JP4889049B2 - Ｒｆｉｄリーダシステム - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣタグの読み取りもしくは書き込みを行う、ＲＦＩＤリーダシステムに関するものである。

ＩＣタグの読み取りもしくは書き込みを行うＲＦＩＤリーダは、無線通信を行うためのアンテナが接続されており、前記アンテナから送出された電波によってＩＣタグとの通信を行うことが出来る。更に、前記ＲＦＩＤリーダをゲートに組み込んだＲＦＩＤリーダシステムは、人や荷物の入退出の管理に用いられている。

図７は、従来のＲＦＩＤリーダシステムの例を示す図である。図７において、ＲＦＩＤリーダ１がＩＣタグ８と通信を行う場合、制御回路２の指示により論理回路３で符号化、複合化を行い、高周波アナログ回路４でアナログ信号の増幅、送受信分離等を行い、アンテナスイッチ回路５で第１のアンテナ６と第２のアンテナ７を切り替え、それぞれのアンテナからＩＣタグ８に向けて電波を送出する。

図中破線は、アンテナの通信が可能な範囲すなわち通信エリアを表し、第１のアンテナ６による第１の通信エリア１０１と、第２のアンテナ７による第３の通信エリア１０３は、通信エリアの一部が重なり第２の通信エリア１０２を構成するように配置する。

ＲＦＩＤリーダシステムの構成例としては、倉庫などで搬出入を行うゲート（図示せず）にＲＦＩＤリーダ１および第１のアンテナ６および第２のアンテナ７を組み込み、人や荷物に貼付したＩＣタグ８がそのゲートを通過する際に、ＩＣタグ８の個別情報を読み取ることで入出庫の管理を行うことができる。この際、ＩＣタグ８の移動方向も併せて判定することは、ＩＣタグ８の移動が入庫なのか出庫なのかを認識するために管理上極めて有用である。

従来のＲＦＩＤリーダシステムでは、ＩＣタグ８の移動方向を判定するため、赤外線等を用いて人や荷物の存在を検知する検知センサ１０および検知センサ１１を、それぞれ室外側と室内側に設置し、各センサの検知時刻の順番から移動の方向を判定するシステムが提案されている。

例えば、図７においてＩＣタグ８は、最初に検知センサ１０で、次いで検知センサ１１によって検知されることにより、図中矢印の方向に移動していると判定される。

このような例としては、店舗出入口に設けた送信側と受信側の一対のゲートと、人体検知センサによる入退店の検知を組み合わせた万引き防止システムが特許文献１に開示されている。また、通行方向に沿って設置された二組のセンサで通行方向を識別するとともに、専用タグを検知して通行人を特定する部外者監視システムが特許文献２に開示されており、更に前記部外者監視システムに物品タグの検知機能を組み合わせたセキュリティ管理システムが特許文献３に開示されている。

特開２００３−１０９１３０号公報 特開２００３−３０３３８２号公報 特開２００４−２１３１０号公報

図７のような従来のＲＦＩＤリーダシステムでは、物品や人体を検出するために複数のセンサが別途必要となり、システムのコストが上昇するとともに設置に必要なスペースも大きくなるという課題がある。

また、異なる方向に進行する複数の物品や人体が同時にセンサを通過した場合、すなわち入庫物と出庫物がゲート内ですれ違った場合においては、センサの検出順番が不定となるため、それぞれの方向を判定することができなくなるという課題がある。

本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的は、複数のＩＣタグが異なる方向に進行しても、それぞれの方向を判定することが可能な上に、従来のシステムよりもコストおよび設置に必要なスペースを削減することができるＲＦＩＤリーダシステムを提供することにある。

本発明によれば、移動可能な物体に取り付けてなるＩＣタグの読み取りもしくは書き込みを行うＲＦＩＤリーダシステムであって、前記ＩＣタグとの通信が可能な範囲の少なくとも一部が重なるように配置した複数のアンテナを備え、前記複数のアンテナの各々について、予め定められた一定の時間である単位時間内に読み取りを行い、前記単位時間毎に前記読み取りが行われた回数を積算し、前記回数を積算した値が予め定めた閾値を超えた場合には、判定をするためのフラグを各々立て、任意の単位時間における前記回数が０である場合には、前記アンテナに対する前記積算した回数の値と前記フラグを初期値に戻してから再び積算を開始し、前記フラグの各々が立った時間軸上での順序を基に、前記ＩＣタグの移動方向を判定することを特徴とするＲＦＩＤリーダシステムが得られる。

