JP4810811B2

JP4810811B2 - 入退場管理システム

Info

Publication number: JP4810811B2
Application number: JP2004254928A
Authority: JP
Inventors: 孝服部; 敬喜山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: JP2006072672A

Description

この発明は、ＲＦＩＤシステムにおいて、リーダ/ライタ（質問器）と固定タグと移動タグの組合せで移動タグの所持者の利便性を向上させるとともにセキュリティ機能を高めた入退場管理システムに関するものである。

従来、特にＵＨＦ帯の変調反射技術を用いたＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムにおいては、ＨＦ帯の電磁誘導を利用した非接触ＩＣカードよりも質問器であるリーダ／ライタ（以下、Ｒ／Ｗと呼ぶ）と応答器であるタグ間の通信可能距離が長いため、１つのタグが同時期に複数のＲ／Ｗに読まれてしまう可能性が非常に高く、入退場管理システム等に用いる場合には、タグを所持している人間がどのゲートに対して入場しようとしているのか、或いは入場の意思があるのかを機械的に判断することが通信距離の短い非接触ＩＣカードを用いたシステムに比べて容易ではなかった。

この入場意思の確認や意図しないＲ／Ｗでの反応回避の課題に関しては、ＨＦ帯の電磁誘導を利用した非接触ＩＣカードを用いたシステムの場合、例えば、特許文献１で挙げられているようなアンテナの設置方法で回避するものや、非特許文献１で挙げられているような通信のための出力を絞り非接触ＩＣカードを保持している人間にＲ／Ｗにタッチしてもらうような方法があり、またＵＨＦ帯のＲＦＩＤ利用の場合にも非特許文献２で挙げられているような大きなゲートで他のゲートからの影響を抑えようとするものなどがある。
特開平８−１３８００６（第２図） "Ｓｕｉｃａ自動改札機の通り方"インターネット＜ＵＲＬ：http://www.jreast.co.jp/suica/use/pass/pass01.html＞ "self service checkout counters"インターネット＜ＵＲＬ：http://trolleyscan.com/brander7.html＞

しかしながら、上記アンテナの設置方法や大きなゲートを用いる方法ではスペースの問題など設置可能な条件が限定され、設置コストが大きくなるという問題があった。
また、出力を絞ってしまうのでは通信可能距離が長いというＵＨＦ帯ＲＦＩＤの持つメリットを全く活かせないという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コスト増を招く大掛かりなゲート等を用いることなく、非接触ＩＣカードよりも長距離通信が可能な特性を活かし、使用者がタグを手に持ってＲ／Ｗにかざしたりタッチするような行為を不要とし、例えば、首からさげておくだけで入退場が可能となるような、使用者の利便性向上を可能とする質問器（Ｒ／Ｗ）および応答器（タグ）、または、これらを用いて実現する入退場管理システムを得ることを目的とする。

この発明に係る入退場管理システムは、互いに隣接する第１および第２のゲートを有し、第１のゲートに設けられた第１の質問器と、第２のゲートに設けられた第１の質問器とは異なる第２の質問器と、第１のゲートにおいて第１の質問器と対向する側に、第１の質問器と通信可能な位置であって、かつ、第２の質問器の通信可能な範囲外に設けられ第１の質問器との間で通信を行う第１の固定応答器と、第２のゲートにおいて第２の質問器と対向する側に、第２の質問器と通信可能な位置であって、かつ、第１の質問器の通信可能な範囲外に設けられ第２の質問器との間で通信を行う第２の固定応答器と、第１および第２の質問器と通信を行う通信手段を有し、第１または第２のゲートを移動する物体と共に移動する移動応答器と、第１の質問器と第１の固定応答器間の通信状態および第１の質問器と移動応答器間の通信状態に基づいて第１のゲートの開閉を制御する第１の制御手段と、第２の質問器と第２の固定応答器間の通信状態および第２の質問器と移動応答器間の通信状態に基づいて第２のゲートの開閉を制御する第２の制御手段と、を備えたものである。

この発明によれば、互いに隣接する第１および第２のゲートを有する入退場管理システムにおいて、第１のゲートは、第１の固定応答器を第１の質問器と通信可能な位置であって、かつ、第２の質問器とは通信できない位置に設け、第１の質問器と第１の固定応答器間の通信状態および第１の質問器と移動応答器間の通信状態に基づいて第１のゲートを開閉制御する第１の制御手段を備え、第２のゲートは、第２の固定応答器を第２の質問器と通信可能な位置であって、かつ、第１の質問器とは通信できない位置に設け、第２の質問器と第２の固定応答器間の通信状態および第２の質問器と移動応答器間の通信状態に基づいて第２のゲートを開閉制御する第２の制御手段を備えたことにより、隣接する各ゲートを大きな壁面で分離しなくても、他のゲートからの影響を抑制できる入退場管理システムを得ることができる。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る入退場システムの正面図、図２はこの実施の形態１に係る入退場システムの平面図、図３はこの実施の形態１に係る質問器の構成図、図４はこの実施の形態１に係る固定される応答器（以下、固定タグと呼ぶ）の構成図、図５はこの実施の形態１に係る移動する応答器（以下、移動タグと呼ぶ）の構成図、図６はこの実施の形態１に係る機器が持つ識別子のフォーマット、図７はこの実施の形態１に係る機器間で行われる通信で用いられるタイムスロットの構成図である。

図１および図２（ｂ）において、入退場システムは、質問器１０、１１、質問器１０の通信可能範囲２０内に存在し質問器１０のみと通信可能な固定タグ３０、質問器１１の通信可能範囲２１内に存在し質問器１１のみと通信可能な固定タグ３１、固定タグ３０が設置される壁面４０と質問器１０が設置される壁面４１とで構成されるゲート４００、固定タグ３１が設置される壁面４１と質問器１１が設置される壁面４２で構成されるゲート４０１、移動タグ６０、６１から構成される。この移動タグ６０、６１はゲート４００、４０１を通過しようとしている人５０または５１が胸にぶら下げゲート４００を通過する場合にゲート４００に設置されている質問器１０のみならず隣のゲート４０１に設置されている質問器１１とも通信が可能である状況も発生する可能性がある。

