タグ通信装置、タグ通信装置の制御方法、タグ通信制御プログラム、および、タグ通信管理システム。
【課題】 電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置において、簡単な構成により、各ＲＦＩＤタグの位置を特定することが可能なタグ通信装置を提供する。
【解決手段】 方向推定部１１が、各アンテナ３におけるＲＦＩＤタグ１からの電波の到来方向を推定する。位置算出部１４は、方向推定部１１において推定された到来方向に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の位置を算出する。
【解決手段】 方向推定部１１が、各アンテナ３におけるＲＦＩＤタグ１からの電波の到来方向を推定する。位置算出部１４は、方向推定部１１において推定された到来方向に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の位置を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置、タグ通信装置の制御方法、タグ通信制御プログラム、および、タグ通信管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ（無線タグ）の利用が普及しつつある。無線タグは、バーコードを代替するものとして特に物流の分野において期待を集めており、近い将来において広く普及することが予想されている。
【０００３】
現在、無線タグ向けの周波数帯域としては、１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯、２．４５ＧＨｚ帯などがある。このうち、ＵＨＦ帯や２．４５ＧＨｚ帯の電波（radio wave）は、１３．５６ＭＨｚ帯の電波に比べて通信距離を伸長し易いという利点がある。また、ＵＨＦ帯の電波は、２．４ＧＨｚ帯の電波に比べて、物陰に回り込み易いという利点がある。このため、ＵＨＦ帯の電波を利用する無線タグおよびリーダ／ライタの開発が進められている。
【０００４】
ＵＨＦ帯の電波を利用する場合、現在主流である１３．５６ＭＨｚ帯の電波を利用する場合に比べて、リーダ／ライタが無線タグと通信可能な距離を数１０ｃｍ程度から数ｍ程度に伸長することができる。よって、ＵＨＦ帯の電波を利用すれば、リーダ／ライタが無線タグと通信可能な空間領域である通信エリアを比較的広範囲に拡大することが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−１９８７２２号公報（２００２年７月１２日公開）
【特許文献２】特開平９−５４３１号公報（１９９７年１月１０日公開）
【非特許文献１】「ＧＰＳ技術の展望」、電子情報通信学会論文誌 Ｂ Vol. J84-B No.12 pp.2082-2091 2001年12月
【非特許文献２】「屋内でも位置情報サービスを利用できる、携帯電話を使った高精度位置測定技術」 http://www.hitachi.co.jp/Sp/TJ/2001/hrnjan01/hrn0111j.htm
【非特許文献３】「アレーアンテナによる適応信号処理」、第９章 アレーアンテナによる高分解能到来方向推定、菊間信良、科学技術出版、発行日（１９９８年１１月２５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、リーダ／ライタが無線タグと通信可能な距離を数ｍ程度とする場合、通信エリアが広くなるので、通信エリア内に存在する無線タグが必要以上に多くなってしまうという弊害がある。そこで、通信エリアを特定の空間領域に制限するための手法が各種考えられる。
【０００６】
図１５（ａ）は、ビームフォーミングを重ね合わせることによって通信エリアを制御する例を示している。この例では、ビームフォーミングによって指向性を狭くしたアンテナ５１が複数並べて配置されている。これにより、リーダ／ライタに備えられた各アンテナ５１による各通信エリア５２が重ね合わされた空間領域が、該リーダ／ライタによる通信エリアとして設定されることになる。
【０００７】
図１５（ｂ）は、ビームスキャンによって通信エリアを制御する例を示している。この例では、指向性を狭くしたアンテナ５１において、指向方向を所定の範囲で順次変化させることによって所定の空間領域をスキャンするようになっている。また、この例では、それぞれ異なる空間領域をスキャンする２つのアンテナ５１・５１を設け、各スキャン領域が重ね合わされた空間領域が、該リーダ／ライタによる通信エリアとして設定されている。
【０００８】
