダ／ライタ側から示される条件に対応してリーダ／ライタへのデータ送信に先立つ必要処理としてリーダ／ライタとの間で行われるアンチコリジョン処理に参加するために自タグの識別子をリーダ／ライタ側に送信すべきか否かを決定するものである。

次にリーダ／ライタ１２は、データ取得要求送信手段１５と、比較データ送信手段１６とを備える。データ取得要求送信手段１５は、電子タグ１１に対して送信用データ取得を要求するコマンドを送るものであり、比較データ送信手段１６は、電子タグ１１側のデータ記憶手段１３に記憶されている送信用データと比較すべき比較データを電子タグ１１に送るものである。

すなわち後述する第３の実施例では、リーダ／ライタ１２からデータ取得要求、例えばセンサ参照コマンドが送信され、そのコマンドの受信に対応して電子タグ１１側でデータ記憶手段１３に、例えばセンサデータが記憶される。

そしてリーダ／ライタ１２から電子タグ１１に対して比較データ、例えば閾値が送られ、電子タグ１１側ではその比較データと、例えば同時に送られる判定条件を用いて、アンチコリジョン処理に参加すべきか否かを決定し、参加すべき場合には自タグに固有の識別子ＵＩＤをリーダ／ライタ側に送信する。

次に本発明の第１の実施例に対応する電子タグシステムにおいて、電子タグはデジタルデータに変換された送信用データと閾値とを比較し、閾値判定条件が満足されているか否かを判定する判定手段と、判定条件が満足されているとき、送信用データを記憶するデータ記憶手段と、また判定条件が満足されているときリーダ／ライタへのデータ送信に先立つ必要処理として、リーダ／ライタとの間で行われるアンチコリジョン処理に参加するために自タグの識別子をリーダ／ライタ側に送信するタグ識別子送信手段とを備える。

これに対応してリーダ／ライタ側には、図３におけると同様にデータ取得要求送信手段が備えられる。そしてリーダ／ライタ側から電子タグに対してデータ取得要求、例えばセンサ参照コマンドが送信され、電子タグ側ではそのコマンドの受信に対応して送信用データ、例えばセンサデータが閾値判定条件を満足するか否かを判定し、満足した場合にそのデータを、例えば不揮発メモリに書き込むとともに、アンチコリジョン処理に参加するために固有の識別子ＵＩＤをリーダ／ライタ側に送信する。

さらに本発明の第２の実施例に対応する電子タグシステムにおいて、電子タグは、第２の実施例におけると同様に閾値判定手段、およびデータ記憶手段を備え、さらにデータ記憶後にリーダ／ライタ側から送られる条件に対応して、前述と同様にデータ送信に先立つ必要処理としてのアンチコリジョン処理に参加するために自タグの識別子を送信すべきか否かを判定するタグ識別子送信必要性判定手段とを備える。

リーダ／ライタ側では、前述と同様のデータ取得要求送信手段と、電子タグ側で前述のアンチコリジョン処理の参加の有無を決定するために必要な条件データを送る判定要求送信手段とを備え、前述と同様に、例えばセンサ参照コマンドの受信の時点で電子タグは閾値判定を行い、判定条件が満足されているとき送信用データをメモリに書き込み、その後前述の条件データを、例えばグループ・セレクト・コマンドとして受信した時点で、アンチコリジョン処理への参加の有無を決定し、参加する場合には固有の識別子ＵＩＤをリーダ／ライタ側に送信する。

以上で本発明の概略について説明したが、以後システム構成、タグ構成、およびセンサデータ収集処理シーケンスなどの図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図４は、本実施形態におけるＲＩＦＤタグシステムの全体構成図である。同図において複数のＲＦＩＤタグ１とリーダ／ライタ２との間でコマンドやデータの送受信が行われる。ＲＦＩＤタグ１は、例えば１３．５６ＭＨｚのキャリア周波数を用いてリーダ／ライタ２との間で通信を行うものであり、この１３．５６ＭＨｚ対対応アンテナコイルとタグＬＳＩを備えている。そしてタグＬＳＩは、例えば図１と同様にＲＦ部、タグＬＳＩ制御ロジック回路７に相当するロジック部、メモリ９に相当する不揮発メモリ部を備えている。

