WO2009087896A1 - タグ通信装置、タグ通信システムおよびタグ通信方法 - Google Patents

タグ通信装置、タグ通信システムおよびタグ通信方法 Download PDF

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WO2009087896A1
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Hidekatsu Nogami
Hirokazu Kasai
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Omron Corporation
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    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming

Definitions

  • the present invention relates to a tag communication device and a tag communication system that wirelessly communicate with an RFID tag, and more particularly to a tag communication device, a tag communication system, and a tag communication method that can secure an optimal communication area.
  • a tag communication device that wirelessly communicates with an RFID tag attached to an object such as a baggage by a radio beam emitted from an antenna.
  • a tag communication device described in Patent Document 1 as such a tag communication device.
  • the tag communication device includes an antenna including a plurality of antenna elements, and is configured to wirelessly communicate with an RFID tag attached to a package by repeatedly scanning a radio wave beam emitted from the antenna. Yes.
  • Such a tag communication device can expand the communication area, suppress the occurrence of communication collision, and improve communication reliability.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a tag communication device capable of securing an optimal communication area even when the antenna installation environment or the surrounding environment changes. It is to provide a tag communication system and a tag communication method.
  • the present invention provides a tag communication device that emits a radio wave beam from an antenna and wirelessly communicates with an RFID tag, and is arranged in a communication desired area that is a space area in which communication is desired.
  • Receiving means capable of receiving identification information from one RFID tag and a second RFID tag arranged outside the desired communication area and adjacent to the desired communication area; and Control means for controlling the radio wave beam so as to be communicable with the first RFID tag and incapable of communicating with the second RFID tag according to the received identification information.
  • the present invention is a tag communication system that emits a radio wave beam from an antenna and wirelessly communicates with an RFID tag, the first RFID tag disposed in a communication desired area that is a space area where communication is desired,
  • a tag communication device having receiving means capable of receiving identification information from a second RFID tag arranged outside the desired communication area and adjacent to the desired communication area, and received by the receiving means
  • a control device having a control means for controlling the radio wave beam so as to be communicable with the first RFID tag and disabled to communicate with the second RFID tag according to the identification information. It is characterized by that.
  • the present invention is a tag communication method for emitting a radio wave beam from an antenna and wirelessly communicating with an RFID tag, wherein the first RFID tag is disposed in a communication desired area which is a space area where communication is desired, Respective identification information is received from a second RFID tag disposed outside the desired communication area and adjacent to the desired communication area, and the first RFID is received according to the received identification information.
  • the radio wave beam is controlled so that it can communicate with the tag and cannot communicate with the second RFID tag.
  • Tag communication device refers to a reader / writer or a reader that can wirelessly communicate with an RFID tag.
  • an RFID tag for example, it does not have a power source such as a battery, a circuit is operated by power transmitted by radio waves from a reader / writer, and a passive RFID tag that performs wireless communication with the reader / writer, a battery, etc.
  • a power source such as a battery
  • a circuit is operated by power transmitted by radio waves from a reader / writer
  • a passive RFID tag that performs wireless communication with the reader / writer, a battery, etc.
  • An active type RFID tag having a power source is included.
  • Communication desired area means an area that is arbitrarily set in advance by the user as an area for wirelessly communicating the RFID tag and the tag communication device. For example, assume an environment in which a stock yard is provided between an assembly site where electronic components are mounted on a substrate and an inspection site where the assembled components are inspected (see FIG. 1 described later). In such an environment, when RFID tags are attached to returnable boxes and product management is performed, it is not desirable to communicate with the returnable RFID tags in the assembly and inspection areas, but they are placed in the stockyard. Assume a case where it is desired to communicate with an RFID tag in a certain return box.
  • the communication area set in advance by the user to be able to communicate with the RFID tag of the returnable box placed in the assembly area and the inspection place and to be able to communicate with the RFID tag of the returnable box placed in the stockyard is “Communication desired area”.
  • Both the “first RFID tag” and the “second RFID tag” can be of the same structure as the RFID tag that wirelessly communicates with the tag communication device, but at least the “first RFID tag” and “ Each of the “second RFID tags” needs to be identifiable on the tag communication device side.
  • first RFID tag the one arranged in advance in the desired communication area
  • second RFID tag the one arranged outside the desired communication area
  • At least one “first RFID tag” and “second RFID tag” are required, but there may be a plurality of each.
  • the tag communication device receives from the “first RFID tag” and does not receive from the “second RFID tag”, the communication desired region set by the user That is, it becomes an optimal communication area.
  • the tag communication apparatus of this invention is comprised so that a radio wave beam may be controlled by a control means so that a communication area may be in the optimal state.
  • the radio wave beam may be controlled by adjusting the directivity direction of the radio wave beam, or the radio wave beam may be controlled by adjusting the strength of the transmission power of the radio wave beam. .
  • the RFID tag is attached to an object, and the object is a moving body that moves on a moving path, and the first RFID tag and the second RFID tag are arranged along the moving path. It may be.
  • the above-mentioned object means not only an article such as a luggage but also a person or an animal as long as it can be attached with an RFID tag.
  • “Attach” mainly means sticking, but other methods, for example, a tag, etc., may be attached if the RFID tag and the object are associated with each other.
  • a moving body that moves on a moving path there is, for example, a load that is transported by transporting means such as a belt conveyor.
  • the antenna may be a scan antenna that scans the radio wave beam.
  • the control means may be configured to control the timing of reading by the scan antenna.
  • the scan antenna is composed of, for example, a phased array antenna capable of scanning a radio wave beam transmitted by electronic control at high speed, a plurality of antenna elements, a plurality of phase shifters connected to each of the plurality of antenna elements, and this It consists of one distribution synthesizer connected to all of the plurality of phase shifters.
  • the radio wave input to the distribution synthesizer is distributed to the phase shifter for each antenna element, and after a desired phase change is made in each phase shifter, it is radiated from each antenna element.
  • This strongest radio wave is the “radio wave beam” of the “antenna” in the present invention, for example, the main lobe, and the direction of the main lobe can be arbitrarily changed by setting the phase shifter.
  • the plurality of antenna elements may be configured by patch antennas, and the plurality of antenna elements may be two-dimensionally arranged and two-dimensionally scanned. If a plurality of antennas are configured from the patch antenna, it is preferable because the scan antenna can be manufactured thin and the manufacturing cost can be kept low. Further, if a plurality of antennas are arranged in a two-dimensional arrangement, for example, a plurality of antenna elements are arranged in a circular shape or a matrix shape on the same plane, scanning can be performed so as to draw a circle.
  • Identity information read from each of the “first RFID tag” and “second RFID tag” is a tag number for identifying the RFID tag.
  • ID Identification
  • ID consisting of At least the ID needs to be set so that the “first RFID tag” and the “second RFID tag” can be identified.
  • the first RFID tag is disposed in the desired communication area
  • the second RFID tag is disposed adjacent to the desired communication area and outside the desired communication area.
  • the identification information is read from each RFID tag by emitting a radio wave beam from the antenna, can communicate with the first RFID tag according to the read identification information, and cannot communicate with the second RFID tag.
  • the radio wave beam was controlled so that This makes it possible to secure an optimal communication area even when the antenna installation environment or the surrounding environment changes.
  • a reader / writer is applied as a tag communication device and a scan antenna is applied as an antenna.
  • the present invention is not limited to this.
  • a communication system configured using a reader / writer having the characteristic part of the present invention is referred to as an “RFID communication system”, and on the other hand, it is not commercially available without the characteristic part of the present invention.
  • What constitutes a communication system using a reader / writer that is used is referred to as a “tag communication system of the present invention”.
  • the RFID tag is attached to an object such as a luggage.
  • the present invention can be applied to an aspect that is not attached to the object if a position tag or a sensor tag is used.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an RFID communication system according to a first embodiment to which a tag communication device of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the RFID tag.
