KR100737047B1

KR100737047B1 - 태그 통신 관리 시스템

Info

Publication number: KR100737047B1
Application number: KR1020050053439A
Authority: KR
Inventors: 타케히로 카와이; 케이스케 사이토; 신이치로 오카무라
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2007-07-09
Also published as: EP1610258B1; DE602005025060D1; EP1610258A1; KR20070041480A; CA2510388C; CN1712984A; JP4123195B2; KR100959739B1; KR20060049645A; ATE490513T1; JP2006010345A; US7573418B2; CN100585427C; US20050280538A1; CA2510388A1

Abstract

과제

전파를 통하여 RFID 태그와 무선 통신을 행하는 태그 통신 장치에 있어서, 간단한 구성에 의해 각 RFID 태그의 위치를 특정하는 것이 가능한 태그 통신 장치를 제공한다.

해결 수단

방향 추정부(11)가, 각 안테나(3)에서의 RFID 태그(1)로부터의 전파의 도래 방향을 추정한다. 위치 산출부(14)는, 방향 추정부(11)에서 추정된 도래 방향에 의거하여, 해당 RFID 태그(1)의 위치를 산출한다.

태그 통신 장치, RFID 태그

Description

태그 통신 관리 시스템{TAG COMMUNICATION MANAGEMENT SYSTEM}

도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 관한 RFID 태그 통신 시스템의 개략 구성을 도시한 블록도.

도 2에서 동 도(a)는, 안테나가 구비하는 안테나 소자의 출력에 의거하여 스캔을 행하는 것을 개념적으로 도시한 도면이고, 동 도(b) 및 동 도(c)는, 무게부여(Wn)의 조합을 변화시킨 경우의 지향성의 변화를 도시한 도면.

도 3에서 동 도(a)는, 빔 주사 방식에서의 지향성의 예를 도시한 그래프, 동 도(b)는, 널 주사 방식에서의 지향성의 예를 도시한 그래프.

도 4에서 동 도(a)는, 빔 주사 방식의 예로서 빔형성(Beamformer)법을 이용한 경우의 방향 추정 결과를 도시한 그래프, 동 도(b)는 널 주사 방식의 예로서 LP법을 이용한 경우의 방향 추정 결과를 도시한 그래프.

도 5에서 동 도(a) 및 동 도(b)는, 같은 분해능으로 하는 경우의, 빔 주사 방식에서의 안테나의 구성 및 널 주사 방식에서의 안테나의 구성을 각각 도시한 개략도.

도 6은 2개의 안테나에 의한 도래 방향 추정에 의거하여, RFID 태그의 위치를 추정하는 방법을 설명하는 도면.

도 7은 멀티패스에 의해 잘못한 위치 검출이 행하여지는 현상을 설명하는 도면.

도 8은 영역 판정 처리를 설명하는 도면.

도 9는 리더/라이터에서의 처리의 흐름을 도시한 플로우 차트.

도 10은 4개의 안테나를 마련한 경우의 위치 산출 방법을 설명하는 도면.

도 11은 물품의 유통이 행하여지는 시스템에 있어서, 유통되는 물품의 검사·확인 등을 행하는 시스템에 본 RFID 태그 통신 시스템을 적용한 경우의 예를 도시한 도면.

도 12는 점포 등에 있어서, 상품의 도난 감시 등을 행하는 시스템에 본 RFID 태그 통신 시스템을 적용한 경우의 예를 도시한 도면.

도 13은 예를 들면 역이나 영화관 등의 개찰이 필요해지는 장소에 본 RFID 태그 통신 시스템을 적용한 경우의 예를 도시한 도면.

도 14는 RFID 태그 통신 시스템에, 감시 카메라를 마련한 시스템의 구성예를 도시한 블록도.

도 15에서 동 도(a)는, 빔 포밍을 중첩시킴에 의해 통신 영역을 제어하는 예를 도시한 도면, 동 도(b)는, 빔 스캔에 의해 통신 영역을 제어하는 예를 도시한 도면.

도 16에서 동 도(a)는, 멀티패스가 생기고 있는 상태를 도시한 도면, 동 도 (b)는, 전파 흡수체를 마련함에 의해 멀티패스를 방지하는 예를 도시한 도면.

도 17에서 동 도(a)는, 지향성이 비교적 약한 경우의 안테나가 구비하는 안테나 소자의 상태, 동 도(b)는, 지향성이 비교적 강한 경우의 안테나가 구비하는 안테나 소자의 상태를 각각 도시한 도면.

도 18은 안테나에서 스캔 방향을 변화시키는 경우의 양상을 도시한 도면.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1 : RFID 태그 2 : 리더/라이터(태그 통신 장치)

3·3X. 3Y·3W·3Z : 안테나 3a : 안테나 소자

4 : 위치 검출부 5 : 영역 판정부(영역 판정 수단)

6 : 태그 통신 제어부 7 : 영역 정보 기억부

8 : 외부 통신부 11 : 방향 추정부(방향 추정 수단)

12 : 전력 계측부(전파 측정 수단)

13 : 전력비 추정부(강도비 추정 수단)

14 : 위치 산출부(위치 산출 수단)

21 : 통신 영역 43 : 감시 카메라(촬영 수단)

44 : 통신부 45 : 방향 제어부(촬영 제어 수단)

46 : 줌 제어부(촬영 제어 수단) 47 : 촬상부

X : 반사물

기술 분야

본 발명은, 전파를 통하여 RFID 태그와 무선 통신을 행하는 태그 통신 장치, 태그 통신 장치의 제어 방법, 태그 통신 제어 프로그램을 기록한 기록 매체 및 태그 통신 관리 시스템에 관한 것이다.

종래의 기술

근래, RFID(Radio Frequency Identification) 태그(무선 태그)의 이용이 보급되고 있다. 무선 태그는, 바코드를 대체하는 것으로서 특히 물류의 분야에서 기대를 모으고 있고, 가까운 장래에 널리 보급될 것이 예상되고 있다.

현재, 무선 태그용의 주파수 대역으로서는 13.56MHz대, 800MHz 내지 960MHz 전후의 이른바 UHF대, 2.45GHz대 등이 있다. 이 중, UHF대나 2.45GHz대의 전파(radio wave)는 13.56MHz대의 전파에 비하여 통신 거리를 신장하기 쉽다는 이점이 있다. 또한, UHF대의 전파는, 2.4GHz대의 전파에 비하여, 물체 뒤로 돌아들어가기 쉽다는 이점이 있다. 이 때문에, UHF대의 전파를 이용하는 무선 태그 및 리더/라이터의 개발이 진행되고 있다.

UHF대의 전파를 이용하는 경우, 현재 주류인 13.56MHz대의 전파를 이용하는 경우에 비하여, 리더/라이터가 무선 태그와 통신 가능한 거리를 수10㎝ 정도로부터 수m 정도로 신장할 수 있다. 따라서, UHF대의 전파를 이용하면, 리더/라이터가 무선 태그와 통신 가능한 공간 영역인 통신 영역을 비교적 광범위하게 확대하는 것이 가능해진다.

[특허 문헌 1]

특개2002-198722호 공보(2OO2년 7월 12일 공개)

[특허 문헌 2]

특개평9-5431호 공보(1997년 1월 10일 공개)

[비특허 문헌 1]

「GPS 기술의 전망」, 전자정보통신학회 논문지 B Vo1. J84-B No.12 pp.2082-2091 2001년 12월

[비특허 문헌 2]

「옥내에서도 위치 정보 서비스를 이용할 수 있다, 휴대 전화를 사용한 고정밀도 위치 측정 기술」

http://www.hitachi.co.jp/Sp/TJ/2001/hrnjan01/hrn0111j.htm

[비특허 문헌 3]

「어레이 안테나에 의한 적응 신호 처리」, 제 9장 어레이 안테나에 의한 고분해능 도래방향 추정, 기쿠마아키라, 과학기술 출판, 발행일(1998년 11월 25 일)

상기한 바와 같이, 리더/라이터가 무선 태그와 통신 가능한 거리를 수m 정도호 한 경우, 통신 영역이 넓게 되기 때문에, 통신 영역 내에 존재하는 무선 태그가 필요 이상으로 많아져 버린다는 폐해가 있다. 그래서, 통신 영역을 특정한 공간 영역으로 제한하기 위한 수법이 각종 고려된다.

