JP4771068B2 - 推定方法及び推定システム及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、パッシブ型のＲＦＩＤシステムにおいて、実際の運用環境でのタグの読み取り状況を推定する方法及びシステムに関する。

ＲＦＩＤシステムには、タグ自身が電源を内蔵し自ら識別信号（ＩＤ）を発信するアクティブ型と、読取装置（リーダ）からの電源供給を受けてからＩＤを返答するパッシブ型とがある。パッシブ型のＲＦＩＤシステムのうち、特に無線の周波数にＵＨＦ帯を用いるシステムは、他の周波数帯を用いるシステムに比べて読み取り範囲が長いため、物流現場において複数の商品を一括して検品するシステムなどへの活用が期待されている。具体的には、一つ一つの商品に固有のＩＤを送信する機能を持つ送信装置であるタグを貼付し、複数の商品を載せたフォークリフトが読み取り用のアンテナを設置した読み取りゲート（リーダゲート）内を通過することにより、どの商品が入出荷されたかを自動的に検品するものである。

このような活用形態においては、タグから送信されるＩＤを正しく読み取る確率（読み取り率）として１００％に近いレベルが要求されるわけだが、実際にはさまざまな要因によって読み取り率が低下する。この読み取り率を低下させる一つの要因として、フェージングによってタグの受信電力が変動する環境下で、衝突回避プロトコルが効率的に動作しないことが挙げられる。この現象について詳しく説明する。

リーダが複数のタグに対してＩＤ返答を要求する場合、これらのタグはリーダからのコマンドを受信した後に同一のタイミングでＩＤを返答送信する。そのため、タグの返答信号が衝突しリーダ側でのＩＤの読み取りができなくなる。このようなタグ同士の衝突を回避するため、パッシブ型のＲＦＩＤシステムには衝突回避プロトコルが備わっている。衝突回避プロトコルでは、読み取り対象となるタグをＩＤに応じてグループ化し、それぞれのグループに対して個別にＩＤを返答させたり、一度リーダで認識されたタグに対して一定の期間ＩＤの返答を停止させたりすることにより、タグ同士の衝突を回避する。

一方、実際の運用環境では、リーダのアンテナとタグとの間に複数の伝搬パスが存在するため、それらの重ねあわせによってフェージングが生じる。そのため、タグがリーダゲートを通過中にリーダからの受信電力は大きく変動し、タグに十分な電力が供給されて電源がＯＮとなる場合と、十分な電力が供給されないために電源がＯＦＦになる場合とを繰り返すことになる。タグがリーダからのコマンドを受信している最中や、タグ自身がＩＤを返答送信している最中に電源がＯＦＦになると、タグからリーダへのＩＤ送信が正しく行われなくなる。

また、パッシブＲＦＩＤのタグには「状態」を表すパラメータが備わっている。タグの「状態」とは、たとえばタグがＩＤ返答のために待機している状態（待機状態）や、すでにリーダによりＩＤが読み取られ、ＩＤ返答が停止されている状態（返答停止状態）などがある。これらの状態は、いったんタグの電源がＯＦＦになると、再び電源がＯＮになった場合に以前の状態として記憶しておくことができない。そのため、返答停止状態にあるタグの電源がいったんＯＦＦとなった後にＯＮになった場合、当該タグは返答停止状態であったことを記憶していないため、再びＩＤの返答を行い衝突の原因となる。このような現象によって、実際の運用環境では衝突回避プロトコルが効率的に動作しなくなり、読み取り率を低下させる原因となっている。

このような読み取り率低下の問題を緩和するためには、アンテナの設置場所を最適化するなどの設計上の工夫や、タグの枚数を制限したり移動速度を遅くしたりといった運用上の工夫が必要となる。しかしながら、このような設計指針や運用指針を得るためには、実際の運用環境におけるタグの読み取り状況（読み取り率など）を精度良く推定する方法ならびにシステムが必要となる。

ＲＦＩＤにおける性能推定のシミュレータの従来技術として、非特許文献１に開示された手法がある。本手法によれば、アクティブ型ＲＦＩＤのタグから受信機へ至る電波伝搬状況を電波伝搬推定法により推定し、読み取り可能範囲を可視化するものである。本手法をパッシブＲＦＩＤに応用することにより、リーダアンテナからの読み取り可能範囲を可視化することはできるが、実際に複数枚のタグがその読み取り可能範囲を通過することにより、何枚のタグが正しく読み取られるかを推定することはできない。

また、実環境でのフェージングの実測結果と衝突回避プロトコルの動作から、タグの移動速度の上限値を解析する手法として、非特許文献２に開示された手法がある。非特許文献２では、６０枚のタグを一括して読み取るための衝突回避プロトコルの所要時間として１．３秒を算出し、実際に測定したフェージングの状況から１．３秒の持続時間（タグに受信感度以上の受信電力が確保されている時間）を確保することが難しいことが述べられている。本文献で開示された手法を用いれば、１．３秒の持続時間を確保するための移動速度を逆算することができ、これを運用指針として用いることができる。しかしながら、本手法はすべてのタグが同一のフェージングパターンを被るとの仮定に基づいている。つまり、１．３秒の持続時間の間はすべてのタグがＯＮになっているという仮定である。

