JP6167302B2 - 移動体検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体が装着するＩＣタグから受信した無線信号に基づいて移動体を検知する移動体検知装置に関する。

特許文献１には、競技者が装着する発信器から送信された固有番号信号を、ゴールラインにおいてレシーバが受信して、スタートからの時間（タイム）を測定する装置が開示されている。このような装置では、同時期に多数の競技者がゴールラインに到達すると、各競技者が装着する発信器から送信される固有番号信号が重なり合って、それらの識別を行えない場合がある。そのため、発信器が固有番号信号を１回だけ発信するのではなく、複数回に渡って発信することで、レシーバでの固有番号の読み取り不能、即ち、取りこぼしを回避しようとしている。

特開平８−５７１０４号公報

しかしながら、測定されるタイムは、固有番号信号を受信できた時点で計時されるため、固有番号信号に重なると、レシーバは送信された固有番号信号をとりこぼしが生じる。この場合、発信器からの２回目以降の発信タイミングでの固有番号信号を受信することになり、測定されるタイムが実際よりも幾分遅れてしまうという問題があった。

また、固有番号信号の受信によるタイムの計測を、そもそも制限のある範囲内（トリガ信号が送信される幅の狭い範囲内）にて、全て行わなければならない。このため、多数の固有番号信号の重なると、発信器から複数回の送信が行われたとしても、レシーバでは固有番号信号の取りこぼしが生じてしまうという問題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するために、本発明の移動体検知装置は、無線通信により移動する移動体を、確実に検知することを可能とする移動体検知装置を提供することを目的とする。

本発明の移動体検知装置は、ＩＣタグから出力される無線信号を受信するアンテナ部であって、移動体の移動方向である第１の方向に略直交する第２の方向の幅が、第２の方向に２つの移動体が密接して並んだ場合に２つの移動体に取り付けられたそれぞれのＩＣタグの間隔よりも小さい平面状の複数のアンテナが、前記第２の方向に少なくとも１列に列状に配置されるアンテナ部と、前記アンテナ部を制御して前記ＩＣタグから情報を読み取る制御部と、前記アンテナ部が前記ＩＣタグから前記無線信号を受信する第１の時間を取得する計時部と、前記アンテナ部の複数のアンテナのうちいずれのアンテナによって前記第１の時間に前記無線信号が受信されるのかに応じて特定される第１の位置と、前記取得される第１の時間とに基づいて、所定の第２の時間から前記移動体が所定の計測地点を通過するまでの走行時間を取得する処理部とを備える。

この構成により、各アンテナは一つ以上のＩＣタグと交信しないので、確実にＩＣタグ、即ち、移動する移動体を検知できる。

また、本発明の移動体検知装置は、前記制御部は、所定の読出時間を要する前記ＩＣタグからの情報の読み出しを連続して行い、前記アンテナ部の複数のアンテナのそれぞれの前記第１の方向の長さは、前記読出時間の間に移動体が移動する距離の２倍以上であることを特徴とする。

この構成により、アンテナの移動体の進行方向の幅を充分に長くすることで、無線通信の交信時間を充分に確保でき、確実にＩＣタグ、即ち、移動する移動体を検知できる。

また、本発明の移動体検知装置は、前記制御部は、所定の読出時間を要する前記ＩＣタグから情報の読み出しを、前記アンテナ部の複数のアンテナのうちお互いに隣接するアンテナ同士が同時には行わないように交互に連続して行い、前記アンテナ部の複数のアンテナのそれぞれの前記第１の方向の長さは、前記読出時間の間に移動体が移動する距離の３倍以上であることを特徴とする。

この構成のより、アンテナの移動体の進行方向の幅を充分に長くするで、無線通信の交信時間を充分に確保でき、確実にＩＣタグ、即ち、移動する移動体を検知できる。

本発明によれば、移動する移動体を無線通信により、確実に検知することができる。

実施形態１の移動体検知装置の概要を示す図 実施形態１の移動体検知装置の構成を示す図 実施形態１のアンテナ部が２列状の構成を示す図 実施形態１のアンテナの幅を説明する図 実施形態１の計測マットの走行レーンへの設置状態の一例を示す図 実施形態２の連続読み取り動作を説明する図 実施形態３の間欠読み取り動作を説明する図 実施形態４の移動体検知装置の構成を示す図

