JP5228703B2

JP5228703B2 - Ｒｆｉｄ用リーダライタおよびｒｆｉｄ用リーダライタの交信制御方法

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Publication number: JP5228703B2
Application number: JP2008217891A
Authority: JP
Inventors: 達生吉田; 徹青木; 禎人奥野; 英義中村
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: JP2010055254A

Description

この発明は、半導体メモリを内蔵するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグと非接触の交信を行って、当該ＲＦＩＤタグに情報の読み出しや情報の書き込みを行う装置に関する。

ＲＦＩＤ用の読み書き処理装置は、アンテナコイルを含む送受信回路とコンピュータによる制御部とを具備するもので、一般に「リーダライタ」と呼ばれる。従来のリーダライタには、送受信回路と制御部とが同じ筐体内に収容された一体型タイプのものや、制御部を含むコントローラとアンテナ部とに分離したタイプのものがある。

いずれのタイプの装置も、一般に、制御部をパーソナルコンピュータやプログラマブル・ロジック・コントローラなどの上位機器に接続した状態で使用される。制御部は、上位機器からの指令に基づき、送受信回路の動作を制御しつつ、ＲＦＩＤタグに所定のコマンドを送信する処理と、コマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信して応答内容を復号する処理と、復号されたデータを上位機器に送信する処理とを実行する。

また、一般に、交信対象のＲＦＩＤタグ（以下、単に「タグ」という場合もある。）の内部メモリには固有の識別コードが登録されており、制御部は、交信領域に入ったタグに対する最初の交信で、識別コードや基本的なデータを読み取る処理を行った後に、読み取った識別コードにより交信対象を特定して、本格的な交信を開始する（特許文献１参照）。

特許文献１には、交信処理が終了する前にタグが交信領域から出てしまった場合に対応するために、交信開始から所定の制限時間を経過しても交信に成功しなかった場合には、交信処理を打ち切って上位機器にＮＧ信号を送信することが記載されている（段落００６９〜００７５，図４参照。）。さらに別の実施例として、交信に失敗したとき、再度、タグの識別コードを取得し、その識別コードが前回と異なるものであれば、そのタグに対する交信を打ち切って上位機器にＮＧ信号を送信することが記載されている（段落００７６〜００８７、図５，６参照。）。

特開２００３−１８７１９６号公報

従来のリーダライタは、上位機器からの指示に応じてコマンドを送信し、交信結果を上位機器に出力する受け身型の装置である。このため、上位機器からのコマンドとＲＦＩＤタグが交信領域に入るタイミングとがずれて、タグに対するコマンド送信を適切なタイミングで行うのが困難になることがある。上記の特許文献１に記載された発明は、このようなコマンドの送信タイミングのずれにより交信に失敗した場合に、後続のタグとの交信に支障が生じないようにすることを課題とするが、コマンドの送信タイミングがずれないようにする、という技術思想は開示されていない。

この発明は上記の点に着目し、リーダライタを上位機器から独立して動作させて、交信領域におけるタグの動きを監視しながら各コマンドの送信タイミングを制御することにより、タグの動きに合わせてコマンドを安定して送信できるようにすることを課題とする。

この発明によるＲＦＩＤ用リーダライタは、交信領域内のＲＦＩＤタグから受信した信号のレベルを検出する受信レベル検出手段と、ＲＦＩＤタグが交信領域に入ったことを検出し、この検出に応じて受信レベル検出手段により検出された受信信号のレベルの変化を追跡する処理を開始し、この受信レベルの変化が特定の条件を満足したことに応じて交信対象のＲＦＩＤタグに読み書き処理用のコマンドを送信する交信制御手段と、読み書き処理用のコマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信して、その受信内容を表す交信結果データを出力する受信結果出力手段とを、具備する。

上記の構成によれば、交信領域に入ったＲＦＩＤタグから受信した信号の変化に基づき、このＲＦＩＤタグが特定の方向に動いているとき、または交信領域内に停止しているときに、読み書き処理に関するコマンドを送信することができる。

上記のリーダライタの好ましい一態様では、ＲＦＩＤタグにその内部メモリに格納されている識別コードの送信を指示するＩＤ読出コマンドを送信して、このコマンドに対する交信領域内のＲＦＩＤタグからの応答信号により識別コードを認識する識別コード認識手段を、さらに具備する。また、受信レベル検出手段は、ＩＤ読出コマンドに対してＲＦＩＤタグから送信された応答信号の受信レベルを検出する。また、交信制御手段は、識別コード認識手段にＩＤ読出コマンドの送信および識別コードを認識する処理を複数回実行させ、同一の識別コードを連続して所定回数認識し、かつこれらの認識の間に受信レベル検出手段により検出された受信レベルの変化が特定の条件を満足したとき、認識した識別コードにより交信対象のＲＦＩＤタグを特定して読み書き処理用のコマンドを送信する。

上記の構成によれば、複数回のＩＤ読出コマンドに対する応答信号の内容および受信した信号のレベルの変化に基づき、交信対象のＲＦＩＤタグが特定の方向に動いているとき、または交信領域内に停止しているときに、読み書き処理に関するコマンドを送信することができる。

この発明による第１のＲＦＩＤ用リーダライタでは、交信制御手段は、受信レベル検出手段により検出された受信レベルが増加する方向に変化する状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第１のコマンドを送信する第１コマンド送信手段と、受信レベル検出手段により検出された受信レベルが減少する方向に変化する状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第２のコマンドを送信する第２コマンド送信手段とを、具備する。