しかしながら、フェージングの発生状況はタグ同士の間隔が半波長（ＵＨＦ帯ＲＦＩＤの場合、約１６ｃｍ）以上離れると異なったものとなるため、実際の運用環境において全てのタグが同一のフェージングパターンを被るとは考えにくい。つまり、仮にある１枚タグに対して１．３秒の継続時間が確保されたとしても、他の５９枚のタグのいずれかは電源がＯＦＦになっていると考えられ、必ずしも１．３秒の間に全てのタグを読み取ることはできない。逆に、仮に１．３秒の継続時間が確保されていなくても、全てのタグに対して断続的にある程度の継続時間が確保されている場合、全てのタグを読み取ることができる場合もある。本非特許文献２記載の手法では、このような実際の運用環境で生じる状況に対して対応することができない。

一方、ＲＦＩＤシステム以外の通信システムにおける性能推定法に目を向けると、物理層とＭＡＣ層のコシミュレーションによってスループット特性を推定する手法として特開２００１−１６８９０４（特許文献１）に開示された手法がある。本手法によれば、複数ユーザの作業空間のスナップショットを作成し、当該作業空間において発生したパケットの一部を物理層シミュレーションによる電波状況の推定結果をもとに損失パケットとして選択し、損失パケットとして選択されなかった残存パケットをＭＡＣ層シミュレーションによって処理し、スループット特性を推定するものである。

本特許文献１記載の手法において、ユーザをタグに、パケットをタグからのＩＤ送出に、物理層シミュレーションを電波状況の推定に、ＭＡＣ層シミュレーションを衝突回避プロトコルに、スループットを読み取り率に読み替えることにより、本手法をパッシブＲＦＩＤの読み取り率推定に適用できるかを考える。

本特許文献１記載の手法では、複数枚のタグの位置を一つのスナップショットとして確定し、電波状況の推定結果からあらかじめＩＤを返答できないタグを除外し、除外されなかったタグに対してのみ衝突回避プロトコルを適用することになる。つまり、物理層シミュレーション（電波状況推定によるタグの除外）とＭＡＣ層シミュレーション（衝突回避プロトコル）を別々に実行するものである。しかしながら、パッシブＲＦＩＤの読み取り状況推定においては、前述した衝突回避プロトコルのコマンドがタグで処理される最中でのタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況が、衝突回避プロトコルの動作効率に大きく影響する。

したがって、衝突回避プロトコルと電波状況とを同期させて解析する必要がある。つまり、衝突回避プロトコルのコマンドに対するタグの動作を、当該コマンドがタグで処理される最中でのタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況によって適宜変化させるようにしなければならない。そのため、ひとつのスナップショットに対して物理層シミュレーションとＭＡＣ層シミュレーションを別々に実行する本手法は適用できない。

また、パッシブＲＦＩＤの読み取り状況推定においては、前述したタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況によるタグの状態変化が、衝突回避プロトコルの動作効率に大きく影響する。したがって、それぞれのタグが「状態」を表すパラメータを保持し、このタグの状態を衝突回避プロトコルと電波状況とに同期させて解析する必要がある。つまり、衝突回避プロトコルのコマンドがタグで処理される最中でのタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況から、タグの状態を適宜変化させなければならない。そのため、タグの状態に相当するパラメータがない特許文献１記載の手法は適用できない。
菅原、小野、「Ａｃｔｉｖｅ ＲＦＩＤ用通信品質可視化ツール"ＲＡＤＩＯＳＣＡＰＥ−ＲＦＩＤ"」、２００５年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−５−１１３ 三次、羽田、「９５０ＭＨｚ帯無線タグシステムにおけるフェージングの影響」、２００５年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−１−３８ 特開２００１−１６８９０４号公報

これまでに述べてきたように、いずれの背景技術を用いても、実際の運用環境におけるタグの読み取り状況（読み取り率など）を精度良く推定する方法ならびにシステムを提供することができなかった。たとえば非特許文献１に開示された手法をパッシブ型のＲＦＩＤに適用した場合、リーダアンテナからの読み取り可能範囲を可視化することはできるが、実際に複数枚のタグがその読み取り可能範囲を通過することにより、何枚のタグが正しく読み取られるかを推定することはできない。

また、非特許文献２に開示された手法の場合、読み取り対象となる複数枚のタグが被るフェージングパターンがすべて同一ではない場合に読み取り状況を推定することができない。さらに、特許文献１に開示された手法をパッシブ型ＲＦＩＤに当てはめた場合、ひとつのスナップショットに対して物理層シミュレーションとＭＡＣ層シミュレーションを別々に実行するため、衝突回避プロトコルのコマンドに対するタグの動作を、当該コマンドがタグで処理される最中でのタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況によって適宜変化させるような状況を解析することができない。

また、タグの状態に相当するパラメータが存在しないため、衝突回避プロトコルのコマンドがタグで処理される最中でのタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況から、タグの状態を適宜変化させるような状況を解析することができない。