本発明の実施形態１について図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態１の移動体検知装置の概要を示す図である。ここでは移動体を人として説明をする。

移動体検知装置は、走者のランニング時の走行時間を計測するための装置として使用できる。移動体検知装置は、例えば、学校の校庭等に配置されて使用される。移動体検知装置は、電子ピストル１００、計測マット２００、ＩＣタグ３００等を有する。

図２は、本実施形態１の移動体検知装置の構成を示す図である。計測マット２００は、アンテナ部２１０、計時部２２０、処理部２３０、無線部２４０を備える。

図３はアンテナ部２１０の構成を示す図である。アンテナ部２１０は平面状のアンテナ２１１と制御部２１２とを備える。アンテナ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆは、それぞれ、平面状のアンテナである。図３では、アンテナは６つの例を示すが、アンテナの数は６つに限られず、いくつであってもよい。制御部２１２は、それぞれのアンテナのＯＮ／ＯＦＦを制御して前記ＩＣタグ３００から情報を読み取る。

移動体検知装置の動作について説明する。

移動体検知装置において、電子ピストル１００は引き金を引かれると、スタートを示す無線信号を出力する。無線部２４０がこの無線信号を受信すると、計時部２２０が計時を開始する。ＩＣタグ３００は走者の靴には装着される。ＩＣタグ３００は、それぞれ固有の識別信号を無線にて出力する。走者の靴が計測マット２００上に到着すると、制御部２１２はアンテナ２１１を通してＩＣタグ３００との通信を行う。ＩＣタグから送信される固有識別番号により、そのＩＣタグが装着されている靴を履いている走者が特定される。同時に、計時部は、ＩＣタグから送信される固有識別信号を受信した時刻に基づいて、走者が計測マット２００上を通過した時間を取得する。処理部２３０は、取得された通過時間に基づいて、各走者（ＩＣタグ）毎に、所定の計測地点を通過するまでの走行時間を算出する。

図４は、アンテナ２１１の幅を示す図である。図４は、アンテナと移動体を上から見た図である。アンテナ部２１０のアンテナは列状に配置される。図中のＡａからＡｆは、アンテナ部２１０の複数のアンテナ２１１ａから２１１ｆのそれぞれのアンテナの幅を示す。図中のＢは、２つの移動体が密接して並んだ場合に２つの移動体に取り付けられたそれぞれのＩＣタグの間隔を示す。図４に示すように、実施形態１において、アンテナ部２１０の各アンテナの幅ＡａからＡｆは、いずれもＢ以下とする。これにより、列状に配置されたアンテナ部２１０の中のアンテナ２１１ａからアンテナ２１１ｆのいずれか１つの上部に、複数の移動体に装着されたＩＣタグが同時に到達することはない。左右の靴に１つずつＩＣタグが装着され、人が走る場合、左右の靴に装着された２つＩＣタグが、アンテナ２１１ａからアンテナ２１１ｆのいずれか１つの上部に同時に到着することもない。このため、移動体に装着されたＩＣタグ３００は確実にアンテナ部２１０検知されることになる。

図５は、ゴールライン近辺でのアンテナの設置を示す図である。例えば、アンテナ部２１０は、２つのアンテナ列２１０Ｒとアンテナ列２１０Ｆとを備える。アンテナ列２１０Ｒとアンテナ列２１０Ｆの中間の位置がゴールラインと一致するように、計測マット２００が配置される。処理部２３０は、走者の靴に装着されたＩＣタグの無線信号を受信したアンテナ２１１を含むアンテナ列に応じて、計測した時間を補正する。

