JP6825427B2 - Tag reader - Google Patents
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Description
本発明は、タグリーダに関し、特に、ライン上を移動する物体に取り付けられる無線タグを読み取る技術に関する。 The present invention relates to a tag reader, and more particularly to a technique for reading a wireless tag attached to an object moving on a line.
特許文献1には、パレットがコンベアを通過したのか、コンベアの付近を通過したのかを区別する技術が開示されている。特許文献1に開示されている技術は、コンベアの付近にリーダライタを設置することに加えて、コンベアを挟んでリーダライタに対向する位置に、固定タグを配置している。コンベア上を移動するパレットにもタグ(以下、移動タグ)が貼り付けられている。
移動タグがコンベア上を移動するパレットに貼り付けられている場合、移動タグが、コンベアを挟んで対向する位置にある固定タグとリーダライタとの間に来る状態が存在する。移動タグが、固定タグとリーダライタとの間に来ると、固定タグとリーダライタとの通信が阻害される。このとき、移動タグは、固定タグよりもリーダライタに近い位置にあるので、リーダライタと良好な通信が可能となる。 When the moving tag is attached to a pallet that moves on the conveyor, there is a state in which the moving tag comes between the fixed tag and the reader / writer located at opposite positions across the conveyor. When the moving tag comes between the fixed tag and the reader / writer, communication between the fixed tag and the reader / writer is hindered. At this time, since the moving tag is located closer to the reader / writer than the fixed tag, good communication with the reader / writer is possible.
その後、パレットがコンベア上を移動することにより、パレットに貼り付けられた移動タグが、固定タグとリーダライタとの間に存在しなくなると、固定タグとリーダライタは良好な通信が可能となる。その一方で、移動タグとリーダライタとの通信は不能になる。 After that, when the pallet moves on the conveyor and the moving tag attached to the pallet disappears between the fixed tag and the reader / writer, the fixed tag and the reader / writer can communicate well. On the other hand, communication between the mobile tag and the reader / writer becomes impossible.
このような変化が観測できた場合に、移動タグは、コンベア上を移動する物体に貼り付けられていると判断できる。 When such a change can be observed, it can be determined that the moving tag is attached to an object moving on the conveyor.
一方、移動タグが貼り付けられた物体がコンベア付近を通過した場合には、固定タグとリーダライタとの通信が阻害される時間帯がない。よって、移動タグが貼り付けられたパレットが、コンベアを通過したのか、コンベアの付近を通過したのかを区別することができる。 On the other hand, when an object to which the moving tag is attached passes near the conveyor, there is no time zone in which communication between the fixed tag and the reader / writer is obstructed. Therefore, it is possible to distinguish whether the pallet to which the movement tag is attached has passed the conveyor or the vicinity of the conveyor.
特許文献1に開示された技術は、固定タグが必要である。そのため、固定タグを設置するスペースが必要である等の問題がある。このことから、固定タグなしで、コンベアなどの定められたラインを移動する物体を識別できる技術が望まれていた。
The technique disclosed in
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、固定タグを必要とせずに、定められたラインを移動する物体を識別できるタグリーダを提供することにある。 The present invention has been made based on this circumstance, and an object of the present invention is to provide a tag reader capable of identifying an object moving on a predetermined line without requiring a fixed tag.
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 The above object is achieved by a combination of the features described in the independent claims, and the sub-claims define further advantageous specific examples of the invention. The reference numerals in parentheses described in the claims indicate, as one embodiment, the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the present invention. ..
上記目的を達成するための本発明は、
無線タグに対して電波を送信して、その応答として無線タグから送信されてタグリーダが受信した電波である受信波の位相(φr)を逐次算出する位相算出部(S10、S110)と、
位相算出部が2つの時点で算出した位相の差である位相差(Δφ)を算出する位相差算出部(S30)と、
位相差と、2つの時点の間に無線タグが移動する距離であるタグ移動距離とに基づいて、タグリーダが備えるアンテナ(11)と無線タグとを結ぶ直線と、無線タグが移動するライン(2)との間の角度であるタグ角度(θ)を算出するタグ角度算出部(S40)とを備え、
位相差算出部は、2つの位相差を、位相差を算出する2つの時点のうちの少なくとも一方を異なる時点として算出し、
タグ角度算出部は、2つの位相差をそれぞれ用いて、タグ角度として、第1タグ角度と第2タグ角度を算出し、
タグ角度が第1タグ角度となる位置とタグ角度が第2タグ角度となる位置との間の距離、第1タグ角度、第2タグ角度に基づいて、無線タグが移動するラインからアンテナまでの最小距離であるアンテナ−タグ間最小距離(Lmin)を算出するタグ距離算出部(S50)をさらに備える。
The present invention for achieving the above object
Sends a radio wave to the radio tag, the phase calculation section which sequentially calculates the phase (phi r) of the received wave is a radio wave sent tag reader receives from the wireless tag (S10, S110) as a response,
A phase difference calculation unit (S30) that calculates a phase difference (Δφ), which is a phase difference calculated by the phase calculation unit at two time points, and
Based on the phase difference and the tag movement distance, which is the distance that the wireless tag moves between the two time points, a straight line connecting the antenna (11) provided in the tag reader and the wireless tag and a line (2) in which the wireless tag moves. ) Is provided with a tag angle calculation unit (S40) for calculating the tag angle (θ).
The phase difference calculation unit calculates the two phase differences by setting at least one of the two time points for calculating the phase difference as a different time point.
The tag angle calculation unit calculates the first tag angle and the second tag angle as tag angles by using the two phase differences, respectively.
From the line where the wireless tag moves to the antenna based on the distance between the position where the tag angle is the first tag angle and the position where the tag angle is the second tag angle, the first tag angle, and the second tag angle. A tag distance calculation unit (S50) for calculating the minimum distance between the antenna and the tag (Lmin), which is the minimum distance, is further provided.
本発明は、受信波の位相が伝播距離で決まり、時間には依存しないこと、および、無線タグがライン上を移動することを利用する。なお、受信波の位相が伝播距離で決まる理由は後述する。 The present invention utilizes the fact that the phase of the received wave is determined by the propagation distance and does not depend on time, and that the radio tag moves on the line. The reason why the phase of the received wave is determined by the propagation distance will be described later.
ライン上を無線タグが移動する場合、無線タグからタグリーダへの方向が同じとみなせる短い2時点間であれば、2時点間に無線タグが移動した軌跡を斜辺とし、タグ角度を1つの内角とする直角三角形を作成することができる。なお、タグ角度は、タグリーダが備えるアンテナと無線タグとを結ぶ直線と、無線タグが移動するラインとの間の角度である。 When the wireless tag moves on the line, if the direction from the wireless tag to the tag reader is short between two time points, the trajectory of the wireless tag moving between the two time points is the hypotenuse, and the tag angle is one internal angle. You can create a right triangle. The tag angle is an angle between a straight line connecting the antenna of the tag reader and the wireless tag and a line on which the wireless tag moves.
上記直角三角形において、タグ角度に対する隣辺の長さは、伝播距離の差の半分になる。受信波の位相が伝播距離で決まることから、伝播距離の差の半分、つまり、隣辺の長さは、2時点での受信波の位相差から決定できる。そして、斜辺の長さと隣辺の長さからタグ角度を算出することができる。 In the above right triangle, the length of the adjacent side with respect to the tag angle is half the difference in propagation distance. Since the phase of the received wave is determined by the propagation distance, half of the difference in propagation distance, that is, the length of the adjacent side can be determined from the phase difference of the received wave at two time points. Then, the tag angle can be calculated from the length of the hypotenuse and the length of the adjacent side.
よって、1つの位相差から1つのタグ角度を算出できることになるので、2つの位相差を算出すれば、ライン上を移動する2つの位置でのタグ角度である第1タグ角度と第2タグ角度とを算出することができる。 Therefore, one tag angle can be calculated from one phase difference. Therefore, if two phase differences are calculated, the first tag angle and the second tag angle, which are the tag angles at two positions moving on the line, can be calculated. Can be calculated.
