JPH08278363A - 単一アンテナ位置・方向発見システム - Google Patents

単一アンテナ位置・方向発見システム

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JPH08278363A
JPH08278363A JP7291380A JP29138095A JPH08278363A JP H08278363 A JPH08278363 A JP H08278363A JP 7291380 A JP7291380 A JP 7291380A JP 29138095 A JP29138095 A JP 29138095A JP H08278363 A JPH08278363 A JP H08278363A
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JP
Japan
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signals
transponder
signal
reader
pattern
Prior art date
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JP7291380A
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Inventor
Alfred R Koelle
アール． コエル アルフレッド
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AMUTETSUKU CORP
Amtech Corp
Original Assignee
AMUTETSUKU CORP
Amtech Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/82—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランスポンダが静止状態にあるか又は読取
器へ向かって移動しているか又はそれと離れる方向に移
動しているか、又移動している場合には、トランスポン
ダが近付いて行くか又は離れて行く速度を決定するため
に離れた位置にあるトランスポンダから受取った後方散
乱変調されたＲＦ信号を解析する回路を提供する。 【解決手段】 本発明回路は米国特許第４，７３９，３
２８号に記載されているタイプの読取器に組込むことが
可能であり且つ単一のアンテナを必要とするに過ぎな
い。トランスポンダから受取った信号に応答して本発明
回路は各々が異なる位相を有する３つの信号を発生す
る。これらの３つの信号における信号状態変化のパター
ン及び周波数を解析することによって、トランスポンダ
の移動方向及び速度を決定することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランスポンダが
静止状態にあるか又は受信機へ向かって移動しているか
又は受信機から離れる方向に移動しているか、及び、移
動している場合には、トランスポンダが向かって来るか
又は離れて行く速度を決定するためにトランスポンダか
ら受取った後方散乱変調されたＲＦ信号を解析する回路
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】物体を遠隔的に識別するシステムは多く
の目的のために有用であり、例えば、電車又は自動車等
の物体を識別し且つ位置を決定する場合に有用である。
このようなシステムは、読取器装置と物体に取付けられ
ているトランスポンダとの間で情報を通信するためにＲ
Ｆ信号を使用する。各トランスポンダは、それが取付け
られている物体に関する情報を包含しており且つその物
体を識別即ち同定させる個別的なコードを有している。
読取器が遠隔した位置にあるトランスポンダへＲＦ信号
を送信する。トランスポンダにおけるアンテナが読取器
からのこの信号を受取り、該トランスポンダ内に一時的
に又は永久的に格納されているデータでその受取った信
号を後方散乱変調させ、その際にトランスポンダの個別
的なコードにしたがって一連の信号を発生し、且つこの
変調させた信号を読取器へ反射して戻し、トランスポン
ダ内に包含されている情報を読取器へ送給する。読取器
はこれらの信号をデコードしてトランスポンダからの情
報を獲得する。同様に、トランスポンダは読取器から受
取った信号をデコードし且つトランスポンダのメモリへ
情報を書込むことが可能である。これらのトランスポン
ダ及び読取器の詳細については、米国特許第４，７３
９，３２８号に記載されている。
【０００３】然しながら、米国特許第４，７３９，３２
８号に記載されているシステムでは、読取器と相対的に
