JP4958955B2 - 位置検出装置、位置検出システム及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、移動路に沿って移動する移動体の位置を検出する位置検出装置、位置検出システム及び無線通信システムに関する。

従来より、移動体の位置を検出するシステムとして、ＲＦＩＤを利用して位置を検出するシステムが検討されている。例えば、特許文献１に開示された技術では、予め、移動体が移動する通路に沿って固有のＩＤ情報を有する複数の基準マークが間隔をあけて配置される。そして、推測航法技術により移動体の方位角及び移動距離とから移動体の現在位置が算出される。そして、移動体に取り付けられたリーダにより基準マークのＩＤ情報が読み取られると、このＩＤ情報を基にこの基準マークが配置されている位置情報とこの基準マークが配置されている通路に対応する通路方位角情報とがマーク情報記憶部から読み出され、移動体の方位角及び移動体の現在位置が校正されるようになっている。

しかしながら、特許文献１の技術では、基準マークからＩＤ情報が読み取られるときに、移動体の方位角及び移動体の現在位置が校正されるが、移動体が基準マーク間を移動しているとき、算出される現在位置にズレが生じ易い。また、位置の算出に複雑な計算を伴う。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動体の現在位置を、複雑な計算を伴わずに正確に検出できる位置検出装置、位置検出システム及び無線通信システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の位置検出装置は、隣り合うものの偏波面または共振周波数が異なるように移動体が移動する移動路に沿って順に配置される複数種類のＲＦＩＤタグのそれぞれに専用のアンテナと、前記アンテナの各々を介して前記ＲＦＩＤタグに記憶された固有の情報を読み取るタグ読取部と、前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取った固有の情報に基づいて移動体の位置を検出する位置検出部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の位置検出システムは、偏波面または共振周波数が異なる複数種類のＲＦＩＤタグのそれぞれに専用の複数のアンテナと、前記複数のアンテナを介して前記複数種類のＲＦＩＤタグから該ＲＦＩＤタグに記憶された固有の情報を読み取るタグ読取部と、前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取った固有の情報に基づいて移動体の位置を検出する位置検出部と、を有する位置検出装置と、前記移動体が移動する移動路に沿って、隣り合うものの偏波面または共振周波数が異なるように順に配置された前記複数種類のＲＦＩＤタグと、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、基地局と、前記基地局に接続された漏洩伝送路と、前記漏洩伝送路に沿って移動する移動体に備えられた、前記漏洩伝送路を介して基地局と通信を行う無線通信端末とから構成される無線通信システムにおいて、偏波面または共振周波数が異なる複数種類のＲＦＩＤタグのそれぞれに専用であって、前記移動体に設置される複数のアンテナと、前記複数のアンテナを介して前記複数種類のＲＦＩＤタグから該ＲＦＩＤタグに記憶された固有の情報を読み取るタグ読取部と、前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取った固有の情報に基づいて移動体の位置を検出する位置検出部と、を含んで構成される位置検出装置を備え、前記漏洩伝送路は、前記移動体が移動する移動路に沿って配置されるとともに、前記複数種類のＲＦＩＤタグが、隣り合うものの偏波面または共振周波数が異なるように順に取り付けられ、前記基地局側および無線通信端末側の一方または両方は、前記漏洩伝送路を介して処理対象の情報の一部を受け前記位置検出部により検出された前記移動体の位置の情報およびその他の情報を組み合わせて処理する情報処理部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、偏波面または共振周波数の異なるＲＦＩＤタグを順に配置し専用のアンテナを用いることで、同じ偏波面または共振周波数のＲＦＩＤタグを複数個同時に読み取りにくくなるため、タグの配置間隔を狭くすることができ、従って、正確かつ高い分解能で移動体の現在位置を検出することができる。また、ＲＦＩＤタグから読み取った固有の情報である位置情報を基に、または読み取ったＩＤ情報を基に得られる位置情報から、移動体の現在位置を検出できるので複雑な計算を必要としない。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる位置検出システムの構成図である。 図２は、本発明の第２の実施形態にかかる位置検出システムの構成図である。 図３は、本発明の第２の実施形態におけるＲＦＩＤタグのＩＤ情報の各々と、このＩＤ情報（タグＩＤ情報）を有するＲＦＩＤタグをＲＦＩＤタグ読取部が読み取った時点の移動体２の位置情報（タグ位置情報）とを関連づけたテーブルの一例を示す図である。 図４は、本発明の第３の実施形態にかかる位置検出システムの構成図である。 図５は、本発明の第４の実施形態にかかる無線通信システムの構成図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる位置検出システムの諸実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
はじめに、本発明の第１の実施形態にかかる位置検出システムについて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる位置検出システムの構成を示している。

