JP5541207B2 - Wireless tag reader, monitoring system - Google Patents

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本発明は、無線タグの方向(到来方位)を推定できる無線タグリーダ、及び、該無線タグリーダを用いる監視システムに関するものである。   The present invention relates to a wireless tag reader capable of estimating the direction (arrival azimuth) of a wireless tag and a monitoring system using the wireless tag reader.

電波を利用して無線タグを読み取る無線タグシステムは様々な用途で使用されつつあり、このシステムの主要素である無線タグリーダは広範な用途に適用し得るように高機能化が求められている。高機能化の例としては、例えば、無線タグを単純に読み取るだけではなく、その無線タグがどの方向に存在し得るかを特定可能とし、無線タグ所持者の探索に利用したり、無線タグ所持者が適正な方向に存在するか否かの判断に利用したりすることが考えられつつある。   A wireless tag system that reads a wireless tag using radio waves is being used for various purposes, and a wireless tag reader that is a main element of this system is required to have high functionality so that it can be applied to a wide range of uses. As an example of high functionality, for example, it is possible not only to simply read a wireless tag, but also to specify in which direction the wireless tag can exist, and to use it for searching for a wireless tag holder, It is being considered to use it to determine whether a person is present in an appropriate direction.

無線タグの方向の特定に関連する技術としては、例えば特許文献1のようなものが提案されている。この特許文献1では、複数のアンテナ素子を備えて指向特性を変化させることができるアレーアンテナを用いた電波到来方向探知方法が開示されており、該電波到来方向探知方法では、全方向角360度を12分割したビーム切り替えにより電波の到来方向を推定する手法を用いている。具体的には、ビーム切り替えによって得られた複数の受信電力パターンを、予め用意しておいた方向毎の信号電力パターンと相関をとり、相関が最大となる角度を到来方向と推定している。   As a technique related to specifying the direction of the wireless tag, for example, a technique as disclosed in Patent Document 1 has been proposed. This Patent Document 1 discloses a radio wave arrival direction detection method using an array antenna that includes a plurality of antenna elements and can change directivity characteristics. In this radio wave arrival direction detection method, an omnidirectional angle of 360 degrees is disclosed. Is used to estimate the direction of arrival of radio waves by switching the beam into 12 parts. Specifically, a plurality of received power patterns obtained by beam switching are correlated with a signal power pattern for each direction prepared in advance, and the angle at which the correlation is maximum is estimated as the arrival direction.

特開2004−257820号公報JP 2004-257820 A

ところで、無線タグの方向を推定し得る無線タグシステムを更に発展させた構成として、上記無線タグリーダを、監視領域内の物体の距離と方向とを測定可能なレーザセンサと併用し、監視領域内に進入した人が無線タグを携帯しているか否かを判別し、携帯していない場合に警告を行う監視システムが考えられる。該監視システムによって進入者を監視する場合、例えば、レーザセンサによって監視領域内に進入した人の距離と方向とを検出すると共に、方向推定可能な無線タグリーダによって無線タグの方向を推定し、レーザセンサが検出した進入者の方向と無線タグリーダによって推定された無線タグの方向とが一致している場合に、進入者が無線タグを携帯していると判断する。他方、無線タグからの応答が無い場合、或いは無線タグからの応答があってもレーザセンサで検出した方向と一致しない場合には、進入者が無線タグを携帯していないと判断し、警告を発することでその旨を外部に報知することができる。   By the way, as a configuration that further develops the RFID tag system that can estimate the direction of the RFID tag, the RFID tag reader is used in combination with a laser sensor that can measure the distance and direction of an object in the surveillance region. A monitoring system that determines whether or not a person who has entered carries a wireless tag and issues a warning when the person does not carry the wireless tag can be considered. When the intruder is monitored by the monitoring system, for example, the distance and direction of a person who has entered the monitoring area are detected by a laser sensor, the direction of the wireless tag is estimated by a wireless tag reader capable of estimating the direction, and the laser sensor When the direction of the intruder detected by the radio tag reader matches the direction of the wireless tag estimated by the wireless tag reader, it is determined that the intruder is carrying the wireless tag. On the other hand, if there is no response from the wireless tag, or if the response from the wireless tag does not match the direction detected by the laser sensor, it is determined that the intruder is not carrying the wireless tag and a warning is issued. This can be notified to the outside by issuing.

このような監視システムを構築する場合、レーザセンサでは正確に監視領域内の進入者の距離と方向とを測定できるため、進入者が無線タグを携帯しているか否かの判断の信頼性は、無線タグリーダが正確に無線タグの方向を推定できるか否かに掛ってくる。しかしながら、従来の方向推定可能な無線タグリーダでは、環境によっては無線タグの方向をそれほど正確に推定できない場合があり、上記のような監視システム、或いは同様に信頼性が要求されるシステムに適用し難い場合があった。   When constructing such a monitoring system, the laser sensor can accurately measure the distance and direction of the intruder in the monitoring area, so the reliability of determining whether the intruder is carrying a wireless tag is: It depends on whether or not the wireless tag reader can accurately estimate the direction of the wireless tag. However, the conventional RFID tag reader capable of estimating the direction may not be able to estimate the RFID tag direction so accurately depending on the environment, and is difficult to apply to the monitoring system as described above or a system that similarly requires reliability. There was a case.

例えば、特許文献1の電波到来方向探知方法では、電波反射物や電波干渉物の無い環境(例えば暗室内実験等)ではある程度の精度を得ることができる。しかしながら、このような方法を電波反射物、電波干渉物が存在する実際の監視システムに適用した場合、無線タグからの電波方向以外の要素(電波反射物からの反射電波や電波干渉物による電波干渉)が測定パターン(受信電力パターン)に影響を及ぼすことになるため、得られた測定パターン(受信電力パターン)が無線タグからの電波のみを強く反映した波形とならない場合があり、無線タグが存在する方向の基準電力パターン(信号電力パターン)と相関が低くなってしまう場合がある。このような現象が生じると、無線タグの方向を精度高く推定することが難しくなってしまうため、上記のように信頼性が要求されるシステムでは特に改善が要求される。   For example, in the radio wave arrival direction detection method of Patent Document 1, a certain degree of accuracy can be obtained in an environment where there is no radio wave reflector or radio wave interferer (for example, a dark room experiment). However, when such a method is applied to an actual monitoring system where radio wave reflectors and radio wave interferers exist, elements other than the radio wave direction from the radio tag (radio wave interference from radio wave reflectors ) Will affect the measurement pattern (received power pattern), so the obtained measurement pattern (received power pattern) may not be a waveform that strongly reflects only the radio waves from the wireless tag, and there is a wireless tag. In some cases, the correlation with the reference power pattern (signal power pattern) in the direction in which the signal is generated becomes low. When such a phenomenon occurs, it becomes difficult to estimate the direction of the wireless tag with high accuracy. Therefore, improvement is particularly required in a system that requires reliability as described above.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、無線タグとの間で送受信される電波に対して反射、干渉等の影響を及ぼす物体が通信エリア内に存在する環境であっても、その物体が検出に関与する度合を低減させやすく、より正確に無線タグの方向(到来方位)を推定できる無線タグリーダ、及び、該無線タグリーダを用いる監視システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a communication area where an object that affects reflection, interference, or the like with respect to radio waves transmitted to and received from a wireless tag is transmitted. A wireless tag reader capable of estimating the direction (arrival azimuth) of a wireless tag more accurately, and a monitoring system using the wireless tag reader can be easily reduced even in an environment existing in the environment. It is to provide.

請求項1に記載の発明は、
無線タグの電波を受信し、その到来方位を推定する無線タグリーダであって、
指向性を複数の設定角度に切り替え可能に構成されたアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段と、
前記アレーアンテナによって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段と、
前記指向性切替手段が前記アレーアンテナの設定角度を1周期分切り替え走査したときに、前記受信強度測定手段によって測定された1周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段と、
を備え、
前記方向推定手段は、
各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段と、
各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する構成であり、且つ前記アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の設定角度の重み付けを、他の所定設定角度の重み付けより小さく且つ0より大きく設定する重み付け設定手段と、
を備え、
到来方位毎の前記基準電力パターンと測定された前記電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた前記重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定することを特徴とする。
The invention described in claim 1
A wireless tag reader that receives radio waves of a wireless tag and estimates the arrival direction thereof,
An array antenna configured to switch directivity to a plurality of setting angles;
Directivity switching means for sequentially switching the directivity of the array antenna to a plurality of set angles;
Reception intensity measuring means for measuring the power intensity received by the array antenna;
When the directivity switching means switches and scans the set angle of the array antenna for one period, it arrives based on the power intensity pattern that is the power intensity for each set angle for one period measured by the reception intensity measuring means. A direction estimating means for estimating a bearing;
With
The direction estimating means includes
Pattern storage means for storing a reference power pattern indicating a power intensity pattern as a reference when radio waves arrive from each arrival direction, for each arrival direction;
The weight setting value is set in association with each set angle, and the set angle weight of the obstacle that reflects the radio wave with respect to the array antenna is smaller than the weight of the other predetermined set angle and 0 A weight setting means for setting a larger value ;
With
An error for each set angle when the reference power pattern for each direction of arrival is compared with the measured power intensity pattern is obtained by reflecting the set value of the weight associated with each set angle, and the error The direction corresponding to the set angle that minimizes is estimated as the arrival direction of the wireless tag.

請求項1の無線タグリーダでは、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターン(指向性が各設定角度に設定されたときに想定される電力強度パターン)を基準電力パターンとして到来方位毎(即ち設定角度毎)に用意しておくことで、実際に測定されたパターン(アレーアンテナの指向性を各設定角度に切り替えたときの測定で得られる測定パターン)が各到来方位の基準電力パターンとどの程度相違しているかを誤差として把握することができる。そして、この方法では、到来方位毎(即ち設定角度毎)に設けられた基準電力パターンの内、得られた測定パターンとの誤差が小さくなるパターンについての設定角度が無線タグの方向(到来方位)である可能性が極めて高くなるため、このようなパターンを特定することで無線タグの到来方位をより正確に検出できる。特に、この方法では、無線タグの方位を推定する上で、得られた測定パターン全体を評価に用いることができるため、単純に最大電力値のみで方位を推定する方法(指向性の切り替え毎に得られる電力値が最大となる方位を無線タグの方位と推定する方法)と比較して、突発的なノイズデータ等に起因する方向(到来方位)の誤検出が生じ難く、無線タグの到来方位をより正確に推定しやすくなる。
その上、本発明では、指向性を各設定角度に切り替えたときの各電力強度(受信電力測定値)を一律に誤差算出に用いるのではなく、設定角度毎に設定された重み付けを反映させて誤差を算出することができるため、例えば、障害物からの反射電波を抑えるような重み付けを設定することで、このような反射電波に起因する到来方位の誤検出を排除しやすくなる。
In the wireless tag reader according to claim 1, the reference power intensity pattern (the power intensity pattern assumed when the directivity is set at each set angle) when the radio wave arrives from each arrival direction is used as the reference power pattern. By preparing for each azimuth (that is, for each set angle), the pattern actually measured (measurement pattern obtained by measurement when the array antenna directivity is switched to each set angle) is the reference for each arrival azimuth. It can be grasped as an error how much it differs from the power pattern. In this method, among the reference power patterns provided for each arrival direction (that is, for each set angle), the set angle with respect to a pattern in which an error from the obtained measurement pattern is small is the direction of the wireless tag (arrival direction). Therefore, it is possible to more accurately detect the arrival direction of the wireless tag by specifying such a pattern. In particular, in this method, since the entire measurement pattern obtained can be used for evaluation in estimating the orientation of the wireless tag, the method of simply estimating the orientation using only the maximum power value (for each change of directivity) Compared with the direction of the RFID tag that gives the maximum power value, the direction of arrival (arrival direction) due to sudden noise data is less likely to occur, and the arrival direction of the RFID tag Can be estimated more accurately.
In addition, in the present invention, each power intensity (reception power measurement value) when the directivity is switched to each set angle is not uniformly used for error calculation, but the weight set for each set angle is reflected. Since the error can be calculated, for example, by setting a weight that suppresses the reflected radio wave from the obstacle, it is easy to eliminate the erroneous detection of the arrival direction due to the reflected radio wave.

請求項の無線タグリーダは、アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の存在している角度に相関する値を重み付けの設定値とするため、該障害物の影響を排除して正確に無線タグの方向を推定できる。 The wireless tag reader according to claim 2 uses a value that correlates with an angle at which an obstacle that reflects radio waves with respect to the array antenna is present as a weighting setting value, and therefore accurately eliminates the influence of the obstacle and wirelessly The direction of the tag can be estimated.

請求項の無線タグリーダは、アレーアンテナに対して電波を反射する障害物のアレーアンテナまでの距離、又は、該障害物の材質に相関する値を重み付けの設定値とするため、該障害物までの距離、材質に適切に対応させ影響を排除し、正確に無線タグの方向を推定できる。 The wireless tag reader according to claim 3 uses the distance to the array antenna of an obstacle that reflects radio waves with respect to the array antenna, or a value correlated with the material of the obstacle as a weighting setting value. The direction of the wireless tag can be accurately estimated by properly responding to the distance and material of the material and eliminating the influence.

請求項の無線タグリーダは、各設定角度の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、特定の誤差値で、誤差関数に対して横軸に平行な線を引き、該線と当該誤差関数との交点をつなぐ線分の半分の位置における角度を、誤差の最小値となる無線タグの方向(到来方位)と推定する。即ち、アレーアンテナで、指向性を出し得る測定可能な角度は物理的に限定されるが、測定可能な角度と角度との間でも、無線タグの方向(到来方位)を推定することが可能となる。 The RFID tag reader according to claim 4 has a specific error value with respect to an error function in which the horizontal axis obtained by interpolating the error value of each set angle is an angle and the vertical axis is an error value, and parallel to the error function. A straight line is drawn, and the angle at the half position of the line segment connecting the intersection of the line and the error function is estimated as the direction (arrival azimuth) of the wireless tag that has the minimum error. In other words, the measurable angle at which directivity can be obtained with an array antenna is physically limited, but the direction (arrival azimuth) of the wireless tag can be estimated even between the measurable angle. Become.

請求項の無線タグリーダは、電力強度(受信電力測定値)を測定する設定角度は360度/N毎であるが、360度/N毎の間の角度でも、無線タグの方向(到来方位)を推定することが可能となる。 In the wireless tag reader of claim 5 , the setting angle for measuring the power intensity (reception power measurement value) is every 360 degrees / N, but the direction (arrival direction) of the wireless tag is also an angle between 360 degrees / N. Can be estimated.

請求項の無線タグリーダは、各設定角度の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、誤差が最小となるピーク値の両隣の値の内、誤差の小さい方の値と、該誤差の小さい方の隣であって、誤差の大きかった方の反対側の隣の値とをつないだ線分を延長させ、次に、該誤差の大きかった方の値と、該誤差の大きかった方への隣の値とをつないだ線分を延長させ、両線分の交点を、誤差の最小値となる無線タグの方向と推定する。即ち、アレーアンテナで、指向性を出し得る測定可能な角度は物理的に限定されるが、測定可能な角度と角度との間でも、無線タグの方向(到来方位)を推定することが可能となる。 The wireless tag reader according to claim 6 is characterized in that, with respect to an error function in which the horizontal axis obtained by interpolating the error value of each set angle is the angle and the vertical axis is the error value, the error is included in the values adjacent to the peak value where the error is minimum The line segment connecting the smaller value of the error and the adjacent value on the opposite side of the larger error and the opposite one of the larger error is extended, and then the larger error The line segment connecting the value and the value adjacent to the one with the larger error is extended, and the intersection of both line segments is estimated as the direction of the wireless tag that has the minimum error. In other words, the measurable angle at which directivity can be obtained with an array antenna is physically limited, but the direction (arrival azimuth) of the wireless tag can be estimated even between the measurable angle. Become.

請求項の発明では、前記アレーアンテナが、部分的に設置物によって囲まれると共に前記設置物の領域外が開放してなる空間内に配置された場合に、前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記設置物に向かう設定角度の重み付けが、前記設置物の領域外の開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されている。
この構成では、設置物によって部分的に囲まれるような空間内で無線タグを検出する場合において、例えば無線タグの所持者がアレーアンテナ側に近づこうとするときに、この無線タグの電波が設置物で反射して生じる反射波の重みを相対的に小さくし、無線タグからの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、反射波に対応する基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、タグ方向(直接波の方向)に対応する基準電力パターンとの誤差をより小さく際立たせて正確に方向を推定することができる。
In the invention of claim 7 , in the case where the array antenna is disposed in a space partially surrounded by the installation object and opened outside the area of the installation object, the weight setting means performs the directivity. Of the set angles that can switch the directivity of the array antenna by the switching means, the weight of the set angle from the array antenna toward the installation object is the weight of the set angle toward the open space outside the area of the installation object. Is set too small.
In this configuration, when the wireless tag is detected in a space partially surrounded by the installation object, for example, when the owner of the wireless tag tries to approach the array antenna, the radio wave of the wireless tag is transmitted to the installation object. The error between the measured pattern and the reference power pattern in each direction is calculated after relatively reducing the weight of the reflected wave that is reflected by the sensor and increasing the weight of the direct radio wave from the wireless tag. can do. Therefore, it is difficult for an error between the reference power pattern corresponding to the reflected wave and the actually measured measurement pattern to be small, and the error from the reference power pattern corresponding to the tag direction (direct wave direction) is made smaller. The direction can be accurately estimated by making it stand out.

請求項の発明では、前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と当該隣接壁と対向する対向壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記隣接壁に向かう設定角度又は前記対向壁に向かう設定角度の重み付けが、前記隣接壁及び前記対向壁が配置されない開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されている。
この構成では、無線タグの電波が隣接壁や対向壁で反射して生じる反射波の重みを相対的に小さくし、無線タグからの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、反射波に対応する基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、タグ方向(直接波の方向)に対応する基準電力パターンとの誤差をより小さく際立たせて正確に方向を推定することができる。
In the invention according to claim 8, when the array antenna is disposed near the adjacent wall in a space surrounded by a predetermined adjacent wall and an opposing wall facing the adjacent wall, the weight setting unit includes: Of the set angles at which the directivity of the array antenna can be switched by the directivity switching means, the set angle toward the adjacent wall from the array antenna or the weight of the set angle toward the facing wall is weighted to the adjacent wall and the facing It is set smaller than the weight of the set angle toward the open space where the wall is not arranged.
In this configuration, the weight of the reflected wave generated by the radio wave reflected by the adjacent wall or the opposite wall is made relatively small, and the weight of the direct radio wave from the radio tag is made relatively large and measured. An error between the measurement pattern and the reference power pattern in each direction can be calculated. Therefore, it is difficult for an error between the reference power pattern corresponding to the reflected wave and the actually measured measurement pattern to be small, and the error from the reference power pattern corresponding to the tag direction (direct wave direction) is made smaller. The direction can be accurately estimated by making it stand out.

請求項の発明では、前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と当該隣接壁に対して交差する方向に延びる遮蔽壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記隣接壁に向かう設定角度又は前記遮蔽壁に向かう設定角度の重み付けが、前記遮蔽壁と対向する側に構成される開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されている。
この構成では、無線タグの電波が隣接壁や遮蔽壁で反射して生じる反射波の重みを相対的に小さくし、無線タグからの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、反射波に対応する基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、タグ方向(直接波の方向)に対応する基準電力パターンとの誤差をより小さく際立たせて正確に方向を推定することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, when the array antenna is disposed near the adjacent wall in a space surrounded by a predetermined adjacent wall and a shielding wall extending in a direction intersecting the adjacent wall, the weighting is performed. In the setting means, of the setting angles at which the directivity of the array antenna can be switched by the directivity switching means, the setting angle toward the adjacent wall from the array antenna or the weighting of the setting angle toward the shielding wall is It is set smaller than the weight of the set angle toward the open space configured on the side facing the shielding wall.
In this configuration, the weight of the reflected wave generated by the radio wave reflected from the adjacent wall or shielding wall is made relatively small, and the weight of the direct radio wave from the radio tag is made relatively large, and then measured. An error between the measurement pattern and the reference power pattern in each direction can be calculated. Therefore, it is difficult for an error between the reference power pattern corresponding to the reflected wave and the actually measured measurement pattern to be small, and the error from the reference power pattern corresponding to the tag direction (direct wave direction) is made smaller. The direction can be accurately estimated by making it stand out.

請求項10の発明では、前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と、当該隣接壁と対向する対向壁と、当該隣接壁に対して交差する方向に延びる遮蔽壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記遮蔽壁に向かう設定角度の重み付けが、前記遮蔽壁と対向する側に構成される開放空間に向かう設定角度、前記隣接壁に向かう設定角度、及び前記対向壁に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されている。
この構成では、無線タグの所持者が遮蔽壁の反対側(開放空間側)からアレーアンテナ側に近づこうとするときに、この無線タグの電波が遮蔽壁で反射して生じる反射波の重みを特に小さくし、無線タグからの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、無線タグの所持者が遮蔽壁の反対側からアレーアンテナ側に近づこうとするときに、反射波の方向(即ち遮蔽壁の方向)の基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、正規のタグ方向とは全く異なる遮蔽壁側をタグ方向と推定するといった大きな角度誤差が生じにくくなる。
According to a tenth aspect of the present invention, the array antenna includes the adjacent antenna in a space surrounded by a predetermined adjacent wall, an opposing wall facing the adjacent wall, and a shielding wall extending in a direction intersecting the adjacent wall. Among the setting angles that can switch the directivity of the array antenna by the directivity switching means in the weighting setting means when placed near the wall, the weighting of the setting angle from the array antenna toward the shielding wall Is set smaller than the weighting of the setting angle toward the open space configured on the side facing the shielding wall, the setting angle toward the adjacent wall, and the setting angle toward the facing wall.
In this configuration, when the owner of the wireless tag tries to approach the array antenna side from the opposite side (open space side) of the shielding wall, the weight of the reflected wave generated by reflecting the radio wave of the wireless tag on the shielding wall is particularly reduced. The error between the actually measured measurement pattern and the reference power pattern in each direction can be calculated while reducing the size and increasing the weight of the direct radio wave from the wireless tag relatively. Therefore, when the radio tag holder tries to approach the array antenna side from the opposite side of the shielding wall, the error between the reference power pattern in the direction of the reflected wave (that is, the direction of the shielding wall) and the actually measured measurement pattern becomes small. It is difficult to cause such a situation that a large angle error occurs such that the shielding wall side completely different from the normal tag direction is estimated as the tag direction.

請求項11の監視システムは、レーザセンサで検出された物体の距離と方向に応じて重み付けの設定値を調整する。このため、例えば、無線タグリーダの監視領域内にトラック等が駐車した際にも、これをレーザセンサで検出し、該トラックによる電波反射の影響を排除し、無線タグリーダで無線タグの方向を推定できるよう自動的に対応できる。
The monitoring system according to claim 11 adjusts the set value of the weight according to the distance and direction of the object detected by the laser sensor. For this reason, for example, even when a truck or the like is parked in the monitoring area of the wireless tag reader, this can be detected by a laser sensor to eliminate the influence of radio wave reflection by the truck, and the wireless tag reader can estimate the direction of the wireless tag Can respond automatically.

