JP5798599B2 - 無線タグ通信装置及び無線タグ通信プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、非接触で無線タグと通信する無線タグ通信装置及び無線タグ通信プログラムに関する。

近年、無線タグシステムが注目されている。無線タグシステムは、ＩＣチップとアンテナから成る無線タグを物品に取り付け、ＩＣチップ内のメモリに格納されたＩＤ情報を、無線タグ通信装置により非接触で読取るものである。

無線タグを利用したシステムとして、それぞれ個別のＩＤを保持した無線タグを物品に貼付し、それら物品が多数あるエリア内で、無線タグ通信装置を使って特定の無線タグを探索する例がある。

無線タグを探索する方法としては、例えば、特許文献１に記載の無線タグ情報読取り装置が知られている。この無線タグ情報読取り装置は、無線通信手段によって無線タグと通信を行い、対象となる無線タグのタグ識別情報を取得した後、無線タグ通信装置の送信出力を制御し、通信可能範囲を縮小したり拡大したりしながら再度無線通信手段でタグ識別情報の取得を試み、これを繰り返すことで無線タグの存在位置を検出するものである。

しかしながら、特許文献１に記載のように、送信出力の調整により無線タグの位置を検出する方法では、無線タグが数十ｃｍ近傍の範囲にある状態において、無線タグの情報を読取り可能な最小の送信出力に設定した場合でも、無線タグの種類や取り付け環境の影響を受けて、対象の無線タグが直ぐそばにあるにも拘わらず対象とは異なる無線タグの情報を読取ってしまうことがあり、誤った無線タグを対象の無線タグと認識してしまうことがあった。

特開２００７−８８７４３号公報

発明が解決しようとする課題は、探索対象の無線タグとの距離が遠方から近距離に近づいて無線タグを特定するまで、無線タグの探索を補助することができる無線タグ通信装置及び無線タグ通信プログラムを提供することにある。

実施形態に係る無線タグ通信装置は、対象の無線タグを指定して前記無線タグに記憶されたタグ情報を読取る通信部と、前記通信部による前記タグ情報の読取状態を判定する読取状態判定部と、前記読取状態判定部の判定結果に応じて前記無線タグに送信する電波出力を決定する出力調整部と、前記通信部を介して受信した前記無線タグからの応答信号の信号強度を検出する信号強度検出部と、前記通信部の動作モードを、前記出力調整部により前記電波出力を増減しながら前記無線タグと通信する遠距離モードと、前記出力調整部により前記電波出力を固定して、前記信号強度検出部により信号強度を検出しながら前記無線タグと通信する近距離モードとに切り替える制御部と、を備える。

一実施形態に係る無線タグ通信装置の全体を示す斜視図、及びアンテナの断面図。 一実施形態に係る無線タグ通信装置の電気的構成を示すブロック図。 一実施形態における通信部の構成例を示すブロック図。 一実施形態における読取状態判定部の構成を示すブロック図。 一実施形態において無線タグ通信装置が移動したときの通信可能範囲の変化を示す説明図。 一実施形態における無線タグ探索の全体的な動作を示すフローチャート。 無線タグ探索の遠距離モードでの動作を示すフローチャート。 無線タグ探索の近距離モードでの動作を示すフローチャート。 一実施形態に係る表示部での表示画面の一例を示す説明図。 一実施形態に係る表示部での表示状態の変化の一例を示す説明図。 一実施形態に係る表示部での表示状態の変化の他の例を示す説明図。 一実施形態に係る表示部での表示画面の他の例を示す説明図。 第２の実施形態に係る無線タグ通信システムの電気的構成を示すブロック図。

以下、発明を実施するための実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は、第１の実施形態に係る無線タグ通信装置１０を示す斜視図である。無線タグ通信装置１０は、本体１１と、本体１１にアンテナケーブル１２により接続されたアンテナ１３から成る。

本体１１は、使用者が入力する入力キー部１４や、実行する業務、通信装置の状態、或は通信結果などを表示する表示部１５を含む。アンテナ１３は、グリップ１６や筐体１７を有する。グリップ１６は、使用者がアンテナを持つ場合の取っ手である。尚、アンテナ１３と本体１１を連結して一体化した構成にしてもよい。

図１（ｂ）は、アンテナ１３の構成の一例を示す断面図である。アンテナ１３は、板状の誘電体１３１の一方の面に放射器１３２を有し、他方の面に地板（ＧＮＤ）１３３を有する平面パッチアンテナである。アンテナ１３は、一方の面の中心に対して略垂直方向に最大利得Ｍを持つ指向性を有している。この無線タグ通信装置１０は、所定のエリア内に複数ある無線タグのうちの１つを指定して通信を行う。無線タグはＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification)タグとも呼ばれる。

尚、無線タグは、所定のエリアに置かれた商品や機器などの物品に貼付されており、それぞれの無線タグの記憶部には、無線タグを特定するＩＤ情報(タグ情報)が格納されている。無線タグ１１は、以下、単にタグ１１と呼ぶこともある。