同図に示す符号１は、符号２に示す移動体（例えば、製鉄所の移動式クレーンなど）が移動する移動路である。この移動路１に沿って、偏波面の異なる２種類のＲＦＩＤタグ、例えば、垂直偏波用のＲＦＩＤタグである垂直偏波タグ３ａと水平偏波用のＲＦＩＤタグである水平偏波タグ３ｂが順に交互に配置されている。なお、本実施形態および他の実施形態において、ＲＦＩＤタグは、メモリ機能を有し、固有の情報を記憶しているものとする。特に、本実施形態においては、固有の情報として当該ＲＦＩＤタグが配置されている位置の情報が、ＲＦＩＤタグに記憶されているものとする。

一方、移動体２は、偏波面の異なる２種類のＲＦＩＤタグ（ここでは、垂直偏波タグ３ａ、水平偏波タグ３ｂ）に対応したそれぞれに専用のアンテナとして垂直偏波タグ読取用アンテナ４ａと水平偏波タグ読取用アンテナ４ｂが備え付けられている。さらに、２つのタグ読取用アンテナ（４ａ，４ｂ）でＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）を読み取るＲＦＩＤタグ読取部（タグリーダ）５と、読み取ったＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）の情報、すなわち位置情報から、移動体２の現在位置を検出する位置検出部６を備える。

なお、位置検出部６は、制御ユニット（図示せず）に含まれる。この制御ユニットは、ここでは、ＣＰＵなどの処理装置と、位置検出部６の機能を実現する処理等を行うための制御プログラムを記憶したＲＯＭやメインメモリとなるＲＡＭなどの記憶装置と、処理装置の処理結果を外部に出力する出力インターフェースとを備えるコンピュータを利用したハードウェア構成をもつものとするが、専用回路により構成してもよい。また、垂直偏波タグ読取用アンテナ４ａと水平偏波タグ読取用アンテナ４ｂとしては、ホイップ型アンテナやパッチ型アンテナを用いることができる。なお、図面において、ＲＦＩＤタグ読取部５および位置検出部６は、それぞれ読取部および検出部と略記している（他図においても同様である）。

本実施形態では、図１に示すように、移動体２が移動路１を移動する際、ＲＦＩＤタグ読取部５が、移動路１に沿って配置された偏波面の異なる２種類のＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）を交互に読み取る。そして、位置検出部６が、ＲＦＩＤタグ読取部５により読み取られたＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）の位置情報を基に、移動体２の現在位置を決定する。図１の例では、ＲＦＩＤタグ読取部５が読み取ったＲＦＩＤタグ３の位置情報により、移動体の現在の位置が基準点（０地点）からＬ（ｍ）の地点に位置していることがわかる。

なお、各タグ読取用アンテナ（４ａ、４ｂ）は、図１の例では各ＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）と同様に移動路１に沿って並べて取り付けているように図示しているが、これに限定するものではない。例えば、移動路１に対して同じ位置で高さを変えて取り付けてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態にかかる位置検出システムについて説明する。図２は、本発明の第２の実施形態にかかる位置検出システムの構成を示している。