本発明の第1実施形態に係る監視システムの模式図である。1 is a schematic diagram of a monitoring system according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態の無線タグリーダの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the wireless tag reader of 1st Embodiment. アレーアンテナの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of an array antenna. 第1実施形態の無線タグの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the wireless tag of 1st Embodiment. 第1実施形態の無線タグリーダが電波反射物の無い場所に設置された際に、侵入者の無線タグの方向(到来方位)を検出する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of detecting the direction (arrival azimuth | direction) of an intruder's wireless tag when the wireless tag reader of 1st Embodiment is installed in the place without an electromagnetic wave reflector. 図6(A)は、30度の方向(到来方位)に侵入者(無線タグ)があった場合の受信電界強度の測定値のグラフであり、図6(B)は、上述したアレーアンテナ10の指向性を方位角(設定角度)−60度、−30度、0度、30度、60度(α)に設定して測定したアンテナ特性値を示すグラフである。FIG. 6A is a graph of the measured value of the received electric field strength when there is an intruder (wireless tag) in the direction of 30 degrees (arrival azimuth), and FIG. 6B is a graph showing the array antenna 10 described above. Is a graph showing antenna characteristic values measured by setting the directivity to azimuth angles (set angles) of −60 degrees, −30 degrees, 0 degrees, 30 degrees, and 60 degrees (α). 図6(A)に示す受信電界強度に対して、図6(B)に示す電力相関パターンで相関値(誤差)を算出した結果を示す図表である。7 is a chart showing a result of calculating a correlation value (error) with the power correlation pattern shown in FIG. 6B with respect to the received electric field strength shown in FIG. 受信電界強度を点線で、相関値(誤差)を実線で示すグラフである。It is a graph which shows a received electric field strength with a dotted line, and a correlation value (error) with a continuous line. 第1実施形態の無線タグリーダが実際の住宅の玄関に取り付けられ、侵入者の無線タグの方向(到来方位)を検出する場合の説明図である。It is explanatory drawing in case the wireless tag reader of 1st Embodiment is attached to the entrance of an actual house, and detects the direction (arrival azimuth | direction) of an intruder's wireless tag. 背面側(240度〜330度)に住宅が存在する場合に、30度の方向(到来方位)に侵入者(無線タグ)があったときの受信電界強度の測定値を点線で、相関値(誤差)の算出結果を実線で示すグラフである。When there is a house on the back side (240 to 330 degrees), the measured value of the received electric field strength when there is an intruder (wireless tag) in the direction of 30 degrees (arrival azimuth) is a correlation value ( It is a graph which shows the calculation result of (error) with a continuous line. 受信電界強度に重み付けを行い、電力相関パターンで相関値(誤差)を算出した結果を示す図表である。It is a graph which shows the result of having weighted reception electric field strength and calculating the correlation value (error) with the power correlation pattern. 受信電界強度の測定値を点線で示すと共に、重み付けを行った相関値(誤差)の算出結果を実線で示すグラフである。It is a graph which shows the calculation result of the correlation value (error) which performed the measured value of received electric field strength with a dotted line, and gave the weighting with a continuous line. 監視システムのコントローラによる処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process by the controller of a monitoring system. 無線タグリーダによる無線タグの方向推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the direction estimation process of the wireless tag by a wireless tag reader. 図14中の相関誤差計算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine of the correlation error calculation process in FIG. 無線タグでの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in a wireless tag. 第1実施形態の第1改変例で相関値からピークを求める方法を示すグラフである。It is a graph which shows the method of calculating | requiring a peak from a correlation value in the 1st modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第2改変例で相関値からピークを求める方法を示すグラフである。It is a graph which shows the method of calculating | requiring a peak from a correlation value in the 2nd modification of 1st Embodiment. 第2実施形態の無線タグリーダが侵入者の無線タグの方向(到来方位)を検出する場合の説明図である。It is explanatory drawing in case the wireless tag reader of 2nd Embodiment detects the direction (arrival azimuth | direction) of an intruder's wireless tag. 第2実施形態での重み付けを行うための設定値を示す図表である。It is a graph which shows the setting value for performing weighting in 2nd Embodiment. 第3実施形態の無線タグリーダが侵入者の無線タグの方向(到来方位)を検出する場合の説明図である。It is explanatory drawing in case the wireless tag reader of 3rd Embodiment detects the direction (arrival azimuth | direction) of an intruder's wireless tag. 第3実施形態に係る無線タグリーダが監視領域内の反射物を検出して重み付けを自動設定する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which the wireless tag reader which concerns on 3rd Embodiment detects the reflector in a monitoring area | region, and sets weighting automatically. 第3実施形態の無線タグリーダに設定した重み付けの値を示す図表である。It is a graph which shows the value of the weight set to the radio | wireless tag reader of 3rd Embodiment. 第4実施形態の無線タグリーダによる無線タグの方向推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the direction estimation process of the wireless tag by the wireless tag reader of 4th Embodiment. 図24における方向探索通信処理の流れを例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the flow of the direction search communication process in FIG. 第4実施形態において無線タグと無線タグリーダとの間で行われる通信流れを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the communication flow performed between a wireless tag and a wireless tag reader in 4th Embodiment. (A)は、自主発信のときに無線タグから無線タグリーダへ送信されるレスポンスフレームを概念的に説明する説明図である。(B)は、無線タグリーダから無線タグへ送信されるコマンドフレームを概念的に説明する説明図である。(C)は、無線タグからのコマンド送信に応じて無線タグから無線タグリーダへ送信されるレスポンスフレームである。(A) is explanatory drawing which illustrates notionally the response frame transmitted from a wireless tag to a wireless tag reader at the time of independent transmission. (B) is an explanatory diagram conceptually illustrating a command frame transmitted from the wireless tag reader to the wireless tag. (C) is a response frame transmitted from the wireless tag to the wireless tag reader in response to command transmission from the wireless tag. 第4実施形態の改変例1において、設定角度毎に得られた電波強度(電力強度)に基づいて設定角度毎に統計処理(平均値算出処理)を行った結果を概念的に説明する説明図である。Explanatory drawing explaining notionally the result of having performed the statistical process (average value calculation process) for every setting angle based on the radio wave intensity (power intensity) obtained for every setting angle in the modification 1 of 4th Embodiment. It is. 図29(A)は、第5実施形態の無線タグリーダが隣接壁及び遮蔽壁に囲まれる環境に設けられ、この無線タグリーダによって無線タグの方向(到来方位)を推定する例を説明する説明図である。図29(B)は、開放空間側から進入する無線タグから送信される直接の電波の向きと、この電波が遮蔽壁で反射したときの反射波の向きとを説明する説明図である。FIG. 29A is an explanatory diagram illustrating an example in which the wireless tag reader according to the fifth embodiment is provided in an environment surrounded by an adjacent wall and a shielding wall, and the wireless tag reader estimates the direction (arrival azimuth) of the wireless tag. is there. FIG. 29B is an explanatory diagram illustrating the direction of a direct radio wave transmitted from a wireless tag entering from the open space side and the direction of a reflected wave when the radio wave is reflected by a shielding wall. 図30(A)は、図29の環境において、最大電力法によって方向(到来方位)を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図30(B)は、図29の環境において、方向毎(設定角度毎)の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図30(C)は、図29の環境において、方向毎(設定角度毎)に重み付けを設定して電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の推定結果を示すグラフである。30A is a graph showing an estimation result when the direction (arrival azimuth) is estimated by the maximum power method in the environment of FIG. 29, and FIG. 30B is a graph for each direction in the environment of FIG. FIG. 30C is a graph showing an estimation result when the direction (arrival azimuth) is estimated by the power correlation pattern method without setting the weighting (for each set angle), and FIG. It is a graph which shows the estimation result at the time of setting weighting (for every setting angle) and estimating a direction (coming direction) by the power correlation pattern method. 図31は、第5実施形態の変更例1に係るものであり、図29とは異なる環境に設けられた無線タグリーダによって無線タグの方向(到来方位)を推定する例を説明する説明図である。FIG. 31 relates to the first modification of the fifth embodiment, and is an explanatory diagram for explaining an example in which the direction (arrival azimuth) of the wireless tag is estimated by a wireless tag reader provided in an environment different from FIG. . 図32(A)は、図31の環境において、方向毎(設定角度毎)の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図32(B)は、図31の環境において、方向毎(設定角度毎)に重み付けを設定して電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の推定結果を示すグラフである。FIG. 32A is a graph showing an estimation result when the direction (arrival azimuth) is estimated by the power correlation pattern method without setting the weight for each direction (for each set angle) in the environment of FIG. FIG. 32B is a graph showing an estimation result when weighting is set for each direction (for each set angle) and the direction (arrival direction) is estimated by the power correlation pattern method in the environment of FIG. 図33は、第5実施形態の変更例2に係るものであり、図29とは異なる環境に設けられた無線タグリーダによって無線タグの方向(到来方位)を推定する例を説明する説明図である。FIG. 33 relates to a second modification of the fifth embodiment, and is an explanatory diagram for explaining an example in which the direction (arrival azimuth) of the wireless tag is estimated by a wireless tag reader provided in an environment different from FIG. . 図34(A)は、図33の環境において、方向毎(設定角度毎)の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図34(B)は、図33の環境において、方向毎(設定角度毎)に重み付けを設定して電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の推定結果を示すグラフである。FIG. 34A is a graph showing an estimation result when the direction (arrival azimuth) is estimated by the power correlation pattern method without setting the weight for each direction (for each set angle) in the environment of FIG. FIG. 34B is a graph showing estimation results when the direction (arrival azimuth) is estimated by the power correlation pattern method with weighting set for each direction (for each set angle) in the environment of FIG. 図35は、図29の環境において第1実施形態と同様の電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の、遮蔽壁の方向(設定角度)の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。FIG. 35 shows the weight, average error, and abnormal value appearance rate of the direction of the shielding wall (set angle) when the direction (arrival direction) is estimated by the same power correlation pattern method as in the first embodiment in the environment of FIG. It is a graph which shows the relationship. 図36は、図31の環境において第1実施形態と同様の電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の、遮蔽壁の方向(設定角度)の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。FIG. 36 shows the weight, average error, and abnormal value appearance rate of the direction of the shielding wall (set angle) when the direction (arrival direction) is estimated by the same power correlation pattern method as in the first embodiment in the environment of FIG. It is a graph which shows the relationship. 図37は、図33の環境において第1実施形態と同様の電力相関パターン法で方向(到来方位)を推定した場合の、遮蔽壁の方向(設定角度)の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。FIG. 37 shows the weight of the shielding wall direction (set angle), the average error, and the abnormal value appearance rate when the direction (arrival direction) is estimated by the same power correlation pattern method as in the first embodiment in the environment of FIG. It is a graph which shows the relationship. 図38(A)は、ある方向(到来方位)に存在する無線タグを検出したときの測定パターンと、その方向に対応する設定角度の基準パターンとのマッチング誤差に対して角度毎に重み付けして補正した場合について説明する説明図であり、図38(B)は、その場合のマッチング処理の結果を説明する説明図である。FIG. 38 (A) shows weighting for each angle with respect to a matching error between a measurement pattern when a wireless tag existing in a certain direction (arrival direction) is detected and a reference pattern of a set angle corresponding to that direction. It is explanatory drawing explaining the case where it correct | amends, FIG.38 (B) is explanatory drawing explaining the result of the matching process in that case. 図39(A)は、ある方向(到来方位)に存在する無線タグを検出したときの測定パターンにおいて、各設定角度の電力強度に対して設定角度毎に重み付けして補正した場合について説明する説明図であり、図39(B)は、その場合のマッチング処理の結果を説明する説明図である。FIG. 39A is a diagram for explaining a case where a measurement pattern when a wireless tag existing in a certain direction (arrival direction) is detected is corrected by weighting the power intensity at each set angle for each set angle. FIG. 39B is an explanatory diagram for explaining the result of the matching process in that case. 図40は、他の実施形態に係るものであり、無線タグリーダが図29とは異なる環境に設けられ、この無線タグリーダによって無線タグの方向(到来方位)を推定する例を説明する説明図である。FIG. 40 relates to another embodiment, and is an explanatory diagram for explaining an example in which a wireless tag reader is provided in an environment different from that in FIG. 29 and the direction (arrival azimuth) of the wireless tag is estimated by this wireless tag reader. .

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る監視システムの模式図である。
監視システムは、無線タグの方向(到来方位)を推定できる無線タグリーダ100と、監視領域内の物体の距離と方向とを測定するレーザセンサ200とを併用し、監視領域内に侵入した人が無線タグ400を携帯しているか否かをコントローラ300が判別し、携帯していない場合に警告を行う。該監視システムでは、先ず、レーザセンサ200で、監視領域内に侵入した人の距離と方向とを検出し、無線タグリーダ100で無線タグを携帯しているか否かを判断する。ここで、無線タグを携帯していない場合には、警告を発する。そして、無線タグの存在が確認できた場合、更に無線タグリーダ100で該無線タグの方向を推定し、レーザセンサ200で検出した方向と一致している場合には、侵入者が無線タグを携帯していると判断する。他方、又は、無線タグからの応答があってもレーザセンサ200で検出した方向と一致しない場合には、侵入者が無線タグを携帯しておらず他所に置かれた無線タグからの応答であると判断し、警告を発する。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram of a monitoring system according to the first embodiment of the present invention.
The monitoring system uses a wireless tag reader 100 that can estimate the direction (arrival azimuth) of a wireless tag and a laser sensor 200 that measures the distance and direction of an object in the monitoring area, so that a person who has entered the monitoring area is wireless. The controller 300 determines whether or not the tag 400 is carried, and issues a warning when the tag 400 is not carried. In the monitoring system, first, the laser sensor 200 detects the distance and direction of a person who has entered the monitoring area, and the wireless tag reader 100 determines whether or not the wireless tag is carried. Here, a warning is issued when the wireless tag is not carried. When the presence of the wireless tag is confirmed, the direction of the wireless tag is further estimated by the wireless tag reader 100. When the direction matches the direction detected by the laser sensor 200, the intruder carries the wireless tag. Judge that On the other hand, when there is a response from the wireless tag but does not coincide with the direction detected by the laser sensor 200, the response is from a wireless tag placed in another place where the intruder is not carrying the wireless tag. A warning is issued.

当該監視システムでのコントローラ300による上記処理について、図13のフローチャートを参照して更に詳細に説明する。
レーザセンサ200により監視領域内へ侵入者が入ることを監視している(S12)。そして、侵入者が入った場合(S12:Yes)、レーザセンサ200により侵入者の方向と距離を取得する(S14)。後述するようにアンテナの指向性を切り替え(S16)、無線タグリーダ100で、無線タグへのコマンドフレームを作成し(S18)、無線タグへ送信する(S20)。そして、無線タグからの返信信号の受信があるかを判断する(S22)。ここで、無線タグからの返信の受信が無い場合には(S22:No)、侵入者が無線タグを携帯していないと判断し、警報音等により警報を出す(S26)。一方、無線タグからの返信の受信が有った場合は(S22:Yes)、更に、レーザセンサ200により検出した侵入者の方向と、無線タグリーダ100で推定した無線タグの方向とが一致するか否か判断する(S24)。方向が一致しない場合には(S24:No)、侵入者が無線タグを携帯しておらず、監視領域内のいずれかに侵入者と無関係な無線タグが存在していると判断し、警報を出す(S26)。方向が一致する場合には(S24:Yes)、侵入した者は無線タグを携帯する侵入許可者であるとして、警報を出すことなく処理を終了する。
The above processing by the controller 300 in the monitoring system will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG.
The laser sensor 200 monitors whether an intruder enters the monitoring area (S12). And when an intruder enters (S12: Yes), the direction and distance of an intruder are acquired by the laser sensor 200 (S14). As will be described later, the directivity of the antenna is switched (S16), and the wireless tag reader 100 creates a command frame for the wireless tag (S18) and transmits it to the wireless tag (S20). Then, it is determined whether a reply signal is received from the wireless tag (S22). If no reply is received from the wireless tag (S22: No), it is determined that the intruder is not carrying the wireless tag, and an alarm is issued with an alarm sound or the like (S26). On the other hand, if a reply from the wireless tag is received (S22: Yes), the direction of the intruder detected by the laser sensor 200 matches the direction of the wireless tag estimated by the wireless tag reader 100. It is determined whether or not (S24). If the directions do not match (S24: No), it is determined that the intruder is not carrying a wireless tag and there is a wireless tag unrelated to the intruder in any of the monitoring areas, and an alarm is issued. (S26). If the directions match (S24: Yes), it is determined that the intruder is an intruder authorized to carry the wireless tag, and the process ends without issuing an alarm.

監視システムで用いられる無線タグリーダの電気的構成について、図2を参照して説明する。無線タグリーダ100は、メモリ22、タイマ24を内蔵する制御部20と、符号を生成する符号部32、符号を変調する変調部34、変調された信号を増幅する増幅部36から成る送信部30を備える。更に、無線タグリーダ100は、受信信号を復調する復調部44、復調された受信信号から符号を復号する復号部42、無線タグとの送受信開始の時に通信の設定を行うキャリアセンス部46から成る受信部40と、後述するアレーアンテナ10と、該アレーアンテナの指向性を制御する指向性制御部50とを備える。受信部40は、無線タグからの信号の受信電波強度を測定できるように構成されている。   The electrical configuration of the wireless tag reader used in the monitoring system will be described with reference to FIG. The wireless tag reader 100 includes a control unit 20 including a memory 22 and a timer 24, a code unit 32 that generates a code, a modulation unit 34 that modulates a code, and a transmission unit 30 that amplifies the modulated signal. Prepare. Further, the wireless tag reader 100 includes a demodulation unit 44 that demodulates a received signal, a decoding unit 42 that decodes a code from the demodulated received signal, and a carrier sense unit 46 that sets communication when transmission / reception with the wireless tag is started. Unit 40, array antenna 10 to be described later, and directivity control unit 50 for controlling the directivity of the array antenna. The receiving unit 40 is configured to measure the received radio wave intensity of the signal from the wireless tag.

該無線タグリーダとの通信を行う無線タグの電気的構成について、図4を参照して説明する。無線タグ400は、メモリ422、タイマ424を内蔵する制御部420と、符号を生成する符号部432、符号を変調する変調部434、変調された信号を増幅する増幅部436から成る送信部430を備える。更に、無線タグ400は、受信信号を復調する復調部444、復調された受信信号から符号を復号する復号部442、無線タグリーダとの送受信開始の時に通信の設定を行うキャリアセンス部446から成る受信部440と、アンテナ410と、内蔵電源460とを備える。即ち、第1実施形態で、無線タグは、電源を内蔵するアクティブタグが用いられている。   The electrical configuration of the wireless tag that performs communication with the wireless tag reader will be described with reference to FIG. The wireless tag 400 includes a control unit 420 including a memory 422 and a timer 424, a code unit 432 that generates a code, a modulation unit 434 that modulates the code, and a transmission unit 430 that amplifies the modulated signal. Prepare. Further, the wireless tag 400 includes a demodulation unit 444 that demodulates a reception signal, a decoding unit 442 that decodes a code from the demodulated reception signal, and a carrier sense unit 446 that sets communication when transmission / reception with the wireless tag reader is started. Unit 440, antenna 410, and built-in power supply 460. That is, in the first embodiment, an active tag with a built-in power supply is used as the wireless tag.

ここで、図2を参照して上述した無線タグリーダのアレーアンテナ10と、該アレーアンテナの指向性を制御する指向性制御部50との構成について、図3を参照して更に詳細に説明する。
アレーアンテナ10は、一本の励振素子10−0と、6本の非励振素子10−1〜10−6と備えて成り、該励振素子10−0、非励振素子10−1〜10−6は、接地導体16上に形成されている。該励振素子10−0は、半径rの円周上に設けられた6本の非励振素子10−1〜10−6によって囲まれるように配置されている。6本の非励振素子10−1〜10−6は、該円周上に等間隔に配置されている。励振素子10−0、非励振素子10−1〜10−6の長さは、λ(使用周波数)/4に設定され、上記半径rもλ/4に設定されている。励振素子10−0の給電点は同軸ケーブル14を介して図2を参照して上述した無線タグリーダの送信部30、受信部40に接続されている。
Here, the configuration of the array antenna 10 of the RFID tag reader described above with reference to FIG. 2 and the directivity control unit 50 for controlling the directivity of the array antenna will be described in more detail with reference to FIG.
The array antenna 10 includes one excitation element 10-0 and six non-excitation elements 10-1 to 10-6, and the excitation element 10-0 and the non-excitation elements 10-1 to 10-6. Is formed on the ground conductor 16. The excitation element 10-0 is disposed so as to be surrounded by six non-excitation elements 10-1 to 10-6 provided on the circumference having a radius r. The six non-excitation elements 10-1 to 10-6 are arranged at equal intervals on the circumference. The lengths of the exciting element 10-0 and the non-exciting elements 10-1 to 10-6 are set to λ (use frequency) / 4, and the radius r is also set to λ / 4. The feeding point of the excitation element 10-0 is connected to the transmission unit 30 and the reception unit 40 of the wireless tag reader described above with reference to FIG.

励振素子10−0は、接地導体16と電気的に隔絶されている。他方、6本の非励振素子10−1〜10−6は、可変リアクタンス回路12−1〜12−6を介して、接地導体15に対して高周波的に接地される。可変リアクタンス回路12−1〜12−6は、バイアス電圧の印加によりリアクタンス値が変化する可変容量ダイオードを含む回路により構成されている。   The excitation element 10-0 is electrically isolated from the ground conductor 16. On the other hand, the six non-exciting elements 10-1 to 10-6 are grounded at high frequency with respect to the ground conductor 15 via the variable reactance circuits 12-1 to 12-6. The variable reactance circuits 12-1 to 12-6 are configured by a circuit including a variable capacitance diode whose reactance value changes with application of a bias voltage.

指向性制御部50は、リアクタンス値制御装置52と、リアクタンス値テーブルメモリ54とから成る。リアクタンス値制御装置52は、リアクタンス値テーブルメモリ54に予め設定された電圧設定値に基づき、バイアス電圧を可変リアクタンス回路12−1〜12−6に印加することで、アレーアンテナ10に対応する角指向性ビームパターンを発生させる。なお、本実施形態では、制御部20及び指向性制御部50が指向性切替手段の一例に相当し、アレーアンテナ10の指向性を複数の設定角度に順次切り替えるように機能する。なお、この「設定角度」はアレーアンテナ10において定められた指向性の方向を示すものであり、当該アレーアンテナ10で定められた所定の基準方向(0°方向)に対する角度を示すものである。本明細書では、アレーアンテナ10によって切り替えられる指向性の方向を「設定角度」とも称し、無線タグリーダ10に対する無線タグ400の方向を「到来方位」とも称する。   The directivity control unit 50 includes a reactance value control device 52 and a reactance value table memory 54. The reactance value control device 52 applies a bias voltage to the variable reactance circuits 12-1 to 12-6 based on a voltage setting value preset in the reactance value table memory 54, so that the angle directivity corresponding to the array antenna 10 is set. A beam pattern is generated. In the present embodiment, the control unit 20 and the directivity control unit 50 correspond to an example of directivity switching means, and function to sequentially switch the directivity of the array antenna 10 to a plurality of set angles. The “set angle” indicates the direction of directivity determined in the array antenna 10, and indicates the angle with respect to a predetermined reference direction (0 ° direction) determined in the array antenna 10. In this specification, the direction of directivity switched by the array antenna 10 is also referred to as “set angle”, and the direction of the wireless tag 400 relative to the wireless tag reader 10 is also referred to as “arrival direction”.