도 15의 (a)는, 빔 포밍을 중첩시킴에 의해 통신 영역을 제어하는 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 빔 포밍에 의해 지향성을 좁게 한 안테나(51)가 복수 나열하여 배치되어 있다. 이로써, 리더/라이터에 구비된 각 안테나(51)에 의한 각 통신 영역(52)이 중첩된 공간 영역이, 해당 리더/라이터에 의한 통신 영역으로서 설정되게 된다.

도 15의 (b)는, 빔 스캔에 의해 통신 영역을 제어하는 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 지향성을 좁게 한 안테나(51)에 있어서, 지향 방향을 소정의 범위에서 순차적으로 변화시킴에 의해 소정의 공간 영역을 스캔하도록 되어 있다. 또한, 이 예에서는, 각각 다른 공간 영역을 스캔하는 2개의 안테나(51·51)를 마련하고, 각 스캔 영역이 중첩된 공간 영역이 해당 리더/라이터에 의한 통신 영역으로서 설정되어 있다.

이상 2개의 예에서는, 지향성이 강한 안테나(51)를 이용하고 있기 때문에, 지향성이 약한 안테나(51)를 이용하는 경우에 비하여 다음과 같은 메리트가 있다. 우선 하나의 안테나(51)가 커버하는 통신 영역(52)이 좁기 때문에, 통신의 콜리젼의 발생을 억제할 수 있고, 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 통신의 콜리젼이란, 어떤 안테나(51)에 대응하는 통신 영역(52) 내에 다수의 무선 태그가 동시에 존재함에 의해, 안테나(51)와 다수의 무선 태그 사이에서 통신의 콜리젼(충돌)이 발생하는 것이다. 이 통신의 콜리젼이 발생하면, 통신의 신뢰성이 저하되게 된다.

또한, 지향성이 약한 안테나를 이용하는 경우에는, 리더/라이터로부터의 직접파와 바닥면이나 벽면에 반사한 반사파와의 간섭에 의해, 리더/라이터가 무선 태그와 통신할 수 없는 통신 불능 부분이 통신 영역 내에 발생하고 있지만, 지향성이 강한 안테나(51)를 이용하는 경우에는, 이와 같은 부적합함을 해소할 수 있다.

그러나, 상기한 방식에는, 다음과 같은 문제점이 있다. 제 1의 문제점으로서는, 멀티패스에 의한 영향(통신 불능 영역)이 생기는 것이다. 도 16의 (a)은, 멀티패스가 생기고 있는 상태를 나타내고 있다. 안테나(51)의 지향성의 방향에 반사물(54)이 존재하고 있는 경우, 안테나(51)로부터 출사된 빔이 반사물(54)로 반사됨에 의해, 안테나(51)의 지향성의 방향에서 벗어난 공간 영역으로도 빔이 조사된다. 이로써, 상정하고 있는 통신 영역 이외의 공간 영역 이외에 위치하는 무선 태그와도 통신이 행하여지게 된다.

이 영역 왜곡을 방지하기 위해서는, 리더/라이터가 설치되는 장소마다, 설치 환경의 튜닝을 행하거나 멀티패스의 영향을 받지 않는 전파 차단 구조를 마련하거나 할 필요가 있다. 예를 들면, 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이, 통신 영역에 있어서, 안테나(51)와 대향하는 면 등에 전파 흡수체를 마련함에 의해 멀티패스를 방지하고 있다.

또한, 제 2의 문제점으로서는 안테나(51)의 구조가 커진다는 것이다. 상기한 방식과 같이 빔 포밍을 중첩시키거나 스캔시키거나 함에 의해 통신 영역을 제어하는 경우, 안테나(51)의 지향성을 비교적 강하게 할 필요가 있다. 안테나(51)는, 예를 들면 패치 안테나나 어레이 안테나 등에 의해 구성되지만, 지향성을 강하게 하기 위해서는, 안테나(51)가 구비한 안테나 소자(51a…)의 수를 크게 할 필요가 있다. 도 17의 (a)은, 지향성이 비교적 약한 경우의 안테나(51)가 구비하는 안테나 소자(51a…)의 상태, 도 17의 (b)은, 지향성이 비교적 강한 경우의 안테나(51)가 구비하는 안테나 소자(51a…)의 상태를 각각 도시하고 있다.

또한, 제 3의 문제점으로서는, 빔 스캔을 행하는 경우, 스캔 방향의 분해능을 높히기 위해서는 안테나 소자(51a…)에 대해 인가하는 전압 및 그 위상의 제어가 복잡하게 되는 것이다. 도 18은, 안테나(51)에서의 스캔 방향을 변화시키는 경우의 양상을 나타내고 있다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 각 안테나 소자(51a)에는 전압 제어 위상기(51b)가 마련되어 있다. 그리고, 스캔 방향을 변화시키는 경우에는, 각 전압 제어 위상기(51b)에 대해 대응하는 안테나 소자(51a…)에 대해 인가하는 전압 및 그 위상을 제어할 필요가 있다. 여기서, 스캔 방향의 변화의 분해능을 높이기 위해서는, 각 전압 제어 위상기(51b)에 대한 제어를 보다 세밀하게 행할 필요가 생기기 때문에, 제어 연산이 복잡화함과 함께, 각 전압 제어 위상기(51b)도 고정밀도인 것으로 할 필요가 생긴다.

한편, 통신을 행하고 있는 무선 태그의 위치를 특정하고, 해당 무선 태그의 위치가 소정의 공간 영역 내에 있는지의 여부를 판정함에 의해, 통신 영역을 제한하는 수법도 고려된다. 여기서, 상기한 비특허 문헌 1에는, GPS를 이용하여 GPS 수신기의 위치를 특정하는 기술에 관해 개시되어 있다. 이 기술에서는, GPS 수신기가 복수의 GPS 위성으로부터의 전파의 도달 시간을 측정함에 의해, 각 GPS 위성과의 거리를 산출하고, 이에 의거하여 위치를 특정하도록 되어 있다.

또한, 상기한 비특허 문헌 2에는, GPS에 의한 위치 검출과 같은 방식을 휴대 전화기에 적용함에 의해 휴대 전화기의 위치를 특정하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, GPS에서의 GPS 위성의 역할을 휴대 전화망에서의 기지국이 담당함에 의해 위치 계측이 행하여지도록 되어 있다.

이상과 같은 기술을 무선 태그의 위치의 특정에 적용함에 의해, 통신 영역을 제한하는 것이 고려되지만, 이 경우에는 다음과 같은 문제가 생긴다. 우선, 무선 태그측에서, 예를 들면 복수의 안테나와의 거리를 측정하기 위한 복잡한 회로가 필요해진다. 예를 들면., 안테나와의 거리를 측정하기 위해서는, 전파의 전송 시간을 측정하기 위한 계시 수단이 필요하게 되지만, 수m 이내 정도의 전파의 전송 시간을 측정하는 데는, 극히 고정밀도의 계시를 행할 필요가 있음과 함께, 각 안테나와의 시간의 동기도 극히 고정밀도로 행할 필요가 있다. 무선 태그는, 기본적으로는 염가, 소형, 저소비 전력의 특성을 갖는 것이 바람직하기 때문에, 이와 같은 고기능의 회로를 무선 태그에 탑재하는 것은 바람직하지 않게 된다.