トランスポンダの速度及び移動に関する情報を提供する
ものではない。相対的な運動を決定する公知の技術が存
在するが、これらの技術は上述した読取器／トランスポ
ンダシステムにおいて使用するのには満足のいくもので
はない。例えば、通常のドップラレーダは、ある最小の
相対速度を超える移動速度及び方向を検知することが可
能であるに過ぎず、且つそれは、ターゲットオブジェク
トが静止状態にある場合には検知を行なうことは不可能
である。更に、ドップラレーダは、典型的に、低周波数
範囲を使用するものであり、それは本発明が意図されて
いる読取器／トランスポンダシステムとは適合性を欠如
している。Ｋｏｅｌｌｅ及びＤｅｐｐは、「協同的ター
ゲットを具備するドップラレーダはゼロ速度まで測定し
且つ運動方向を検知する（Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｒａｄａｒ
ｗｉｔｈ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｔａｒｇｅｔ Ｍ
ｅａｓｕｒｅｓ ｔｏＺｅｒｏ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａ
ｎｄ Ｓｅｎｓｅｓ ｔｈｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏ
ｆ Ｍｏｔｉｏｎ）」、ＩＥＥＥプロシーディンズ、１
９７７年３月の文献において別の技術を記載している。
然しながら、その技術は、加算及び減算位相項を使用す
ることを必要とし、且つ読取器とトランスポンダとの間
で情報をやりとりするために周波数シフトキーイング即
ち双位相コードを使用する本発明の読取器／トランスポ
ンダシステムとは適合性を欠如している。その他、米国
特許第４，７２８，９５５号における如く、２つ以上の
アンテナを具備する受信機を使用する技術が提案されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した如
き従来技術の欠点を解消し、トランスポンダが静止して
いるか又は読取器へ向かって移動しているか又は読取器
から離れる方向に移動しているか、又は移動している場
合にはトランスポンダの移動速度を検知することが可能
な回路を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、トランスポン
ダの速度及び相対的な移動方向を決定するために、米国
特許第４，７３９，３２８号に記載されているタイプの
読取器に組込むことの可能な回路を提供している。単一
のアンテナを使用しており、本発明回路は、トランスポ
ンダが読取器へ向かって移動しているか又は読取器から
離れる方向に移動しているかを、そのような移動速度に
拘らずに決定することが可能であり、且つ読取器とトラ
ンスポンダとの間の距離が一定である場合にも決定する
ことが可能である。読取器がトランスポンダから受取る
信号に応答して、本発明回路は３つの信号を発生し、そ
れらの各々は異なる位相を有している。次いで、本発明
回路は、これらの信号が状態変化（即ち、反転状態又は
非反転状態となること）を発生する場合を検知し且つそ
の信号状態変化のパターンを格納する。最後に、本発明
回路は、信号状態変化の現在のパターンを格納されてい
るパターンと比較し、トランスポンダの移動速度及び方
向を決定する。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は米国特許第４，７３９，３
２８号に記載されている読取器回路の一部を示してい
る。アンテナ２０はトランスポンダから信号を受取り、
且つこれらの信号は、次いで、ミキサ３２及び３４へ導
入される。供給源３０からの質問用ＲＦ信号のミキサ３
２へ導入され且つミキサ３４へ導入される前に装置３６
によって９０°位相がシフトされる。ミキサ３２及び３
４からの信号は、夫々、増幅器４０及び４２によって線
形的に増幅され、次いで別のミキサ、即ち第三チャンネ
ル結合器４４へ導入される。増幅器４０、ミキサ４４及
び増幅器４２からの信号は、夫々、増幅器４６，４８，
５０へ導入され、増幅器４６，４８，５０の各々は高利
得を与え、次いで振幅が制限される。
【０００７】ＲＦミキサ３２及び３４の出力信号の振幅
は、トランスポンダから帰還された情報を担持する入力
信号と供給源３０によって発生された基準ＲＦ信号との
間の相対的なＲＦ位相の関数である。Ａがアンテナから
の入力信号であり、且つφがＡと基準信号との間のＲＦ
位相シフトであると、ミキサ出力Ｂ（ベースバンド信号
の場合、何故ならばこれはホモダイン検知器であるか
ら）は、Ｂ＝ｋＡｃｏｓ（φ）であり、それはφに関し
て変化する。