ライン上を移動する2つの時点でのタグ角度と、第1タグ角度となる無線タグの位置から第2タグ角度となる無線タグの位置までの距離(すなわち、タグ移動距離)が分かれば、タグ移動距離を一辺とし、その一辺の両端の角度が定まることになる。よって、タグ移動距離を一辺とし、タグリーダを1つの頂点とする三角形が定まる。アンテナ−タグ間最小距離は、この三角形の高さであるので、アンテナ−タグ間最小距離を算出することができる。 If the tag angle at two points of movement on the line and the distance from the position of the wireless tag that is the first tag angle to the position of the wireless tag that is the second tag angle (that is, the tag movement distance) are known, the tag The moving distance is set as one side, and the angles of both ends of that side are determined. Therefore, a triangle with the tag movement distance as one side and the tag reader as one vertex is determined. Since the minimum distance between the antenna and the tag is the height of this triangle, the minimum distance between the antenna and the tag can be calculated.
定められたラインを移動する無線タグは、アンテナ−タグ間最小距離が、移動するラインに基づいて定まる距離になるはずである。したがって、アンテナ−タグ間最小距離に基づいて、定められたラインを移動する無線タグ、および、その無線タグが取り付けられた物体を識別することができる。アンテナ−タグ間最小距離の算出には、固定タグを用いていなかった。よって、固定タグを必要とせずに、定められたラインを移動する物体を識別できる。 A radio tag that travels on a defined line should have a minimum antenna-tag distance that is determined based on the line that travels. Therefore, based on the minimum distance between the antenna and the tag, it is possible to identify the radio tag that moves on a predetermined line and the object to which the radio tag is attached. The fixed tag was not used to calculate the minimum distance between the antenna and the tag. Therefore, it is possible to identify an object moving on a predetermined line without the need for a fixed tag.
請求項2に係る発明は、
ラインの移動速度を予め記憶している記憶部(19)を備え、
タグ角度算出部は、タグ移動距離を、2つの時点の時間差と、記憶部に記憶されているラインの移動速度とから算出し、
タグ距離算出部は、タグ角度が第1タグ角度となる位置とタグ角度が第2タグ角度となる位置との間の距離を、タグ角度が第1タグ角度であった時点とタグ角度が第2タグ角度であった時点との時間差と、記憶部に記憶されているラインの移動速度とから算出する。
The invention according to
A storage unit (19) that stores the moving speed of the line in advance is provided.
The tag angle calculation unit calculates the tag movement distance from the time difference between the two time points and the movement speed of the line stored in the storage unit.
The tag distance calculation unit determines the distance between the position where the tag angle is the first tag angle and the position where the tag angle is the second tag angle, and the time when the tag angle is the first tag angle and the tag angle are the second. It is calculated from the time difference from the time when the two-tag angle was set and the moving speed of the line stored in the storage unit.
請求項2に係る発明では、ラインの移動速度は記憶部に記憶されている。つまり、ラインの移動速度は既知である。タグ角度を算出する際には2つの時点の間に無線タグが移動する距離が必要である。また、アンテナ−タグ間最小距離を算出する際には、タグ角度が第1タグ角度となる位置とタグ角度が第2タグ角度となる位置との間の距離が必要である。請求項2に係る発明では、これらの距離を算出する際に、記憶部に記憶されているラインの移動速度を用いる。
In the invention according to
この発明とは異なり、次に記載のように、無線タグが移動する速度を算出することもできる。 Unlike the present invention, the speed at which the wireless tag moves can also be calculated as described below.
請求項3に係る発明は、
アンテナからラインまでの最小距離であるアンテナ−ライン間距離(Lset)を記憶している記憶部(19)と、
位相算出部が逐次算出する位相に基づいて、位相勾配符号の切り替わり点を1つの時点として算出した位相差を算出する第2位相差算出部(S140)と、
記憶部に記憶されているアンテナ−ライン間距離と、第2位相差算出部が算出した位相差とに基づいて、位相勾配符号の切り替わり点とともに位相差を算出した他方の時点である符号切り替わり隣接時点における、アンテナから無線タグまでの距離であるアンテナ−タグ間距離を算出する第2タグ距離算出部(S150)と、
第2タグ距離算出部が算出したアンテナ−タグ間距離と、記憶部に記憶されているアンテナ−ライン間距離とに基づいて、符号切り替わり隣接時点におけるタグ角度を算出する第2タグ角度算出部(S160)と、
第2タグ角度算出部が算出したタグ角度と、第2タグ距離算出部が算出したアンテナ−タグ間距離と、記憶部に記憶されているアンテナ−ライン間距離とに基づいて、符号切り替わり隣接時点における無線タグの位置から位相勾配符号の切り替わり点における無線タグの位置までの移動距離を算出する移動距離算出部(S170)と、
移動距離算出部が算出した移動距離と、符号切り替わり隣接時点と位相勾配符号の切り替わり点との時間差とに基づいて、無線タグの移動速度(Vtag)を算出する速度算出部(S180)とを備え、
タグ角度算出部は、2つの時点の間に無線タグが移動する移動距離を、2つの時点の時間差と、速度算出部が算出した無線タグの移動速度とから算出し、
タグ距離算出部は、タグ角度が第1タグ角度となる位置とタグ角度が第2タグ角度となる位置との間の距離を、タグ角度が第1タグ角度であった時点と、タグ角度が第2タグ角度であった時点との時間差と、速度算出部が算出した無線タグの移動速度とから算出し、
タグリーダは、さらに、
タグ距離算出部が算出したアンテナ−タグ間最小距離と、記憶部に記憶されているアンテナ−ライン間距離との比較に基づいて、無線タグが、予め定められたラインを移動しているか否かを判断するライン判断部(S60−S80)を備える。
The invention according to
A storage unit (19) that stores the antenna-line distance (Lset), which is the minimum distance from the antenna to the line, and
A second phase difference calculation unit (S140) that calculates a phase difference calculated with the switching point of the phase gradient code as one time point based on the phase sequentially calculated by the phase calculation unit.
Based on the distance between the antenna and the line stored in the storage unit and the phase difference calculated by the second phase difference calculation unit, the phase difference is calculated together with the switching point of the phase gradient code. The second tag distance calculation unit (S150) that calculates the distance between the antenna and the tag, which is the distance from the antenna to the wireless tag at the time point, and
The second tag angle calculation unit (2) that calculates the tag angle at the time when the code is switched adjacent to each other based on the antenna-tag distance calculated by the second tag distance calculation unit and the antenna-line distance stored in the storage unit. S160) and
Sign switching adjacent time points based on the tag angle calculated by the second tag angle calculation unit, the antenna-tag distance calculated by the second tag distance calculation unit, and the antenna-line distance stored in the storage unit. The moving distance calculation unit (S170) that calculates the moving distance from the position of the wireless tag to the position of the wireless tag at the switching point of the phase gradient code in
A speed calculation unit (S180) that calculates the movement speed (V tag ) of the wireless tag based on the movement distance calculated by the movement distance calculation unit and the time difference between the time point adjacent to the code switching and the switching point of the phase gradient code. Prepare,
The tag angle calculation unit calculates the moving distance of the wireless tag between the two time points from the time difference between the two time points and the moving speed of the wireless tag calculated by the speed calculation unit.
The tag distance calculation unit determines the distance between the position where the tag angle is the first tag angle and the position where the tag angle is the second tag angle, when the tag angle is the first tag angle and when the tag angle is Calculated from the time difference from the time when it was the second tag angle and the moving speed of the wireless tag calculated by the speed calculation unit.
The tag reader is also
Whether or not the wireless tag is moving on a predetermined line based on the comparison between the minimum antenna-tag distance calculated by the tag distance calculation unit and the antenna-line distance stored in the storage unit. A line determination unit (S60-S80) for determining the above is provided.
受信波の位相が伝播距離で決まることから、アンテナ−タグ間距離が次第に短くなっていく場合と、アンテナ−タグ間距離が次第に長くなっていく場合とでは、位相差の増減を表す位相勾配符号は正負が反転する。 Since the phase of the received wave is determined by the propagation distance, a phase gradient code indicating an increase or decrease in the phase difference between the case where the antenna-tag distance gradually decreases and the case where the antenna-tag distance gradually increases. The positive and negative are reversed.