본 발명은, 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 전파를 통하여 RFID 태그와 무선 통신을 행하는 태그 통신 장치에 있어서, 간단한 구성에 의해 각 RFID 태그의 위치를 특정하는 것이 가능한 태그 통신 장치, 태그 통신 장치의 제어 방법, 태그 통신 제어 프로그램 및 태그 통신 관리 시스템을 제공하는 것에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 태그 통신 장치는 전파를 통하여 RFID 태그와 무선 통신을 행하는 태그 통신 장치에 있어서, 상기 RFID 태그로부터의 전파를 수신하는 하나 또는 복수의 안테나와, 상기 각 안테나에서 상기 RFID 태그로부터의 전파가 수신된 경우에, 각 안테나에서의 해당 RFID 태그로부터의 전파의 도래 방향을 추정하는 방향 추정 수단과, 상기 방향 추정 수단에 의해 추정된 방향에 의거하여, 상기 RFID 태그의 위치를 산출하는 위치 산출 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 태그 통신 장치의 제어 방법은 RFID 태그로부터의 전파를 수신하는 하나 또는 복수의 안테나를 구비하고, 해당 RFID 태그와 무선 통신을 행하는 태그 통신 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 각 안테나에서 상기 RFID 태그로부터의 전파가 수신된 경우에, 각 안테나에서의 해당 RFID 태그로부터의 전파의 도래 방향을 추정하는 방향 추정 스텝과, 상기 방향 추정 스텝에 의해 추정된 방향에 의거하여, 상기 RFID 태그의 위치를 산출하는 위치 산출 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성 및 방법에서는, 우선 태그 통신 장치에 하나 또는 복수의 안테나가 구비되어 있다. 그리고, 각 안테나에서의 RFID 태그로부터의 전파의 도래 방향이 추정되도록 되어 있다. 이와 같이, 하나 또는 복수의 안테나에서 각각 전파의 도래 방향이 추정되면, 이들의 도래 방향이 수속(收束)하는 점의 부근에 RFID 태그가 위치하고 있는 것을 추정하는 것이 가능해진다. 따라서 상기한 구성 및 방법에 의하면, RFID 태그측에 전혀 특별한 구성을 부가하는 일 없이, 태그 통신 장치측에서, 복수의 안테나로 수신된 신호의 신호 처리를 행하는 것만으로써, 통신 가능한 RFID 태그의 위치를 특정하는 것이 가능한 태그 통신 장치를 제공할 수 있다.

또한, ESPRIT라고 칭해지는 방향 추정 방식에 의하면, 하나의 안테나를 구성하는 어레이 안테나의 2개소를 사용하여, 각각의 개소에서의 전파의 도래 방향을 추정하는 것이 가능하다. 즉, 이 방향 추정 방식을 이용하면, 외관상으로는 1개의 안테나에 의해 본 발명에 관한 상기한 구성 및 방법을 실현하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 관한 태그 통신 장치는, 상기한 구성에 있어서, 상기 위치 산출 수단에 의해 산출된 RFID 태그의 위치가, 소정의 공간 영역 내에 있는지의 여부를 판정하는 영역 판정 수단을 또한 구비하고 있는 구성으로 하여도 좋다.

종래에는, 소정의 공간 영역 내에 위치하는 RFID 태그하고만 통신을 행하기 위해서는, 예를 들면 그 소정의 공간 영역의 주위에 전파 흡수체 등의 구성을 설치하는 등의 필요성이 생기고 있다. 이에 대해, 상기한 구성에 의하면, 위치 산출 수단에 의해 산출된 위치에 의거하여, RFID 태그가 소정의 공간 영역 내에 있는지의 여부를 판정하도록 되어 있다. 따라서, RFID 태그가 존재할 가능성이 있는 영역에 특별한 구성 등을 마련하는 일 없이, 또한, 설치 환경에 영향을 받지 않고, 영역 제한을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 태그 통신 장치측에서도, 신호 처리에 의해 영역 제한을 행하고 있기 때문에, 영역 제한의 변경 등을 용이하게 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 보다 후플레시빌리티가 높은 태그 통신 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 태그 통신 장치는, 상기한 구성에 있어서 상기 각 안테나에서 실제로 수신된 상기 RFID 태그로부터의 전파의 강도를 측정하는 전파 측정 수단과, 상기 위치 산출 수단에 의해 산출된 RFID 태그의 위치와 각 안테나와의 거리에 의거하여, 각 안테나에서 수신되는 전파의 강도의 비를 추정하는 강도비 추정 수단과, 상기 위치 산출 수단이, 상기 전파 측정 수단에 의해 측정된 각 안테나에서의 전파의 강도의 비와, 상기 강도비 추정 수단에 의해 추정된 각 안테나에서 의 전파의 강도의 비에 의거하여, 해당 위치 산출 수단에 의해 산출된 RFID 태그의 위치의 타당성을 판단하는 구성으로 하여도 좋다.

각 안테나에서 RFID 태그로부터 수신되는 전파에는, 경우에 따라서는 상기한 멀티패스의 영향을 받는 일이 있다. 멀티패스의 영향을 받고 있는 경우, 위치 산출 수단에 의해 산출되는 RFID 태그의 위치는 실제의 위치와는 다른 것이 된다. 이에 대해, 상기한 구성에서는 멀티패스를 포함하는 방향 추정에 의거하여 검출된 RFID 태그의 위치와, 실제의 RFID 태그(1)의 위치에서는 각 안테나(3)까지의 거리가 다른 것을 이용하여 멀티패스의 검출을 행한다. 즉, 멀티패스를 포함하는 방향 추정이 행하여진 경우에는, 실제의 수신 전파 전력의 비와 산출 위치에 의거한 수신 전파 전력의 비가 다른 것으로 되기 때문에, 이것을 검출함에 의해 위치 산출 수단은, 멀티패스에 의거한 위치 검출의 오류를 검출할 수 있다. 따라서 보다 정밀도가 높은 위치 검출을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 관한 태그 통신 장치는, 상기한 구성에 있어서, 상기 각 안테나가 복수의 안테나 소자를 구비한 구성으로 되어 있고, 상기 방향 추정 수단이, 상기 복수의 안테나 소자를 구비한 안테나로부터의 출력에 의거하여, 신호 처리에 의해 스캔을 실현하고, 전파의 도래 방향을 추정하는 구성으로 하여도 좋다.

상기한 구성에 의하면, 복수의 안테나 소자를 구비한 안테나로부터의 출력에 의거하여 신호 처리에 의해 스캔이 행하여지고, 도래 방향이 추정되도록 되어 있기 때문에, 예를 들면 물리적으로 안테나의 방향을 바꾸어 스캔을 행한다는 구성과 비교하여, 구조적으로 보다 간단한 구성에 의해 스캔 안테나를 실현할 수 있다. 따라 서, 염가의 태그 통신 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 태그 통신 장치는, 상기한 구성에 있어서, 상기 방향 추정 수단이, 널 주사 방식에 의해 전파의 도래 방향을 추정한 구성으로 하여도 좋다.

널 주사 방식에 의해 도래 방향을 추정하는 경우, 빔 주사 방식과 비교하고, 같은 안테나 구성, 같은 조건하에 있어서, 보다 분해능이 높은 도래 방향 검출을 행하는 것이 가능해진다. 역으로 말하면, 같은 분해능으로 하는 경우, 널 주사 방식을 이용하면, 빔 주사 방식과 비교하여, 안테나에서의 안테나 소자의 수를 적게 하는 것이 가능해지고, 안테나의 사이즈를 보다 작게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 관한 태그 통신 장치가 구비하는 각 수단은, 컴퓨터에 의해 실현하여도 좋고, 이 경우에는, 컴퓨터를 상기 각 수단으로서 동작시킴에 의해 상기 각 수단을 컴퓨터에 실현시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 태그 통신 관리 시스템은, 상기 본 발명에 관한 태그 통신 장치와, 상기 태그 통신 장치에 의해 상기 RFID 태그와 통신이 행하여진 결과에 의거하여, 해당 RFID 태그와 연관되어 있는 물품, 사람 및 생물을 관리하는 관리 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의하면, RFID 태그와 연관되어 있는 물품, 사람 및 생물을 관리함에 있어서, 그 위치 정보에 관해서도 인식하는 것이 가능한 시스템을 용이하게 구축하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 관한 태그 통신 관리 시스템은, 상기한 구성에 있어서, 상 기 관리 장치가, 소정의 공간 영역을 촬영하는 촬영 수단과, 상기 촬영 수단에서의 촬영 방향 및/또는 촬영 범위를 제어하는 촬영 제어 수단을 구비하고, 상기 촬영 제어 수단이, 상기 태그 통신 장치에 의해 특정된 상기 RFID 태그의 위치에 의거하여 촬영 제어를 행하는 구성으로 하여도 좋다.