本発明の推定システムは、送信装置が付された検知対象を検知すべき検知領域内における前記検知対象の移動に伴う前記送信装置の電源起動状態を推定する電源状態推定手段と、前記推定された送信装置の電源起動状態と前記送信装置の動作の履歴とに基づいて、移動に伴う前記送信装置の状態を推定する状態推定手段と、命令に対して前記送信装置の動作をこの送信装置の状態に基づいて判断する動作推定手段と、を有することを特徴とする。 また、本発明の推定システムは、送信装置が付された検知対象を検知すべき検知領域内における前記検知対象の移動に伴う前記送信装置の電源起動状態を推定する電源状態推定手段と、前記送信装置の電源起動状態に基づいて、命令に対する前記送信装置の返答の衝突状態を推定する衝突状態推定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、実際の運用環境において、要求性能を実現するためのアンテナ設置場所最適化やプロトコルパラメータ最適化などの設計指針や、送信装置（タグ）の枚数や移動速度の上限などの運用指針を明確にすることができる。また、送信装置（タグ）の受信感度のばらつき具合などに対するシステムサイドからの要求仕様を明確にすることができる。さらには、パッシブＲＦＩＤに対するさまざまなシステム性能改善技術に対して、その定量的な効果を明確にすることにより、これら技術の最適形態を導出することができる。

その理由は、衝突回避プロトコルを考慮した返答命令に対する送信装置（タグ）の動作（返答状態）や、それぞれの送信装置（タグ）に与えられた「状態」を適宜変化させることにより、実際の運用環境における送信装置（タグ）の読み取り状況を推定するからである。より具体的には、実際の運用環境として少なくとも固有のＩＤを送信する機能を持つ送信装置であるタグの枚数と移動範囲と移動速度とが与えられ、シミュレーションまたは実測を用いて前記移動範囲内でのタグ受信電力の変動具合がそれぞれのタグに対して個別に与えられ、タグが起動するために必要な受信電力の最小値（受信感度）が与えられ、前記受信電力と前記受信感度からそれぞれのタグに対して前記移動範囲における電源起動状況（電源ＯＮとＯＦＦの変動状況）が与えられ、読み取り動作を推定する際には、衝突回避プロトコルの命令に対して、当該命令がタグで処理される最中でのタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況によって、当該コマンドに対するタグの動作や、それぞれのタグに与えられた「状態」を適宜変化させることにより、実際の運用環境におけるタグの読み取り状況を推定する方法およびシステムが提供される。

本発明は、それぞれ固有の識別子を送信する送信装置であるタグが付された一または複数の検知対象が読取装置の近傍を移動する際に、読取装置からの命令によって各タグの動作を推定（シミュレート）する推定装置に関するものである。ここで、タグの動作の１つに読取装置からの命令に対して返答をする動作がある。この推定を行うために、まず、電源状態推定手段（図１のタグ電源ＯＮ／ＯＦＦ状況算出手段１と制御部４に相当）によって、検知対象領域内における検知対象の移動に伴う送信装置（タグ）の電源起動状態を推定する。

次に、状態推定手段（図１の衝突回避プロトコル動作模擬手段２と制御部４に相当）によって、前記推定されたタグの状態（電源起動状態等）と前記送信装置の返答等の動作履歴とに基づいて、移動に伴う送信装置の状態（待機状態、返答停止状態等）を推定する。また、動作推定手段（図１の衝突回避プロトコル動作模擬手段２と制御部４に相当）によって、読取命令に対する返答等の動作を、推定された送信装置の状態に基づいて判断する。

ここで、送信装置の動作の一例として、読取装置からの命令が送信装置からの返答を要求するものである場合について概説する。この場合、電源状態推定手段によって推定された送信装置の電源起動状態と送信装置の返答履歴（既に読取装置に対して返答しているか否か）とから推定された送信装置の状態に基づいて送信装置が返答するか否かを判断する。詳細は、以下の実施例１〜４に記載する。

実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態の概略を示す機能ブロック図である。本実施の形態のシステムは、実際の運用環境における固有のＩＤを送信する機能を持つ送信装置であるタグの読み取り状況を推定するシステムである。本システムは、図１に示すように、タグ電源ＯＮ・ＯＦＦ状況算出手段１と、衝突回避プロトコル動作模擬手段２と、タグ状態パラメータ３と、制御部４と、メモリ５とを含んで構成される。

タグ電源ＯＮ・ＯＦＦ状況算出手段１は、タグが移動開始点（始点）から移動終了点（終点）まで移動する間の受信電力の変動具合をシミュレーションまたは実測によって求めた結果と、タグが電源ＯＮとなるために必要な受信電力の最小値（受信感度）とを用いて、タグ移動範囲内でのタグ電源起動状況（タグの電源ＯＮとなる場所とＯＦＦとなる場所の状況、タグ電源ＯＮ・ＯＦＦ状況）を算出する機能を有す。衝突回避プロトコル動作模擬手段２は、評価対象となるＲＦＩＤシステムが導入する衝突回避プロトコルの動作を模擬する機能を有す。タグ状態パラメータ３は、各タグの状態を表すパラメータである。制御部４は、前記タグ電源ＯＮ・ＯＦＦ状況算出手段１と前記衝突回避プロトコル動作手段２とを制御するＣＰＵであり、メモリ５は、このＣＰＵの作業用メモリとして機能するほか、タグ状態パラメータ３を格納することも可能であり、また、本発明のプログラムを格納することも可能である。