上記第１のＲＦＩＤ用リーダライタによれば、交信領域に入ったＲＦＩＤタグが、リーダライタのアンテナ部に近づいていくのに合わせて第１のコマンドを送信し、その後、ＲＦＩＤタグがアンテナ部から遠ざかるのに合わせて第２のコマンドを送信することができる。

この発明による第２のＲＦＩＤ用リーダライタでは、交信制御手段は、受信レベル検出手段により検出された受信レベルが増加する方向に変化する状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第１のコマンドを送信する第１コマンド送信手段と、受信レベル検出手段により検出された受信レベルの変化量が所定の基準値以下になる状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第２のコマンドを送信する第２コマンド送信手段と、受信レベル検出手段により検出された受信レベルが減少する方向に変化する状態が所定時間続いたとき、読み書き処理に関する第３のコマンドを送信する第３コマンド送信手段とを、具備する。

上記第２のＲＦＩＤ用リーダライタによれば、交信領域に入ったＲＦＩＤタグが、リーダライタのアンテナ部に近づいていくのに合わせて第１のコマンドを送信し、この後にＲＦＩＤタグが所定の場所に停止したときに第２のコマンドを送信し、さらにＲＦＩＤタグが再び移動を開始してアンテナ部から遠ざかっていくときに、第３のコマンドを送信することができる。

さらに、他の好ましい態様のリーダライタでは、交信制御手段は、受信レベル検出手段により検出された受信レベルが減少する方向に変化する状態が所定時間続いたことに応じてコマンドの送信を行うとき、検出された毎時の受信レベルの変化量から所定時間経過後の受信レベルを推定するレベル推定手段と、推定した受信レベルが所定のしきい値を下回るとき、送信対象のコマンドの送信を中止する送信中止手段とを具備する。また交信結果出力手段は、上記のコマンドの送信が中止されたとき、その旨を示すエラー情報を出力する。

受信レベルが減少する方向に変化していることを条件にコマンドを送信する場合には、コマンドの送信が終了する前にタグが交信領域から出る可能性に留意する必要がある。たとえば、書き換えを指示するコマンドを送信している間にタグが交信領域から離れてしまうと、情報が中途半端に書き換えられてしまい、元の情報を復元するなどの対応をとることが困難になるからである。

この点につき上記の態様では、コマンドを送信する前に、所定時間経過後にタグから受信できる信号のレベルを推定し、このレベルがしきい値を下回る場合には、コマンドの送信を中止するので、交信が終了する前にタグが交信領域から出る可能性がある場合のコマンド送信を中止することができ、コマンドが中途半端に実行されるのを回避することができる。さらに、コマンドの送信が中止された旨を示すエラー情報を上位機器などに出力するので、ユーザは、コマンドが実行されなかったことを容易に認識することができる。

さらに、他の好ましい態様のリーダライタは、交信制御手段が交信対象のＲＦＩＤタグに送信するコマンドを登録するためのコマンド登録手段を具備する。この態様によれば、あらかじめ、タグに送信すべきコマンドをコマンド登録手段に登録しておくことにより、上位機器を全く関与させずにタグとの交信を行うことが可能になる。

つぎに、この発明によるＲＦＩＤ用リーダライタの交信制御方法は、以下の第１、第２、第３のステップを実行するものである。
第１ステップでは、ＲＦＩＤタグにその内部メモリに格納されている識別コードの送信を指示するＩＤ読出コマンドを送信する処理と、このコマンドに対する交信領域内のＲＦＩＤタグからの応答信号により前記識別コードを認識する処理とによって、交信領域内に入った新規のＲＦＩＤタグを検出する。

第２ステップでは、新規のＲＦＩＤタグの検出に応じて、ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードを認識する処理をさらに複数回繰り返すとともに、毎時の識別コードの認識に用いた応答信号の受信レベルの変化を追跡し、前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識し、かつこれらの認識に用いられた応答信号の受信レベルの変化が特定の条件を満足したことに応じて、認識した識別コードにより交信対象のＲＦＩＤタグを特定して読み書き処理用のコマンドを送信する。
第３ステップでは、読み書き処理用のコマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信して、その受信内容を表す交信結果データを出力する。

上記の方法によれば、固有の識別コードが付与されたＲＦＩＤタグが交信領域に入ってから特定の方向に沿って動いているとき、または交信領域内に停止していることを判別して、読み書き処理に関するコマンドを送信することが可能になる。

第２ステップについて、第１の交信制御方法では、ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルが増加する方向に変化している間に前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第１のコマンドを送信する。さらに、第１のコマンドの送信後に、再びＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルが減少する方向に変化している間に第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第２のコマンドを送信する。

第２の交信制御方法における第２ステップでは、ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルが増加する方向に変化している間に前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第１のコマンドを送信する。また、第１のコマンドの送信後に、再びＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルの変化量が所定の基準値以下になる状態が維持されている間に第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第２のコマンドを送信する。さらに、第２のコマンドの送信後に、再びＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルが減少する方向に変化している間に第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第３のコマンドを送信する。

第１，第２の交信制御方法によれば、読み書き処理に関する複数種のコマンドを、それぞれ交信領域におけるＲＦＩＤタグの動きに応じて順に送信するので、上位機器からの指令がなくとも、各コマンドの送信タイミングを制御することが可能になる。

上記構成のリーダライタによれば、交信領域に入ったＲＦＩＤタグから受信した信号のレベル変化に基づき、タグの動きを判別してコマンドを送信するタイミングを制御するので、タグの動きに合わせてコマンドを送信することが容易になり、交信の成功率を高めることができる。