상기한 구성에 의하면, RFID 태그와의 통신 결과에 의해, 특정한 물품, 사람, 또는 생물 등을 특정할 필요가 생긴 경우에, 특정된 RFID 태그의 위치를 향하여 촬영 수단에 의한 촬영을 행함에 의해, 해당물의 특정 및 그 증거를 남겨두는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 태그 통신 장치 및 그 제어 방법은, 이상과 같이 각 안테나에서의 해당 RFID 태그로부터의 전파의 도래 방향을 추정하고, 이 추정된 도래 방향에 의거하여 RFID 태그의 위치를 산출하도록 되어 있다. 따라서, RFID 태그측에 전혀 특별한 구성을 부가하는 일 없이, 태그 통신 장치측에서 복수의 안테나로 수신된 신호의 신호 처리를 행하는 것만으로써, 통신 가능한 RFID 태그의 위치를 특정하는 것이 가능한 태그 통신 장치를 제공할 수 있다는 효과를 갖는다.

본 발명의 한 실시 형태에 관해 도 1 내지 도 14에 의거하여 설명하면 이하와 같다.

(리더/라이터의 구성)

도 1은, 본 실시 형태에 관한 RFID 태그 통신 시스템의 개략 구성을 도시한 블록도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, RFID 태그 통신 시스템은, 하나 이상의 RFID 태그(1…) 및 리더/라이터(태그 통신 장치)(2)를 구비한 구성으로 되어 있다.

RFID 태그(1)는, 각종 물품에 부착된 것이고, 부착되어 있는 물품 또는 그것에 관련된 물건이나 사람에 관한 정보를 기억하는 것이다. 이 RFID 태그(1)는 무선 통신용 IC(Integrated Circuit), 기억부 및 안테나 등을 구비한 구성으로 되어 있다. 일반적인 RFID 태그(1)는, 전지 등의 전원을 갖고 있지 않고, 리더/라이터(2)로부터 전파로 송전된 전력에 의해 회로가 동작하고, 리더/라이터(2)와 무선 통신을 행한다.

리더/라이터(2)는, 각 RFID 태그(1)와의 사이에서 무선 통신을 행하고, RFID 태그(1)에 기억되어 있는 정보의 판독 기록을 행하는 것이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 리더/라이터(2)는 RFID 태그(1)에 기억되어 있는 정보의 판독 기록을 행하는 것으로 하고 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, RFID 태그(1)에 기억되어 있는 정보의 판독만을 행하는 RFID 리더라도 좋다.

본 실시 형태에서는, 리더/라이터(2)가 송신하는 전파의 주파수 대역은, 800MHz 내지 960MHz 전후의 이른바 UHF대로 하고 있다. 이와 같은 주파수 대역의 전파를 이용함에 의해, 리더/라이터(2)는, 수m 정도의 거리 범위 내에 위치하는 RFID 태그(1)와 통신 가능해진다.

리더/라이터(2)는, 2개 이상의 안테나(3), 위치 검출부(4), 영역 판정부(영역 판정 수단)(5), 태그 통신 제어부(6), 영역 정보 기억부(7), 및 외부 통신부(8)를 구비한 구성으로 되어 있다.

안테나(3)는, RFID 태그(1…)에 대해 전파를 송신함과 함께, RFID 태그(1…) 로부터 보내온 전파를 수신하기 위한 안테나이다. 이 안테나(3)는, 예를 들면 패치 안테나나 어레이 안테나 등에 의해 구성되고, 복수의 안테나 소자 및 각 안테나 소자에 대응한 전압 제어 위상기 등을 구비한 구성으로 되어 있다.

위치 검출부(4)는, 각 안테나(3)에서의 전파의 수신 상태에 의거하여, 각 RFID 태그(1)의 위치를 검출하는 블록이다. 이 위치 검출부(4)는, 방향 추정부(방향 추정 수단)(11), 전력 계측부(전파 측정 수단)(12), 전력비 추정부(강도비 추정 수단)(13) 및 위치 산출부(위치 산출 수단)(14)를 구비하고 있다.

방향 추정부(11)는, 각 안테나(3)에서 특정한 RFID 태그(1)로부터의 전파가 수신된 경우에, 각 안테나(3)에서의 해당 RFID 태그(1)가 위치하는 방향(각도)을 추정하는 처리를 행하는 블록이다. 이 방향 추정의 처리의 상세에 관해서는 후술한다.

전력 계측부(12)는, 각 안테나(3)에서 특정한 RFID 태그(1)로부터의 전파가 수신된 경우에, 각 안테나(3)에서의 수신 전파의 강도를 계측하는 블록이다. 구체적으로는, 전력 계측부(12)는 각 안테나(3)에서의 수신 전파의 전력을 계측하고 있다. 또한, 수신 전파의 강도는, 전력을 계측하는 것에 한하지 않고, 그 밖에, 전파의 강도를 측정하는 것이 가능한 물리량이라면, 어떠한 물리량을 계측하여도 좋다.

위치 산출부(14)는, 방향 추정부(11)에 의해 추정된, 각 안테나(3)에서의 특정한 RFID 태그(1)가 위치하는 방향에 의거하여, 해당 RFID 태그(1)의 위치를 산출하는 블록이다. 이 위치의 산출 처리의 상세에 관해서는 후술한다.

전력비 추정부(13)는, 위치 산출부(14)에 의해 산출된 RFID 태그(1)의 위치 에 의거하여, 각 안테나(3)에서의 해당 RFID 태그(1)로부터의 수신 전파의 강도의 비를 추정하는 처리를 행하는 블록이다. 여기서 추정된 각 안테나(3)에서의 추정 수신 전파 강도의 비와, 실제로 전력 계측부(12)에 의해 계측된 실(實) 수신 전파 강도의 비가 위치 산출부(14)에서 비교되고, 이에 의해 멀티패스에 의거한 위치 검출의 오류가 검출된다. 또한, 전력비 추정 처리의 상세 및 위치 검출의 오류의 검출 처리의 상세에 관해서는 후술한다.

영역 판정부(5)는, 위치 산출부(14)에서 산출된 위치에 의거하여, 해당 RFID 태그(1)가 소정의 공간 영역(통신 영역) 내에 위치하고 있는지의 여부를 판정하는 블록이다. 통신 영역이 어떠한 공간 영역인지에 관한 영역 정보는, 영역 정보 기억부(7)에 기억되어 있다. 영역 판정부(5)는, 위치 산출부(14)에서 산출된 위치가, 상기 영역 정보로 규정되는 통신 영역 내에 존재하는지의 여부를 판정함에 의해, 해당 RFID 태그(1)가 통신 영역 내에 존재하고 있는지를 판정한다.

태그 통신 제어부(6)는, 영역 판정부(5)에 의해 통신 영역 내에 존재한다고 판정된 RFID 태그(1)에 관해, 안테나(3)를 통하여 정보의 판독 및/또는 기록 제어를 행하는 블록이다.

외부 통신부(8)는, 리더/라이터(2)에서 판독된 RFID 태그(1)의 정보를 외부 장치에 송신하거나, 외부 장치로부터의 RFID 태그(1)에 대한 기록 정보를 수신하거나 하는 블록이다. 외부 장치와 외부 통신부(8) 사이는, 유선 또는 무선에 의해 통신 접속되어 있다. 여기서, 리더/라이터(2)에 의한 RFID 태그(1)에 대한 판독 기록 처리에 의거하여 동작하는 외부 장치가, 그 리더/라이터(2)를 내장하는 구성이라도 상관없다.