ここで、上述した可変容量ダイオードの容量値をリアクタンス回路12−1〜12−6で適宜変更することで、アレーアンテナ10の角指向を調整する。たとえば、可変リアクタンス回路12−1の可変容量ダイオードの容量値を少なくすることで、キャパシタ性を持ち可変リアクタンス回路12−1は短縮コンデンサとなり、非励振素子10−1の電気長が励振素子10−0よりも短くなって、導波器として働く。一方、可変リアクタンス回路12−2〜12−6の可変容量ダイオードの容量値を大きくすることで、可変リアクタンス回路12−2〜12−6にインダクタンス性を持ち、可変リアクタンス回路12−2〜12−6は延長コイルとなり、非励振素子10−2〜10−6の電気長が励振素子10−0よりも長くなり、反射器として働く。これにより、リアクタンス値制御装置52は、アレーアンテナ10の角指向が0度方向である、励振素子10−1の方向になるように調整する。   Here, the angular orientation of the array antenna 10 is adjusted by appropriately changing the capacitance values of the variable capacitance diodes described above by the reactance circuits 12-1 to 12-6. For example, by reducing the capacitance value of the variable capacitance diode of the variable reactance circuit 12-1, the variable reactance circuit 12-1 having a capacitor property becomes a shortening capacitor, and the electrical length of the non-excitation element 10-1 is the excitation element 10-. It becomes shorter than 0 and works as a director. On the other hand, by increasing the capacitance values of the variable capacitance diodes of the variable reactance circuits 12-2 to 12-6, the variable reactance circuits 12-2 to 12-6 have inductance, and the variable reactance circuits 12-2 to 12- 6 becomes an extension coil, and the electrical length of the non-excitation elements 10-2 to 10-6 is longer than that of the excitation element 10-0, and functions as a reflector. As a result, the reactance value control device 52 adjusts the angular orientation of the array antenna 10 to be in the direction of the excitation element 10-1 in the 0 degree direction.

第1実施形態の無線タグリーダは、アレーアンテナ10の指向性を方位角−60度、−30度、0度、30度、60度(α)に設定して測定したアンテナ特性値を予め保持している。このアンテナ特性値で、アレーアンテナ10の指向性を方位角θに設定した際に、測定した受信電力を下式の様に相関値(誤差)を求め、相関性で無線タグ、即ち、電波到来方向を推定する。   The wireless tag reader according to the first embodiment holds in advance antenna characteristic values measured by setting the directivity of the array antenna 10 to azimuth angles of −60 degrees, −30 degrees, 0 degrees, 30 degrees, and 60 degrees (α). ing. With this antenna characteristic value, when the directivity of the array antenna 10 is set to the azimuth angle θ, a correlation value (error) is obtained from the measured received power as in the following equation, and the wireless tag, that is, the arrival of the radio wave is obtained by the correlation Estimate the direction.

相関値(誤差)Γ(θ)=|Σ(P(α)−Y(θ−α))|
[α=−60、−30、0、30、60]
P(α)は、上述したアンテナの指向性を方位角αに設定した際のアンテナの特性値
Y(θ)は、上述したアンテナの指向性を方位角θに設定した際に測定した受信電力
Correlation value (error) Γ (θ) = | Σ (P (α) −Y (θ−α)) |
[α = −60, −30, 0, 30, 60]
P (α) is the antenna characteristic value Y (θ) when the antenna directivity is set to the azimuth angle α, and the received power measured when the antenna directivity is set to the azimuth angle θ.

図5は、無線タグリーダが電波反射物の無い場所に設置された際に、侵入者の無線タグの方向を検出する場合の説明図である。
第1実施形態の無線タグリーダは、全方位角360度を12に等分して、アレーアンテナの指向性を0度、30度、60度、90度、120度、150度、180度、210度、240度、270度、300度、330度に設定して受信電力の測定を行う(即ち、設定角度をこれら角度とし得るように構成されている)。この例では、30度の方向に侵入者がいるものとして説明を続ける。
FIG. 5 is an explanatory diagram when the direction of the wireless tag of the intruder is detected when the wireless tag reader is installed in a place where there is no radio wave reflector.
The wireless tag reader according to the first embodiment equally divides 360 degrees into 12 azimuths, and directs the array antenna to 0 degrees, 30 degrees, 60 degrees, 90 degrees, 120 degrees, 150 degrees, 180 degrees, 210 degrees. The received power is measured by setting the angle to 240 degrees, 240 degrees, 270 degrees, 300 degrees, and 330 degrees (that is, the set angles can be set as these angles). In this example, the description will be continued assuming that there is an intruder in the direction of 30 degrees.

図6(A)は、30度の方向に侵入者(無線タグ)があった場合の受信電界強度の測定値のグラフであり、縦軸に受信強度を、横軸に方位角を取ってある。30度の受信電界強度が最大になっている。   FIG. 6A is a graph of the measured value of the received electric field strength when there is an intruder (wireless tag) in the direction of 30 degrees, with the received intensity on the vertical axis and the azimuth on the horizontal axis. . The received electric field strength of 30 degrees is maximized.

図6(B)は、上述したアレーアンテナ10の指向性を方位角−60度、−30度、0度、30度、60度(α)に設定して測定したアンテナ特性値、即ち、電力相関パターンを示している。縦軸に受信強度を、横軸に方位角を取ってあり、0度で、0dBm、30度、−30度で、−1.5dBm、60度、−60度で−5dBmになっている。   FIG. 6B shows antenna characteristic values measured by setting the directivity of the array antenna 10 described above to azimuth angles of −60 degrees, −30 degrees, 0 degrees, 30 degrees, and 60 degrees (α), that is, power. A correlation pattern is shown. The reception intensity is plotted on the vertical axis, and the azimuth is plotted on the horizontal axis. At 0 degrees, 0 dBm, 30 degrees, and −30 degrees, −1.5 dBm, 60 degrees, and −60 degrees are −5 dBm.

図7は、図6(A)に示す受信電界強度に対して、図6(B)に示す電力相関パターンで上述した相関値(誤差)を用いて算出した結果を示す図表である。また、図8は、図6(A)で示した受信電界強度の測定値を点線で、相関値(誤差)の算出結果を実線で示すグラフである。図7中に示すように、侵入者(無線タグ)のいる角度30度で、電力測定値が−40.0[dBm]で最大で、相関値(誤差)が0.6[dB]で最小になっている。図8のグラフからも分かるように、図5に示す無線タグリーダが電波反射物の無い場所に設置された際には、最大電力を求める方法でも、相関値(誤差)を求める方法でも、共に、角度30度を推定できるが、相関値(誤差)を求める方が、よりシャープなピークを得ている。   FIG. 7 is a chart showing the results calculated using the correlation values (errors) described above in the power correlation pattern shown in FIG. 6B with respect to the received electric field strength shown in FIG. FIG. 8 is a graph showing the measurement value of the received electric field strength shown in FIG. 6A by a dotted line and the calculation result of the correlation value (error) by a solid line. As shown in FIG. 7, at an angle of 30 degrees where an intruder (wireless tag) is present, the power measurement value is maximum at −40.0 [dBm], and the correlation value (error) is minimum at 0.6 [dB]. It has become. As can be seen from the graph of FIG. 8, when the wireless tag reader shown in FIG. 5 is installed in a place where there is no radio wave reflector, both the method for obtaining the maximum power and the method for obtaining the correlation value (error), An angle of 30 degrees can be estimated, but a sharper peak is obtained by obtaining a correlation value (error).

図9は、監視システム(無線タグリーダ)が実際の住宅の玄関に取り付けられ、侵入者の無線タグの方向を検出する場合の説明図である。
ここで、無線タグリーダに対して、240度〜330度の角度に存在する住宅が反射障害物となり、電波が反射して最大電力を求める方法でも、相関値(誤差)を求める方法でも正確に方向を推定することができなく成る。
FIG. 9 is an explanatory diagram when a monitoring system (wireless tag reader) is attached to an actual house entrance and detects the direction of the wireless tag of the intruder.
Here, with respect to the RFID tag reader, a house existing at an angle of 240 to 330 degrees becomes a reflection obstacle, and the direction is accurately determined by either the method of obtaining the maximum power by reflecting the radio wave or the method of obtaining the correlation value (error). Can no longer be estimated.

図10は、図9に示す背面側(240度〜330度)に住宅が存在する場合に、30度の方向に侵入者(無線タグ)があったときの受信電界強度の測定値を点線で、相関値(誤差)の算出結果を実線で示すグラフである。点線で示す受信電界強度の測定値は、30度方向の他に、330度方向に向けたビームの電波でも受信電界強度が大きくなっている。ここで、ノイズや、他の環境の影響で、330度方向(設定角度330度)が、本来の方向である30度方向より強い電力として測定されることもある。この場合、受信電界強度に基づく方向推定では、330度と、本来の方向(30度)に対して60度の違いがでる。   FIG. 10 shows the measured value of the received electric field strength with a dotted line when there is an intruder (wireless tag) in the direction of 30 degrees when a house exists on the back side (240 degrees to 330 degrees) shown in FIG. 5 is a graph showing the calculation result of the correlation value (error) with a solid line. The measurement value of the received electric field strength indicated by the dotted line shows that the received electric field strength is large even for the radio wave of the beam directed to the 330 degree direction in addition to the 30 degree direction. Here, due to noise and other environmental influences, the 330-degree direction (set angle 330 degrees) may be measured as a stronger power than the original 30-degree direction. In this case, in the direction estimation based on the received electric field strength, there is a difference of 330 degrees from the original direction (30 degrees) by 60 degrees.

実線で示す相関値(誤差)に基づく方法でも、330度方向(設定角度330度)のピークに引き摺られて、0度方向を推定してしまい、誤差がでる。   Even in the method based on the correlation value (error) indicated by the solid line, the 0 degree direction is estimated by being dragged to the peak in the 330 degree direction (setting angle 330 degrees), and an error is generated.

このため、無線タグリーダが測定する電波を反射する反射物がある場合に対応するため、第1実施形態では、無線タグリーダに、「反射障害物」の方向を設定するとともに、「反射の大きさ」に応じた「重み付け」を用い、下式を用い上述した相関値(誤差)を求めることで、反射障害物の影響を減らす。   For this reason, in order to cope with the case where there is a reflector that reflects the radio wave measured by the wireless tag reader, in the first embodiment, the direction of the “reflection obstacle” is set in the wireless tag reader, and the “reflection magnitude” is set. By using the “weighting” according to the above, the above-described correlation value (error) is obtained using the following equation, thereby reducing the influence of the reflection obstacle.

相関値(誤差)Γ(θ)=|Σ((P(α)−Y(θ−α)))W(θ))|
×5/(Σ(W(θ))
[α=−60、−30、0、30、60]
P(α)は、アンテナの指向性を方位角αに設定した際のアンテナの特性値
Y(θ)は、アンテナの指向性を方位角θに設定した際に測定した受信電力
W(θ)は、アンテナからみた、反射障害物による重み付け
Correlation value (error) Γ (θ) = | Σ ((P (α) −Y (θ−α))) W (θ)) |
× 5 / (Σ (W (θ))
[α = −60, −30, 0, 30, 60]
P (α) is the antenna characteristic value when the antenna directivity is set to the azimuth angle α Y (θ) is the received power W (θ) measured when the antenna directivity is set to the azimuth angle θ Is weighted by reflective obstacles as seen from the antenna

ここで、W(θ)は、反射障害物が無い条件を1として、反射障害物がある方向(この例では、240度〜330度)を1よりも小さくする。また、反射が大きい場合は、値を小さな値に設定する。ここでは、住宅は反射の大きい物体であるため、0.2を設定している。ここで、木造住宅の場合には0.2を設定しているが、例えば、反射が大きなビル等の場合には0.15を設定する。この重み付けを行って上記式を用いて相関値(誤差)を求めた結果を図11の図表中に示す。更に、図12中のグラフに、上記受信電界強度の測定値を点線で示すと共に、重み付けを行った相関値(誤差)の算出結果を実線で示す。   Here, W (θ) sets the condition where there is no reflecting obstacle as 1 and makes the direction where the reflecting obstacle exists (240 degrees to 330 degrees in this example) smaller than 1. If the reflection is large, the value is set to a small value. Here, 0.2 is set because the house is a highly reflective object. Here, 0.2 is set in the case of a wooden house, but 0.15 is set in the case of a building having a large reflection, for example. The result of calculating the correlation value (error) using the above formula after performing this weighting is shown in the chart of FIG. Further, in the graph in FIG. 12, the measured value of the received electric field strength is indicated by a dotted line, and the calculation result of the weighted correlation value (error) is indicated by a solid line.

図11中に示すように、反射障害物がある方向(240度〜330度)に重み付けとして0.2が設定してあり、反射障害物が無い方向には重み付けとして1が設定してある。重み付けの値は、倍率である。無線タグが存在している角度30度で、電力測定値が−40.2[dBm]で、重み付け値1、相関値(誤差)が0.3[dB]で最小になっている。図12のグラフからも分かるように、相関値(誤差)は角度30度でピークを得、方向が正しく推定できることが分かる。   As shown in FIG. 11, 0.2 is set as the weighting in the direction with the reflection obstacle (240 to 330 degrees), and 1 is set as the weighting in the direction without the reflection obstacle. The weighting value is a magnification. The power measurement value is −40.2 [dBm], the weighting value is 1, and the correlation value (error) is 0.3 [dB], which is the minimum at an angle of 30 degrees where the wireless tag exists. As can be seen from the graph of FIG. 12, the correlation value (error) has a peak at an angle of 30 degrees, and the direction can be estimated correctly.

図14、図15のフローチャートを参照して、無線タグリーダによる方向推定処理について更に詳細に説明する。
まず、上述した受信電力パターンP(α)[α=−60、−30、0、30、60]を設定し(S32)、上述した方向別の重み付けW(θ)[θ=0、30、60・・・330]を設定する(S34)。これは初期設定であり、S32は、無線タグリーダに製造段階で設定し、S34は、監視システムの構成装置である無線タグリーダを取り付ける際に設定する。
The direction estimation processing by the wireless tag reader will be described in more detail with reference to the flowcharts of FIGS.
First, the above-described received power pattern P (α) [α = −60, −30, 0, 30, 60] is set (S32), and the above-described direction-specific weighting W (θ) [θ = 0, 30, 60 ... 330] is set (S34). This is an initial setting, S32 is set at the manufacturing stage for the wireless tag reader, and S34 is set when the wireless tag reader which is a component device of the monitoring system is attached.

無線タグリーダ100は、コマンドを送信しながら、無線タグ400からの信号の受信に待機している(S36)。ここで、無線タグからの信号の受信があると(S36:Yes)、先ず、推定角度θを0度に設定する(S38)。推定角度θに図3を参照して上述したようにアレーアンテナの指向性を切り替える(S40)。そして、無線タグへコマンドを送り、無線タグからのデータを受信する(S42)。無線タグからの受信が有った場合には(S44:Yes)、上述したアンテナの指向性を方位角θに設定した際に測定した受信電力Y(θ)として、データ受信時の受信電波強度を設定する(S46)。他方、無線タグからの受信が無かった場合には(S44:No)、受信電力Y(θ)として、予め設定されている最低値を設定する(S48)。そして、測定角度θを30度増加し(S50)、測定角度が360度以上か、即ち、0度から330度までの全角度の受信電波強度の測定が完了したかを判断し(S52)、測定が完了するまでは(S52:No)、S40の処理に戻る。測定が完了すると(S52:Yes)、後述するように相関誤差を計算する(S100)。そして、相関値誤差の最小方向を無線タグ方向としてコントローラ300側へ出力して(S54)、処理を終了する。   The wireless tag reader 100 waits for reception of a signal from the wireless tag 400 while transmitting a command (S36). Here, when a signal is received from the wireless tag (S36: Yes), first, the estimated angle θ is set to 0 degree (S38). The directivity of the array antenna is switched to the estimated angle θ as described above with reference to FIG. 3 (S40). Then, a command is sent to the wireless tag, and data from the wireless tag is received (S42). When there is reception from the wireless tag (S44: Yes), the received radio wave intensity at the time of data reception is set as the received power Y (θ) measured when the antenna directivity described above is set to the azimuth angle θ. Is set (S46). On the other hand, when there is no reception from the wireless tag (S44: No), a preset minimum value is set as the reception power Y (θ) (S48). Then, the measurement angle θ is increased by 30 degrees (S50), and it is determined whether the measurement angle is 360 degrees or more, that is, whether the measurement of the received radio wave intensity at all angles from 0 degrees to 330 degrees is completed (S52), Until the measurement is completed (S52: No), the process returns to S40. When the measurement is completed (S52: Yes), a correlation error is calculated as described later (S100). Then, the minimum direction of the correlation value error is output to the controller 300 side as the RFID tag direction (S54), and the process is terminated.

上述した相関誤差の計算処理について、当該処理のサブルーチンを示す図15を参照して説明する。
まず、推定角度θを0度に設定し(S102)、誤差関数Γ(θ)を0度に設定する(S104)。最初に、アンテナの特性値に対応するアンテナの指向性に対する方位角αを−60度に設定する(S106)。そして、下式を用いて相関値(誤差)Γ(θ)を求める(S108)。
Γ(θ)=Γ(θ)+|Σ(P(α)−Y(θ−α))×W(θ))|
The correlation error calculation process described above will be described with reference to FIG. 15 showing a subroutine of the process.
First, the estimated angle θ is set to 0 degree (S102), and the error function Γ (θ) is set to 0 degree (S104). First, the azimuth angle α for the antenna directivity corresponding to the characteristic value of the antenna is set to −60 degrees (S106). Then, a correlation value (error) Γ (θ) is obtained using the following equation (S108).
Γ (θ) = Γ (θ) + | Σ (P (α) −Y (θ−α)) × W (θ)) |

次に、アンテナの特性値に対応するアンテナの指向性を方位角αに30度を加え(S110)、ここでは、方位角αを30度に設定し、方位角αが60度超、即ち、−60度から60度までの算出が完了したかを判断する(S112)。ここで、60度までの算出完了までは(S112:No)、S108に戻り相関値(誤差)Γ(θ)の計算を続ける。他方、60度までの算出を完了すると(S112:Yes)、下式を用いて相関値(誤差)Γ(θ)を求める(S114)。
Γ(θ)=Γ(θ)×5/(Σ(W(θ))
Next, the antenna directivity corresponding to the antenna characteristic value is added to the azimuth angle α by 30 degrees (S110). Here, the azimuth angle α is set to 30 degrees, and the azimuth angle α exceeds 60 degrees, that is, It is determined whether the calculation from −60 degrees to 60 degrees is completed (S112). Here, until the calculation to 60 degrees is completed (S112: No), the process returns to S108 and the calculation of the correlation value (error) Γ (θ) is continued. On the other hand, when the calculation up to 60 degrees is completed (S112: Yes), a correlation value (error) Γ (θ) is obtained using the following equation (S114).
Γ (θ) = Γ (θ) × 5 / (Σ (W (θ))

そして、推定角度θに30度を加え(S116)、推定角度が330度超か、即ち、0度から330度までの全角度の推定が完了したかを判断し(S118)、推定が完了するまでは(S118:No)、S104の処理に戻る。推定が完了すると(S118:Yes)、処理を終了する。   Then, 30 degrees is added to the estimated angle θ (S116), and it is determined whether the estimated angle is over 330 degrees, that is, the estimation of all angles from 0 degrees to 330 degrees is completed (S118), and the estimation is completed. Until (S118: No), the process returns to S104. When the estimation is completed (S118: Yes), the process is terminated.

図16を参照して無線タグでの処理について説明する。
無線タグは、電源を内蔵するアクティブタイプで、設定された期間スリープし(S82)、スリープ後に無線タグリーダへデータを送信する(S84)。ここで、該無線タグが無線タグリーダの通信エリア内に入り、無線タグリーダからのコマンドを受信していると(S86:Yes)、無線タグリーダへ応答信号を送信する(S88)。無線タグリーダから更にコマンドを受信すると(S90:Yes)、S88へ戻り無線タグリーダへ応答信号を送信する。他方、無線タグリーダからのコマンドを受信しなくなると(S90:No)、処理を終了する。
With reference to FIG. 16, the processing in the wireless tag will be described.
The wireless tag is an active type with a built-in power supply, sleeps for a set period (S82), and transmits data to the wireless tag reader after sleep (S84). If the wireless tag enters the communication area of the wireless tag reader and receives a command from the wireless tag reader (S86: Yes), a response signal is transmitted to the wireless tag reader (S88). When a command is further received from the wireless tag reader (S90: Yes), the process returns to S88 and a response signal is transmitted to the wireless tag reader. On the other hand, when the command from the wireless tag reader is not received (S90: No), the process is terminated.

なお、本実施形態では、制御部20及びメモリ22が「方向推定手段」の一例に相当する。また、メモリ22が「パターン記憶手段」の一例に相当する。また、制御部20及びメモリ22が「設定手段」の一例に相当する。   In the present embodiment, the control unit 20 and the memory 22 correspond to an example of “direction estimation means”. The memory 22 corresponds to an example of “pattern storage unit”. The control unit 20 and the memory 22 correspond to an example of “setting unit”.

第1実施形態の無線タグリーダ、及び、該無線タグリーダを用いる監視システムでは、
指向性を複数の設定角度(方向)に切り替え可能に構成されたアレーアンテナ10と、アレーアンテナ10の指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段(制御部20及び指向性制御部50)と、アレーアンテナ10によって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段(制御部20)と、アレーアンテナ10の設定角度を1周期分(例えば360°分)切り替え走査したときに、受信強度測定手段によって測定された1周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段(制御部20及びメモリ22)と、が設けられている。
更に、方向推定手段には、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段(メモリ22)と、各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する重み付け設定手段(メモリ22)とが設けられており、方向推定手段の主要素となる制御部20は、到来方位毎(設定角度毎)の基準電力パターンと測定された電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定している。
In the wireless tag reader of the first embodiment and the monitoring system using the wireless tag reader,
Array antenna 10 configured to be able to switch directivity to a plurality of set angles (directions), and directivity switching means (control unit 20 and directivity control unit 50 to sequentially switch the directivity of array antenna 10 to a plurality of set angles. ), Reception intensity measurement means (control unit 20) for measuring the power intensity received by the array antenna 10, and reception intensity measurement when the set angle of the array antenna 10 is switched and scanned for one period (for example, 360 °). Direction estimation means (control unit 20 and memory 22) for estimating an arrival direction based on a power intensity pattern that is a power intensity for each set angle for one period measured by the means is provided.
Further, the direction estimation means includes a pattern storage means (memory 22) for storing a reference power pattern indicating a power intensity pattern as a reference when radio waves arrive from each arrival direction for each arrival direction, and each set angle. Weighting setting means (memory 22) for setting the weighting setting values in association with each other, and the control unit 20 serving as the main element of the direction estimation means is provided with a reference power for each arrival direction (for each set angle). The error for each set angle when the pattern is compared with the measured power intensity pattern is calculated by reflecting the weight setting value associated with each set angle, and the error corresponds to the set angle that minimizes the error. The direction is estimated as the arrival direction of the wireless tag.