本発明によれば、前記フラグの保持時間は、前記単位時間よりも長いことを特徴とするＲＦＩＤリーダシステムが得られる。

本発明によれば、前記保持時間の経過後にも前記積算の値が０の場合には、前記フラグを降ろすことを特徴とするＲＦＩＤリーダシステムが得られる。

本発明によれば、前記複数のアンテナのいずれかにおいて、最初に前記フラグが立った時に、前記判定の結果を初期状態に戻し、次に他の前記アンテナで前記フラグが立った時から前記判定を再び開始することを特徴とするＲＦＩＤリーダシステムが得られる。

本発明によれば、前記複数のアンテナのいずれかにおいて、最初に前記フラグが立った時に、前記ＩＣタグが移動した場合に想定される前記フラグの組み合わせと、前記複数のアンテナが検出した前記フラグの組み合わせとが一致する割合を示す値（以下、確度という）を初期状態に戻し、次に他の前記アンテナで前記フラグが立った時から確度の計算を再び開始することを特徴とするＲＦＩＤリーダシステムが得られる。

本発明によれば、前記アンテナが２個で構成され、前記アンテナの各々に対応する前記フラグの論理和の立ち上がりをトリガーとして、前記移動方向の判定の結果および前記確度の値を初期状態に戻し、次いで前記フラグの論理積の立ち上がりをトリガーとして、現在よりも一つ前の前記単位時間の状態における、前記フラグの論理値の差と前記移動方向の関連付けを行うとともに前記確度の値を一定値上げ、次の前記フラグの論理積の立ち下がりをトリガーとして、前記フラグの論理値の差が前記関連付けを行った値と異なっていれば前記確度の値を更に一定値上げ、前記フラグの論理値の差が前記関連付けを行った値と同じであれば、前記確度の値を初期状態に戻し、次の前記フラグの論理和の立ち下がりをトリガーとして現在の前記確度の値に一定値を掛けるよう構成したことを特徴とするＲＦＩＤリーダシステムが得られる。

本発明によれば、ＩＣタグとの通信が可能な範囲の一部が重なるように配置した複数のアンテナを備え、読み取りの結果を本発明に含まれるアルゴリズムによって処理することで、複数のＩＣタグが異なる方向に進行しても、それぞれの方向を判定することができる。また、従来はＲＦＩＤリーダとは別に設けていた、物品や人体を検出するための複数のセンサが不要となるため、従来のシステムよりもコストおよび設置に必要なスペースを削減することができるＲＦＩＤリーダシステムを提供することが可能となる。

以下、本発明による実施の形態について、図面を参照して詳説する。

図１は、本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの実施の形態を示す図であり、アンテナが２個で構成されたＲＦＩＤリーダシステムの例を示す。

図１において、ＲＦＩＤリーダ１は、先に説明した図７における従来のＲＦＩＤリーダシステムの例と同様に、制御回路２、論理回路３、高周波アナログ回路４、アンテナスイッチ回路５、第１のアンテナ６、第２のアンテナ７を備え、第１のアンテナ６および第２のアンテナ７は、図中破線で示す通信エリアを有する。

ＩＣタグ８が図中矢印の方向に移動すると、最初に第１のアンテナ６による第１の通信エリア１０１で、次に第１のアンテナ６と第２のアンテナ７の通信エリアが一部重なる第２の通信エリア１０２で、最後に第２のアンテナ７による第３の通信エリア１０３において、ＩＣタグ８の固有情報が読み取られる。この各通信エリアにおける読み取りが行われた時刻の順序を照合することにより、ＩＣタグ８の移動方向を判定することが可能となる。

また、図１における第１のアンテナ６、第２のアンテナ７の各々について、ＩＣタグ８の読み取りが行われた回数を積算し、積算の値が予め定めた閾値を超えた時に、ＩＣタグ８の移動方向を判定するためのフラグを各々立て、フラグが立った時刻の順序を照合することによっても、ＩＣタグ８の移動方向を判定することが可能となる。

