JP5771957B2 - 無線端末方位探知装置および無線端末方位探知システム - Google Patents

Description

本発明は、可変指向性アンテナの指向性を逐次変化させて無線端末の方位探知を行う無線端末方位探知装置、および、その無線端末方位探知装置と無線端末とを備えた無線端末方位探知システムに関する。

無線端末からの電波到来方位を探知するシステムとして、特許文献１のものがある。特許文献１のシステムでは、可変指向性アンテナの方位角を３０度ずつ変化させて１２個の方位角にて発信機（無線端末）からの電波を受信する受信処理を行い、受信処理の期間に受信した信号の強度が最大となった方位角を無線端末の存在する方位としている。

この受信処理の処理時間は、発信機の発信パルスのパルス幅内に終了するように構成されているが、この受信処理は、受信した電力が設定された閾値を超えたことにより開始している。これにより、取り込み周期に１周期分の発信パルスが確実に入るようにしており、その結果、方位検出の精度が向上する。

特許第３８７５０５６号公報

特許文献１のシステムでは、受信した電力が閾値を超えた時点を方位検出に用いるデータの基準時点としているが、瞬間的に入ってくるノイズが閾値よりも大きい場合には、そのノイズを検出した時点を、方位検出に用いるデータの基準時点としてしまうことがあり、方位検出用データ正しく受信できないことがあった。この結果、無線端末の方向を全く別の方向と誤認識してしまうという問題があった。

一方、ノイズによる誤認識を抑制するためには、受信した電力が越えるべき閾値を高く設定することになるが、すると無線端末が遠方にあったり、人体などの障害物で遮られたりする状況では受信した電力が閾値を超えず、方位検出に用いるデータの基準時点を確定できず、無線端末の方向を捕らえることができないことが発生するため、方向探知は近距離に限定されるという問題があった。このように、無線端末の方位探知精度が悪かったり、方向探知距離が短かったりする状況であり、実用的に不十分であった。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、精度のよい方位探知を、探知距離を低下させることなく行うことができる無線端末方位探知装置、および、その無線端末方位探知装置と無線端末とを備えた無線端末方位探知システムを提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明によれば、可変指向性アンテナの指向性を所定の方位検出範囲内でステップ角ずつ逐次変化させ、指向性を方位検出範囲内のステップ角毎のすべての方位に設定した場合には、再度、初期値から指向性を順次変化させる。また、指向性を逐次変化させている間にその可変指向性アンテナが受信した信号の受信信号強度を示す受信信号強度情報を記憶部に逐次記憶しておく。そして、受信完了判断手段により無線端末からの信号の受信完了が判断された時点を期間終了時点として、その期間終了時点から遡って無線端末が信号を送信している信号送信期間内であって、方位検出範囲の全部に渡り可変指向性アンテナの指向性が変化している期間の受信信号強度情報を記憶部から取得する。このように受信信号強度情報を取得する期間の基準を受信完了時点としており、受信完了の判断は瞬間的なノイズの影響を受けにくい。また受信完了となれば方向探知が可能となるため、探知可能距離は実用上十分に確保している。よって、誤った期間の受信信号強度情報を取得してしまうことが抑制され、その結果、探知距離を低下させることなく方位探知の精度が向上する。

また、請求項２記載の発明では、可変指向性アンテナとは別に、無線端末からの電波を受信して無線通信回路に供給する通信用アンテナを備えている。また、その通信用アンテナが受信した信号の受信信号強度を検出する第２信号強度検出回路も備えている。そして、方位検出精度判断手段は、取得手段が取得した受信信号強度情報（すなわち、無線端末の信号送信期間内に可変指向性アンテナが受信した信号の強度を示す情報）に基づいて定まる第１電力値と、信号送信期間に第２検出回路が検出した受信信号強度に基づいて定まる第２電力値との比較に基づいて、方位検出手段による方位検出の精度を判断する。

第１電力値がノイズや混信の影響を受けた値となっている場合には、第１電力値と第２電力値との違いが大きくなり、反対に、第１電力値がノイズや混信の影響を受けた値となっていない場合には第１電力値と第２電力値は近い値になる。よって、方位検出精度判断手段は、第１電力値と第２電力値との比較に基づいて方位検出の精度を判断できる。そして、このように方位検出精度判断手段を備えることで、たとえば、方位検出の精度が低いと判断した場合には、方位検出手段による方位検出結果を破棄することができる。また、方位検出手段が方位検出を行う前に方位検出精度の判断を行い、方位検出の精度が低いと判断した場合には方位検出を行わないようにしてもよい。