以上の２つの例では、指向性の強いアンテナ５１を利用しているので、指向性の弱いアンテナ５１を利用する場合に比べて次のようなメリットがある。まず１つのアンテナ５１がカバーする通信エリア５２が狭いので、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。通信のコリジョンとは、あるアンテナ５１に対応する通信エリア５２内に多数の無線タグが同時に存在することにより、アンテナ５１と多数の無線タグとの間で通信のコリジョン（衝突）が発生することである。この通信のコリジョンが発生すると、通信の信頼性が低下することになる。
【０００９】
また、指向性の弱いアンテナを利用する場合には、リーダ／ライタからの直接波と床面や壁面にて反射した反射波との干渉により、リーダ／ライタが無線タグと通信できない通信不能部分が通信領域内に発生していたが、指向性の強いアンテナ５１を利用する場合には、このような不具合を解消することができる。
【００１０】
しかしながら、上記の方式には、次のような問題点がある。第１の問題点としては、マルチパスによる影響（通信不能領域）が生じることである。図１６（ａ）は、マルチパスが生じている状態を示している。アンテナ５１の指向性の方向に反射物５４が存在している場合、アンテナ５１から出射されたビームが反射物５４で反射されることによって、アンテナ５１の指向性の方向から外れた空間領域にもビームが照射される。これにより、想定している通信エリア以外の空間領域以外に位置する無線タグとも通信が行われてしまうことになる。
【００１１】
このエリア歪みを防止するためには、リーダ／ライタが設置される場所ごとに、設置環境のチューニングを行ったり、マルチパスの影響を受けないような電波遮断構造を設けたりする必要がある。例えば、図１６（ｂ）に示すように、通信エリアにおいて、アンテナ５１と対向する面などに電波吸収体を設けることによってマルチパスを防止している。
【００１２】
また、第２の問題点としては、アンテナ５１の構造が大きくなるということである。上記の方式のように、ビームフォーミングを重ね合わせたりスキャンさせたりすることによって通信エリアを制御する場合、アンテナ５１の指向性を比較的強くする必要がある。アンテナ５１は、例えばパッチアンテナやアレーアンテナなどによって構成されるが、指向性を強くするためには、アンテナ５１が備えるアンテナ素子５１ａ…の数を大きくする必要がある。図１７（ａ）は、指向性が比較的弱い場合のアンテナ５１が備えるアンテナ素子５１ａ…の状態、図１７（ｂ）は、指向性が比較的強い場合のアンテナ５１が備えるアンテナ素子５１ａ…の状態をそれぞれ示している。
【００１３】
また、第３の問題点としては、ビームスキャンを行う場合、スキャン方向の分解能を高くするためには、アンテナ素子５１ａ…に対して印加する電圧およびその位相の制御が複雑になることである。図１８は、アンテナ５１におけるスキャン方向を変化させる場合の様子を示している。同図に示すように、各アンテナ素子５１ａには電圧制御位相器５１ｂが設けられている。そして、スキャン方向を変化させる場合には、各電圧制御位相器５１ｂに対して、対応するアンテナ素子５１ａ…に対して印加する電圧およびその位相を制御する必要がある。ここで、スキャン方向の変化の分解能を高めるためには、各電圧制御位相器５１ｂに対する制御をより細かく行う必要が生じるので、制御演算が複雑化するとともに、各電圧制御位相器５１ｂも高精度なものにする必要が生じる。
【００１４】
一方、通信を行っている無線タグの位置を特定し、該無線タグの位置が所定の空間領域内にあるか否かを判定することによって、通信エリアを制限する手法も考えられる。ここで、上記の非特許文献１には、ＧＰＳを用いてＧＰＳ受信機の位置を特定する技術について開示されている。この技術では、ＧＰＳ受信機が複数のＧＰＳ衛星からの電波の到達時間を測定することによって、各ＧＰＳ衛星との距離を算出し、これに基づいて位置を特定するようになっている。
【００１５】
また、上記の非特許文献２には、ＧＰＳによる位置検出と同様の方式を携帯電話機に適用することによって携帯電話機の位置を特定する技術が開示されている。この技術では、ＧＰＳにおけるＧＰＳ衛星の役割を携帯電話網における基地局が担うことによって位置計測が行われるようになっている。
【００１６】
以上のような技術を無線タグの位置の特定に適用することによって、通信エリアを制限することが考えられるが、この場合には次のような問題が生じる。まず、無線タグ側において、例えば複数のアンテナとの距離を測定するための複雑な回路が必要となる。例えば、アンテナとの距離を測定するためには、電波の伝送時間を測定するための計時手段が必要となるが、数ｍ以内程度の電波の伝送時間を測定するには、極めて高精度な計時を行う必要があるとともに、各アンテナとの時間の同期も極めて高精度に行う必要がある。無線タグは、基本的には、安価、小型、低消費電力の特性を有することが好ましいので、このような高機能の回路を無線タグに搭載することは好ましくないことになる。