また、図３において、質問器１０または１１は個別に設定される質問器識別子７１０を有し、質問器からタグ（固定タグまたは移動タグの両方を指す）に向けて存在を問合せるためのなどの通信フレーム（図示せず）を送出するための送信手段１０１、固定タグまたは移動タグからの応答フレーム（図示せず）を受信するための受信手段１０２、送信手段１０１から送出された問合せの通信フレーム（ポーリング）に対して正しく応答フレームが返って来たか否かをタグ毎に通信成功率として求める通信成功率検出手段１０３、通信成功率検出手段１０３からの情報を基に各タグの存在または通過などの状況を解釈する解釈手段１０４、解釈手段１０４からの情報に従って送信手段１０１から通信フレームが送出されるときの出力やアンテナの設定、周波数、伝送レートなどの通信パラメータを設定する通信パラメータ設定手段１０５、応答を期待するタグの識別子の一部を指定するオフセット指定手段１０６、タグにおいて何回通信フレームが受信出来たら応答フレームを返すかを指定する指定回数設定手段１０７、タグからの応答のタイムスロットの範囲を指定するタイムスロット指定手段１０８、予め設定手段（図示せず）によって通信対象となるタグや通信対象とならないタグの識別子を任意数保持し、また、直近に行われた通信で正しく応答があったタグの識別子を任意数保持するためのキャッシュ手段１０９、質問器識別子７１０およびキャッシュ手段１０９の内容および解釈手段１０４やオフセット指定手段１０６や指定回数設定手段１０７やタイムスロット指定手段１０８からの情報に従って通信フレームを決定する通信フレーム生成手段１１０、通信にインターバルを設けるためのインターバルカウンタ１１１を備えている。

また、図４において、応答器である固定タグ３０または３１は個別に設定される固定タグ識別子７２０、応答フレームを送出するための送信手段３０１、通信フレームを受信するための受信手段３０２、受信手段３０２で通信フレームを受信した回数または通信フレーム内の質問器識別子７１０の値毎に受信した回数をカウントする計測手段３０３、赤外線、圧力、光、音などのセンサを用いた人感センサ（図示せず）からの情報を受取るセンサインターフェース３０４、質問器からの照射電波によって動作可能となった時点で計測手段３０３でのカウント処理などを初期化するリセット手段３０５、通信フレームによって指定されたオフセットと自分の持つ固定タグ識別子７２０とを比較するオフセット比較手段３０６、通信フレームによって指定された指定回数を保持する指定回数保持手段３０７、通信フレームによって指定された応答のタイムスロットの範囲を保持するタイムスロット保持手段３０８、予め設定手段（図示せず）によって応答対象となる質問器の識別子を任意数保持し、また通信フレームによって指定された応答対象となる質問器の識別子を任意数保持する質問器識別子保持手段３０９、固定タグ識別子７２０および質問器識別子保持手段３０９の内容および計測手段３０３やオフセット保持手段３０６や指定回数保持手段３０７やタイムスロット保持手段３０８やセンサインターフェース３０４からの情報に従って応答の可否および応答フレームの内容を決定する応答判定手段３１０を備えている。

また、図５において、応答器である移動タグ６０は、個別に設定される移動タグ識別子７３０を有し、乱数生成手段６０１、乱数生成手段６０１で生成された乱数データを格納する不揮発メモリ６０２、不揮発メモリ６０２から以前に格納された過去の乱数データを任意数読出すためのロード手段６０３、ロード手段６０３によって不揮発メモリ６０２から読出された任意数の過去の乱数データを保持する過去乱数保持手段６０４、質問器からの照射電波によって動作可能となった時点で乱数生成手段６０１等を初期化するリセット手段６０５、乱数生成手段６０１で生成された新たな乱数データと過去乱数保持手段６０４の内容とを比較する乱数比較手段６０６、認証処理や秘匿処理を実行する暗号機能６０７、質問器からの照射電波から動作電力を取出すレクテナ６０８、このレクテナ６０８とは別の電力供給源となるボタン電池６０９、レクテナ６０８から供給される電力では移動タグを動作出来ないと判断した場合にボタン電池６０９からの電力供給に切換える電力判定手段６１０を備えている。移動タグは、固定タグ識別子７２０の代わりに移動タグ識別子７３０を備え、セキュリティ機能を高めるために乱数比較手段６０６の比較結果を応答判定手段３１０へ加味するようにし、図５に示した構成以外は図４に示した固定タグの構成と同様となる。

また、図６において、他のシステムで利用される他システム識別子７００、固定タグおよび移動タグとは別の第３のタグの第３タグ識別子７４０の各々は、それぞれ異なる値を持つオフセットフィールド７０１、７１１、７２１、７３１、７４１を備えている。

また、図７において、質問器およびタグ間で行われる通信で複数のタグが応答を返すためのタイムスロットはスロット＃０８０、スロット＃１８１、スロット＃２８２、スロット＃３８２、スロット＃４８３、…、スロット＃ｋ８ｋ、…、スロット＃ｎ８ｎから構成され、固定タグが応答を返す期間８００はスロット＃０とスロット＃１で構成され、第３のタグが応答を返す期間８０１はスロット＃１とスロット＃２で構成され、セミパッシブ型の移動タグが応答を返す期間８０２はスロット＃２とスロット＃３で構成され、アクティブ型の移動タグが応答を返す期間８０３はスロット＃２とスロット＃３で構成され、パッシブ型の移動タグが応答を返す期間８０４はスロット＃ｋからスロット＃ｎまでの全スロットで構成され、パッシブ型の移動タグにおいて乱数生成手段６０１によって生成された乱数データが不揮発メモリ６０２へ格納されるまでの期間８１０はスロット＃ｋまでの時間を消費する。