なお、第１電力値と第２電力値との比較方法としては、たとえば、第１電力値と第２電力値との電力値差を算出し、この電力値差が予め設定された範囲内にある場合には方位検出の精度はよく、電力値差がその予め設定された範囲外であれば方位検出の精度が低いと判断する方法とすることができる。

また、請求項３記載の発明では、方位検出手段は、方位検出精度判断手段による精度判断の前に方位を検出する。また、第２信号強度検出回路が検出した受信信号強度を、通信用アンテナの指向性を方位検出手段が検出した方位に向けた場合の受信信号強度に補正する受信信号強度補正手段をさらに備える。そして、方位検出精度判断手段は、可変指向性アンテナの指向性が方位検出手段が検出した方位に向いているときに第１信号強度検出回路が検出した受信信号強度に基づいて第１電力値を決定し、且つ、受信信号強度補正手段で補正した補正後の受信信号強度に基づいて定まる電力値を第２電力値として用いる。このようにすれば、第１電力値および第２電力値は、いずれも、アンテナの指向性が無線端末の方位を向いたときの電力値となるので、第１電力値および第２電力値の比較を精度よく行うことができ、結果として、方位検出の精度の判断をより正確に行うことができる。

また、請求項４記載の発明は、無線端末方位探知装置と無線端末とを備えた無線端末方位探知システムに係る発明である。この発明において、無線端末方位探知装置は、指向性制御手段が可変指向性アンテナの指向性を方位検出範囲の全部に渡って変化させるのに要する時間に関連する指向性変化時間情報を無線端末に送信する。無線端末は、その指向性変化時間情報に基づいて信号の送信時間を決定する。

このようにすれば、無線端末は、指向性変化時間情報に基づいて信号の送信時間を決定できることから、必要以上に長い送信時間の信号を送信する必要がなくなる。そのため、電池寿命を長くすることができる。

なお、指向性変化時間情報には、可変指向性アンテナの指向性を方位検出範囲の全部に渡って変化させるのに要する時間（指向性変化時間）そのものが含まれるのはもちろんのこと、これ以外に、指向性を設定する回数や、単なる時間の長短というフラグも含まれる。指向性を設定する回数やフラグが含まれるのは、ある指向性から次の指向性に変化させるのに要する時間を予め無線端末が記憶していれば、指向性を設定するのに要する指向性変化時間が算出できるからである。

実施形態の無線タグ方位探知システム１の構成を示すブロック図である。 可変指向性アンテナ２１０の指向性変化例を示す図である。 指向性の変化に対する受信電力の変化を例示する図である。 制御回路２７０が行う方位探知処理をフローチャートにて示す図である。 図４のステップＳ６でバッファ２７１から取得する第１RSSIについて説明する図である。 図４のステップＳ８で実施する電力比較処理を詳しく示すフローチャートである。 バッファ２７１から取得する第１RSSIの他の例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する実施形態は、無線端末として無線タグ１０を備え、この無線タグ１０の方位を探知する無線タグ方位探知システム１である。

図１は、本実施形態の無線タグ方位探知システム１の構成を示すブロック図である。この図１に示すように、無線タグ方位探知システム１は、無線タグ１０とタグリーダ２０とを備えている。

無線タグ１０は、図示しない内部に電池を備えており、この電池の電力により、周期的にデータを送信する。なお、無線タグ１０は複数備えられていてもよい。

タグリーダ２０は特許請求の範囲の無線端末方位探知装置に相当するものである。このタグリーダ２０は、可変指向性アンテナ２１０、アンテナ指向性制御回路２２０、通信用アンテナ２３０、タグ通信回路２４０、高精度RSSI検出回路２５０、アナログデジタルコンバータ２６０、制御回路２７０を備えている。

可変指向性アンテナ２１０として、本実施形態では、公知の電子制御導波器アレーアンテナを用いており、１本の励振素子２１１と、その励振素子２１１を中心とする円周上に等間隔に設けられた６本の非励振素子２１２とを備えている。なお、図示しないが、この可変指向性アンテナ２１０は、公知の電子制御導波器アレーアンテナと同様に、接地導体を備えており、励振素子２１１、非励振素子２１２は、この接地導体の上に設けられている。また、励振素子２１１には、図示しない同軸ケーブルが接続されており、この同軸ケーブルにより、励振素子２１１が受信した電波を示す受信信号が高精度RSSI検出回路２５０に供給される。