この構成では、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターン(指向性が各設定角度に設定されたときに想定される電力強度パターン)を基準電力パターンとして到来方位毎(即ち設定角度毎)に用意しておくことで、実際に測定されたパターン(アレーアンテナ10の指向性を各方向(各設定角度)に切り替えたときの測定で得られる測定パターン)が各到来方位の基準電力パターンとどの程度相違しているかを誤差として把握することができる。そして、この方法では、到来方位毎(即ち設定角度毎)に設けられた基準電力パターンの内、得られた測定パターンとの誤差が小さくなるパターンについての設定角度が無線タグの方向(到来方位)である可能性が極めて高くなるため、このようなパターンを特定することで無線タグの到来方位をより正確に検出できる。特に、この方法では、無線タグの方位を推定する上で、得られた測定パターン全体を評価に用いることができるため、単純に最大電力値のみで方位を推定する方法(指向性の切り替え毎に得られる電力値が最大となる方位を無線タグの方位と推定する方法)と比較して、突発的なノイズデータ等に起因する方向(到来方位)の誤検出が生じ難く、無線タグの到来方位をより正確に推定しやすくなる。
その上、本発明では、指向性を各設定角度に切り替えたときの各電力強度(受信電力測定値)を一律に誤差算出に用いるのではなく、設定角度毎に設定された重み付けを反映させて誤差を算出することができるため、例えば、障害物からの反射電波を抑えるような重み付けを設定することで、このような反射電波に起因する到来方位の誤検出を排除しやすくなる。
In this configuration, a reference power intensity pattern (a power intensity pattern assumed when the directivity is set at each setting angle) when a radio wave arrives from each arrival direction is used as a reference power pattern for each arrival direction (that is, By preparing for each set angle), an actually measured pattern (measurement pattern obtained by measurement when the directivity of the array antenna 10 is switched to each direction (each set angle)) It can be understood as an error how much it differs from the reference power pattern. In this method, among the reference power patterns provided for each arrival direction (that is, for each set angle), the set angle with respect to a pattern in which an error from the obtained measurement pattern is small is the direction of the wireless tag (arrival direction). Therefore, it is possible to more accurately detect the arrival direction of the wireless tag by specifying such a pattern. In particular, in this method, since the entire measurement pattern obtained can be used for evaluation in estimating the orientation of the wireless tag, the method of simply estimating the orientation using only the maximum power value (for each change of directivity) Compared with the direction of the RFID tag that gives the maximum power value, the direction of arrival (arrival direction) due to sudden noise data is less likely to occur, and the arrival direction of the RFID tag Can be estimated more accurately.
In addition, in the present invention, each power intensity (reception power measurement value) when the directivity is switched to each set angle is not uniformly used for error calculation, but the weight set for each set angle is reflected. Since the error can be calculated, for example, by setting a weight that suppresses the reflected radio wave from the obstacle, it is easy to eliminate the erroneous detection of the arrival direction due to the reflected radio wave.

第1実施形態の無線タグリーダは、アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の存在している角度に相関する値を重み付けの設定値とするため、該障害物の影響を排除して正確に無線タグの方向を推定できる。   In the wireless tag reader according to the first embodiment, since a value correlated with an angle at which an obstacle that reflects radio waves with respect to the array antenna exists is set as a weighting setting value, the influence of the obstacle is accurately excluded. The direction of the wireless tag can be estimated.

[第1実施形態の第1改変例]
第1実施形態の第1改変例に係る無線タグリーダについて図17のグラフを参照して説明する。
第1実施形態の無線タグリーダと第1実施形態の第1改変例の無線タグリーダとで、アレーアンテナの30度毎の指向性毎に電力強度(受信電力測定値)を測定し、測定した電力強度(受信電力測定値)を重み付けし基準電力パターンで相関を求めるまでの処理は同じである。但し、第1実施形態では、アレーアンテナの30度毎の指向性(0度、30度〜330度)までしか分解能が無かった。これに対して、第1実施形態の第1改変例では、30度毎の相関値を補間して更に高い分解を実現している。
[First Modification of First Embodiment]
A wireless tag reader according to a first modification of the first embodiment will be described with reference to the graph of FIG.
Using the RFID tag reader of the first embodiment and the RFID tag reader of the first modification of the first embodiment, the power intensity (reception power measurement value) is measured for each directivity every 30 degrees of the array antenna, and the measured power intensity The process from weighting (received power measurement value) to obtaining the correlation with the reference power pattern is the same. However, in the first embodiment, the resolution was only up to the directivity of every 30 degrees of the array antenna (0 degrees, 30 degrees to 330 degrees). On the other hand, in the first modification of the first embodiment, higher resolution is realized by interpolating the correlation values every 30 degrees.

第1実施形態の第1改変例では、誤差の最小値を求めるため、各方向の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、特定の誤差値で誤差関数に対して横軸に平行な線を引く。ここで、特定の誤差値は、誤差関数の誤差最小のピーク(この例では、0度)から、測定する角度(30度)毎の方向で2つ分離れた(−60度、+60度)の内で、誤差の低い側の値である。この例では、60度側は、誤差が14dBであるのに対して、−60度では、誤差がグラフ最大値の30dBを超えているため、誤差の低い側は60度になる。60度側(誤差14dB)から横軸に平行な線を引き、該線と誤差関数との交点をつなぐ線分の半分の位置における角度(この例では15度)を、誤差の最小値となる無線タグの方向と推定する。   In the first modification of the first embodiment, in order to obtain the minimum value of the error, a specific error value is used for an error function in which the horizontal axis obtained by interpolating the error value in each direction is the angle and the vertical axis is the error value. Draw a line parallel to the horizontal axis for the error function. Here, the specific error value is separated from the peak with the smallest error of the error function (in this example, 0 degree) by two in the direction for each angle (30 degrees) to be measured (−60 degrees, +60 degrees). Of these, the value on the lower error side. In this example, the error is 14 dB on the 60 degree side, whereas at −60 degrees, the error exceeds the maximum value of 30 dB on the graph, so the low error side is 60 degrees. A line parallel to the horizontal axis is drawn from the 60 degree side (error 14 dB), and the angle at the half position of the line segment connecting the intersection of the line and the error function (15 degrees in this example) is the minimum error. Estimated as the direction of the wireless tag.

第1実施形態で、この例では誤差関数の誤差最小のピーク(この例では、0度)を無線タグの方向と推定するのに対して、第1実施形態の第1改変例では、15度と推定できている。即ち、アレーアンテナで、素子数で指向性を出し得る測定可能な角度は物理的に限定されるが、第1実施形態の第1改変例では、測定可能な角度と角度との間(360度/12毎の間:この例では0度と30度の間)でも、無線タグの方向を推定することが可能となる。   In the first embodiment, in this example, the minimum error error peak (0 degrees in this example) is estimated as the direction of the wireless tag, whereas in the first modification of the first embodiment, 15 degrees. It can be estimated. That is, the measurable angle at which directivity can be obtained by the number of elements in the array antenna is physically limited. However, in the first modification of the first embodiment, the measurable angle between the measurable angles (360 degrees). Even during every / 12: between 0 degrees and 30 degrees in this example), the direction of the wireless tag can be estimated.

[第1実施形態の第2改変例]
第1実施形態の第2改変例に係る無線タグリーダについて図18のグラフを参照して説明する。
第1実施形態の無線タグリーダと第1実施形態の第2改変例の無線タグリーダとで、アレーアンテナの30度毎の指向性毎に電力強度(受信電力測定値)を測定し、測定した電力強度(受信電力測定値)を重み付けし基準電力パターンで相関を求めるまでの処理は同じである。但し、第1実施形態では、アレーアンテナの30度毎の指向性(0度、30度〜330度)までしか分解能が無かった。これに対して、第1実施形態の第2改変例では、第1改変例と同様に30度毎の相関値を補間して更に高い分解を実現している。
[Second modification of the first embodiment]
A wireless tag reader according to a second modification of the first embodiment will be described with reference to the graph of FIG.
Using the RFID tag reader of the first embodiment and the RFID tag reader of the second modification of the first embodiment, the power intensity (reception power measurement value) is measured for each directivity every 30 degrees of the array antenna, and the measured power intensity The process from weighting (received power measurement value) to obtaining the correlation with the reference power pattern is the same. However, in the first embodiment, the resolution was only up to the directivity of every 30 degrees of the array antenna (0 degrees, 30 degrees to 330 degrees). On the other hand, in the second modification example of the first embodiment, similarly to the first modification example, the correlation value every 30 degrees is interpolated to realize higher resolution.

第1実施形態の第2改変例では、誤差の最小値を求めるため、各方向の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、誤差が最小となるピーク値(この例では0度)の両隣の値(この例では−30度、30度)の内、誤差の小さい方(この例では30度)の値(5dB)と、該誤差の小さい方の隣であって、誤差の大きかった方の反対側の隣(この例では60度)の値(14dB)とをつないだ線分を延長させる。次に、該誤差の大きかった方(この例では−30度)の値(3dB)と、該誤差の大きかった方(−30度)への隣(この例では−60度)の値(8dB)とをつないだ線分を延長させ、両線分の交点(この例では15度)を、誤差の最小値となる無線タグの方向と推定する。   In the second modification of the first embodiment, in order to obtain the minimum value of the error, the error is minimized with respect to an error function in which the horizontal axis obtained by interpolating the error value in each direction is the angle and the vertical axis is the error value. Of the values adjacent to the peak value (0 degrees in this example) (-30 degrees and 30 degrees in this example), the value (5 dB) of the smaller error (30 degrees in this example) and the smaller error Next, the line segment connecting the value (14 dB) of the adjacent side (60 degrees in this example) on the opposite side with the larger error is extended. Next, the value (3 dB) of the one with the larger error (−30 degrees in this example) and the value (8 dB) adjacent to the one with the larger error (−30 degrees) (−60 degrees in this example) ) Are extended, and the intersection of both line segments (15 degrees in this example) is estimated as the direction of the wireless tag that has the minimum error.

第1実施形態で、この例では誤差関数の誤差最小のピーク(この例では、0度)を無線タグの方向と推定するのに対して、第1実施形態の第2改変例では、15度と推定できている。即ち、アレーアンテナで、素子数で指向性を出し得る測定可能な角度は物理的に限定されるが、第1実施形態の第2改変例では、測定可能な角度と角度との間(360度/12毎の間)でも、無線タグの方向を推定することが可能となる。   In the first embodiment, in this example, the minimum error error peak (0 degrees in this example) is estimated as the direction of the wireless tag, whereas in the second modification of the first embodiment, 15 degrees. It can be estimated. That is, in the array antenna, the measurable angle at which directivity can be obtained by the number of elements is physically limited, but in the second modification of the first embodiment, the measurable angle is between 360 degrees (360 degrees). Even between every / 12), the direction of the wireless tag can be estimated.

[第2実施形態]
第2実施形態に係る無線タグリーダについて図19、図20を参照して説明する。
図19は、第2実施形態の無線タグリーダが侵入者の無線タグの方向を検出する場合の説明図である。
第1実施形態の無線タグリーダは、住宅の正面に取り付けられ、反射物が該住宅しか存在していなかった。これに対して、第2実施形態では、住宅の正面側であって、無線タグリーダの監視領域内に電波を反射するブロック壁が存在している。このため、第2実施形態では、第1実施形態と同様に、住宅側の方向に重み付けを行うと共に、ブロック壁側の方向への重み付けを、取り付けの初期設定の際に行う。
[Second Embodiment]
A wireless tag reader according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 19 is an explanatory diagram when the wireless tag reader according to the second embodiment detects the direction of the wireless tag of the intruder.
The wireless tag reader of the first embodiment is attached to the front of a house, and only the house has a reflector. On the other hand, in the second embodiment, there is a block wall that reflects radio waves in the monitoring area of the wireless tag reader on the front side of the house. For this reason, in the second embodiment, as in the first embodiment, weighting is performed in the direction on the house side, and weighting in the direction on the block wall side is performed in the initial setting of the attachment.

図20は、第2実施形態での重み付けの設定値を示す図表である。第1実施形態と同様に、電波反射物である住宅がある方向(240度〜330度)に重み付けとして0.2が設定してあり、電波反射物であるブロック壁がある方向(30度〜150度)に重み付けとして、反射角度、距離に応じて0.4、0.6、0.8が設定してあり、反射障害物が無い方向(0度、180度)には重み付けとして1が設定してある。ここで、電波反射物であるブロック壁は、相対的に電波の反射が大きいが、例えば、生け垣等の電波の反射が小さい障害物に対しては、例えば、0.5〜0.9等の更に大きな値の重み付け値を設定する。   FIG. 20 is a chart showing set values for weighting in the second embodiment. As in the first embodiment, 0.2 is set as a weight in a direction (240 degrees to 330 degrees) where there is a house that is a radio wave reflector, and a direction (30 degrees to 30 degrees) that is a block wall that is a radio wave reflector. The weight is set to 0.4, 0.6, and 0.8 according to the reflection angle and distance, and 1 is assigned to the weight in the direction where there is no reflection obstacle (0 degree and 180 degrees). It is set. Here, the block wall, which is a radio wave reflector, has a relatively large radio wave reflection. For example, for an obstacle with a small radio wave reflection such as a hedge, for example, 0.5 to 0.9 A larger weighting value is set.

第2実施形態では、無線タグリーダが設置される電波反射環境に適応し、適切に無線タグの方向を推定することができる。   In the second embodiment, the direction of the wireless tag can be estimated appropriately in accordance with the radio wave reflection environment where the wireless tag reader is installed.

[第3実施形態]
第3実施形態に係る監視システムについて図21〜図23を参照して説明する。
第1、第2実施形態では、無線タグリーダを設置する際に、反射物の影響を排除する重み付け値を操作者が手動操作で設定した。これに対して、第3実施形態では、反射物を検出し、自動的に重み付け値を設定する。
[Third embodiment]
A monitoring system according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
In the first and second embodiments, when the wireless tag reader is installed, the operator manually sets the weighting value for eliminating the influence of the reflecting object. On the other hand, in the third embodiment, a reflecting object is detected and a weighting value is automatically set.

図21は、第3実施形態の無線タグリーダが侵入者の無線タグの方向を検出する場合の説明図である。第3実施形態では、監視領域内である住宅の前にトラックが止められたとき、レーザセンサ200(図1参照)でこれを検出し、トラックによる電波反射の影響を排除するように、コントローラ300が自動的に無線タグリーダ100へ重み付け値を設定する。ここで、トラックが止められていない場合の重み付け値は、図11を参照して上述した第1実施形態と同様に、住宅に対応するよう、住宅方向(240度〜330度)に重み付けとして0.2が初期設定してある。   FIG. 21 is an explanatory diagram when the wireless tag reader of the third embodiment detects the direction of the wireless tag of the intruder. In the third embodiment, when the truck is stopped in front of the house in the monitoring area, this is detected by the laser sensor 200 (see FIG. 1), and the controller 300 is configured to eliminate the influence of the radio wave reflection by the truck. Automatically sets a weighting value to the wireless tag reader 100. Here, the weighting value when the truck is not stopped is 0 as the weighting in the housing direction (240 degrees to 330 degrees) so as to correspond to the house as in the first embodiment described above with reference to FIG. .2 is the default setting.

図22は、第3実施形態に係るコントローラ300が監視領域内の反射物を検出して無線タグリーダに対して重み付けを自動設定する処理を示すフローチャートである。監視システムのコントローラ300(図1参照)は、レーザセンサ200により、侵入者と共に反射物が監視領域内に入っているか監視している。ここで、侵入者とトラック等反射物とは、大きさ(例えば、30度以上の角度にまたがって検出される)、及び、移動の可否(10分以上同じ場所に存在している)を用いて識別する。   FIG. 22 is a flowchart illustrating a process in which the controller 300 according to the third embodiment detects a reflecting object in the monitoring area and automatically sets weighting for the wireless tag reader. The controller 300 (see FIG. 1) of the monitoring system uses the laser sensor 200 to monitor whether a reflection object is in the monitoring area together with the intruder. Here, the intruder and the reflective object such as a truck use the size (for example, detected over an angle of 30 degrees or more) and the possibility of movement (they are present in the same place for 10 minutes or more). Identify.

コントローラ300は、監視領域内に反射物があると(S302:Yes)、レーザセンサ200から反射物の方向と角度を取得する(S304)。そして、反射物の方向と角度に基づき、重み付け設定値を算出し(S306)。算出した値を無線タグリーダに設定する(S308)。一方、反射物、例えば、トラックが監視領域外へ移動し、監視領域内に反射物が無くなると(S302:No)、該反射物用の重み付け値を解除するように無線タグリーダに設定する(S310)。   If there is a reflector in the monitoring area (S302: Yes), the controller 300 acquires the direction and angle of the reflector from the laser sensor 200 (S304). Then, a weighting setting value is calculated based on the direction and angle of the reflector (S306). The calculated value is set in the wireless tag reader (S308). On the other hand, when the reflection object, for example, the truck moves out of the monitoring area and there is no reflection object in the monitoring area (S302: No), the wireless tag reader is set to release the weighting value for the reflection object (S310). ).

図23は、第3実施形態の無線タグリーダに設定した重み付けの値を示す図表である。ここでは、レーザセンサ200により検出された反射物(トラック)の方向(120度及び150度)と角度に応じて、コントローラ300により算出された重み付け値(120度:0.8、150度:0.6)が設定されている。   FIG. 23 is a chart showing weight values set in the wireless tag reader of the third embodiment. Here, the weighting values (120 degrees: 0.8, 150 degrees: 0) calculated by the controller 300 in accordance with the direction (120 degrees and 150 degrees) and angle of the reflecting object (track) detected by the laser sensor 200. .6) is set.

第3実施形態の監視システムは、レーザセンサ200で検出された物体の距離と方向に応じて重み付けの設定値を調整する。このため、例えば、無線タグリーダ100の監視領域内にトラック等が一時的に駐車した際にも、これをレーザセンサで検出し、該トラックによる電波反射の影響を排除し、無線タグリーダで無線タグの方向を推定できるよう自動的に対応できる。なお、上述した例では、無線タグリーダの取り付けられる住宅の影響を排除するように初期設定を手動で行ったが、この初期設定を第3実施形態では、自動に設定することも可能である。なお、このように自動設定する場合、制御部20が「設定値調整手段」に相当することになる。   The monitoring system of the third embodiment adjusts the weighting setting value according to the distance and direction of the object detected by the laser sensor 200. For this reason, for example, even when a truck or the like is temporarily parked in the monitoring area of the wireless tag reader 100, this is detected by a laser sensor to eliminate the influence of radio wave reflection by the truck, and the wireless tag reader It can respond automatically so that the direction can be estimated. In the above-described example, the initial setting is manually performed so as to eliminate the influence of the house to which the wireless tag reader is attached. However, in the third embodiment, the initial setting may be automatically set. In the case of such automatic setting, the control unit 20 corresponds to “set value adjusting means”.

[第4実施形態]
第4実施形態に係る監視システムについて主として図24〜図27を参照して説明する。
図24は、第4実施形態の無線タグリーダによる無線タグの方向推定処理を示すフローチャートである。図25は、図24における方向探索通信処理の流れを例示するフローチャートである。図26は、第4実施形態において無線タグと無線タグリーダとの間で行われる通信流れを説明する説明図である。図27(A)は、自主発信のときに無線タグから無線タグリーダへ送信されるレスポンスフレームを概念的に説明する説明図であり、(B)は、無線タグリーダから無線タグへ送信されるコマンドフレームを概念的に説明する説明図であり、(C)は、無線タグからのコマンド送信に応じて無線タグから無線タグリーダへ送信されるレスポンスフレームである。
[Fourth embodiment]
A monitoring system according to the fourth embodiment will be described mainly with reference to FIGS.
FIG. 24 is a flowchart illustrating wireless tag direction estimation processing by the wireless tag reader according to the fourth embodiment. FIG. 25 is a flowchart illustrating the flow of the direction search communication process in FIG. FIG. 26 is an explanatory diagram illustrating a communication flow performed between the wireless tag and the wireless tag reader in the fourth embodiment. FIG. 27A is an explanatory diagram for conceptually explaining a response frame transmitted from the wireless tag to the wireless tag reader during independent transmission, and FIG. 27B is a command frame transmitted from the wireless tag reader to the wireless tag. (C) is a response frame transmitted from the wireless tag to the wireless tag reader in response to command transmission from the wireless tag.

第4実施形態の監視システムは、図14の方向推定処理を、図24、図25に変更した点、及び無線タグからの電波の周波数が切替可能となっている点のみが第1実施形態と異なり、それ以外は第1実施形態と同様である。よって以下では方向推定処理のみを重点的に説明し、方向推定処理以外については第1実施形態と同様であるとして詳細な説明は省略する。例えば、図1〜図13、図15、図16については、第1実施形態と同様の構成、処理を採用することができるため、適宜これらの図面を参照して説明することとする。   The monitoring system of the fourth embodiment is different from the first embodiment only in that the direction estimation process in FIG. 14 is changed to that in FIGS. 24 and 25 and the frequency of the radio wave from the wireless tag can be switched. Otherwise, the rest is the same as in the first embodiment. Therefore, hereinafter, only the direction estimation process will be described with emphasis, and the detailed description will be omitted as it is the same as the first embodiment except for the direction estimation process. For example, FIGS. 1 to 13, 15, and 16 can employ the same configuration and processing as in the first embodiment, and will be described with reference to these drawings as appropriate.

第1〜第3実施形態では、無線タグから送信される電波が所定周波数に定められた構成を例示したが、第4実施形態では、無線タグからの電波周波数を切り替えることが可能となっており、それら切り替えられる周波数毎に電波強度を測定できるようになっている。そして、それら周波数毎の電波強度測定結果に基づいて無線タグの方向を推定している。   In the first to third embodiments, the configuration in which the radio wave transmitted from the wireless tag is set to a predetermined frequency is exemplified, but in the fourth embodiment, the radio frequency from the wireless tag can be switched. The radio wave intensity can be measured for each frequency to be switched. Then, the direction of the wireless tag is estimated based on the radio field intensity measurement result for each frequency.

本実施形態では、図24のような流れで方向推定処理が行われる。
この方向推定処理では、まず、第1実施形態のS32(図14)と同様に、上述した受信電力パターンP(α)[α=−60、−30、0、30、60]を設定し(S232)、そして、S34(図14)と同様に、上述した方向別の重み付けW(θ)[θ=0、30、60・・・330]を設定する(S234)。これは初期設定であり、S32は、例えば無線タグリーダに製造段階で設定し、S34は、例えば監視システムの構成装置である無線タグリーダを取り付ける際に設定する。
In the present embodiment, the direction estimation process is performed according to the flow shown in FIG.
In this direction estimation process, first, the received power pattern P (α) [α = −60, −30, 0, 30, 60] described above is set in the same manner as in S32 (FIG. 14) of the first embodiment ( S232) and the weight W (θ) [θ = 0, 30, 60... 330] for each direction described above are set in the same manner as in S34 (FIG. 14) (S234). This is an initial setting, and S32 is set, for example, in the manufacturing stage of the wireless tag reader, and S34 is set, for example, when a wireless tag reader that is a component device of the monitoring system is attached.

S234の後には、無線タグリーダ100は、コマンドを送信しながら、無線タグ400からの信号の受信に待機している(S236)。ここで、無線タグからの信号の受信があると(S236:Yes)、第1の周波数(チャンネルB、以下ch−Bとも称する)による方向探索通信処理を行う(S238)。   After S234, the wireless tag reader 100 waits for reception of a signal from the wireless tag 400 while transmitting a command (S236). Here, when a signal is received from the wireless tag (S236: Yes), a direction search communication process using the first frequency (channel B, hereinafter also referred to as ch-B) is performed (S238).

各周波数での方向探索通信処理(S238、S242)は図25のような流れで行われる。
方向探索通信処理の前提として無線タグ400の動作を説明すると、本実施形態では、無線タグ400側の処理が第1実施形態と同様の流れ(図16)で行われるようになっており、まず、設定された期間スリープし(S82)、スリープ後に無線タグリーダ100へ自主発信データを送信している(S84)。この自主発信データは、例えば図27(A)のような構成をなしており、ヘッダ、リーダID、タグID、コマンド長、応答コード、タグデータ、CRCなどの各データを含んでいる。なお、リーダIDは通信対象となる無線タグリーダ100の固有IDであり、タグIDは、当該データを自主発信する無線タグ400の固有IDである。これらIDはいずれも予め無線タグ400に記憶されている。また、このような無線タグ400からの自主発信は、無線タグに設定されたデフォルトの周波数(タグに設定された基準周波数)の電波によって行われる。
The direction search communication processing (S238, S242) at each frequency is performed according to the flow shown in FIG.
The operation of the wireless tag 400 will be described as a premise of the direction search communication processing. In this embodiment, the processing on the wireless tag 400 side is performed in the same flow (FIG. 16) as in the first embodiment. Then, it sleeps for the set period (S82), and after the sleep, the self-send data is transmitted to the wireless tag reader 100 (S84). This independent transmission data has a configuration as shown in FIG. 27A, for example, and includes data such as a header, a reader ID, a tag ID, a command length, a response code, tag data, and CRC. The reader ID is a unique ID of the wireless tag reader 100 to be communicated, and the tag ID is a unique ID of the wireless tag 400 that independently transmits the data. All of these IDs are stored in the wireless tag 400 in advance. In addition, such independent transmission from the wireless tag 400 is performed by radio waves having a default frequency (reference frequency set in the tag) set in the wireless tag.