具体的には、処理部２３０は、ＩＣタグ３００からの信号がスタートラインに近い方のアンテナ列２１０Ｆで受信されたときは、以下の式１に従って、補正後の計測時間Ｔａを求める。

（式１）
Ｔａ＝Ｔ＋（Ｔ×Ｌ１）／（Ｌｓｇ−Ｌ１）
ここで、Ｔは実計測時間を表し、Ｌｓｇはスタートラインからゴールラインまでの距離を表し、Ｌ１はゴールラインからアンテナ列２１０Ｆの中心位置までの走行レーン方向の距離を表す。

これに対し、ＩＣタグ３００からの無線信号がスタートラインから遠い方のアンテナ列２１０Ｒで受信されたときは、処理部２３０は、以下の式２に従って、補正後の計測時間Ｔａを求める。

（式２）
Ｔａ＝Ｔ−（Ｔ×Ｌ２）／（Ｌｓｇ＋Ｌ２）
ここで、Ｌ２はゴールラインからアンテナ列２１０Ｆの中心位置までの走行レーン方向
の距離を表す。アンテナ列２１０Ｒとアンテナ列２１０Ｆの中間の位置がゴールラインと一致する場合には、Ｌ１＝Ｌ２である。この場合、Ｌ１、Ｌ２は、アンテナ列２１０Ｒの中心位置とアンテナ列２１０Ｆの中心位置との間の距離の半分である。

ＩＣタグ３００からの信号が両方のアンテナ列２１０Ｆ、２１０Ｒで受信されたときは、処理部２３０は、スタートラインから近い方のアンテナ列２１０Ｆでの実計測時間を（式１）に適用して、補正後の計測時間Ｔａを求めてもよいし、スタートラインから遠い方のアンテナ列２１０Ｒでの実計測時間を（式２）に適用して、補正後の計測時間Ｔａを求めてもよい。また、スタートラインから近い方のアンテナ列２１０Ｆでの実計測時間をＴf、スタートラインから遠い方のアンテナ列２１０Ｒでの実計測時間をＴr、として、補正後の時間Ｔaを、以下の式３に従って求めるてもよい。

（式３）
Ｔa ＝ （Ｔf + Ｔr）／２
このように計測時間を補正することにより、ゴールラインを挟んでその前後に２列にアンテナ部２１０を配置した場合にも、計測誤差を少なくすることができる。

以上説明したように、本実施形態１において、列状のアンテナ部２１０の各アンテナ２１１の幅は、図４に示すような構成とした。即ち、各アンテナ部の幅は２つの移動体が密接して並んだ場合に２つの移動体に取り付けられたそれぞれのＩＣタグの間隔Ｂ以下に構成した。
これにより、列状の一つのアンテナ２１１の上部には、複数の移動体に装着されたＩＣタグが同時に到着することがなくなり、アンテナ２１１は移動体に装着されたＩＣタグ３００を確実に検知することができる。

また、実施形態１では、アンテナ部２１０の２つのアンテナ列の中間の位置がゴールラインと一致するように、計測マット２００が配置される。そして、処理部２３０は、無線信号を受信したアンテナ２１１が含まれるアンテナ列に基づいて、計測した時間を補正する。なお、アンテナ部２１０の２つのアンテナ列の中間の位置はゴールラインと一致しなくてもよい。この場合、処理部２３０は、２つのアンテナ列のそれぞれの中心位置とゴールラインとの距離に応じて、計測した時間を補正すればよい。

また、実施形態１では、アンテナ部２１０に２つのアンテナ列を設けた例について説明した。アンテナ列の数は２つに限られず、１列であってもよいし、３列以上であってもよい。また、この場合、処理部２３０は、各アンテナ列の中心位置とゴールラインとの距離に応じて、計測した時間を補正すればよい。
（実施形態２）
実施形態２において、各アンテナ部２１０は、前述の図３に示すように、列状に配置する。図６を用いて、アンテナ部２１０におけるＩＣタグの情報の読み取り制御を説明する。図６において、横軸は時間経過を示す。読取期間１から読取期間５は、アンテナ２１１において、ＩＣタグ３００の情報を読み取る期間を示す。図６は、読み取り処理が連続して行われる場合を示している。