ＲＦＩＤリーダ１は、ＩＣタグ８が図中破線で示す通信エリア内にあれば、常にその固有情報の読み取りを行い、読み取りの回数を積算するよう構成する。また、アンテナは図１のように２本に限定するものではなく、システムの構成によって適宜増やすことができる。その場合は、アンテナの増設に伴って通信エリアの数も増えることになるが、読み取りが行われた時刻の順序を照合することにより、ＩＣタグ８の移動方向を判定することは、上記実施の形態と同様に行うことができる。

図２は、本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第１のアルゴリズムを示す図である。図２は、図１のＲＦＩＤリーダ１の制御回路２における処理方法を表し、予め設定した一定の時間（以下、単位時間という）内に、ＲＦＩＤリーダが読み取りを行った回数の時間経過による推移を示している。ここでは、図１および図２を用いて説明する。

ＩＣタグ８について、単位時間に、第１のアンテナ６が読み取りを行った回数を「ｘａ」、第２のアンテナ７が読み取りを行った回数を「ｘｂ」とする。経過時間「ｉ」は、説明を簡略化するために単位時間の整数倍とする。

第１のアンテナ６が読み取りを行った回数の積算値を「ｓａ」、第２のアンテナ７が読み取りを行った回数の積算値を「ｓｂ」とする。ｓａおよびｓｂは、それぞれ読み取りを開始してからの回数を単純に積算して行く。

ここで、読み取りを行った回数の積算値に対し予め設定した閾値「ｔｈ」を設け、ｓａおよびｓｂが閾値ｔｈ以下の場合には条件判別の論理値を０とし、ｔｈを超えた場合には条件判別の論理値を１として、それぞれフラグａおよびフラグｂを立てる。図２は、ｔｈ＝３の場合の例である。

次に、フラグａおよびフラグｂの論理積ａ×ｂの立ち上がり、すなわちａ×ｂが０から１となった時間をトリガーとして、１単位時間前の状態のフラグａとフラグｂの差ａ−ｂを計算し、その値を移動方向「ｄ」として、ｄの正負を判別することにより移動方向を判定することができる。

図３は、本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第１のアルゴリズムの真理表を示す図であり、図２で説明した第１のアルゴリズムにおける、移動方向ｄと、フラグａおよびフラグｂの論理積ａ×ｂとの関係を表したものである。すなわち、ａ×ｂが０から１に変化した時以降に、移動方向ｄが有意の値を持つ。

図２の場合はｄ＝１となり、ＩＣタグは第１のアンテナから第２のアンテナの方向へ移動していることを意味する。同様にして、第２のアンテナから第１のアンテナの方向へ移動している場合にはｄ＝−１となることから、本発明による第１のアルゴリズムによりＩＣタグの移動方向の判定が可能であることを示している。

図４は、本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第２のアルゴリズムを示す図である。図４は、図２同様、図１のＲＦＩＤリーダ１の制御回路２における処理方法を表し、単位時間内にＲＦＩＤリーダ１が読み取りを行った回数の時間経過による推移を示している。ここでは、図４および図１を用いて説明する。

図４で説明する第２のアルゴリズムでは、読み取りを行った回数ｘａおよびｘｂが０ であった場合に、読み取りの積算値ｓａおよびｓｂを初期状態、すなわち０に戻し、次の単位時間から積算を再開するよう構成する。フラグａおよびフラグｂは、第１のアルゴリズムの場合と同様に定義される。

フラグａおよびフラグｂに、バラツキによる誤判定を防ぐため、単位時間の整数倍の保護時間「ｔ」を与えて定義したものをフラグ「Ａ」およびフラグ「Ｂ」とする。具体的には、検出した現在のフラグａおよびフラグｂから、一定の保護時間ｔを遡った論理和の値を示しており、それぞれ式（１）および式（２）で表される。

Ａｉ＝ａ（ｉ）＋ａ（ｉ−１）＋・・・＋ａ（ｉ−ｔ）・・・・・・・（１）

Ｂｉ＝ｂ（ｉ）＋ｂ（ｉ−１）＋・・・＋ｂ（ｉ−ｔ）・・・・・・・（２）

上記構成とすることで、ＩＣタグが通信エリアを通過中に一時的に通信状態が不安定になって読み取りが出来ない場合であっても、検出結果を補正して正常な判定処理を実行することが可能であり、ＩＣタグの移動方向の判定精度を高めることができる。