【００１７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置において、簡単な構成により、各ＲＦＩＤタグの位置を特定することが可能なタグ通信装置、タグ通信装置の制御方法、タグ通信制御プログラム、および、タグ通信管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るタグ通信装置は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置において、上記ＲＦＩＤタグからの電波を受信する１つまたは複数のアンテナと、上記各アンテナにおいて上記ＲＦＩＤタグからの電波が受信された場合に、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定する方向推定手段と、上記方向推定手段によって推定された方向に基づいて、上記ＲＦＩＤタグの位置を算出する位置算出手段とを備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係るタグ通信装置の制御方法は、ＲＦＩＤタグからの電波を受信する１つまたは複数のアンテナを備え、該ＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置の制御方法において、上記各アンテナにおいて上記ＲＦＩＤタグからの電波が受信された場合に、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定する方向推定ステップと、上記方向推定ステップによって推定された方向に基づいて、上記ＲＦＩＤタグの位置を算出する位置算出ステップとを有することを特徴としている。
【００２０】
上記の構成および方法では、まずタグ通信装置に１つまたは複数のアンテナが備えられている。そして、各アンテナにおけるＲＦＩＤタグからの電波の到来方向が推定されるようになっている。このように、１つまたは複数のアンテナにおいて、それぞれ電波の到来方向が推定されると、これらの到来方向が収束する点の近傍にＲＦＩＤタグが位置していることを推定することが可能となる。したがって、上記の構成および方法によれば、ＲＦＩＤタグ側に何ら特別な構成を付加することなく、タグ通信装置側で、複数のアンテナで受信された信号の信号処理を行うことのみによって、通信可能なＲＦＩＤタグの位置を特定することが可能なタグ通信装置を提供することができる。
【００２１】
なお、ＥＳＰＲＩＴと称される方向推定方式によれば、１つのアンテナを構成するアレーアンテナの２箇所を使って、それぞれの箇所における電波の到来方向を推定することが可能である。すなわち、この方向推定方式を用いれば、見かけ上では１つのアンテナによって本発明に係る上記の構成および方法を実現することが可能である。
【００２２】
また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置が、所定の空間領域内にあるか否かを判定する領域判定手段をさらに備えている構成としてもよい。
【００２３】
従来では、所定の空間領域内に位置するＲＦＩＤタグとのみ通信を行うためには、例えばその所定の空間領域の周囲に電波吸収体などの構成を設置するなどの必要性が生じていた。これに対して、上記の構成によれば、位置算出手段によって算出された位置に基づいて、ＲＦＩＤタグが所定の空間領域内にあるか否かを判定するようになっている。よって、ＲＦＩＤタグが存在する可能性のある領域に特別な構成などを設けることなく、また、設置環境に影響を受けずに、エリア制限を行うことが可能となる。
【００２４】
また、タグ通信装置側においても、信号処理によってエリア制限を行っているので、エリア制限の変更などを容易に行うことが可能となる。よって、よりフレキシビリティの高いタグ通信装置を提供することができる。
【００２５】
また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記各アンテナにおいて実際に受信された上記ＲＦＩＤタグからの電波の強度を測定する電波測定手段と、上記位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置と各アンテナとの距離に基づいて、各アンテナにおいて受信される電波の強度の比を推定する強度比推定手段と、上記位置算出手段が、上記電波測定手段によって測定された各アンテナにおける電波の強度の比と、上記強度比推定手段によって推定された各アンテナにおける電波の強度の比とに基づいて、当該位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置の妥当性を判断する構成としてもよい。