一方、図25に示す無線タグリーダ100の方向探索通信処理では、図26でも示されているように、まず、アレーアンテナ10の方向を全方向に設定して電波の送受信を行っており、無線タグ400から図27(A)のような自主発信データを受信したときに、応答周波数、及び応答回数を指示する指示データを含んだコマンドフレームを送信する(S250)。   On the other hand, in the direction search communication processing of the wireless tag reader 100 shown in FIG. 25, first, as shown in FIG. 26, the direction of the array antenna 10 is set to all directions to transmit and receive radio waves. When voluntary transmission data as shown in FIG. 27A is received from 400, a command frame including instruction data indicating the response frequency and the number of responses is transmitted (S250).

このコマンドフレームは、例えば図27(B)のような構成をなしており、ヘッダ、リーダID、タグID、コマンド長、コマンド、応答周波数、応答回数、CRCなどの各データを含んでいる。なお、リーダIDはコマンドフレームを送信する当該無線タグリーダ100の固有IDであり、タグIDは、自主発信データを送信してきた無線タグ400の固有IDである。応答周波数は、図25の方向探索通信処理が行われる毎に指定されるものであり、S238の処理であれば、例えば第1の周波数(チャンネルB)が指定される。また、応答回数は、アレーアンテナ10の方向切替回数に対応させて予め設定された回数であり、本実施形態では、アレーアンテナ10が12方向に切り替えられるため、応答回数は「12回」と指定される。このような構成により、無線タグ400はアレーアンテナ10の周囲のどの方向に存在しても当該コマンドフレームにより指示された応答周波数と応答回数を取得することができる。   This command frame has a structure as shown in FIG. 27B, for example, and includes data such as a header, a reader ID, a tag ID, a command length, a command, a response frequency, the number of responses, and a CRC. The reader ID is a unique ID of the wireless tag reader 100 that transmits the command frame, and the tag ID is a unique ID of the wireless tag 400 that has transmitted the voluntarily transmitted data. The response frequency is specified every time the direction search communication process of FIG. 25 is performed. In the case of the process of S238, for example, the first frequency (channel B) is specified. The number of responses is a preset number corresponding to the number of direction switching of the array antenna 10, and in this embodiment, the array antenna 10 is switched to 12 directions, so the number of responses is designated as “12 times”. Is done. With this configuration, the wireless tag 400 can acquire the response frequency and the number of responses indicated by the command frame regardless of the direction around the array antenna 10.

一方、無線タグ400は、上述のS82〜S86(図16)の処理を繰り返している最中に無線タグリーダ100の通信エリア内に入り、無線タグリーダ100から上記コマンドフレームを受信すると(S86:Yes)、図26のようにACK(肯定応答)を返信した後(図16では、図示略)、この無線タグリーダ100へ応答信号(図26に示すcH−B、回数1)を送信する(S88)。この際、無線タグ400は、上記コマンドフレームによって応答周波数及び応答回数の指示を受けているため、その後、その指示された応答回数の応答が終了するまで、S88の処理が行われる毎に、コマンドフレームで指示された応答周波数の電波を応答するように動作する。具体的には、無線タグリーダ100からS256のコマンド(後述)を受信する毎に(S90:Yes)、S88へ戻り無線タグリーダに対し指定された応答周波数の応答信号を送信する。他方、無線タグリーダ100からのコマンドを受信しなくなる場合、即ち、指定された応答回数の応答が終了する場合(S90:No)、図16の処理を終了する。なお、図16の処理は、例えば無線タグ400において短時間で実行が繰り返されるようになっている。   On the other hand, when the wireless tag 400 enters the communication area of the wireless tag reader 100 and repeats the processes of S82 to S86 (FIG. 16) and receives the command frame from the wireless tag reader 100 (S86: Yes). 26, after returning an ACK (acknowledgment) as shown in FIG. 26 (not shown in FIG. 16), a response signal (cH-B shown in FIG. 26, number of times 1) is transmitted to the wireless tag reader 100 (S88). At this time, since the wireless tag 400 receives an instruction of the response frequency and the number of responses by the command frame, each time the process of S88 is performed until the response of the specified number of responses is completed, It operates to respond to radio waves of the response frequency indicated by the frame. Specifically, every time a command of S256 (described later) is received from the wireless tag reader 100 (S90: Yes), the process returns to S88 and transmits a response signal of the designated response frequency to the wireless tag reader. On the other hand, when the command from the wireless tag reader 100 is not received, that is, when the response of the designated number of responses is completed (S90: No), the processing of FIG. Note that the process of FIG. 16 is repeated in a short time in the wireless tag 400, for example.

ここで、図25に戻り、無線タグリーダ100でのS522以降の処理の説明を続ける。S250で無線タグに対して周波数を指示し、無線タグ400が当該周波数で応答できるようになってからの無線タグリーダ100側での動作(S252〜S266)は、基本的に第1実施形態のS38〜S52(図14)と同様である。   Here, returning to FIG. 25, the description of the processing after S522 in the wireless tag reader 100 will be continued. The operation on the wireless tag reader 100 side (S252 to S266) after the wireless tag is instructed with the frequency in S250 and the wireless tag 400 can respond at the frequency is basically S38 of the first embodiment. To S52 (FIG. 14).

S250の後には、先ず、推定角度θを0度に設定する(S252)。そして、図3を参照して上述したように推定角度θにアレーアンテナ10の指向性を切り替える(S254)。そして、無線タグ400へコマンドを送り、無線タグからのデータを受信する(S256)。無線タグからの受信が有った場合には(S258:Yes)、上述したアンテナの指向性を方位角θに設定した際に測定した受信電力Y(θ)として、データ受信時の受信電波強度を設定する(S260)。他方、無線タグからの受信が無かった場合には(S258:No)、受信電力Y(θ)として、予め設定されている最低値を設定する(S262)。そして、測定角度θを30度増加し(S264)、測定角度が360度以上か、即ち、0度から330度までの全角度の受信電波強度の測定が完了したかを判断し(S266)、測定が完了するまでは(S266:No)、S254の処理に戻る。測定が完了すると(S266:Yes)、当該周波数での方向探索通信処理を終了する。   After S250, first, the estimated angle θ is set to 0 degree (S252). Then, as described above with reference to FIG. 3, the directivity of the array antenna 10 is switched to the estimated angle θ (S254). Then, a command is sent to the wireless tag 400 and data from the wireless tag is received (S256). When there is reception from the wireless tag (S258: Yes), the received radio wave intensity at the time of data reception is set as the received power Y (θ) measured when the antenna directivity described above is set to the azimuth angle θ. Is set (S260). On the other hand, when there is no reception from the wireless tag (S258: No), a preset minimum value is set as the reception power Y (θ) (S262). Then, the measurement angle θ is increased by 30 degrees (S264), and it is determined whether the measurement angle is 360 degrees or more, that is, the measurement of the received radio wave intensity at all angles from 0 degrees to 330 degrees is completed (S266). Until the measurement is completed (S266: No), the process returns to S254. When the measurement is completed (S266: Yes), the direction search communication process at the frequency is terminated.

ここで、図24に戻ってS238以降の処理の説明をすると、S238の後には、S238での測定結果に基づいて相関誤差を計算する(S238)。S238の相関誤差の計算処理は、図15と同様であり、まず、推定角度θを0度に設定し(S102)、誤差関数Γ(θ)を0度に設定する(S104)。最初に、アンテナの特性値に対応するアンテナの指向性に対する方位角αを−60度に設定する(S106)。そして、下式を用いて相関値(誤差)Γ(θ)を求める(S108)。
Γ(θ)=Γ(θ)+|Σ(P(α)−Y(θ−α))×W(θ))|
Here, returning to FIG. 24, the processing after S238 will be described. After S238, the correlation error is calculated based on the measurement result at S238 (S238). The correlation error calculation process in S238 is the same as that in FIG. 15. First, the estimated angle θ is set to 0 degree (S102), and the error function Γ (θ) is set to 0 degree (S104). First, the azimuth angle α for the antenna directivity corresponding to the characteristic value of the antenna is set to −60 degrees (S106). Then, a correlation value (error) Γ (θ) is obtained using the following equation (S108).
Γ (θ) = Γ (θ) + | Σ (P (α) −Y (θ−α)) × W (θ)) |

次に、アンテナの特性値に対応するアンテナの指向性を方位角αに30度を加え(S110)、ここでは、方位角αを30度に設定し、方位角αが60度超、即ち、−60度から60度までの算出が完了したかを判断する(S112)。ここで、60度までの算出完了までは(S112:No)、S108に戻り相関値(誤差)Γ(θ)の計算を続ける。他方、60度までの算出を完了すると(S112:Yes)、下式を用いて相関値(誤差)Γ(θ)を求める(S114)。
Γ(θ)=Γ(θ)×5/(Σ(W(θ))
Next, the antenna directivity corresponding to the antenna characteristic value is added to the azimuth angle α by 30 degrees (S110). Here, the azimuth angle α is set to 30 degrees, and the azimuth angle α exceeds 60 degrees, that is, It is determined whether the calculation from −60 degrees to 60 degrees is completed (S112). Here, until the calculation to 60 degrees is completed (S112: No), the process returns to S108 and the calculation of the correlation value (error) Γ (θ) is continued. On the other hand, when the calculation up to 60 degrees is completed (S112: Yes), a correlation value (error) Γ (θ) is obtained using the following equation (S114).
Γ (θ) = Γ (θ) × 5 / (Σ (W (θ))

そして、推定角度θに30度を加え(S116)、推定角度が330度超か、即ち、0度から330度までの全角度の推定が完了したかを判断し(S118)、推定が完了するまでは(S118:No)、S104の処理に戻る。推定が完了すると(S118:Yes)、処理を終了する。   Then, 30 degrees is added to the estimated angle θ (S116), and it is determined whether the estimated angle is over 330 degrees, that is, the estimation of all angles from 0 degrees to 330 degrees is completed (S118), and the estimation is completed. Until (S118: No), the process returns to S104. When the estimation is completed (S118: Yes), the process is terminated.

S240の処理が終了したときには、S240で得られた相関値誤差の最小方向を、第1周波数(チャンネルB)の相関値誤差の最小方向としてメモリに記憶しておく。   When the process of S240 is completed, the minimum direction of the correlation value error obtained in S240 is stored in the memory as the minimum direction of the correlation value error of the first frequency (channel B).

S240の後には、S238と同様の方向探索通信処理を行う(S242)。S242の方向探索通信処理は、S250で送信するコマンドフレームに含まれる応答周波数がS238とは異なる第2周波数(チャンネルC)となっている点のみがS238と異なり、それ以外はS238と同様である。そして、S242の後には、S242での測定結果に基づいて相関誤差を計算する(S244)。なお、S244の処理は、S240と同様の方法で行われる。   After S240, the same direction searching communication process as S238 is performed (S242). The direction search communication process of S242 is different from S238 only in that the response frequency included in the command frame transmitted in S250 is a second frequency (channel C) different from S238, and otherwise is the same as S238. . After S242, a correlation error is calculated based on the measurement result in S242 (S244). Note that the process of S244 is performed in the same manner as in S240.

なお、S244の処理が終了したときには、S244で得られた相関値誤差の最小方向を、第2周波数(チャンネルC)の相関値誤差の最小方向としてメモリに記憶しておく。そして、その後、両周波数で得られた相関値誤差を全て比較し、最も相関値誤差が低い方向を無線タグの方向として出力する。   When the processing of S244 is completed, the minimum direction of the correlation value error obtained in S244 is stored in the memory as the minimum direction of the correlation value error of the second frequency (channel C). Then, all correlation value errors obtained at both frequencies are compared, and the direction with the lowest correlation value error is output as the direction of the wireless tag.

本実施形態では、図24、図25の処理を実行する制御部20が「方向推定手段」の一例に相当し、無線タグ400からの無線信号を受信するためのアレーアンテナ10の指向特性を変化させながら受信した受信電力に基づき無線タグ400の方向を推定するように機能する。   In the present embodiment, the control unit 20 that executes the processes of FIGS. 24 and 25 corresponds to an example of “direction estimation unit”, and changes the directivity characteristics of the array antenna 10 for receiving a radio signal from the radio tag 400. The direction of the wireless tag 400 is estimated based on the received power received.

また、制御部20及び指向性制御部50が「指向性切替手段」の一例に相当し、アレーアンテナ10の指向性をアレーアンテナ10の周囲の各方向に順次切り替えると共に、周波数を指示する所定コマンドを送信するように機能し、具体的には、指向性を順次切り替える切替動作を異なる周波数で複数回行うように機能する。   Further, the control unit 20 and the directivity control unit 50 correspond to an example of “directivity switching means”, and the directivity of the array antenna 10 is sequentially switched in each direction around the array antenna 10 and a predetermined command for instructing the frequency. Specifically, the switching operation for sequentially switching the directivity is performed a plurality of times at different frequencies.

また、制御部20及び受信部40に設けられた図示しない電波強度測定回路が「電波測定手段」の一例に相当し、所定コマンドで指示された周波数で無線タグ400から返信される応答電波を受信すると共に、応答電波の電波強度を測定するように機能し、具体的には、周波数の異なる各切替動作毎に、応答電波の電波強度を各方向で測定するように機能する。   A radio wave intensity measurement circuit (not shown) provided in the control unit 20 and the reception unit 40 corresponds to an example of “radio wave measurement means”, and receives a response radio wave returned from the wireless tag 400 at a frequency specified by a predetermined command. At the same time, it functions to measure the radio wave intensity of the response radio wave. Specifically, it functions to measure the radio wave intensity of the response radio wave in each direction for each switching operation with different frequencies.

また、制御部20が「方向検出手段」の一例に相当し、電波強度測定手段によって測定された電波強度に基づいて無線タグ400の方向を検出するように機能し、具体的には、電波強度測定手段によって周波数毎に測定された各方向の電波強度に基づいて無線タグ400の方向を検出するように機能する。   The control unit 20 corresponds to an example of a “direction detection unit”, and functions to detect the direction of the wireless tag 400 based on the radio field intensity measured by the radio field intensity measurement unit. It functions to detect the direction of the wireless tag 400 based on the radio wave intensity in each direction measured for each frequency by the measuring means.

また、本実施形態では、無線タグリーダ100のメモリ22において、基準電力パターンと、アレーアンテナ10の各方向に対する重み付けの設定値とを保持している。そして、「方向検出手段」に相当する制御部20は、アレーアンテナ10の指向性を各方向に設定して得られた各方向の電力強度(受信電力測定値)を、基準電力パターンで補間して、重み付けの設定値と併せて各方向における誤差を算出し、誤差の最小値となる方向を無線タグ400の方向としている。   In the present embodiment, the memory 22 of the wireless tag reader 100 holds a reference power pattern and set values of weights for each direction of the array antenna 10. Then, the control unit 20 corresponding to the “direction detection means” interpolates the power intensity (reception power measurement value) in each direction obtained by setting the directivity of the array antenna 10 in each direction with the reference power pattern. Thus, the error in each direction is calculated together with the set value of the weight, and the direction that becomes the minimum value of the error is set as the direction of the wireless tag 400.

(本実施形態の主な効果)
本実施形態の無線タグリーダも、指向性を複数の設定角度に切り替え可能に構成されたアレーアンテナ10と、アレーアンテナ10の指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段(制御部20及び指向性制御部50)と、アレーアンテナ10によって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段(制御部20)と、指向性切替手段がアレーアンテナ10の設定角度を1周期分(例えば360度の角度範囲分)で切り替え走査したときに、受信強度測定手段によって測定された1周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段(制御部20、メモリ22)とを備えている。
更に、制御部20は、周波数を指示する所定コマンドを送信する「コマンド送信手段」として機能し、更に、制御部20は、所定コマンドで指示された周波数で無線タグから返信された応答電波の電力強度が受信強度測定手段によって測定されたときに、その測定された電力強度に基づいて無線タグの到来方位を検出する「方向検出手段」として機能している。
そして、指向性切替手段に相当する制御部20及び指向性制御部50は、指向性を順次切り替える切替動作を異なる周波数で複数回行い、受信強度測定手段に相当する制御部20は、周波数の異なる各切替動作毎に、応答電波の電力強度を各設定角度で測定している。そして、方向検出手段に相当する制御部20は、受信強度測定手段によって周波数毎に測定された各設定角度の電力強度に基づいて無線タグの到来方位を検出している。
(Main effects of this embodiment)
The wireless tag reader according to the present embodiment also includes an array antenna 10 configured to be capable of switching directivity to a plurality of set angles, and directivity switching means (the control unit 20 and the control unit 20) to sequentially switch the directivity of the array antenna 10 to a plurality of set angles. A directivity control unit 50), a reception intensity measurement unit (control unit 20) that measures the power intensity received by the array antenna 10, and a directivity switching unit that sets the set angle of the array antenna 10 for one period (for example, 360 degrees). Direction estimation means (control unit 20) for estimating the arrival direction based on the power intensity pattern that is the power intensity for each set angle for one period measured by the reception intensity measurement means when the scanning is switched in the angle range). And a memory 22).
Furthermore, the control unit 20 functions as a “command transmission unit” that transmits a predetermined command that indicates a frequency. Further, the control unit 20 further transmits power of a response radio wave returned from the wireless tag at a frequency specified by the predetermined command. When the strength is measured by the received strength measuring means, it functions as a “direction detecting means” for detecting the arrival direction of the wireless tag based on the measured power strength.
Then, the control unit 20 and directivity control unit 50 corresponding to directivity switching means perform a switching operation for sequentially switching directivity a plurality of times at different frequencies, and the control unit 20 corresponding to reception intensity measurement means has different frequencies. The power intensity of the response radio wave is measured at each set angle for each switching operation. Then, the control unit 20 corresponding to the direction detection unit detects the arrival direction of the wireless tag based on the power intensity at each set angle measured for each frequency by the reception intensity measurement unit.

アレーアンテナ10の指向性を切り替えながら無線タグ400の方向(到来方位)を検出する場合、電波を反射する障害物が存在する環境下では、無線タグ400から直接受信する電波に加え、障害物で反射した電波の影響が問題となり、このような複数経路(マルチパス)が生じると、無線タグ400の方向(到来方位)を正確に検出できなくなる虞がある。本実施形態では、このような問題に対し、異なる周波数の電波を用いた場合の受信環境の変化を利用して、複数経路(マルチパス)の影響が少ない受信環境を生じさせやすくすることができ、周波数毎に測定された各方向(各設定角度)の電波強度(電力強度)に基づいて無線タグ400の方向をより精度高く検出することができる。   When detecting the direction (arrival azimuth) of the wireless tag 400 while switching the directivity of the array antenna 10, in an environment where an obstacle that reflects radio waves exists, in addition to the radio waves directly received from the wireless tag 400, The influence of the reflected radio wave becomes a problem, and when such a plurality of paths (multipath) occur, the direction (arrival direction) of the wireless tag 400 may not be detected accurately. In the present embodiment, in response to such a problem, it is possible to easily generate a reception environment with less influence of multiple paths (multipath) by using a change in reception environment when radio waves of different frequencies are used. The direction of the wireless tag 400 can be detected with higher accuracy based on the radio wave intensity (power intensity) in each direction (each set angle) measured for each frequency.

また、本実施形態でも、各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段(メモリ22)と、各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する重み付け設定手段(メモリ22)とが設けられ、方向推定手段として機能する制御部20は、到来方位毎の前記基準電力パターンと測定された前記電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた前記重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定している。
この構成によれば、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、アレーアンテナ10の指向性を各方向に設定したときの電力強度(受信電力測定値)を基準電力パターンで相関を求め、誤差の最小値となる方向を無線タグ400の方向と推定するため、指向性がシャープでないアレーアンテナ10を用いて正確に無線タグ400の方向を推定できる。ここで、電力強度(受信電力測定値)に対して基準電力パターンで相関(補間)を求め、アレーアンテナ10の置かれる実際の環境に適合させるための重み付けの設定値と併せて各方向における誤差を算出するので、電波を反射する障害物が存在しても正確に無線タグ400の方向を推定できる。
Also in this embodiment, a pattern storage means (memory 22) that stores a reference power pattern indicating a power intensity pattern that is a reference when radio waves arrive from each arrival azimuth for each arrival azimuth, and each set angle. Weighting setting means (memory 22) for setting weighting setting values in association with each other is provided, and the control unit 20 functioning as direction estimation means has the reference power pattern for each arrival direction and the measured power intensity pattern. The error for each set angle when comparing with each other is obtained by reflecting the weight setting value associated with each set angle, and the direction corresponding to the set angle that minimizes the error is determined as the arrival direction of the wireless tag. It is estimated.
According to this configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In particular, in order to obtain the correlation between the power intensity (received power measurement value) when the directivity of the array antenna 10 is set in each direction using the reference power pattern, and to estimate the direction having the minimum error as the direction of the wireless tag 400 The direction of the wireless tag 400 can be accurately estimated using the array antenna 10 whose directivity is not sharp. Here, a correlation (interpolation) is obtained with the reference power pattern with respect to the power intensity (reception power measurement value), and an error in each direction is set together with a weighting set value for adapting to the actual environment where the array antenna 10 is placed. Therefore, the direction of the wireless tag 400 can be accurately estimated even when an obstacle that reflects radio waves exists.

[第4実施形態の第1改変例]
第4実施形態では、周波数毎に行われる図25の方向探索通信処理において、各方向の受信電波強度を1回ずつ特定していたが、例えば、S266の判断を360°に代えて、720°(2周)或いは1080°(3周)などとし、各方向の受信電波強度を複数回測定するようにしてもよい。例えば、図28の例では、S266の判断を360°に代えて1800°(5周)とした場合の検出結果の例を示しており、各周において、各方向の受信電波強度の測定結果が得られている。
[First Modification of Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, in the direction search communication process of FIG. 25 performed for each frequency, the received radio wave intensity in each direction is specified once. For example, instead of the determination of S266 at 360 °, 720 ° (2 laps) or 1080 ° (3 laps), etc., and the received radio wave intensity in each direction may be measured a plurality of times. For example, the example of FIG. 28 shows an example of the detection result when the determination of S266 is 1800 ° (5 laps) instead of 360 °, and the measurement result of the received radio wave intensity in each direction is shown in each lap. Has been obtained.

この場合、S238やS242の処理後、S240や、S244の相関誤差計算に先立って、各方向の電波強度を統計処理によって求めるようにすればよい。具体的には、周波数毎にそれぞれ測定された各方向の電波強度について、方向毎に平均値を算出する平均値算出処理(統計処理)を行い、方向毎に得られた平均値算出結果(統計処理結果)を各方向それぞれの電力強度(受信電力測定値)とすればよい。例えば、角度0°の方向については、1周目に得られた電波強度Wa1、2周目に得られた電波強度Wa2、3周目に得られた電波強度Wa3、・・・N周目に得られたWaNについて平均値Waaveを求め、これを角度0°の方向の電力強度(受信電力測定値)とすればよい。或いは、角度240°の方向については、1周目に得られた電波強度Wi1、2周目に得られた電波強度Wi2、3周目に得られた電波強度Wi3、・・・N周目に得られたWiNについて平均値Wiaveを求め、これを角度240°の方向の電力強度(受信電力測定値)とすればよい。   In this case, after the processing in S238 and S242, the radio wave intensity in each direction may be obtained by statistical processing prior to the correlation error calculation in S240 and S244. Specifically, the average value calculation process (statistical process) for calculating the average value for each direction is performed for the radio field intensity in each direction measured for each frequency, and the average value calculation result (statistics) obtained for each direction is calculated. The processing result) may be the power intensity (reception power measurement value) in each direction. For example, in the direction of the angle 0 °, the radio wave intensity Wa obtained in the first round, the radio wave intensity Wa2 obtained in the second round, the radio wave intensity Wa3 obtained in the third round,... What is necessary is just to obtain | require average value Waave about the obtained WaN, and let this be the electric power intensity | strength (reception power measured value) of an angle 0 degree direction. Alternatively, in the direction of an angle of 240 °, the radio wave intensity Wi1 obtained in the first round, the radio wave intensity Wi2 obtained in the second round, the radio wave intensity Wi3 obtained in the third round,. What is necessary is just to obtain | require average value Wiave about the obtained WiN, and make this into the electric power intensity | strength (reception power measured value) of an angle of 240 degrees.