図１は、この発明が適用されたＲＦＩＤ用のリーダライタ１の構成を示す。
このリーダライタ１は、電池を内蔵しないＲＦＩＤタグ１０（図４に示す。）と交信して情報の読み書きを行わせるためのもので、アンテナコイル２０を含むアンテナ部２と、コンピュータによる制御部７を具備する交信制御装置３とにより構成される。ただし、この構成は一例にすぎず、アンテナ部２と交信制御装置３とを一体にしてもよい。

交信制御装置３には、制御部７のほかに、送信回路４、受信回路５、受信レベル検出回路６、設定用のスイッチ８、表示部９などが含まれる。

送信回路４は、ドライブ回路４１、変調回路４２、乗算回路４３、増幅回路４５、増幅回路を挟む一対のＺ変換回路４４，４６などにより構成される。受信回路５は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）回路５１、検波回路５２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）回路５３、増幅回路５４、コンパレータ５５などにより構成される。受信レベル検出回路６は、検波回路６１およびＡ／Ｄ変換回路６２により構成される。

制御部７には、ＣＰＵおよびメモリのほか、キャリア信号となる高周波パルスを出力する発振回路や、図示しない上位機器と通信をするための通信用インターフェースが含まれる。

上記構成において、制御部７は、キャリア信号を出力しながら、適宜、所定ビット数のコマンド信号を出力する。キャリア信号は、ドライブ回路により搬送波に変換された後に、Ｚ変換回路４４，４６によるインピーダンスの整合処理や増幅回路４５による増幅処理を経て、アンテナコイル２０に供給され、電磁波として送出される。また変調回路４２および乗算回路４３がコマンド信号に基づき搬送波を振幅変調することによって、コマンド信号が搬送波に重畳される。

上記の処理によりアンテナコイル２０から電磁波が送出されると、この電磁波により交信領域内のＲＦＩＤタグ１０に誘導起電力が生じ、タグ１０側の制御部が起動する。この状態下でアンテナコイル２０からコマンド信号が送信されると、タグ１０側の制御部は、コマンド信号が表すコマンドを解読して指示された処理を実行した後に、所定の応答データを表す信号（応答信号）を生成し、リーダライタ１に返送する。

受信回路５では、バンドパスフィルタ回路５１によりノイズを除去した後に、検波回路５２により応答信号を含む搬送波を抽出する。さらに、ローパスフィルタ回路５３により搬送波からタグ１０の応答信号を抽出し、これを増幅回路５４で増幅した後に、コンパレータ５５により矩形信号に変換する。制御部７は、コンパレータ５５から入力された信号を用いてタグ１０の応答内容を解読し、この解読データを含む交信結果データを上位機器に送信する。

受信レベル検出回路６の検波回路６１は、コンパレータ５５に入力されるのと同一の応答信号の入力を受け、図２に示すように、応答信号の各ピークのレベル変化を表す包絡線信号を生成する。Ａ／Ｄ変換回路６２はこの包絡線信号をディジタル変換する。制御部７は、この変換により生じたディジタルデータを応答信号の受信レベルとして入力し、後記するコマンドの送信タイミングを判別する処理に使用する。

この実施例のリーダライタ１は、上位機器からコマンドの送信指示を受けてタグ１０との交信を行う従前の装置とは異なり、送信するコマンドの種類や送信のタイミングを自ら管理する機能を具備する。図３は、この機能の詳細な内容を示す。

図３において、コマンド登録部７０は制御部７内のメモリに設定されるものである。このコマンド登録部７０には、タグ１０に実行させるべき読み書き処理について、複数種のコマンドが登録されている。これらのコマンドは、あらかじめ上位機器で作成された後に、制御部に送信されて登録される。

符号７１〜７４で示す各種処理部の実体は、当該処理部に応じたプログラムを実行するＣＰＵである。
ＩＤ認識処理部７２は、識別コードの送信を求めるコマンド（以下、「ＩＤ読出コマンド」という。）を交信対象を特定せずに送信し、このコマンドに対するタグ１０の応答信号から識別コードを復号し、認識する。レベル変化検出部７１は、ＩＤ読出コマンドに対する応答信号の信号レベルを受信レベル検出回路６から取り込んで、これらの信号のレベルの変化を検出する。

交信制御部７３は、コマンド登録部７０に登録された各コマンドを、あらかじめ定められた順序で送信する。またいずれのコマンドの送信においても、ＩＤ認識処理部７２に識別コードを取得する処理を繰り返し実行させながら、その間にレベル変化検出部７１が検出した受信レベルの変化やＩＤ認識処理部７２が認識した識別コードを取り込み、これらに基づき送信のタイミングを判別する。さらに交信制御部７３は、登録された各コマンドをそれぞれ判別されたタイミングに従って送信する。また送信したコマンドに対するタグ１０からの応答信号を受信すると、応答データを復号して認識し、その認識結果を交信結果出力部７４に渡す。交信結果出力部７４は、応答データの内容をタグ１０毎にまとめた交信結果データを作成し、これを上位機器に送信する。

以下、交信領域に入ったタグ１０に、情報の読み出し命令（リードコマンド）を送信した後に情報の書き込み命令（ライトコマンド）を送信する場合を例に、上記のリーダライタ１により実行される交信処理の詳細を説明する。