位相勾配符号の反転が生じる無線タグの位置は、アンテナ−タグ間距離が最小になる位置、つまり、アンテナ−タグ間距離がアンテナ−ライン間距離になるときである。本発明では、アンテナ−ライン間距離を記憶しているので、位相切り替わり時点において、アンテナ−タグ間距離が分かる。 The position of the radio tag where the phase gradient code is inverted is the position where the antenna-tag distance is minimized, that is, when the antenna-tag distance is the antenna-line distance. In the present invention, since the distance between the antenna and the line is stored, the distance between the antenna and the tag can be known at the time of phase switching.
さらに、位相勾配符号の切り替わり点の前後ではアンテナ−タグ間距離は、アンテナ−ライン間距離と位相差とにより定まる。そこで、第2タグ距離算出部は、位相勾配符号の切り替わり点で算出した位相差と、記憶部に記憶されているアンテナ−ライン間距離から、符号切り替わり隣接時点におけるアンテナ−タグ間距離を算出する。 Further, before and after the switching point of the phase gradient code, the antenna-tag distance is determined by the antenna-line distance and the phase difference. Therefore, the second tag distance calculation unit calculates the antenna-tag distance at the time when the code is switched adjacent from the phase difference calculated at the switching point of the phase gradient code and the antenna-line distance stored in the storage unit. ..
符号切り替わり隣接時点におけるアンテナ−タグ間距離が分かり、位相勾配符号の切り替わり点におけるアンテナ−タグ間距離がアンテナ−ライン間距離であることが分かる。これらから、幾何学的に、符号切り替わり隣接時点における無線タグの位置と位相勾配符号の切り替わり点における無線タグの位置との間の距離を算出できる。 It can be seen that the distance between the antenna and the tag at the time when the sign is switched is known, and the distance between the antenna and the tag at the switching point of the phase gradient code is the distance between the antenna and the line. From these, it is possible to geometrically calculate the distance between the position of the radio tag at the time when the sign is switched and the position of the radio tag at the switching point of the phase gradient code.
そして、符号切り替わり隣接時点における無線タグの位置と位相勾配符号の切り替わり点における無線タグの位置との間の距離と、符号切り替わり隣接時点と位相勾配符号の切り替わり点との時間差が分かることで、速度算出部は、無線タグの移動速度を算出できる。 Then, by knowing the distance between the position of the radio tag at the time point adjacent to the code switching and the position of the radio tag at the switching point of the phase gradient code, and the time difference between the time point adjacent to the code switching and the switching point of the phase gradient code, the speed The calculation unit can calculate the moving speed of the wireless tag.
このようにして無線タグの移動速度を算出できるので、タグ角度算出部は、速度算出部が算出した無線タグの移動速度を用いて、2つの時点の間に無線タグが移動する距離を算出する。また、ライン距離算出部は、速度算出部が算出した無線タグの移動速度を用いて、タグ角度が第1タグ角度となる位置とタグ角度が第2タグ角度となる位置との間の移動距離を算出する。 Since the moving speed of the wireless tag can be calculated in this way, the tag angle calculating unit calculates the distance that the wireless tag moves between the two time points using the moving speed of the wireless tag calculated by the speed calculating unit. .. In addition, the line distance calculation unit uses the movement speed of the wireless tag calculated by the speed calculation unit to move the distance between the position where the tag angle is the first tag angle and the position where the tag angle is the second tag angle. Is calculated.
また、この発明では、アンテナ−タグ間最小距離を算出でき、かつ、アンテナ−ライン間距離を記憶していることを利用して、無線タグが、予め定められたラインを移動しているか否かを判断する。 Further, in the present invention, whether or not the wireless tag is moving on a predetermined line by utilizing the fact that the minimum distance between the antenna and the tag can be calculated and the distance between the antenna and the line is stored. To judge.
請求項4に係る発明は、
アンテナからラインまでの最小距離であるアンテナ−ライン間距離(Lset)を記憶している記憶部(19)と、
タグ距離算出部が算出したアンテナ−タグ間最小距離と、記憶部に記憶されているアンテナ−ライン間距離との比較に基づいて、無線タグが、予め定められたラインを移動しているか否かを判断するライン判断部(S60−S80)を備える。
The invention according to claim 4 is
A storage unit (19) that stores the antenna-line distance (Lset), which is the minimum distance from the antenna to the line, and
Whether or not the wireless tag is moving on a predetermined line based on the comparison between the minimum antenna-tag distance calculated by the tag distance calculation unit and the antenna-line distance stored in the storage unit. A line determination unit (S60-S80) for determining the above is provided.
この発明は、請求項1、2に係る発明にも、請求項3と同様に、ライン判断部を追加したものである。
In the present invention, the line determination unit is added to the inventions according to
請求項5に係る発明は、
位相算出部が逐次算出する位相に変化がない場合に、無線タグは停止していると判断する停止判断部(S38、S39)を備える。
The invention according to claim 5 is
The wireless tag is provided with a stop determination unit (S38, S39) for determining that the radio tag is stopped when there is no change in the phase calculated sequentially by the phase calculation unit.
本発明では、アンテナ−タグ間最小距離が得られることに加えて、無線タグが停止しているか否かも判断できる。 In the present invention, in addition to obtaining the minimum distance between the antenna and the tag, it is also possible to determine whether or not the wireless tag is stopped.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[システム構成]
図1は、本発明の実施形態となるタグリーダ10を備えた無線タグシステム1の構成および利用形態を説明する図である。無線タグシステム1は、ベルトコンベアライン(以下、単にライン)2の付近に設置されるタグリーダ10と、ライン2の上を移動する荷物3に貼り付けられた無線タグ20とを備えている。
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration and a usage mode of a
タグリーダ10は、アンテナ11を備えており、ライン2に向けて、アンテナ11から無線タグ読み取り用の電波である送信波を送信する。送信波の周波数は、法規上許可されている周波数であればよい。本実施形態では、UHF帯の周波数を用いる。
The
無線タグ20はパッシブタグであり、送信波を受信したことで生じる電力で動作して、送信波に応答する信号を電波でタグリーダ10に送信する。無線タグ20が送信する信号には、無線タグ20を識別するIDが含まれている。
The
タグリーダ10は、無線タグ20が送信する電波を受信する。無線タグ20が送信し、タグリーダ10が受信する電波を、以下、受信波とする。
The
タグリーダ10が受信波を受信したことにより、タグリーダ10の読み取り範囲に、無線タグ20が存在することが分かる。しかし、タグリーダ10の読み取り範囲が広い場合、ライン2の周辺を、たとえばフォークリフトなど、他の移動手段により搬送されている荷物3に貼り付けられた無線タグ20を読み取ってしまう可能性がある。
When the
タグリーダ10の読み取り範囲を狭くすればよいが、読み取り範囲を狭くすると、読み取りに使える時間が減少するので、読み取り精度が低下する。そこで、本実施形態のタグリーダ10は、読み取り範囲を狭くすることを抑制しながらも、無線タグ20が、ライン2を移動しているかを判別する。