リーダ／ライタ２は、アンテナ１７、送受信部１８、制御部１９を備えており、上位システムとしてのコンピュータ、またはバックエンドシステム２０に接続され、さらに例えばコンピュータ２０はネットワーク２１を介してデータベース２２に接続されている。

図５は、本発明の第１の実施例におけるセンサ付きＲＦＩＤタグの構成ブロック図である。図５を従来例の図１と比較すると、デジタルデータに変換されたセンサデータと閾値とを比較する比較器２４が追加されている点以外は基本的に同様であるが、本実施形態においては、比較器２４の出力としてのセンサデータ、すなわちリーダ／ライタ２側への応答データのメモリ９への書き込みと読み出しが可能であることが根本的な相違点である。なお閾値は例えばメモリ９の特定アドレスに格納されており、その閾値を読み出して比較器２４に与えることが可能であることは当然である。

なお図５において、センサ５とＡ／Ｄ変換器６は、ＲＦＩＤタグの内部に備えられる形式となっているが、これらは同一のＬＳＩに搭載されることは必ずしも必要はなく、例えばセンサ５とＡ／Ｄ変換器６とをＲＦＩＤタグのＬＳＩと異なるＬＳＩに搭載することも当然可能である。さらにＲＦＩＤタグとしては、電池を搭載するアクティブタグと、電池を搭載せず、リーダ／ライタ側から送られるＲＦ信号の電力を直流電力に変換して駆動されるパッシブタグとが存在するが、本発明はアクティブタグとパッシブタグとの両方に適用可能である。

図６は、第１の実施例におけるタグからのセンサデータ収集処理のシーケンスである。同図においては、ステップＳ１７でセンサ参照処理、および応答処理が行われ、ステップＳ１８でアンチコリジョン処理が行われ、ステップＳ１９でセンサデータが特定の範囲にあるタグのＵＩＤ認識処理が行われる。

ステップＳ１７のセンサ参照処理、応答処理においては、まずステップＳ２０でリーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）２からセンサ参照コマンドが、例えば通信範囲のすべてのＲＦＩＤタグ１に対してブロードキャストコマンドとして送信される。

ＲＦＩＤタグ１側では、それぞれ固有の識別子ＵＩＤ、例えばＵＩＤ０、ＵＩＤ１、ＵＩＤ２などを持つそれぞれのＲＦＩＤタグ１がステップＳ２１でセンサ参照コマンドを受信し、ステップＳ２２でセンサを参照してセンサデータをＡ／Ｄ変換し、ステップＳ２３で閾値と比較してセンサデータが判定条件、例えば閾値より大きいか、あるいは小さいかなどの判定条件を満足する場合には、ステップＳ２４でそのデータをメモリに書き込み、ステップＳ２５で自タグに固有の識別子ＵＩＤをＲ／Ｗ２側に送信する。ステップＳ２３の閾値判定の結果、判定条件が満足されない場合、例えばＵＩＤ２を持つＲＦＩＤタグ１はステップＳ２４のメモリ書き込み、およびステップＳ２５のＵＩＤ送信の処理を行うことなく、ステップＳ２３で実質的な処理を終了する。

続いてステップＳ１８で行われるアンチコリジョン処理では、ステップＳ２５で複数のＲＦＩＤタグ１からＵＩＤが送信された場合の衝突検知とふるいわけ処理が行われる。この処理は図２で説明した従来例におけると同様であり、その説明を省略する。続いてステップＳ１９でセンサデータが特定の範囲にあるタグのＵＩＤの認識処理が行われる。すなわちステップＳ２３で行われる閾値判定によって、センサデータが特定の範囲、例えば温度センサの場合には温度が３０℃以上のセンサデータがメモリに書き込まれたタグが認識される。
なおここではタグのＵＩＤ認識処理が終了した時点でセンサデータ収集処理が終了するものとしているが、その後図２の従来例とおけると同様にＵＩＤを送信したＲＦＩＤタグ１のメモリの内容をＲ／Ｗ２側から読み取るために通常のリードコマンドを送り、各ＲＦＩＤタグ１がメモリに格納されたデータをＲ／Ｗ２側に送信することも当然可能である。