図４では、ｔ＝２の場合を例として示している。ＩＣタグとの通信状態が悪化した時など、図中のｉ＝６に対応するフラグａのように途中で０となる場合があると、前記第１のアルゴリズムでは移動方向を誤判定する可能性があるが、第２のアルゴリズムにおいては、誤りなくフラグＡを判定することができる。

図５は、本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第２のアルゴリズムの真理表を示す図であり、フラグＡおよびフラグＢを用いて、第１のアルゴリズムと同様にＩＣタグの移動方向「Ｄ」を判定する条件を表す。各判定のトリガーとしては、フラグＡおよびフラグＢの論理和Ａ＋Ｂと、論理積Ａ×Ｂの立ち上がりおよび立ち下がりを使用する。

フラグＡおよびフラグＢの論理和Ａ＋Ｂの立ち上がり、すなわち論理値が０から１に変化した時点（図４におけるｉ＝４に相当）で、ＩＣタグの移動方向Ｄを初期状態、すなわち０に戻す。次にフラグＡおよびフラグＢの論理積Ａ×Ｂの立ち上がりで、１単位時間前の状態のフラグＡとフラグＢの差Ａ−Ｂを計算し、その値をＩＣタグの移動方向Ｄの判定に用いる。

図４では、Ａ（６）×Ｂ（６）の時に論理値が１となるから、Ｄ（６）にはＡ（５）−Ｂ（５）の値１を代入すると、Ｄ（６）＝１となる。Ｄ＝１は、ＩＣタグが第１の通信エリアから第２の通信エリアへ移動したことを表しており、上記のような構成とすることによりＩＣタグの移動方向を誤りなく判定することができる。

しかしながら、ＩＣタグの移動方向の判定としてＤのみを用いると、ゲートの途中で引き返した場合においても、正常に通過したと判定されることがある。このような誤判定を回避するため、ＩＣタグが移動した場合に想定される前記フラグの組み合わせと、複数のアンテナが検出したフラグの組み合わせとが一致する割合を示す確度「Ｐ」を更に用いることが有効である。

具体的な判定方法としては、ＩＣタグの移動方向Ｄを判定する場合と同様に、フラグＡおよびフラグＢの論理和Ａ＋Ｂの立ち上がりをトリガーとして確度Ｐを初期状態の０にする（図４におけるｉ＝４に相当）。これは、図１において、ＩＣタグ８が第１の通信エリア１０１の範囲内に存在することを意味している。次に、フラグＡおよびフラグＢの論理積Ａ×Ｂの立ち上がりをトリガーとして、確度Ｐを１段階上げる。これは、図４および図５ではｉ＝６に相当し、Ｐ＝１になる。これは、図１において、ＩＣタグ８が第２の通信エリア１０２の範囲内に存在することを意味している。

図４におけるｉ＝１１に相当するＡ×Ｂの立ち下がり時において、Ａ−Ｂの値がそれまでの移動方向Ｄと異なる場合、図１における第２の通信エリア１０２から第３の通信エリア１０３に正常に移動したと判定し、確度Ｐを１段階上げる。図５ではＡｉ−Ｂｉ≠Ｄｉに相当し、図４ではＰ＝２になる。一方、Ａ−Ｂの値が移動方向Ｄと同じ場合は、正常な移動ではないと判定し、図５ではＡｉ−Ｂｉ＝Ｄｉに相当し、図４ではＰ＝０とする。

次に、図４におけるｉ＝１３に相当する、Ａ＋Ｂの立ち下がり時に通信エリアから抜け出したと判定し、一定値「ｎ」を掛ける。これは、正常動作時に確度を上げ、異常動作時に確度を０にしておくためである。図４ではｎ＝１．５としている。例えば、Ｐ＝１の時は確度５０％、Ｐ＝２の時は確度７５％、Ｐ＝３の時は確度１００％と定義することで、操作者がＩＣタグの状態を再確認する必要性の有無を判断する場合に有用である。この様な構成により、ＩＣタグの移動方向 Ｄとその確度Ｐを得ることができる。

一方、図１において、移動しないＩＣタグ９は、常に第１の通信エリア１０１でしか読み取りが行われないため、移動方向Ｄ＝０、確度Ｐ＝０となり、移動していないＩＣタグと判定することができる。

図６は、本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第２のアルゴリズムを用いてＩＣタグの移動方向を判定した結果を示す図であり、ゲートに設置した２個のアンテナで検出した例を示す。