The reading range of the
図2は、図1を上から見た図である。図2に示すように、ライン2は直線である。なお、図1とは異なり、図2では、無線タグ20は、荷物3のタグリーダ10側の側面に貼り付けられている。また、図2には、同じ荷物3が、時間経過により図右側に移動していることを示している。
FIG. 2 is a top view of FIG. 1. As shown in FIG. 2, the
[タグリーダ10の構成]
図3にタグリーダ10の構成図を示す。タグリーダ10は、演算部18の機能を除き、公知の構成である。タグリーダ10は、アンテナ11の他に、送信機12、カプラ13、アンテナ共用器14、直交復調器15、バンドパスフィルタ16i、16q、ADコンバータ17i、17q、演算部18を備えている。
[Structure of tag reader 10]
FIG. 3 shows a configuration diagram of the
送信機12は、無線タグ20に向けて送信する送信波を表す信号である送信信号を生成して出力する。この信号は、カプラ13により分岐されて、アンテナ共用器14および直交復調器15に向かう。アンテナ共用器14は、送信機12からの信号はアンテナ11に出力し、アンテナ11が受信した受信波を表す受信信号は、直交復調器15に出力する。アンテナ11は、送信波を空中に放射し、無線タグ20からの電波を受信する。
The
アンテナ11が受信した受信波は、直交復調器15に入力される。直交復調器15は、移相器151と、2つのミキサ152i、152qを備えている。移相器151には、カプラ13で分岐した送信波を表す信号が入力される。一方のミキサ152iには、受信信号と送信信号とが入力される。受信信号と送信信号とがミキサ152iで混合されると、ベースバンド信号の同相成分であるI信号が得られる。他方のミキサ152qには、受信信号と、送信信号が移相器151により位相が90度移相された信号が入力される。このミキサ152qからは、ベースバンド信号の直交成分であるQ信号が得られる。
The received wave received by the
ミキサ152iで得られた信号はバンドパスフィルタ16i、ADコンバータ17iを介して演算部18に入力され、ミキサ152qで得られた信号はバンドパスフィルタ16q、ADコンバータ17qを介して演算部18に入力される。バンドパスフィルタ16i、16qは、時間位相ωtを持たない信号成分を選択的に通過させる。なお、時間位相ωtについては式2で説明する。
The signal obtained by the mixer 152i is input to the
演算部18は、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータであり、CPUが、RAMの一時記憶機能を利用しつつ、ROMなどの記録媒体に記憶されているプログラムを実行することで、図7以下にフローチャートで示す処理を実行する。図7以下に示す処理を実行することは、プログラムに対応する方法が実行されることを意味する。なお、演算部18が備える機能ブロックの一部又は全部は、一つあるいは複数のIC等を用いて(換言すればハードウェアとして)実現してもよい。また、演算部18が備える機能の一部又は全部は、CPUによるソフトウェアの実行とハードウェア部材の組み合わせによって実現されてもよい。
The
演算部18は、受信波の位相φrに基づいて、無線タグ20がライン2の上を移動するとして、アンテナ11から無線タグ20までの距離が最小になる距離を算出する。この距離を、以下、アンテナ−タグ間最小距離Lminとする。
不揮発性メモリ19には、請求項の記憶部に相当しており、アンテナ11とライン2との間の最小距離が予め記憶されている。アンテナ11とライン2との間の最小距離を、以下、アンテナ−ライン間距離Lsetとする。アンテナ−ライン間距離Lsetは、アンテナ11からライン2へ降ろした垂線の長さである。アンテナ−ライン間距離Lsetは、1本のライン2に対して記憶されていてもよいし、複数のライン2に対して記憶されていてもよい。
The non-volatile memory 19 corresponds to the storage unit of the claim, and the minimum distance between the
また、不揮発性メモリ19には、ライン2の移動速度も記憶されている。ライン2の上を移動する荷物3に無線タグ20が貼り付けられている場合、無線タグ20もライン2の移動速度で移動する。つまり、不揮発性メモリ19には、無線タグ20の移動速度Vtagが記憶されていることになる。
Further, the moving speed of the
[受信波の位相φrと伝播距離の関係]
演算部18は、受信波の位相φrが、伝播距離で決まり、時間には依存しないことを利用する。そこで、まず、受信波の位相φrが伝播距離で決まることを説明する。
[Relationship between the phase phi r of the received wave propagation distance]
電磁波の波動関数は式1で表される。
式1より、電磁波の位相φは式2で表される。
式2で示す位相のうち、ωtは時間位相、βLは空間位相である。受信波の位相φrは、式3より、空間位相βLのみで表され、時間位相ωtは消去されることが分かる。受信時間trと送信時間ttはほぼ等しいからである。なお、式3ではφtは送信波位相を示すが、式3以外では、φtは、時刻tにおける受信波の位相φrを表す。
[タグ角度算出式の説明]
式3を利用してタグ角度θを算出する式を導出できる。次に、タグ角度θを算出する式の導出を説明する。図4は、時刻t1における通信経路CP1と、時刻t2における通信経路CP2とを概念的に示している。無線タグ20は、ライン2の上を図右方向に移動する。アンテナ11と無線タグ20との間の距離をアンテナ−タグ間距離Lとし、時刻t1におけるアンテナ−タグ間距離LをL1とし、時刻t2におけるアンテナ−タグ間距離LをL2とする。なお、アンテナ−タグ間距離Lは、受信波が伝播する伝播距離の半分(もしくは片道分)ということもできる。
[Explanation of tag angle calculation formula]
An equation for calculating the tag angle θ can be derived using the
時刻t1から時刻t2までの間に無線タグ20が移動した距離をタグ移動距離Δdとする。L1、L2に比較してΔdが十分に小さい場合、つまり、時刻t1から時刻t2までの時間が短い場合、図5に示すように、通信経路CP1と通信経路CP2は平行とみなすことができる。通信経路CP1と通信経路CP2を平行とみなすことができる場合には、図5に示す、2時点t1、t2間の無線タグ20が移動した軌跡を斜辺とし、タグ角度θを1つの内角とする直角三角形を作図できる。タグ角度θが決まると、残りの角度も決まるので、直角三角形は一つに定まる。
The distance traveled by the
この直角三角形から、幾何学的に、タグ角度θと、斜辺の長さΔdと、隣辺の長さ(L1−L2)の関係は式4に表される。
式4の両辺に位相定数βを乗算すると式5が得られる。
式5を変形すると、タグ角度θを表す式6が得られる。
式6の右辺の分母は、式7で表される。
式6、式7から、タグ角度θは、2つの時点t1、t2の時間差Δtと、その2つの時点における位相φt1、φt2と、タグ移動速度Vtagから算出できる。つまり、2つの時点で位相φを測定すれば1つのタグ角度θを算出できる。 From Equations 6 and 7, the tag angle θ can be calculated from the time difference Δt between the two time points t1 and t2, the phases φ t1 and φ t2 at the two time points, and the tag movement speed V tag . That is, one tag angle θ can be calculated by measuring the phase φ at two time points.
[アンテナ−タグ間最小距離Lminの算出]
さらに、2つの時点で位相φを測定すれば1つのタグ角度θを算出できることから、3つの時点で位相φを測定すれば2つのタグ角度θが得られることになる。図6は、2つのタグ角度θ1、θ2と、アンテナ−タグ間最小距離Lminとの幾何学的な関係を示す図である。
[Calculation of the minimum distance Lmin between the antenna and the tag]
Further, since one tag angle θ can be calculated by measuring the phase φ at two time points, two tag angles θ can be obtained by measuring the phase φ at three time points. FIG. 6 is a diagram showing the geometrical relationship between the two tag angles θ1 and θ2 and the minimum distance Lmin between the antenna and the tag.
図6に示す2つの直角三角形に対して三角測量の式を適用すると式8になる。式8は、アンテナ−タグ間最小距離Lminが、2つのタグ角度θ1、θ2と、タグ移動距離Δdとから算出できることを示している。 When the triangulation formula is applied to the two right triangles shown in FIG. 6, the formula 8 is obtained. Equation 8 shows that the minimum antenna-tag distance Lmin can be calculated from the two tag angles θ1 and θ2 and the tag movement distance Δd.
タグ移動距離Δdは、無線タグ20の移動速度Vtagと、2つの時点の時間差Δtから算出できる。よって、無線タグ20の移動速度Vtagが既知の場合、つまり、ライン2の速度が既知の場合には、2つの時点でタグ角度θ1、θ2を測定すれば、アンテナ−タグ間最小距離Lminを算出できる。
[演算部18の処理]
演算部18は上記アンテナ−タグ間最小距離Lminを演算して、無線タグ20が予め定めたライン2を移動しているかを識別する。次に、無線タグ20が予め定めたライン2を移動しているかを識別するために演算部18が実行する処理を、図7に示すフローチャートを用いて説明する。
[Processing of calculation unit 18]
The
演算部18は、図7に示す処理を、たとえば、受信波を受信する毎、あるいは、受信波を一定回数受信する毎に実行する。受信波を受信したことの判断は、ADコンバータ17iから入力されるI信号と、ADコンバータ17qから入力されるQ信号とに基づいて、一定以上の振幅の受信波を受信できたか否かにより行う。
The
ステップ(以下、ステップを省略)S10では、受信波の位相φrの時系列データを作成する。この時系列データは、受信波の位相φrを、受信波を受信した時刻に対応付けたデータである。すでに、受信波の位相φrの時系列データが作成されている場合には、S10では、作成済みの時系列データを更新する。 Step (hereinafter, abbreviated step) In S10, to create a time series data of the phase phi r of the received wave. The time-series data, the phase phi r of the received wave is data associated with the time of receiving a reception wave. Already, in the case where time-series data of the phase phi r of the received wave has been created, in S10, it updates the time-series data already created.