図２は、第１の実施形態に係る無線タグ通信装置１０の電気的構成を示すブロック図である。無線タグ通信装置１０は、アンテナ１３と、アンテナ１３を介して無線タグと通信を行う通信部２０と、通信部２０を制御する通信制御部２１を有する。通信制御部２１には、アンテナ１３と無線タグとの通信結果から読取状態を検出し判定する読取状態判定部２２と、判定結果に基づいてアンテナ１３から送信する送信電力を決定する出力調整部２３と、アンテナ１３で受信した無線タグからの応答信号の信号強度を検出する信号強度検出部２４が接続されている。

制御部である通信制御部２１は、出力調整部２３で決定した送信電力に応じた制御信号を通信部２０に伝送すると共に、読取状態や、送信電力、信号強度から、通信部２０の動作モードを後述する遠距離モードと近距離モードとに切り替え制御する。

信号強度検出部２４は、通信部２０に接続され、信号強度演算部２４１と信号強度記憶部２４２を含む。信号強度記憶部２４２は記憶回路により構成され、信号強度を時系列的に記憶する。信号強度演算部２４１は、予め定めた期間の信号強度記憶部２４２に記憶された信号強度から、最大の信号強度と最小の信号強度の差分Ｄｒｓｓｉを算出する。

また通信制御部２１には、入力部２５と、通知部２６が接続されている。入力部２５は、入力キー１４とマウス２５１と無線タグ指定部２５２とを含む。無線タグ指定部２５２は、通信を行う無線タグを指定するものであり、入力キー１４またはマウス２５１によって使用者が入力を行うことにより、無線タグの指定及び閾値の指定が行われる。通知部２６は、表示部１５と音出力部２６１を含み、無線タグの読取状態などを使用者に伝えるため表示部１５に表示する。また音出力部２６１は、無線タグのタグ情報を読取ったときや所定の状態になったときに音を発する。

また無線タグ通信装置１０は、上位機器であるコンピュータなどと通信を行うインターフェース（ＩＦ）部２７と、無線タグ通信装置１０の各部に電源を供給する電源部２８と、無線タグ通信装置１０の各部を制御する全体制御部２９を有する。電源部２８は、バッテリとこのバッテリの充放電を制御する制御回路を含み、電源部２８から各部に電源が供給される。

全体制御部２９は、各部を制御するＣＰＵ２９１を含む。全体制御部２９は、コンピュータを構成するもので、通信制御部２１等の無線タグ通信装置１０の各部を制御して無線タグ通信装置１０の全体を制御する。また全体制御部２９は、ＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)からなる記憶部２９２を有し、記憶部２９２のＲＯＭには、全体制御部２９が使用するプログラムや設定データ等が予め格納されている。ＲＡＭには、全体制御部２９の作用により可変的なデータが一時的に書き込まれる。尚、図を見易くするために、全体制御部２９からの制御ラインを意味する線や矢印は示していない。

図３は、通信部２０の構成を示すブロック図である。通信部２０は無線部３０と質問応答生成検出部４０を有する。無線部３０は、第１端子ａをアンテナ１３に接続した方向性結合器であるサーキュレータ３１を有する。サーキュレータ３１の第２端子ｂは電力増幅部３２の出力端子に接続され、電力増幅部３２の入力端子は振幅変調部３３の出力端子に接続している。またサーキュレータ３１の第３端子ｃは、乗算器３４１、３４２のそれぞれの入力端子に接続されている。乗算器３４１には局部発振器３５からの発振出力が供給され、乗算器３４２には、局部発振器３５の発振出力を９０度移相器３６によって移相した出力が供給される。また振幅変調部３３には、局部発振器３５からの発振出力が供給される。

サーキュレータ３１は、第２端子ｂ、第１端子ａ、第３端子ｃの順序に信号の方向性を有し、第２端子ｂに供給された電力増幅部３２の出力は、第１端子ａからアンテナ１３に供給される。また、第１端子ａに入ってくるアンテナ１３からの受信信号は、第３端子ｃから乗算器３４１、３４２に供給される。電力増幅部３２には、出力調整部２３で決定された送信電力に応じた制御信号が通信制御部２１から供給され、電力増幅部３２の増幅度を増減してアンテナ１３から送信される電力の大きさを変える。これにより、通信制御部２１からの制御信号によって送信電力が適切に設定できる。尚、通信制御部２１または全体制御部２９には、例えばＩＳＯ１８０００−６ type Ｃに準拠したＲＦＩＤタグの通信プロトコル機能が搭載される。

無線タグがバッテリを持たないパッシブタグの場合には、先ず、無変調波を電力増幅部３２で増幅して、サーキュレータ３１を介してアンテナ１３から電磁波を出力して無線タグを起動させる。無線タグにデータを送信する場合には、振幅変調部３３にて、符号化部４４（後述）で符号化した信号を局部発振器３４の出力により振幅変調を行う。

無線タグから信号を受信するときには、無線タグ通信装置１０から無変調搬送波を送信している状態で、無線タグがアンテナ端のインピーダンスを制御(バックスキャッタ)し、これによって反射状態が変わり、これを無線タグ通信装置１０のアンテナ１３で検出する。受信した電磁波信号は、サーキュレータ３１を介して直交復調され、例えば同期クロックを生成して、予め決められたプリアンブルを検出して、データの先頭を検出し、復号して受信データを得る。また、誤り検出符号によって、誤りの有無を検出することもできる。図３に示す構成では、直交復調の同相成分での復調と直交成分での復調のどちらかで誤りがなければ正しくデータを受信したものとする構成になっている。