  • FIG. 3 is a diagram of a reader / writer (tag communication device).
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of a scan antenna
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a scan state of the scan antenna
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a procedure for optimizing a communication area by the scan antenna.
  • FIGS. 7A and 7B are flowcharts showing a procedure for optimizing the communication area using the scan antenna.
  • the RFID communication system 1 is a system used in an environment where a stock yard is provided between an assembly site and an inspection site, for example. Specifically, first, an electronic component is mounted on a board (this state is hereinafter referred to as a “printed board”) at an assembly site, and then accommodated in a return box 5. Next, the printed circuit board accommodated in the return box 5 is transported to the inspection site, subjected to a predetermined inspection, and then accommodated in the stock yard. At this time, what kind of return box 5 is accommodated in the stockyard is managed by carrying out wireless communication between the RFID tag 2C attached to the return box 5 and the reader / writer 3 to carry out inventory and process management. .
  • the RFID communication system 1 includes an RFID tag 2B-1 (second RFID tag) affixed to a workbench 71 at an assembly site and an RFID tag 2B-2 (second RFID) affixed to a workbench 72 at an inspection site.
  • Tag RFID tags 2A-1, 2A-2 (first RFID tags) affixed to a pallet 6 on which a plurality of return boxes 5, 5,.
  • a reader / writer 3 tag communication device provided with the scan antenna 4.
  • FIG. 1 shows a state in which the radio wave beam M emitted from the scan antenna 4 is repeatedly scanned.
  • the RFID tag 2B-1 and the RFID tag 2B-2 are affixed to the work tables 71 and 72, respectively.
  • the affixing position is preferably a surface close to the stockyard and facing the scan antenna 4.
  • the optimum communication area (communication desired area) in the present embodiment is an RFID tag 2C attached to a return box 5, 5,... On which a radio beam M emitted from the scan antenna 4 is placed on the pallet 6. 2C,..., And a communication area where wireless communication cannot be performed with the RFID tags 2C and 2C attached to the return boxes 5 and 5 placed on the work tables 71 and 72, respectively. It is.
  • the RFID tag 2B-1 is also preferably RFID tag.
  • 2B-2 is also preferably attached to the side closer to the stockyard.
  • the configuration of the RFID tag and reader / writer will be described in detail.
  • the RFID tag attached to the return box 5 the RFID tag attached to the work tables 71 and 72, and the RFID tag attached to the pallet 6 should all have the same structure.
  • the RFID tag 2 will be generally described when used without distinction.
  • the RFID tag 2 has a configuration including an antenna unit 20 and a wireless communication IC 21.
  • the above-described passive type or active type is used.
  • the antenna unit 20 receives a radio wave from the reader / writer 3 as a power source for operating the wireless communication IC 21.
  • the antenna unit 20 converts the radio wave received from the reader / writer 3 into a radio signal and transmits the radio signal to the radio communication IC 21, and converts the radio signal from the radio communication IC 21 into a radio wave and transmits it to the reader / writer 3.
  • An antenna, a resonance circuit, or the like is used for the antenna unit 20.
  • the wireless communication IC 21 stores data from the reader / writer 3 based on a signal received from the reader / writer 3 via the antenna unit 20 or transmits the stored data to the reader / writer 3 via the antenna unit 20. To do. As shown in FIG. 2, the wireless communication IC 21 includes a power supply unit 211, a wireless processing unit 212, a control unit 213, and a memory unit 214.
  • the power supply unit 211 rectifies the induced voltage generated when the antenna unit 20 receives radio waves with a rectifier circuit, adjusts the induced voltage to a predetermined voltage with the power supply circuit, and then supplies the rectified voltage to each unit of the wireless communication IC 21.
  • a bridge diode, a voltage adjusting capacitor, or the like is used for the power supply unit 211.
  • the wireless processing unit 212 performs processing for converting a wireless signal received via the antenna unit 20 into an original format, processing for transmitting the converted data to the control unit 213, and wireless transmission of data received from the control unit 213. And a process of transmitting the converted radio signal to the outside via the antenna unit 20.
  • the wireless processing unit 212 uses an A / D (Analog to Digital) conversion circuit, a D / A (Digital to Analog) conversion circuit, a modulation / demodulation circuit, an RF circuit, or the like.
  • the control unit 213 controls the operations of the various configurations described above in the wireless communication IC 21 in an integrated manner.
  • the control unit 213 includes a logical operation circuit, a register, and the like, and functions as a computer. And operation control of various composition is performed by making a computer run a control program.
  • this program may be used by reading a program installed in a ROM (Read Only Memory) or the like of the memory unit 214, or may be used from the reader / writer 3 via the antenna unit 20 and the wireless processing unit 212.
  • the program may be downloaded, installed in the memory unit 214, and executed.
  • control unit 213 performs processing for storing data from the reader / writer 3 in the memory unit 214 based on data received from the reader / writer 3 via the antenna unit 20 and the wireless processing unit 212, and stores the data in the memory unit 214.
  • the read data is read out and transmitted to the reader / writer 3 via the wireless processing unit 212 and the antenna unit 20.
  • the memory unit 214 includes a semiconductor memory such as the above-described ROM, SRAM (Static RAM), FeRAM (ferroelectric memory), or the like.
  • the contents stored in the memory unit 214 include the above-described control program, various other programs, and various data such as ID (identification information). Since the wireless communication IC 21 uses the radio wave transmitted from the reader / writer 3 as a power source, it is desirable to use a non-volatile memory such as a ROM or a memory with low power consumption such as an SRAM or FeRAM.
  • the RFID tag 2C attached to the return box 5 the RFID tags 2B-1, 2B-2 attached to the work tables 71 and 72, and the RFID tag 2A-1 attached to the pallet 6, respectively. IDs are set in advance so that 2A-2 can be identified.
  • the reader / writer 3 includes an external communication unit 31, a tag communication control unit (control unit) 32, a transmission unit 33, a reception unit (reception unit) 34, a scan antenna control unit 35, and a recording unit 36. It is configured to be able to wirelessly communicate with the RFID tag 2 via the scan antenna 4.
  • the external communication unit 31 transmits the ID (Identification) of the RFID tag 2 read by the reader / writer 3 to an external device (not shown).
  • the external communication unit 31 is configured to receive write information (transmission command information) and commands (commands) from an external device for the RFID tag 2.
  • the tag communication control unit 32 receives transmission command information transmitted from an external device (not shown) via the external communication unit 31 and transmits it to the transmission unit 33.
  • the tag communication control unit 32 stores a scan pattern table (not shown), and is configured to scan based on the scan pattern table.
  • the scan pattern table includes data defining the power and phase of each antenna element 40A, 40B, and 40C of the scan antenna 4, and the power and phase defined for each antenna element 40A, 40B, and 40C, respectively. By setting electrically, the scan pattern of the scan antenna 4 is generated.
  • the scan angle of the scan antenna 4 is set by this scan pattern table.
  • the scan angle is an inclination angle of the radio wave beam M measured with reference to the broad side direction (direction perpendicular to the arrangement direction of the antenna elements 40A, 40B,... 40K).
  • the tilt angle of the beam is measured with reference to the broadside direction.
  • the scan angle in the clockwise direction in the figure is ⁇
  • the scan angle in the counterclockwise direction is + ⁇ .
  • the tag communication control unit 32 reads the scan angle from the scan table, and transmits the read scan angle to the scan antenna control unit 35.
  • the scan angles of ⁇ and ⁇ are set as scan angles in the scan pattern table, the tag communication control unit 32 sequentially and repeatedly transmits the scan angles of ⁇ and ⁇ to the scan antenna control unit 35. To do.
  • the tag communication control unit 32 reads the ID from the RFID tag 2 via the scan antenna 4.
  • the scan angles ⁇ and ⁇ are not limited to two, and may be arbitrarily set by the user.