또한, 영역 정보 기억부(7)에 기억되어 있는 영역 정보는, 리더/라이터(2)가 설치되는 환경에 따라 설정되도록 된다. 이 영역 정보의 설정은, 예를 들면 외부 통신부(8)를 통하여 외부 장치로부터 행하여지도록 되어 있어도 좋고, 리더/라이터(2)에, 영역 정보를 입력하기 위한 유저 인터페이스가 구비되어 있어도 좋다.

또한, 상기 리더/라이터(2)가 구비하는 위치 검출부(4), 영역 판정부(5), 태그 통신 제어부(6) 및 외부 통신부(8)는, CPU 등의 연산 수단이, ROM(Read Only Memory)이나 RAM 등의 기억 수단에 기억된 프로그램을 실행함에 의해 실현할 수 있다. 따라서 이들의 수단을 갖는 컴퓨터가, 상기 프로그램을 기록한 기록 매체를 판독하고, 해당 프로그램을 실행하는 것만으로, 위치 검출부(4), 영역 판정부(5), 태그 통신 제어부(6) 및 외부 통신부(8)의 각종 기능 및 각종 처리를 실현할 수 있다. 또한, 상기 프로그램을 리무버블한 기록 매체에 기록함에 의해, 임의의 컴퓨터상에서 상기한 각종 기능 및 각종 처리를 실현할 수 있다.

이 기록 매체로서는, 컴퓨터에서 처리를 행하기 위해 도시하지 않은 메모리, 예를 들면 ROM과 같은 것이 프로그램 미디어라도 좋고, 또한, 도시하지 않지만 외부 기억 장치로서 프로그램 판독 장치가 마련되고, 그곳에 기록 매체를 삽입함에 의해 판독 가능한 프로그램 미디어라도 좋다.

또한, 어느 경우에도, 격납되어 있는 프로그램은, 마이크로 프로세서가 액세스하여 실행되는 구성인 것이 바람직하다. 또한, 프로그램을 판독하고, 판독된 프로그램은, 마이크로 컴퓨터의 프로그램 기억 영역에 다운로드되고, 그 프로그램이 실행되는 방식인 것이 바람직하다. 또한, 이 다운로드용의 프로그램은 미리 본체 장치에 격납되어 있는 것으로 한다.

또한, 인터넷을 포함하는 통신 네트워크를 접속 가능한 시스템 구성이라면, 통신 네트워크로부터 프로그램을 다운로드하도록 유동적으로 프로그램을 담지(擔持)하는 기록 매체인 것이 바람직하다.

또한, 이와 같이 통신 네트워크로부터 프로그램을 다운로드하는 경우에는, 그 다운로드용의 프로그램은 미리 본체 장치에 격납하여 두거나, 또는 다른 기록 매체로부터 인스톨되는 것이 바람직하다.

(안테나에서의 방향 추정)

다음에, 방향 추정부(11)가, 안테나(3)에서 수신된 전파에 의거하여, 그 안테나(3)에 대해 어느 방향에 수신 전파의 송신원이 되는 RFID 태그(1)가 위치하는지를 추정하는 방법에 관해 설명한다. 도 2의 (a)는, 안테나(3)가 구비하는 안테나 소자(3a…)의 출력에 의거하여 방향 추정을 행하는 방식을 개념적으로 도시한 도면이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 방향 추정부(11)는 각 안테나 소자(3a)의 출력에 대해 각각 다른 무게부여(Wn)를 주고, 이들의 합의 신호에 의거하여 특정한 방향의 전파 강도를 검출한다. 그리고, 각 안테나 소자(3a)의 출력에 대한 무게부여(Wn)의 조합을 변화시킴에 의해 스캔을 신호 처리에 의해 실현한다. 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)는 무게부여(Wn)의 조합을 변화시킨 경우의 지향성(메인 로브)의 변화를 나타내고 있다.

이와 같이, 복수의 안테나 소자를 구비한 안테나로부터의 출력에 의거하여, 신호 처리에 의해 스캔을 실현하고, 전파의 도래 방향을 추정하는 기술은 DOA(Direction Of Arrival)라고 불린다. DOA의 방식으로서는 BEAMFORMER법, CAPON법, LP(Linear Prediction)법, MIN-NORM법, MUSIC법 및 ESPRIT법 등을 들 수 있다. 이들의 방식중, BEAMFORMER법 및 CAPON법은, 빔 주사 방식에 의한 방향 추정 방식으로 분류되고, LP법, MIN-NORM법, MUSIC법 및 ESPRIT법은, 널 주사 방식에 의한 방향 추정 방식으로 분류된다.

빔 주사 방식은, 수신 전파의 전력의 크기에 의거하여 도래 방향을 추정하는 방식이다. 도 3의 (a)는, 빔 주사 방식에 있어서의 지향성의 예를 도시한 그래프이다. 빔 주사 방식의 경우, 메인 로브의 두께(빔 폭)가 각도 분해능에 영향을 준다. 따라서, 분해능을 높이기 위해서는, 안테나(3)에서의 안테나 소자(3a)의 수를 늘리는 등을 행하여 빔 폭을 작게 할 필요가 있다.

한편, 널 주사 방식은, 빔 주사 방식의 발상을 역으로 한 것이며, 수신 전파의 전력의 작음에 의거하여 도래 방향을 추정하는 방식이다. 도 3의 (b)은, 널 주사 방식에서의 지향성의 예를 도시한 그래프이다. 널 주사 방식의 경우, 적은 어레이 수(안테나 소자 수)로도 고정밀의 방향 분해능을 얻을 수 있다는 메리트가 있다.

여기서, 빔 주사 방식과 널 주사 방식에 있어서의 각도 분해능의 정밀도의 차이에 관해 설명한다. 도 4의 (a)는, 빔 주사 방식의 예로서 BEAMFORMER법을 이용한 경우의 방향 추정 결과를 도시한 그래프이고, 도 4의 (b)는, 널 주사 방식의 예로서 LP법을 이용한 경우의 방향 추정 결과를 도시한 그래프이다. 이들의 그래프에 있어서, 횡축은 방향에 대응하는 각도를 나타내고 있고, 종축은 각도에 대응하는 강도를 나타내고 있다. 강도가 강한 각도로부터 전파가 도래하고 있다고 판정되는 것이 된다. 또한, 어느 예에 있어서도, 6개의 안테나 소자를 λ(도래파 파장)/2의 간격으로 리니어하게 나열한 안테나가 이용되고, 3개의 도래파가 0°, 10° 및 60°의 각도 방향으로부터 동일한 강도로 안테나에 도래하고 있다. 또한, SNR(Signal to Noise Ratio)는 20dB로 되어 있다.

이들의 그래프에 도시한 바와 같이, BEAMFORMER법에서는, 분해능이 비교적 낮고, O° 및 10°로부터의 도래파의 검출이 겹쳐져서 불명료하게 되어 있는 한편, LP법에서는, 3개의 도래파가 정밀도 잇게 검출되어 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 널 주사 방식에 의한 LP법을 이용하면, 빔 주사 방식과 비교하여, 같은 안테나 구성, 같은 조건하에 있어서, 보다 분해능이 높은 도래 방향 검출을 행하는 것이 가능해진다. 역으로 말하면, 같은 분해능으로 하는 경우, 널 주사 방식에 의한 LP법을 이용하면, 빔 주사 방식과 비교하고, 안테나에서의 안테나 소자의 수를 적게 하는 것이 가능해지고, 안테나의 사이즈를 보다 작게 하는 것이 가능해진다. 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에, 같은 분해능으로 하는 경우의, 빔 주사 방식에서의 안테나(3)의 구성 및 널 주사 방식에서의 안테나(3)의 구성을 각각 도시한다.