図２は、本実施例における図１の動作の概略を示すフローチャートである。本システムでは、まずユーザによって計算条件が指定される（ステップ１０）。ここでいう計算条件には、たとえば評価対象とするＲＦＩＤシステムのリーダアンテナの送信出力、アンテナパターン、設置位置と設置形態、読み取り装置であるリーダの受信特性、タグの枚数、貼付場所、貼付対象物品、タグの受信特性、移動速度、移動範囲、周辺レイアウト情報などが含まれる。

ここで、リーダの受信特性には、リーダにおける受信電力に対するビット誤り率の特性などが含まれる。また、タグの受信特性には、タグにおける受信電力に対するビット誤り率の特性や、タグの電源がＯＮとなるために必要な受信電力（受信感度）や、タグに電源が供給されないことによってタグの電源がＯＦＦとなるまでの時間（電源リフレッシュ時間）などが含まれる。多くの場合、これらの条件は本発明の読み取り状況推定システムの入力インターフェースを通じて、ユーザにより指定される。ただし、実施の形態によっては上述したすべての条件が必要ではないので、ステップ１０において上述した全ての条件が入力されなくてもよい。

次に、タグ電源ＯＮ・ＯＦＦ状況算出手段１を用いて、タグが始点から終点まで移動する間の受信電力の変動具合を決定論的なシミュレーションまたは統計論的アプローチ、あるいは実測によって求めた結果と、ステップ１０で指定されたタグ受信感度とタグ電源リフレッシュ時間とを用いて、前記タグ移動範囲内でのタグ電源ＯＮ・ＯＦＦ状況を算出する（ステップ２０）。このステップ２０の動作は、図示せぬ状態推定手段によって行われる。前記受信電力の変動具合を決定論的なシミュレーションによって求める場合、ステップ１０で指定された計算条件のうち、リーダアンテナの送信信号出力、アンテナパターン、設置位置と方向、タグの貼付場所、貼付対象物品、移動範囲、周辺レイアウト情報などが用いられる。

さらに、リーダアンテナからタグ移動範囲の各点における電波の伝搬状況を決定論的な電波伝搬推定法によって推定し、リーダアンテナからタグ移動範囲の各点に至る伝搬パスを位相を考慮して合成することにより、各点における受信電力を算出することができる。ここで用いられる決定論的な電波伝搬推定法としては、たとえばレイトレーシング法が用いられる。

前記受信電力の変動具合を統計論的アプローチによって求める場合、ステップ１０で指定された計算条件のうち、リーダアンテナの送信信号出力、アンテナパターン、設置位置と方向、タグの貼付場所、貼付対象物品、移動範囲、周辺レイアウト情報などが用いられる。

さらに、リーダアンテナからタグ移動範囲までの見通し状況などを判定し、レイリー分布やライス分布の各パラメータを決定する。読み取り対象となるタグが複数枚存在する場合には、図７に示すように、それぞれのタグに対して個別に電源ＯＮ・ＯＦＦ状況を算出する。次に、衝突回避プロトコル動作模擬手段２と、ステップ２０で算出したタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況とを用いて、タグが始点から終点まで移動する間の読み取り動作を推定する（ステップ３０）。このステップ３０の動作は、図示せぬ動作推定手段によって行われる。

ステップ３０では、衝突回避プロトコルのコマンドに対して、当該コマンドがタグで処理される最中でのタグの電源ＯＮ・ＯＦＦ状況によって、当該コマンドに対するタグの動作や、それぞれのタグに与えられた「状態」を適宜変化させる。

ステップ３０の詳細なフローチャートを図５に示す。ここで、Ｚはその時点でのタグの位置を表すパラメータである。まず、タグ位置Ｚを、タグ移動開始後の最初のコマンドが受信される場所（Ｚ＿０）までインクリメントする（ステップ３１０）。Ｚ＿０などのタグの移動距離は、リーダのコマンド送信のタイミングと、ステップ１０で指定された移動速度から算出可能である。

次に、リーダからのコマンドが、応答が衝突しないようにする為の取り決めである衝突回避プロトコルの動作を模擬する衝突回避プロトコル動作模擬手段２の規定に準じて決定される。衝突回避プロトコルの一例としては、読取装置（リーダ）からの応答要求に対して複数のタグが識別子を応答した場合に、これらのタグを複数のグループに分け、その中の１つのグループに対してのみ再度応答要求を行うことが考えられる。

また、タグ側での当該コマンドの処理が終了するまでのタグの移動距離ｚをＺに付加する（ステップ３２０）。ここで、当該コマンドの処理とは、当該コマンド信号を受信する処理と、当該コマンドがタグに対してなんらかの動作を促す場合にはその動作処理とが含まれる。

次に、タグの位置Ｚがタグの始点から終点までの距離であるＺ＿ｔｏｔａｌを超えたか否かを判定し（ステップ３３０）、ステップ３３０の判定がＮＯ（ＺがＺ＿ｔｏｔａｌと同じかまたはそれ以上）であれば、タグはすでに終点に達したことになるので、ステップ３０の処理を終了する。