【００２６】
各アンテナにおいてＲＦＩＤタグから受信される電波には、場合によっては前記したマルチパスの影響を受けていることがある。マルチパスの影響を受けている場合、位置算出手段によって算出されるＲＦＩＤタグの位置は実際の位置とは異なることになる。これに対して、上記の構成では、マルチパスを含む方向推定に基づいて検出されたＲＦＩＤタグの位置と、実際のＲＦＩＤタグ１の位置とでは、各アンテナ３までの距離が異なっていることを利用してマルチパスの検出を行っている。すなわち、マルチパスを含む方向推定が行われた場合には、実際の受信電波電力の比と算出位置に基づく受信電波電力の比とが異なることになるので、これを検出することによって、位置算出手段は、マルチパスに基づく位置検出の誤りを検出することができる。したがって、より精度の高い位置検出を行うことが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記各アンテナが、複数のアンテナ素子を備えた構成となっており、上記方向推定手段が、上記複数のアンテナ素子を備えたアンテナからの出力に基づいて、信号処理によってスキャンを実現し、電波の到来方向を推定する構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、複数のアンテナ素子を備えたアンテナからの出力に基づいて、信号処理によってスキャンが行われ、到来方向が推定されるようになっているので、例えば物理的にアンテナの方向を変えてスキャンを行うというような構成と比較して、構造的により簡単な構成によってスキャンアンテナを実現することができる。よって、より安価なタグ通信装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記方向推定手段が、ヌル走査方式によって電波の到来方向を推定する構成としてもよい。
【００３０】
ヌル走査方式によって到来方向を推定する場合、ビーム走査方式と比較して、同じアンテナ構成、同じ条件下において、より分解能の高い到来方向検出を行うことが可能となる。逆に言えば、同じ分解能とする場合、ヌル走査方式を用いれば、ビーム走査方式と比較して、アンテナにおけるアンテナ素子の数を少なくすることが可能となり、アンテナのサイズをより小さくすることが可能となる。
【００３１】
なお、本発明に係るタグ通信装置が備える各手段は、コンピュータにより実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記各手段をコンピュータにて実現させることができる。
【００３２】
また、本発明に係るタグ通信管理システムは、上記本発明に係るタグ通信装置と、上記タグ通信装置によって上記ＲＦＩＤタグと通信が行われた結果に基づいて、該ＲＦＩＤタグと関連付けられている物品、人、および生物を管理する管理装置とを備えていることを特徴としている。
【００３３】
上記の構成によれば、ＲＦＩＤタグと関連付けられている物品、人、および生物を管理する上で、その位置情報に関しても認識することが可能なシステムを容易に構築することが可能となる。
【００３４】
また、本発明に係るタグ通信管理システムは、上記の構成において、上記管理装置が、所定の空間領域を撮影する撮影手段と、上記撮影手段における撮影方向および／または撮影範囲を制御する撮影制御手段とを備え、上記撮影制御手段が、上記タグ通信装置によって特定された上記ＲＦＩＤタグの位置に基づいて撮影制御を行う構成としてもよい。
【００３５】
上記の構成によれば、ＲＦＩＤタグとの通信結果により、特定の物品、人、または生物などを特定する必要が生じた場合に、特定されたＲＦＩＤタグの位置に向けて撮影手段による撮影を行うことによって、該当物の特定およびその証拠を残すことが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係るタグ通信装置、およびその制御方法は、以上のように、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定し、この推定された到来方向に基づいてＲＦＩＤタグの位置を算出するようになっている。よって、ＲＦＩＤタグ側に何ら特別な構成を付加することなく、タグ通信装置側で、複数のアンテナで受信された信号の信号処理を行うことのみによって、通信可能なＲＦＩＤタグの位置を特定することが可能なタグ通信装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について図１ないし図１４に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３８】