이상과 같이, 널 주사 방식에 의하면, 안테나(3)의 사이즈의 증대를 억제하면서, 도래 방향의 각도 분해능을 높게 하는 것이 가능하게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 방향 추정부(11)는 널 주사 방식의 LP법을 이용하여 방향 추정을 행하는 것으로 한다. 또한, 방향 추정부(11)가 채용하는 DOA의 방식은, LP법으로 한정된 것이 아니라, 널 주사 방식의 다른 방식이라도 좋다. 또한, 안테나(3)의 사이즈의 허용량이나, 필요하게 되는 분해능에 따라서는 방향 추정부(11)가 빔 주사 방식을 채용하여도 상관없다.

(위치 산출 처리)

다음에, 위치 산출부(14)가, 방향 추정부(11)에 의해 추정된 각 안테나(3)에서의 RFID 태그(1)의 배치 방향에 의거하여, 해당 RFID 태그(1)의 배치 위치를 산출하는 방법에 관해 설명한다. 도 6은, 2개의 안테나(3X·3Y)에 의한 도래 방향 추정에 의거하여, RFID 태그(1)의 위치를 추정하는 방법을 설명한 도면이다.

우선, 방향 추정부(11)는, 안테나(3X)에서의 수신 상황에 의거하여 RFID 태그(1)의 배치 방향을 나타내는 각도가 θ1인 것을 추정한다. 또한, 마찬가지로 하여, 방향 추정부(11)는 안테나(3Y)에서의 수신 상황에 의거하여, RFID 태그(1)의 배치 방향을 나타내는 각도가 θ2인 것을 추정한다.

그리고, 위치 산출부(14)는, 상기한 θ1 및 θ2 및 안테나(3X) 및 안테나(3Y)의 배치 위치(P1·P2)에 의거하여, RFID 태그(1)의 위치를 산출한다. 구체적으로는, 안테나(3X)로부터 각도(θ1)의 방향을 향하는 직선과, 안테나(3Y)로부터 각도(θ2)의 방향을 향하는 직선과의 교점을 RFID 태그(1)의 위치로서 산출한다.

(멀티패스 검출 처리)

다음에, 위치 산출부(14)에 있어서, 멀티패스에 의거한 위치 검출의 오류의 검출 방법에 관해 설명한다. 우선 도 7을 참조하면서, 멀티패스에 의해 잘못한 위 치 검출이 행하여지는 현상에 관해 설명한다. 동 도면에 있어서, RFID 태그(1)는 P11로 나타내는 위치에 배치되어 있다. 2개의 안테나(3X·3Y)가, 이 RFID 태그(1)로부터 직접 전파를 수신하고 있으면, 위치(P11)를 정확하게 검출하는 것이 가능하다. 그러나, 동 도면에 도시한 바와 같이, 반사물(X)이 존재하고 있는 경우, 예를 들면 안테나(3Y)가, RFID 태그(1)로부터 출사하고, 반사물(X)에서 반사된 전파를 수신한 경우에는, 방향 추정부(11)는 안테나(3Y)에서의 전파의 도래 방향을, 실제의 RFID 태그(1)가 배치되는 방향과는 다른 방향으로서 인식하게 된다. 이 결과, 위치 산출부(14)는, RFID 태그(1)의 배치 위치를, 실제의 위치와는 다른 위치(P12)로서 산출하여 버리게 된다.

그래서, 위치 산출부(14)는, 전력비 추정부(13)에 의해 추정된 각 안테나(3)에서의 추정 수신 전파 강도의 비와, 실제로 전력 계측부(12)에 의해 계측된 실 수신 전파 강도의 비를 비교함에 의해, 위치 검출의 오류를 검출한다.

상세하게 설명하면, 우선 전력 계측부(12)에서, 안테나(3X)에서의 수신 전파의 전력(PX) 및 안테나(3Y)에서의 수신 전파의 전력(PY)이 계측된다. 한편, 전력비 추정부(13)는, 위치 산출부(14)에서 산출된 RFID 태그(1)의 위치에 의거하여, 안테나(3X)로부터 RFID 태그(1)까지의 거리 및 안테나(3Y)로부터 RFID 태그(1)까지의 거리를 인식한다. 그리고, 이들의 거리에 의거하여, 안테나(3X)에서의 수신 전파의 추정 전력(PX') 및 안테나(3Y)에서 수신 전파의 추정 전력(PY')의 비를 산출한다.

그 후, 위치 산출부(14)는 PX/PY와 PX'/PY'의 차를 산출하고, 이 차의 절대치가 소정치(Ps)보다도 큰 경우에, 이 위치 검출이 멀티패스에 의한 오검출이라고 판정한다. 즉, 위치 산출부(14)에 의한 위치 검출의 오류의 검출은, 다음과 같은 원리를 이용하는 것이 된다. 우선, 멀티패스를 포함하는 방향 추정에 의거하여 검출된 RFID 태그(1)의 위치와, 실제의 RFID 태그(1)의 위치에서는, 각 안테나(3)까지의 거리가 다르게 된다. 따라서, 멀티패스를 포함하는 방향 추정이 행하여진 경우에는, 실제의 수신 전파 전력의 비와 산출 위치에 의거한 수신 전파 전력의 비가 다르게 된다. 이상과 같은 처리에 의해, 위치 산출부(14)는 멀티패스에 의거한 위치 검출의 오류를 검출할 수 있다.

(위치 검출에 의한 영역 판정)

다음에, 영역 판정부(5)에서의 영역 판정 처리에 관해 설명한다. 도 8은, 영역 판정 처리를 설명하는 도면이다. 영역 판정부(5)는, 위치 산출부(14)로부터 산출된 RFID 태그(1)의 위치 정보를 취득함과 함께, 영역 정보 기억부(7)에 기억되어 있는 통신 영역에 관한 영역 정보를 판독한다.

예를 들면, 도 8에 도시한 예에 있어서, 통신 영역이 21로 나타나는 공간 영역이고, 산출된 RFID 태그(1)의 위치가 위치(P21)였던 경우, 위치(P21)는 통신 영역(21) 내의 위치로 되기 때문에, 해당 RFID 태그(1)는 통신 영역 내에 존재하는 것으로서 인식된다. 한편, 산출된 RFID 태그(1)의 위치가 위치(P22)였던 경우, 위치(P22)는 통신 영역(21)의 밖의 위치로 되기 때문에, 해당 RFID 태그(1)는 통신 영역의 밖에 존재하는 것으로서 인식된다.

여기서, 통신 영역 내에 장애물 등이 존재하는 경우, 영역 정보 기억부(7)에 기억되어 있는 영역 정보에, 이 장애물의 위치 정보를 포함하도록 하여도 좋다. 이 경우, 위치 산출부(14)에 의해 산출된 위치가, 통신 영역 내였다고 하여도, 장애물이 위치하는 공간 영역에 위치한다고 판정된 경우에는, 위치의 오검출이 있은 것으로서 인식할 수 있다.

(리더/라이터에서의 처리의 흐름)

다음에, 리더/라이터(2)에서 처리의 흐름에 관해, 도 9에 도시한 플로우 차트를 참조하면서 이하에 설명한다. 우선 스텝 1(이후, S1과 같이 칭한다)에서, 초기 설정이 행하여진다. 초기 설정으로서는, 영역 정보 기억부(7)에 기억되어 있는 영역 정보의 설정 및 위치 산출부(14)에서 멀티패스에 의한 오검출의 검출 처리에 이용된 소정치(Ps)의 설정 등을 들 수 있다. 이 초기 설정 처리는, 상기한 바와 같이 예를 들면 외부 통신부(8)를 통하여 외부 장치로부터 행하여져도 좋고, 리더/라이터(2)에 구비되어 있는, 영역 정보를 입력하기 위한 유저 인터페이스에 의해 입력되어도 좋다. 이 초기 설정은, 예를 들면 리더/라이터(2)를 최초에 설치할 때 등에 행하여진다. 일단 초기 설정이 행하여지면, 이후, 초기 설정의 변경의 필요가 없는 한, 리더/라이터(2)의 사용 시작(전원 투입)시에는 초기 설정은 행해지지 않고, 다음 S2부터의 처리가 시작되게 된다.