アンテナ指向性制御回路２２０は、電子制御導波器アレーアンテナの指向性制御に用いられる公知の可変リアクタンス回路を内部に有している。この可変リアクタンス回路は、例えば、バイアス電圧が印加されることによってリアクタンス値が変化する可変リアクタンス素子（例えば可変容量ダイオード）を含む回路である。アンテナ指向性制御回路２２０は、この可変リアクタンス素子のリアクタンス値を制御回路２７０から指示された指向性に基づいて定まるリアクタンス値とすることにより、可変指向性アンテナ２１０の指向性を変化させる。

通信用アンテナ２３０は、可変指向性アンテナ２１０とは別に設けられたアンテナであり、無線タグ１０からの電波を受信して、受信した電波を示す受信信号をタグ通信回路２４０に供給する。

タグ通信回路２４０は、特許請求の範囲の無線通信回路に相当するものであり、無線タグ１０との間で無線通信を行う公知の回路を備えている。このタグ通信回路２４０は、図示していないが、符号部、変調部、増幅部、復調部、復号部、および、これらを制御する制御部を備えている。そして、無線タグ１０からの信号を復調部、復号部で、復調・復号し、復号した符号に基づいて、無線タグ１０からの信号の受信を完了したか否かを判断する。この判断は、より具体的には、例えば、所定の最終符号を検知したことにより受信完了と判断する。そして、受信完了と判断した場合には、その旨を示す信号を制御回路２７０に送る。

また、タグ通信回路２４０は、図に示すようにRSSI検出回路２４１も備えている。このRSSI検出回路２４１は、通信用アンテナ２３０によって受信された受信信号の強度（RSSI）を検出する回路であり、タグ通信回路２４０と無線タグ１０とがZigbee（登録商標）の通信規格により通信を行うようになっている場合には、タグ通信回路２４０には、RSSI検出回路２４１が実装されている。このRSSI検出回路２４１で検出されたRSSIは、図示しないアナログデジタルコンバータを介して制御回路２７０へ供給される。なお、以下では、次に説明する高精度RSSI検出回路２５０が検出するRSSIと区別するために、RSSI検出回路２４１で検出したRSSIを第２RSSIという。また、RSSI検出回路２４１は、特許請求の範囲の第２信号強度検出回路に相当する。

高精度RSSI検出回路２５０は、可変指向性アンテナ２１０によって受信された受信信号のRSSI（以下、第１RSSI）を検出するものであり、特許請求の範囲の第１信号強度検出回路に相当する。また、第１RSSIは特許請求の範囲の受信信号強度情報に相当する。

なお、この高精度RSSI検出回路２５０は、タグ通信回路２４０に備えられているRSSI検出回路２４１よりもノイズとして除去する信号レベルを高くしており、その結果、タグ通信回路２４０に備えられているものよりも高精度にRSSIを検出することができる。また、この高精度RSSI検出回路２５０は、無線タグ１０から受信する受信信号からデータ成分を除去するためのアナログフィルタを備えており、検出する第１RSSIは、アナログフィルタを通過した後の値である。高精度RSSI検出回路２５０が検出する第１RSSIはアナログ値であり、高精度RSSI検出回路２５０は、検出した第１RSSIをアナログデジタルコンバータ２６０へ出力する。

アナログデジタルコンバータ（以下、ＡＤＣという）２６０は、高精度RSSI検出回路２５０から供給された第１RSSIをデジタル値に変換して制御回路２７０へ出力する。

制御回路２７０は、ＣＰＵを備えたコンピュータであり、他に、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。この制御回路２７０は、タグ通信回路２４０、アンテナ指向性制御回路２２０の制御を行う。アンテナ指向性制御回路２２０に対する処理としては、アンテナ指向性制御回路２２０に対して、可変指向性アンテナ２１０の指向性を所定の周期で逐次指示して、可変指向性アンテナ２１０の指向性を方位検出範囲内で順次変化させる処理がある。この処理が、特許請求の範囲の指向性制御手段に相当する処理である。また、制御回路２７０は内部にバッファ２７１を備えており、このバッファ２７１の制御も行う。なお、制御回路２７０が行う処理は後にさらに詳述する。