なお、この場合、制御部20が「統計処理手段」の一例に相当し、電波強度測定手段によって周波数毎に測定された各方向の電波強度を方向毎に平均化し、方向毎に得られた平均化結果を各方向の電力強度(受信電力測定値)とするように機能する。また、方向検出手段に相当する制御部20は、統計処理手段によって得られた各方向の電力強度(受信電力測定値)に基づいて無線タグ400の方向(到来方位)を検出するように機能する。
上記第4実施形態の第1改変例によれば、各設定角度毎に統計処理を行って複数データを反映した電力強度(受信電力測定値)を求めることができ、単一のデータに起因する悪影響(ノイズ等)を抑えた信頼性の高い電力強度を用いやすくなる。
In this case, the control unit 20 corresponds to an example of a “statistical processing unit”, and the radio wave intensity in each direction measured for each frequency by the radio wave intensity measurement unit is averaged for each direction, and the average obtained for each direction is obtained. It functions so as to make the conversion result the power intensity (reception power measurement value) in each direction. In addition, the control unit 20 corresponding to the direction detection unit functions to detect the direction (arrival direction) of the wireless tag 400 based on the power intensity (reception power measurement value) in each direction obtained by the statistical processing unit. .
According to the first modification of the fourth embodiment, statistical processing can be performed for each set angle to obtain power intensity (reception power measurement value) reflecting a plurality of data, resulting from a single data It becomes easy to use highly reliable power intensity with reduced adverse effects (noise, etc.).

なお、第4実施形態の第1改変例では、各方向毎の統計処理として、方向毎に得られた電波強度について方向毎に平均値を算出する処理を例示し、その平均値を電力強度(受信電力測定値)としているが、このような例に限られない。例えば、方向毎に得られた電波強度のメジアンやモードを各方向の電力強度とするような統計処理であってもよく、集合の代表値を決定する公知の他の統計処理を用いてもよい。   In the first modified example of the fourth embodiment, as a statistical process for each direction, a process for calculating an average value for each direction with respect to the radio wave intensity obtained for each direction is illustrated, and the average value is represented by the power intensity ( However, the present invention is not limited to such an example. For example, statistical processing may be performed in which the median or mode of the radio field intensity obtained for each direction is used as the power intensity in each direction, or other known statistical processing for determining a representative value of the set may be used. .

[第4実施形態の第2改変例]
第4実施形態では、それぞれの周波数にしたときに得られた測定結果に基づいて各周波数毎に独立して相関値誤差を算出し、相関値誤差の最小となる設定角度の方向を無線タグの方向(到来方位)としたが、全ての周波数の測定結果に基づいて各方向毎に統計処理を行い、それら各方向毎の統計処理結果を各方向の受信電力測定値として相関値誤差を求めるようにしてもよい。例えば、全ての周波数での各方向の電波強度測定結果について、方向毎に平均値を算出する平均値算出処理(統計処理)を行い、方向毎に得られた平均値算出結果(統計処理結果)を各方向それぞれの受信電力測定値とすればよい。この場合、得られた各方向の受信電力測定値に基づいて、第1実施形態と同様に無線タグ方向を決定すればよい(図14のS100、S54参照)。
[Second Modification of Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, the correlation value error is calculated independently for each frequency based on the measurement result obtained when each frequency is set, and the direction of the set angle that minimizes the correlation value error is determined by the wireless tag. The direction (arrival direction) is used, but statistical processing is performed for each direction based on the measurement results for all frequencies, and the correlation value error is obtained using the statistical processing results for each direction as the received power measurement value for each direction. It may be. For example, average value calculation processing (statistical processing) for calculating the average value for each direction is performed for the radio field intensity measurement results in all directions at all frequencies, and the average value calculation result (statistical processing result) obtained for each direction May be used as the received power measurement value in each direction. In this case, the RFID tag direction may be determined in the same manner as in the first embodiment based on the obtained received power measurement value in each direction (see S100 and S54 in FIG. 14).

[第5実施形態]
次に、第5実施形態について説明する。
なお、第5実施形態は、代表例及びいずれの変更例についても、無線タグリーダが配置される環境及び重み付けの設定方法が第1実施形態と異なり、それ以外は第1実施形態と同様である。よって第1実施形態と同様の部分については第1実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、第1実施形態と同様の構成については、適宜、図1〜図18を参照して説明することとする。
(代表例)
図29(A)は、第5実施形態の無線タグリーダが隣接壁及び遮蔽壁に囲まれる環境に設けられ、この無線タグリーダによって無線タグの方向を推定する例を説明する説明図である。図29(B)は、開放空間側から進入する無線タグから送信される直接の電波の向きと、この電波が遮蔽壁で反射したときの反射波の向きとを説明する説明図である。図30(A)は、図29の環境において、最大電力法によって方向を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図30(B)は、図29の環境において、方向毎の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図30(C)は、図29の環境において、方向毎に重み付けを設定して電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフである。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described.
Note that the fifth embodiment is the same as the first embodiment except for the environment in which the wireless tag reader is arranged and the setting method of the weighting in the representative example and any modified examples, except for the first embodiment. Therefore, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. The same configuration as that of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 18 as appropriate.
(Representative example)
FIG. 29A is an explanatory diagram illustrating an example in which the wireless tag reader according to the fifth embodiment is provided in an environment surrounded by an adjacent wall and a shielding wall, and the direction of the wireless tag is estimated by the wireless tag reader. FIG. 29B is an explanatory diagram illustrating the direction of a direct radio wave transmitted from a wireless tag entering from the open space side and the direction of a reflected wave when the radio wave is reflected by a shielding wall. FIG. 30A is a graph showing an estimation result when the direction is estimated by the maximum power method in the environment of FIG. 29, and FIG. 30B sets weighting for each direction in the environment of FIG. FIG. 30C is a graph showing an estimation result when the direction is estimated by the power correlation pattern method without using the power correlation pattern method, and FIG. It is a graph which shows the estimation result at the time of estimating.

第5実施形態に係る無線タグリーダ100も、無線タグ400からの無線信号を受信可能に構成され、指向性を複数の方向(設定角度)に切り替え可能に構成されたアレーアンテナ10を備えている。そして、第1実施形態と同様に、図2に示す制御部20、指向性制御部50、によって「指向性切替手段」が構成されており、これらにより、第1実施形態と同様の方法でアレーアンテナ10の指向性を当該アレーアンテナ10の周囲の複数の方向(設定角度)に切り替えている。なお、以下の説明でも、第1実施形態と同様にアレーアンテナ10の指向性を30°毎に12段階に切り替える構成を例示するが、これよりも角度幅を小さくして段階数を多くしてもよく、角度幅を大きくして段回数を少なくしてもよい。   The wireless tag reader 100 according to the fifth embodiment also includes the array antenna 10 configured to be able to receive a wireless signal from the wireless tag 400 and configured to be able to switch the directivity to a plurality of directions (set angles). Similarly to the first embodiment, the control unit 20 and the directivity control unit 50 shown in FIG. 2 constitute a “directivity switching unit”, which makes it possible to perform an array in the same manner as in the first embodiment. The directivity of the antenna 10 is switched to a plurality of directions (set angles) around the array antenna 10. In the following description, as in the first embodiment, the configuration in which the directivity of the array antenna 10 is switched to 12 steps every 30 ° is exemplified, but the angle width is made smaller than this to increase the number of steps. Alternatively, the angle width may be increased to reduce the number of steps.

また、本実施形態でも、図2に示す制御部20、メモリ22、指向性制御部50によって「方向推定手段」が構成されており、アレーアンテナ10の指向性を各方向(設定角度)に切り替えたときの各電力強度によって得られる測定パターンと、各到来方位(各設定角度)に対応して定められた基準電力パターンとのそれぞれの誤差を、各方向毎(各設定角度毎)に設定された重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる方向を無線タグの方向と推定している。   Also in this embodiment, the “direction estimation means” is configured by the control unit 20, the memory 22, and the directivity control unit 50 shown in FIG. 2, and the directivity of the array antenna 10 is switched to each direction (set angle). The error between the measurement pattern obtained by each power intensity and the reference power pattern determined for each arrival direction (each set angle) is set for each direction (for each set angle). Each weighted set value is reflected and the direction in which the error is minimized is estimated as the direction of the wireless tag.

なお、本実施形態でも、メモリ22がパターン記憶手段の一例に相当し、アレーアンテナ10の指向性を切り替え可能な各方向に対応して定められた基準電力パターンをそれぞれ記憶するように機能する。また、制御部20、メモリ22が重み付け設定手段の一例に相当し、アレーアンテナ10の各方向(各設定角度)に対する重み付けの設定値をそれぞれ設定するように機能する。   Also in this embodiment, the memory 22 corresponds to an example of a pattern storage unit, and functions to store a reference power pattern determined corresponding to each direction in which the directivity of the array antenna 10 can be switched. The control unit 20 and the memory 22 correspond to an example of a weight setting unit, and function to set weight setting values for each direction (each set angle) of the array antenna 10.

次に、本実施形態の特徴について詳述する。
図29(A)に示すように、本実施形態に係る無線タグリーダ100では、部分的に設置物によって囲まれた通路空間ARが通信エリアとなるようにこの通路空間AR内にアレーアンテナ10が配置されている。具体的には、住宅の外壁等からなる所定の隣接壁Hと当該隣接壁Hに対して交差する方向(図29(A)では直交する方向)に延びる遮蔽壁Maとによって囲まれ且つ遮蔽壁Maと対向する側が開放するように通路空間ARが構成されており、この通路空間AR内において、隣接壁H寄りの位置にアレーアンテナ10が配置されている。そして、この無線タグリーダ100では、遮蔽壁Maの位置が通信エリア(アレーアンテナ10と通信可能となるエリア)に含まれるようにアレーアンテナ10からの通信エリアが設定されている。遮蔽壁Maは、電波を反射し得る物体であり、例えば金属材料を主体とする壁部やドア部、或いは、鉄筋などを内蔵するコンクリートやセラミックなどを主体とする壁部などが該当する。
Next, features of this embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 29A, in the RFID tag reader 100 according to the present embodiment, the array antenna 10 is arranged in the passage space AR so that the passage space AR partially surrounded by the installation object becomes a communication area. Has been. Specifically, the shielding wall is surrounded by a predetermined adjacent wall H made of an outer wall of a house and the shielding wall Ma extending in a direction intersecting the adjacent wall H (a direction orthogonal to FIG. 29A). The passage space AR is configured so that the side facing Ma is open, and the array antenna 10 is disposed at a position near the adjacent wall H in the passage space AR. In the wireless tag reader 100, the communication area from the array antenna 10 is set so that the position of the shielding wall Ma is included in the communication area (area where communication with the array antenna 10 is possible). The shielding wall Ma is an object that can reflect radio waves, and corresponds to, for example, a wall part or door part mainly made of a metal material, or a wall part mainly made of concrete or ceramic containing a reinforcing bar.

上記構成では、図29(B)のように、遮蔽壁Maと対向する側(開放空間側)から無線タグ400が進入したときに(即ち、無線タグ400を所持する者が当該開放空間側から進入したときに)、アレーアンテナ10には、無線タグ400からの直接の電波(符号F1参照)だけでなく、この電波が遮蔽壁Maにて反射した反射波(符号F2参照)も入り込むことになる。そこで、本実施形態では、このような反射波の影響を抑えるように重み付けを設定し、反射波の方向が無線タグの方向(到来方位)と推定されないようにしている。   In the above configuration, as shown in FIG. 29B, when the wireless tag 400 enters from the side facing the shielding wall Ma (open space side) (that is, the person who owns the wireless tag 400 is from the open space side). When entering, not only the direct radio wave from the wireless tag 400 (see reference numeral F1) but also the reflected wave (see reference numeral F2) reflected by the shielding wall Ma enters the array antenna 10. Become. Therefore, in this embodiment, weighting is set so as to suppress the influence of such a reflected wave so that the direction of the reflected wave is not estimated as the direction (arrival azimuth) of the wireless tag.

アレーアンテナ10では、所定の基準方向を基準設定角度(角度0°)としており、この方向(基準設定角度)を基準として遮蔽壁Maが存在する角度範囲の重み付けを、当該角度範囲以外の重み付けよりも低く設定している。図29では、隣接壁Hの壁面と直交する方向であって且つ隣接壁H側に向かう方向を基準設定角度(角度0°)としており、この基準設定角度から反時計回りに角度が240°増加したときの当該方向(240°の設定角度)と、基準方向(基準設定角度)から角度が270°増加したときの当該方向(270°の設定角度)の間に遮蔽壁Maが配置されている。そして、この角度範囲(240°〜270°の範囲)の重み付けを、少なくとも設置物に囲まれない角度範囲(略90°から240°未満の範囲)の重み付けよりも低く設定している。また、遮蔽壁Maの角度範囲(240°〜270°の範囲)の重み付けは、隣接壁Hによって囲まれる角度範囲(0°〜略90°の範囲、又は270°を超える範囲)の重み付けよりも低く設定している。そして、このように各角度に対して重みを定めた上で、第1実施形態と同様の方法で、誤差(相関値)を算出し、無線タグ400の方向(到来方位)を推定している。   In the array antenna 10, a predetermined reference direction is set as a reference set angle (angle 0 °), and an angle range where the shielding wall Ma is present is weighted based on this direction (reference set angle) by weighting other than the angle range. Is set too low. In FIG. 29, the direction orthogonal to the wall surface of the adjacent wall H and toward the adjacent wall H is set as a reference setting angle (angle 0 °), and the angle increases by 240 ° counterclockwise from the reference setting angle. The shielding wall Ma is arranged between the direction (set angle of 240 °) at the time when the angle is increased and the direction (set angle of 270 °) when the angle is increased by 270 ° from the reference direction (reference set angle). . The weighting of this angular range (240 ° to 270 °) is set lower than the weighting of the angular range (approximately 90 ° to less than 240 °) that is not surrounded by the installation object. Further, the weighting of the angle range (240 ° to 270 ° range) of the shielding wall Ma is more than the weighting of the angle range (range of 0 ° to approximately 90 ° or more than 270 °) surrounded by the adjacent wall H. It is set low. Then, after determining the weight for each angle in this way, the error (correlation value) is calculated by the same method as in the first embodiment, and the direction (arrival direction) of the wireless tag 400 is estimated. .

例えば、図29のような構成における重み付けの設定例としては、遮蔽壁Maの角度範囲(240°以上且つ270°以下)の範囲)の重みを0.5とし、これ以外の角度範囲(0°以上であって240°未満の範囲、又は270°より大きく360°より小さい範囲)の重みを1.0とするような重み付けとすることができる。   For example, as a setting example of weighting in the configuration as shown in FIG. 29, the weight of the angle range (240 ° or more and 270 ° or less) of the shielding wall Ma is set to 0.5, and the other angle range (0 °). The weight in the range of less than 240 ° or in the range of more than 270 ° and less than 360 °) can be set to 1.0.

図30(A)〜(C)では、このように重み付けを行って方向(到来方位)を推定した場合の実験結果を他の方法の実験結果と比較して示しており、いずれの図も、図29の環境において、時間経過に応じて無線タグ400の方向(到来方位)が実線のように変化した場合の短時間毎(1回毎)の方向推定結果(各回で推定された方向)を示している。このうち、図30(A)は、各回毎に受信電力が最大となる方向(設定角度)をタグ方向として推定する方法(最大電力法)による方向推定結果(実験結果)を示している。また、図30(B)は、図29の環境において重み付けを全て一律(1.0)として第1実施形態と同様の方法で方向(到来方位)を推定した場合の方向推定結果(実験結果)を示しており、図30(C)は、上述の重み付け(240°以上且つ270°以下の範囲の重みを0.5とし、それ以外の重みを1.0とするような重み付け)を行った上で第1実施形態と同様の方法で方向(到来方位)を推定した場合の実験結果を示している。   30 (A) to 30 (C) show experimental results when the direction (arrival azimuth) is estimated by performing weighting in this way in comparison with the experimental results of other methods. In the environment of FIG. 29, the direction estimation result (direction estimated at each time) every short time when the direction (arrival azimuth) of the wireless tag 400 changes as shown by a solid line with the passage of time. Show. Among these, FIG. 30A shows a direction estimation result (experimental result) by a method (maximum power method) in which a direction (set angle) in which received power is maximized each time is estimated as a tag direction. FIG. 30B shows a direction estimation result (experimental result) in the case where the direction (arrival direction) is estimated by the same method as in the first embodiment with all weights being uniform (1.0) in the environment of FIG. FIG. 30C shows the above-described weighting (weighting in the range of 240 ° to 270 ° is set to 0.5 and other weights are set to 1.0). Above, the experimental result at the time of estimating a direction (arrival azimuth | direction) with the method similar to 1st Embodiment is shown.

図30(C)のグラフを図30(A)(B)と比較しても明らかなように、遮蔽壁Maの方向(設定角度)に対して上述の重み付けを行うことで、各回で推定される方向が無線タグ40の実際の方向(実線で示される無線タグの実際の位置)と一致又は近似する回数が格段に多くなり、反射波の方向をタグ方向と推定するようなノイズが格段に少なくなる。従って、最大電力法での推定結果と比較した場合は勿論のこと、重み付けを行わずに電力相関パターン法で推定した推定結果(図30(B)参照)と比較しても反射波を誤検出しにくくすることができる。   As is apparent from the comparison of the graph of FIG. 30C with FIGS. 30A and 30B, the above weighting is performed on the direction (set angle) of the shielding wall Ma to estimate each time. The number of times that the direction to match or approximate the actual direction of the wireless tag 40 (the actual position of the wireless tag indicated by the solid line) is significantly increased, and noise that estimates the direction of the reflected wave as the tag direction is significantly increased. Less. Therefore, not only when compared with the estimation result by the maximum power method, but also when the comparison is made with the estimation result estimated by the power correlation pattern method without weighting (see FIG. 30B), the reflected wave is erroneously detected. Can be difficult.

なお、本実施形態でも、制御部20、メモリ22が設定手段の一例に相当し、「指向性切替手段」によりアレーアンテナ10の指向性を切り替え可能な各方向(各設定角度)の内、当該アレーアンテナ10から遮蔽壁Maに向かう方向の重み付けを、遮蔽壁Maと対向する側に構成される開放空間に向かう方向の重み付けよりも小さく設定している。   Also in this embodiment, the control unit 20 and the memory 22 correspond to an example of a setting unit, and among the directions (each set angle) in which the directivity of the array antenna 10 can be switched by the “directivity switching unit”, The weighting in the direction from the array antenna 10 toward the shielding wall Ma is set smaller than the weighting in the direction toward the open space formed on the side facing the shielding wall Ma.

なお、重み付けの設定方法としては、例えば、ユーザが図示しない操作部を用いて各方向(各設定角度)の重み付けのデータを入力したときに、制御部20がこのデータをメモリ22に記憶するような設定方法であってもよい。或いは、無線タグリーダ100の下部に近接する位置に、水平方向にレーザ光を走査するレーザセンサ200を、ほぼ同じ軸上に存在するように配置し、このレーザセンサ200によって隣接壁H以外の範囲を検出エリアとして基準方向に対する遮蔽壁Maの方向を求めるようにしてもよい。この場合、レーザセンサ200が検出した遮蔽壁Maの方向(角度範囲)のデータを無線タグリーダ100が取得できるように構成し、無線タグリーダ100がこの取得したデータに基づいて遮蔽壁Maの方向(角度範囲)の重みを他の方向よりも低くするように自動的に重み付けを設定・記憶するように構成すればよい。
このとき、無線タグリーダとレーザセンサとは、ほぼ同じ軸上に存在するため、レーザセンサの角度と無線タグリーダの角度がほぼ一致することになる。
As a weighting setting method, for example, when the user inputs weighting data for each direction (each set angle) using an operation unit (not shown), the control unit 20 stores this data in the memory 22. A simple setting method may be used. Alternatively, a laser sensor 200 that scans a laser beam in the horizontal direction is disposed on a position close to the lower portion of the wireless tag reader 100 so as to be on substantially the same axis, and a range other than the adjacent wall H is formed by the laser sensor 200. You may make it obtain | require the direction of the shielding wall Ma with respect to a reference direction as a detection area. In this case, the wireless tag reader 100 is configured to acquire data on the direction (angle range) of the shielding wall Ma detected by the laser sensor 200, and the wireless tag reader 100 is configured to obtain the direction (angle) of the shielding wall Ma based on the acquired data. The weight may be automatically set and stored so that the weight of (range) is lower than the other directions.
At this time, since the wireless tag reader and the laser sensor are on substantially the same axis, the angle of the laser sensor and the angle of the wireless tag reader substantially coincide.

(変更例1)
次に、図29の構成に対して一部を変更した変更例1について説明する。
図31は、図29とは異なる環境に設けられた無線タグリーダによって無線タグの方向を推定する例を説明する説明図である。図32(A)は、図31の環境において、方向毎の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図32(B)は、図31の環境において、方向毎に重み付けを設定した上で第1実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフである。
(Modification 1)
Next, a first modification in which a part of the configuration in FIG.
FIG. 31 is an explanatory diagram illustrating an example in which the direction of the wireless tag is estimated by a wireless tag reader provided in an environment different from that in FIG. FIG. 32A is a graph showing an estimation result when the direction is estimated by the power correlation pattern method without setting the weighting for each direction in the environment of FIG. 31, and FIG. 6 is a graph showing an estimation result when a direction is estimated by the same power correlation pattern method as that of the first embodiment after weighting is set for each direction in the environment of FIG.

図31に示すように、変更例1に係る無線タグリーダ100でも、部分的に設置物によって囲まれた通路空間ARが通信エリアとなるようにこの通路空間AR内にアレーアンテナ10が配置されている。具体的には、住宅の外壁等からなる所定の隣接壁Hと当該隣接壁Hに対して交差する方向(図31では直交する方向)に延びる遮蔽壁Maとによって囲まれ且つ遮蔽壁Maと対向する側が開放するように通路空間ARが構成されており、この通路空間AR内において、隣接壁H寄りの位置にアレーアンテナ10が配置されている。そして、この無線タグリーダ100でも、遮蔽壁Maの位置が通信エリア(アレーアンテナ10と通信可能となるエリア)に含まれるようにアレーアンテナ10からの通信エリアが設定されている。なお、図31の構成で用いられる遮蔽壁Maは、材質については図29と同様であり長さのみが図29の例と異なっている。   As shown in FIG. 31, also in the RFID tag reader 100 according to the first modification, the array antenna 10 is arranged in the passage space AR so that the passage space AR partially surrounded by the installation object becomes a communication area. . Specifically, it is surrounded by a predetermined adjacent wall H composed of an outer wall of a house and the like and a shielding wall Ma extending in a direction intersecting the adjacent wall H (a direction orthogonal to FIG. 31), and is opposed to the shielding wall Ma. The passage space AR is configured so that the side to be opened is open, and the array antenna 10 is disposed at a position near the adjacent wall H in the passage space AR. Also in this wireless tag reader 100, the communication area from the array antenna 10 is set so that the position of the shielding wall Ma is included in the communication area (area where communication with the array antenna 10 is possible). The shielding wall Ma used in the configuration of FIG. 31 is the same as that of FIG. 29 in terms of material, and only the length is different from the example of FIG.