초기 설정이 행하여진 후는, 각 안테나(3)에서 RFID 태그(1)로부터의 전파의 수신이 대기된다. 그리고, S2에서, 각 안테나(3)에서 RFID 태그(1)로부터의 전파가 수신되면, 각 안테나(3)에서의 도래 각도 추정 처리가 방향 추정부(11)에 의해 행하여진다. 2개의 안테나(3·3)가 마련되어 있는 경우, 각각에 있어서의 도래 각도(θ1, θ2)가 방향 추정부(11)에 의해 산출된다.

다음에, S3에서, 각 안테나(3)에서 수신된 RFID 태그(1)로부터의 전파의 전력이, 전력 계측부(12)에 의해 계측된다. 2개의 안테나(3·3)가 마련되어 있는 경우, 각각에 있어서의 수신 전력(PX·PY)이 전력 계측부(12)에 의해 계측된다.

다음에, S4에서, S2에서 방향 추정부(11)에 의해 산출된 각 안테나에서의 도래 각도에 의거하여, 위치 산출부(14)가 해당 RFID 태그(1)의 위치를 산출한다. 2개의 안테나(3·3)가 마련되어 있는 경우, 각각에 있어서의 도래 각도(θ1, θ2)에 의거하여, 해당 RFID 태그(1)의 위치가 산출된다.

다음에, S5에서, S4에서 위치 산출부(14)에 의해 산출된 RFID 태그(1)의 위치에 의거하여, 전력비 추정부(13)가 각 안테나(3)에서의 해당 RFID 태그(1)로부터의 수신 전파의 강도의 비(파워비)를 추정하는 처리를 행한다. 2개의 안테나(3·3)가 마련되어 있는 경우, 수신 전파의 강도의 비(PX'/PY')가 추정된다.

다음에, S6에서, 위치 산출부(14)가 멀티패스에 의거한 위치 검출의 오류의 검출 처리를 행한다. 구체적으로는, 위치 산출부(14)는 PX/PY와 PX'/PY'의 차를 산출하고, 이 차의 절대치가 소정치(Ps)보다도 큰 경우에, 이 위치 검출이 멀티패스에 의한 오검출이라고 판정한다.

S6에서 N0, 즉, PX/PY와 PX'/PY'의 차의 절대치가 소정치(Ps)보다도 큰 경우에는 이 위치 검출이 멀티패스에 의한 오검출이라고 판정되고(S7), 해당 RFID 태그(1)와의 통신은 행하지 않고 S2부터의 처리로 되돌아온다. 한편, S6에서 YES, 즉, PX/PY와 PX'/PY'의 차의 절대치가 소정치(Ps)보다도 작은 경우에는, 이 위치 검출은 멀티패스의 영향을 받지 않는 것이라고 판정되고, 다음의 S8부터의 처리가 행하 여진다.

S8에서는, 영역 판정부(5)가, 위치 산출부(14)에 의해 산출된 위치가 통신 영역 내에 있는지의 여부가 판정된다. S8에서 NO, 즉, 위치 산출부(14)에 의해 산출된 위치가 통신 영역 밖이라고 판정된 경우에는, 해당 RFID 태그(1)는 통신 영역의 밖에 위치하고 있는 것이라고 판정되고(S9), 해당 RFID 태그(1)와의 통신은 행하지 않고 S2부터의 처리로 되돌아온다.

한편, S8에서 YES, 즉, 위치 산출부(14)에 의해 산출된 위치가 통신 영역 내라고 판정된 경우에는, S10에서, 영역 판정부(5)가, 위치 산출부(14)에 의해 산출된 위치에 장애물이 존재하지 않는지를 판정한다. S10에서 NO, 즉, 위치 산출부(14)에 의해 산출된 위치에 장애물이 존재하고 있다고 판정된 경우에는, 산출된 위치는 오계측에 의한 것이라고 판정되고(S11), 해당 RFID 태그(1)와의 통신은 행하지 않고 S2부터의 처리로 되돌아온다.

한편, S10에서 YES, 즉, 위치 산출부(14)에 의해 산출된 위치에 장애물이 존재하지 않는다고 판정된 경우에는, 위치의 산출은 적절하게 행하여진 것이라고 판정되고, 해당 RFID 태그(1)와의 통신 처리가 태그 통신 제어부(6)의 제어하에 행하여진다(S12). 또한, 태그 통신 제어부(6)에 의한 통신 결과는, 외부 통신부(8)를 통하여 외부 장치에 송신된다. 또한, 외부 통신부(8)를 통하여 외부 장치로부터 수신된 통신 지시에 의거하여, 태그 통신 제어부(6)가 통신 처리를 행한다. 그 후, 리더/라이터(2)의 동작 정지 지시가 행하여질 때까지, S2부터의 처리가 반복된다.

(안테나를 3개 이상 마련하는 경우의 위치 산출)

상기한 예에서는, 2개의 안테나(3·3)를 마련하여 RFID 태그(1)의 위치 산출을 행하도록 되어 있지만, 안테나(3)를 3개 이상 마련함과 함께, 이들 모든 안테나(3…)에 의한 도래 방향 추정에 의거하여 RFID 태그(1)의 위치 산출을 행하도록 하여도 좋다. 이 경우, 복수의 안테나(3…)의 중에서, 2개의 안테나(3·3)를 취출하는 조합을 상정하고, 각 조합에 의해 산출되는 위치에 의거하여 RFID 태그(1)의 위치를 특정하게 된다. 보다 구체적으로는, 각 조합에 의해 산출된 위치로부터 다수결에 의해 RFID 태그(1)의 위치가 특정된다.

도 10은, 4개의 안테나(3X. 3Y·3W. 3Z)를 마련한 경우의 위치 산출 방법을 설명하는 도면이다. 이 경우, 안테나(3X)와 안테나(3Y), 안테나(3X)와 안테나(3W), 안테나(3X)와 안테나(3Z), 안테나(3Y)와 안테나(3W), 안테나(3Y)와 안테나(3Z) 및 안테나(3W)와 안테나(3Z)의 6가지의 위치가 산출되게 된다.

동 도면에 도시한 경우, 안테나(3X)와 안테나(3Y), 안테나(3X)와 안테나(3Z) 및 안테나(3Y)와 안테나(3Z)에 의해 산출된 위치가 P31, 안테나(3Y)와 안테나(3W)에 의해 산출된 위치가 P32, 안테나(3X)와 안테나(3W)에 의해 산출된 위치가 P33 및 안테나(3W)와 안테나(3Z)에 의해 산출된 위치가 P34로 되어 있다. 이와 같은 상황의 경우, 위치(P31)를 산출한 안테나(3)의 조합이 다수 있기 때문에, 위치 산출부(14)는, 이 위치(P31)를 해당 RFID 태그(1)의 위치로서 산출한다. 즉, 위치(P32), 위치(P33) 및 위치(P34)가 멀티패스의 영향에 의한 오검출이라고 인식되게 된다. 동 도면에 도시한 예에서는, 마노레치파스에 의해 안테나(3W)에서의 RFID 태그(1)의 방향 추정이 잘못되어 있는 것이 원인으로, 위치(P32), 위치(P33) 및 위치 (P34)가 검출되어 있다.

이와 같이, 안테나(3)를 3개 이상 마련함에 의해, 멀티패스에 의한 위치 검출의 오류를 검출하는 것이 가능해진다. 따라서, 예를 들면 파워비의 비교에 의해 검출되지 않았던 멀티패스의 영향을, 상기한 위치 검출에 의해 검출하는 것이 가능해진다. 따라서 보다 정확한 위치 산출을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 각 안테나(3)의 조합에 의해 산출된 위치가, 비교적 작은 소정의 거리 범위 내에서 어긋나 있는 경우에는, 방향 추정의 오차에 의해 위치의 어긋남이 생기고 있는 것이 예상된다. 따라서, 크게 위치가 떨어져 있는 것을 제외하고, 소정의 거리 범위 내에 수납되어 있는 위치의 평균 위치를, RFID 태그(1)의 위치로서 산출하도록 하여도 좋다.