バッファ２７１は、特許請求の範囲の記憶部に相当するものであり、ＡＤＣ２６０から供給される第１RSSIを記憶する。第１RSSIは一時的に記憶されていればよいので、バッファ２７１としてはＲＡＭを用いることができるが、ＥＥＰＲＯＭ等のＲＯＭを用いてもよい。前述の制御回路２７０は、バッファ２７１に、上記第１RSSIを、第１RSSIを示す受信信号を可変指向性アンテナ２１０が受信したときの可変指向性アンテナ２１０の指向性と対応付けて逐次記憶させる。

図２は、可変指向性アンテナ２１０の指向性変化例を示す図である。この例では、０度〜３３０度まで３０度毎に、１２方位の指向性に変化している。また、図２には、人３００が例示されている。この人３００が無線タグ１０を携帯している場合、メインローブが３０度の方位を向く指向性となっているときに、人３００が携帯している無線タグ１０から受信する電力が最も強くなる。

図３は、図２のように、３０度方向に無線タグ１０を携帯している人３００がいる状態で、同図のように指向性を変化させたときの受信電力の変化を例示する図である。この図３かわらも分かるように、３０度方向に無線タグ１０を携帯している人３００がいる場合には、メインローブが３０度方向を向いているときの受信電力が最大となる。よって、可変指向性アンテナ２１０の指向性を方位検出範囲内で順次変化させつつ、各指向性において可変指向性アンテナ２１０が受信する受信信号の電力値を比較することで、無線タグ１０の方位を検出することができる。なお、方位検出範囲はこの例では３６０度であるが、必ずしも方位検出範囲は３６０度である必要はなく、たとえば１８０度など、方位検出範囲は無線タグ１０の方位を検出したい範囲として任意に設定可能である。

ところで、図３の例のように受信電力が変化するのは、可変指向性アンテナ２１０の指向性が方位検出範囲内で変化している間中ずっと（すなわち、受信電力を取得している間中ずっと）、無線タグ１０がデータを送信していることが必要となる。そこで、前述の特許文献１では、受信電力が閾値を超えた時点をデータの受信開始時とみなし、その時点を基準としてデータの取り込みを行うようにしている。しかしながら、ノイズが入った場合には、本当のデータの開始時点とは異なる時点を基準としてしまう恐れがある。そこで、本実施形態における方位探知処理では、無線タグ１０からのデータの受信完了時点を基準としてRSSIを取得して無線タグ１０の方位探知を行う。

図４は、本実施形態において制御回路２７０が行う方位探知処理をフローチャートにて示す図である。この図４に示す処理は、たとえば、無線タグ１０が送信する電波を検知したことに基づいて開始し、無線タグ１０からの電波を受信できている期間は、予め設定された周期毎に実行する。

なお、この方位探知処理の事前処理として指向性方位設定回数Ｎが設定される。指向性方位設定回数Ｎは、可変指向性アンテナ２１０の指向性を設定する回数であり、方位検出範囲を指向性変化ステップ角（図３の例では３０度）で割った値である。この指向性方位設定回数Ｎの設定は、任意の時点でユーザが設定する。

ステップＳ１では、事前処理にて設定されている指向性方向設定回数Ｎをタグリーダ２０の周囲に送信する。無線タグ１０は、タグリーダ２０がある向きに指向性を設定し、その指向性おいて第１RSSIを検出するのに要する時間を予め記憶している。無線タグ１０は、指向性方向設定回数Ｎを受信した場合、指向性方向設定回数Nに基づいて、タグリーダ２０が指向性をＮ回変化させるのに要する時間（指向性変化時間）を算出する。そして、その算出した指向性変化時間に基づいて予め記憶された算出式を用いてデータ送信時間を算出する。この算出式は、指向性変化時間よりもデータ送信時間が短くならない範囲でできるだけデータ送信時間が短くなるように設定されており、たとえば、指向性変化時間＋一定値をデータ送信時間として算出する。その後、このデータ送信時間の間、所定のデータをタグリーダ２０へ送信する。

説明をタグリーダ２０に戻し、ステップＳ２以下を説明する。ステップＳ２では指向性変更制御を行う。この制御は具体的には、アンテナ指向性制御回路２２０に対して、指向性方位（メインローブの方位）を指示するものであり、初回の実行時には、指向性方位を初期値（たとえば０度方向）に向ける指示を行う。２回目移行の実行時には、その時点における指向性方位にステップ角（たとえば３０度）を加えた角度に指向性方位を向ける指示を行う。