（リーダ／ライタの構成）
図１は、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、ＲＦＩＤタグ通信システムは、１つ以上のＲＦＩＤタグ１…およびリーダ／ライタ（タグ通信装置）２を備えた構成となっている。
【００３９】
ＲＦＩＤタグ１は、各種物品に取り付けられるものであり、取り付けられている物品あるいはそれに関連する物や人に関する情報を記憶するものである。このＲＦＩＤタグ１は、無線通信用ＩＣ（Integrated Circuit）、記憶部、およびアンテナなどを備えた構成となっている。一般的なＲＦＩＤタグ１は、電池などの電源を有しておらず、リーダ／ライタ２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２と無線通信を行う。
【００４０】
リーダ／ライタ２は、各ＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行い、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み書きを行うものである。なお、本実施形態では、リーダ／ライタ２は、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み書きを行うものとしているが、これに限定されるものではなく、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み出しのみを行うＲＦＩＤリーダであってもよい。
【００４１】
本実施形態では、リーダ／ライタ２が送信する電波の周波数帯域は、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯としている。このような周波数帯域の電波を用いることにより、リーダ／ライタ２は、数ｍ程度の距離範囲内に位置するＲＦＩＤタグ１と通信可能となる。
【００４２】
リーダ／ライタ２は、２つ以上のアンテナ３、位置検出部４、エリア判定部（領域判定手段）５、タグ通信制御部６、エリア情報記憶部７、および外部通信部８を備えた構成となっている。
【００４３】
アンテナ３は、ＲＦＩＤタグ１…に対して電波を送信するとともに、ＲＦＩＤタグ１…から送られてきた電波を受信するためのアンテナである。このアンテナ３は、例えばパッチアンテナやアレーアンテナなどによって構成され、複数のアンテナ素子および各アンテナ素子に対応した電圧制御位相器などを備えた構成となっている。
【００４４】
位置検出部４は、各アンテナ３における電波の受信状態に基づいて、各ＲＦＩＤタグ１の位置を検出するブロックである。この位置検出部４は、方向推定部（方向推定手段）１１、電力計測部（電波測定手段）１２、電力比推定部（強度比推定手段）１３、および位置算出部（位置算出手段）１４を備えている。
【００４５】
方向推定部１１は、各アンテナ３において特定のＲＦＩＤタグ１からの電波が受信された場合に、各アンテナ３における該ＲＦＩＤタグ１が位置する方向（角度）を推定する処理を行うブロックである。この方向推定の処理の詳細については後述する。
【００４６】
電力計測部１２は、各アンテナ３において特定のＲＦＩＤタグ１からの電波が受信された場合に、各アンテナ３における受信電波の強度を計測するブロックである。具体的には、電力計測部１２は、各アンテナ３における受信電波の電力を計測している。なお、受信電波の強度は、電力を計測することに限らず、その他、電波の強度を測定することが可能な物理量であれば、どのような物理量を計測してもよい。
【００４７】
位置算出部１４は、方向推定部１１によって推定された、各アンテナ３における特定のＲＦＩＤタグ１が位置する方向に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の位置を算出するブロックである。この位置の算出処理の詳細については後述する。
【００４８】
電力比推定部１３は、位置算出部１４によって算出されたＲＦＩＤタグ１の位置に基づいて、各アンテナ３における該ＲＦＩＤタグ１からの受信電波の強度の比を推定する処理を行うブロックである。ここで推定された各アンテナ３における推定受信電波強度の比と、実際に電力計測部１２によって計測された実受信電波強度の比とが位置算出部１４において比較され、これによってマルチパスに基づく位置検出の誤りが検出される。なお、電力比推定処理の詳細および位置検出の誤りの検出処理の詳細については後述する。
【００４９】