図２において、前述の第１の実施形態の位置検出システムの構成と異なるのは、図１では示さなかった記憶部７を設けた点と、各ＲＦＩＤタグが、固有の情報としてＲＦＩＤタグの各々を識別するためのＩＤ情報（タグＩＤ情報）を記憶している点と、記憶部７が、ＩＤ情報の各々と、このＩＤ情報を有するＲＦＩＤタグをＲＦＩＤタグ読取部５が読み取った時点の移動体２の位置情報（すなわちタグ位置情報）とを関連づけたテーブル（図３参照）を事前に記憶している点にある。なお、記憶部７は、前述の第１の実施形態における制御ユニットに含まれるものとするが、別装置であってもよい。

図２に示すように移動体２が移動路１に沿って配列された偏波面の異なる２種類のＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）を交互に読み取りながら移動路１を移動していく。そして、読み取ったＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）のタグＩＤ情報を基に、図２に示すような記憶部７に記憶されたテーブルを参照し対応するタグ位置情報を取得することにより、移動体２の現在位置を検出する。

図２の例では、移動体２のＲＦＩＤタグ読取部５が垂直偏波タグ（３ａ−１）のＩＤ情報：００００を読み取った瞬間、移動体２は基準点（０地点）に位置していることがわかる。そして、水平偏波タグ（３ｂ−５）のＩＤ情報：０００９を読み取った瞬間には、移動体２が基準地点からＬ９（ｍ）の地点に位置していることがわかる。また、垂直偏波タグ（３ａ−ｎ）のタグＩＤ情報：０００ｘを読み取った瞬間には移動体２は基準地点からＬｘ（ｍ）の地点に位置していることがわかる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかる位置検出システムについて説明する。図４は、本発明の第３の実施形態にかかる位置検出システムの構成を示している。

前述した第１及び第２の実施形態では、移動体２のタグ読取用アンテナ（４ａ，４ｂ）としてホイップ型アンテナやパッチ型アンテナなどを想定したが、本実施形態では、図４に示すようにＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）が配置された方向に対して鋭い（強い）指向性を有するアンテナを用いる。この構成により、タグ読取用アンテナ（４ａ，４ｂ）が同じ偏波面のＲＦＩＤタグを複数個同時に読み取りにくくなるため、ＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）の配置間隔をさらに狭くすることができる。

なお、図４は、第１の実施形態の位置検出システムに鋭い指向性を有するアンテナを適用した場合の図であり、本実施形態は、鋭い指向性を有するアンテナを用いる点を除いて、第１の実施形態の構成と同様の構成を有する。もちろん、第２の実施形態の位置検出システムに対して、同様に鋭い指向性を有するアンテナを適用し構成することもできる。

第１及び第２の実施形態では、隣り合うＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）の間隔をｘ（ｍ）としていた。本実施形態では、移動体２のＲＦＩＤタグ読取用アンテナ（４ａ，４ｂ）に指向性の鋭いアンテナを用いるため、隣り合うＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）の間隔をｙ（ｍ）（ただし、ｘ＞ｙ）にすることができる。従って位置分解能もｘ（ｍ）からｙ（ｍ）と細かくすることができる。なお、本実施形態では、鋭い指向性を有するアンテナを用いる構成としているが、例えば、パラボラのような反射板を用いることでビームを絞ることが可能である。また、ＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）を読み取る際のアンテナ出力レベルを下げることによっても、同様の効果を得ることができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施形態にかかる無線通信システムについて説明する。図５は、本発明の第４の実施形態にかかる無線通信システムの構成を示している。

図５に示すように、ＬＣＸ（Leaky Coaxial Cable）等の漏洩伝送路１２が移動体２の移動路１に沿って敷設されている。漏洩伝送路１２は、片方の端部に基地局１１、もう片方の端部に終端器１３が接続されていて、移動体２に備えられた無線端末１４が漏洩伝送路１２を介して基地局１１と無線通信を行える構成となっている。