質問応答生成検出部４０は、乗算器３４１の乗算出力を入力信号としてＩ信号成分を復調するＩ信号成分復調部４１１と、上記乗算器３４２の乗算出力を入力信号としてＱ信号成分を復調するＱ信号成分復調部４１２を有する。Ｉ信号成分復調部４１１とＱ信号成分復調部４１２の出力は、応答信号検出部４２に供給され、応答信号検出部４２はＩ信号成分復調部４１１とＱ信号成分復調部４１２において復調された信号をもとに、無線タグから送信されてきた応答信号を検出する。

また応答信号検出部４２は、質問信号生成部４３を介して符号化部４４に接続される。質問信号生成部４３は、無線タグに送信する質問信号を生成し、符号化部４４は、質問信号生成部４３により生成された質問信号を符号化し、符号化した質問信号を振幅変調部３３に送る。さらに、Ｉ信号成分復調部４１１及びＱ信号成分復調部４１２に入力されるＩ信号成分及びＱ信号成分は、受信信号レベル検出部４５に入力され、受信信号レベル検出部４５は、Ｉ信号成分及びＱ信号成分から受信信号レベルを検出する。

受信信号レベル検出部４５は、Ｉ信号とＱ信号の振幅の大きい方を検出して出力する。あるいは、Ｉ信号とＱ信号は直交しているので、（１）式で示すようにベクトル合成した振幅を検出して出力してもよい。尚、（１）式において、ＩとＱはそれぞれ、Ｉ信号の振幅、Ｑ信号の振幅を示す。

受信信号レベル検出部４５の出力は、信号強度検出部２４に供給される。符号化部４４の出力、すなわち符号化された質問信号は、振幅変調部３３に入力される。振幅変調部３３では、局部発振器３４から入力される発振信号により質問信号を振幅変調し、変調信号である質問信号を電力増幅部３２で電力増幅してサーキュレータ３１からアンテナ１３に送り、無線タグに向けて送信される。

質問信号生成部４３は、生成した質問信号を符号化部４４に送信するとともに、読取状態判定部２２に質問信号を生成したことを示す信号を送信する。また応答信号検出部４２にて得られた応答信号は通知部２６に送られ、無線タグから応答があったことを表示部１５に表示したり、音出力部２６１により音で使用者に通知する。また、応答信号は読取状態判定部２２にも送られる。

図４は、読取状態判定部２２の構成例を示すブロック図である。読取状態判定部２２は、読取判定部２２１、読取状態記憶部２２２、読取状態検出部２２３及び状態比較部２２４を有する。

読取判定部２２１は、通信部２０の応答信号検出部４２からの信号と質問信号生成部４３からの信号を受けて、無線タグの読取りに成功したか否かを判定する。尚、「無線タグの読取り」とは、無線タグに記憶されたタグ情報を読取ることを意味する。読読取状態記憶部２２２は、読取判定部２２１の判定結果を時系列的に記憶する。読取状態検出部２２３は、読取状態記憶部２２２に記憶された読取判定結果から読取状態を検出する。状態比較部２２４は、読取状態検出部２２３の出力を予め設定した読取状態と比較する。読取状態検出部２２３の検出結果は通信制御部２１に送られる。状態比較部２２４は、その比較結果に応じて送信出力を変更する必要があれば、送信電力調整信号が出力調整部２３に送られる。

尚、ここで読取状態とは、所定時間内に無線タグから正しく情報を入手できた回数（読取回数）、或いは読取率、または無線タグの読取りに連続して成功している回数、及び連続して失敗している回数を意味する。この読取状態を、検出読取状態値Ｒで表す。読取状態として、無線タグの読取りに連続して成功している回数、及び連続して失敗している回数を用いる場合には、検出読取状態値Ｒは、無線タグの読取りに連続して成功している場合は正の数を、連続して失敗している場合は負の数を用いる。

次に、無線タグ通信装置１０の無線タグとの通信動作を、図５を参照して説明する。図５は、無線タグ通信装置１０が移動したときの通信可能範囲の変化を示す説明図であり、無線タグＢ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０が混然となっている領域の中で、例えば無線タグＤ８と通信を行う場合を説明する。

尚、無線タグ（Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ１０）には、それぞれのＩＤ情報(タグ情報)が記憶されており、無線タグ通信装置１０は、無線タグを指定する際には、タグ情報を入力部２５から入力する。以下の説明では無線タグを単にタグと呼ぶこともある。

本体１１とアンテナ１３から成る無線タグ通信装置１０は、移動可能なモバイル型であり、使用者は位置Ａから位置Ｂに移りさらに位置Ｃに移動する。使用者が位置Ａにいて、送信電力Ｐ１で無線タグと無線通信できる領域を通信可能領域ＡＰ１で表す。また送信電力Ｐ２で無線タグと無線通信できる領域を通信可能領域ＡＰ２で表す。以下同様に、位置Ｂ，Ｃと送信電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の組み合わせで、各々の場合に無線タグと通信できる通信可能領域をＢＰ２，ＢＰ３、ＣＰ３，ＣＰ４で表示する。また位置Ｃ’と送信電力Ｐ３の組み合わせの場合に無線タグと通信できる通信可能領域をＣＰ３’で表示する。