図６の場合は、ｔｈ＝３、ｔ＝４としている。この判定結果からも図４と同様な処理が行われていることが明らかであり、実際の動作においてもＩＣタグの移動方向を判定できることが分かる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれら実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、部材や構成の変更があっても本発明に含まれる。すなわち、アンテナの構成は２個に限定される物ではなく、複数のアンテナ設置時におけるＩＣタグの検出結果について、先に説明したアルゴリズムを適用することにより、同様にＩＣタグの移動方向を判定することが可能であることは言うまでもない。すなわち、当業者であれば当然なしえるであろう各種変形や修正もまた、本発明に含まれる。

本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの実施の形態を示す図。 本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第１のアルゴリズムを示す図。 本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第１のアルゴリズムの真理表を示す図。 本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第２のアルゴリズムを示す図。 本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第２のアルゴリズムの真理表を示す図。 本発明によるＲＦＩＤリーダシステムの、第２のアルゴリズムを用いてＩＣタグの移動方向を判定した結果を示す図。 従来のＲＦＩＤリーダシステムの例を示す図。

符号の説明

１ ＲＦＩＤリーダ
２ 制御回路
３ 論理回路
４ 高周波アナログ回路
５ アンテナスイッチ回路
６ 第１のアンテナ
７ 第２のアンテナ
８、９ ＩＣタグ
１０、１１ 検知センサ
１０１ 第１の通信エリア
１０２ 第２の通信エリア
１０３ 第３の通信エリア

Claims (6)

1. 移動可能な物体に取り付けてなるＩＣタグの読み取りもしくは書き込みを行うＲＦＩＤリーダシステムであって、前記ＩＣタグとの通信が可能な範囲の少なくとも一部が重なるように配置した複数のアンテナを備え、前記複数のアンテナの各々について、予め定められた一定の時間である単位時間内に読み取りを行い、前記単位時間毎に前記読み取りが行われた回数を積算し、前記回数を積算した値が予め定めた閾値を超えた場合には、判定をするためのフラグを各々立て、任意の単位時間における前記回数が０である場合には、前記アンテナに対する前記積算した回数の値と前記フラグを初期値に戻してから再び積算を開始し、前記フラグの各々が立った時間軸上での順序を基に、前記ＩＣタグの移動方向を判定することを特徴とするＲＦＩＤリーダシステム。
2. 前記フラグの保持時間は、前記単位時間よりも長いことを特徴とする、請求項１に記載のＲＦＩＤリーダシステム。
3. 前記保持時間の経過後にも前記積算の値が０の場合には、前記フラグを降ろすことを特徴とする、請求項２に記載のＲＦＩＤリーダシステム。
4. 前記複数のアンテナのいずれかにおいて、最初に前記フラグが立った時に、前記判定の結果を初期状態に戻し、次に他の前記アンテナで前記フラグが立った時から前記判定を再び開始することを特徴とする、請求項１乃至３に記載のＲＦＩＤリーダシステム。
5. 前記複数のアンテナのいずれかにおいて、最初に前記フラグが立った時に、前記ＩＣタグが移動した場合に想定される前記フラグの組み合わせと、前記複数のアンテナが検出した前記フラグの組み合わせとが一致する割合を示す値を初期状態に戻し、次に他の前記アンテナで前記フラグが立った時から前記一致する割合を示す値の計算を再び開始することを特徴とする、請求項３に記載のＲＦＩＤリーダシステム。
6. 前記アンテナが２個で構成され、前記アンテナの各々に対応する前記フラグの論理和の立ち上がりをトリガーとして、前記移動方向の判定の結果および前記一致する割合を示す値を初期状態に戻し、次いで前記フラグの論理積の立ち上がりをトリガーとして、現在よりも一つ前の前記単位時間の状態における、前記フラグの論理値の差と前記移動方向の関連付けを行うとともに前記一致する割合を示す値を一定値上げ、次の前記フラグの論理積の立ち下がりをトリガーとして、前記フラグの論理値の差が前記関連付けを行った値と異なっていれば前記一致する割合を示す値を更に一定値上げ、前記フラグの論理値の差が前記関連付けを行った値と同じであれば、前記一致する割合を示す値を初期状態に戻し、次の前記フラグの論理和の立ち下がりをトリガーとして現在の前記一致する割合を示す値に一定値を掛けるよう構成したことを特徴とする、請求項３乃至５に記載のＲＦＩＤリーダシステム。

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