受信波の位相φrは式9から算出する。このS10が請求項の位相算出部に相当する。
式9の導出を式10に示す一連の式で説明する。
前述した式1より、送信波の波動関数は式10−1で表され、受信波の波動関数は式10−2で表される。式10−1、式10−2の複素共役の積をとると式10−3になる。式10−3のI信号成分、Q信号成分は、それぞれ式10−4、式10−5で表される。式10−5を式10−4で割ると式10−6が得られる。式10−6の両辺にtan−1を乗じると式10−7が得られる。さらに、タグリーダ10では、送信波と受信波をミキサ152i、152qで混合してI信号、Q信号を得ているので、式10−8、式10−9が成り立つ。式10−8、式10−9を式10−7に代入すると式10−10、すなわち式9が得られる。
From
式9の演算により得られる受信波の位相φrを受信波を受信した時刻に対応付けて、受信波の位相φrの時系列データを作成あるいは更新する。そして、その時系列データを、演算部18が備えるRAMなどに保存する。
The time series data of the phase φ r of the received wave is created or updated by associating the phase φ r of the received wave obtained by the calculation of Equation 9 with the time when the received wave is received. Then, the time-series data is stored in a RAM or the like included in the
S20では、読み取り回数が3回以上であるか否かを判断する。読み取り回数は、時系列データに含まれる時刻の数である。S20の判断がNOであれば図7に示す処理を終了する。S20の判断がYESであればS30に進む。 In S20, it is determined whether or not the number of readings is 3 or more. The number of readings is the number of times included in the time series data. If the determination in S20 is NO, the process shown in FIG. 7 ends. If the determination in S20 is YES, the process proceeds to S30.
S30では位相差Δφnを算出する。このS30が請求項の位相差算出部に相当する。式9に示すように、受信波の位相φrはtanで表現されることから、受信波の位相φrは180度の周期性を持つ。したがって、単純に、後の時刻で得た受信波の位相φrから前の時刻で得た受信波の位相φrを引くと、正しい位相差Δφnを算出できない。そこで、位相差周期補正処理を含む図8に示す処理を行って位相差Δφnを算出する。 In S30, the phase difference Δφ n is calculated. This S30 corresponds to the phase difference calculation unit of the claim. As shown in Equation 9, the phase phi r of the received wave from being represented by tan, phase phi r of the received wave has a periodicity of 180 °. Therefore, the correct phase difference Δφ n cannot be calculated by simply subtracting the phase φ r of the received wave obtained at the previous time from the phase φ r of the received wave obtained at the later time. Therefore, the process shown in FIG. 8 including the phase difference period correction process is performed to calculate the phase difference Δφ n .
図8において、S31では、読み取り回数を保存し、nを初期化する。続くS32では、|φtn−φtn−1|<|π+φtn−φtn−1|が成り立つか否かを判断する。この判断は、前の読み取り時点tn−1における位相φtn−1から後の時点tnにおける位相φtnまでの間に位相φがπとなる時点があったかを判断するものである。 In FIG. 8, in S31, the number of readings is saved and n is initialized. In the following S32, it is determined whether or not | φ tn − φ tun-1 | << | π + φ tun −φ tun-1 | holds. This determination is to determine whether the phase phi has had time to be π until the phase phi tn at time tn after the phase phi tn-1 at the previous reading time tn-1.
S32の判断がYESであればS33に進む。S33では、φtn−φtn−1を位相差Δφnとして算出する。一方、S32の判断がNOであればS34に進む。S34では、後の時点tnの位相φtnにπを加算した値から、前の時点tn−1における位相φtn−1を引いて位相差Δφnとする。S32−S34の処理が位相周期補正処理である。 If the determination in S32 is YES, the process proceeds to S33. In S33, φ nt − φ tun-1 is calculated as the phase difference Δφ n . On the other hand, if the determination in S32 is NO, the process proceeds to S34. In S34, the phase difference Δφ n is obtained by subtracting the phase φ nt-1 at the previous time point nt-1 from the value obtained by adding π to the phase φ tun at the later time point tun. The process of S32-S34 is the phase period correction process.
S33またはS34を実行した後はS35へ進む。S35では、nが読み取り回数となったか否かを判断する。この判断がNOであればS36に進む。S36では、nに1を加える。その後、S32に戻る。一方、S35の判断がYESになった場合には、図8に示す位相差算出処理を終了し、図7に戻る。S20の判断により読み取り回数が3回以上である場合にS30を実行することになる。よって、位相差Δφnは少なくとも2つ算出することができる。なお、図8に示す処理が繰り返し実行される場合、すでに位相差Δφnを算出済みの読み取り回数に対しては、位相差Δφnの算出を省略してもよい。 After executing S33 or S34, the process proceeds to S35. In S35, it is determined whether or not n is the number of readings. If this determination is NO, the process proceeds to S36. In S36, 1 is added to n. After that, it returns to S32. On the other hand, when the determination in S35 is YES, the phase difference calculation process shown in FIG. 8 is terminated, and the process returns to FIG. According to the judgment of S20, S30 is executed when the number of readings is 3 or more. Therefore, at least two phase differences Δφ n can be calculated. When the process shown in FIG. 8 is repeatedly executed, the calculation of the phase difference Δφ n may be omitted for the number of readings for which the phase difference Δφ n has already been calculated.
説明を図7に戻す。S40ではタグ角度θを算出する。このS40が請求項のタグ角度算出部に相当する。タグ角度θは式11に示すタグ角度算出式から算出する。式11は、式6の分子をΔφに置き換え、分母を式7に置き換えた式である。式11におけるΔφはS30で算出した位相差Δφであり、その位相差Δφに対応する時間差Δtを、式11にΔtに代入する。また、無線タグ20の移動速度Vtagは不揮発性メモリ19に記憶されている。S20がYESになった場合にS40を実行するので、タグ角度θは2つ以上算出できる。
続くS50では、S40で算出した2つ以上のタグ角度θから、測定時点が連続する2つのタグ角度θの組み合わせを用いて、式8からアンテナ−タグ間最小距離Lminを算出する。式8に代入するタグ移動距離Δdは、不揮発性メモリ19に記憶されている無線タグ20の移動速度Vtagと2つの時点の時間差Δtから算出する。このS50が請求項のタグ距離算出部に相当する。S40で算出したタグ角度θのうち、式8のθ1に代入するタグ角度θが第1タグ角度θ1であり、式8のθ2に代入するタグ角度θが第2タグ角度θ2である。
In the following S50, the minimum antenna-tag distance Lmin is calculated from Equation 8 using a combination of two tag angles θ whose measurement time points are continuous from the two or more tag angles θ calculated in S40. The tag moving distance Δd assigned to the equation 8 is calculated from the moving speed V tag of the
なお、測定時点が連続する2つのタグ角度θの組み合わせが複数ある場合、各組み合わせについてアンテナ−タグ間最小距離Lminを算出し、平均値を、最終的なアンテナ−タグ間最小距離Lminとする。 When there are a plurality of combinations of two tag angles θ whose measurement time points are continuous, the minimum antenna-tag distance Lmin is calculated for each combination, and the average value is taken as the final minimum antenna-tag distance Lmin.