ステップ３３０の判定がＹＥＳ（ＺがＺ＿ｔｏｔａｌ未満）であれば、おのおののタグに対してステップ３４０〜３６０（３７０）の処理を行う。

まず、ステップ２０で算出したタグ電源ＯＮ・ＯＦＦ状況を用いて、対象とするタグが距離ｚ移動中に常に電源ＯＮであったか否かを判定する（ステップ３４０）。

ステップ３４０の判定がＹＥＳ（距離ｚ移動中に対象タグは常に電源ＯＮ）の場合、その時点でタグ状態パラメータ３に格納されているタグの状態（送信停止状態や待機状態等）とステップ３２０でのリーダのコマンドの内容に応じて、衝突回避プロトコル動作模擬手段２に規定されたタグからの応答が衝突しないようにするために取り決められた約束事に準じてタグの動作が決定される（ステップ３５０）。

さらに、対象とするタグが距離Ｚ＿ｉｎｔ移動中に常に電源ＯＮであったか否かを判定する（ステップ３６０）。Ｚ＿ｉｎｔは、当該コマンドの処理終了後から次のコマンドの先頭を受信するまでのタグの移動距離を表す。

ステップ３６０での処理がＹＥＳ（距離Ｚ＿ｉｎｔ移動中に対象タグは常に電源ＯＮ）の場合、当該タグに対する処理を終了する。

ステップ３４０の判定がＮＯ（距離ｚ移動中に対象タグが電源ＯＦＦになる状況あり）の場合や、ステップ３６０の判定がＮＯ（距離Ｚ＿ｉｎｔ移動中に対象タグが電源ＯＦＦになる状況あり）の場合、電波状況の変化に応じてタグの状態を変化させる（ステップ３７０）。具体的には、いかなる状態にあるタグも、いったん電源がＯＦＦになった後にＯＮになると、電源起動後の初期状態に戻る。その後、当該タグに対する処理を終了する。

ステップ３４０〜３６０（３７０）の処理を、対象とする全てのタグに対して行い、その結果を受けてタグの読み取り状況を更新する（ステップ３８０）。たとえば、当該コマンドがタグに対する返答を要求するコマンドで、複数枚のタグのうちステップ３４０〜３６０（３７０）の処理でＩＤを返答したタグが１枚のみであった場合、当該タグの読み取り状況を“読み取り済み”として、図示せぬタグ返答済み状態管理手段に追加する。複数枚のタグのうちＩＤを返答したタグが多数枚ある場合には、当該読み取り処理ではタグ同士の衝突があったとみなし、タグ読み取り状況は更新しない。その後、当該Ｚ＿ｉｎｔをＺに付加し（ステップ３９０）、ステップ３２０まで戻る。

以下にステップ３２０〜３８０について、図８を用いて具体的に説明する。いま、読み込み対象タグとしてタグＡ、Ｂの２枚のタグがある場合を考える。タグＡはＩＤ返答を待機している状態で、リーダから当該タグに対してＩＤ返答の要求があればすぐにＩＤを返答できる状態であるとする。

一方、タグＢは既にリーダでの読み込みが行われたため、ＩＤ返答を停止している状態であるとする。また、タグＡはコマンド実行中に常に電源がＯＮであったが、タグＢはコマンド受信中に一時的に電源がＯＦＦになる状況があったとする。ステップ３２０で規定されたコマンドとして、全タグに対してＩＤ返答を要求するコマンドが与えられ、当該コマンド終了時でもタグ位置は終点に達しない（ステップ３３０の判定はＹＥＳ）とする。

以上の条件においては、タグＡはステップ３４０の判定がＹＥＳとなりステップ３５０にてタグの動作として、リーダからのコマンドに応じて、ＩＤを返答の動作を行う。その後、ステップ３６０の判定もＹＥＳとなる。一方、タグＢはステップ３４０の判定がＮＯとなるため、ステップ３７０において状態が電源起動後の初期状態に変更される。ここで、初期状態には二通りの解釈があり、一つ目は、待機状態と同義との解釈である。また、二つ目の解釈では、初期状態はタグの電源がＯＮとなった直後の状態を示し、その後、リーダから待機状態に遷移する旨のコマンドを受信すると待機状態に遷移する状態を言う。

また、図８に“ＩＤ認識正常終了”という状態を記載している。タグはこの状態のときにリーダから返答停止を要求するコマンドを受信すると“返答停止状態”に遷移する。

２枚のタグについてステップ３４０〜３６０（３７０）の処理が終わると、ステップ３８０でタグの読み取り状況が更新され、図示せぬタグ状態管理手段に記憶される。この例では、タグＡが読み取り済みタグとして追加される。

本実施例では、ステップ３０の読み取り動作の推定において、一つのコマンドの処理区間（ｚ）を解析の単位（図５におけるステップ３２０からステップ３９０までのループ）としているが、本発明の実施の形態としては、他の解析単位を用いても問題ない。