図４は、上記２種類のコマンドを、アンテナ部２の交信領域におけるタグ１０の動きに応じて送信する具体例を、２例示す。
各例は、いずれもアンテナ部２およびタグ１０の移動経路を上方から見たもので、タグ１０に所定レベル以上の電力を発生させる強さの電磁波が届く範囲を点線で表している。この図示によれば、アンテナ部２の正面に広がる領域１００でタグ１０との交信が可能になるほか、この領域１００の両側にも、所定広さの交信可能領域１０１，１０２が形成される。いずれの領域１００〜１０２も、高さ方向にも広がりを持つ３次元領域である。

この実施例では、上記の領域１００〜１０２のうち、アンテナ部２の正面に広がる領域１００が交信領域となるようにタグ１０の移動経路を定めて、交信処理を行うようにしている。なお、図中のＣは、交信領域１００の幅方向における中心位置を表す仮想直線である。

図４（Ａ）の例では、交信領域１００の幅方向に沿ってタグ１０を移動させながら、交信領域１００に入ったタグ１０をＩＤ読出コマンドにより認識し（ａ１）、交信領域１００の端縁部から中央部に向かってタグ１０が移動する間に、リードコマンドを送信する（ａ２）。さらに、タグ１０が交信領域１００の中心部を通過して反対側の端縁部に向かう間に、ライトコマンドを送信する（ａ３）。

図４（Ｂ）の例では、交信領域１００の中央部でタグ１０を前後方向に沿って往復動させながら、交信領域１００に入ったタグ１０をＩＤ読出コマンドにより認識し（ｂ１）、タグ１０がアンテナ部２に近づいている間にリードコマンドを送信する（ｂ２）。さらに、タグ１０が後退を始めて交信領域１００を抜けるまでの間にライトコマンドを送信する（ｂ３）。

図５は、上記のコマンドを送信する条件となるＲＦＩＤタグ１０の動きを、リーダライタ１がタグ１０から受信する応答信号の変化に置き換えて示す。各コマンドの送信とタグ１０の動きとの関係は、図４（Ａ）（Ｂ）の２例に限定されるものではなく、タグ１０が交信領域外から交信領域内に入って再び交信領域外に移動する間に、タグ１０から受信する信号のレベルに図５（１）（２）に示すような変化が生じる場合には、これらの変化に応じて各コマンドを送信することができる。

図５（１）は、リードコマンドの送信条件に対応し、図５（２）は、ライトコマンドの送信条件に対応する。また、各図の右側の棒グラフは、複数回のＩＤ読出コマンドに対するタグ１０からの応答信号の受信レベルの変化を示す。

上記図５および前出の図２に示すように、応答信号には、振幅の異なる２種類の波形の信号が含まれている。このうちの振幅の大きな方の信号は、タグ１０側で内部回路のインピーダンスを周期的に切り替えることにより生じたものである。この実施例では、振幅の大きな方の信号に対応するピークレベルを受信レベル検出回路６により検出した後、これらのピークレベルの平均値を算出し、これを応答信号の受信レベルとする。図５の各例の棒グラフは、この演算により算出された受信レベルの変化を表すものである。

タグ１０がアンテナ部２に次第に近づくように移動している間は、誘導起電力が次第に高まるので、タグ１０のインピーダンスの変化に伴う信号の変化量も次第に増加する。よって図５（１）に示すように、応答信号の振幅は次第に大きくなり、これに伴い、受信レベルが連続的に増加するようになる。

上記に対し、タグ１０がアンテナ部２から次第に遠ざかるように移動している間は、誘導起電力が次第に弱くなるので、タグ１０のインピーダンスの変化に伴う信号の変化量も次第に減少する。よって図５（２）に示すように、応答信号の振幅は次第に小さくなり、これに伴い、受信レベルが連続的に減少するようになる。

上記の現象に着目して、この実施例では、タグ１０にその内部メモリに格納されている識別コードの送信を指示するＩＤ読出コマンドを複数回送信し、毎時のコマンドに対する応答信号が同一の識別コードを表すものであることを確認しながら、これらの応答信号の受信レベルの変化の方向により、タグ１０がアンテナ部２に近づいている状態とタグ１０がアンテナ部２から遠ざかっている状態とを判別する。具体的には、まず図５（１）のような信号変化を判別したことに応じてリードコマンドを送信した後に、図５（２）のような信号変化を判別したことに応じてライトコマンドを送信する。

図６および図７は、リーダライタ１が実行する交信処理の手順を示す。図４の（Ａ）（Ｂ）に示した各事例および後記する図９の事例は、いずれもこの交信処理を行うことによって実現するものである。

以下、図６，７の各ステップ符号を参照しながら説明する。まず、初期段階では、交信対象のタグ１０が交信領域１００に入って応答信号が得られるまで、ＩＤ読出コマンドを送信する処理を繰り返し実行する（ＳＴ１，２）。所定の時点でＩＤ読出コマンドに対するタグ１０からの応答信号を受信すると（ＳＴ２の判定が「ＹＥＳ」）、受信回数ｎに初期値の０をセットする（ＳＴ３）。また、受信した応答信号から識別コードを認識し、作業用メモリ（ＲＡＭ）に保存する（ＳＴ４）。

つぎに、上記の応答信号の受信レベルＰ_０を算出する（ＳＴ５）。具体的には、当該応答信号につき受信レベル検出回路６により検出された複数のピークレベルの中から所定のしきい値を上回るものを抽出し、抽出された各値の平均値を算出する。