このように第１の実施例では、例えばメモリの特定アドレスに格納されている閾値とセンサデータが比較され、判定条件を満足した場合にそのデータがメモリに書き込まれる。そしてメモリにセンサデータを書き込んだＲＦＩＤタグ１のみがＵＩＤを送信することによって、アンチコリジョン処理に参加することになる。

例えばセンサデータが温度のデータであり、その温度が３０℃以上の場合にそのデータをメモリに書き込むものとすれば、センサデータをデジタルデータに変換するにあたり、閾値と比較しやすいデータに変換しておけば判定処理が容易となる。例えば−４０℃から８７．５℃までの温度データを８ビットのデジタルデータに変換する場合、例えば量子化ステップを０．５℃とすることによって、３０℃の温度データは１６進のデータとして“８Ｃ”によって表される。この８Ｃの１６進データを閾値として用いることによって、３０℃以上の温度を検知したセンサ付きＲＦＩＤタグのみがアンチコリジョン処理に参加することになる。また例えば３５℃以上の温度を検知したセンサ付きＲＦＩＤタグの存在を検出する場合には、閾値として１６進データの“９６”を用いることによって閾値判定が可能となる。

このように第１の実施例では、閾値として指定される３０℃より高い温度データがメモリに格納されたＲＦＩＤタグのみがＵＩＤを返信するため、３０℃以上のＲＦＩＤタグのみを対象としてふるいわけ処理を行うことが可能となり、Ｒ／Ｗ側で知りたい３０℃以上のセンサデータがメモリに格納されたＲＦＩＤタグのＵＩＤを高速に取得することができる。この高速性は３０℃未満のセンサデータを取得したＲＦＩＤタグをＲＦＩＤタグアンチコリジョン処理に参加させないことによって得られる。Ｒ／Ｗ側ではステップＳ１９の処理によって３０℃以上のセンサデータがメモリに格納されたＲＦＩＤタグが何個存在するか、あるいはどの位置におかれたＲＦＩＤタグが３０℃以上となっているかを知ることができ、例えば空調の制御にそのデータを反映させることができる。前述のように図６の処理シーケンスは、ある条件下に存在するＲＦＩＤタグを全体の中から高速にピックアップすることを基本的な目的としており、ＵＩＤの認識によって処理が終了している。

なお本発明の特許請求の範囲の請求項２におけるデータ記憶手段は図５のメモリ９に相当し、閾値判定手段は図６のステップＳ２３、タグ識別子送信手段はステップＳ２５の処理に相当する。また請求項８のデータ取得要求送信手段は図６のステップＳ２０の処理に相当する。

図７は、図６のステップＳ２０でＲ／Ｗ２から送られるセンサ参照コマンドのフォーマットの例である。同図において、先頭のコマンドコードは他のコマンドとの区別のための１バイトのデータであり、次の動作制御情報は、例えば１バイト内の各ビットの値によって、閾値との比較結果に対して大小いずれの場合にメモリ書き込みを行うか、メモリの書き込みを図６におけるような判定結果にしたがって行うか、あるいは無条件で行うか、メモリの書き込みデータに対する再書き込みの禁止制御を行うか、行わないか、例えば閾値判定結果に基づいてＵＩＤの値を直ちに送信するか否かなどの動作内容を決定するものである。

次の１バイトは閾値格納アドレスであり、図５においてメモリ９のそのアドレスに格納されている閾値を読み出して閾値判定に用いるものとする。最後の１バイトはセンサデータを格納すべきメモリアドレスであり、ここに指定されたアドレスにセンサデータの格納が行われる。