無線タグ通信装置１０により無線タグＤ８を探索する際の動作を、図６のフローチャートに示す。まず位置Ａにいる使用者が、入力部２５の入力キー１４を操作することにより無線タグ指定部２５２で無線タグＤ８を指定する。

使用者は、位置Ａにおいて、送信電力Ｐ１で無線タグＤ８の探索及びこの無線タグからの情報の読取りを開始する。この場合の通信可能領域ＡＰ１は太い実線で示す領域であり、探索及び情報の読取りを開始する領域は十分広い範囲となるよう、送信電力を大きくする（電力Ｐ１）。

図６の動作（Act.）Ａ０では、探索対象の無線タグのＩＤと送信電力の初期値Ｐ１を設定する。この場合の通信可能領域ＡＰ１には、無線タグＤ８が入っており、使用者は本体１１とアンテナ１３を少し動かすことで無線タグＤ８から情報を読取ることができる。次の動作Ａ１では、探索モードを遠距離モードにして無線タグの探索を行い、動作Ａ２では、探索モードを近距離モードに変更して無線タグの探索を行う。

遠距離モードＡ１について、図７を参照して説明する。図７は、無線タグ探索の遠距離モードでの動作を示すフローチャートであり、動作Ａ１１で、無線タグの読取りを行う。動作Ａ１２では、読取状態を読取状態判定部２２の読取状態検出部２２３で検出する。

動作Ａ１３では、読取判定部２２１で判定された無線タグの読取りに成功したか否かの結果を判定し、読取りに成功した場合は、動作Ａ１４において、通知部２６によって無線タグの読取りに成功したことを示す通知を行い、また信号強度検出部２４で無線タグからの応答信号のレベルを検出する。通知は、例えば、音出力部２６１よりビープ音を出力する。

次に動作Ａ１５では、検出読取状態値Ｒが第１の閾値ａ（第１の読取状態値）より大きいか否かの比較を、読取状態判定部２２の状態比較部２２４で行う。状態比較部４４で読取状態（検出読取状態値Ｒ）と閾値ａを比較し、検出読取状態値Ｒが閾値ａを超えていない場合（動作Ａ１５の判断がＮＯの場合）には、動作Ａ１１に戻り、読取状態が閾値ａを超えている場合（動作Ａ１５の判断がＹＥＳの場合）には、読取状態が良好と判断し、動作Ａ１６へ進む。

使用者が位置Ａで矢印５１の方向にアンテナ１３を向けている場合には、図５に示すように、探索対象の無線タグＤ８は通信可能領域ＡＰ１に入っており通信状態は良好となる。

検出読取状態値Ｒが、閾値ａより大きいときには、動作Ａ１６において、モード切替条件Ａを満たしているか否かが通信制御部２１で判定される。動作Ａ１６において、モード切替条件Ａを達成してない場合（動作Ａ１６の判断がＮＯの場合）には、動作Ａ１７において、読取状態判定部２２から出力調整部２３へ送信電力調整信号を送り、送信電力を１ステップ下げる。そして、動作Ａ１１に戻る。

一方、動作Ａ１３において、読取りが失敗したと判定された場合（動作Ａ１３の判断がＮＯの場合）は、動作Ａ１８に移り、読取状態検出部２２の状態比較部４４は、検出読取状態値Ｒが第２の閾値ｂ（第２の読取状態値）より小さいか否かの比較を行う。ここで、閾値ｂは閾値ａより小さい値とする。

動作Ａ１８において、検出読取状態値Ｒが閾値ｂより小さいとき（動作Ａ１８の判断がＹＥＳのとき）には、動作Ａ１９において、読取状態判定部２２から出力調整部２３へ送信電力調整信号を送り、送信電力を１ステップ上げ、動作Ａ１１に戻る。検出読取状態値Ｒが、閾値ｂより小さくなるのは、例えば図５において使用者が位置Ｃ′の位置に移動して、無線タグＤ８とまったく通信できなくなったときなどに生ずる。また、動作Ａ１８において、検出読取状態値Ｒが閾値ｂよりも大きいとき（動作Ａ１８の判断がＮＯの場合）には、動作Ａ１１に戻る。

また、動作Ａ１６において、モード切替条件Ａを満たしている場合（動作Ａ１６の判断がＹＥＳの場合）は、近距離モードに移行し、通知部２６より近距離モードに移行したことを示す通知を行う。通知は、例えば表示部１５に近距離モードに移行したことを示す文字や画像を表示する。または、音出力部２６１からブザーなどの音を出力する。

近距離モードに切り替わるモード切替条件Ａとしては、下記の（１）〜（４）の４つの条件が挙げられる。

（１）現在の送信電力値Ｐと予め定められた送信電力値Ｐminを比較し、同じ値であるとき。尚、送信電力値Ｐminは５０ｃｍ程度離れた無線タグをほぼ確実に読取ることができる出力に設定する。
（２）条件（１）を満たし検出読取状態値Ｒが第３の閾値ｃ以上であるとき。（閾値ｂ，ｃの関係は、ｃ＞ｂである）。
（３）信号強度検出部２１により検出された応答信号のレベルが第４の閾値ｄ以上であるとき。尚、第４の閾値ｄは５０ｃｍ程度離れた無線タグを読取った際の応答信号レベルに設定することが望ましい。
（４）信号強度検出部２１の信号強度演算部２４１で算出されたＤｒｓｓｉが第５の閾値ｅ以下であるとき。尚、第５の閾値ｅは無線タグから数ｍ以上離れた状態でのＤｒｓｓｉと比較し、十分小さい値に設定することが望ましい。