続くステップＳ３では受信データを取得する。具体的には、高精度RSSI検出回路２５０から第１RSSIを取得する。続くステップＳ４では、ステップＳ３で取得した第１RSSIを、ステップＳ２で設定した指向性方位に対応付けてバッファ２７１に記憶する。

続くステップＳ５は、特許請求の範囲の受信完了判断手段に相当する処理であり、タグデータの受信が完了したか否かを判断する。この判断は、タグ通信回路２４０から受信完了を示す信号を取得したか否かにより行う。このステップＳ５の判断が否定判断である場合にはステップＳ２へ戻る。よって、タグデータの受信が完了したと判断するまでは、指向性をステップ角ずつ変化させつつ、受信データの取得、バッファリングを繰り返すことになり、指向性を方位検出範囲内のステップ角毎のすべての方位に設定した場合には、再度、初期値から指向性を順次変化させる。

一方、ステップＳ５が肯定判断となった場合には、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６は特許請求の範囲の取得手段に相当し、受信完了時点から遡って、指向性方向設定回数Ｎ個分の第１RSSIをバッファ２７１から取得する。このステップＳ６でバッファ２７１から取得する第１RSSIについて図５を用いて説明する。

図５は、横軸は時間軸であり、（Ａ）はタグ送信電波およびその送信電波に応じて通信回路２４０が受信した受信データ、（Ｂ）は（Ａ）と同じ時間において可変指向性アンテナ２１０が示している指向性方位、（Ｃ）は（Ａ）、（Ｂ）と同じ時間において高精度RSSI検出回路２５０が検出した第１RSSIをそれぞれ示している。また、同図（Ｄ）は、各四角により、各指向性方位に対応した第１RSSIがバッファ２７１に記憶されていることを概念的に示している。なお、各四角において実際に記憶されている第１RSSIは、同図（Ｃ）に示されている第１RSSIのうち、図４のステップＳ４においてバッファするタイミング毎の第１RSSIである。

この図５に示すように、ｔ１時点において受信完了を判断した場合、そのｔ１時点を期間終了時点として、無線タグ１０が電波を送信している期間となる、ｔ１の直前から、可変指向性アンテナ２１０の指向性を方位検出範囲の１周分変化させるのに要する時間だけ遡るまでの期間をデータ取込期間とする。そして、その期間内の第１RSSIをバッファ２７１から取得する。従って、取得するデータ数はＮ個（ここでは１２個）となる。なお、このデータ取込期間は、可変指向性アンテナ２１０の指向性が方位検出範囲を１周分変化している期間であるだけでなく、このデータ取込期間においては、無線タグ１０は確実に電波送信を行っている。

説明を図４に戻し、ステップＳ６を実行したら、続くステップＳ７では、ステップＳ６で取得したデータを用いてタグ方位推定アルゴリズムを実行する。このタグ方位推定アルゴリズムは、たとえば、取得した第１RSSIのうち最も値の大きい第１RSSIを決定し、決定した第１RSSIに対応付けられている指向性方位を無線タグ１０の存在する方位として推定するものである。

続くステップＳ８では、可変指向性アンテナ２１０が受信した受信信号の電力値と、通信用アンテナ２３０が受信した受信信号の電力値との電力比較を実行する。この電力比較は、詳しくは図６に示す処理を実行する。

図６において、まず、ステップＳ８１では、図４のステップＳ６で取得した第１RSSIのうちのピーク値を決定する。この時点では、そのピーク値は単なるデジタル値であることから、続くステップＳ８２では、ステップＳ８１で決定した第１RSSIのピーク値を電力値に換算して第１電力値とする。換算には、予め記憶してある換算式あるいは換算表を用いる。

続くステップＳ８３では、タグ通信回路２４０で得られたデータ通信における第２RSSIを取得する。この第２RSSIは、ステップＳ８１とは異なり、タグデータの受信時の信号強度を意味する。続くステップＳ８４では、ステップＳ８３で取得した第２RSSIを電力値に換算して第２電力値とする。換算には、ステップＳ８２と同様に、予め記憶してある換算式あるいは換算表を用いるが、換算式、換算表は第１RSSIの換算用とは別に記憶してある第２RSSIの換算用のものを用いる。