図８は、第１の実施例におけるタグ側のセンサ参照、および応答処理の詳細シーケンスである。このシーケンスは図６においてＲＦＩＤタグ１側で行われるステップＳ２１からステップＳ２５までの処理の詳細を示す。

まずステップＳ２１でＲ／Ｗ側からのセンサ参照コマンドが受信されると、ステップＳ２７で閾値判定のための閾値がメモリ内の、例えば図７のコマンドによって指定されたアドレスから読み込まれ、ステップＳ２８でセンサデータが参照され、ステップＳ２９でセンサデータと閾値の比較判定が行われる。この判定では、図７のコマンドの動作制御情報に対応する判定が行われ、それ以上の処理が不必要である場合にはそのまま処理を終了する。メモリへのセンサデータの格納などの処理が必要である場合には、ステップＳ３０で図７のコマンドによって指定されたアドレスにセンサデータが書き込まれ、ステップＳ２５で自タグのＵＩＤがＲ／Ｗ側に送信されて処理を終了する。

図９は図５と異なるセンサ付きＲＦＩＤタグの構成ブロック図である。図５においてはセンサ５として、外部情報４としての温度、湿度、加速度、抵抗などのさまざまな種類のデータにそれぞれ対応するセンサが用いられるが、図９の構成例では、電気的抵抗検出センサ２５がその代わりに用いられている。

電気的抵抗検出センサ２５は、センサ入力端子間の電気抵抗値を検出するセンサであり、入力端子間がショートされているか、オープンとなっているかの１ビットの情報をセンシングするものである。センサ入力情報が１ビットであるため、閾値の判定が不必要であり、タグＬＳＩ制御ロジック回路７は、Ｒ／Ｗ側からのセンサ参照コマンドを受信すると、センサ２５を起動し、入力端子間がオープンとなっている場合にはメモリ９に検出フラグを書き込み、自タグのＵＩＤを送信し、その後のアンチコリジョン処理に参加する。入力端子間がショートとなっている場合には、メモリへの検出フラグの書き込みは行わず、無応答状態となり、その後のアンチコリジョン処理に参加しない状態となる。

Ｒ／Ｗ側では、センサ参照コマンドに対するＵＩＤ応答の衝突が発生しなければセンサ端子間がオープンとなっているＲＦＩＤタグを特定することができる。ＵＩＤ応答の衝突が発生した場合には、図６におけると同様にふるいわけ処理を行うことによって、２つの端子間がオープンとなっている複数のＲＦＩＤタグを特定することができる。

次に本実施形態においては、例えば図５のメモリ９として、アプリケーションに応じてＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ）などの揮発性メモリを用いることもできるが、処理の高速化を実現するために、例えば不揮発性メモリとしての強誘電体メモリＦＲＡＭ（フェロエレクトリック・ランダム・アクセス・メモリ）を使用するものとする。

図１０は、このＦＲＡＭと同様に不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（エレクリカリー・イレーザブル・アンド・プログラマブル・リード・オンリ・メモリ）との特性比較を示す。ＥＥＰＲＯＭはＦＲＡＭと比較してデータの書き込み速度が遅く、最低でも３ｍｓｅｃかかる。前述の非特許文献１では、不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭの使用を前提に、書き込み時には１５ｍｓｅｃの待ち時間が設定されている。ＦＲＡＭを使用することによって、メモリへのデータの書き込みを、Ｒ／Ｗからのコマンド送信とそのコマンドに対するセンサ付きＲＦＩＤタグの応答時間に要する１００μｓｅｃから４００μｓｅｃ以内に実行でき、処理の高速化が実現される。