通信制御部２１は上記いずれかの条件を満たした場合に、モード切替条件Ａを満たしたと判定する。或いは、上記（１）〜（４）の条件のうちの１つを設定しておき、設定した条件を満たした場合にモード切替条件Ａを満たしたと判定する。

上記のように設定することで、無線タグの周囲にある物品などからの反射の影響を抑えることができ、且つ無線タグを読取ることができる十分な送信電力であるため、後述する近距離モードでの周囲環境の影響による応答信号レベルの変動を抑えることができ、さらに安定した読取りが可能となる。

このようにして、位置Ａにおいて、最初送信電力Ｐ１で信号が送信され、読取状態が良好な場合には、徐々に送信電力を下げていく。そして、送信電力が小さくなり、検出読取状態値Ｒが閾値ｂよりも小さい場合には、送信電力を１ステップ上げる。したがって、位置Ａで最初の送信電力Ｐ１を送信するときには、通信可能領域はＡＰ１であるが、徐々に送信電力が小さくされ、通信可能領域は無線タグＤ８に送信電力が適度に届く通信可能領域ＡＰ２（このときの送信電力はＰ２）となる。

図５において、使用者が矢印５１に従って位置Ｂに移動すると、通信可能領域はＢＰ２となる。位置Ｂは、無線タグＤ８に近づいているから先の送信電力Ｐ２で送信すれば当然、無線タグＤ８よりも遠くまでをカバーすることになる。図５において通信可能領域ＢＰ２がこのことを表している。

この状態から、図７のフローチャートで動作Ａ１１から動作させると、読取状態が良好であり、動作Ａ１６でモード切替条件Ａを満たさない限り動作Ａ１２〜Ａ１７に行き、更に動作Ａ１１に戻るので、送信電力は小さくなる。反面、第２の閾値ｂより検出読取状態値Ｒが小さくなる（読取状態が悪くなる）と、送信電力を１ステップ上げる（動作Ａ１３→Ａ１８→Ａ１９→Ａ１１）ので、送信電力はＰ３となり、通信可能領域は位置Ｂから辛うじて無線タグＤ８に電波が届くＢＰ３になる。

更に、使用者が矢印５２にしたがって位置Ｃに移動し、この位置から送信電力Ｐ３で無線タグＤ８の探索を継続する。このときの通信可能領域は、ＣＰ３である。この位置Ｃにおいても同様にして送信電力を１ステップずつ下げていき、無線タグＤ８に辛うじて送信電波が届く送信電力Ｐ４となり、通信可能領域がＣＰ４となる。こうして、本体１１とアンテナ１３を有する無線タグ通信装置１０を携えて無線タグＤ８に近づいていくと、無線タグとの通信が可能な範囲で送信電力を小さくすることができる。

動作Ａ１４では、読取成功の通知の他に、送信電力の増減を通知してもよい。例えば、表示部１５の表示画面上に現在の送信電力値を表示したり、送信電力が増減された際に音出力部２６１からブザーなどの音を出力する。また、読取成功に伴い、音出力部２６１からビープ音などの音を出力する場合は、送信電力に応じて音の出力回数を変更したり、音程を変更してもよく、例えば、送信電力が小さい程、音程を高くする。

上述したように、無線タグとの通信状態はビープ音などを発したり、或いは示部１５に表示されるため、使用者は探索対象の無線タグの方向を検出することができる。使用者が位置Ａに留まった状態では、図７のフローチャートにより、送信電力が下がっていくため、送信電力がＰ２になると読取状態が閾値ａ以下になるが、使用者が、検出した方向に進んでいけば、図５に示す位置Ｂ、位置Ｃを通って、読取状態良好のまま探索対象の無線タグＤ８の近傍に辿り着くことができる。そして、モード切替条件Ａを満たすと近距離モードに切り替わる。

また、使用者が無線タグを検出した方向に向かって動くのよりも、出力調整部２３が送信電力を下げるのが早い場合には、読取状態は閾値aを超えない。読取状態が第１の閾値ａ以下で第２の閾値ｂ以上の場合には、送信電力は変わらない。したがって、使用者が位置Ａに留まっている場合には、送信出力を維持することになる。

また、使用者が探索対象の無線タグＤ８の方向とは異なる方向（例えば矢印５３）に進んでしまうこともある。使用者が図５に示すように位置Ｃ'に行った場合には、読取状態は第２の閾値ｂを下回ってしまう。読取状態がこの閾値ｂを下回った場合には、読取状態判定部２２は、探索対象の無線タグＤ８を見失ったと判断し、出力調整部２３が送信電力を１ステップ上げ、通信可能範囲を広げる。

読取状態に応じて送信電力を増減することで、使用者は対象の無線タグＤ８に近づくことができる。そして、探索のモードが遠距離モードから近距離モードに切り替わり、無線タグＤ８の特定を行う。