  • the transmission unit 33 converts transmission command information transmitted from the tag communication control unit 32 into a format suitable for wireless transmission, and transmits the converted wireless signal (transmission command) to the outside via the scan antenna 4. Yes, processing such as modulation and amplification of transmission command information is performed.
  • the receiving unit 34 converts a radio signal (received data) received via the scan antenna 4 into an original format, and transmits the converted data to the tag communication control unit 32.
  • the received data is amplified and demodulated. Perform the following process.
  • the scan antenna control unit 35 receives the scan angle information from the tag communication control unit 32, transmits a scan control signal to the scan antenna 4 based on the received scan angle information, and emits a radio wave beam M radiated from the scan antenna 4. Control the direction of the. In the scan pattern table, ⁇ and ⁇ scan angles are set. Therefore, the scan antenna control unit 35 scans the scan angles for ⁇ and ⁇ so that the radio wave beam M radiated from the scan antenna 4 is sequentially directed to the scan angle ⁇ and the scan angle ⁇ . The signal is converted into a signal and transmitted to the scan antenna 4.
  • the recording unit 36 stores an ID obtained by reading the RFID tag 2 and stores in advance a program for transmitting to an external device (not shown) via the external communication unit 31 and optimizing a communication area described later.
  • the scan antenna 4 has a configuration in which a plurality of antenna elements are arranged linearly and a variable phase shifter (phase shifter) is connected to each antenna element.
  • the antenna elements are not limited to a linear array and may be arranged in a two-dimensional array. When the number of antenna elements is increased, the width of the radio wave beam M to be output becomes narrower. Further, a method of scanning the radio beam M by the scan antenna 4 will be described below with reference to FIG.
  • the radio waves radiated from the scan antenna 4 are in the broadside direction (arrangement direction of the antenna elements 40A, 40B,... 40K). It propagates as a plane wave in the direction perpendicular to On the other hand, in order to incline the propagation direction of the radio wave from the broadside direction by an angle ⁇ (rad), the phase of the radio wave transmitted by each antenna element 40A, 40B,. Just shift it.
  • the wavelength of the radio wave to be transmitted or received is ⁇ (m)
  • the distance between the reference antenna element 40A and the kth antenna element 40K is d k (m)
  • the broken line in FIG. Of the shown equiphase surfaces, if the distance between the equiphase surface passing through the reference antenna element 40A and the kth antenna element 40K is l k (m), the kth relative to the phase of the reference antenna element 40A.
  • the phase shift ⁇ k of the antenna element 40K is as follows.
  • the scan antenna 4 can direct the radio wave beam M in the target direction by shifting the phase of the signal so that each of the phase shifters 41A, 41B,... 41K satisfies the above equation.
  • the direction of the received radio wave can be determined by detecting a phase shift of each antenna element 40A, 40B,.
  • RFID tags attached to the pallet 6 are collectively referred to as tag A
  • RFID tags attached to the work tables 71 and 72 are collectively referred to as tag B.
  • the reader / writer 3 is activated, and carrier sense is performed in order to check the status of the surrounding radio waves.
  • the channel used is changed (S100), and wireless communication with the RFID tag 2 is attempted, and it is confirmed whether there is a change in the number of readings (S101).
  • the use channel is fixed (S103), while if there is no change (N in S101), the use channel is set to AUTO ( S101), scanning is started with a directivity pattern of ⁇ ⁇ (S104).
  • FIG. 6A schematically shows the first scan process.
  • the ID received by the receiving unit 34 from the RFID tag 2 via the scan antenna 4 is sent to the tag communication control unit 32, and the content of the ID is checked. Specifically, first, whether or not all IDs of the tag A are included in the ID, that is, whether or not two IDs of the RFID tags 2A-1 and 2A-2 are included in the present embodiment. Is checked (S105). As a result, if it is determined that all the tags A have been read (Y in S105), then the ID of the tag B is not included in the ID, that is, in the present embodiment, the RFID tag 2B It is checked whether at least one of -1 and 2B-2 does not contain an ID (S107). As a result, if it is determined that it is not included (Y in S107), the communication area optimization process ends.
  • the tag communication control unit 32 decreases the scan angle or DOWN the transmission power (S108), and then performs the scan process (S104) again. Then, it is checked again whether or not all the tags A have been read, and then whether or not the tag B has been read is checked. This process is performed until both of the processes of S105 and S107 are “Y”, and when both are “Y”, the optimization process of the communication area is finished.
  • the communication area optimization process may be performed when the reader / writer 3 is installed, or may be programmed in advance so as to be performed periodically.
  • the scan table is described as being mounted on the scan antenna control unit 35, but the present invention is not limited to this, and the scan table may be mounted on the scan antenna 4.
  • the scan antenna control unit 35 and the recording unit 36 that is, the characteristic part of the present invention has been described as being mounted on the reader / writer 3.
  • the present invention is not limited to this, and is connected to the reader / writer 3, for example. Alternatively, it may be configured to be mounted on an external control device side (not shown).
  • the reader / writer itself is not a special one, and a commercially available reader / writer can be used as it is.
  • the tag communication system of the present invention can be mounted on an external control device connected to the reader / writer.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an RFID communication system according to a second embodiment to which the tag communication device (reader / writer) of the present invention is applied.
  • the object to which the RFID tag 2C is affixed is the return box 5 that is stationary in the first embodiment, but in the second embodiment, the cargo 51A that moves on the conveyor , 51B,.
  • the cargo 51A, 51B,... Moves on the conveyor and performs reading there is a case where it is not desired to read the RFID tag 2C outside the limited range.
  • the reading range (communication area) AR is set as shown in FIG. 8A, when the sorter is controlled, not only the cargo to be read 51A but also the next cargo 51B is read. Can happen. In this case, there is a concern that the cargo 51A may be carried into the route of the cargo 51B, and there is a concern that erroneous distribution will occur.
  • the RFID communication system 10 that prevents such misdistribution.
  • the RFID tags 2A-1 and 2A-2 are set in advance and arranged in the communication area, and the RFID tags 2B-1 and 2B-2 are arranged on both sides, that is, outside the communication area.
  • These RFID tags 2A-1, 2A-2, 2B-1, 2B-2 are arranged in a straight line along the conveyor. This arrangement may be appropriately determined by comprehensively considering the conveyor conveyance speed, the distance between the cargoes 51A and 51B, the scan speed of the scan antenna 4, and the like.
  • each RFID tag 2 the structure of the reader / writer 3, the optimization process of the communication area, etc. are all the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an RFID communication system according to a third embodiment to which the tag communication device of the present invention is applied, where (a) shows the direction of the radio wave beam M and (b) shows the timing of scanning.
  • FIGS. 10A and 10B are flowcharts showing a procedure for optimizing the communication area using the scan antenna.
  • the RFID communication system records the timing of reading each RFID tag 2A-1, 2A-2, 2B-1, 2B-2 by repeatedly scanning the radio wave beam M to It is configured to optimize.
  • the radio wave beam M is scanned as shown in FIG. 9A, there are five scan angles in this case.
  • the angle is set in advance.
  • the radio wave beam M is repeatedly scanned based on the scan angle, and the ID read from the RFID tag (tag A or tag B) is recorded at each timing T1, T2, T3, T4, and T5.
  • the reading timing as shown in FIG. 9B can be extracted.
  • the ID can be read only from the tag B at the read timings T1 and T5
  • the ID can be read from both the tag A and the tag B at the timings T2 and T4, and the ID can be read only from the tag A at the timing T3.
  • the reader / writer 3 is activated and the processing shown in FIG. 10A is performed to record each reading timing.
  • the radio wave beam M emitted from the scanning antenna 4 of the reader / writer 3 is periodically changed in directivity angle and scanned as shown in FIG. 5A (S200), and the reading timing of each RFID tag is set. Record (S201).
  • the read timings T1 to T5 are recorded, and the read ID is linked and recorded at each timing.