エリア判定部５は、位置算出部１４において算出された位置に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１が所定の空間領域（通信エリア）内に位置しているか否かを判定するブロックである。通信エリアがどのような空間領域であるかについてのエリア情報は、エリア情報記憶部７に記憶されている。エリア判定部５は、位置算出部１４において算出された位置が、上記エリア情報で規定される通信エリア内に存在するか否かを判定することによって、該ＲＦＩＤタグ１が通信エリア内に存在しているかを判定する。
【００５０】
タグ通信制御部６は、エリア判定部５によって通信エリア内に存在すると判定されたＲＦＩＤタグ１に関して、アンテナ３を介して情報の読み出しおよび／または書き込み制御を行うブロックである。
【００５１】
外部通信部８は、リーダ／ライタ２において読み出されたＲＦＩＤタグ１の情報を外部装置に送信したり、外部装置からのＲＦＩＤタグ１に対する書き込み情報を受信したりするブロックである。外部装置と外部通信部８との間は、有線または無線によって通信接続されている。ここで、リーダ／ライタ２によるＲＦＩＤタグ１に対する読み書き処理に基づいて動作する外部装置が、該リーダ／ライタ２を内蔵する構成であっても構わない。
【００５２】
なお、エリア情報記憶部７に記憶されているエリア情報は、リーダ／ライタ２が設置される環境に応じて設定されることになる。このエリア情報の設定は、例えば外部通信部８を介して外部装置から行われるようになっていてもよいし、リーダ／ライタ２に、エリア情報を入力するためのユーザインターフェースが備えられていてもよい。
【００５３】
なお、上記リーダ／ライタ２が備える位置検出部４、エリア判定部５、タグ通信制御部６、および外部通信部８は、ＣＰＵなどの演算手段が、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。したがって、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、位置検出部４、エリア判定部５、タグ通信制御部６、および外部通信部８の各種機能および各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能および各種処理を実現することができる。
【００５４】
この記録媒体としては、コンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えばＲＯＭのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。
【００５５】
また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【００５６】
また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。
【００５７】
さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。
【００５８】
（アンテナにおける方向推定）
次に、方向推定部１１が、アンテナ３において受信された電波に基づいて、該アンテナ３に対してどの方向に受信電波の送信元となるＲＦＩＤタグ１が位置するかを推定する方法について説明する。図２（ａ）は、アンテナ３が備えるアンテナ素子３ａ…の出力に基づいて方向推定を行う方式を概念的に示す図である。同図に示すように、方向推定部１１は、各アンテナ素子５１ａの出力に対してそれぞれ異なる重み付けＷｎを与え、これらの和の信号に基づいて、特定の方向の電波強度を検出する。そして、各アンテナ素子５１ａの出力に対する重み付けＷｎの組み合わせを変化させることによってスキャンを信号処理によって実現している。図２（ｂ）および図２（ｃ）は、重み付けＷｎの組み合わせを変化させた場合の指向性（メインローブ）の変化を示している。
【００５９】
このように、複数のアンテナ素子を備えたアンテナからの出力に基づいて、信号処理によってスキャンを実現し、電波の到来方向を推定する技術はＤＯＡ(Direction Of Arrival)と呼ばれている。ＤＯＡの方式としては、Beamformer法、Capon法、LP(Linear Prediction)法、Min-Norm法、MUSIC法、およびESPRIT法などが挙げられる。これらの方式のうち、Beamformer法、およびCapon法は、ビーム走査方式による方向推定方式に分類され、LP法、Min-Norm法、MUSIC法、およびESPRIT法は、ヌル走査方式による方向推定方式に分類される。
【００６０】