次に、近距離モードの動作について、図８を用いて説明する。図８は、無線タグ探索の近距離モードでの動作を示すフローチャートである。

動作Ａ２１では無線タグの読取りを行い、動作Ａ２２では、読取状態判定部２２の読取状態検出部２２３で無線タグの読取状態を検出する。次に動作Ａ２３では、読取判定部２２１での判定結果（無線タグの読取りに成功したか否か）を判定する。読取りに成功した場合（動作Ａ２３の判定がＹＥＳの場合）は、動作Ａ２４において、信号強度検出部２４で無線タグからの応答信号のレベルを検出する。

次に動作Ａ２５では、読取りに成功した旨を伝える通知と、信号強度検出部２４で検出した応答信号のレベルに応じた通知を通知部２６にて行う。通知は、表示部１５に表示したり、音出力部２６１から音を出力する。例えば、読取りに成功した場合には、音出力部２６１からビープ音を出力し、表示部１５の表示画面上に応答信号レベルを表示する。応答信号レベルの表示は、数値の表示の他に、レベルメーターや、レベルに応じた円などの図形の表示が考えられる。また、応答信号レベルに応じて、読取成功を示すビープ音を鳴らす回数や音程を変更することが考えられる。

一方、動作Ａ２３で読取に失敗したと判定された場合（動作Ａ２３の判定がＮＯの場合）には、動作Ａ２６に移行し、状態比較部２２４によって検出読取状態値Ｒが第６の閾値ｆ（閾値ｆ＜閾値ａ）より小さいか否かの比較を行う。比較の結果、検出読取状態値Ｒが閾値ｆより小さい場合（動作Ａ２６の判定がＹＥＳの場合）は、読取状態が悪いと判断され、遠距離モードに戻る。これは、使用者が対象の無線タグＤ８とは異なる方向に移動してしまった場合であり、例えば、図５の位置Ｃから位置Ｃ’に移動した場合に当たる。

近距離モードでは、送信電力は固定のため、無線タグＤ８を読取ることができず、そのため応答信号レベルの検出も行えない。このような場合には、検出読取状態値Ｒが閾値ｆより小さくなり、遠距離モードに戻り、図７の動作Ａ１９で送信電力を上げることで、読取りが可能となる。そして、再度モード切替条件Ａを満たした場合に近距離モードに戻る。

一方、検出読取状態値Ｒが閾値ｆ以上の場合（動作Ａ２６の判定がＮＯの場合）は、動作Ａ２１に戻り、使用者がタグを特定できるまで、動作Ａ２１〜Ａ２５を繰り返す。

上述したように、近距離モードでは、対象の無線タグＤ８の読取りに成功した場合に、読取成功の通知に加えて、応答信号レベルに応じた通知が行われる。例えば、応答信号レベルが表示部１５の表示画面上に数値として表示される場合には、使用者は数値が大きくなる方向に進むことで、対象の無線タグＤ８の極近傍に辿り着くことができ、容易に無線タグを特定することができる。

このように、無線タグの探索開始直後は探索モードを遠距離モードとし、無線タグの読取状態に応じて送信電力を増減することで、通信可能範囲を制御する。送信電力の初期値Ｐ１を大きな値とすることで、使用者は無線タグから数ｍ以上離れた地点から、読取成功の通知などを頼りに対象の無線タグの方向を知ることができ、対象の無線タグに近づくことができる。

そして、モード切替条件Ａを満たした場合には、探索モードが近距離モードに変更され、応答信号レベルに応じた通知が行われる。この際、遠距離モードにより対象の無線タグの近傍（数十ｃｍ程度）に近づいており、また送信電力が下げられて必要以上に大きな電力ではないため、周囲環境の影響による応答信号レベルの変動が小さく、応答信号レベルの強い方向を容易に探すことができる。これにより、使用者は容易に対象の無線タグの特定を行うことができる。

ここで、近距離モードにおいて送信電力を固定する理由を述べる。即ち、近距離モード時に送信出力を固定することにより、安定して無線タグのタグ情報を読取ることができ、無線タグからの応答信号の強度（RSSI）の検出を行うことができる。近距離モードでの固定の送信出力を、例えば無線タグとの距離が５０cm程度のときに安定して読取れる出力に設定すると、無線タグに近づく（又はアンテナが無線タグの方向に向く）につれて、応答信号の強度が高くなり、ユーザが無線タグに近づいていることを認識できる。

また、タグの種類や取付け環境が異なり、無線タグを読取りにくい場合でも、近距離モードでの送信出力は、無線タグを読取れる最小出力よりも高く設定されるため、タグを読取りやすく応答信号の強度を検出できる。但し、非常に読取りにくい無線タグは除く。逆に読取りやすい場合は、無線タグを読取れる範囲が広くなるが、探索開始時よりも十分に範囲を絞り込むことができ、応答信号の強度（RSSI）を頼りにタグの特定を行うことができる。

一方で、近距離モードにおいても、遠距離モードと同様に送信出力を下げると、送信出力に合わせてユーザがタグに近づく必要があり（近づかないとタグが読めない）、遠距離モードと変わらなくなってしまう。また、ある値まで送信出力を下げると、無線タグに近づいてもタグを読取れなくなってしまい、応答信号の強度（RSSI）を取得できなくなる。その際に、送信出力を増減制御すると、タグを読取れる（そのときのRSSIはXXとする）場合と、読取れない場合の繰り返しとなり、応答信号の強度（RSSI）は、「XX」か「未検出」の繰り返しとなる。そのため、無線タグの特定が行えなくなる。したがって、近距離モード時には送信出力を固定にしている。