図31の例でも、隣接壁Hの壁面と直交する方向であって且つ隣接壁H側に向かう方向を基準設定角度(角度0°)としており、この基準設定角度(基準方向)から反時計回りに角度が220°増加したときの当該方向(220°の設定角度)から、基準方向から角度が270°増加したときの当該方向(270°の設定角度)までの間に遮蔽壁Maが配置されている。そして、図31の無線タグリーダ100では、この角度範囲(220°〜270°の範囲)の重み付けを、少なくとも設置物に囲まれない角度範囲(略90°から220°未満の範囲)の重み付けよりも低く設定している。また、遮蔽壁Maの角度範囲(220°〜270°の範囲)の重み付けは、隣接壁Hによって囲まれる角度範囲(0°〜略90°の範囲、又は270°を超える範囲)の重み付けよりも低く設定している。そして、このように各角度に対して重みを定めた上で、第1実施形態と同様の方法で、誤差(相関値)を算出し、無線タグ400の方向(到来方位)を推定している。   In the example of FIG. 31 as well, the direction perpendicular to the wall surface of the adjacent wall H and toward the adjacent wall H is set as the reference setting angle (angle 0 °), and counterclockwise from this reference setting angle (reference direction). The shielding wall Ma is arranged between the direction when the angle is increased by 220 ° (set angle of 220 °) and the direction when the angle is increased by 270 ° from the reference direction (set angle of 270 °). ing. In the wireless tag reader 100 of FIG. 31, the weighting of this angular range (220 ° to 270 °) is more than the weighting of the angular range (approximately 90 ° to less than 220 °) that is not surrounded by the installation. It is set low. Further, the weighting of the angle range (the range of 220 ° to 270 °) of the shielding wall Ma is greater than the weighting of the angle range (the range of 0 ° to approximately 90 ° or a range exceeding 270 °) surrounded by the adjacent wall H. It is set low. Then, after determining the weight for each angle in this way, the error (correlation value) is calculated by the same method as in the first embodiment, and the direction (arrival direction) of the wireless tag 400 is estimated. .

図31のような構成でも、例えば、遮蔽壁Maの角度範囲(220°以上且つ270°以下)の範囲)の重みを0.5とし、これ以外の角度範囲(0°以上であって220°未満の範囲、又は270°より大きく360°より小さい範囲)の重みを1.0とするような重み付けとすることができる。   In the configuration as shown in FIG. 31, for example, the weight of the angle range (the range of 220 ° or more and 270 ° or less) of the shielding wall Ma is set to 0.5, and the other angle range (0 ° or more and 220 °). Less than a range of less than or less than 360 ° and less than 360 °).

図32(A)(B)では、このように重み付けを行って方向を推定した場合の実験結果を他の方法の実験結果と比較して示しており、いずれの図も、図31の環境において、時間経過に応じて無線タグ400の方向(到来方位)が実線のように変化した場合の短時間毎(1回毎)の方向推定結果(各回で推定された方向)を示している。このうち、図32(A)は、図31の環境において重み付けを全て一律(1.0)として第1実施形態と同様の方法で方向を推定した場合の方向推定結果(実験結果)を示しており、図32(B)は、上述の重み付け(220°以上且つ270°以下の範囲の重みを0.5とし、それ以外の重みを1.0とするような重み付け)を行った上で第1実施形態と同様の方法で方向を推定した場合の実験結果を示している。   32 (A) and 32 (B) show the experimental results when the direction is estimated by performing weighting in this way in comparison with the experimental results of other methods. The direction estimation result (direction estimated at each time) for each short time when the direction (arrival azimuth) of the wireless tag 400 changes as shown by a solid line as time passes is shown. Among these, FIG. 32A shows the direction estimation result (experimental result) when the direction is estimated by the same method as in the first embodiment with all the weights being uniform (1.0) in the environment of FIG. In FIG. 32B, the above weighting (weighting in the range of 220 ° or more and 270 ° or less is set to 0.5 and the other weights are set to 1.0) is performed. The experimental result at the time of estimating a direction with the method similar to 1 embodiment is shown.

図32(B)のグラフを図32(A)と比較しても明らかなように、図31の環境でも、遮蔽壁Maの方向に対して上述の重み付けを行うことで、各回で推定される方向が無線タグ40の実際の方向(実線で示される無線タグの実際の位置)と一致又は近似する回数が格段に多くなり、反射波の方向をタグ方向と推定するようなノイズが格段に少なくなる。従って、重み付けを行わずに電力相関パターン法で推定した推定結果(図31(A)参照)と比較しても反射波を誤検出しにくくすることができる。   As apparent from the comparison of the graph of FIG. 32B with FIG. 32A, the above weighting is performed on the direction of the shielding wall Ma in the environment of FIG. The number of times that the direction matches or approximates the actual direction of the wireless tag 40 (the actual position of the wireless tag indicated by the solid line) is remarkably increased, and there is significantly less noise that estimates the direction of the reflected wave as the tag direction. Become. Accordingly, it is possible to make it difficult to erroneously detect a reflected wave even when compared with an estimation result (see FIG. 31A) estimated by the power correlation pattern method without weighting.

(変更例2)
次に、図29、図31の構成に対して一部を変更した変更例2について説明する。
図33は、図29、図31とは異なる環境に設けられた無線タグリーダによって無線タグの方向を推定する例を説明する説明図である。図34(A)は、図33の環境において、方向毎の重み付けを設定せずに電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフであり、図32(B)は、図31の環境において、方向毎に重み付けを設定した上で第1実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の推定結果を示すグラフである。
(Modification 2)
Next, a second modified example in which a part of the configuration of FIGS. 29 and 31 is changed will be described.
FIG. 33 is an explanatory diagram illustrating an example in which the direction of the wireless tag is estimated using a wireless tag reader provided in an environment different from that in FIGS. 29 and 31. FIG. 34A is a graph showing an estimation result when the direction is estimated by the power correlation pattern method without setting the weighting for each direction in the environment of FIG. 33, and FIG. 32B is the graph of FIG. 6 is a graph showing an estimation result when a direction is estimated by the same power correlation pattern method as that of the first embodiment after weighting is set for each direction in the environment of FIG.

図33に示すように、変更例2に係る無線タグリーダ100でも、部分的に設置物によって囲まれた通路空間ARが通信エリアとなるようにこの通路空間AR内にアレーアンテナ10が配置されている。具体的には、住宅の外壁等からなる所定の隣接壁Hと当該隣接壁Hに対して交差する方向(図33では直交する方向)に延びる遮蔽壁Maとによって囲まれ且つ遮蔽壁Maと対向する側が開放するように通路空間ARが構成されており、この通路空間AR内において、隣接壁H寄りの位置にアレーアンテナ10が配置されている。そして、この無線タグリーダ100でも、遮蔽壁Maの位置が通信エリア(アレーアンテナ10と通信可能となるエリア)に含まれるようにアレーアンテナ10からの通信エリアが設定されている。なお、図33の構成で用いられる遮蔽壁Maは、材質については図29と同様であり長さのみが図29の例と異なっている。   As shown in FIG. 33, also in the wireless tag reader 100 according to the modification example 2, the array antenna 10 is arranged in the passage space AR so that the passage space AR partially surrounded by the installation object becomes a communication area. . Specifically, it is surrounded by a predetermined adjacent wall H composed of an outer wall of a house and the like and a shielding wall Ma extending in a direction intersecting with the adjacent wall H (a direction orthogonal to FIG. 33) and is opposed to the shielding wall Ma. The passage space AR is configured so that the side to be opened is open, and the array antenna 10 is disposed at a position near the adjacent wall H in the passage space AR. Also in this wireless tag reader 100, the communication area from the array antenna 10 is set so that the position of the shielding wall Ma is included in the communication area (area where communication with the array antenna 10 is possible). Note that the shielding wall Ma used in the configuration of FIG. 33 is the same as that of FIG. 29 in terms of material, and only the length is different from the example of FIG.

図33の例でも、隣接壁Hの壁面と直交する方向であって且つ隣接壁H側に向かう方向を基準設定角度(角度0°)としており、この基準設定角度(基準方向)から反時計回りに角度が200°増加したときの当該方向(200°の設定角度)から、基準方向から角度が270°増加したときの当該方向(270°の設定角度)までの間に遮蔽壁Maが配置されている。そして、図31の無線タグリーダ100では、この角度範囲(200°〜270°の範囲)の重み付けを、少なくとも設置物に囲まれない角度範囲(略90°から220°未満の範囲)の重み付けよりも低く設定している。また、遮蔽壁Maの角度範囲(220°〜270°の範囲)の重み付けは、隣接壁Hによって囲まれる角度範囲(0°〜略90°の範囲、又は270°を超える範囲)の重み付けよりも低く設定している。そして、このように各角度に対して重みを定めた上で、第1実施形態と同様の方法で、誤差(相関値)を算出し、無線タグ400の方向(到来方位)を推定している。   In the example of FIG. 33 as well, the direction perpendicular to the wall surface of the adjacent wall H and toward the adjacent wall H side is set as the reference setting angle (angle 0 °), and counterclockwise from this reference setting angle (reference direction). The shielding wall Ma is disposed between the direction when the angle is increased by 200 ° (the set angle of 200 °) and the direction when the angle is increased by 270 ° from the reference direction (the set angle of 270 °). ing. In the wireless tag reader 100 of FIG. 31, the weighting of this angle range (200 ° to 270 ° range) is more than the weighting of the angle range (approximately 90 ° to less than 220 °) not surrounded by the installation object. It is set low. Further, the weighting of the angle range (the range of 220 ° to 270 °) of the shielding wall Ma is greater than the weighting of the angle range (the range of 0 ° to approximately 90 ° or a range exceeding 270 °) surrounded by the adjacent wall H. It is set low. Then, after determining the weight for each angle in this way, the error (correlation value) is calculated by the same method as in the first embodiment, and the direction (arrival direction) of the wireless tag 400 is estimated. .

図33のような構成でも、例えば、遮蔽壁Maの角度範囲(200°以上且つ270°以下)の範囲)の重みを0.5とし、これ以外の角度範囲(0°以上であって220°未満の範囲、又は270°より大きく360°より小さい範囲)の重みを1.0とするような重み付けとすることができる。   33, for example, the weight of the angle range (range of 200 ° to 270 °) of the shielding wall Ma is set to 0.5, and the other angle range (0 ° to 220 °). Less than a range of less than or less than 360 ° and less than 360 °).

図34(A)(B)では、このように重み付けを行って方向(到来方位)を推定した場合の実験結果を他の方法の実験結果と比較して示しており、いずれの図も、図33の環境において、時間経過に応じて無線タグ400の方向が実線のように変化した場合の短時間毎(1回毎)の方向推定結果(各回で推定された方向)を示している。このうち、図34(A)は、図33の環境において重み付けを全て一律(1.0)として第1実施形態と同様の方法で方向を推定した場合の方向推定結果(実験結果)を示しており、図34(B)は、上述の重み付け(200°以上且つ270°以下の範囲の重みを0.5とし、それ以外の重みを1.0とするような重み付け)を行った上で第1実施形態と同様の方法で方向を推定した場合の実験結果を示している。   34 (A) and 34 (B) show experimental results when the direction (arrival direction) is estimated by weighting in this way in comparison with the experimental results of other methods. In 33 environments, the direction estimation result (direction estimated at each time) for every short time (every time) when the direction of the wireless tag 400 changes as shown by a solid line in accordance with the passage of time is shown. Among these, FIG. 34A shows the direction estimation result (experimental result) when the direction is estimated by the same method as in the first embodiment with all the weights being uniform (1.0) in the environment of FIG. In FIG. 34B, the above weighting (weighting in the range of 200 ° or more and 270 ° or less is set to 0.5 and the other weights are set to 1.0) is performed. The experimental result at the time of estimating a direction with the method similar to 1 embodiment is shown.

図34(B)のグラフを図34(A)と比較しても明らかなように、図33の環境でも、遮蔽壁Maの方向に対して上述の重み付けを行うことで、各回で推定される方向が無線タグ40の実際の方向(実線で示される無線タグの実際の位置)と一致又は近似する回数が格段に多くなり、反射波の方向をタグ方向と推定するようなノイズが格段に少なくなる。従って、重み付けを行わずに電力相関パターン法で推定した推定結果(図34(A)参照)と比較しても反射波を誤検出しにくくすることができる。   As is apparent from the comparison of the graph of FIG. 34B with FIG. 34A, the above-described weighting is performed on the direction of the shielding wall Ma in the environment of FIG. The number of times that the direction matches or approximates the actual direction of the wireless tag 40 (the actual position of the wireless tag indicated by the solid line) is remarkably increased, and there is significantly less noise that estimates the direction of the reflected wave as the tag direction. Become. Therefore, it is possible to make it difficult to erroneously detect a reflected wave even when compared with an estimation result (see FIG. 34A) estimated by the power correlation pattern method without weighting.

(重み付けを変更した場合の実験結果)
図35は、図29の環境において第1実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の、遮蔽壁の方向の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。図36は、図31の環境において第1実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の、遮蔽壁の方向の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。図37は、図33の環境において第1実施形態と同様の電力相関パターン法で方向を推定した場合の、遮蔽壁の方向の重みと平均誤差及び異常値出現率との関係を示すグラフである。
(Experimental result when weighting is changed)
FIG. 35 is a graph showing the relationship between the weight of the direction of the shielding wall, the average error, and the abnormal value appearance rate when the direction is estimated by the power correlation pattern method similar to the first embodiment in the environment of FIG. . FIG. 36 is a graph showing the relationship between the weight of the direction of the shielding wall, the average error, and the abnormal value appearance rate when the direction is estimated by the same power correlation pattern method as in the first embodiment in the environment of FIG. . FIG. 37 is a graph showing the relationship between the weight of the shielding wall direction, the average error, and the abnormal value appearance rate when the direction is estimated by the same power correlation pattern method as in the first embodiment in the environment of FIG. .

図35は、図29の環境において遮蔽壁の方向の重み付けを様々な値とした場合の実験結果を基に、各重み付けで得られた実験結果についての平均誤差及び異常値出現率を算出した結果を示すものである。この例では、重み付けを0〜1.0まで0.1ずつ変更し、各重み付けでの実験において図30(C)と同様の実験結果を取得したときの各実験結果での平均誤差及び異常値出現率を示している。   FIG. 35 is a result of calculating the average error and the abnormal value appearance rate for the experimental results obtained by each weighting based on the experimental results when the weighting in the direction of the shielding wall is various values in the environment of FIG. Is shown. In this example, the weighting is changed by 0.1 from 0 to 1.0, and the average error and the abnormal value in each experiment result when the experiment result similar to FIG. It shows the appearance rate.

「平均誤差」は、各重み付けでの実験結果において、データを採取した各回毎に推定方向と実際の位置との誤差を求め、全期間(全回)で得られた誤差を平均化した値である。例えば、重み付けが0.5の場合、図30(C)のような実験結果に基づいて各回毎(方向(到来方位)を推定する各時間毎)に推定方向と実際の方向(無線タグの実際の位置)との誤差を求め、全期間(全回)で得られたこれら誤差の平均値を「重み付け0.5のときの平均誤差」としている。なお、図30(C)の実験結果では、M回目で推定された方向(到来方位)をFmとし、N回目で推定された方向(到来方位)をFnとしている。そして、M回目のときの推定方向(Fm)と実際の位置との誤差をAmで示し、N回目のときの推定方向(Fn)と実際の位置との誤差をAnで示している。「平均誤差」はこれらAm、An等の値を全て加算し、全回数で割った値としている。   The “average error” is the value obtained by averaging the errors obtained over the entire period (all times) by calculating the error between the estimated direction and the actual position for each time the data was collected. is there. For example, when the weight is 0.5, the estimated direction and the actual direction (actual of the wireless tag) at each time (each time for estimating the direction (arrival direction)) based on the experimental result as shown in FIG. The average value of these errors obtained in all periods (all times) is defined as “average error when weighting is 0.5”. In the experimental result of FIG. 30C, the direction (arrival azimuth) estimated at the Mth time is Fm, and the direction (arrival azimuth) estimated at the Nth time is Fn. The error between the estimated direction (Fm) at the Mth time and the actual position is denoted by Am, and the error between the estimated direction (Fn) at the Nth time and the actual position is denoted by An. The “average error” is a value obtained by adding all the values such as Am and An and dividing by the total number of times.

また、「異常値出現率」は、各重み付けでの実験結果において、データを採取した各回毎に推定方向と実際の位置との誤差を求めたときに、誤差90°以上となる回が全期間(全回)においてどの程度の割合で出現したかを示すものである。例えば、重み付けが0.5の場合、図30(C)のような実験結果に基づいて各回毎(方向を推定する各時間毎)に推定方向と実際の方向(無線タグの実際の位置)との誤差を求めると共に、その中で誤差が90°以上となった回数を求め、その回数(誤差が90°以上となった回数)が期間(全回数)に占める割合を「重み付け0.5のときの異常値出現率」としている。図30(C)では、例えばM回目の誤差Amが90°を超えており、推定方向がこのような結果となった回数をカウントし、全回数で割ることで異常値出現率を求めることができる。   In addition, the “abnormal value appearance rate” is the time when the error is 90 ° or more when the error between the estimated direction and the actual position is obtained every time the data is collected. This indicates the rate of appearance in (all times). For example, when the weight is 0.5, the estimated direction and the actual direction (actual position of the wireless tag) are determined at each time (each time for estimating the direction) based on the experimental result as shown in FIG. And the number of times that the error is 90 ° or more is obtained, and the ratio of the number of times (the number of times that the error is 90 ° or more) to the period (total number of times) is “weighting 0.5. The abnormal value appearance rate ”. In FIG. 30C, for example, the M-th error Am exceeds 90 °, and the number of times that the estimated direction has such a result is counted, and the abnormal value appearance rate is obtained by dividing by the total number of times. it can.

図29の環境において遮蔽壁Maの方向の重み付けを各値に設定して実験を行った場合、図35に示すように、遮蔽壁Maの方向の重みを他の方向の重み(1.0)よりも低くしたときには平均誤差及び異常値出現率を共に低下させ得ることが判明した。特に、遮蔽壁Maの方向の重みを他の方向の重み(1.0)の0%〜80%に設定した場合には、平均誤差及び異常値出現率が顕著に低下することが判明した。   When the experiment is performed by setting the weighting of the direction of the shielding wall Ma to each value in the environment of FIG. 29, the weighting of the direction of the shielding wall Ma is set to the weight of the other direction (1.0) as shown in FIG. It has been found that both the average error and the abnormal value appearance rate can be reduced when the value is lower than that. In particular, it has been found that when the weight in the direction of the shielding wall Ma is set to 0% to 80% of the weight (1.0) in the other direction, the average error and the abnormal value appearance rate are significantly reduced.

また、図36では、図31の環境において遮蔽壁Maの方向の重み付けを様々な値とした場合の実験結果を基に、各重み付けで得られた実験結果についての平均誤差及び異常値出現率を算出した結果を示すものである。この例でも、重み付けを0〜1.0まで0.1ずつ変更し、それぞれの重み付けにおいて図32(B)と同様の実験結果を取得したときの各実験結果での平均誤差及び異常値出現率を示している。なお、各重み付けのときの平均誤差及び異常値出現率の求め方は図35の場合と同様であり、例えば、重み付けが0.5の場合、図32(B)のような実験結果に基づいて各回毎(方向を推定する各時間毎)に推定方向と実際の方向(無線タグの実際の位置)との誤差を求め、全期間(全回)で得られたこれら誤差の平均値を「重み付け0.5のときの平均誤差」としている。また、重み付けが0.5の場合、図32(B)のような実験結果に基づいて各回毎(方向を推定する各時間毎)に推定方向と実際の方向(無線タグの実際の位置)との誤差を求めたときに、全期間(全回数)に占める「誤差90°以上となる回数」の割合を「重み付け0.5のときの異常値出現率」としている。   Also, in FIG. 36, based on the experimental results when the weighting in the direction of the shielding wall Ma is various values in the environment of FIG. The calculated result is shown. Also in this example, the average error and the abnormal value appearance rate in each experimental result when the weighting is changed by 0.1 from 0 to 1.0 and the same experimental result as in FIG. Is shown. Note that the method of obtaining the average error and the abnormal value appearance rate at the time of each weighting is the same as in FIG. 35. For example, when the weighting is 0.5, based on the experimental results as shown in FIG. The error between the estimated direction and the actual direction (actual position of the wireless tag) is obtained each time (each time for estimating the direction), and the average value of these errors obtained over the entire period (all times) is weighted. Average error at 0.5 ”. When the weight is 0.5, the estimated direction and the actual direction (actual position of the wireless tag) are determined at each time (each time for estimating the direction) based on the experimental result as shown in FIG. The ratio of “the number of times when the error is 90 ° or more” in the entire period (the total number of times) is obtained as “the abnormal value appearance rate when weighting is 0.5”.

図36の実験結果でも明らかなように、図31のような構成でも、遮蔽壁Maの方向の重みを他の方向の重み(1.0)よりも低くしたときに平均誤差及び異常値出現率を共に低下させ得ることが判明した。特に、遮蔽壁Maの方向の重みを他の方向の重み(1.0)の0%〜80%に設定した場合には、平均誤差及び異常値出現率が顕著に低下することが判明した。   As is apparent from the experimental results of FIG. 36, even in the configuration as shown in FIG. 31, when the weight in the direction of the shielding wall Ma is made lower than the weight in the other direction (1.0), the average error and abnormal value appearance rate. It has been found that both can be reduced. In particular, it has been found that when the weight in the direction of the shielding wall Ma is set to 0% to 80% of the weight (1.0) in the other direction, the average error and the abnormal value appearance rate are significantly reduced.

また、図37では、図33の環境において遮蔽壁Maの方向の重み付けを様々な値とした場合の実験結果を基に、各重み付けで得られた実験結果についての平均誤差及び異常値出現率を算出した結果を示すものである。この例でも、重み付けを0〜1.0まで0.1ずつ変更し、それぞれの重み付けにおいて図34(B)と同様の実験結果を取得したときの各実験結果での平均誤差及び異常値出現率を示している。なお、各重み付けのときの平均誤差及び異常値出現率の求め方は図35の場合と同様であり、例えば、重み付けが0.5の場合、図34(B)のような実験結果に基づいて各回毎(方向を推定する各時間毎)に推定方向と実際の方向(無線タグの実際の位置)との誤差を求め、全期間(全回)で得られたこれら誤差の平均値を「重み付け0.5のときの平均誤差」としている。また、重み付けが0.5の場合、図34(B)のような実験結果に基づいて各回毎(方向を推定する各時間毎)に推定方向と実際の方向(無線タグの実際の位置)との誤差を求めたときに、全期間(全回数)に占める「誤差90°以上となる回数」の割合を「重み付け0.5のときの異常値出現率」としている。   Also, in FIG. 37, based on the experimental results when the weighting in the direction of the shielding wall Ma is various values in the environment of FIG. 33, the average error and the abnormal value appearance rate for the experimental results obtained by each weighting are shown. The calculated result is shown. Also in this example, the average error and the abnormal value appearance rate in each experimental result when the weighting is changed by 0.1 from 0 to 1.0 and the same experimental result as in FIG. Is shown. Note that the method of obtaining the average error and the abnormal value appearance rate at the time of each weighting is the same as in FIG. 35. For example, when the weighting is 0.5, based on the experimental results as shown in FIG. The error between the estimated direction and the actual direction (actual position of the wireless tag) is obtained each time (each time for estimating the direction), and the average value of these errors obtained over the entire period (all times) is weighted. Average error at 0.5 ”. When the weight is 0.5, the estimated direction and the actual direction (actual position of the wireless tag) are determined every time (each time for estimating the direction) based on the experimental result as shown in FIG. The ratio of “the number of times when the error is 90 ° or more” in the entire period (the total number of times) is obtained as “the abnormal value appearance rate when weighting is 0.5”.