ここでまず、通常の入場動作について説明する。図１では、人５０がゲート４００から入場しようとしている状況を示しており、図２では移動タグを所持している人５０と人５１がゲート４００に入場しようとしており、移動タグを所持していない人５２がゲート４０１入場しようとしている状況を示しており、矢印は人の進行方向を示している。本システムの特徴を理解しやすくするために、まず従来の固定タグが設けられていないシステムを図２（ａ）に示す。この図２（ａ）において、質問器１０は通信可能範囲２０を、質問器１１は通信可能範囲２１を常時あるいは数ｍ秒〜数１０ｍ秒の時間間隔で定期的に監視している。そして人５０がゲート４００を通過し、通信可能範囲２０に入ると質問器１０は人５０が胸の辺りに保持しているカード状の移動タグ６０の識別子７３０を読出し図示していない手段により入場を許可するか否かをチェックする。このときゲート４００に入場しようとしている人５１は隣のゲート４０１の質問器の通信可能範囲２１に入るため、この人５１の移動タグ６１の識別子７３０が隣のゲート４０１の質問器１１から読出される。このため、人５１が持つ移動タグ６０でゲート４０１が開き、図２（ａ）のように移動タグを所持しない人５２でもゲート４０１からの入場を許可してしまうという問題が発生する。

そこでこのとき、図２（ｂ）に示すように各ゲートに１台ずつ固定タグを他のゲートからは通信できない位置に設置する。即ち、ゲート４００に固定タグ３０をゲート４０１に固定タグ３１を設置する。そして、質問器１０および質問器１１において、図３の受信手段１０２によって固定タグおよび移動タグを単位時間あたりに複数回同時期に読出すようにし、通信成功率検出手段１０３によってそれぞれのタグとの通信の可否や通信成功率を求め、これに基づいて解釈手段１０４において、例えば、固定タグ３０との通信が困難となっている状態で移動タグ６０との通信が可能であればゲート４００を入退場が許可された人５０が通過しようとしていると判断されるため、図１５の表１を参照することにより、ゲート４００を開くようにゲート回路（図示せず）に指示を出す。また、固定タグ３１との通信が困難となっている状態で応答する移動タグが存在しなければゲート４０１を移動タグを所持しない、即ち、入場許可のない人がゲート４０１を通過しようとしていると判断されるため、図１５の表１を参照することにより、ゲート４０１を開かないようにゲート回路（図示せず）に指示を出す。これにより間違った入場許可を回避することが可能である。

これは、ゲートを通過する人体によるシャドウイングによって、質問器１０と固定タグ３０、または、質問器１１と固定タグ３１の間の通信が遮断または阻害されることを利用するもので、図２（ｂ）において、固定タグ３０はゲート４００を通過する人がいない状況では質問器１０と通信が可能であり、この状況を通信成功率検出手段１０３からの通信成功率に基づいて解釈手段１０４によって判断して、表１を参照することでゲート４００を開かないようにゲート回路（図示せず）に指示を出す。また、人５０の位置に人体が来ると人５０が持つ移動タグ６０が通信可能となる代わりに固定タグ３０の通信状態が劣化し通信成功率が低下したり通信が出来なくなる状況を通信成功率検出手段１０３からの通信成功率に基づいて解釈手段１０４によって判断して、表１を参照することでゲート４００を開くようにゲート回路（図示せず）に指示を出す。

また、図２（ｂ）において、ゲート４０１の質問器１１の通信可能範囲２１に隣のゲート４００を通過しようとしている人５１の持つ移動タグ６１が入る状況が考えられるが、この場合も、ゲート４０１に人がいない場合は質問器１１は固定タグ３１を読み取れるので、この状況を通信成功率検出手段１０３からの通信成功率に基づいて解釈手段１０４によって判断し、表１を参照することでゲート４０１を開かないようにゲート回路（図示せず）に指示を出す。また、移動タグを所持しない人５２がゲート４０１の質問器１１の通信可能範囲２１にいる場合には、この移動タグを持たない人５２の人体によって移動タグ６１と質問器１１との通信が遮断または阻害されるが、同時に固定タグと３１と質問器１１との通信も遮断または阻害されるため、この状況を通信成功率検出手段１０３からの通信成功率に基づいて解釈手段１０４によって判断して、表１を参照することにより、ゲート４０１を開かないようにゲート回路（図示せず）に指示を出す。

このように、他のゲートからは通信出来ない位置にそのゲートの質問器と通信可能な固定タグを設け、ゲートを通過する人体によってその通信が遮断または阻害されるように固定タグを設定することにより、通信のための出力を絞ったり、移動タグを質問器にタッチさせたり、大きな壁面でゲートを分離したりすることなく、入退場管理用のゲート群が設置可能となる。

尚、図１および図２では、各ゲートに１台の質問器を設置しているものを紹介しているが、各ゲートには質問器の通信に使用するアンテナ（図示せず）のみを設置し、１つの質問器で複数のゲートに対処するような構成でも同様の効果を得ることが可能である。

次に、細部の構成について説明を行う。
まず、ゲートの設置環境によっては、通信のための出力を絞る必要がある場合が考えられるが、その場合は、例えば、ゲート４０１の場合であれば、質問器１１とこれに対応する固定タグ３１の間の空間を人が通過することになるため、固定タグ３１からの応答の可否を通信成功率検出手段１０３からの通信成功率に基づき、解釈手段１０４で判断しながら通信パラメータ設定手段１０５によって出力を制御し、通信可能範囲２１の範囲を最適化すれば、隣のゲート４００を通過する移動タグとの通信を抑制し、自分のゲートを通過する移動タグのみと通信可能とすることも自動的に可能であり、省電力の観点からもメリットがある。
尚、出力以外にも、アンテナの設定、周波数、伝送レート等も、対応する固定タグとの通信の状況から自動的な設定変更が可能である。

また、人がゲートを通過するときの荷重を圧力センサで検知し、これをセンサインターフェース３０４を持つ固定タグ３０、３１とは異なる固定タグ（図示せず）と接続させ、この図示しない固定タグの情報に基づいて固定タグの応答判定手段３１０において人がゲートを通過していると判断している場合に固定タグ３０、３１からの応答を行わないように制御することで、通信成功率検出手段１０３および解釈手段１０４での処理を簡略化することが可能である。これは、従来の赤外線センサ等の人感センサと組合せた構成と同様になるが、従来の赤外線センサでは必要であった質問器または上位のシステムに別途センサのインターフェースを用意する必要が無く、質問器とタグの間で行われる通信に人感センサの処理または機能を含むことが可能となるため、処理効率的にメリットとなる。