次に、探索動作中に表示部１５に表示する画面について説明する。図９Ａは表示部１５に表示する探索動作中の表示画面の一例である。表示画面には、本体１１と対象の無線タグとの相対距離、及び応答信号レベルに相当する情報を表示する探索補助画像６１と、対象の無線タグのＩＤ情報を表示するタグＩＤ画像６２が表示されている。探索補助画像６１は、相対距離及び応答信号レベルの強さを表す目盛６３と、目盛６３の中心に表示され、本体１１を表す自己位置画像６４と、対象の無線タグを表すタグ画像６５とで構成されている。目盛６３の同心円の半径は本体１１と対象の無線タグの相対距離を示している。

図９Ａは、探索を開始し、対象の無線タグを読取った際の表示画面である。探索開始直後の探索モードは、遠距離モードであり、相対距離は送信電力などから算出する。探索開始直後は、タグ画像６５は目盛６３の中心から離れた位置に表示され、図８の動作Ａ１７で送信出力が下げられる毎に、タグ画像６５の表示位置は目盛６３の中心に近づく。

図９Ｂは、図８の動作Ａ１６でモード切替条件Ａを満たす直前の表示画面である。タグ画像６５は、自己位置画像６４に重なり、対象の無線タグの近傍に近づいたことを意味する。ここで、モード切替条件Ａを満たすと探索モードが近距離モードに切り替えられる。

図９Ｃは、近距離モード時の表示画面である。タグ画像６５は目盛６３の中心に表示され、応答信号レベルの強さに応じて、その大きさ（半径）が大きくなる。タグ画像６５の同心円の半径は応答信号レベルの強さを示している。

図９Ｂ、図９Ｃの表示により、無線タグ通信装置１０の使用者は、遠距離モード時はタグ画像６５の表示位置から、対象の無線タグに近づいているか、又は遠ざかっていることを認識することができる。近距離モード時では、タグ画像６５の大きさで応答信号レベルの強さを認識することができ、タグ画像６５が大きくなる方向に対象の無線タグがあると認識することができる。

図９Ａ〜図９Ｃは、本体１１と対象の無線タグとの相対距離と、応答信号レベルの強さを１つの表示領域に表示しているが、相対距離表示と応答信号レベルの強さを別々に表示してもよい。

図１０は、表示部１５での表示画面の他の例を示す説明図であり、相対距離表示と応答信号レベルの強さを別々に表示する表示画面の一例を示す。表示画面には、応答信号レベルを表す応答信号レベル画像７１と、対象とする無線タグのＩＤ情報を表示するタグ画像７２と、相対距離を表すレベルメーター７３とが表示されている。

応答信号レベル画像７１は、目盛７３と応答信号レベルの強さを表す円７４とで構成されている。円７４は応答信号レベルが強いほど、半径が大きくなる。レベルメーター７３のバー７５の長さは相対距離であり、長いほど本体１１と対象の無線タグとの相対距離が近いこと示している。

無線タグ通信装置１０の使用者は、遠距離モード時には、レベルメーター７３で相対距離を確認し、近距離モード時には、応答信号レベル画像７１を確認することで、対象とする無線タグとの距離や無線タグの方向を知ることができる。

以上述べたように、第１の実施形態によれば、探索対象となっている無線タグとの距離が数ｍ以上離れた遠方から、無線タグを特定するまで、無線タグの探索を補助することができる無線タグ通信装置が得られる。

尚、第１の実施形態では、図１（ａ）に示すように、本体１１とこの本体１１にアンテナケーブル１２により接続されたアンテナ１３から成る無線タグ通信装置１０を説明したが、図２の通信部２０の機能のみを備えアンテナ１３に接続された本体１１と、図２のアンテナ１３と通信部２０を除いた機能を備えたコントローラとで構成しても良い。

コントローラとしては、パーソナルコンピュータやスマートフォンなどの携帯端末が挙げられる。また、本体１１とコントローラの接続はＬＡＮケーブルやＵＳＢケーブルによる有線接続や、無線ＬＡＮやBluetooth（登録商標）による無線接続が挙げられる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態に係る無線タグ通信装置について説明する。

図１１は、第２の実施形態に係る無線タグ通信システムのブロック図である。無線タグ通信システムは、無線タグ通信装置１０と上位機器（サーバ）１００とで構成した例である。図２と機能的に同じ部分には同一符号を付している。

無線タグ通信装置１０は、アンテナ１３、通信部２０、通信制御部２１、入力部２５、通知部２６、電源部２８を備える。一方、上位機器１００は、全体制御部２９、読取状態判定部２２、出力調整部２３、信号強度検出部２４を備える。信号強度検出部２４は信号強度演算部２４１と信号強度記憶部２４２を含む。全体制御部２９は、ＣＰＵ２９１を含む。

全体制御部２９は、コンピュータを構成するもので、上位機器１００本体の動作を制御するとともに、通信制御部２１等の無線タグ通信装置１０の各部を制御して無線タグ通信装置１０の全体を制御する。また全体制御部２９は、ＲＯＭとＲＡＭからなる記憶部２９２を有し、記憶部２９２のＲＯＭには、全体制御部２９が使用するプログラムや設定データ等が予め格納されている。ＲＡＭには、全体制御部２９の作用により可変的なデータが一時的に書き込まれる。