  • the scan antenna 4 is scanned (S300), each RFID tag is read (S301), and it is checked whether the read timing is T3 (S302).
  • T3 the read timing
  • the RFID tags 2A-1 and 2A-2 (tag A) having the associated ID are assumed to be RFID tags in the communication area and are external devices.
  • the timing for emitting the radio wave beam M is set to T3 (S303).
  • the data is transmitted to the external device as the ID is received from the RFID tags 2B-1, 2B-2 (tag B) outside the communication area, and each At the timing, control is performed so that the radio wave beam M is not emitted (S304).
  • the communication area can be optimized and the reading timing can be controlled.
  • the schematic diagram of the RFID communication system which concerns on 1st Embodiment to which the tag communication apparatus of this invention is applied.
  • the block diagram which shows schematic structure of a RFID tag.
  • the block diagram which shows schematic structure of a reader / writer (tag communication apparatus).
  • the schematic diagram which shows the outline
  • the schematic diagram which shows the scanning state of a scanning antenna.
  • (A)-(c) is a schematic diagram which shows the procedure which aims at the optimization of the communication area by a scan antenna.
  • the flowchart which shows the procedure which aims at the optimization of the communication area by a scan antenna.

Abstract

【課題】アンテナの設置環境や周辺環境が変化した場合であっても、最適な通信領域を確保可能なタグ通信装置、タグ通信システムおよびタグ通信方法を提供する。 【解決手段】予め設定された通信領域内にタグＡを配置し、他方、通信領域外にタグＢを配置する。リーダライタ３は、スキャンアンテナ４から発射する電波ビームＭを繰り返しスキャンさせた後、読み取ったＩＤに基づいて、タグＡが全て読み取れ、かつタグＢが１つも読み取れないように電波ビームを制御する。

Description

タグ通信装置、タグ通信システムおよびタグ通信方法
　本発明は、ＲＦＩＤタグと無線通信するタグ通信装置及びタグ通信システムに係り、特に、最適な通信領域を確保可能なタグ通信装置、タグ通信システムおよびタグ通信方法に関する。
　従来から、アンテナから発射される電波ビームにより荷物などの対象物に付されたＲＦＩＤタグと無線通信するタグ通信装置がある。例えば、そのようなタグ通信装置として、特許文献１に記載のタグ通信装置がある。このタグ通信装置は、複数のアンテナ素子からなるアンテナを備え、このアンテナから発射される電波ビームを繰り返し走査（スキャン）することにより荷物に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信を行うように構成されている。
　このようなタグ通信装置は、通信領域の拡大が図れるとともに、通信のコリジョンの発生を抑えることができ通信の信頼性を向上させることができる。その一方、アンテナの設置環境や周辺環境が変化したり、アンテナが物理的に動いてしまい電波ビームの向きが変化するなどして通信領域に変化が生じることがあるが、このタグ通信装置においては、通信領域を修正する機能が備わっていないので、上記のような場合に最適な通信領域を確保することが難しいという問題があった。
特開２００６－１０３４５号公報
　本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アンテナの設置環境や周辺環境が変化した場合であっても、最適な通信領域を確保可能なタグ通信装置、タグ通信システムおよびタグ通信方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、アンテナから電波ビームを発射してＲＦＩＤタグと無線通信するタグ通信装置であって、通信を希望する空間領域である通信希望領域内に配置された第１のＲＦＩＤタグと、上記通信希望領域の外であり上記通信希望領域内に隣接した位置に配置された第２のＲＦＩＤタグとからそれぞれの識別情報を受信可能な受信手段と、上記受信手段により受信した上記識別情報に応じて、上記第１のＲＦＩＤタグと通信可能で、かつ上記第２のＲＦＩＤタグと通信不能となるように、上記電波ビームを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明は、アンテナから電波ビームを発射してＲＦＩＤタグと無線通信するタグ通信システムであって、通信を希望する空間領域である通信希望領域内に配置された第１のＲＦＩＤタグと、上記通信希望領域の外であり上記通信希望領域内に隣接した位置に配置された第２のＲＦＩＤタグとからそれぞれの識別情報を受信可能な受信手段を有するタグ通信装置と、上記受信手段により受信した上記識別情報に応じて、上記第１のＲＦＩＤタグと通信可能で、かつ上記第２のＲＦＩＤタグと通信不能となるように、上記電波ビームを制御する制御手段を有する制御装置と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明は、アンテナから電波ビームを発射してＲＦＩＤタグと無線通信するタグ通信方法であって、通信を希望する空間領域である通信希望領域内に配置された第１のＲＦＩＤタグと、上記通信希望領域の外であり上記通信希望領域内に隣接した位置に配置された第２のＲＦＩＤタグとからそれぞれの識別情報を受信し、上記受信した識別情報に応じて、上記第１のＲＦＩＤタグと通信可能で、かつ上記第２のＲＦＩＤタグと通信不能となるように、上記電波ビームを制御することを特徴とする。
　「タグ通信装置」とは、ＲＦＩＤタグと無線通信可能なリーダライタや、リーダなどである。
　ＲＦＩＤタグとしては、例えば、電池などの電源を有しておらず、リーダライタから電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタと無線通信を行なうパッシブタイプのＲＦＩＤタグや、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグが含まれる。
　「通信希望領域」とは、ＲＦＩＤタグとタグ通信装置とを無線通信させる領域としてユーザが予め任意に設定した領域を意味する。例えば、基板上に電子部品を実装する組立て場と、組み立てた後のものを検査する検査場との間にストックヤードが併設される環境を想定する（後述する図１参照）。このような環境において、通い箱にＲＦＩＤタグを付して製品管理をする際に、組立て場と検査場とに置いてある通い箱のＲＦＩＤタグとは通信したくないが、ストックヤードに置いてある通い箱のＲＦＩＤタグとは通信したい場合を想定する。この場合、組立て場及び検査場に置いてある通い箱のＲＦＩＤタグとは通信不能であり、かつストックヤードに置いてある通い箱のＲＦＩＤタグとは通信可能に予めユーザが設定した通信領域が「通信希望領域」となる。