S60では、S50で算出したアンテナ−タグ間最小距離Lminが、アンテナ−ライン間距離Lsetとほぼ等しいかを判断する。この判断は、アンテナ−ライン間距離Lsetとアンテナ−タグ間最小距離Lminの差である誤差が、許容誤差以下であるか否かを判断するものである。許容誤差は適宜設定することができる。たとえば、許容誤差は、ライン2の幅に半波長を加えた長さとする。あるいは、ライン2の幅にλ/4を加えた長さとしてもよい。ライン2の幅に、波長λを基準とする長さを加算している理由は、位相から長さを算出する場合、波長λの整数倍長さが異なる距離との区別はできないからである。波長λの1倍ではなく、波長の1/2とする理由は、受信波は、送信波をもとに生じた波であることから、往路にも復路にも、誤差が生じるからである。さらに、その半分の1/4とする場合、受信波の位相φrがタンジェントで示される、つまり、1波長分であるλ周期ではなく、半波長分であるλ/2周期であることも考慮できる。
In S60, it is determined whether the minimum antenna-tag distance Lmin calculated in S50 is substantially equal to the antenna-line distance Lset. This determination determines whether or not the error, which is the difference between the antenna-line distance Lset and the antenna-tag minimum distance Lmin, is equal to or less than the margin of error. The margin of error can be set as appropriate. For example, the margin of error is the width of
S60の判断がYESであればS70に進み、受信波を受信した無線タグ20は、設定したライン2の上を移動している無線タグ20であるとする。一方、S60の判断がNOであればS80に進み、設定したライン2の外を移動する無線タグ20であるとする。S60、S70、S80は請求項のライン判断部に相当する。
If the determination in S60 is YES, the process proceeds to S70, and the
[第1実施形態のまとめ]
以上、説明した第1実施形態では、式3を用いて説明したように、受信波の位相φrがアンテナ−タグ間距離Lで決まり、時間tには依存しないこと、および、無線タグ20がライン2上を移動することを利用する。
[Summary of the first embodiment]
As described above, in the first embodiment described above, as described with reference to
ライン2上を無線タグ20が移動する場合、無線タグ20からタグリーダ10への方向が同じとみなせる短い2時点t1、t2の間であれば、図5に示す幾何学的関係から、式11に示すタグ角度算出式が得られる。
When the
タグ角度算出式は、1つの位相差Δφが得られれば、1つのタグ角度θが得られることを意味する。2つのタグ角度θが得られれば、図6に示すように、アンテナ−タグ間最小距離Lminが計算できる。 The tag angle calculation formula means that if one phase difference Δφ is obtained, one tag angle θ can be obtained. If the two tag angles θ are obtained, the minimum antenna-tag distance Lmin can be calculated as shown in FIG.
2つのタグ角度θを得るためには、2つの位相差Δφが必要になる。そこで、2つの位相差Δφを得るために、本実施形態では、3回以上、受信波の位相φrを算出する(S10、S20)。2つ以上のタグ角度θが得られると、式8から、アンテナ−タグ間最小距離Lminを算出できる(S50)。 In order to obtain the two tag angles θ, two phase differences Δφ are required. Therefore, in order to obtain a two phase difference [Delta] [phi, in the present embodiment, three or more times, to calculate the phase phi r of received waves (S10, S20). When two or more tag angles θ are obtained, the minimum antenna-tag distance Lmin can be calculated from Equation 8 (S50).
そして、このアンテナ−タグ間最小距離Lminと、予め記憶したアンテナ−ライン間距離Lsetがほぼ等しいか否かを判断することで、無線タグ20が、設定したライン2の上を移動しているか否かを判断する。
Then, by determining whether or not the minimum antenna-tag distance Lmin and the antenna-line distance Lset stored in advance are substantially equal, whether or not the
このようにして、無線タグ20、および、その無線タグ20が取り付けられた荷物がライン2を移動しているか否かを判断するので、固定タグを必要としない。
In this way, since it is determined whether or not the
しかも、同じ無線タグ20についてアンテナ−タグ間最小距離Lminを逐次算出することで、各無線タグ20が同じライン2を移動しているのか、異なるライン2を移動しているのかも分かる。つまり、固定タグを不要としながらも、複数のライン2の読み分けも可能である。
Moreover, by sequentially calculating the minimum distance Lmin between the antennas and the tags for the
なお、上述の実施形態では、アンテナ−タグ間最小距離Lminをアンテナ−ライン間距離Lsetと比較することで、無線タグ20が、定められたライン2を移動しているかを判断していた。しかし、無線タグ20が、他の複数の無線タグ20と同じライン2を移動しているか、そのライン2を移動していないのかを判断するのであれば、アンテナ−ライン間距離Lsetを記憶しておく必要はない。
In the above-described embodiment, it is determined whether or not the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態を説明する。この第2実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
<Second Embodiment>
Next, the second embodiment will be described. In the following description of the second embodiment, the elements having the same number as the codes used so far are the same as the elements having the same code in the previous embodiments, unless otherwise specified. Further, when only a part of the configuration is described, the embodiment described above can be applied to the other parts of the configuration.
第2実施形態では、演算部18は、図7に代えて図9に示す処理を実行する。図9に示す処理は、図7に示す処理に対して、S38、S39が追加されている。S38、S39は請求項の停止判断部に相当する。
In the second embodiment, the
図9に示す処理では、S30において位相差Δφを算出した後、S38を実行する。S38では、位相変化があったか否かを判断する。S30で算出した位相差Δφがほぼゼロであれば、位相変化がないと判断する。位相変化がない場合、S38の判断はNOになりS39に進む。 In the process shown in FIG. 9, after calculating the phase difference Δφ in S30, S38 is executed. In S38, it is determined whether or not there is a phase change. If the phase difference Δφ calculated in S30 is almost zero, it is determined that there is no phase change. If there is no phase change, the determination in S38 becomes NO and the process proceeds to S39.
位相変化がない場合、無線タグ20が移動していないと言える。そこで、S39では、無線タグ20は停止タグとして処理する。S39を実行した場合、図9の処理を終了する。
If there is no phase change, it can be said that the
この第2実施形態では、無線タグ20が、設定したライン2を移動しているかどうかを判断できることに加えて、無線タグ20が停止しているか否かも判断できる。
In this second embodiment, in addition to being able to determine whether or not the
<第3実施形態>
次に、第3実施形態を説明する。第1、第2実施形態では、アンテナ−ライン間距離Lsetおよび無線タグ20の移動速度Vtagが既知であった。これに対して、第3実施形態では、アンテナ−ライン間距離Lsetは既知であるが、無線タグ20の移動速度Vtagは未知である。第3実施形態では、無線タグ20の移動速度Vtagも算出する。
<Third Embodiment>
Next, the third embodiment will be described. In the first and second embodiments, the antenna-line distance Lset and the moving speed V tag of the
第3実施形態では、演算部18は、無線タグ20の移動速度Vtagが未知である状態では、図10に示す処理を実行する。
In the third embodiment, the
図10に示す処理は、図7と同じ条件で実行する。図10においてS110は、図7のS10と同じであり、受信波の位相φrの時系列データを作成する。このS110も位相算出部としての処理である。 The process shown in FIG. 10 is executed under the same conditions as in FIG. In FIG. 10 S110 are the same as S10 in FIG. 7, to create a time series data of the phase phi r of the received wave. This S110 is also a process as a phase calculation unit.
続くS120は、図7のS20と同じであり、読み取り回数が3回以上であるか否かを判断する。S20の判断がNOであればS10に戻り、YESであればS130に進む。 Subsequent S120 is the same as S20 in FIG. 7, and determines whether or not the number of readings is 3 or more. If the judgment of S20 is NO, the process returns to S10, and if YES, the process proceeds to S130.
S130では、位相勾配符号の切り替わり点が生じたか否かを判断する。位相勾配符号とは、S110で逐次算出した最新の位相φtnから1時点前の位相φtn−1を引いた値の符号を意味する。 In S130, it is determined whether or not a switching point of the phase gradient code has occurred. The phase gradient code means a code of a value obtained by subtracting the phase φ tn-1 one time point before from the latest phase φ tn sequentially calculated in S110.
すでに説明したように、受信波の位相φrはアンテナ−タグ間距離Lにより決まる。よって、位相勾配符号の切り替わり点は、2つの時点のアンテナ−タグ間距離Lの大小関係が逆転する時点を意味する。時間的に前後するアンテナ−タグ間距離Lの大小関係が逆転する位置は、無線タグ20がアンテナ11の正面に位置した時点である。つまり、位相勾配符号の切り替わり点は、タグ角度θが90度である位置を示している。
As already explained, the phase phi r of the received wave antenna - determined by the inter-tag distance L. Therefore, the switching point of the phase gradient code means the time when the magnitude relationship of the antenna-tag distance L at two time points is reversed. The position where the magnitude relationship of the antenna-tag distance L, which moves back and forth in time, is reversed is when the
S130の判断がYES、すなわち、位相勾配符号の切り替わり点があったと判断した場合にはS140に進み、S130の判断がNOであればS110に戻る。 If the determination in S130 is YES, that is, if it is determined that there is a switching point of the phase gradient code, the process proceeds to S140, and if the determination in S130 is NO, the process returns to S110.