(RFID 태그 통신 시스템의 적용예)

다음에, 본 실시 형태에 관한 RFID 태그 통신 시스템을 구체적인 시스템에 적용하는 예에 관해 설명한다. 도 11은, 물품의 유통이 행하여지는 시스템에 있어서, 유통되는 물품의 검사·확인 등을 행하는 시스템에 본 RFID 태그 통신 시스템을 적용한 경우의 예를 도시하고 있다. 동 도면에 도시한 예에서는, 포크리프트에 의해 반송되는 화물(41)의 내부에, RFID 태그(1)가 부착된 물품이 복수 격납되어 있다. 그리고, 이 포크리프트가 통신 영역(21)을 통과함에 의해, 리더/라이터(2)가 각 RFID 태그(1)와 통신을 행하고, 각 물품의 유통을 관리하는 것이 가능해진다.

이와 같은 시스템의 경우, 통신 영역(21)이 명확하게 설정되지 않는 RFID 태그 통신 시스템이라면, 통신을 행할 필요가 없는 RFID 태그(1)가 리더/라이터(2)로부터 비교적 가까운 장소에 위치하고 있으면, 그 RFID 태그(1)와도 통신을 행하여 버리게 된다. 따라서, 명확하게 통신 영역(21)을 설정할 필요가 있지만, 환경적으로 전파 흡수체 등을 설치하는 것이 곤란한 경우가 많다. 이에 대해, 본 실시 형태에 관한 RFID 태그 통신 시스템에 의하면, 리더/라이터(2)에서의 처리에 의해 통신 영역(21)을 확정하기 때문에, 환경에 대해서는 아무것도 설치할 필요는 없다. 즉, 본 실시 형태에 관한 RFID 태그 통신 시스템에 의하면, 설치 환경에 의하지 않고 용이하게 세팅을 행하는 것이 가능해진다.

도 12는, 점포 등에서, 상품의 도난 감시 등을 행하는 시스템에 본 RFID 태그 통신 시스템을 적용한 경우의 예를 도시하고 있다. 종래, 예를 들면 CD 숍 등에서는, 상품으로서의 CD 등에 RFID 태그를 마련하여 둠과 함께, 점포의 입구에 RFID 태그와 통신을 행하는 리더/라이터를 구비한 게이트를 마련하는 시스템이 채용되어 있다. 그러나, 이와 같은 시스템의 경우, 점포에의 입구의 전부에 게이트를 마련할 필요가 있고, 도 12에 도시한 바와 같은 개방적인 스페이스에 점포를 마련하는 경우에는, 적용이 어렵다는 문제가 있다.

이에 대해, 본 실시 형태에 관한 RFID 태그 통신 시스템에 의하면, 통신 영역(21)을 도 12에 도시한 바와 같이 점포의 전체를 커버하는 영역으로 설정함에 의해, 게이트 등을 마련할 필요를 없앨 수 있다. 따라서, 다양한 점포 환경에서 유연하게 RFID 태그 통신 시스템을 구축하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에 관한 RFID 태그 통신 시스템에 의하면, 점포 전체를 통신 영역(21)으로 설정하는 것이 가능해지기 때문에, 상품의 도난 감시뿐만 아니라, 어떤 상품이 어디에 있는가를 검지하는 것도 가능해진다.

도 13은, 예를 들면 역이나 영화관 등의 개찰이 필요해지는 장소에 본 RFID 태그 통신 시스템을 적용한 경우의 예를 도시하고 있다. 요즘에는, 예를 들면 역의 개찰에 있어서, RFID 태그를 이용한 개찰을 행하는 시스템이 보급되어 있지만, 이 시스템에서는 게이트에 리더/라이터를 마련함에 의해 개찰을 행하고 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에 관한 RFID 태그 통신 시스템에 의하면, 개찰이 행하여지는 통로의 전체를 통신 영역(21)으로 설정함에 의해, 게이트를 마련하는 일 없이 개찰을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 이 경우에는, RFID 태그(1)를 이용자가 소지하는 휴대 전화기에 내장시킨 구성으로 하여도 좋다.

(RFID 태그 통신 시스템의 시스템 구성예)

다음에, 상기한 RFID 태그 통신 시스템에, 감시 카메라를 마련한 시스템에 관해 설명한다. 예를 들면 상기한 도 13에 도시한 시스템 적용예에 있어서, RFID 태그(1)와의 통신 결과에 의해, 통과를 허가할 수 없는 이용자가 존재한 경우, 그 불허가 이용자를 특정할 필요가 생기는 것이 고려된다. 이 경우, 리더/라이터(2)에 의해 특정된 불허가 이용자의 위치로 향하여 감시 카메라에 의한 촬영을 행함에 의해, 불허가 이용자의 특정 및 그 증거를 남겨 두는 것이 가능해진다. 도 14는, RFID 태그 통신 시스템에 감시 카메라(촬영 수단)(43)를 마련한 경우의 구성례를 도시한다.

동 도면에 도시한 바와 같이, 감시 카메라(43)는 통신부(44), 방향 제어부(촬영 제어 수단)(45), 줌 제어부(촬영 제어 수단)(46) 및 촬상부(47)를 구비한 구 성으로 되어 있다. 통신부(44)는 리더/라이터(2)와 통신하는 것이고, 리더/라이터(2)로부터 촬영하여야 할 위치에 관한 정보를 취득한다.

방향 제어부(45)는, 통신부(44)가 수신한 촬영하여야 할 위치에 관한 정보에 의거하여, 촬상부(47)에 의한 촬영 방향의 변경 제어를 행한다. 줌 제어부(46)는 통신부(44)가 수신한 촬영하여야 할 위치와 촬상부(47)와의 거리에 의거하여, 촬상부(47)에서의 줌의 제어를 행한다. 이상과 같은 구성에 의해, 불허가 이용자의 촬영을 적절하게 행하는 것이 가능해진다.

본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다. 즉, 청구항에 나타낸 범위에서 적절히 변경한 기술적 수단을 조합하여 얻어지는 실시 형태에 관해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 관한 태그 통신 장치 및 이것을 구비한 태그 통신 시스템은, 예를 들면 상기한 유통되는 물품의 검사·확인 등을 행하는 시스템, 점포 등에 있어서, 상품의 도난 감시 등을 행하는 시스템, 역이나 영화관 등의 개찰이 필요해지는 장소에 설치되는 개찰 시스템 등의 용도에 적용 가능하다.

Claims

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전파를 통하여 RFID 태그와 무선 통신을 행하는 태그 통신 장치에서,

상기 RFID 태그로부터의 전파를 수신하는 하나 또는 복수의 안테나와,

상기 각 안테나에서 상기 RFID 태그로부터의 전파가 수신된 경우에, 각 안테나에서의 해당 RFID 태그로부터의 전파의 도래 방향을 추정하는 방향 추정 수단과,

상기 방향 추정 수단에 의해 추정된 방향에 의거하여, 상기 RFID 태그의 위치를 산출하는 위치 산출 수단을 구비하며,

상기 각 안테나는 복수의 안테나 소자를 구비한 구성으로 되어 있고,

상기 방향 추정 수단은, 상기 복수의 안테나 소자를 구비한 안테나로부터의 출력을 신호 처리함에 의해 스캔을 실현하고, 널 주사 방식에 의해 전파의 도래 방향을 추정하는 태그 통신 장치와,

상기 태그 통신 장치에 의해 상기 RFID 태그와 통신이 행하여진 결과에 의거하여, 해당 RFID 태그와 연관되어 있는 물품, 사람 및 생물을 관리하는 관리 장치를 구비하고,

상기 관리 장치가,

소정의 공간 영역을 촬영하는 촬영 수단과,

상기 촬영 수단에서의 촬영 방향 또는 촬영 범위를 제어하는 촬영 제어 수단을 구비하고,

상기 촬영 제어 수단이, 상기 태그 통신 장치에 의해 특정된 상기 RFID 태그의 위치에 의거하여 촬영 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 태그 통신 관리 시스템.