続くステップＳ８５では、上記ステップＳ８４で得た第２電力値に対して、通信用アンテナ２３０の指向性を無線タグ１０の方位に向けた場合の電力値に補正する。以下、ここで補正した第２電力値を補正第２電力値という。補正には、方位毎に利得の偏りを補正する補正係数が定まるテーブルを予め用意しておき、このテーブルを用いる。また、無線タグ１０の方位には、図４のステップＳ７で推定した方位を用いる。このステップＳ８５において補正を行うことにより、第１電力値、補正第２電力値ともに、それら２つの電力値を受信したアンテナ（可変指向性アンテナ２１０、通信用アンテナ２３０）の指向性を無線タグ１０の方位に向けたときの電力値とすることができる。このステップＳ８５の処理が特許請求の範囲の受信信号強度補正手段に相当する。

続くステップＳ８６では、ステップＳ８２で得た第１電力値とステップＳ８５で得た補正第２電力値との電力値差を算出する。電力値差は、第１電力値から補正第２電力値を引いてもよいし、逆に、補正第２電力値から第１電力値を引いてもよい、どちらにするかは予め設定されている。

続くステップＳ８７は、特許請求の範囲の方位検出精度判断手段に相当する処理であり、ステップＳ８６で算出した電力値差が、予め設定されている下限値ＳＬと上限値ＳＨの間に入っているか否かを判断する。この判断が肯定判断であった場合には、図６の電力比較処理を終了し図４へ戻る。そして、ステップＳ９において、ステップS７で推定した方位を無線タグ１０の存在方位として確定する。このステップＳ９およびステップＳ７が、特許請求の範囲の方位検出手段に相当する。

一方、ステップＳ８７の判断が否定判断である場合には、データ取得期間内の一部の期間に大きなノイズや混信があった可能性がある。そこで、ステップＳ８７が否定判断となった場合には、図４のステップＳ７で推定した推定結果を破棄し、図４のステップＳ９へは進まずに方位探知処理を終了する。なお、ステップＳ８７が肯定判断となった場合にも、また、否定判断となった場合にも、所定の周期が経過した後、図４を最初から実行する。

以上、説明した本実施形態によれば、可変指向性アンテナ２１０の指向性を方位検出範囲内で順次変化させている間、第１RSSIをバッファに２７１に逐次記憶する（ステップＳ４）。そして、タグデータの受信を完了したと判断した時点を期間終了時点として、その期間終了時点から遡って無線タグ１０が信号を送信している信号送信期間であって、且つ、可変指向性アンテナ２１０の指向性が方位検出範囲の全部に渡って各１回ずつ変化した期間をデータ取込期間に決定する。そして、このデータ取込期間の第１RSSIをバッファ２７１から取得する（ステップＳ６）。このように第１RSSIを取得する期間の基準を受信完了時点としており、受信完了の判断は信号強度により行うのではないことから、ノイズの影響を受けにくい。しかも、タグ方位推定アルゴリズムを実行してタグ方位を推定するためには、受信完了となればよい、すなわち、受信完了と判断できるレベルの受信電力であればよい。よって、閾値をを高く設定してノイズの影響を抑える場合とは異なり、実用上十分な方位探知距離を確保できる。

よって、誤った期間の第１RSSIを取得してしまうことが抑制され、その結果、方位探知距離を低下させることなく方位探知の精度が向上する。

また、本実施形態では、可変指向性アンテナ２１０とは別に、無線タグ１０からの電波を受信してタグ通信回路２４０に供給する通信用アンテナ２３０を備えるとともに、通信用アンテナ２３０が受信した信号のRSSI（第２RSSI）を検出するRSSI検出回路２４１も備えている。そして、第１RSSIのピーク値を電力値に換算した第１電力値と、タグデータ受信完了時点においてRSSI検出回路２４１が検出した第２RSSIを電力値に換算した補正第２電力値とを比較して、ステップＳ７で推定した方位の精度を判断している（ステップＳ８７）。そして、精度が低いと判断した場合には、方位推定結果を破棄している。これにより、誤った方位を探知してしまうことが減少する結果、より方位探知の精度が向上する。

しかも、第１電力値および補正第２電力値は、いずれも、アンテナの指向性が無線タグ１０の方位を向いたときの電力値であるので、電力値の比較を精度よく行うことができ、結果として、方位検出の精度の判断をより正確に行うことができる。

また、本実施形態では、無線タグ１０は、タグリーダ２０から送信される指向性方向設定回数Ｎに基づいてデータ送信時間を決定しているので、必要以上に長い送信時間のデータを送信する必要がなくなる。そのため、電池寿命を長くすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