この構成により、移動体２上に設けられた複数のカメラ（図示せず）により撮像された映像情報（映像信号）や位置検出部６により検出した移動体２の現在位置の情報を、漏洩伝送路１２を介して、移動体２の情報処理装置（図示せず；ここでは第１の実施形態における制御ユニットの一機能部であるものとする）から基地局１１に接続された情報処理装置へ伝送することができる。同様に、移動体２の外部に設けられた複数のカメラ（図示せず）により撮像された映像情報（映像信号）を、漏洩伝送路１２を介して、基地局１１に接続された情報処理装置から移動体２の情報処理装置へ伝送することができる。

移動体２に備わる情報処理装置は、漏洩伝送路１２を介して伝送されてきた映像情報および移動体２上のカメラで撮像した映像情報と、位置検出部６により検出した移動体２の現在位置の情報を組み合わせて処理する。この処理としては、例えば、映像情報と現在位置の情報を組み合わせて表示装置（図示せず）に表示させる処理などが挙げられる。一方、基地局１１に接続される情報処理装置は、漏洩伝送路１２を介して伝送されてきた映像情報および移動体２の現在位置の情報と、移動体２の外部に設けられたカメラで撮像した映像情報とを組み合わせて同様に処理する。なお、上記処理は、一方の情報処理装置で行うようにしても、両方の情報処理装置で行うようにしてもよい。また、漏洩伝送路１２を介して伝送される情報の内容およびカメラの配置ならびに処理する情報の組み合わせは任意である。

また、本実施形態では、漏洩伝送路１２の表面に、偏波面の異なる２種類のＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）を順に交互に取り付け、移動体２に備えられた偏波面の異なる２種類のＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）に対応したそれぞれに専用のアンテナ（４ａ，４ｂ）で各ＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）に記憶された固有の情報を読み取り、読み取った固有の情報を基に、移動体２の現在位置を検出する。この位置検出に係る構成および処理については、第１の実施形態と同様である。また、本実施形態の構成において、第２の実施形態における記憶部７を設けて、第２の実施形態と同様の手法で位置検出を行ってもよい。また、第３の実施形態と同様に、タグ読取用アンテナ（４ａ，４ｂ）として指向性の鋭いアンテナを用いることにより、位置検出の精度を上げることもできる。

なお、漏洩伝送路１２に取り付けるＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）は、漏洩伝送路１２の表面に貼り付けることもできるし、漏洩伝送路１２のシースの内側に埋め込むこともできる。あるいは、漏洩伝送路１２の表面に、導電性のインクなどで印刷して構成することもできる。また、各ＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）を取り付ける位置は、漏洩伝送路１２のスロット（電波漏洩部分）のない位置が望ましい。

本実施形態によれば、製鉄所におけるクレーンなどの移動体２上にいる操作者や自動操縦装置または移動体２の外部にいる操作者や自動操縦装置が、カメラにより撮像した映像情報と、移動体２の位置情報とから、移動体２の正確な位置を含む現在の状況を知ることができる。

（その他の実施形態）
前述した本発明の諸実施形態においては、垂直偏波タグ３ａと水平偏波タグ３ｂの２種類のＲＦＩＤタグとそれぞれに専用のアンテナを用いるものとして説明したが、これに限るものではない。例えば水平偏波タグ３ｂの代わりに垂直偏波タグ３ａを９０度回転させて配置しても、逆に、垂直偏波タグ３ａの代わりに水平偏波タグ３ｂを９０度回転させて配置してもよい。少なくとも、複数種類のＲＦＩＤタグが、その隣り合うものの偏波面が異なるように、順に配置され、それぞれに専用のアンテナにより各ＲＦＩＤタグを読み取ることができればよい。

また、偏波面が異なるようにすることに代えて、ＲＦＩＤタグの共振周波数を異なるように構成しても、同様の効果を得ることができる。もちろん、１種類のＲＦＩＤタグと対応するアンテナを用いて前述の位置検出を行っても、複数種類のＲＦＩＤタグを用いた場合より分解能は劣るものの、位置検出は可能である。