またこのとき、質問器側に指定回数設定手段１０７を、固定タグまたは移動タグ側に質問器識別子保持手段３０９および指定回数保持手段３０７、計測手段３０３を設けることで通信成功率検出手段１０３および解釈手段１０４での処理を簡略化することも可能である。この場合、まず、質問器から通信フレーム生成手段１１０によって質問器識別子７１０と指定回数設定手段１０７からの回数の指定を通信フレームに盛込み、送信手段１０１から送出する。次にこの通信フレームを受信手段３０２で受信したタグは、質問器識別子保持手段３０９および指定回数保持手段３０７に受信した通信フレームの内容を反映させ、以降の通信フレームの受信回数を計測手段３０３でカウントする。そして計測手段３０３で指定回数保持手段３０７に反映された回数分だけカウントした時点で応答判定手段３１０にこの旨を伝える。このように、質問器側から指定された回数分だけ通信フレームを待ってから質問器に対して応答を返すようにすることにより、タグ側からの応答フレームの発生を抑制出来るため、通信効率の向上や質問器側の処理負荷の軽減を図ることが可能になる。

また、質問器にキャッシュ手段１０９を設け、ここへ入場を許可されているタグでないと判断された移動タグの識別子７３０または通信対象でない固定タグの識別子７２０を任意数保持するようにすれば、例えば、許可されてない移動タグと通信が行われた時点で指定回数に充分に大きな値を指定すれば、その分応答を遅らせることができ、ひいては不要な通信を抑止できるので、通信効率の向上や質問器側の処理負荷の軽減を図ることが可能になる。

尚、キャッシュ手段１０９に入場を許可されたタグの識別子７３０を任意数履歴として保持するようにすれば、入場許可を遠隔のセンタ（図示せず）などに毎回問合せて確認する必要がなくなるので効率がよくなる。

受信回数に応じて応答を返す機能は、タグ側の質問器識別子保持手段３０９および指定回数保持手段３０７に予め設定しておいてもよいし、複数の質問器識別子７１０を保持するようにして、質問器が複数隣接して置かれている状況下では、質問器の識別子毎に通信フレームの受信回数をカウントするようにしてもよい。

また、質問器識別子保持手段３０９および指定回数保持手段３０７、計測手段３０３に対してリセット手段３０５から初期化出来るような構成とすれば、例えば、移動タグの場合、受信回数のカウントが質問器との通信可能範囲から外れてまた戻って来るような場合にカウントがし直されることになるため、質問器からの通信フレームの送信間隔から、移動タグがその質問器の通信可能範囲に存在している時間が計測可能である。例えば、ゲートではなく自動ドアで入退場の制御を行うようなシステム（図示せず）において、質問器からの通信フレームの間隔が100msであるとすると、指定回数を10回とすれば移動タグから応答があった時点で移動タグは自動ドアの前に少なくとも１秒存在したことになるため、これを以って、その移動タグを所持している人に自動ドアからの入室の意思があると判断するようなことも容易に実現可能である。

また、図７に示したように、タグの種類によって応答を返すタイムスロット（このタイムスロットは１０〜２０ｍ秒のオーダである）を予め決めておくことにより、例えば、固定タグが応答する期間８００をタイムスロットの最初の方に設定しておけば、通信の初期において、通信成功率検出手段１０３によって固定タグとの通信状態に変化がないと判断された場合には、解釈手段１０４において移動タグが接近して来ていないと解釈出来るので、以降のスロットをキャンセルし、インターバルカウンタ１１１によって次の通信を開始するまでの時間を空けることによって省電力化を図ったり、質問器が隣接して通信に干渉が発生する可能性が高い場合には、その期間を他の質問器の通信に割振ったりするようなことも可能になる。

なお、図７の場合、移動タグに関しては、８０４の期間のように後の方にタイムスロットを設定しているが、これは先に挙げた理由によって固定タグとの通信を優先させるためでもあるが、入退場管理システムの場合、カード状の移動タグの識別子７３０によって移動タグの所持者の入室の可否が判断されることになるため、移動タグには図５に示すような、セキュリティやプライバシのための乱数生成機能や暗号機能が必要となり、これらの機能を実行するために必要となる電力をチャージしたり処理時間をまかなうのに必要な時間を稼いだりするためでもある。このため、パッシブ型の移動タグが応答する期間８０４は、乱数生成手段６０１によって生成された乱数データが不揮発メモリ６０２へ格納されるまでの期間８１０より後置としている。

移動タグが質問器の通信可能範囲に入り、動作可能となった時点で図５のリセット手段６０５によって乱数生成手段６０１が起動されて新たな乱数データが生成されるように構成されている。動作電力をレクテナ６０８のみからまかなうパッシブ型のタグの場合、不揮発メモリ６０２の書換えのための電力消費が大きく、過去に生成された乱数データを乱数種として新たな乱数データを生成するような擬似乱数を採用するのであれば、不揮発メモリ６０２の書換えを保証できないおそれがあり、この場合乱数としての意味がなくなり、セキュリティ的に問題となる。
そこで、不揮発メモリ６０２に任意数の過去の乱数データを格納出来るようにし、これを乱数生成前にロード手段６０３によって過去乱数保持手段６０４へコピーしておき、新たな乱数データが乱数生成手段６０１によって生成され不揮発メモリ６０２に格納された後、再び、ロード手段６０３によって最新の乱数データを読出し、乱数比較手段６０６によって最新の乱数データが過去乱数保持手段６０４の内容と一致するか否かをチェックする。ここで、１つでも一致が確認された場合、擬似乱数が生成されなかったために更新前の乱数がそのまま読み出されたことを意味するので、再度、乱数生成を行い、同時に応答判定手段３１０に一致の旨が伝えられ、以降の質問器からの通信フレームに対して正しく乱数生成がされない限り応答を行わないようにすることで、セキュリティ的に強化を図ることが可能となる。

このとき、移動タグが質問器の通信可能範囲に入って来るタイミングと質問器からの通信が開始されるまでの時間がその都度ばらつくと考えられるため、乱数生成手段６０１は、移動タグが質問器の通信可能範囲に入って動作可能となった時点で動作を開始し、質問器からの通信フレームが認識されるまで動作を続けるようなカウンタで構成してもよく、乱数生成手段を回路コスト的に低コストで実装することが可能である。