前述の実施形態では、指向性方位設定回数Ｎが１２である例を説明したが、Nは１２である必要はなく、たとえば、方位検出範囲が０度〜１８０度である場合は、指向性方位設定回数Ｎを７（０度、３０度、…、１８０度）にすることができる。また指向性変化ステップ角を６０度とする場合には、指向性方位設定回数Ｎを６とすることができる。

図７は、指向性変化ステップ角を６０度として指向性方位設定回数Ｎが６である場合にバッファ２７１から取得する第１RSSIを説明する図である。指向性方位設定回数Ｎが６であることから、取得データも６個となる。この場合、指向性変化に要する時間が同じであれば、方位検出範囲の全範囲を指向性が変化する時間は前述の実施形態の半分となる。また、無線タグ１０は、指向性方位設定回数Ｎに基づいてデータ送信時間を決定していることから、指向性方位設定回数Ｎが１２である場合よりもデータ送信時間が短くなる。よって、電池寿命が長くなる。

また、図５や図７の例とは異なり、タグリーダ２０がＮ方位をスキャンする速度を速くすることによっても、無線タグ１０のデータ送信時間の必要時間を短くすることができる。この場合、可変指向性アンテナの指向性を方位検出範囲の全部に渡って変化させるのに要する時間に関連する指向性変化時間情報として、ステップＳ１でタグに送信するデータである「指向性方位設定回数Ｎ」の値を小さくすることにより、タグの送信時間を短くさせることが出来る。

また、前述の実施形態では、第２電力値を、通信用アンテナ２３０の指向性を無線タグ１０の方位に向けた場合の電力値に補正した補正第２電力値を算出しており、この補正第２電力値を第１電力値と比較していた。しかし、通信用アンテナ２３０として無指向性のアンテナを用いる場合には、補正第２電力値を算出せずに、第２電力値を第１電力値と比較してもよい。また、無指向性アンテナを用いなくても、指向性の偏りが許容できるアンテナを用いる場合にも、補正第２電力値を算出せずに、第２電力値を第１電力値と比較してもよい。さらに、この電力比較を行わず、ステップＳ７で推定した方位をそのまま最終的な方位としてもよい。この場合であっても、従来よりは精度よく方位を推定することができる。

また、高精度RSSI検出回路２５０はアナログフィルタを備えず、そのアナログフィルタと同様の機能のデジタルフィルタを制御回路２７０が備えていても良い。また、タグリーダ２０が指向性方位設定回数Ｎを送信することに代えて、指向性をＮ回変化させるのに要する時間を送信するようにしてもよい。

また、タグリーダ２０は、指向性方位設定回数Nや指向性をN回変化させる時間などの指向性変化時間情報を送信せず、無線タグ１０に、予めデータ送信時間を記憶させておいてもよい。このデータ送信時間は１種類のみでもよいが２種類以上でもよい。例として２種類の場合を説明する。無線タグ１０には、予め、タグリーダ２０が指向性をＮ回変化させるのに要する２種類の時間にそれぞれ対応した２種類のデータ送信時間を記憶させておく。そして、タグリーダ２０は、指向性をＮ回変化させる時間がその２種類のうちの長い側であるか短い側であるかを送信する。このようにすれば、時間の長短を区別できる情報を指向性変化時間情報として送信すればよいことから、指向性変化時間情報としてタグリーダ２０は１ビットのフラグを送信するだけでよい。無線タグ１０は、この１ビットのフラグを受信した場合、そのフラグの内容に基づいて、予め記憶している２種類のデータ送信時間から１つのデータ送信時間を選択することになる。

また、バッファ２７１に、受信信号強度情報として、第１RSSIに代えて、それに対応する第１電力値を記憶しておいてもよい。また、無線タグ１０は、タグリーダ２０からの要求に応じて信号を送信するセミパッシブ型でもよい。また、タグリーダ２０が周期的にリクエスト信号を送信し、無線タグ１０がこのリクエスト信号を受信した場合に、応答信号を返信し、タグリーダ２０は応答信号を受信した場合に、前述の図４の処理を開始するようにしてもよい。

また、受信データとして、第１RSSIに加えて、第２RSSIを逐次記憶しておき、電力比較において、第２電力値として、ステップＳ２〜Ｓ４の繰り返しにおいて記憶した第２RSSSIの平均値に基づいて定まる電力値を用いてもよい。

また、通信用アンテナ２３０を備えず、タグ通信回路２４０も可変指向性アンテナ２１０を用いて無線タグ１０からの電波を受信するようにしてもよい。なお、この場合、可変指向性アンテナ２１０が受信した信号を高精度RSSI検出回路２５０とタグ通信回路２４０へ分配する分配回路を備えて信号を分配して、データ受信とRSSI測定とを行う。