　「第１のＲＦＩＤタグ」も「第２のＲＦＩＤタグ」も共に、タグ通信装置と無線通信するＲＦＩＤタグと同一構造のものが適用可能であるが、少なくとも、「第１のＲＦＩＤタグ」と「第２のＲＦＩＤタグ」とはタグ通信装置側においてそれぞれを識別可能である必要がある。ここでは便宜上、通信希望領域内に予め配置するものを「第１のＲＦＩＤタグ」と称し、通信希望領域外に配置されるものを「第２のＲＦＩＤタグ」と称している。これら「第１のＲＦＩＤタグ」と「第２のＲＦＩＤタグ」とはそれぞれ最低１つずつ必要であるが、それぞれ複数あってもよい。
　よって、アンテナから電波ビームを発射した場合において、タグ通信装置にとっては、「第１のＲＦＩＤタグ」から受信があり、「第２のＲＦＩＤタグ」から受信がない状態がユーザの設定する通信希望領域、すなわち、最適な通信領域となる。そして、本発明のタグ通信装置は、通信領域が最適な状態となるよう制御手段により電波ビームを制御するように構成している。
　例えば、その手法としては、上記電波ビームの指向方向を調整することにより上記電波ビームを制御したり、上記電波ビームの送信電力の強弱を調整することにより上記電波ビームを制御するようにすればよい。
　上記ＲＦＩＤタグは対象物に付されており、上記対象物は、移動路上を移動する移動体であって、上記第１のＲＦＩＤタグ及び上記第２のＲＦＩＤタグは上記移動路に沿って配置されていてもよい。上記対象物とは、荷物などの物品を意味するのは勿論のこと、ＲＦＩＤタグを付することが可能であれば人や動物でもよい。「付する」とは、主に貼付を意味するが、ＲＦＩＤタグと対象物とを関連付けられればその他の方法、例えば、荷札などをくくりつけるなどもでもよい。また、移動路上を移動する移動体としては、例えば、ベルトコンベアなどの搬送手段により搬送される荷物がある。
　上記アンテナは、上記電波ビームを走査するスキャンアンテナであってもよい。
　上記制御手段は、上記スキャンアンテナによる読み取りのタイミングを制御するように構成してもよい。スキャンアンテナは、例えば、電子的制御によって送信する電波ビームを高速にスキャン可能なフェーズドアレイアンテナからなり、複数のアンテナ素子と、この複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の位相器と、この複数の位相器のすべてに接続された１つの分配合成器から構成されている。分配合成器に入力された電波は、それぞれのアンテナ素子ごとの位相器に分配され、各位相器にて所望の位相変化がなされた後、各アンテナ素子から放射され、この際位相後の各電波がすべて同相となるような方向、すなわち正弦波の位相が一致する方向に強く電波が放射される。この最も強い電波が本発明における上記「アンテナ」の「電波ビーム」、例えばメインローブであり、メインローブの方向は、位相器の設定により任意に変化させることができる。
　また、上記複数のアンテナ素子は、パッチアンテナから構成されていてもよく、更に、上記複数のアンテナ素子は、２次元配列されており２次元スキャンするようにしてもよい。パッチアンテナから複数のアンテナを構成すれば、スキャンアンテナを薄く製造できるし、製造コストも低く抑えられるので好適である。また、複数のアンテナを２次元配列、例えば、複数のアンテナ素子を同一平面上に円形状、マトリクス状などに配列すれば、円を描くようにスキャンすることができる。
　上記「第１のＲＦＩＤタグ」及び「第２のＲＦＩＤタグ」のそれぞれから読取る「識別情報」とは、ＲＦＩＤタグを識別するためのタグＮＯ．からなるＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などである。少なくとも、「第１のＲＦＩＤタグ」と「第２のＲＦＩＤタグ」とを識別できるようにＩＤが設定される必要がある。
　以上説明したように本発明によれば、通信希望領域内に第１のＲＦＩＤタグを配置し、この通信希望領域に隣接し、かつこの通信希望領域外に第２のＲＦＩＤタグを配置する。そして、アンテナから電波ビームを発射することにより各々のＲＦＩＤタグから識別情報を読み取り、この読み取った識別情報に応じて上記第１のＲＦＩＤタグと通信可能で、かつ上記第２のＲＦＩＤタグと通信不能となるよう電波ビームを制御するように構成した。これにより、アンテナの設置環境や周辺環境が変化した場合であっても、最適な通信領域を確保可能となる。
　以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。以下においては、タグ通信装置としてリーダライタを、アンテナとしてスキャンアンテナをそれぞれ適用して説明するがこれに限定されるものではない。また、下記実施形態においては、本発明の特徴部分を有するリーダライタを用いて通信システムを構成したものを「ＲＦＩＤ通信システム」と称し、一方、本発明の特徴部分を有していない普通に市販されているリーダライタを用いて通信システムを構成したものを「本発明のタグ通信システム」と称することとする。なお、下記実施形態においては、ＲＦＩＤタグは荷物などの対象物に付されているが、例えば、位置タグやセンサタグを使用すれば対象物に付されていない態様でも本発明は適用可能である。
＜第１実施形態＞
　図１は本発明のタグ通信装置を適用した第１の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムの模式図、図２はＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図、図３はリーダライタ（タグ通信装置）の概略構成を示すブロック図、図４はスキャンアンテナの概要を示す模式図、図５はスキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図、図６はスキャンアンテナによる通信領域の最適化を図る手順を示す模式図、図７はスキャンアンテナによる通信領域の最適化を図る手順を示すフローチャートである。
　図１に示すように、本実施形態におけるＲＦＩＤ通信システム１は、例えば、組立て場と検査場との間にストックヤードが併設される環境において利用されるシステムである。具体的には、まず、組立て場において、基板上に電子部品が実装（この状態を以下「プリント基板」と言う）された後、通い箱５に収容される。次いで、通い箱５に収容されたプリント基板は検査場に搬送され所定の検査が行われた後、ストックヤードに収容される。この際に、ストックヤード内にどのような通い箱５が収容されているかを、通い箱５にそれぞれ貼付されたＲＦＩＤタグ２Ｃとリーダライタ３とが無線通信を行うことにより在庫および工程管理を行う。
　ＲＦＩＤ通信システム１の具体的な構成を図１を参照して説明する。ＲＦＩＤ通信システム１は、組立て場の作業台７１に貼付されたＲＦＩＤタグ２Ｂ－１（第２のＲＦＩＤタグ）と、検査場の作業台７２に貼付されたＲＦＩＤタグ２Ｂ－２（第２のＲＦＩＤタグ）と、複数の通い箱５、５、・・・を載置しているパレット６に貼付されたＲＦＩＤタグ２Ａ－１、２Ａ－２（第１のＲＦＩＤタグ）と、これらに対向配置されたスキャンアンテナ４を備えたリーダライタ３（タグ通信装置）とからなる。図１においては、スキャンアンテナ４から発射された電波ビームＭが繰り返しスキャンしている状態が示されている。
　ＲＦＩＤタグ２Ｂ－１とＲＦＩＤタグ２Ｂ－２は作業台７１、７２にそれぞれ貼付されるが、その貼付位置としては、ストックヤードに近い側で、かつスキャンアンテナ４と対向する面が好適である。本実施形態における最適な通信領域（通信希望領域）は、スキャンアンテナ４から発射された電波ビームＭがパレット６上に載置された通い箱５、５、・・・に貼付されたＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｃ、・・・と無線通信が行え、かつ、作業台７１、７２にそれぞれ載置された通い箱５、５に貼付されたＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｃとは無線通信が行えないような通信領域である。よって、作業台７１、７２にそれぞれ載置された通い箱５、５に貼付されたＲＦＩＤタグ２Ｃ、２Ｃとは無線通信が行えないようにするためには、なるべくＲＦＩＤタグ２Ｂ－１もＲＦＩＤタグ２Ｂ－２もストックヤードに近い側に貼付する方が好ましい。
　次にＲＦＩＤタグ、リーダライタの構成について詳細に説明する。なお、上記説明した通り、通い箱５に貼付されたＲＦＩＤタグ、作業台７１、７２にそれぞれ貼付されたＲＦＩＤタグ及びパレット６に貼付されたＲＦＩＤタグはいずれも同一の構造のものを用いることが出来るので以下においては、それぞれを区別せずに用いるときはＲＦＩＤタグ２として総括的に説明する。
　図２に示すように、ＲＦＩＤタグ２は、アンテナ部２０と無線通信ＩＣ２１とを備える構成であり、例えば、上述したパッシブタイプやアクティブタイプのものが使用される。