【０００８】読取器によってトランスポンダへ送られた
ＲＦ信号の位相と相対的にトランスポンダから読取器ア
ンテナへ返されたＲＦ信号の位相は、読取器アンテナか
らトランスポンダへの往路及びその復路の経路に亘って
の周回距離の関数である。φr が距離ｒに関しての位相
シフトであり且つλが読取器ＲＦ信号の波長である場合
には、位相シフトはφr ＝２ｒ／λである。
【０００９】トランスポンダと読取器との間の距離ｒが
変化すると、それに対応する変化がφr に発生し、それ
は、ミキサ３２及び３４の出力の振幅に影響を与える。
トランスポンダが１つの位置から別の位置へ移動する
と、ミキサ３２及び３４からの出力信号が互いに変化す
る態様においてこの運動を観察することが可能である。
従って、米国特許第４，７３９，３２８号に記載されて
いるように、反射されたＲＦ搬送信号上に振幅変調され
た逐次的にコード化させたメッセージに加えて、トラン
スポンダは、そのＲＦ位相内において読取器アンテナと
相対的にトランスポンダの位置に関する情報を担持する
信号を返す。
【００１０】従来の装置においては、この位相シフト、
従ってトランスポンダの位置情報が無視されており、且
つ読取器はトランスポンダメッセージコードをデコード
し且つ再生するためにのみ使用されていた。正に、米国
特許第４，７３９，３２８号に記載されているシステム
は、トランスポンダリターン信号の変化するＲＦ位相が
デコードプロセスと干渉することを防止するように設計
されている。
【００１１】図２を参照すると、信号６０，６２，６４
は増幅器４６，４８，５０によって夫々与えられる出力
信号の振幅及び反転状態を表わしている。これらの増幅
器は制限用増幅器である。非常に小さな信号（即ち、処
理可能なレベルよりも小さいもの）より大きな全ての入
力信号に対して、出力は標準化されたピークからピーク
への振幅のパルストレイン即ちパルス列である。増幅器
４６，４８，５０からの実際の出力信号は二進信号であ
る。何故ならば、電圧は一方の限界値にあるか又は他方
の限界値にあるからである。更に、これらの３つの信号
は、ミキサ３２及び３４へのアンテナリターン信号及び
基準信号（図１）の相対的位相に依存して、互いに反転
させることが可能である。
【００１２】図２はこれら３つの信号６０，６２，６４
の反転状態がφｒに関してどのように変化するかを示し
ている。図２は、更に、位相変化と共に急激に変化する
反転状態を示しており、それらの実際の挙動に対する近
い近似である。何故ならば、増幅度が非常に高いので、
位相における非常に小さな変化が、一方の極性の完全に
制限された増幅器出力信号と他方の極性の増幅器出力信
号との間に発生させる。信号６０，６２，６４は、一体
となって、トランスポンダの移動速度及び方向に関する
情報を供給する。本発明は、このような情報を抽出し且
つ報告する回路を提供している。
【００１３】図３は信号６０，６２，６４から速度及び
方向を決定する基本的な回路を示している。排他的ＯＲ
ゲート７０は信号６０及び６４によって動作し信号７１
を発生させる。同様に、排他的ＯＲゲート７２は信号６
２及び６４によって動作し信号７３を発生し、且つ排他
的ＯＲゲート７４は信号６０及び６２によって動作し信
号７５を発生する。信号７１，７３，７５に対する典型
的な波形は図４ａ及び４ｂに示してある。図４ａはトラ
ンスポンダが読取器から離れる方向に移動している場
合、即ちＲＦ位相角が増加する場合に発生する信号状態
変化のパターンを示している。図４ｂは、トランスポン
ダが読取器に向かって移動する場合、即ちＲＦ位相角が
減少する場合に発生する信号状態変化のパターンを示し
ている。図４ａ及び４ｂから理解される如く、トランス
ポンダが読取器へ向かって移動しているか又は読取器か
ら離れる方向に移動しているかに依存して、信号状態変
化の順番即ちシーケンスは変化する。
【００１４】再度、図３を参照すると、抵抗８０及びコ
ンデンサ８１が、一体的にローパスフィルタとして動作
し、信号６０及び６４のエッジタイミングにおけるわず
かな差によって発生される場合のある信号７１における
過渡的な信号スパイク又は裂け目を取除いている。抵抗
８３及びコンデンサ８４は信号７３に対するローパスフ
ィルタを与えており、且つ抵抗８６及びコンデンサ８７
は信号７５に対して同一の機能を行なう。アナログ回路
を示しているが、所望のローパスフィルタ動作はデジタ
ル回路を使用して達成することも可能である。シュミッ
トトリガ８２，８５，８８が信号７１，７３，７５を夫
々再整形し高速の遷移を与える。論理要素９０内のフリ
ップフロップは信号７１，７３，７５によって与えられ
る信号状態変化情報を格納し且つその信号状態変化のパ
ターンが、トランスポンダが読取器へ向かって来るのか