図１１は、第２の実施例におけるＲＦＩＤタグからのセンサデータ収集処理のシーケンスである。第２の実施例では、前述のようにＲ／Ｗ側からのセンサ参照コマンドに対応して、各ＲＦＩＤタグ側でセンサデータに対する閾値判定が行われ、判定条件を満足する場合にそのデータのメモリへの書き込みが行われる。その後Ｒ／Ｗ側からグループ・セレクト・コマンドが各ＲＦＩＤタグに送信される。このコマンドはメモリにデータが書き込まれたタグのみに限ってＵＩＤの送信を要求するものであり、タグからのＵＩＤ送信結果に応じてアンチコリジョン処理としてのふるいわけ処理が行われる。

図１１のステップＳ２７のセンサ参照処理では、Ｒ／Ｗ側からのステップＳ２０におけるセンサ参照コマンドの送信に応じて、それぞれのＲＦＩＤタグ１側でステップＳ２１からステップＳ２４までの処理が、第１の実施例における図６と同様に行われる。しかしながらメモリにデータを書き込んだＲＦＩＤタグ１も、図６と異なり、ステップＳ２５のＵＩＤ送信処理を行うことなく、センサ参照処理を終了する。なおメモリへのデータ書き込みを行わなかったＲＦＩＤタグ１、ここではＵＩＤ２を持つタグを含めて、Ｒ／Ｗからのセンサ参照コマンドに対する応答を全く行わないことになるが、プロトコル処理上の必要があれば何らかの応答を行ってもよいことは当然である。

図１１のステップＳ２８のアンチコリジョン処理では、ステップＳ３０でＲ／Ｗ２からのグループ・セレクト・コマンドがブロードキャストコマンドとして通信範囲内のすべてのＲＦＩＤタグ１に送られ、ステップＳ３１でＲＦＩＤタグ１に受信される。このグループ・セレクト・コマンドは、例えばメモリの特定アドレスにデータが書き込まれているか否かによって、書き込まれているＲＦＩＤタグ１に対してＵＩＤの送信を要求するものであり、ステップＳ２４でメモリにデータが書き込まれたＲＦＩＤタグ、ここでは識別子ＵＩＤ０とＵＩＤ１を持つタグがステップＳ３２でＲ／Ｗ２側にＵＩＤの値を送信する。メモリにデータを書き込まなかったＲＦＩＤタグ、ここではＵＩＤ２を持つタグは、グループ・セレクト・コマンドに対して応答を行うことはない。

複数のＲＦＩＤタグ１からのＵＩＤ送信が衝突した場合には、アンチコリジョン処理としてのふるいわけ処理が、前述と同様にステップＳ１３からＳ１４で行われ、ステップＳ１９でＲ／Ｗ２によってセンサデータが特定の範囲にあるタグのＵＩＤ認識処理が行われて処理を終了する。

なお、本発明の請求項３、９におけるデータ記憶手段、閾値判定手段、およびデータ取得要求送信手段と図５、１１との対応は第１の実施例におけると同じであるが、判定要求送信手段は図１１のステップＳ３０の処理に、タグ識別子送信必要性判定手段はステップＳ３２の処理に相当する。

第２の実施例におけるセンサ付きＲＦＩＤタグの構成は図５におけると同じであるが、例えばセンサ５は１つである必要はなく、複数備えられてもよい。この場合、各センサデータに対応する閾値データをメモリ９の異なるアドレスから読み出し、それぞれ対応するセンサデータと比較して、比較結果に対応して別々のメモリアドレスにデータを格納することも可能である。あるいはセンサ参照コマンドとして時系列に複数のコマンドを送り、それぞれのコマンドに図７に示したようにメモリ格納アドレスを指定することによって、センサデータの時間変化をメモリに記録することも可能である。さらに動作制御情報としてセンサデータの他にメモリに時間情報を同時に書き込ませたり、メモリの再書き換え禁止などセキュリティの機能を持たせることも可能である。

また図１１において、それぞれのＲＦＩＤタグ１が温度センサのデータを閾値と比較するとしても、その閾値がすべてのタグに共通である必要はなく、各タグに固有の値であってもよい。すなわち図５のメモリ９の特定アドレスにタグ毎にそれぞれ固有の閾値が格納され、その閾値を用いて比較器２４によって閾値判定を行うこともできる。この固有の閾値の値は、例えばセンサのばらつき補正の目的で設定され、ＬＳＩの出荷試験時などに設定が行われる。