１０：無線タグ（無線端末）、 ２０：タグリーダ（無線端末方位探知装置）、 ２１０：可変指向性アンテナ、 ２１１：励振素子、 ２１２：非励振素子、 ２２０：アンテナ指向性制御回路、 ２３０：通信用アンテナ、 ２４０：タグ通信回路（無線通信回路）、 ２４１：RSSI検出回路（第２信号強度検出回路）、 ２５０：高精度RSSI検出回路（第１信号強度検出回路）、 ２６０：アナログデジタルコンバータ、 ２７０：制御回路（指向性制御手段）、 ２７１：バッファ（記憶部）、 ３００：人、 Ｓ５：受信完了判断手段、 Ｓ６：取得手段、 Ｓ７、Ｓ９：方位検出手段、 Ｓ８５：受信信号強度補正手段、 Ｓ８７：方位検出精度判断手段

Claims (4)

1. 指向性を変化させることができる可変指向性アンテナと、その可変指向性アンテナの指向性を所定の方位検出範囲内でステップ角ずつ逐次変化させ、指向性を方位検出範囲内のステップ角毎のすべての方位に設定した場合には、再度、初期値から指向性を順次変化させる指向性制御手段とを備え、指向性制御手段が可変指向性アンテナの指向性を逐次変化させている間に、可変指向性アンテナに受信される電波の電力値に基づいて無線端末の方位を探知する無線端末方位探知装置であって、
   前記指向性制御手段が指向性アンテナの指向性を前記方位検出範囲内で逐次変化させている間に、前記可変指向性アンテナが受信した信号の受信信号強度を検出する第１信号強度検出回路と、
   前記第１信号強度検出回路が検出した受信信号強度を示す受信信号強度情報を逐次記憶する記憶部と、
   前記無線端末が送信した信号を受信して復調する無線通信回路と、
   前記無線通信回路によって復調された信号に基づいて、前記無線端末からの信号の受信完了を判断する受信完了判断手段と、
   前記受信完了判断手段が受信完了を判断した時点を期間終了時点とし、前記記憶部に記憶されている受信信号強度情報の中から、その期間終了時点から遡って前記無線端末が信号を送信している信号送信期間内であって、前記方位検出範囲の全部に渡り前記可変指向性アンテナの指向性が変化している期間に前記可変指向性アンテナが受信した受信信号強度情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した受信信号強度情報に基づいて無線端末の方位を検出する方位検出手段と、
   を含むことを特徴とする無線端末方位探知装置。
2. 前記可変指向性アンテナとは別に備えられ、前記無線端末からの電波を受信して前記無線通信回路に供給する通信用アンテナと、
   その通信用アンテナが受信した信号の受信信号強度を検出する第２信号強度検出回路と、
   前記取得手段が取得した受信信号強度情報に基づいて定まる第１電力値と、前記信号送信期間に前記第２信号強度検出回路が検出した受信信号強度に基づいて定まる第２電力値との比較に基づいて、前記方位検出手段による方位検出の精度を判断する方位検出精度判断手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線端末方位探知装置。
3. 請求項２において、
   前記方位検出手段は、前記方位検出精度判断手段による精度判断の前に方位を検出し、
   前記第２信号強度検出回路が検出した受信信号強度を、前記通信用アンテナの指向性を前記方位検出手段が検出した方位に向けた場合の受信信号強度に補正する受信信号強度補正手段をさらに備え、
   前記方位検出精度判断手段は、前記可変指向性アンテナの指向性が前記方位検出手段が検出した方位に向いているときに前記第１信号強度検出回路が検出した受信信号強度に基づいて前記第１電力値を決定し、且つ、前記受信信号強度補正手段で補正した補正後の受信信号強度に基づいて定まる電力値を前記第２電力値として用いることを特徴とする無線端末方位探知装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の無線端末方位探知装置と、前記無線端末とを備えた無線端末方位探知システムであって、
   前記無線端末方位探知装置は、前記指向性制御手段が可変指向性アンテナの指向性を方位検出範囲の全部に渡って変化させるのに要する時間に関連する指向性変化時間情報を無線端末に送信し、
   前記無線端末は、その指向性変化時間情報に基づいて信号の送信時間を決定することを特徴とする無線端末方位探知システム。

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