また、乱数生成時だけでなく、認証処理や通信または応答フレームの秘匿のための暗号機能６０７での処理も電力消費が大きいと考えられるため、移動タグにボタン電池６０９等のレクテナ６０８以外の電力供給源とレクテナ６０８からの電力供給状態を判定する電力判定手段６１０を用意することによって、レクテナ６０８からの電力供給が低下した場合にボタン電池６０９からの電力供給に切換えるなどセミパッシブ型や、常時ボタン電池６０９から電力供給するアクティブ型のタグとしてもよい。これらの場合、移動タグが質問器との通信可能範囲に存在しない状況でも乱数生成等が前もって可能であるため、図７の８０２や８０３のように８０４の期間より以前に移動タグの応答のためのタイムスロットを設定しても構わない。

尚、固定タグの場合、人感センサ的な用途であるため特にセキュリティ機能は重要ではなく、また、人についてまわるものではなく壁などに固定されるものであるためプライバシに対する考慮も不要であるため、移動タグのように乱数生成手段や暗号機能を持つ必要がなく、タイムスロットの最初で応答が可能であり、また、セミパッシブ型やアクティブ型に比べて低コストとなるパッシブ型のタグで実現可能である。移動タグにおいても、乱数生成手段６０１が物理乱数として生成されるものであれば、乱数種を保持しておくための不揮発メモリ６０２等が不要となるため、この場合には、固定タグ同様にパッシブ型のタグでも構わない。

また、図７において、期間８００は複数のタイムスロットに跨っているが、最初の８０のスロット＃０だけでもよく、期間８０２と期間８０３は重なっているが、分けてもよいし、他の期間８００や期間８０４と重なっても構わない。尚、暗号機能６０７に関しては、ハッシュ関数的に構成することも、共通鍵暗号や公開鍵暗号を使用することも可能であるが、処理時間や使用電力が異なるため、その状況に応じたタイムスロットの設定が必要である。

また、質問器側にタイムスロット指定手段１０８を、固定タグまたは移動タグ側にタイムスロット保持手段３０８を設けることで図７のタイムスロットの構成を固定的でなくダイナミックに変更しながら入退場システムを運用することも可能である。この場合、まず、質問器から通信フレーム生成手段１１０によってタイムスロット指定手段１０８からのタイムスロットの指定を通信フレームに盛込み、送信手段１０１から送出する。次に、移動タグまたは固定タグにおいて、この通信フレームを受信手段３０２で受信すると、応答タイムスロット保持手段３０８に受信した通信フレームの内容を格納し、応答判定手段３１０において、質問器側から指定されたタイムスロットの範囲で応答フレームを返すようにする。タイムスロット保持手段３０８は、リセット手段３０５によって初期化されるようにすれば、移動タグが質問器からの通信可能範囲に存在している間だけ質問器から任意のタイムスロットを指定出来るため、質問器毎に処理数が異なったり、同じ質問器でも時間帯等の条件で処理数が変動するような場合でも、通信効率の向上を図ることが可能となる。また、入場許可のない移動タグと通信が行われた時点で最後のタイムスロットを指定するようにすれば、他の移動タグの処理を優先することが出来、通信効率の向上を図ることが可能である。

これまでの説明において、質問器の識別子７１０、固定タグの識別子７２０、移動タグ７３０の識別子を挙げたが、これらは図６の例に示すように、後述の第３のタグの識別子７４０や他のシステム向けの識別子とオフセットフィールド７０１、７１１、７２１、７３１、７４１の値で区別することが可能である。従って、質問器側にオフセット指定手段１０６を、固定タグまたは移動タグ側にオフセット比較手段３０６を設けることで質問器から応答対象を指定することも可能である。
この場合、まず、質問器において通信フレーム生成手段１１０がオフセット指定手段１０６によって指定されたオフセットを通信フレームに盛込み、送信手段１０１から送出する。次に、タグ（応答器）において、受信手段３０２がこの通信フレームを受信すると、オフセット比較手段３０６が自機の識別子のオフセットと質問器から指定されたオフセットとを比較し、オフセットが一致した場合、或いは、不一致の場合にのみ応答判定手段３１０が応答フレームを生成し、送信手段３０１から送出するようにする。
このように、オフセットフィールドによって、他システムのタグを通信から除外したり、質問器側の都合で通信対象となるタグの種別を特定出来るため、通信効率の向上を図ることが可能となる。
また、このオフセットフィールドによって他システムとの分離を行なう方法は、例えば、同じシステムであっても、セキュリティ機能の有無やセキュリティレベルが混在するような場合に対しても有効であり、この場合、セキュリティレベルを示す内容をオフセットフィールドに設定することにより、そのオフセットの内容に従って、効率よくセキュリティ機能の処理が可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１においては、固定タグを質問器と１対１に対応させ、他の質問器とは通信が出来ない状況の例について説明したが、次に、固定タグが複数の質問器から共有される場合の例について説明する。
図８は、実施の形態２に係る入退場システムの正面図、図９は、実施の形態２に係る質問器および固定タグの構成図、図１０は、実施の形態２に係る固定タグに格納されるデータまたは質問器と固定タグの間で行われる通信で使用されるデータの構成図である。
図８において、壁面４０および４１は、例えば、廊下をはさんで向い合う壁面であり、質問器１０および１１も向い合って設置され、また、固定タグ３０は質問器１０および１１の両者と通信が可能な廊下の床面に設置される。
また、図９において、図３と同符号は同一または相当部分を示す。優先順制御手段１１２は受信手段１０２からの情報に基づいて通信フレーム生成手段１１０および通信パラメータ設定手段１０５を制御して通信の可否と通信フレームの内容を決定する。また、記憶手段３１１は任意のデータを読み書き可能である。

また、図１０において、データのフォーマット９００、９１０、９２０、９３０、９４０は複数の質問器間で通信の優先順を決定するために必要となる通信フレーム内および記憶手段３１１に格納される。また、データフォーマット９００は、質問器の識別子に関する質問器識別情報９０１と、質問器識別情報９０１で示される質問器において単位時間あたりに処理を行った移動タグの処理個数９０２から成り、データフォーマット９１０は、質問器識別情報９０１と、質問器識別情報９０１で示される質問器において現在処理対象になっている移動タグ識別子９０３から成り、データフォーマット９２０は、次に通信を開始してよい質問器の識別情報である次質問器情報９０４と、次に通信を行ってよい時間もしくは通信回数を指定する占有時間情報９０５から成り、データフォーマット９３０は、質問器識別情報９０１と、質問器識別情報９０１で示される質問器において設定されている通信パラメータ情報９０６（図３の通信パラメータ情報と同じ）から成り、データフォーマット９４０は、時刻設定を行うための時刻設定情報９０７から成る。