又は読取器から離れる方向へ移動するのかを表わすか否
かを判別する。論理要素９０は、発光ダイオード９８を
発光させるか又は発光させないかによってトランスポン
ダの移動方向についての情報を報告する。
【００１５】図４ａ及び４ｂから理解される如く、信号
７１，７３，７５は、各々、トランスポンダと読取器と
の間の距離が変化するにしたがい規則的な間隔で状態を
変化させる。従って、トランスポンダの速度は、信号７
１，７３又は７５のいずれかにおける信号状態変化の周
波数を観察することによって決定することが可能であ
る。図３を参照すると、信号７３は発光ダイオード９６
へ供給され、それは信号７３の状態が変化する毎にトグ
ル動作をしてオンオフ動作する。発光ダイオード即ちＬ
ＥＤ９６がトグル動作する周波数は、トランスポンダの
速度に直接的に比例している。
【００１６】別の実施例においては、トランスポンダの
移動方向を決定するためにマイクロコントローラを使用
する。例えば、図５において、信号６０，６２，６４が
デジタルパターンフィルタ１３０を介して通過される。
フィルタされた信号は、次いで、マルチプレクサ１４０
へ供給され、マルチプレクサ１４０は、入力してくる信
号をフリップフロップ１２０によって方向付けを行なう
ことによりＦＩＦＯ１５０か又はＦＩＦＯ１６０へ経路
付けを行なう。各ＦＩＦＯはｎ個のサンプルを格納すべ
く構成されており、尚ｎはトランスポンダのフレーム期
間に対応している。読取器はライン１００上に「ロック
（ＬＯＣＫ）」信号を発生し、それが完全且つ有効なト
ランスポンダフレームを受取り且つ読取ったことを示
す。ライン１００上でロック信号を受取ると、サンプラ
１１０がフリップフロップ１２０をトリガし、それはマ
ルチプレクサ即ちＭＵＸ１４０に命令を与えてサンプル
を他のＦＩＦＯへ指向させ始める。ＦＩＦＯがｎ個のサ
ンプルをロードさせ且つサンプラ１１０がライン１００
上でロック信号を未だに受取っていない場合には、ＦＩ
ＦＯが付加的なサンプル（ｎ＋１）をロードし且つｎ個
のサンプルの中の第一のものを破棄する。この処理は、
サンプラ１１０がロック信号を受取るまで継続して行な
われる。ロック信号が発生すると、選択されたＦＩＦＯ
内に格納されているｎ個のサンプルが有効なものと仮定
される。その時点において、マルチプレクサ１４０は他
のＦＩＦＯへサンプルの送給を開始し、且つ最初のＦＩ
ＦＯ内に格納されているサンプルはマイクロコントロー
ラ１７０へ転送される。
【００１７】マイクロコントローラ１７０は、ＦＩＦＯ
から受取ったパターンが「近付いて来る」パターンか又
は「離れて行く」パターン（「セット」パターン又は
「リセット」パターンとも言う）のいずれであるかを決
定する。その場合に、受取ったパターンを「セット」及
び「リセット」プログラマブルパターンカウンタと比較
することにより行ない、該カウンタは、更に、マイクロ
コントローラに対して、一致が存在することを確認する
ために何回「セット」パターン又は「リセット」パター
ンが繰返されることが必要であるかを告知する。マイク
ロコントローラ１７０が一方のＦＩＦＯの出力をテスト
している間に、他方のＦＩＦＯは次のグループのパター
ンサンプルを回収する。従って、マイクロコントローラ
は、次のロック信号又は完全なトランスポンダフレーム
が発生する前に最初のＦＩＦＯからのサンプルのテスト
を完了せねばならず、次のロック信号又は完全なトラン
スポンダフレームが発生する時点において、マイクロコ
ントローラは他方のＦＩＦＯから新たなグループのパタ
ーンサンプルを受取る。マイクロコントローラ１７０
は、最初に、受取ったパターンを「セット」パターンカ
ウンタと比較する。「セット」パターンカウンタとの間
で一致を見出した後に、「リセット」パターンカウンタ
との間で一致があるか否かの判別を行なう。「セット」
パターンと「リセット」パターンの両方において一致が
見つかった場合に、マイクロコントローラ１７０はライ
ン２００上にパルスを発生し且つその比較テスト手順を
再度開始させる。
【００１８】サンプラ１１０がその内部カウンタがｎに
到達する時刻までにロック信号を受取らない場合には、
それは、マイクロコントローラ１７０において「セッ
ト」及び「リセット」テスト手順を再度開始させる信号
を発生する。ライン１００上においてロック信号を受取
ると、サンプラ１１０内のカウンタがゼロへリセットさ
れる。
【００１９】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の読取器回路の一部を示した概略図。
【図２】 図１の回路によって発生される信号の反転状
態を示した概略図。
【図３】 本発明の一実施例に基づいて構成された回路
を示した概略図。
【図４】 （ａ）及び（ｂ）は本発明回路によって発生