ビーム走査方式は、受信電波の電力の大きさに基づいて到来方向を推定する方式である。図３（ａ）は、ビーム走査方式における指向性の例を示したグラフである。ビーム走査方式の場合、メインローブの太さ（ビーム幅）が角度分解能に影響する。よって、分解能を上げるためには、アンテナ３におけるアンテナ素子３ａの数を増やすなどを行ってビーム幅を小さくする必要がある。
【００６１】
一方、ヌル走査方式は、ビーム走査方式の発想を逆にしたものであり、受信電波の電力の小ささに基づいて到来方向を推定する方式である。図３（ｂ）は、ヌル走査方式における指向性の例を示したグラフである。ヌル走査方式の場合、少ないアレイ数（アンテナ素子数）でも高精度な方向分解能が得られるというメリットがある。
【００６２】
ここで、ビーム走査方式とヌル走査方式とにおける角度分解能の精度の違いについて説明する。図４（ａ）は、ビーム走査方式の例としてBeamformer法を用いた場合の方向推定結果を示すグラフであり、図４（ｂ）は、ヌル走査方式の例としてLP法を用いた場合の方向推定結果を示すグラフである。これらのグラフにおいて、横軸は方向に対応する角度を示しており、縦軸は角度に対応する強度を示している。強度が強い角度から電波が到来していると判定されることになる。なお、どちらの例においても、６個のアンテナ素子をλ（到来波波長）／２の間隔でリニアに並べたアンテナが用いられ、３つの到来波が０°、１０°、および６０°の角度方向から同じ強度でアンテナに到来している。また、ＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)は２０ｄＢとなっている。
【００６３】
これらのグラフに示すように、Beamformer法では、分解能が比較的低く、０°および１０°からの到来波の検出が重なってしまって不明瞭になっている一方、LP法では、３つの到来波が精度良く検出されていることがわかる。
【００６４】
このように、ヌル走査方式によるLP法を用いれば、ビーム走査方式と比較して、同じアンテナ構成、同じ条件下において、より分解能の高い到来方向検出を行うことが可能となる。逆に言えば、同じ分解能とする場合、ヌル走査方式によるLP法を用いれば、ビーム走査方式と比較して、アンテナにおけるアンテナ素子の数を少なくすることが可能となり、アンテナのサイズをより小さくすることが可能となる。図５（ａ）および図５（ｂ）に、同じ分解能とする場合の、ビーム走査方式におけるアンテナ３の構成およびヌル走査方式におけるアンテナ３の構成をそれぞれ示す。
【００６５】
以上のように、ヌル走査方式によれば、アンテナ３のサイズの増大を抑えつつ、到来方向の角度分解能を高くすることが可能となっている。本実施形態では、方向推定部１１は、ヌル走査方式のLP法を用いて方向推定を行うものとする。なお、方向推定部１１が採用するＤＯＡの方式は、LP法に限定されるものではなく、ヌル走査方式の他の方式であってもよい。また、アンテナ３のサイズの許容量や、必要とされる分解能によっては、方向推定部１１がビーム走査方式を採用しても構わない。
【００６６】
（位置算出処理）
次に、位置算出部１４が、方向推定部１１によって推定された各アンテナ３におけるＲＦＩＤタグ１の配置方向に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の配置位置を算出する方法について説明する。図６は、２つのアンテナ３Ｘ・３Ｙによる到来方向推定に基づいて、ＲＦＩＤタグ１の位置を推定する方法を説明する図である。
【００６７】
まず、方向推定部１１は、アンテナ３Ｘにおける受信状況に基づいて、ＲＦＩＤタグ１の配置方向を示す角度がθ１であることを推定する。また、同様にして、方向推定部１１は、アンテナ３Ｙにおける受信状況に基づいて、ＲＦＩＤタグ１の配置方向を示す角度がθ２であることを推定する。
【００６８】
そして、位置算出部１４は、上記のθ１およびθ２、および、アンテナ３Ｘおよびアンテナ３Ｙの配置位置Ｐ１・Ｐ２に基づいて、ＲＦＩＤタグ１の位置を算出する。具体的には、アンテナ３Ｘから角度θ１の方向に向く直線と、アンテナ３Ｙから角度θ２の方向に向く直線との交点をＲＦＩＤタグ１の位置として算出する。
【００６９】
（マルチパス検出処理）
次に、位置算出部１４が、マルチパスに基づく位置検出の誤りの検出方法について説明する。まず図７を参照しながら、マルチパスによって誤った位置検出が行われる現象について説明する。同図において、ＲＦＩＤタグ１は、Ｐ１１で示される位置に配置されている。２つのアンテナ３Ｘ・３Ｙが、このＲＦＩＤタグ１から直接電波を受信していれば、位置Ｐ１１を正確に検出することが可能である。しかしながら、同図に示すように、反射物Ｘが存在している場合、例えばアンテナ３Ｙが、ＲＦＩＤタグ１から出射し、反射物Ｘで反射された電波を受信した場合には、方向推定部１１は、アンテナ３Ｙにおける電波の到来方向を、実際のＲＦＩＤタグ１が配置される方向とは異なる方向として認識することになる。この結果、位置算出部１４は、ＲＦＩＤタグ１の配置位置を、実際の位置とは異なる位置Ｐ１２として算出してしまうことになる。