　アンテナ部２０は、リーダライタ３からの電波を、無線通信ＩＣ２１を動作させる電力源として受け取る。また、アンテナ部２０は、リーダライタ３から受信した電波を無線信号に変換して無線通信ＩＣ２１に送信するとともに、無線通信ＩＣ２１からの無線信号を電波に変換してリーダライタ３に送信する。アンテナ部２０には、アンテナ、共振回路などが使用される。
　無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３からアンテナ部２０を介して受信した信号に基づいて、リーダライタ３からのデータを記憶したり、記憶されたデータを、アンテナ部２０を介してリーダライタ３に送信したりする。この無線通信ＩＣ２１は、図２に示すように、電源部２１１、無線処理部２１２、制御部２１３、メモリ部２１４を備える構成である。
　電源部２１１は、アンテナ部２０が電波を受信することにより発生する誘起電圧を整流回路にて整流し、電源回路にて所定の電圧に調整した後、無線通信ＩＣ２１の各部に供給するものである。電源部２１１には、ブリッジダイオード、電圧調整用コンデンサなどが使用される。
　無線処理部２１２は、アンテナ部２０を介して受信した無線信号を元の形式に変換する処理と、その変換したデータを制御部２１３に送信する処理と、制御部２１３から受信したデータを無線送信に適した形式に変換する処理と、その変換した無線信号を、アンテナ部２０を介して外部に送信する処理を行なうものである。この無線処理部２１２には、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｏ　Ａｎａｌｏｇ）変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。
　制御部２１３は、無線通信ＩＣ２１内における上述した各種構成の動作を統括的に制御するものである。制御部２１３は、論理演算回路、レジスタなどを備え、コンピュータとして機能する。そして、各種構成の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行なわれる。このプログラムは、例えばメモリ部２１４のＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）などにインストールされたものを読込んで使用する形態であってもよいし、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して上記プログラムをダウンロードしてメモリ部２１４にインストールして実行する形態であってもよい。
　特に、制御部２１３は、リーダライタ３からアンテナ部２０および無線処理部２１２を介して受信したデータに基づいて、リーダライタ３からのデータをメモリ部２１４に記憶させる処理や、メモリ部２１４に記憶されたデータを読出して、無線処理部２１２およびアンテナ部２０を介してリーダライタ３へ送信させる処理を行なう。
　メモリ部２１４は、上記したＲＯＭや、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ　ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）などの半導体メモリによって構成される。このメモリ部２１４に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、およびその他各種のプログラム、ならびにＩＤ（識別情報）などの各種データが挙げられる。なお、無線通信ＩＣ２１は、リーダライタ３から送信される電波を電力源としているため、ＲＯＭなどの不揮発性メモリや、ＳＲＡＭ、ＦｅＲＡＭなどの消費電力の少ないメモリを使用することが望ましい。なお、本実施形態においては、通い箱５に貼付されたＲＦＩＤタグ２Ｃ、作業台７１、７２にそれぞれ貼付されたＲＦＩＤタグ２Ｂ－１、２Ｂ－２及びパレット６に貼付されたＲＦＩＤタグ２Ａ－１、２Ａ－２がそれぞれ識別し得るようにＩＤが予め設定される。
　次に、リーダライタ３の構成について図３～図５を参照して説明する。
　図３に示すように、リーダライタ３は、外部通信部３１、タグ通信制御部（制御手段）３２、送信部３３、受信部（受信手段）３４、スキャンアンテナ制御部３５、記録部３６を備えており、スキャンアンテナ４を介してＲＦＩＤタグ２と無線通信可能に構成されている。
　外部通信部３１は、リーダライタ３において読出されたＲＦＩＤタグ２のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）など、図示しない外部装置に送信する。また、外部通信部３１は、ＲＦＩＤタグ２に対する外部装置からの書込み情報（送信コマンド情報）やコマンド（命令）を受信するよう構成されている。
　タグ通信制御部３２は、図示しない外部装置から外部通信部３１を介して送信された送信コマンド情報を受信し、送信部３３に送信する。また、タグ通信制御部３２には、図示しないスキャンパターンテーブルが格納されており、このスキャンパターンテーブルに基づいてスキャンするように構成されている。
　このスキャンパターンテーブルには、スキャンアンテナ４の各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの電力と位相を定義したデータが含まれており、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃについてそれぞれ定義された電力、位相を電気的に設定することで、スキャンアンテナ４のスキャンパターンが生成される。
　すなわち、このスキャンパターンテーブルにより、スキャンアンテナ４のスキャン角が設定される。スキャン角とは、図５に示すように、ブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）を基準に測定した電波ビームＭの傾斜角である。例えば、複数のアンテナ素子がリニアに配列されたフェーズドアレイアンテナをスキャンアンテナに用いた場合には、ブロードサイド方向を基準に測定したビームの傾斜角である。本実施形態では、図中右回り方向のスキャン角を－α、左周り方向のスキャン角を＋αとしている。
　また、タグ通信制御部３２は、スキャンテーブルからスキャン角を読出し、読出したスキャン角をスキャンアンテナ制御部３５に送信する。ここでは、スキャン角として、αと－αのスキャン角がスキャンパターンテーブルに設定されているので、タグ通信制御部３２は、αと－αのスキャン角を順次繰り返しスキャンアンテナ制御部３５に対し送信する。タグ通信制御部３２は、スキャンアンテナ４を介してＲＦＩＤタグ２からＩＤを読み取る。なお、スキャン角α、－αは、２つに限定されるものではなく、使用者において任意に設定するようにしてもよい。
　送信部３３は、タグ通信制御部３２から送信される送信コマンド情報を無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号（送信コマンド）を、スキャンアンテナ４を介して外部に送信するものであり、送信コマンド情報の変調、増幅などの処理を行なう。
　受信部３４は、スキャンアンテナ４を介して受信した無線信号（受信データ）を元の形式に変換し、変換したデータをタグ通信制御部３２に送信するものであり、受信データの増幅、復調などの処理を行なう。
　スキャンアンテナ制御部３５は、タグ通信制御部３２からスキャン角情報を受信するとともに、受信したスキャン角情報に基づいてスキャン制御信号をスキャンアンテナ４に送信し、スキャンアンテナ４から放射される電波ビームＭの方向を制御する。スキャンパターンテーブルにはαと－αのスキャン角が設定されている。そのため、スキャンアンテナ制御部３５では、αと－αのスキャン角を、スキャンアンテナ４から放射される電波ビームＭが、順次スキャン角α、スキャン角－αの方向に向くようにするためのスキャン制御信号に変換し、スキャンアンテナ４に対し送信する処理を行なう。
　記録部３６は、ＲＦＩＤタグ２を読み取ったＩＤを記録し、外部通信部３１を介して図示しない外部装置に送信したり、後述する通信領域の最適化を行うプログラムが予め記憶されている。
　スキャンアンテナ４は、複数のアンテナ素子を直線状に配列し、各アンテナ素子に可変位相器（位相器）を接続した構成である。このアンテナ素子は直線状配列に限定されるものではなく、２次元配列状に配置してもよい。アンテナ素子の個数を増やすと、出力する電波ビームＭの幅が細くなる。更に、図４を参照して以下にスキャンアンテナ４における電波ビームＭのスキャンの方法について説明する。