なお、このように複数のセンサからのセンサデータがメモリ内でそれぞれ対応するアドレスに格納される場合には、例えば図７と類似したフォーマットを持つグループ・セレクト・コマンド内に対象となるセンサデータのメモリ内での格納アドレスを指定することによって、そのメモリアドレスにデータが書き込まれているＲＦＩＤタグ１のみがＵＩＤ送信を行うこともでき、これによってＲ／Ｗ２側では特定のセンサのセンサデータを収集することも可能となる。

最後に第３の実施例について説明する。図１２は、第３の実施例におけるセンサ付きＲＦＩＤタグの構成ブロック図である。同図を第１の実施例における図５と比較すると、Ａ／Ｄ変換器６の出力としてのデジタルデータと閾値を比較する比較器２４が存在せず、むしろ図１の従来例と同様の構成となっている。ただし、Ｒ／Ｗ２への応答データとしてのセンサデータが、メモリ９への書き込み、および読み出しが可能となっている点が図５におけると同様に図１の従来例と根本的に異なっている。

すなわち前述のように第３の実施例では、センサ参照コマンドの受信に対応して各タグにおいてデータのメモリへの書き込みが行われた後に、グループ・セレクト・コマンドとして比較データとしての閾値を含むコマンドが送信され、メモリに格納されているデータがその閾値と比較され、閾値判定条件を満足するデータがメモリに書き込まれているタグのみがＵＩＤを送信する処理が行われる。

図１３のステップＳ３４のセンサ参照処理では、ステップＳ２０でＲ／Ｗ２からブロードキャストコマンドとしてのセンサ参照コマンドが送信され、各ＲＦＩＤタグ１は、ステップＳ２１でそのコマンドを受信し、ステップＳ２２でセンサを参照してセンサデータをデジタルデータに変換し、ステップＳ２４でそのデータをメモリに書き込む処理を実行する
続いてステップＳ３５で行われるアンチコリジョン処理では、Ｒ／Ｗ２からグループ・セレクト・コマンドがブロードキャストコマンドとしてステップＳ３０で通信範囲内のすべてのＲＦＩＤタグ１に送られ、各ＲＦＩＤタグ１は、そのコマンドをステップＳ３１で受信し、そのコマンド内で指定されている閾値、例えば３０℃以上の温度データがメモリに書き込まれているＲＦＩＤタグ１のみがステップＳ３２でＵＩＤをＲ／Ｗ２側に送信する。メモリに書き込まれた温度データが閾値としての３０℃未満であるタグ、ここでは識別子ＵＩＤ２を持つタグ１は、グループ・セレクト・コマンドに対する応答を行わない。ここでグループ・セレクト・コマンドは、図７に類似したフォーマットを持ち、例えば閾値格納アドレスの代わりに閾値そのものが格納され、Ｒ／Ｗ２から送信される。

図１３のステップＳ３２でＵＩＤを送信したＲＦＩＤタグ１が複数ある場合には、アンチコリジョン処理としてふるいわけ処理がステップＳ１３、Ｓ１４で行われ、ステップＳ１９でＲ／Ｗ２がセンサデータが特定の範囲にあるタグのＵＩＤの認識処理を行い、その後各タグの具体的な温度データが必要な場合には、ステップＳ３６でリードコマンドを用いてデータ収集処理が行われ、処理を終了する。