この後は、再びＩＤ読出コマンドを送信し（ｎ＝０のときは、ＳＴ７，８をスキップしてＳＴ９を実行する。）、タグ１０からの応答信号の受信に応じて識別コードを認識する（ＳＴ１０，１２）。ここで、認識した識別コードがメモリに保存しているものと同一であれば（ＳＴ１３の判定が「ＹＥＳ」）、受信回数ｎをインクリメントして（ＳＴ１４）、ＳＴ５に戻り、直近の応答信号の受信レベルＰ_ｎを算出する。この後は、受信レベルＰｎと１段階前の受信レベルＰ_ｎ−１との差を求め、その差の値を変化量Ｄ_ｎとする（ＳＴ６〜７）。

以下、ｎの値が所定の上限値Ｎに達するまで、ＩＤ読出コマンドを用いてタグ１０の識別コードを認識する処理（ＳＴ９〜１３）と、応答信号の受信レベルＰ_ｎおよびその変化量Ｄ_ｎを求める処理（ＳＴ５〜７）を繰り返し実行する。ここでｎが上限値Ｎに達すると（ＳＴ８の判定が「ＹＥＳ」）、毎時の変化量Ｄ_ｎ（ｎ＝１，・・・Ｎ）を用いて、各応答信号の受信レベルの変化の方向を解析する（ＳＴ１５）。

上記の解析により、受信レベルが連続して増加していると判断した場合（ＳＴ１６の判定が「ＹＥＳ」）には、毎時の受信レベルの中の最小値を特定し、その最小値を所定のしきい値Ｓと比較する（ＳＴ１７）。ここで受信レベルの最小値がＳより大きい場合（ＳＴ１７の判定が「ＹＥＳ」）には、メモリに保存されている識別コードを含むリードコマンドを送信する（ＳＴ１８）。さらに、このリードコマンドに対するタグ１０からの応答信号を受けると（ＳＴ１９の判定が「ＹＥＳ」）、ライトコマンドの送信に関する処理に移行する。

ここまでに説明した処理を整理すると、交信対象のタグ１０がはじめて交信領域１００に入った時点を起点にＩＤ読出コマンドの送信を（Ｎ＋１）回実行し、これらのコマンドに対し、毎回、同じ識別コードを表す応答信号を受信し、かつ応答信号の受信レベルが連続して増加していることが確認されたことを条件に、リードコマンドを送信することになる。

なお、上記の処理によれば、タグ１０が交信領域１００に入った直後の交信が不安定な時期や、突発的なノイズが生じたときなどに、応答信号が一時的に得られない状態になる可能性があるが、この場合には、受信回数ｎをゼロリセットしてからＩＤ読出コマンドを再送信する（ＳＴ９、１０，１１）。したがって、この場合には、再び応答信号を受信できる状態になったときから、処理がやり直しされることになる。

また、何らかの原因で、受信回数ｎがＮに達する前に交信対象のタグ１０が交信領域１００から抜け、他のタグ１０が交信領域１００に入った場合には、ＳＴ１３の判定が「ＮＯ」となり、エラー処理に進む。なお、この場合には、新たに交信領域１００に入ったタグ１０を対象に、ＳＴ３から処理を開始する。

また、同一の識別コードを表す応答信号を（Ｎ＋１）回受信した場合でも、応答信号の受信レベルが連続して増加していることが認められなかった場合（ＳＴ１６の判定が「ＮＯ」）、最小の受信レベルがしきい値Ｓ以下であった場合（ＳＴ１７の判定が「ＮＯ」）、ならびにリードコマンドの送信後にタグ１０からの応答信号を得られなかった場合（ＳＴ１９の判定が「ＮＯ」）にも、エラー処理を実行する。

つぎに、リードコマンドに関する処理を終了してライトコマンドに関する処理に移行すると、受信回数ｎをゼロリセット（ＳＴ２０）した後に、再び、ＩＤ読出コマンドを送信してタグ１０からの応答信号を受信し、識別コードを認識する処理と、応答信号の受信レベルＰ_ｎおよびその変化量Ｄ_ｎを算出する処理とを繰り返す（ＳＴ２１〜２９）。この場合にも、途中でタグ１０からの応答信号が得られない状態になったとき（ＳＴ２２の判定が「ＮＯ」）には、受信回数ｎをゼロリセットして、最初から処理をやり直す。

また、ＳＴ２１〜２９のループの実行中に、保存されているのとは異なる識別コードを取得した場合（ＳＴ２５の判定が「ＮＯ」）には、エラー処理に移行する。この場合にも先のＳＴ１３の判定のときと同様に、新たに認識されたタグ１０に対し、ＳＴ３から処理をやり直すことになる。

ＳＴ２１〜２９のループによりリードコマンドの送信前に得たのと同一の識別コードを連続して（Ｎ＋１）回取得すると（ＳＴ２９の判定が「ＹＥＳ」）、毎時の変化量Ｄ_ｎの変化の方向を解析する（ＳＴ３０）。この解析処理により、応答信号の受信レベルが連続して減少していることを確認すると（ＳＴ３１の判定が「ＹＥＳ」）、その中の最後の応答信号の受信レベルＰ_Ｎおよび毎時の変化量Ｄ_ｎを用いて、所定時間ｔが経過したときの受信レベルＰ_ｍｉｎを推定する（ＳＴ３２）。さらに、このＰ_ｍｉｎの値をしきい値Ｓと比較し、Ｐ_ｍｉｎがしきい値Ｓより大きいければ（ＳＴ３３の判定が「ＹＥＳ」）、メモリに保存されている識別コードを含むライトコマンドを送信する。