　全てのアンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが同じ位相で電波を送信する場合には、スキャンアンテナ４から放射される電波はブロードサイド方向（アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの配列方向に垂直な方向）の平面波として伝搬する。一方、電波の伝播方向を、ブロードサイド方向から測って角度θ（ｒａｄ）だけ傾斜させるためには、次式を満たすように各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋが送信する電波の位相をずらせばよい。
　図４に示すように、送信または受信する電波の波長をλ（ｍ）とし、基準となるアンテナ素子４０Ａとｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｄｋ（ｍ）とし、図４に破線で示される等位相面のうち、基準となるアンテナ素子４０Ａを通る等位相面と、ｋ番目のアンテナ素子４０Ｋとの距離をｌｋ（ｍ）とすると、基準となるアンテナ素子４０Ａの位相に対するｋ番目のアンテナ素子４０Ｋの位相のずれψｋは次式となる。
　　　ψｋ＝（ｌｋ／λ）×２π＝（ｄｋ×sinθ／λ）×２π
　このように、スキャンアンテナ４は、各位相器４１Ａ、４１Ｂ、・・・４１Ｋが、上式を満たすように信号の位相をずらすことにより、目的の方向に電波ビームＭを向けることができる。一方、電波を受信する場合には、各アンテナ素子４０Ａ、４０Ｂ、・・・４０Ｋの位相のずれを検出することにより、受信した電波の方向を判別することができる。
　次に、リーダライタ３による通信領域の最適化処理について図６及び図７を参照して説明する。なお、以下の説明においては、パレット６に貼付されたＲＦＩＤタグを総称してタグＡとし、作業台７１、７２に貼付されたＲＦＩＤタグを総称してタグＢとして説明する。
　まず、リーダライタ３を起動させて、周辺電波の状況を確かめるべくキャリアセンスを行う。具体的には、図７に示すように、使用チャンネルを変化させて（Ｓ１００）ＲＦＩＤタグ２との間で無線通信を試み、読み取り枚数に変化があるか否かを確かめる（Ｓ１０１）。その結果、読み取り枚数に変化があった場合には（Ｓ１０１のＹ）、使用チャンネルを固定し（Ｓ１０３）、他方、変化がなかった場合には（Ｓ１０１のＮ）、使用チャンネルをＡＵＴＯにして（Ｓ１０１）、±αの指向パターンでスキャンを開始する（Ｓ１０４）。このようなスキャン処理は、上記説明した通り、タグ通信制御部３２の制御のもと行われる。なお、この始めのスキャン処理を模式的に示しているのが図６（ａ）である。
　このスキャン処理が行われると、スキャンアンテナ４を介して受信部３４がＲＦＩＤタグ２からそれぞれ受信したＩＤがタグ通信制御部３２に送られ、そのＩＤの内容がチェックされる。具体的には、まず、そのＩＤの中にタグＡのＩＤが全て含まれているか否か、すなわち、本実施形態ではＲＦＩＤタグ２Ａ－１及び２Ａ－２の２つのＩＤが含まれているか否かがチェックされる（Ｓ１０５）。その結果、タグＡは全て読み取れていると判断されると（Ｓ１０５のＹ）、次にそのＩＤの中にタグＢのＩＤが１つも含まれていないか、すなわち、本実施形態ではＲＦＩＤタグ２Ｂ－１及び２Ｂ－２のうちの１つでもＩＤが含まれていないかがチェックされる（Ｓ１０７）。その結果、含まれていないと判断されると（Ｓ１０７のＹ）、通信領域の最適化処理は終了する。
　一方、Ｓ１０５において、タグＡが全ては読み取れていないと判断されると以下のような処理が行われる。すなわち、タグ通信制御部３２によりタグＡの全てが読み取れていないと判断されると、スキャン角を増加させ、あるいは送信電力をＵＰさせた後（Ｓ１０６）、再度スキャン処理（Ｓ１０４）を行い、再度タグＡが全て読み取れたか否かのチェックが行われる。なお、この処理は最終的にタグＡが全て読み取れるまで繰り返し行われる。
　上記処理により、タグＡが全て読み取れていると判断されると、次に、タグＢが１つも読み取れていないかがチェックされ（Ｓ１０７）、その結果、タグＢが１つでも読み取られていると判断されると（Ｓ１０７のＮ）、タグ通信制御部３２がスキャン角を減少させ、あるいは送信電力をＤＯＷＮさせた後（Ｓ１０８）、再度スキャン処理（Ｓ１０４）を行う。そして、再度タグＡが全て読み取れたか否かのチェック、次いで、タグＢが読み取れなかったかのチェックが行われる。この処理は、Ｓ１０５及びＳ１０７の処理が共に「Ｙ」となるまで行われ、共に「Ｙ」となると通信領域の最適化処理は終了する。なお、この通信領域の最適化処理は、リーダライタ３設置時に行ってもよいし、定期的に行うように予めプログラミングしておいてもよい。
　このように構成することにより、アンテナの設置環境や周辺環境が変化した場合、人がアンテナに当たってしまって電波ビームＭの発射する方向が少しずれてしまったような場合であっても、最適な通信領域を確保可能となる。
　上記説明においては、スキャンテーブルはスキャンアンテナ制御部３５に実装されているとして説明したが、これに限定されず、スキャンアンテナ４に実装されるように構成してもよい。また、スキャンアンテナ制御部３５及び記録部３６、すなわち本発明の特徴部分は、リーダライタ３に実装されているとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、リーダライタ３に接続された（図示しない）外部の制御装置側に実装するように構成してもよい。この場合には、リーダライタ自体は、特殊なものではなく普通に市販されているリーダライタをそのまま使用することが可能である。なお、このように普通に市販されているリーダライタを使用して上記同様の効果、すなわち、アンテナの設置環境や周辺環境が変化した場合であっても、最適な通信領域を確保可能なシステムとして実現したものが、本発明のタグ通信システムである。以下における実施形態においても、本発明の特徴部分をリーダライタに接続された外部の制御装置に実装することが可能である。
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について図８を参照して説明する。図８は、本発明のタグ通信装置（リーダライタ）を適用した第２の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムの模式図である。
　上記第１実施形態と相違する点は、ＲＦＩＤタグ２Ｃを貼付する対象が上記第１実施形態では静止する通い箱５であったが、本第２実施形態においては、コンベア上を移動する貨物５１Ａ、５１Ｂ、・・・である。コンベア上を貨物５１Ａ、５１Ｂ・・・が移動して読み取りを行う場合、限られた範囲外のＲＦＩＤタグ２Ｃは読みたくない場合がある。例えば、図８（ａ）に示すように読み取り範囲（通信領域）ＡＲが設定されると、ソータの制御をする場合に、読み取り対象の貨物５１Ａだけでなく、その隣の貨物５１Ｂまで読み取られる場合が起こり得る。この場合には、貨物５１Ｂのルートに貨物５１Ａが搬入される恐れがあり誤配が生ずることが懸念される。
　このような誤配を防止するのが、この第２実施形態に係るＲＦＩＤ通信システム１０である。具体的には、ＲＦＩＤタグ２Ａ－１及び２Ａ－２を予め設定しておいて通信領域内に配置し、その両脇、すなわち通信領域外にＲＦＩＤタグ２Ｂ－１及び２Ｂ－２を配置する。これらＲＦＩＤタグ２Ａ－１、２Ａ－２、２Ｂ－１、２Ｂ－２はコンベアに沿って直線状に配置する。この配置は、コンベアの搬送速度、貨物５１Ａ、５１Ｂ間の距離、スキャンアンテナ４のスキャン速度などを総合的に勘案して適宜決定すればよい。
　なお、各ＲＦＩＤタグ２の構造、リーダライタ３の構造、通信領域の最適化処理などは全て上記第１実施形態と同様なので、ここでは説明は省略する。
＜第３実施形態＞
　本発明の第３実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。図９は、本発明のタグ通信装置を適用した第３の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムの模式図であり、（ａ）は電波ビームＭの方向を示し、（ｂ）はスキャンのタイミングを示す。図１０（ａ）、（ｂ）は、スキャンアンテナによる通信領域の最適化を図る手順を示すフローチャートを示す。
　この第３実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムは、電波ビームＭを繰り返しスキャンさせて各ＲＦＩＤタグ２Ａ－１、２Ａ－２、２Ｂ－１、２Ｂ－２を読み取るタイミングを記録することにより、通信領域の最適化を図るように構成されている。