請求項の第2位相差算出部に相当するS140では、位相勾配符号の切り替わり点が生じたと判断した直前の位相をφt2とし、その1つ前に算出した位相φt1とし、位相差(φt2−φt1)を算出する。この場合、t1が、請求項の符号切り替わり隣接時点である。 In S140 corresponding to the second phase difference calculation unit of the claim, the phase immediately before the determination that the switching point of the phase gradient code has occurred is set to φ t2 , the phase calculated immediately before that is set to φ t1 , and the phase difference (φ) is set. Calculate t2- φ t1 ). In this case, t1 is the time point adjacent to the sign switching of the claim.
なお、これら2つの時点に代えて、位相勾配符号の切り替わり点が生じたと判断した直後と、その次に算出する位相φを用いてもよい。この場合には、後の時点が請求項の符号切り替わり隣接時点である。位相勾配符号の切り替わり点が生じたと判断した直前あるいは直後は、タグ角度が90度であるとみなせる。 Instead of these two time points, the phase φ calculated immediately after it is determined that the phase gradient code switching point has occurred and the phase φ calculated next may be used. In this case, the later time point is the time point adjacent to the sign switching of the claim. Immediately before or immediately after it is determined that the switching point of the phase gradient code has occurred, the tag angle can be regarded as 90 degrees.
S140を実行後はS150に進む。S150では、式12から、時点t1におけるアンテナ−タグ間距離L1を算出する。S150は請求項の第2タグ距離算出部に相当する。なお、式12において、L2はアンテナ−ライン間距離になる。また、位相定数βは予め設定されているとする。図2には、ここでのタグ角度θ1、θ2、アンテナ−タグ間距離L1、L2を図示している。
式12は、式3の式を時点t1、時点t2の2つの時点で立式し、立式した2つの式の左辺、右辺をそれぞれ減算した後、式変形することで求められる。
第2タグ角度算出部に相当するS160では、式13に、アンテナライン間距離であるL2と、S150で算出したアンテナ−タグ間距離L1とを代入して、タグ角度θ1を算出する。なお、式13は、図2に示す直角三角形において正弦定理を適用することで得られる式を変形した式である。
請求項の移動距離算出部に相当するS170では、式14に、S160で算出したタグ角度θ1と、S150で算出したアンテナ−タグ間距離L1と、アンテナライン間距離であるL2を代入して、タグ移動距離Δdを算出する。
請求項の速度算出部に相当するS180では、式15に、S170で算出したタグ移動距離Δdと、時点t1と時点t2の時間差を代入して無線タグ20の移動速度Vtagを算出する。
このようにして、無線タグ20の移動速度Vtagを算出した後は、図7あるいは図9のS30へ進む。この時点で、無線タグ20の移動速度Vtagが算出できていることに加えて、読み取り回数が3回以上であることも判断しているので、S10、S20は省略してS30へ進むのである。
After calculating the moving speed V tag of the
第2実施形態において実行するS40では、式11の分母を、S180で算出した移動速度Vtagに2つの時点の時間差Δtを乗算して無線タグ20が移動したタグ移動距離Δdを算出する。また、S50でも、S40と同様、S180で算出した移動速度Vtagに、2つの時点の時間差Δtを乗算してタグ移動距離Δdを算出する。
In S40 executed in the second embodiment, the denominator of the
[第3実施形態のまとめ]
位相勾配符号の反転が生じる無線タグ20の位置は、アンテナ−タグ間距離Lが最小になる位置、つまり、アンテナ−タグ間距離Lがアンテナ−ライン間距離Lsetになるときである。アンテナ−ライン間距離Lsetは不揮発性メモリ19に記憶しているので、位相切り替わり時点では、アンテナ−タグ間距離Lは、アンテナ−ライン間距離Lsetになっていると判断できる。
[Summary of Third Embodiment]
The position of the
さらに、位相勾配符号の切り替わり点の前後では、式12に示すように、アンテナ−タグ間距離L1は、アンテナ−タグ間距離L2と位相差(φt1−φt2)から算出できるので、S150では、アンテナ−タグ間距離L1を算出する。
Further, before and after the switching point of the phase gradient code, as shown in
時点t1におけるアンテナ−タグ間距離L1が分かり、位相勾配符号の切り替わり点におけるアンテナ−タグ間距離L2がアンテナ−ライン間距離Lsetであることが分かると、それらから、式13、式14を用いて、時点t1における無線タグ20の位置から位相勾配符号の切り替わり点における無線タグ20の位置までのタグ移動距離Δdを算出できる(S160、S170)。
When the antenna-tag distance L1 at the time point t1 is known and the antenna-tag distance L2 at the switching point of the phase gradient code is found to be the antenna-line distance Lset, the
そして、時点t1における無線タグ20の位置と位相勾配符号の切り替わり点との間のタグ移動距離Δdと、時間差(t2−t1)が分かることで、S180では、式15から、無線タグ20の移動速度Vtagを算出できる。
Then, by knowing the tag movement distance Δd between the position of the
このようにして無線タグ20の移動速度Vtagを算出できるので、無線タグの移動速度Vtagが不明でも、第1実施形態と同様、無線タグ20が定められたライン2を移動しているか否かを判断できる。
Since the moving speed V tag of the
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、次の変形例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できる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications are also included in the technical scope of the present invention. Various changes can be made within the range that does not deviate.
<変形例1>
上述した実施形態は、いずれもタグ角度θを逐次算出することができる。このタグ角度が90度となるときに、無線タグ20はタグリーダ10の正面を通過したと判断できる。したがって、タグ角度θに基づいて通過判定を行うようにしてもよい。
<Modification example 1>
In any of the above-described embodiments, the tag angle θ can be calculated sequentially. When the tag angle reaches 90 degrees, it can be determined that the
また、無線タグ20がタグリーダ10の正面を通過するとき、アンテナ−タグ間距離Lが最小になる。よって、アンテナ−タグ間距離が最小になったか否かを判断することで通過判定を行ってもよい。
Further, when the
1:無線タグシステム 2:ライン 3:荷物 10:タグリーダ 11:アンテナ 12:送信機 15:直交復調器 18:演算部 19:不揮発性メモリ 20:無線タグ 151:移相器 152i:ミキサ 152q:ミキサ S10、S110 位相算出部、 S140 第2位相差算出部、 S150 第2タグ距離算出部、 S160 第2タグ角度算出部、 S170 移動距離算出部、 S180 速度算出部、 S30 位相差算出部、 S38、S39 停止判断部、 S40 タグ角度算出部、 S50 タグ距離算出部 CP1:通信経路 CP2:通信経路 L:タグ間距離 Lmin:アンテナ−タグ間最小距離 Lset:ライン間距離 Vtag:移動速度 Δd:タグ移動距離 Δt:時間差 Δφ:位相差 β:位相定数 βL:空間位相 θ:タグ角度 φ:位相 ωt:時間位相
1: Wireless tag system 2: Line 3: Luggage 10: Tag reader 11: Antenna 12: Transmitter 15: Orthogonal demodulator 18: Arithmetic unit 19: Non-volatile memory 20: Wireless tag 151: Phase shifter 152i:
Claims (5)
前記無線タグに対して電波を送信して、その応答として前記無線タグから送信されて前記タグリーダが受信した電波である受信波の位相(φr)を逐次算出する位相算出部(S10、S110)と、
前記位相算出部が2つの時点で算出した位相の差である位相差(Δφ)を算出する位相差算出部(S30)と、
前記位相差と、前記2つの時点の間に前記無線タグが移動する距離であるタグ移動距離とに基づいて、前記タグリーダが備えるアンテナ(11)と前記無線タグとを結ぶ直線と、前記無線タグが移動するライン(2)との間の角度であるタグ角度(θ)を算出するタグ角度算出部(S40)とを備え、
前記位相差算出部は、2つの前記位相差を、前記位相差を算出する前記2つの時点のうちの少なくとも一方を異なる時点として算出し、
前記タグ角度算出部は、2つの前記位相差をそれぞれ用いて、前記タグ角度として、第1タグ角度と第2タグ角度を算出し、
前記タグ角度が前記第1タグ角度となる位置と前記タグ角度が前記第2タグ角度となる位置との間の距離、前記第1タグ角度、前記第2タグ角度に基づいて、前記無線タグが移動する前記ラインから前記アンテナまでの最小距離であるアンテナ−タグ間最小距離(Lmin)を算出するタグ距離算出部(S50)をさらに備えるタグリーダ。 A tag reader (10) that communicates with a wireless tag (20).