上位機器１００と無線タグ通信装置１０は、インターフェース部（Ｉ／Ｆ部）２７１，２７２を有し、Ｉ／Ｆ部２７１，２７２は、通信回線８０を介して接続され、無線タグ通信装置１０と上位機器１００との間の通信を行う。通信回線８０は有線、無線を問わない。

上位機器１００の信号強度記憶部２４２には、無線タグ通信装置２０の通信部１０から送信されたタグを読取った際の応答信号強度が格納される。信号強度演算部２４１は、予め定めた期間の信号強度記憶部２４２に記憶された信号強度から、最大の信号強度と最小の信号強度の差分Ｄｒｓｓｉを算出し、算出結果を通信制御部２１に送信する。読取状態判定部２２は、通信部２０から送信されたタグ読取情報に基づいて読取状態を検出し、検出結果を通信制御部２１に送信する。また読取状態判定部２２は、読取状態から出力調整が必要と判定した場合には、送信電力調整信号を出力調整部２３に送信する。出力調整部２３は、送信電力調整信号から送信電力を決定し、送信電力情報を通信制御部２１に送信する。

通信制御部２１は、無線タグの読取状態や送信電力、信号強度から、遠距離モード機能と近距離モード機能とを切り替え、通信部２０を制御する。また出力調整部２３で決定した送信電力に応じた制御信号を通信部２０に伝送する。

図１１の無線タグ通信システムの基本的な動作は、図２と同様であるが、無線タグ通信装置１０の制御や無線タグの読取情報の記憶や、読取った情報の演算などは上位機器側で行い、演算結果をタグ通信装置１０にて表示処理するようにしたものである。

また上位機器１００として、サーバを例に説明したが、上位機器１００は、サーバ以外にノート型のパーソナルコンピュータ、スマートフォン（多機能携帯電話）、タブレット端末などで構成することもできる。

第２の実施形態においても、探索対象となっている無線タグとの距離が数ｍ以上離れた遠方から、無線タグを特定するまで、無線タグの探索を補助することができる。

尚、本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…無線タグ通信装置
１１…本体
１３…アンテナ
２０…通信部
２１…通信制御部
２２…読取状態判定部
２３…出力調整部
２４…信号強度検出部
２５…入力部
２６…通知部
２７，２７１，２７２…インターフェース（Ｉ／Ｆ）部
２８…電源部
２９…全体制御部（ＣＰＵ）
２２１…読取判定部
２２２…読取状態記憶部
２２３…読取状態検出部
２２４…状態比較部
１００…上位機器

Claims (6)

1. 無線タグと通信する無線タグ通信装置であって、
   対象の無線タグを指定して前記無線タグに記憶されたタグ情報を読取る通信部と、
   前記通信部による前記タグ情報の読取状態を判定する読取状態判定部と、
   前記読取状態判定部の判定結果に応じて前記無線タグに送信する電波出力を決定する出力調整部と、
   前記通信部を介して受信した前記無線タグからの応答信号の信号強度を検出する信号強度検出部と、
   前記通信部の動作モードを、前記出力調整部により前記電波出力を増減しながら前記無線タグと通信する遠距離モードと、前記出力調整部により前記電波出力を固定して、前記信号強度検出部により信号強度を検出しながら前記無線タグと通信する近距離モードとに切り替える制御部と、
   を備えた無線タグ通信装置。
2. 通知部を備え、前記近距離モードにおいて、前記信号強度検出部により検出した信号強度に応じて前記無線タグの読取状態を前記通知部から通知する請求項１記載の無線タグ通信装置。
3. 前記制御部は、前記出力調整部により決定した電波出力が予め設定した閾値になった場合に、前記遠距離モードから前記近距離モードに切り替える請求項１又は２記載の無線タグ通信装置。
4. 前記制御部は、前記遠距離モードにおいても前記無線タグからの応答信号の信号強度を検出し、前記信号強度検出部による信号強度が予め設定した閾値より大きくなった場合に、前記遠距離モードから前記近距離モードに切り替える請求項１乃至３のいずれか１項記載の無線タグ通信装置。
5. 前記信号強度検出部で検出した信号強度を記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記遠距離モードにおいても前記無線タグからの応答信号の信号強度を検出し、前記記憶部に記憶された所定の期間の信号強度の差が予め設定した値以下になった場合に、前記遠距離モードから前記近距離モードに切り替える請求項１乃至４のいずれか１項記載の無線タグ通信装置。
6. 無線タグと通信し、前記無線タグに記憶されたタグ情報を読取って処理するプログラムであって、コンピュータに、
   対象の無線タグを指定して前記無線タグに記憶されたタグ情報を読取る通信機能と、
   前記タグ情報の読取状態を判定する読取状態判定機能と、
   前記読取状態の判定結果に応じて前記無線タグに送信する電波出力を決定する出力調整機能と、
   前記無線タグからの応答信号の信号強度を検出する信号強度検出機能と、
   前記通信機能での読取り動作モードを、前記電波出力を増減しながら前記無線タグと通信する遠距離モードと、前記電波出力を固定して、前記応答信号の信号強度を検出しながら前記無線タグと通信する近距離モードとに切り替える制御機能と、
   を実現させるための無線タグ通信プログラム。

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