図37の実験結果でも明らかなように、図33のような構成でも、遮蔽壁Maの方向の重みを他の方向の重み(1.0)よりも低くしたときに、平均誤差及び異常値出現率を共に低下させ得ることが判明した。特に、遮蔽壁Maの方向の重みを他の方向の重み(1.0)の0%〜80%に設定した場合には、平均誤差及び異常値出現率が顕著に低下することが判明した。   As is apparent from the experimental results of FIG. 37, even in the configuration of FIG. 33, when the weight in the direction of the shielding wall Ma is made lower than the weight in the other direction (1.0), the average error and the abnormal value appear. It has been found that both rates can be reduced. In particular, it has been found that when the weight in the direction of the shielding wall Ma is set to 0% to 80% of the weight (1.0) in the other direction, the average error and the abnormal value appearance rate are significantly reduced.

(重み付けによる補正の方法について)
図38は、図29(A)のような環境において、無線タグが135°の方向に存在する場合の実際の測定パターンと、135°用に用意された基準パターンと、これら測定パターンと基準パターンとを対比した場合の角度毎の誤差を求めた結果を示すものである。なお、図38で示す誤差は角度毎の重み付けをしていないものである。本実施形態では、遮蔽壁Maが存在する角度の重みを他の角度の重みよりも低くするように重み付けをする場合、上記のように角度毎に得られた各誤差に対し、対応する角度の重み付けを掛け合わせ、角度毎に得られた掛け合わせ結果(乗算値)の総和を最終的なマッチング誤差(相関値)とする手法を用いることができる。このようにすると、図38(A)の矢印に示すように、重みが低く設定された角度範囲の誤差をより大きく低減させることができる。従って、重み付けの補正を行わない場合と比較して、測定パターンを適切な基準パターン(即ち、実際の無線タグの方向に近い方向の基準パターン)と対比したときのマッチング誤差(相関値)を極めて小さくすることができ、実際の角度を把握しやすくなる。なお、図38(B)のグラフは、このような手法でマッチング誤差(相関値)を求めたときの効果を示すものであり、図38(A)のような測定パターンが得られたときに、角度毎に用意された基準パターンとそれぞれ対比して上述の方法でマッチング誤差(相関値)を求めた場合の実験結果を示すものである。このグラフでは、遮蔽壁Maの範囲の重みを0.5とした場合をPc、遮蔽壁Maの範囲の重みを0とした場合をPd、重み付けをしない場合をPeで示している。重み付けを0.5とした場合のPcも、重み付けを0とした場合のPdも実際の角度(135°)に対応する基準パターンと対比したときのマッチング誤差が最も誤差が少なくなっており、この角度付近のマッチング誤差の角度変化が急峻となっている。角度変化が急峻ということは、間違った方位に誤判定することが発生しにくく、実際の方向を得やすいことを示している。
(About correction method by weighting)
FIG. 38 shows an actual measurement pattern in the case where the wireless tag exists in the direction of 135 ° in the environment as shown in FIG. 29A, a reference pattern prepared for 135 °, and these measurement pattern and reference pattern. The result of having calculated | required the error for every angle at the time of contrasting with is shown. The error shown in FIG. 38 is not weighted for each angle. In the present embodiment, when weighting is performed so that the weight of the angle at which the shielding wall Ma exists is lower than the weight of the other angles, the corresponding error is obtained for each error obtained for each angle as described above. A method can be used in which weighting is multiplied and the sum of the multiplication results (multiplication values) obtained for each angle is used as the final matching error (correlation value). In this way, as indicated by the arrow in FIG. 38A, the error in the angle range in which the weight is set low can be further reduced. Therefore, compared with the case where no weighting correction is performed, a matching error (correlation value) when the measurement pattern is compared with an appropriate reference pattern (that is, a reference pattern in a direction close to the direction of the actual wireless tag) is extremely small. It can be made smaller and it becomes easier to grasp the actual angle. The graph of FIG. 38B shows the effect when the matching error (correlation value) is obtained by such a method, and when the measurement pattern as shown in FIG. 38A is obtained. The experiment results when the matching error (correlation value) is obtained by the above-described method in comparison with the reference patterns prepared for each angle are shown. In this graph, Pc represents the case where the weight of the range of the shielding wall Ma is 0.5, Pd represents the case where the weight of the range of the shielding wall Ma is 0, and Pe represents the case where no weight is applied. The matching error when Pc when the weight is 0.5 and Pd when the weight is 0 is compared with the reference pattern corresponding to the actual angle (135 °) has the smallest error. The angle change of the matching error near the angle is steep. The sharp change in angle indicates that it is difficult to make an erroneous determination in the wrong direction, and it is easy to obtain the actual direction.

なお、図39は、上記方法と比較する対比例である。図39(A)は、図29(A)のような環境において、無線タグが135°の方向に存在する場合の実際の測定パターンにおいて、各角度の測定値(角度毎の電力強度)に対し対応する角度の重み付けを掛け合わせる場合を示している。例えば、遮蔽壁Maの範囲が240°〜270°であり、この範囲の重み付けのみが他の範囲よりも低い場合、この範囲の測定値を低減させるように補正している。図39(B)では、図39(A)のように得られた測定パターンに対し、遮蔽壁Maの範囲の補正量−3dBとした場合(即ち、測定パターンにおいて240°〜270°の範囲の測定値に−3dBの補正をした上でマッチング誤差を算出した場合)をPf、遮蔽壁Maの範囲の補正量を−6dBとした場合をPg、上記のような補正をしない場合をPhで示している。この場合でも、補正量をある程度大きくすることで、実際の位置(135°)を検出することができる。但し、実際の角度(135°)付近におけるマッチング誤差の角度変化は図38(B)の方法のほうが急峻となるため、図38(B)で説明した方法を用いた方が実際の方向を検出しやすくなる。   Note that FIG. 39 is a comparison with the above method. FIG. 39A shows an actual measurement pattern in the case where the wireless tag exists in the direction of 135 ° in the environment as shown in FIG. 29A, with respect to the measurement value at each angle (power intensity for each angle). The case of multiplying the corresponding angle weights is shown. For example, when the range of the shielding wall Ma is 240 ° to 270 ° and only the weight of this range is lower than the other ranges, correction is made so as to reduce the measurement value of this range. In FIG. 39B, with respect to the measurement pattern obtained as shown in FIG. 39A, when the correction amount of the range of the shielding wall Ma is −3 dB (that is, in the measurement pattern, the range of 240 ° to 270 °). Pf is a case where a matching error is calculated after correcting the measured value by -3 dB), Pg is a case where the correction amount of the range of the shielding wall Ma is -6 dB, and Ph is a case where the above correction is not performed. ing. Even in this case, the actual position (135 °) can be detected by increasing the correction amount to some extent. However, since the angle change of the matching error near the actual angle (135 °) is steeper in the method of FIG. 38B, the actual direction is detected by using the method described in FIG. It becomes easy to do.

(本実施形態の主な効果)
この構成では、隣接壁H及び遮蔽壁Maに囲まれるような通路空間AR内で無線タグ400を検出する場合において、特に、無線タグ400の所持者が遮蔽壁Maの反対側(開放空間側)からアレーアンテナ10側に近づこうとするときに、この無線タグ400の電波が遮蔽壁で反射して生じる反射波の重みを相対的に小さくし、無線タグ400からの直接の電波の重みを相対的に大きくした上で、実測した測定パターンと各方向の基準電力パターンとの誤差を算出することができる。従って、無線タグ400の所持者が遮蔽壁Maの反対側からアレーアンテナ側に近づこうとするときに、反射波の方向(即ち遮蔽壁Maの方向)に対応した基準電力パターンと実測した測定パターンとの誤差が小さくなってしまうような事態が生じ難く、正規のタグ方向とは全く異なる遮蔽壁側をタグ方向と推定するといった大きな角度誤差が生じにくくなる。
(Main effects of this embodiment)
In this configuration, when the wireless tag 400 is detected in the passage space AR surrounded by the adjacent wall H and the shielding wall Ma, in particular, the owner of the wireless tag 400 is opposite to the shielding wall Ma (open space side). When approaching the array antenna 10 side from the antenna, the weight of the reflected wave generated by the reflection of the radio wave of the radio tag 400 by the shielding wall is made relatively small, and the weight of the direct radio wave from the radio tag 400 is made relatively The error between the actually measured measurement pattern and the reference power pattern in each direction can be calculated. Therefore, when the holder of the wireless tag 400 tries to approach the array antenna side from the opposite side of the shielding wall Ma, the reference power pattern corresponding to the direction of the reflected wave (that is, the direction of the shielding wall Ma) and the actually measured measurement pattern In such a case, it is difficult to cause a situation in which the error is reduced, and a large angle error such as estimating the shielding wall side completely different from the normal tag direction as the tag direction is less likely to occur.

(他の実施形態)
第5実施形態では、設置物として隣接壁H及び遮蔽壁Maが設けられ、少なくとも遮蔽壁Maの方向の重み付けを他の方向よりも低く設定する例を示したが、遮蔽壁Maの方向だけでなく、隣接壁Hの方向の重み付けも低く設定した上で、第1、第5実施形態と同様の誤差算出、方向推定を行ってもよい。
(Other embodiments)
In 5th Embodiment, although the adjacent wall H and the shielding wall Ma were provided as an installation object, and the weight of the direction of at least the shielding wall Ma was set lower than the other directions, it showed only the direction of the shielding wall Ma. Alternatively, the error calculation and the direction estimation similar to those in the first and fifth embodiments may be performed after setting the weight of the direction of the adjacent wall H to be low.

第5実施形態では、設置物として隣接壁H及び遮蔽壁Maが設けられた例を示したが、図40のように、隣接壁Maと対向するような壁部(対向壁Mb)が存在するような環境下で無線タグリーダを使用してもよい。図40では、通路空間ARを囲むように隣接壁H,遮蔽壁Ma、及び対向壁Mb(隣接壁Hと対向する壁部)が設けられた例を示している。このような環境で用いられる場合、遮蔽壁Maの方向(図40では、240°〜270°の設定角度)の重み付けだけでなく、対向壁Mbの方向(図40では、160°〜180°の設定角度)の重み付けもこれら設置物以外の方向(即ち、遮蔽壁Ma、隣接壁Mbの方向以外の方向)の重み付けよりも低く設定した上で第1、第5実施形態と同様の誤差算出、方向推定を行うようにしてもよい。これにより、遮蔽壁Maの方向の反射光だけでなく、対向壁Mbの方向の反射光も誤検出し難くなる。この場合、遮蔽壁Maの方向(図40では、240°〜270°の設定角度)の重み付けを、隣接壁の方向(設定角度)の重み付けや対向壁の方向(設定角度)の重み付けよりも低く設定することが望ましい。   In the fifth embodiment, an example in which the adjacent wall H and the shielding wall Ma are provided as the installation object has been described. However, as illustrated in FIG. 40, there is a wall portion (opposing wall Mb) that faces the adjacent wall Ma. A wireless tag reader may be used in such an environment. FIG. 40 shows an example in which an adjacent wall H, a shielding wall Ma, and an opposing wall Mb (a wall portion facing the adjacent wall H) are provided so as to surround the passage space AR. When used in such an environment, not only the weighting of the direction of the shielding wall Ma (in FIG. 40, the set angle of 240 ° to 270 °), but also the direction of the opposing wall Mb (160 ° to 180 ° in FIG. 40). The weighting of the setting angle) is set lower than the weighting of the direction other than these installations (that is, the direction other than the direction of the shielding wall Ma and the adjacent wall Mb), and the same error calculation as in the first and fifth embodiments is performed. Direction estimation may be performed. As a result, not only the reflected light in the direction of the shielding wall Ma but also the reflected light in the direction of the opposing wall Mb is difficult to be erroneously detected. In this case, the weight of the direction of the shielding wall Ma (in FIG. 40, the set angle of 240 ° to 270 °) is lower than the weight of the direction of the adjacent wall (set angle) and the direction of the opposite wall (set angle). It is desirable to set.

10 アレーアンテナ
10−0 励振素子
10−1〜10−6 非励振素子
12−1〜12−6 可変リアクタンス回路
20 制御部(方向推定手段、指向性切替手段、受信強度測定手段、重み付け設定手段、コマンド送信手段、設定値調整手段)
22 メモリ(方向推定手段、パターン記憶手段、重み付け設定手段)
50 指向性制御部(指向性切替手段)
52 リアクタンス値制御装置
100 無線タグリーダ
200 レーザセンサ
300 コントローラ
400 無線タグ
H1 隣接壁(設置物)
Ma 遮蔽壁(設置物)
AR 通路空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Array antenna 10-0 Excitation element 10-1 to 10-6 Non-excitation element 12-1 to 12-6 Variable reactance circuit 20 Control part (Direction estimation means, directivity switching means, reception intensity measurement means, weight setting means, Command transmission means, set value adjustment means)
22 Memory (Direction estimation means, pattern storage means, weight setting means)
50 Directivity control unit (directivity switching means)
52 Reactance Value Control Device 100 Wireless Tag Reader 200 Laser Sensor 300 Controller 400 Wireless Tag H1 Adjacent Wall (Installation)
Ma Shielding wall (installed object)
AR passage space

Claims (11)

無線タグの電波を受信し、その到来方位を推定する無線タグリーダであって、
指向性を複数の設定角度に切り替え可能に構成されたアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの指向性を複数の設定角度に順次切り替える指向性切替手段と、
前記アレーアンテナによって受信した電力強度を測定する受信強度測定手段と、
前記指向性切替手段が前記アレーアンテナの設定角度を1周期分切り替え走査したときに、前記受信強度測定手段によって測定された1周期分の設定角度毎の電力強度である電力強度パターンに基づいて到来方位を推定する方向推定手段と、
を備え、
前記方向推定手段は、
各到来方位から電波が届いた際の基準となる電力強度パターンを示す基準電力パターンを、到来方位毎にそれぞれ記憶するパターン記憶手段と、
各設定角度に対応付けて重み付けの設定値をそれぞれ設定する構成であり、且つ前記アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の設定角度の重み付けを、他の所定設定角度の重み付けより小さく且つ0より大きく設定する重み付け設定手段と、
を備え、
到来方位毎の前記基準電力パターンと測定された前記電力強度パターンとを対比したときの設定角度毎の誤差を、各設定角度に対応付けられた前記重み付けの設定値をそれぞれ反映して求め、誤差が最小となる設定角度に対応する方位を無線タグの到来方位と推定することを特徴とする無線タグリーダ。
A wireless tag reader that receives radio waves of a wireless tag and estimates the arrival direction thereof,
An array antenna configured to switch directivity to a plurality of setting angles;
Directivity switching means for sequentially switching the directivity of the array antenna to a plurality of set angles;
Reception intensity measuring means for measuring the power intensity received by the array antenna;
When the directivity switching means switches and scans the set angle of the array antenna for one period, it arrives based on the power intensity pattern that is the power intensity for each set angle for one period measured by the reception intensity measuring means. A direction estimating means for estimating a bearing;
With
The direction estimating means includes
Pattern storage means for storing a reference power pattern indicating a power intensity pattern as a reference when radio waves arrive from each arrival direction, for each arrival direction;
The weight setting value is set in association with each set angle, and the set angle weight of the obstacle that reflects the radio wave with respect to the array antenna is smaller than the weight of the other predetermined set angle and 0 A weight setting means for setting a larger value ;
With
An error for each set angle when the reference power pattern for each direction of arrival is compared with the measured power intensity pattern is obtained by reflecting the set value of the weight associated with each set angle, and the error A wireless tag reader characterized by estimating an azimuth corresponding to a set angle at which is minimum as an arrival azimuth of the wireless tag.
前記アレーアンテナは、1つの励振素子と、前記励振素子から所定間隔離れて設けられた複数の非励振素子と、前記複数の非励振素子にそれぞれ接続された可変リアクタンス素子とを備え、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることで、指向性の設定角度を360度/N(但し、Nは自然数)毎に切替え可能とされており、
前記重み付け設定手段で設定される前記重み付けの設定値は、360度/N度毎に設定され、前記アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の存在している角度に相関する値とされていることを特徴とする請求項1に記載の無線タグリーダ。
The array antenna includes one excitation element, a plurality of non-excitation elements provided at a predetermined interval from the excitation element, and variable reactance elements respectively connected to the plurality of non-excitation elements, By changing the reactance value of the element, the directivity setting angle can be switched every 360 degrees / N (where N is a natural number).
The weighting setting value set by the weighting setting means is set every 360 degrees / N degrees, and is a value that correlates with the angle at which an obstacle that reflects radio waves with respect to the array antenna exists. The wireless tag reader according to claim 1, wherein:
前記重み付け設定手段で設定される前記重み付けの設定値は、前記所定設定角度については1とし、前記アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の設定角度については、前記アレーアンテナに対して電波を反射する障害物の前記アレーアンテナまでの距離、又は、該障害物の材質の少なくとも一方に相関する値として、0より大きく1より小さく設定されていることを特徴とする請求項2に記載の無線タグリーダ。 The weighting setting value set by the weighting setting means is set to 1 for the predetermined setting angle, and the setting angle of the obstacle that reflects the radio wave to the array antenna is set to transmit the radio wave to the array antenna. 3. The radio according to claim 2 , wherein the distance to the array antenna of the obstacle to be reflected or a value correlated with at least one of the materials of the obstacle is set to be larger than 0 and smaller than 1. 5. Tag reader. 前記方向推定手段は、前記誤差の最小値を求めるため、各設定角度の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、特定の誤差値で、前記誤差関数に対して横軸に平行な線を引き、該線と前記誤差関数との交点をつなぐ線分の半分の位置における角度を、前記誤差の最小値となる無線タグの到来方位と推定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。 In order to obtain the minimum value of the error, the direction estimation means uses a specific error value for the error function with the horizontal axis interpolating the error value of each set angle as the angle and the vertical axis as the error value, and the error A line parallel to the horizontal axis is drawn with respect to the function, and the angle at the half position of the line segment connecting the intersection of the line and the error function is estimated as the arrival direction of the wireless tag that is the minimum value of the error. The wireless tag reader according to any one of claims 1 to 3 . 前記電力強度を測定する設定角度は360度/N毎であり、
前記特定の誤差値は、前記誤差関数の誤差最小のピークから、360度/N毎の設定角度で2つ分離れた値の内で、誤差の低い側の値であることを特徴とする請求項に記載の無線タグリーダ。
The set angle for measuring the power intensity is every 360 degrees / N,
The specific error value is a value on a lower error side among two values separated by a setting angle of 360 degrees / N from a minimum error peak of the error function. Item 5. The wireless tag reader according to Item 4 .
前記方向推定手段は、前記誤差の最小値を求めるため、各設定角度の誤差値を補間した横軸を角度・縦軸を誤差値とする誤差関数に対して、誤差が最小となるピーク値の両隣の値の内、誤差の小さい方の値と、該誤差の小さい方の隣であって、誤差の大きかった方の反対側の隣の値とをつないだ線分を延長させ、次に、該誤差の大きかった方の値と、該誤差の大きかった方への隣の値とをつないだ線分を延長させ、両線分の交点を、前記誤差の最小値となる無線タグの到来方位と推定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。 In order to obtain the minimum value of the error, the direction estimating means calculates a peak value that minimizes the error with respect to an error function in which the horizontal axis obtained by interpolating the error value of each set angle is the angle and the vertical axis is the error value. Extend the line connecting the value with the smaller error and the value with the smaller error next to the adjacent value on the opposite side of the larger error. The line segment connecting the value with the larger error and the adjacent value to the person with the larger error is extended, and the intersection of both line segments is the arrival direction of the wireless tag that is the minimum value of the error wireless tag reader according to any one of claims 1-3, characterized in that the presumed. 前記アレーアンテナが、部分的に設置物によって囲まれると共に前記設置物の領域外が開放してなる空間内に配置された場合に、
前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記設置物に向かう設定角度の重み付けが、前記設置物の領域外の開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。
When the array antenna is partially surrounded by an installation object and disposed in a space that is open outside the area of the installation object,
In the weight setting means, among the setting angles at which the directivity of the array antenna can be switched by the directivity switching means, the weight of the setting angle from the array antenna toward the installation is outside the area of the installation. wireless tag reader according to any one of claims 1-6, characterized in that it is set smaller than the weight of the set angle towards the open space.
前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と当該隣接壁と対向する対向壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、
前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記隣接壁に向かう設定角度又は前記対向壁に向かう設定角度の重み付けが、前記隣接壁及び前記対向壁が配置されない開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。
When the array antenna is disposed closer to the adjacent wall in a space surrounded by a predetermined adjacent wall and an opposing wall facing the adjacent wall,
In the weight setting means, among the setting angles at which the directivity of the array antenna can be switched by the directivity switching means, the setting angle toward the adjacent wall from the array antenna or the setting angle toward the opposite wall is weighted. , said adjacent wall and the wireless tag reader according to any one of claims 1-7, characterized in that said opposing wall is smaller than the weight of the set angle towards the open space that is not disposed.
前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と当該隣接壁に対して交差する方向に延びる遮蔽壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、
前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記隣接壁に向かう設定角度又は前記遮蔽壁に向かう設定角度の重み付けが、前記遮蔽壁と対向する側に構成される開放空間に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。
When the array antenna is disposed close to the adjacent wall in a space surrounded by a predetermined adjacent wall and a shielding wall extending in a direction intersecting the adjacent wall,
In the weight setting means, among the setting angles at which the directivity of the array antenna can be switched by the directivity switching means, the setting angle from the array antenna toward the adjacent wall or the setting angle toward the shielding wall is weighted. , wireless tag reader according to any one of claims 1-7, characterized in that it is set smaller than the weight of the set angle towards the open space formed on the side opposite to the shield wall.
前記アレーアンテナが、所定の隣接壁と、当該隣接壁と対向する対向壁と、当該隣接壁に対して交差する方向に延びる遮蔽壁とによって囲まれる空間内において前記隣接壁寄りに配置された場合に、
前記重み付け設定手段において、前記指向性切替手段により前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な各設定角度の内、当該アレーアンテナから前記遮蔽壁に向かう設定角度の重み付けが、前記遮蔽壁と対向する側に構成される開放空間に向かう設定角度、前記隣接壁に向かう設定角度、及び前記対向壁に向かう設定角度の重み付けよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の無線タグリーダ。
When the array antenna is disposed near the adjacent wall in a space surrounded by a predetermined adjacent wall, an opposing wall facing the adjacent wall, and a shielding wall extending in a direction intersecting the adjacent wall In addition,
In the weighting setting means, the setting angle weighting from the array antenna toward the shielding wall among the setting angles capable of switching the directivity of the array antenna by the directivity switching means is a side facing the shielding wall. set angle towards the configured open space, the setting angle toward the adjacent wall, and any one of claims 1-7, characterized in that the is smaller than the weighting of the set angle towards the opposing wall The wireless tag reader according to Item.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の無線タグリーダを用いた監視システムであって、
監視領域内の物体の距離と方向とを測定するレーザセンサと、
レーザセンサで検出された物体の距離と方向に応じて、前記重み付けの設定値を調整する重み付けの設定値調整手段と、を備える監視システム。
A monitoring system using the wireless tag reader according to any one of claims 1 to 10 ,
A laser sensor for measuring the distance and direction of an object in the monitoring area;
A monitoring system comprising weighted set value adjusting means for adjusting the weighted set value according to the distance and direction of an object detected by a laser sensor.
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