平面状のアンテナ２１１の移動体の移動方向の長さＬａｎは、式４を満たすものとする。

（式４）
Ｌａｎ ≧ ２×（Ｖ × Ｔｒｄ）
ここで、Ｖは移動体の移動速度を表し、Ｔｒｄは読み取り処理に要する読取期間を表す。アンテナ２１１の移動体の移動方向への長さを、移動体が読み取り処理に要する時間中
に移動する距離の２倍以上とすることにより、１つのアンテナ２１１上にタグが存在する期間は読み取り時間Ｔｒｄの２倍以上となる。なお、同図のＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２、ＣＡＳＥ３、ＣＡＳＥ４の両端矢印の線は、ＩＣタグが装着された靴がアンテナ２１１上で接地してから再び離れるまでの期間を示す。すなわち、ＩＣタグ３００が１つのアンテナ２１１上に存在している期間を示している。

ＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２、ＣＡＳＥ３、ＣＡＳＥ４は、それぞれＩＣタグ３００が読取期間２の期間内の様々なタイミングで接地する場合について示している。図６は、読取期間２の期間内のどのようなタイミングでＩＣタグが到着した場合でも読取期間３の間において、ＩＣタグがアンテナ２１１の上にあることを示している。これにより、読取期間３において、確実にタグとの通信が出来ることがわかる。

このように、アンテナ２１１の移動体の移動方向への長さを、式４のように設定することにより、ＩＣタグ３００の到着が読取期間に対してどのようなタイミングであっても、ＩＣタグ３００は、読み取りに充分な時間をアンテナ部２１０の上部に留まることになる。このため、アンテナ部はＩＣタグを確実に検知することができる。

なお、アンテナ部を複数列で構成した場合も、各列において上記と同様に設定しておくと、各列においてもＩＣタグを確実に検知することができる。
（実施形態３）
実施形態３において、各アンテナ部２１０は、前述の図３に示すように、列状に配置する。図７を用いて、アンテナ部２１０におけるＩＣタグの情報の読み取り制御を説明する。図７において、横軸は時間経過を示す。読取期間１から読取期間３は、アンテナ２１１において、ＩＣタグ３００の情報を読み取る期間を示す。図７は、読取期間と、読み取りを行わない停止期間とが交互に繰り返され、間欠して読み取る場合を示す。間欠動作は、１列状に並んだ隣り合う２つのアンテナ２１１が同時に動作しないようにするために設けている。即ち、隣接するアンテナ２１１が同時に、読み取り動作を行った場合、アンテナ２１１から発生する磁界の相互干渉などの影響により、ＩＣタグ３００の検出が不安定となる可能性があるため、これを避けることでＩＣタグを確実に検出できるようにする。

例えば、列状のアンテナ部の一端から奇数番目のアンテナ２１１が読み取り動作を行うときには、偶数番目のアンテナ２１１は読み取り動作を行わない。また、奇数番目のアンテナ２１１が読み取り動作を停止しているときには、偶数番目のアンテナ２１１が読み取り動作を実行する。このように、奇数番目のアンテナ２１１と偶数番目のアンテナ２１１とが交互に動作するように制御する。

平面状のアンテナ２１１の移動体の移動方向の長さＬｋａは、式５を満たすものとする。

（式５）
Ｌｋａ ≧ ３×（Ｖ × Ｔｒｄ）
ここで、Ｖは移動体の移動速度を表し、Ｔｒｄは読み取り処理に要する読取期間を表す。アンテナ２１１の移動体の移動方向への長さを、移動体が読み取り処理に要する時間中に移動する距離の３倍以上とすることにより、１つのアンテナ２１１上にタグが存在する期間は読み取り時間Ｔｒｄの３倍以上となる。なお、同図のＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２、ＣＡＳＥ３、ＣＡＳＥ４、ＣＡＳＥ５の両端矢印の線は、ＩＣタグが装着された靴がアンテナ２１１上で接地してから再び離れるまでの期間を示す。すなわち、ＩＣタグ３００が１つのアンテナ２１１上に存在している期間を示している。