　図９及び図１０を参照して詳細に説明すると、本実施形態においては、図９（ａ）に示すように電波ビームＭをスキャンさせるので、この場合のスキャン角は５つであり、このスキャン角は予め設定しておく。このスキャン角に基づき繰り返し電波ビームＭをスキャンさせそれぞれのタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５においてＲＦＩＤタグ（タグＡあるいはタグＢ）から読み取ったＩＤを記録する。すると、図９（ｂ）に示すような読み取りタイミングが抽出できる。具体的には、読み取りタイミングＴ１、Ｔ５においては、タグＢからのみＩＤが読め、タイミングＴ２、Ｔ４においては、タグＡおよびタグＢの双方からＩＤが読め、タイミングＴ３においては、タグＡからのみＩＤが読める。よって、本実施形態においては、タイミングＴ３を抽出できれば通信領域の最適化が図れる。
　この通信領域の最適化処理については、図１０を参照して更に詳しく説明する。
　まず、リーダライタ３を起動させて、図１０（ａ）に示す処理を行い各読み取りタイミングの記録を行う。具体的には、リーダライタ３のスキャンアンテナ４から発射される電波ビームＭを周期的に指向角度を変更させて同図（ａ）のようにスキャンさせ（Ｓ２００）、各ＲＦＩＤタグの読み取りタイミングを記録する（Ｓ２０１）。本実施形態においては、上記読み取りタイミングＴ１～Ｔ５を記録し、各タイミングに読み取ったＩＤを紐付けして記録する。
　次いで、上記処理が終了後、スキャンアンテナ４をスキャンさせ（Ｓ３００）、各ＲＦＩＤタグの読み取り処理を行い（Ｓ３０１）、読み取りタイミングがＴ３か否かをチェックする（Ｓ３０２）。その結果、読み取りタイミングＴ３である場合には（Ｓ３０２のＹ）、紐付けされたＩＤを有するＲＦＩＤタグ２Ａ－１、２Ａ－２（タグＡ）は、通信領域内のＲＦＩＤタグであるとして外部装置へ送信し、電波ビームＭを発射するタイミングをＴ３に設定する（Ｓ３０３）。一方、読み取りタイミングＴ３でない場合には（Ｓ３０２のＮ）、通信領域外のＲＦＩＤタグ２Ｂ－１、２Ｂ－２（タグＢ）からＩＤを受信しているとして外部装置にデータを送信するとともに、各タイミングにおいては電波ビームＭを発射しないよう制御する（Ｓ３０４）。
　このように構成することにより、通信領域の最適化が図れるとともに、読み取りタイミングの制御も可能となる。
本発明のタグ通信装置を適用した第１の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムの模式図。 ＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図。 リーダライタ（タグ通信装置）の概略構成を示すブロック図。 スキャンアンテナの概要を示す模式図。 スキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図。 （ａ）～（ｃ）は、スキャンアンテナによる通信領域の最適化を図る手順を示す模式図。 スキャンアンテナによる通信領域の最適化を図る手順を示すフローチャート。 本発明のタグ通信装置を適用した第２の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムを説明するための模式図であり、（ａ）は本発明を適用しない場合を示し、（ｂ）は本発明を適用した場合を示す。 本発明のタグ通信装置を適用した第３の実施形態に係るＲＦＩＤ通信システムの模式図であり、（ａ）は電波ビームＭの方向を示し、（ｂ）はスキャンのタイミングを示す。 （ａ）、（ｂ）は、スキャンアンテナによる通信領域の最適化を図る手順を示すフローチャート。
符号の説明
　１、１０　ＲＦＩＤ通信システム
　２、２Ａ－１、２Ａ－２、２Ｂ－１、２Ｂ－２、２Ｃ　　ＲＦＩＤタグ
　３　　リーダライタ（タグ通信装置）
　３２　タグ通信制御部（制御手段）
　３４　受信部（受信手段）
　４　　スキャンアンテナ
　５　通い箱
　６　パレット
　７１、７２　作業台
　Ｍ　電波ビーム
　α、－α　スキャン角

Claims (18)

  1. 　アンテナから電波ビームを発射してＲＦＩＤタグと無線通信するタグ通信装置であって、
    　通信を希望する空間領域である通信希望領域内に配置された第１のＲＦＩＤタグと、上記通信希望領域の外であり上記通信希望領域内に隣接した位置に配置された第２のＲＦＩＤタグとからそれぞれの識別情報を受信可能な受信手段と、
    　上記受信手段により受信した上記識別情報に応じて、上記第１のＲＦＩＤタグと通信可能で、かつ上記第２のＲＦＩＤタグと通信不能となるように、上記電波ビームを制御する制御手段と、
    　を備えることを特徴とするタグ通信装置。
  2. 　上記制御手段は、上記電波ビームの指向方向を調整することにより上記電波ビームを制御することを特徴とする請求項１に記載のタグ通信装置。
  3. 　上記制御手段は、上記電波ビームの送信電力の強弱を調整することにより上記電波ビームを制御することを特徴とする請求項１あるいは２に記載のタグ通信装置。
  4. 　上記ＲＦＩＤタグは対象物に付されており、
    　上記対象物は、移動路上を移動する移動体であって、上記第１のＲＦＩＤタグ及び上記第２のＲＦＩＤタグは上記移動路に沿って配置されていることを特徴とする請求項１～３いずれか１項に記載のタグ通信装置。
  5. 　上記アンテナは、上記電波ビームを走査するスキャンアンテナからなることを特徴とする請求項１～４いずれか１項に記載のタグ通信装置。
  6. 　上記制御手段は、上記スキャンアンテナによる読み取りのタイミングを制御することを特徴とする請求項１～５いずれか１項に記載のタグ通信装置。
  7. 　アンテナから電波ビームを発射してＲＦＩＤタグと無線通信するタグ通信システムであって、
    　通信を希望する空間領域である通信希望領域内に配置された第１のＲＦＩＤタグと、上記通信希望領域の外であり上記通信希望領域内に隣接した位置に配置された第２のＲＦＩＤタグとからそれぞれの識別情報を受信可能な受信手段を有するタグ通信装置と、
    　上記受信手段により受信した上記識別情報に応じて、上記第１のＲＦＩＤタグと通信可能で、かつ上記第２のＲＦＩＤタグと通信不能となるように、上記電波ビームを制御する制御手段を有する制御装置と、
    　を備えることを特徴とするタグ通信システム。
  8. 　上記制御手段は、上記電波ビームの指向方向を調整することにより上記電波ビームを制御することを特徴とする請求項７に記載のタグ通信システム。
  9. 　上記制御手段は、上記電波ビームの送信電力の強弱を調整することにより上記電波ビームを制御することを特徴とする請求項７あるいは８に記載のタグ通信システム。
  10. 　上記ＲＦＩＤタグは対象物に付されており、
    　上記対象物は、移動路上を移動する移動体であって、上記第１のＲＦＩＤタグ及び上記第２のＲＦＩＤタグは上記移動路に沿って配置されていることを特徴とする請求項７～９いずれか１項に記載のタグ通信システム。
  11. 　上記アンテナは、上記電波ビームを走査するスキャンアンテナからなることを特徴とする請求項７～１０いずれか１項に記載のタグ通信システム。
  12. 　上記制御手段は、上記スキャンアンテナによる読み取りのタイミングを制御することを特徴とする請求項７～１１いずれか１項に記載のタグ通信システム。
  13. 　アンテナから電波ビームを発射してＲＦＩＤタグと無線通信するタグ通信方法であって、
    　通信を希望する空間領域である通信希望領域内に配置された第１のＲＦＩＤタグと、上記通信希望領域の外であり上記通信希望領域内に隣接した位置に配置された第２のＲＦＩＤタグとからそれぞれの識別情報を受信し、
    　上記受信した識別情報に応じて、上記第１のＲＦＩＤタグと通信可能で、かつ上記第２のＲＦＩＤタグと通信不能となるように、上記電波ビームを制御すること
    　を特徴とするタグ通信方法。
  14. 　上記制御は、上記電波ビームの指向方向を調整することにより行なうことを特徴とする請求項１３に記載のタグ通信方法。
  15. 　上記制御は、上記電波ビームの送信電力の強弱を調整することにより行なうことを特徴とする請求項１３あるいは１４に記載のタグ通信方法。
  16. 　上記ＲＦＩＤタグは対象物に付されており、
    　上記対象物は、移動路上を移動する移動体であって、上記第１のＲＦＩＤタグ及び上記第２のＲＦＩＤタグは上記移動路に沿って配置されていることを特徴とする請求項１３～１５いずれか１項に記載のタグ通信方法。
  17. 　上記アンテナは、上記電波ビームを走査するスキャンアンテナからなることを特徴とする請求項１３～１６いずれか１項に記載のタグ通信方法。
  18. 　上記制御は、上記スキャンアンテナによる読み取りのタイミングを制御することにより行なうことを特徴とする請求項１３～１７いずれか１項に記載のタグ通信方法。
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