ここでまず、図８の場合の入場動作について説明する。図８では、人５０が壁面４１側にあるドア（図示せず）から入室しようとしている状況であり、質問器１１において、人５０によって床面に設置されている固定タグ３０との通信が遮蔽または阻害されていることと、人５０が保持している移動タグ６０の識別子７３０の内容から人５０の入場許可を判断する。このとき、移動タグ６０が向いの壁面４０の質問器１０とも通信可能な状況が考えられるが、同時に質問器１０と固定タグ３０の通信も可能であるため、図１５の表１を参照してゲートをドアのロックを解除しないので質問器１０においては、人５０の入場は許可されないことになる。

図８のような設置条件においては、質問器１０および１１が同時期に通信を行うと通信に干渉が発生してシステム全体の処理効率が低下してしまうことが考えられるが、これについては、一般的には、質問器同士を別の通信路を使って連携させて交互に通信を実行したり、質問器にタグからの応答のみでなく他の質問器からの通信フレームを受信出来る手段を用意してＣＳＭＡ（キャリアセンス／マルチアクセス）を行ったりすることによって処理効率の低下を回避するようなことが行われる。

しかしながら、何れもコストの掛かるシステムとなるため、ここでは、複数の質問器から共有される固定タグを用いて複数の質問器の同期や連携を行うことにより低コスト化を図る。以下に、その方式について説明する。
図８において、人５０の入場処理が完了した時点で質問器１１から質問器１０へ通信権の委譲を行う場合には、まず、質問器１１から出力された通信フレームに図１０のフォーマット９２０で示すような次質問器情報９０４のデータと必要に応じて占有時間情報９０５のデータを盛込み、これを固定タグ３０の記憶手段３１１へ書込む。次に、書込んだデータが固定タグ３０からの応答フレームとなるように質問器１１から記憶手段３１１の内容を読出す。このとき、質問器１０は固定タグ３０の応答フレームを受信することが可能であるため、この応答フレームの内容を優先順判定手段１１２で解析し、次質問器情報９０４の内容が自機の質問器識別子７１０を指す場合には、質問器１０が占有時間９０５で指定される期間または通信回数分、次からの通信を実行してよいこととなる。

次質問器情報９０４として用いる値は、次に通信権を与えられる質問器の識別子７１０そのものでも構わないが、例えば、図８のように質問器が２台だけならば、１ビットの情報だけ充分である。また、フォーマット９００のように各質問器での処理負荷の状況が判断出来る情報を、固定タグ３０の応答フレーム経由で質問器１０および１１の間で交換すれば、双方の負荷状況に基づいて優先順判定手段１１２で通信権を割当てる比率や頻度を判断することも可能となる。
また、フォーマット９１０のように現在入退場の処理対象としている移動タグ識別子９０３の情報を交換すれば、通信権が委譲されても移動タグ識別子９０３で示される移動タグは処理対象から外すことが可能であり、フォーマット９３０のように通信パラメータ情報９０６を交換すれば、各質問器と固定タグの相対的な位置関係等を把握することも可能である。また、フォーマット９４０のように時刻設定情報９０７を交換することによって質問器間の同期や連携処理の精度を向上させることも可能である。

このようにして、複数の質問器間で固定タグを共有する構成とすれば、他の通信手段や質問器間で直接通信出来るような機能を備えることなく、質問器間の連携を図ることが可能となり、低コストで入退場管理用システム全体の処理効率を向上することを実現出来る。

尚、以上の説明では、質問器がその都度固定タグの記憶領域に次質問器情報９０４を書くようなやり方を紹介しているが、予め、次質問器情報９０４相当の情報を固定タグに書込んでおき、質問器からこの情報が書込まれている領域を固定タグからの応答フレームとして読出すだけでもよい。また、必ずしも１つの固定タグを関係するすべての質問器から通信可能としておく必要はなく、複数の固定タグを用意して、バケツリレー式に関係する質問器間で情報交換を行うような構成でも構わない。

実施の形態３．
実施の形態１において、１つの固定タグは１つの質問器としか通信をしないことを利用した例を紹介したが、この場合では、実施の形態２のように質問器間の同期や連携に固定タグを用いることが出来ない。この実施の形態３では、その場合の連携方式について、図１１の例を用いて説明する。
この実施の形態３では図１０も用いられる。
図１１において、図１と同符号は同一または相当部分を示す。壁面４３と、壁面４３に設置される質問器１２と、質問器１２のみと通信が可能な位置で壁面４２に設置された固定タグ３２と、質問器１０、１１、１２を同期または連携させるための連携制御手段３２０と、質問器とタグの間で行われる通信とは別の第２の通信手段であり、固定タグ３０、３１、３２と連携制御手段３２０との通信路３３０を追加した。また、ゲート４０２は壁面４２および４３で構成され、図１で紹介したものに１つゲートが追加されているイメージである。
この場合、質問器１０、１１、１２は、予め図１０の処理個数９０２を対応する固定タグ３０、３１、３２の記憶手段３１１に任意のタイミングで書込んでおき、連携制御手段３２０は、第２の通信手段３３０経由でそれぞれの記憶手段３１１から処理個数９０２を読出し、その内容に基づいて各質問器への通信時間の配分と通信権の委譲タイミングを決定し、その結果を第２の通信手段３３０経由で各固定タグの応答判定手段３１０へ伝え、各タグの応答判定手段３１０は応答フレームに通信開始または通信停止を指示する情報（図示せず）と占有時間情報９０５と同じ内容の情報を盛込むようにすることによって、質問器間の連携を図ることが可能となる。