され且つ相対的移動速度を決定するために使用される信
号の波形を示した概略図。
【図５】 本発明の別の実施例を示したブロック図。
【符号の説明】
７０，７２，７４ 排他的ＯＲゲート ８２，８５，８８ シュミットトリガ ９０ 論理要素 ９６，９８ 発光ダイオード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 読取器及び前記読取器から離れたトラン
    スポンダを含むシステムにおける単一アンテナ読取器に
    使用する移動速度及び方向を決定する回路において、 トランスポンダから受取った信号に応答して第一、第二
    及び第三信号を発生する手段が設けられており、前記第
    一、第二及び第三信号は位相が異なっており、 前記第一、第二及び第三信号における信号状態変化のパ
    ターンを検知し且つ報告する手段が設けられており、 前記検知・報告手段によって報告された信号状態変化の
    パターンを格納する手段が設けられており、 前記検知・報告手段によって報告された信号状態変化の
    現在のパターンを前記格納手段に格納されている前のパ
    ターンと比較し且つそれから移動速度及び方向を決定す
    る手段が設けられている、ことを特徴とする回路。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記検知・報告手段
    が、前記第一及び第二信号を入力として有する第一排他
    的ＯＲゲートと、前記第一及び第三信号を入力として有
    する第二排他的ＯＲゲートと、前記第二及び第三信号を
    入力として有する第三排他的ＯＲゲートとを有すること
    を特徴とする回路。
  3. 【請求項３】 読取器及び前記読取器から離れたトラン
    スポンダを含むシステムにおける単一アンテナ読取器に
    おいて使用する移動方向を決定する回路において、 トランスポンダから受取った信号に応答して第一、第二
    及び第三信号を発生する手段が設けられており、前記第
    一、第二及び第三信号は位相が異なっており、 前記第一、第二及び第三信号における信号状態変化のパ
    ターンを検知し且つ報告する手段が設けられており、前
    記検知・報告手段によって報告された信号状態変化のパ
    ターンを格納する手段が設けられており、 前記検知・報告手段の現在の出力を前記格納手段に格納
    されている過去の出力と比較し且つそれから移動方向を
    決定する手段が設けられていることを特徴とする回路。
  4. 【請求項４】 読取器及び前記読取器から離れたトラン
    スポンダを含むシステムにおける単一アンテナ読取器に
    使用するためのトランスポンダ速度を決定する回路にお
    いて、 トランスポンダから受取った信号に応答して信号を発生
    する手段が設けられており、 前記応答信号における信号状態変化を検知し且つ報告す
    る手段が設けられており、 前記検知・報告手段によって報告された信号状態変化の
    周波数を決定し且つそれから速度を決定する手段が設け
    られている、ことを特徴とする回路。
JP7291380A 1994-11-10 1995-11-09 単一アンテナ位置・方向発見システム Pending JPH08278363A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US338008 1994-11-10
US08/338,008 US5510795A (en) 1994-11-10 1994-11-10 Single antenna location and direction finding system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08278363A true JPH08278363A (ja) 1996-10-22

Family

ID=23323005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7291380A Pending JPH08278363A (ja) 1994-11-10 1995-11-09 単一アンテナ位置・方向発見システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5510795A (ja)
EP (1) EP0712010A1 (ja)
JP (1) JPH08278363A (ja)
KR (1) KR960018614A (ja)
AU (1) AU693927B2 (ja)
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