なお、受信レベルの変化量Ｄ_ｎの解析によって、毎時の受信レベルが連続して減少していると認められなかったとき（ＳＴ３１の判定が「ＮＯ」）や、推定した受信レベルＰ_ｍｉｎがしきい値Ｓ以下である場合（ＳＴ３３の判定が「ＮＯ」）には、エラー処理を実行する。

上記の説明を整理すると、リードコマンドの送信後には、再びＩＤ読出コマンドを送信しながら、タグ１０の応答信号から識別コードを認識するとともに、毎時の応答信号の受信レベルの変化をチェックする。そして、リードコマンドの送信前に得たのと同一の識別コードを表す応答信号を連続して（Ｎ＋１）回受信し、かつこれらの応答信号の受信レベルが次第に減少していることを条件として、ライトコマンドを送信する。

ライトコマンドの送信後は、タグ１０からの応答信号を受信し、その受信内容に先のリードコマンドによりタグ１０から読み出した情報を組み合わせた交信結果データを作成する（ＳＴ３６）。そして、交信結果データを上位機器に送信し（ＳＴ３７）、処理を終了する。なお、ライトコマンドに対するタグ１０からの応答信号を得られなかった場合（ＳＴ３５の判定が「ＮＯ」の場合）には、エラー処理に移行する。

つぎに、リードコマンドの送信前に最小の受信レベルをチェックするステップ（ＳＴ１７）で使用されるしきい値Ｓは、タグ１０との交信が可能な最低のレベルに所定の余裕度を加味した値に設定するのが望ましい。このようにすれば、交信領域内のタグ１０がアンテナ部２に近づく方向に移動していても、受信信号の余裕度が小さいために交信に失敗するおそれがある場合には、リードコマンドが送信されずに、エラー処理が実行される。

また、ライトコマンドの送信前に受信レベルを推定するステップ（ＳＴ３２）においては、図８に示すように、受信レベルが減少する方向に変化した期間内の各受信レベルを時系列に並べて、これらの減少の度合を表す近似直線または近似曲線を求める。そして、最後の応答信号を受信した時点からライトコマンドの送信が終了するまでにかかる時間をｔとして、上記の近似直線または近似曲線におけるｔ時間後の対応点の値Ｐ_ｍｉｎを算出する。さらにつぎのステップのＳＴ３３では、算出されたＰ_ｍｉｎをＳＴ１７で用いたのと同様のしきい値Ｓと比較し、このしきい値ＳよりＰ_ｍｉｎの方が大きいことを条件としてライトコマンドを送信する。このようにすれば、受信レベルが次第に減少する状態下でライトコマンドを送信しても、コマンドの送信が終了する前にタグ１０との交信が不可能になるような状況下でコマンドが送信されるのを防止することができる。よって、タグ１０の情報が中途半端に書き換えられるのを防止することができる。

図６，７に示した交信処理によれば、ＲＦＩＤタグ１０が交信領域に入った直後から処理を開始して、以後、タグ１０がアンテナ部２に近づいている状態とアンテナ部２から遠ざかっていく状態とを判別し、これらの判別に応じてリードコマンドおよびライトコマンドを送信することができる。

つぎに、上記の交信処理に失敗したときのエラー処理について簡単に説明すると、この実施例では、交信対象のタグ１０の識別コード（エラーの発生時点にメモリに保存されているもの）に、エラーの具体的内容を表すコード情報を対応づけた交信結果データを作成して、上位機器に送信するようにしている。したがって、リーダライタ１が交信の途中で上位機器との通信を行わなくとも、交信の対象となったすべてのタグ１０の交信結果データを上位機器に送信することができる。また交信に失敗したタグ１０については、その交信結果データに基づき、適切な処置をとることができる。

図９は、入退室の管理に上記の交信処理を適用した例を示す。
この実施例では、カード型のＲＦＩＤタグ１０Ａをユーザが手持ちして、タグ１０Ａをアンテナ部２に近づけた後に遠ざけることにより、情報の読み書きを行うようにしている。具体的には、タグ１０Ａがアンテナ部２に近づく間に、リードコマンドによりユーザコードなどの情報をタグ１０Ａから読み取った後に、タグ１０Ａがアンテナ部２から遠ざかる間に現在時刻を取得して、この時刻データをライトコマンドによりタグ１０Ａに書き込む。さらに、図９には示していないが、タグ１０Ａとの交信が終了すると、タグ１０Ａから読み出したユーザコードとタグ１０Ａに書き込んだ時刻データとを対応づけた交信結果データを作成し、これを上位機器に送信する。

つぎに、図４および図９に示した事例では、いずれも、交信領域１００内でのタグ１０の停止を考慮していないが、タグ１０を交信領域内で所定時間停止させる場合には、タグ１０が停止位置まで移動する間にリードコマンドを送信し、その後に応答信号の受信レベルが一定の状態で維持されている間にライトコマンドを送信してもよい。

また、タグ１０に送信するコマンドはリードコマンドおよびライトコマンドの組み合わせに限定されるものではなく、たとえば、リードコマンドおよびライトコマンドの一方のみを送信してもよい。この場合には、タグ１０が交信領域１００の端縁部からアンテナ部２に近づいている間にコマンドを送信するのが望ましい。

また、タグ１０を交信領域内で停止させる場合には、応答信号の受信レベルの変化の状態に基づき、タグ１０がアンテナ部２に近づいている状態、タグ１０が停止している状態、およびタグ１０がアンテナ部２から遠ざかっている状態を、それぞれ判別し、各状態においてそれぞれコマンドを送信してもよい。このような送信処理の一例を図１０に示す。