ＣＡＳＥ１、ＣＡＳＥ２、ＣＡＳＥ３、ＣＡＳＥ４、ＣＡＳＥ５は、それぞれＩＣタグ
３００が読取期間１の開始から読取期間２の開始の直前までの期間内の様々なタイミングで接地する場合について示している。図７は、読取期間１の開始から読取期間２の開始直前までの期間のどのようなタイミングでＩＣタグが到着した場合でも、読取期間２の間において、ＩＣタグがアンテナ２１１の上にあることを示している。これにより、読取期間２において、確実にタグとの通信が出来ることがわかる。

このように、アンテナ２１１の移動体の移動方向への長さを、式５のように設定することにより、隣接する２つのアンテナ部が交互に読み取り動作を実行する場合において、ＩＣタグ３００の到着が読取期間に対してどのようなタイミングであっても、ＩＣタグ３００は、読み取りに充分な時間をアンテナ部３００の上部に留まることになる。このため、アンテナ部はＩＣタグを確実に検知することができることになる。

なお、アンテナ部を複数列で構成した場合も、各列において上記と同様に設定することで、各アンテナ列においてＩＣタグを確実に検知することができる。

前記各実施形態では、移動体が人の場合の走行時間を計測するランニング計測システム及び計測マットについて説明した。しかし、本実施形態のランニング計測システム及び計測マットは、移動体が自動車、自転車、フォークリフト等である場合にも用いることができる。つまり、本実施形態のランニング計測システム及び計測マットは、自動車、自転車、フォークリフト等の移動体の移動時間等を検知するための検知システム、及び検知装置として利用することができる。
（実施形態４）
図８は、本実施形態４の移動体検知装置の構成を示す図である。
移動体検知装置は、電子ピストル１００、計測マット２００、コンピュータ４００、表示装置５００、及びサーバ７００等を有する。

移動体検知装置の動作の概要について説明する。ここでは移動体は人であるとして説明する。

電子ピストル１００は、引き金が引かれると、スタートを示す無線信号を出力する。このとき、電子ピストル１００は、スタートを知らせる音或いは光、或いはその両方を発してもよい。コンピュータ４００は、スタートを示す無線信号を受信すると、計時を開始する。このときレース開始を示す画面を表示装置５００に表示してもよい。また、計時中の時間をリアルタイムで表示装置５００に表示してもよい。走者の靴にはＩＣタグ３００が装着されており、ＩＣタグ３００は固有の識別信号を無線にて出力する。計測マット２００は、実施形態１のアンテナ部と同様に、複数のアンテナとＩＣタグのリーダ部を備えている。走者が計測マット２００上に到達すると、リーダ部はＩＣタグ３００が出力する識別情報を取得する。検出された識別情報はコンピュータ５００に無線で通知される。コンピュータ５００は受信した識別情報に基づいて、移動体毎に走行時間を算出する。

計測マットは走行コースのゴール地点だけではなく、途中のひとつ以上のポイントに設置して、それぞれの場所での時間を計測してもよい。コンピュータ５００は、走者の識別情報、走行時間の測定結果等のデータを表示装置５００に出力する。コンピュータ５００は測定データを蓄積して管理する。測定データをインターネット等のネットワーク６００を介して外部のサーバ７００にアップロードして、外部のサーバ７００でデータを管理してもよい。サーバ７００は複数のユーザのコンピュータ５００からアップロードされたデータに対して、種々の処理を加えて、ユーザのコンピュータ５００に提供することができる。コンピュータ５００、或いは、サーバ７００は計測或いは蓄積したデータを分析して、走行に関するアドバイスを行ってもよい。