Wherein wirelessly transmitting the electric wave to the tag, the phase calculation unit for sequentially calculating the phase (phi r) of the received wave is being transmitted radio wave received by the tag reader from said RFID tag as a response (S10, S110) When,
A phase difference calculation unit (S30) for calculating a phase difference (Δφ), which is a phase difference calculated by the phase calculation unit at two time points,
Based on the phase difference and the tag movement distance, which is the distance that the radio tag moves between the two time points, a straight line connecting the antenna (11) included in the tag reader and the radio tag, and the radio tag The tag angle calculation unit (S40) for calculating the tag angle (θ), which is the angle between the moving line (2) and the line (2), is provided.
The phase difference calculation unit calculates the two phase differences with at least one of the two time points for calculating the phase difference as a different time point.
The tag angle calculation unit calculates the first tag angle and the second tag angle as the tag angles by using the two phase differences, respectively.
The wireless tag is based on the distance between the position where the tag angle is the first tag angle and the position where the tag angle is the second tag angle, the first tag angle, and the second tag angle. A tag reader further including a tag distance calculation unit (S50) for calculating the minimum distance (Lmin) between an antenna and a tag, which is the minimum distance from the moving line to the antenna.
前記ラインの移動速度を予め記憶している記憶部(19)を備え、
前記タグ角度算出部は、前記タグ移動距離を、前記2つの時点の時間差と、前記記憶部に記憶されている前記ラインの移動速度とから算出し、
前記タグ距離算出部は、前記タグ角度が前記第1タグ角度となる位置と前記タグ角度が前記第2タグ角度となる位置との間の距離を、前記タグ角度が前記第1タグ角度であった時点と前記タグ角度が前記第2タグ角度であった時点との時間差と、前記記憶部に記憶されている前記ラインの移動速度とから算出するタグリーダ。 In claim 1,
A storage unit (19) that stores the moving speed of the line in advance is provided.
The tag angle calculation unit calculates the tag movement distance from the time difference between the two time points and the movement speed of the line stored in the storage unit.
The tag distance calculation unit determines the distance between the position where the tag angle is the first tag angle and the position where the tag angle is the second tag angle, and the tag angle is the first tag angle. A tag reader calculated from the time difference between the time point and the time point when the tag angle is the second tag angle and the moving speed of the line stored in the storage unit.
前記アンテナから前記ラインまでの最小距離であるアンテナ−ライン間距離(Lset)を記憶している記憶部(19)と、
前記位相算出部が逐次算出する位相に基づいて、位相勾配符号の切り替わり点を1つの時点として算出した前記位相差を算出する第2位相差算出部(S140)と、
前記記憶部に記憶されている前記アンテナ−ライン間距離と、前記第2位相差算出部が算出した前記位相差とに基づいて、前記位相勾配符号の切り替わり点とともに前記位相差を算出した他方の時点である符号切り替わり隣接時点における、前記アンテナから前記無線タグまでの距離であるアンテナ−タグ間距離を算出する第2タグ距離算出部(S150)と、
前記第2タグ距離算出部が算出した前記アンテナ−タグ間距離と、前記記憶部に記憶されている前記アンテナ−ライン間距離とに基づいて、前記符号切り替わり隣接時点における前記タグ角度を算出する第2タグ角度算出部(S160)と、
前記第2タグ角度算出部が算出した前記タグ角度と、前記第2タグ距離算出部が算出した前記アンテナ−タグ間距離と、前記記憶部に記憶されている前記アンテナ−ライン間距離とに基づいて、前記符号切り替わり隣接時点における前記無線タグの位置から前記位相勾配符号の切り替わり点における前記無線タグの位置までの移動距離を算出する移動距離算出部(S170)と、
前記移動距離算出部が算出した前記移動距離と、前記符号切り替わり隣接時点と前記位相勾配符号の切り替わり点との時間差とに基づいて、前記無線タグの移動速度(Vtag)を算出する速度算出部(S180)とを備え、
前記タグ角度算出部は、前記2つの時点の間に前記無線タグが移動する移動距離を、前記2つの時点の時間差と、前記速度算出部が算出した前記無線タグの移動速度とから算出し、
前記タグ距離算出部は、前記タグ角度が前記第1タグ角度となる位置と前記タグ角度が前記第2タグ角度となる位置との間の距離を、前記タグ角度が前記第1タグ角度であった時点と、前記タグ角度が前記第2タグ角度であった時点との時間差と、前記速度算出部が算出した前記無線タグの移動速度とから算出し、
前記タグリーダは、さらに、
前記タグ距離算出部が算出した前記アンテナ−タグ間最小距離と、前記記憶部に記憶されている前記アンテナ−ライン間距離との比較に基づいて、前記無線タグが、予め定められたラインを移動しているか否かを判断するライン判断部(S60−S80)を備えるタグリーダ。 In claim 1,
A storage unit (19) that stores the antenna-line distance (Lset), which is the minimum distance from the antenna to the line, and
A second phase difference calculation unit (S140) that calculates the phase difference calculated with the switching point of the phase gradient code as one time point based on the phase sequentially calculated by the phase calculation unit.
The other that calculates the phase difference together with the switching point of the phase gradient code based on the distance between the antenna and the line stored in the storage unit and the phase difference calculated by the second phase difference calculation unit. A second tag distance calculation unit (S150) that calculates the distance between the antenna and the tag, which is the distance from the antenna to the wireless tag at the time point adjacent to the code switching.
The tag angle at the time point adjacent to the sign switching is calculated based on the antenna-tag distance calculated by the second tag distance calculation unit and the antenna-line distance stored in the storage unit. 2 tag angle calculation unit (S160) and
Based on the tag angle calculated by the second tag angle calculation unit, the antenna-tag distance calculated by the second tag distance calculation unit, and the antenna-line distance stored in the storage unit. The moving distance calculation unit (S170) for calculating the moving distance from the position of the wireless tag at the time point adjacent to the sign switching to the position of the wireless tag at the switching point of the phase gradient code,
A speed calculation unit that calculates the movement speed (V tag ) of the radio tag based on the movement distance calculated by the movement distance calculation unit and the time difference between the time point adjacent to the code switching and the switching point of the phase gradient code. With (S180)
The tag angle calculation unit calculates the moving distance of the wireless tag between the two time points from the time difference between the two time points and the moving speed of the wireless tag calculated by the speed calculation unit.
The tag distance calculation unit determines the distance between the position where the tag angle is the first tag angle and the position where the tag angle is the second tag angle, and the tag angle is the first tag angle. Calculated from the time difference between the time point and the time point when the tag angle was the second tag angle, and the moving speed of the wireless tag calculated by the speed calculation unit.
The tag reader further
The wireless tag moves a predetermined line based on a comparison between the minimum antenna-tag distance calculated by the tag distance calculation unit and the antenna-line distance stored in the storage unit. A tag reader provided with a line determination unit (S60-S80) for determining whether or not the antenna is used.
前記アンテナから前記ラインまでの最小距離であるアンテナ−ライン間距離(Lset)を記憶している記憶部(19)と、
前記タグ距離算出部が算出した前記アンテナ−タグ間最小距離と、前記記憶部に記憶されている前記アンテナ−ライン間距離との比較に基づいて、前記無線タグが、予め定められたラインを移動しているか否かを判断するライン判断部(S60−S80)を備えるタグリーダ。 In claim 1 or 2,
A storage unit (19) that stores the antenna-line distance (Lset), which is the minimum distance from the antenna to the line, and
The wireless tag moves a predetermined line based on a comparison between the minimum antenna-tag distance calculated by the tag distance calculation unit and the antenna-line distance stored in the storage unit. A tag reader provided with a line determination unit (S60-S80) for determining whether or not the antenna is used.
前記位相算出部が逐次算出する前記位相に変化がない場合に、前記無線タグは停止していると判断する停止判断部(S38、S39)を備えるタグリーダ。 In any one of claims 1 to 4,
A tag reader including a stop determination unit (S38, S39) that determines that the wireless tag is stopped when there is no change in the phase calculated sequentially by the phase calculation unit.
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