図１０の実施例では、ライトプロテクトが設定されたタグ１０を交信対象として、このタグ１０を交信領域の幅方向に沿って移動させながら、以下の処理を実行する。

まず交信領域１００を入ったタグ１０をＩＤ読出コマンドにより認識する（ｃ１）。さらに、引き続きＩＤ読出コマンドを送信しながら、毎時の応答信号の受信レベルが連続して増加していることを判別し、ライトプロテクトの解除を指示するコマンドを送信する（ｃ２）。

つぎに、再びＩＤ読出コマンドを繰り返し送信しながら、毎時の応答信号の受信レベルが所定値以上であり、かつその変化量が所定のしきい値以下に維持されていることを判別し、ライトコマンドを送信する（ｃ３）。この後は、再びＩＤ読出コマンドを繰り返し送信しながら、毎時の応答信号の受信レベルが連続して減少していることを判別し、ライトプロテクトを再設定するコマンドを送信する（ｃ４）。

なお、（ｃ２）（ｃ３）（ｃ４）の各処理は、いうまでもなく、毎時のＩＤ読出コマンドに対して同一の識別コードを取得していることを前提とする。ただし、識別コードの取得回数を統一することは必須ではなく、コマンドによって取得回数が異なってもよい。

上記の各実施例では、ＩＤ読出コマンドを送信する処理と、このコマンドに対するＲＦＩＤタグ１０からの応答信号により識別コードを認識する処理とにより、交信領域１００内に新規のタグ１０が入ったことや、交信領域１００におけるタグ１０の動きを判別するようにしたが、交信領域１００に複数のタグ１０が同時に入る虞がなければ、これらの判別処理を別の方法により行ってもよい。たとえば、タグ１０が起動したときに、タグ１０からリーダライタ１に特定の形式による信号を自主的に送信するようにしておき、この信号により新規のタグ１０を検出したリーダライタ１が、引き続き同様の形式の信号を繰り返し送信する旨を指示するコマンドを送信し、タグ１０から送信される信号の受信レベルの変化を追跡してもよい。または、タグ１０が交信領域１００に入ったことを検出する場合のみＩＤ読出コマンドを使用し、以後は、タグから特定の形式の信号を繰り返し送信させるようにしてもよい。

最後に、上記実施例のリーダライタ１では、あらかじめタグ１０に送信するコマンドを登録しているが、適宜、上位機器によるコマンドの登録の変更処理を受け付けてもよい。また、コマンドを登録せずに、タグ１０が交信領域１００に入る前に、上位機器から複数のコマンドの送信を受け、これらのコマンドを用いて図６，７に示した交信処理を実行してもよい。

ＲＦＩＤ用リーダライタの構成例を示すブロック図である。応答信号の受信レベルの検出方法を示す図である。制御部に設定される機能を表す機能ブロック図である。アンテナ部の交信領域におけるタグの動きに応じて２種類のコマンドを送信する具体例を示す図である。リードコマンドおよびライトコマンドの送信条件に対応する受信信号の変化を示す図である。交信処理の前半部を示すフローチャートである。交信処理の後半部を示すフローチャートである。応答信号の受信後の受信レベルを推定する方法を説明する図である。図７，８の交信処理を適用した情報処理を説明する図である。アンテナ部の交信領域におけるタグの動きに応じて３種類のコマンドを送信する具体例を示す図である。

符号の説明

１リーダライタ
２アンテナ部
３交信制御装置
４送信回路
５受信回路
６受信レベル検出回路
７制御部
１０ＲＦＩＤタグ
７０コマンド登録部
７１レベル変化検出部
７２ＩＤ認識処理部
７３交信制御部
７４交信結果出力部
１００交信領域