通信開始または通信停止を指示する情報については、応答フレーム内のコマンドやフラグ、ステータス情報として送ってもよいし、応答フレームを返すタイムスロットによってこれを伝えてもよい。例えば、１番目のタイムスロットで応答が返された場合は、以降の通信を占有時間情報９０５で指定された期間だけ停止するようにし、また、２番目のタイムスロットで応答が返された場合には、占有時間情報９０５で指定された期間だけ通信を継続してよいと言うように質問器側でタイムスロットの位置に基づいて判断出来るようにすればよい。このとき、固定タグと質問器の対応が１対１であるため、次質問器情報９０４相当の情報は不要であり、また、占有時間情報９０５については予め決められた値としてもよい。

実施の形態４．
実施の形態１および３では固定タグと質問器は１対１、実施の形態２では固定タグ１つに対して質問器が複数の場合の例であったが、この実施の形態４では、図１２のように１つの質問器に対して複数の固定タグがある場合の例について説明する。
図１２において、固定タグ３０および３１は質問器１０の通信可能範囲２０内に離れて設置され、固定タグ３２および３３は質問器１１の通信可能範囲２１内に離れて設置され、固定タグ３０、３１と質問器１１は通信が出来ない状態、固定タグ３２、３３と質問器１０は通信が出来ない状態である。また、質問器１０、１１の解釈手段１０４はひとまとめとされている構成である。

この図１２の設置状況で、移動タグ６０を所持している人５０がゲートを通過すると、解釈手段１０４によって移動タグ６０の存在が確認され、同時に、固定タグが３３、３２、３１、３０の順に通信が遮蔽または阻害されることが観測される。解釈手段１０４はこの遮蔽または阻害される順序に基づき、移動タグ６０を所持している人５０が図１２の上方から下方に向かって移動していることを検知することが可能となる。また逆に、固定タグが３０、３１、３２、３３の順に通信が遮蔽または阻害されることが観測されれば、移動タグ６０を所持している人５０が図１２の下方から上方に向かって移動していることを検知することが可能となる。
このとき、解釈手段１０４によって通信の遮蔽または阻害状況の固定タグ間の遷移時間を測定すれば、人５０の移動速度も検知可能であり、また、移動タグを所持しない人であっても、固定タグが遮蔽される周期を測定することで大まかな動きを把握、追跡することは可能である。

このようにして、１つの質問器に対して最低２つの固定タグを用意すれば、人の移動方向や移動速度を検出するような用途に利用可能である。このときの質問器の数や対応する固定タグの数については、各質問器の通信可能範囲の大きさや追跡対象の大きさ、追跡範囲の広さによって任意である。

また、図１２において、解釈手段をひとまとめにするイメージを紹介したが、例えば、質問器１０および１１のそれぞれの通信可能範囲２０および２１の一部を重ね、境界点で固定タグ３１と３２を同一として共有出来るように設置すれば、境界点にある共有の固定タグの記憶手段３１１を利用した解釈処理も可能である。また、図１２では質問器を２つ使用しているが、質問器を１つとして質問器のアンテナ（図示せず）を複数設置するような構成でも同様の効果が得られる。

実施の形態５．
次に、入場用の質問器および退場用の質問器が出入口で隣接して設置される状況について、図１３の例について説明する。
図１３において、図１と同符号は同一または相当部分を示す。この図は、自動ドア４１０が半分ほど開いている状態を示しており、質問器１０および１１の通信可能範囲２０および２１は、自動ドア４１０をはさんで重なっており、金属板等で構成されている自動ドア４１０が閉まっている状態では、質問器１０は固定タグ３０、３２と通信が可能であり、質問器１１は固定タグ３１、３３と通信が可能である。また、自動ドア４１０が開いている状態では、質問器１０は固定タグ３０、３２に加えて固定タグ３１とも通信が可能となり、質問器１１は固定タグ３１、３３に加えて固定タグ３２とも通信が可能となる。

図１３において、質問器１１が入場側、質問器１０が退場側だとすると、移動タグ６０を所持している人５０が自動ドアの前に立つと質問器１１によって移動タグ６０が確認され、同時に固定タグ３３との通信が遮蔽または阻害されるため、解釈手段１０４が図１５の表１を参照することによって入室の意思があると判断され、移動タグ６０の持つ移動タグ識別子７３０に入室許可があれば、自動ドア４１０が開き、人５０が室内に入場可能となる。
このとき、自動ドア４１０が開くことによって質問器１０および１１によって通信に干渉が発生してしまう可能性が高いが、自動ドア４１０が開いている状況では片方の質問器が動作していればよいので、例えば、先に移動タグ６０を検出した質問器１１が通信を停止して応答フレームの受信のみを行うようにすれば、質問器１０のみの通信となり干渉を避けることが可能になる。質問器１１は、自動ドアが閉まり固定タグ３２の応答フレームが受信出来なくなった時点で再開すればよい。

一方、質問器１０は、固定タグ３１との通信が可能になることで自動ドア４１０が開いたことを検出出来るため、入場側と退場側で、ドアの開閉を伝達するための他の手段を用いる必要はない。また、質問器１１によって、移動タグ６０に対して図４の質問器識別子保持手段３０９に質問器１０の識別子と、指定回数保持手段３０７に充分に大きな値を設定しておけば、通信可能範囲２０および２１が重なっているため、この重なりを介して質問器１０は移動タグからの応答を読み出せるが、移動タグには応答時間として充分に大きな値が設定されているため質問器１０に対して応答を返せない状態になる。その結果、質問器１０においては移動タグ６０が検出されないため、余分な処理を行う必要がなくなり、通信効率の向上や処理負荷の軽減が図れる。

以上のことは、人５０が退出する場合も同様であり、固定タグを利用することで図１３のような状況であっても質問器間の同期や連携を容易とすることが可能である。また、質問器を２つ使用するのではなく、質問器のアンテナ（図示せず）を２台設置するような構成でも同様の効果が得られる。

尚、余分な処理をさせないことは、入室側もしくは退室側で既に確認済みである旨を意味するフラグを移動タグに用意することでも可能である。

実施の形態６．
次に、図１４を用いて、第３のタグを利用する例について説明する。
図１４において、６２０は図６の７４０に示すような識別子を持つ第３のタグである。この第３のタグは、図６のフィールド７４１の値によって、他の固定タグや移動タグと区別可能であり、個別のＩＤまたは第３のタグが意味する機能やコマンドの種類毎に固有の値を持つ。