例えば、リーダコマンド信号やタグ信号の１ビットの処理区間を解析単位とし、読み取り処理を１ビットずつ実行してもよい。

本発明の実施例２について図面を参照しつつ説明する。前記した実施例１では、リーダとタグ間の通信障害の原因として、リーダからの電力供給が十分でないことによってタグの電源がＯＦＦになる効果のみを考慮している。実施例２では、リーダとタグ間の通信障害の原因として、タグの電源がＯＮになった場合でも生じる受信誤りによる効果も考慮するものである。ここでの受信誤りは、タグ側とリーダ側の双方が対象となる。

本実施例の概略を示す機能ブロック図は図１に示すとおりであり、その内容は実施例１で説明したとおりである。また、図１の動作の概略を示すフローチャートは図２に示すとおりであり、その内容は実施例１で説明したとおりである。

本実施例におけるステップ３０の詳細なフローチャートを図６に示す。本実施例では、ステップ３４０の判定がＹＥＳであった場合、信号受信に誤りがあるか否かを判定する処理が追加される（ステップ３４５）。ここでの受信誤り判定は、タグ側とリーダ側の双方が対象となる。タグ側の受信誤りは、リーダのコマンド信号の変調方式と、リーダからタグに至るリンクバジェットをもとに算出される受信電力とを用いて、タグでの受信電力に対するビット誤り率の特性をもとに計算される。リーダ側の受信誤りは、タグ返答信号の変調方式と、リーダからタグを反射してリーダに至るリンクバジェットをもとに算出される受信電力とを用いて、リーダでの受信電力に対するビット誤り率の特性をもとに計算される。

また、特にリーダ側での受信誤り判定においては、リーダアンテナで受信される干渉電力量なども考慮することが好ましい。リーダアンテナで受信される干渉電力量は、ステップ１０においてあらかじめユーザによって指定されても良いし、周辺のシステム設置状況と周辺レイアウトから電波伝搬推定法を用いて求めても良い。ステップ３４５での判定がＮＯであれば、実施例１と同様にステップ３５０のタグ動作の処理を行う。ステップ３４５での判定がＹＥＳであれば、ステップ３６０へ移る。

本実施例では、ステップ３０の読み取り動作を推定において、一つのコマンドの処理区間（ｚ）を解析の単位（図５におけるステップ３２０からステップ３９０までのループ）としているが、本発明の実施の形態としては、他の解析単位を用いても問題ない。例えば、リーダコマンド信号やタグ信号の１ビットの処理区間を解析単位とし、読み取り処理を１ビットずつ実行してもよい。

本発明の実施例３について図面を参照しつつ説明する。本実施例では、実施例１または実施例２の読み取り状況推定を、計算条件を変えながら所定の回数実行することにより、平均的な読み取り特性を算出するものである。

本実施例の概略を示す機能ブロック図は図１に示すとおりであり、その内容は実施例１で説明したとおりである。

本実施例の概略を示すフローチャートを図３に示す。本実施例のステップ１０〜３０は、実施例１または実施例２における動作と同様であり、その内容は実施例１または実施例２で説明したとおりである。ただし、ステップ１０においては、あらかじめステップ２０〜３０での計算回数が与えられる。ステップ３０の詳細フローチャートとしては、実施例１（図５）で示した形態でも、実施例２（図６）で示した形態でも構わない。本実施例のステップ４０では、ステップ２０〜３０の計算が、所定の計算回数分実行されたか否かを判定する。ステップ４０での判定がＮＯ（所定の計算回数未実行）の場合、計算条件を更新し、再度ステップ２０〜３０の計算を行う（ステップ５０）。ステップ５０で更新する計算条件としては、利用環境の中で確定的に定まらないパラメータを更新対象とする。たとえば評価場所の周辺で人間が動いていることを想定し、タグの受信電力の変動具合を変更する。またはタグの受信感度のばらつき具合を考慮し、タグの受信感度を変更する。ステップ４０での判定がＹＥＳ（所定の計算回数実行済み）の場合、それまでの各試行での読み取り特性の平均的な値を求める（ステップ６０）。

本実施例では、あらかじめ所定の計算回数を定めておくものであるが、計算開始時にはとくに所定の計算回数を定めずに、平均的な特性が十分に収束した段階で計算を終了させても良い。具体的には、ステップ１０〜３０とステップ６０を繰り返し実行し、ステップ６０で求まる平均的な特性が十分に収束したか否かを判断し、十分に収束したと判断される場合には計算を終了する。十分に収束したと判断されない場合には計算条件を更新して再度ステップ１０〜３０とステップ６０を実行する。

実施例１〜３による読み取り状況推定システムは、ステップ１０で指定される計算条件のうち、ユーザによって指定されるものに関しては、これらを入力するための入力ボックスを有す。また、読み取り状況推定の結果として、各試行において読み取りが行われたタグと行われなかったタグが、それらの貼付場所や状況と共に視覚的に表示されたり、読み取り率（読み取り対象となるタグの総数に対する読み取られたタグの総数）が表示されたりする。