Claims

ＲＦＩＤタグと非接触交信を行って当該ＲＦＩＤタグに情報の読み書きを行わせる装置であって、
交信領域内のＲＦＩＤタグから受信した信号のレベルを検出する受信レベル検出手段と、
ＲＦＩＤタグが交信領域に入ったことを検出し、この検出に応じて前記受信レベル検出手段により検出された受信信号のレベルの変化を追跡する処理を開始し、この受信レベルの変化が特定の条件を満足したことに応じて交信対象のＲＦＩＤタグに読み書き処理用のコマンドを送信する交信制御手段と、
前記読み書き処理用のコマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信して、その受信内容を表す交信結果データを出力する交信結果出力手段とを具備し、
前記交信制御手段は、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルが増加する方向に変化する状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第１のコマンドを送信する第１コマンド送信手段と、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルが減少する方向に変化する状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第２のコマンドを送信する第２コマンド送信手段とを、具備するＲＦＩＤ用リーダライタ。
ＲＦＩＤタグと非接触交信を行って当該ＲＦＩＤタグに情報の読み書きを行わせる装置であって、
交信領域内のＲＦＩＤタグから受信した信号のレベルを検出する受信レベル検出手段と、
ＲＦＩＤタグが交信領域に入ったことを検出し、この検出に応じて前記受信レベル検出手段により検出された受信信号のレベルの変化を追跡する処理を開始し、この受信レベルの変化が特定の条件を満足したことに応じて交信対象のＲＦＩＤタグに読み書き処理用のコマンドを送信する交信制御手段と、
前記読み書き処理用のコマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信して、その受信内容を表す交信結果データを出力する交信結果出力手段とを具備し、
前記交信制御手段は、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルが増加する方向に変化する状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第１のコマンドを送信する第１コマンド送信手段と、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルの変化量が所定の基準値以下になる状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第２のコマンドを送信する第２コマンド送信手段と、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルが減少する方向に変化する状態が所定時間続いたことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第３のコマンドを送信する第３コマンド送信手段とを、具備するＲＦＩＤ用リーダライタ。
請求項１または２に記載されたＲＦＩＤ用リーダタイタにおいて、
前記ＲＦＩＤタグにその内部メモリに格納されている識別コードの送信を指示するＩＤ読出コマンドを送信して、このコマンドに対する交信領域内のＲＦＩＤタグからの応答信号により前記識別コードを認識する識別コード認識手段を、さらに具備し、、
前記受信レベル検出手段は、前記ＩＤ読出コマンドに対してＲＦＩＤタグから送信された応答信号の受信レベルを検出し、
前記交信制御手段の各コマンド送信手段は、前記識別コード認識手段にＩＤ読出コマンドの送信および識別コードを認識する処理を複数回実行させ、同一の識別コードを連続して所定回数認識し、かつこれらの認識の間に前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルの変化が送信対象のコマンドの送信にかかる前記特定の条件を満たしたときに、前記認識した識別コードにより交信対象のＲＦＩＤタグを特定して送信対象のコマンドを送信するＲＦＩＤ用リーダライタ。
前記交信制御手段は、前記受信レベル検出手段により検出された受信レベルが減少する方向に変化する状態が所定時間続いたことに応じてコマンドの送信を行うとき、検出された毎時の受信レベルの変化量から所定時間経過後の受信レベルを推定するレベル推定手段と、推定した受信レベルが所定のしきい値を下回るとき、前記送信対象のコマンドの送信を中止する送信中止手段とを具備し、
前記交信結果出力手段は、前記コマンドの送信が中止されたとき、その旨を示すエラー情報を出力する、請求項１または２に記載されたＲＦＩＤ用リーダライタ。
前記交信制御手段が交信対象のＲＦＩＤタグに送信するコマンドを登録するためのコマンド登録手段を、さらに具備して成る請求項１〜４のいずれかに記載されたＲＦＩＤ用リーダライタ。
ＲＦＩＤタグと非接触交信を行って当該ＲＦＩＤタグに情報の読み書きを行わせるＲＦＩＤ用リーダライタにおいて実行される交信制御方法であって、
ＲＦＩＤタグにその内部メモリに格納されている識別コードの送信を指示するＩＤ読出コマンドを送信する処理と、このコマンドに対する交信領域内のＲＦＩＤタグからの応答信号により前記識別コードを認識する処理とによって、交信領域内に入った新規のＲＦＩＤタグを検出する第１ステップと、
前記新規のＲＦＩＤタグの検出に応じて、前記ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードを認識する処理をさらに複数回繰り返すとともに、毎時の識別コードの認識に用いた応答信号の受信レベルの変化を追跡し、前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識し、かつこれらの認識に用いられた応答信号の受信レベルの変化が特定の条件を満足したことに応じて、認識した識別コードにより交信対象のＲＦＩＤタグを特定して読み書き処理用のコマンドを送信する第２ステップと、
前記読み書き処理用のコマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信して、その受信内容を表す交信結果データを出力する第３ステップとを、実行し、
前記第２ステップでは、
前記ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルが増加する方向に変化している間に前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第１のコマンドを送信し、
第１のコマンドの送信後に、再び前記ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルが減少する方向に変化している間に前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第２のコマンドを送信する、
ことを特徴とするＲＦＩＤ用リーダライタの交信制御方法。
ＲＦＩＤタグと非接触交信を行って当該ＲＦＩＤタグに情報の読み書きを行わせるＲＦＩＤ用リーダライタにおいて実行される交信制御方法であって、
ＲＦＩＤタグにその内部メモリに格納されている識別コードの送信を指示するＩＤ読出コマンドを送信する処理と、このコマンドに対する交信領域内のＲＦＩＤタグからの応答信号により前記識別コードを認識する処理とによって、交信領域内に入った新規のＲＦＩＤタグを検出する第１ステップと、
前記新規のＲＦＩＤタグの検出に応じて、前記ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードを認識する処理をさらに複数回繰り返すとともに、毎時の識別コードの認識に用いた応答信号の受信レベルの変化を追跡し、前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識し、かつこれらの認識に用いられた応答信号の受信レベルの変化が特定の条件を満足したことに応じて、認識した識別コードにより交信対象のＲＦＩＤタグを特定して読み書き処理用のコマンドを送信する第２ステップと、
前記読み書き処理用のコマンドに対するＲＦＩＤタグからの応答信号を受信して、その受信内容を表す交信結果データを出力する第３ステップとを、実行し、
前記第２ステップでは、
前記ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルが増加する方向に変化している間に前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第１のコマンドを送信し、
第１のコマンドの送信後に、再び前記ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルの変化量が所定の基準値以下になる状態が維持されている間に前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第２のコマンドを送信し、
第２のコマンドの送信後に、再び前記ＩＤ読出コマンドの送信および識別コードの認識を繰り返し実行し、応答信号の受信レベルが減少する方向に変化している間に前記第１ステップで認識した識別コードと同じコードを所定回数連続して認識したことを前記特定の条件として、読み書き処理に関する第３のコマンドを送信する、
ことを特徴とするＲＦＩＤ用リーダライタの交信制御方法。