また、各図において、各ＲＦＩＤタグ（３ａ，３ｂ）を直線上に配置しているが、ＲＦＩＤタグ（３ａ，３ｂ）は、任意の移動路１に沿って配置されるものであり、移動路１が曲線であれば、その曲線に沿って配置される。また、各ＲＦＩＤタグ（３ａ，３ｂ）の間隔は、それらを個別に読み取ることさえできれば、任意である。したがって、その間隔は場所によって異なっていてもよい。

また、位置検出部６および／または記憶部７は、移動体２に設けられた制御ユニットに限らず、移動体２の外部に設けられた制御ユニット内に実現してもよい。いずれの場合も、ＲＦＩＤタグ読取部５が読み取った各ＲＦＩＤタグ（３ａ、３ｂ）から読み取られた固有の情報は、位置検出部６を備える制御ユニットに送信される。

１…移動路、２…移動体、３ａ…垂直偏波タグ、３ｂ…水平偏波タグ、４ａ…垂直偏波タグ読取用アンテナ、４ｂ…水平偏波タグ読取用アンテナ、５…ＲＦＩＤタグ読取部、６…位置検出部、７…記憶部

特開２００８−９５３３号公報

Claims (6)

1. 隣り合うものの偏波面または共振周波数が異なるように移動体が移動する移動路に沿って順に配置される複数種類のＲＦＩＤタグのそれぞれに専用のアンテナと、
   前記アンテナの各々を介して前記ＲＦＩＤタグに記憶された固有の情報を読み取るタグ読取部と、
   前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取った固有の情報に基づいて移動体の位置を検出する位置検出部と、
   を備えることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記ＲＦＩＤタグに記憶される固有の情報は、各々のＲＦＩＤタグの位置の情報であり、前記位置検出部は、前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取った位置の情報を基に移動体の現在位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記ＲＦＩＤタグに記憶される固有の情報としての各々のＲＦＩＤタグを識別するＩＤ情報と、該ＩＤ情報が前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取られるときの移動体の位置情報とを関連づけて記憶した記憶部をさらに設け、
   前記位置検出部は、前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取ったＲＦＩＤタグのＩＤ情報を基に前記記憶部の情報を参照して、移動体の現在位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記アンテナは、読み取るＲＦＩＤタグの方向に鋭い指向性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の位置検出装置。
5. 偏波面または共振周波数が異なる複数種類のＲＦＩＤタグのそれぞれに専用の複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナを介して前記複数種類のＲＦＩＤタグから該ＲＦＩＤタグに記憶された固有の情報を読み取るタグ読取部と、
   前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取った固有の情報に基づいて移動体の位置を検出する位置検出部と、を有する位置検出装置と、
   前記移動体が移動する移動路に沿って、隣り合うものの偏波面または共振周波数が異なるように順に配置された前記複数種類のＲＦＩＤタグと、
   を備えることを特徴とする位置検出システム。
6. 基地局と、前記基地局に接続された漏洩伝送路と、前記漏洩伝送路に沿って移動する移動体に備えられた、前記漏洩伝送路を介して基地局と通信を行う無線通信端末とから構成される無線通信システムにおいて、
   偏波面または共振周波数が異なる複数種類のＲＦＩＤタグのそれぞれに専用であって、前記移動体に設置される複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナを介して前記複数種類のＲＦＩＤタグから該ＲＦＩＤタグに記憶された固有の情報を読み取るタグ読取部と、
   前記タグ読取部によりＲＦＩＤタグから読み取った固有の情報に基づいて移動体の位置を検出する位置検出部と、を含んで構成される位置検出装置を備え、
   前記漏洩伝送路は、
   前記移動体が移動する移動路に沿って配置されるとともに、前記複数種類のＲＦＩＤタグが、隣り合うものの偏波面または共振周波数が異なるように順に取り付けられ、
   前記基地局側および無線通信端末側の一方または両方は、前記漏洩伝送路を介して処理対象の情報の一部を受け前記位置検出部により検出された前記移動体の位置の情報およびその他の情報を組み合わせて処理する情報処理部を備える
   ことを特徴とする無線通信システム。

Images