本発明の実施例４について図面を参照しつつ説明する。本実施例では、実施例３の平均的な読み取り状況推定結果が、あらかじめ指定された範囲内に収まるように計算条件を更新していくものである。本実施例により、ユーザの所要特性を満たすためのシステム設計指針や運用指針の導出を自動的に行うことができる。

本実施例の概略を示す機能ブロック図は図１に示すとおりであり、その内容は実施例１で説明したとおりである。

本実施例の概略を示すフローチャートを図４に示す。本実施例のステップ１０〜６０は、実施例３における動作と同様であり、その内容は実施例１〜実施例３で説明したとおりである。ただし、ステップ１０においては、読み取り状況の所要特性が与えられる。本実施例では、平均読み取り率の所要値（ＤＲ＿０）とその許容幅（ＤＲ＿ｍ）が与えられている。ステップ３０の詳細フローチャートとしては、実施例１（図５）で示した形態でも、実施例２（図６）で示した形態でも構わない。本実施例のステップ７０では、ステップ２０〜６０で計算された平均読み取り率（ＤＲ）が、所要値ＤＲ＿０に対して許容幅以内に収まっているか否かを判定する。ＤＲがＤＲ＿０＋ＤＲ＿ｍよりも大きければ、計算条件を強化する（ステップ８０）。ステップ８０で更新する計算条件としては、評価対象となるＲＦＩＤシステムの設計指針や運用指針に関するパラメータが更新対象となる。

その例として、タグの移動速度を速くする、タグの枚数を多くする、リーダアンテナの出力パワーを下げるなどが考えられる。実際にどのパラメータを更新していくかは、ユーザの設計ポリシーや運用ポリシーに依存する。たとえば、運用状況から一括して読み取るタグの枚数は変更できないが、フォークリフトの速度は変更が可能という場合は、タグの移動速度を変更対象とすればよい。

また、複数のパラメータに変更可能範囲と優先度を設けることにより、複数のパラメータを変更対象とすることもできる。ＤＲがＤＲ＿０−ＤＲ＿ｍよりも小さければ、ステップ８０とは逆に計算条件を緩和する（ステップ８２）。ステップ８２で更新する計算条件としては、変更可能なパラメータのうち、ステップ５０で変更対象となるパラメータ以外が更新対象となる。

たとえば、ステップ８０で用いたシステムの設計指針や運用指針に関するパラメータのほか、衝突回避プロトコルのパラメータのうちユーザが設定可能なパラメータが更新対象として含まれる。ステップ８２においては、できるだけ設計ポリシーや運用ポリシーに影響しないパラメータを更新対象とすることが好ましい。これらのパラメータだけでは所要の性能が満たせない場合は、設計ポリシーや運用ポリシーに影響するパラメータを更新対象とするが、実際にどのパラメータを更新していくかは、ユーザの設計ポリシーや運用ポリシーに依存する。

たとえば、運用状況から一括して読み取るタグの枚数は変更できないが、フォークリフトの速度は変更が可能という場合は、タグの移動速度を変更対象とすればよい。また、複数のパラメータに変更可能範囲と優先度を設けることにより、複数のパラメータを変更対象とすることもできる。ＤＲがＤＲ＿０−ＤＲ＿ｍとＤＲ＿０＋ＤＲ＿ｍとの間に収まっている場合は、計算を終了し、その時点での計算条件をユーザの所要特性を満たすためのシステム設計指針や運用指針として表示する（ステップ８４）。

実施例４による読み取り状況推定システムは、ステップ１０で指定される計算条件のうち、ユーザによって指定されるものに関しては、これらを入力するための入力ボックスを有す。さらにユーザの所要特性を入力するためのボックスを有す。また、読み取り状況推定の結果として、ユーザの所要特性を満たすためのシステム設計指針や運用指針として、たとえばアンテナの最適な配置位置や、タグ移動速度の上限値、タグ枚数の上限値などが表示される。

以上説明した本発明によれば、パッシブＲＦＩＤシステムを導入する際、実際の運用環境での読み取り特性が推定されることにより、実際の運用環境において、要求性能を実現するためのアンテナ設置場所最適化やプロトコルパラメータ最適化などの設計指針や、タグの枚数や移動速度の上限などの運用指針を明確にするといった用途に適用できる。また、タグの受信感度のばらつき具合などに対するシステムサイドからの要求仕様を明確にするといった用途にも適用できる。さらには、パッシブＲＦＩＤに対するさまざまなシステム性能改善技術に対して、その定量的な効果を明確にすることにより、これら技術の最適形態を導出するといった用途にも適用可能である。

以上の説明では、状態推定手段または動作推定手段は、その動作をハードウェア的に実現することを前提として説明した。しかし、上述した各手段を実行するプログラムをコンピュータ装置で実行することにより、ソフトウェア的に実現することもできる。このソフトウェアプログラムは、例えば、磁気ディスク、半導体装置記憶装置その他の記録媒体に保持され、その記録媒体からコンピュータ装置に読み込まれ、その動作を制御することにより上述した機能を実現することも可能である。

本発明の実施の形態の概略機能ブロック図である。 本発明の第１または第２の実施例の動作の概略を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施例の動作の概略を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施例の動作の概略を示すフローチャートである。 本発明のステップ３０の動作の詳細を示すフローチャートである。 本発明のステップ３０の動作の詳細を示すフローチャートである。 本発明のステップ２０を説明するための図である。 本発明のステップ３０を具体的に説明するための図である。