図１４において、例えば、人５１、５２、５３、５４は工場の見学者やビジターであり、人５０は案内をする人である。人５０はその工場への立ち入り許可がある移動タグ６０を持つが、他の人は見学者用の移動タグ６１、６２、６３、６４しか所持しておらず、この見学者用移動タグ自体は工場への立ち入り許可はない。
このような状況において、人５０が別途所持している第３のタグ６２０に、見学者を工場へ立ち入らせるための許可を与えておけば、質問器１０から、正規の立ち入り許可のある移動タグ６０と、見学者を立ち入らせるための第３のタグ６２０とが同時に通信可能である状態で、更に同時に通信可能となる見学者用移動タグ６１、６２、６３、６４があれば、これらの立ち入りを許可するといった処理が可能である。

このように第３のタグに特定の意味を持たせることによって、見学者用移動タグのようにテンポラリで、その都度立ち入り先が変わったりするようタグに対して、個別に設定を行うような手間や間違いの発生しやすい処理を行わなくて済むことになる。

尚、以上の実施の形態１〜６においては、入退場管理システムを例に説明を行っているが、人を品物等に置き換えれば、物品管理システムとして同様の効果を得られるものである。

以上の説明では、移動タグの設置場所として人を対象にしたが、これに限定されるものではなく、例えば、車の所定の位置に設置しても構わず、ないし、ダンボールや倉庫のパレットなどの可動物に設置しても構わない。

実施の形態１に係る入退場システムの正面図である。実施の形態１に係る入退場システムの平面図である。実施の形態１に係る質問器の構成図である。実施の形態１に係る固定される応答器の構成図である。実施の形態１に係る移動する応答器の構成図である。実施の形態１に係る機器が持つ識別子のフォーマットである。実施の形態１に係る機器間で行われる通信で用いられるタイムスロットの構成図である。実施の形態２に係る入退場システムの構成図である。実施の形態２に係る質問器および応答器の構成図である。実施の形態２に係る応答フレームに用いられるデータのフォーマットである。実施の形態３に係る入退場システムの構成図である。実施の形態４に係る入退場システムの構成図である。実施の形態５に係る入退場システムの構成図である。実施の形態６に係る入退場システムの構成図である。固定タグと移動タグの検出状況とゲートの開閉制御との対応を示す表である。

１ｎ質問器、２ｎ通信可能範囲、３ｎ固定タグ、６ｎ移動タグ、６２０第３のタグ、７ｎ識別子、１０３通信成功率検出手段、１０４解釈手段、１０５通信パラメータ設定手段、１０６オフセット指定手段、１０７指定回数設定手段、１０８タイムスロット指定手段、１０９キャッシュ手段、１１０通信フレーム生成手段、１１１インターバルカウンタ、３０３計測手段、３０４センサインターフェース、３０６オフセット比較手段、３１０応答判定手段、６０４過去乱数保持手段、６０６乱数比較手段、６１０電力判定手段、８００固定タグが応答を返す期間、８０１第３のタグが応答を返す期間、８０２セミパッシブ型の移動タグが応答を返す期間、８０３アクティブ型の移動タグが応答を返す期間、８０４パッシブ型の移動タグが応答を返す期間、１１２優先順制御手段、９０２処理個数、９０４次質問器情報、９０５占有時間情報、３２０連携制御手段、３３０第２の通信手段。

Claims

互いに隣接する第１および第２のゲートを有する入退場管理システムにおいて、
前記第１のゲートに設けられた第１の質問器と、
前記第２のゲートに設けられた前記第１の質問器とは異なる第２の質問器と、
前記第１のゲートにおいて前記第１の質問器と対向する側に、前記第１の質問器と通信可能な位置であって、かつ、前記第２の質問器の通信可能な範囲外に設けられ前記第１の質問器との間で通信を行う第１の固定応答器と、
前記第２のゲートにおいて前記第２の質問器と対向する側に、前記第２の質問器と通信可能な位置であって、かつ、前記第１の質問器の通信可能な範囲外に設けられ前記第２の質問器との間で通信を行う第２の固定応答器と、
前記第１および第２の質問器と通信を行う通信手段を有し、前記第１または第２のゲートを移動する物体と共に移動する移動応答器と、
前記第１の質問器と前記第１の固定応答器間の通信状態および前記第１の質問器と前記移動応答器間の通信状態に基づいて前記第１のゲートの開閉を制御する第１の制御手段と、
前記第２の質問器と前記第２の固定応答器間の通信状態および前記第２の質問器と前記移動応答器間の通信状態に基づいて前記第２のゲートの開閉を制御する第２の制御手段と、
を備えたことを特徴とする入退場管理システム。
前記第１の制御手段は、
前記第１の質問器と前記第１の固定応答器間または前記第１の質問器と前記移動応答器間の単位時間あたりの通信成功率を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した通信成功率に基づいて前記第１の質問器と前記第１の固定応答器間の通信状態または前記第１の質問器と前記移動応答器の通信状態を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の入退場管理システム。
前記第１の制御手段は、前記判定手段での判定結果に応じて前記第１の質問器の通信パラメータを変更して前記第１の質問器から前記第１の固定応答器に送信される信号の出力を制御する通信パラメータ設定手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の入退場管理システム。
前記第１のゲートを通過している物体を検知するセンサを有し、前記第１の固定応答器は、前記物体が前記第１のゲートを通過していることを前記センサが検知した場合に前記第１の質問器への応答を抑制することを特徴とする請求項１に記載の入退場管理システム。
前記第１の質問器は、質問指定回数を設定する指定回数設定手段と、前記指定回数設定手段で設定した前記質問指定回数を前記第１の固定応答器または前記移動応答器に通知する通知手段と、を備え、
前記第１の固定応答器または前記移動応答器は、通知された前記質問指定回数を保持する指定回数保持手段と、前記第１の質問器からの質問回数を計測する計測手段と、前記計測手段で計測した結果が前記指定回数保持手段で保持している質問指定回数に一致した場合に前記質問器に応答する応答手段と、を備え、
前記第１の制御手段は、前記応答結果に基づいて前記第１の質問器と前記第１の固定応答器間または前記第１の質問器と前記移動応答器間の通信状態を判断することを特徴とする請求項１に記載の入退場管理システム。