なお、電子ピストル１００の形状はピストル型に限定するものではなく、引き金の代わりにスイッチを備える装置であってもよい。

また、電子ピストル１００は、引き金やスイッチを備えることなく、単にコンピュータ４００或いは計測マット２００からの指示により、音や光によってスタートを知らせるものであってもよい。

また、前述の説明では、計時はコンピュータ５００で行うとしたが、計測マット２００に計時機能を持たせてもよい。このとき、電子ピストル１００からのスタートを示す信号をコンピュータ経由で計測マットに送信してもよい。或いは、電子ピストルと計測マットが直接通信を行ってもよい。

また、電子ピストル１００、計測マット２００はそれぞれコンピュータと通信しているが、電子ピストル１００、計測マット２００が直接通信を行ってもよい。
前述の説明では各ブロックの通信に無線を使用したが、有線で接続してもよい。
前述の説明では走行時間の計算はコンピュータで行うとしたが、例えば計測マット等の他のブロックで行ってもよい。このとき、計算に必要な各情報が他のブロックにある場合は、当然ながら、計算に必要な各情報は通信により計算を実行するブロックに通知される。

また、計測マット２００が請求項１に示したように複数列のアンテナを備えている場合、ＩＣタグの情報を取得したアンテナが属するアンテナ列の位置と、ゴールラインとの位置関係に基づいて、請求項１に示した式を用いて走行時間を算出する。また、アンテナ列がいちれるの場合で、アンテナ列がゴールラインと一致していない場合も同様に、補正を行って走行時間を算出する。

本発明によれば、移動体を確実に検知できるので、移動体の走行時間を計測する計測装置等に有用である。

１００ 電子ピストル
２００ 計測マット
２１０ アンテナ部
２１１ アンテナ
２１２ 制御部
２２０ 計時部
２３０ 処理部
２４０ 無線部
３００ ＩＣタグ
４００ コンピュータ
５００ 表示装置
６００ ネットワーク
７００ サーバ

Claims (4)

1. 移動体に装着されるＩＣタグから受信した無線信号に基づいて移動体の走行時間を計測するシステムにおいて用いられる移動体検知装置であって、
   前記ＩＣタグから出力される無線信号を受信するアンテナ部であって、移動体の移動方向である第１の方向に略直交する第２の方向の幅が、第２の方向に２つの移動体が密接して並んだ場合に２つの移動体に取り付けられたそれぞれのＩＣタグの間隔よりも小さい平面状の複数のアンテナが、前記第２の方向に少なくとも１列に列状に配置されるアンテナ部と、
   前記アンテナ部を制御して前記ＩＣタグから情報を読み取る制御部と、
   前記アンテナ部が前記ＩＣタグから前記無線信号を受信する第１の時間を取得する計時部と、
   前記アンテナ部の複数のアンテナのうちいずれのアンテナによって前記第１の時間に前記無線信号が受信されるのかに応じて特定される第１の位置と、前記取得される第１の時間とに基づいて、所定の第２の時間から前記移動体が所定の計測地点を通過するまでの走行時間を取得する処理部と
   を備える移動体検知装置。
2. 前記制御部は、所定の読出時間を要する前記ＩＣタグからの情報の読み出しを連続して行い、
   前記アンテナ部の複数のアンテナのそれぞれの前記第１の方向の長さは、前記読出時間の間に移動体が移動する距離の２倍以上である
   ことを特徴とする請求項１記載の移動体検知装置。
3. 前記制御部は、所定の読出時間を要する前記ＩＣタグから情報の読み出しを、前記アンテナ部の複数のアンテナのうちお互いに隣接するアンテナ同士が同時には行わないように交互に連続して行い、前記アンテナ部の複数のアンテナのそれぞれの前記第１の方向の長さは、前記読出時間の間に移動体が移動する距離の３倍以上である
   ことを特徴とする請求項１記載の移動体検知装置。
4. 移動体は人であり、
   前記ＩＣタグは、当該人が装着する靴に装着される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の移動体検知装置。

Images