符号の説明

１ タグ電源ＯＮ・ＯＦＦ状況算出手段
２ 衝突回避プロトコル動作模擬手段
３ タグ状態パラメータ
４ 制御部（ＣＰＵ）
５ メモリ

Claims (19)

1. 送信装置が付された検知対象を検知すべき検知領域内における前記検知対象の移動に伴う前記送信装置の電源起動状態を推定する電源状態推定手段と、
   前記推定された送信装置の電源起動状態と前記送信装置の動作の履歴とに基づいて、移動に伴う前記送信装置の状態を推定する状態推定手段と、
   命令に対して前記送信装置の動作をこの送信装置の状態に基づいて判断する動作推定手段と、
   を有することを特徴とする推定システム。
2. 前記動作推定手段は、返答要求命令に対して返答した送信装置が１つの場合、この送信装置を識別可能と判断することを特徴とする請求項１に記載の推定システム。
3. 前記動作推定手段は、返答要求命令に対して返答した送信装置が２つ以上ある場合、送信装置を識別不可能と判断することを特徴とする請求項１または２に記載の推定システム。
4. 前記動作推定手段は、送信装置が識別不可能と判断した場合に、返答が衝突しないようにする為の取り決めである衝突回避プロトコル動作模擬手段に基づいて命令の種類を決定することを特徴とする請求項３に記載の推定システム。
5. 前記動作推定手段が所定の回実行した結果に基づいて、平均的な送信装置の返答状況を推定する手段を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の推定システム。
6. 前記平均的な送信装置の応答状況が、所定の範囲に収まるようにすることを特徴とする請求項５に記載の推定システム。
7. 前記動作は、命令に対する前記送信装置の返答であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかの請求項に記載の推定システム。
8. 送信装置が付された検知対象を検知すべき検知領域内における前記検知対象の移動に伴う前記送信装置の電源起動状態を推定する電源状態推定手段と、
   前記送信装置の電源起動状態に基づいて、命令に対する前記送信装置の返答の衝突状態を推定する衝突状態推定手段と、
   を有することを特徴とする推定システム。
9. 送信装置が付された検知対象を検知すべき検知領域内における前記検知対象の移動に伴う前記送信装置の電源起動状態を推定しておく電源状態推定ステップと、
   前記推定された送信装置の電源起動状態と前記送信装置の動作の履歴とに基づいて、移動に伴う前記送信装置の状態を推定する状態推定ステップと、
   命令に対して前記送信装置の動作をこの送信装置の状態に基づいて判断する動作推定ステップと、
   を有することを特徴とする推定方法。
10. 前記動作推定ステップは、返答要求命令に対して返答した送信装置が１つの場合、この送信装置を識別可能と判断することを特徴とする請求項９に記載の推定方法。
11. 前記動作推定ステップは、返答要求命令に対して返答した送信装置が２つ以上ある場合、送信装置を識別不可能と判断することを特徴とする請求項９または１０に記載の推定方法。
12. 前記動作推定ステップは、送信装置が識別不可能と判断した場合に、返答が衝突しないようにする為の取り決めである衝突回避プロトコル動作模擬手段に基づいて命令の種類を決定することを特徴とする請求項１１に記載の推定方法。
13. 前記動作推定ステップを所定回数実施し、その推定結果から平均的な送信装置の返答状況を推定することを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれかの請求項に記載の推定方法。
14. 前記平均的な送信装置の返答状況が、所定の範囲に収まるようにすることを特徴とする請求項１３に記載の推定方法。
15. 前記動作は、命令に対する前記送信装置の返答であることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれかの請求項に記載の推定方法。
16. 送信装置が付された検知対象を検知すべき検知領域内における前記検知対象の移動に伴う前記送信装置の電源起動状態を推定しておく電源状態推定ステップと、
    前記送信装置の電源起動状態に基づいて、命令に対する前記送信装置の返答の衝突状態を推定する衝突状態推定ステップと、
    を有することを特徴とする推定方法。
17. 送信装置が付された検知対象を検知すべき検知領域内における前記検知対象の移動に伴う前記送信装置の電源起動状態を推定しておく電源状態推定処理と、
    前記推定された送信装置の電源起動状態と前記送信装置の動作の履歴とに基づいて、移動に伴う前記送信装置の状態を推定する状態推定処理と、
    命令に対して前記送信装置の動作をこの送信装置の状態に基づいて判断する動作推定処理と、
    を情報処理装置に実行させることを特徴とする推定プログラム。
18. 前記動作は、命令に対する前記送信装置の返答であることを特徴とする請求項１７に記載の推定プログラム。
19. 送信装置が付された検知対象を検知すべき検知領域内における前記検知対象の移動に伴う前記送信装置の電源起動状態を推定しておく電源状態推定処理と、
    前記送信装置の電源起動状態に基づいて、命令に対する前記送信装置の返答の衝突状態を推定する衝突状態推定処理と、
    を情報処理装置に実行させることを特徴とする推定プログラム。

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