なお、本発明の請求項１、７におけるデータ記憶手段とデータ取得要求送信手段と図１２、１３との対応は第１、第２の実施例におけると同様であるが、比較データ送信手段は図１３のステップＳ３０の処理に、またタグ識別子送信必要性判定手段はステップＳ３２の処理に相当する。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えば各ＲＦＩＤタグがセンサデータを閾値と比較して、閾値判定条件を満足する場合にセンサデータをメモリに書き込み、メモリにデータを書き込んだＲＦＩＤタグのみがＵＩＤをリーダ／ライタ側に送ることによって、判定条件を満足するデータがメモリ格納されたＲＦＩＤタグのＵＩＤをリーダ／ライタが高速に知ることが可能となる。さらにデータを格納するメモリとしてＦＲＡＭを用いることによって、処理をさらに高速とすることができる。例えば２００個のタグのうち、１０個だけが３０℃以上のセンサデータを取得した場合には、アンチコリジョン処理に参加するタグの個数が減少し、２００個の場合に１個当たり０．５秒で合計１００秒かかった処理時間も５秒以内に短縮することが可能となる。

Claims (8)

1. リーダ／ライタとの間でデータの送受信を行う電子タグであって、
   デジタルデータに変換された送信用データと該送信用データに対応する閾値とを比較し、閾値判定条件が満足されているか否かを判定する閾値判定手段と、
   該閾値判定条件が満足されているとき、該送信用データを記憶するデータ記憶手段と、
   該送信用データ記憶後にリーダ／ライタ側から送られる条件データに対応して、リーダ／ライタへのデータ送信に先立つ必要処理として、リーダ／ライタとの間で行われるアンチコリジョン処理に参加するために自タグの識別子を送信すべきか否かを判定するタグ識別子送信必要性判定手段と
   を備えることを特徴とする電子タグ。
2. 前記データ記憶手段が、不揮発性メモリによって構成されることを特徴とする請求項１記載の電子タグ。
3. 前記データ記憶手段が、強誘電体メモリによって構成されることを特徴とする請求項１記載の電子タグ。
4. 前記電子タグに対して複数のセンサが備えられ、前記データ記憶手段上の異なるアドレスに各センサからのセンサデータが格納されることを特徴とする請求項１記載の電子タグ。
5. 電子タグと、該電子タグとの間でデータのリード／ライトを行うリーダ／ライタとによって構成される電子タグシステムであって、
   該電子タグが、デジタルデータに変換された送信用データを記憶するデータ記憶手段と、
   リーダ／ライタ側から送信される比較データと、該データ記憶手段に記憶されているデータとを比較して、リーダ／ライタへのデータ送信に先立つ必要処理として、リーダ／ライタとの間で行われるアンチコリジョン処理に参加するために自タグの識別子をリーダ／ライタに送信すべきか否かを決定するタグ識別子送信必要性判定手段とを備え、
   該リーダ／ライタが、電子タグにデータ取得を要求するコマンドを送るデータ取得要求送信手段と、
   前記電子タグ側のデータ記憶手段に記憶されているデータと比較すべき前記比較データを電子タグに送る比較データ送信手段とを備え、
   該電子タグ側のデータ記憶手段が、該データ取得要求コマンドの受信時に送信用データを記憶することを特徴とする電子タグシステム。
6. 請求項１に記載の電子タグと、該電子タグとの間でデータのリード／ライトを行うリーダ／ライタとによって構成される電子タグシステムであって、
   該リーダ／ライタが、電子タグにデータ取得を要求するコマンドを送るデータ取得要求送信手段と、
   前記電子タグのタグ識別子送信必要性判定手段がタグ識別子送信必要性の有無を決定するための前記条件データを送る判定要求送信手段とを備え、
   該電子タグ側の閾値判定手段が、該データ取得要求コマンドを受けたときに、前記閾値判定条件の判定を行うことを特徴とする電子タグシステム。
7. 前記リーダ／ライタから電子タグに送られるデータ取得要求コマンド内に、送信用データとともに前記データ記憶手段に格納されるべき時間情報がさらに格納されることを特徴とする請求項５または６に記載の電子タグシステム。
8. 前記リーダ／ライタから電子タグに送られるデータ取得要求コマンド内に、該データ記憶手段の記憶内容の書き換え禁止を指示する情報がさらに格納されることを特徴とする請求項５または６に記載の電子タグシステム。

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