【００７０】
そこで、位置算出部１４は、電力比推定部１３によって推定された各アンテナ３における推定受信電波強度の比と、実際に電力計測部１２によって計測された実受信電波強度の比とを比較することによって、位置検出の誤りを検出する。
【００７１】
詳しく説明すると、まず電力計測部１２において、アンテナ３Ｘにおける受信電波の電力ＰＸ、およびアンテナ３Ｙにおける受信電波の電力ＰＹが計測される。一方、電力比推定部１３は、位置算出部１４において算出されたＲＦＩＤタグ１の位置に基づいて、アンテナ３ＸからＲＦＩＤタグ１までの距離、およびアンテナ３ＹからＲＦＩＤタグ１までの距離を認識する。そして、これらの距離に基づいて、アンテナ３Ｘにおける受信電波の推定電力ＰＸ’、およびアンテナ３Ｙにおける受信電波の推定電力ＰＹ’との比を算出する。
【００７２】
その後、位置算出部１４は、ＰＸ／ＰＹとＰＸ’／ＰＹ’との差を算出し、この差の絶対値が所定値Ｐｓよりも大きい場合に、この位置検出がマルチパスによる誤検出であると判定する。すなわち、位置算出部１４による位置検出の誤りの検出は、次のような原理を用いていることになる。まず、マルチパスを含む方向推定に基づいて検出されたＲＦＩＤタグ１の位置と、実際のＲＦＩＤタグ１の位置とでは、各アンテナ３までの距離が異なっていることになる。よって、マルチパスを含む方向推定が行われた場合には、実際の受信電波電力の比と算出位置に基づく受信電波電力の比とが異なることになる。以上のような処理により、位置算出部１４は、マルチパスに基づく位置検出の誤りを検出することができる。
【００７３】
（位置検出によるエリア判定）
次に、エリア判定部５におけるエリア判定処理について説明する。図８は、エリア判定処理を説明する図である。エリア判定部５は、位置算出部１４から、算出されたＲＦＩＤタグ１の位置情報を取得するとともに、エリア情報記憶部７に記憶されている通信エリアに関するエリア情報を読み出す。
【００７４】
例えば、図８に示す例において、通信エリアが２１で示される空間領域であり、算出されたＲＦＩＤタグ１の位置が位置Ｐ２１であった場合、位置Ｐ２１は通信エリア２１内の位置となるので、該ＲＦＩＤタグ１は通信エリア内に存在するものとして認識される。一方、算出されたＲＦＩＤタグ１の位置が位置Ｐ２２であった場合、位置Ｐ２２は通信エリア２１の外の位置となるので、該ＲＦＩＤタグ１は通信エリアの外に存在するものとして認識される。
【００７５】
ここで、通信エリア内に障害物などが存在する場合、エリア情報記憶部７に記憶されているエリア情報に、この障害物の位置情報を含めるようにしてもよい。この場合、位置算出部１４によって算出された位置が、通信エリア内であったとしても、障害物が位置する空間領域に位置すると判定された場合には、位置の誤検出があったものとして認識することができる。
【００７６】
（リーダ／ライタにおける処理の流れ）
次に、リーダ／ライタ２における処理の流れについて、図９に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。まずステップ１（以降、Ｓ１のように称する）において、初期設定が行われる。初期設定としては、エリア情報記憶部７に記憶されているエリア情報の設定、および、位置算出部１４においてマルチパスによる誤検出の検出処理に用いられる所定値Ｐｓの設定などが上げられる。この初期設定処理は、前記したように、例えば外部通信部８を介して外部装置から行われてもよいし、リーダ／ライタ２に備えられている、エリア情報を入力するためのユーザインターフェースによって入力されてもよい。この初期設定は、例えばリーダ／ライタ２を最初に設置する際などに行われる。一旦初期設定が行われれば、以降、初期設定の変更の必要がない限り、リーダ／ライタ２の使用開始（電源投入）時には初期設定は行われずに、次のＳ２からの処理が開始されることになる。
【００７７】
初期設定が行われた後は、各アンテナ３においてＲＦＩＤタグ１からの電波の受信が待機される。そして、Ｓ２において、各アンテナ３においてＲＦＩＤタグ１からの電波が受信されると、各アンテナ３における到来角度推定処理が方向推定部１１によって行われる。２つのアンテナ３・３が設けられている場合、それぞれにおける到来角度θ１、θ２が方向推定部１１によって算出される。
【００７８】
次に、Ｓ３において、各アンテナ３において受信されたＲＦＩＤタグ１からの電波の電力が、電力計測部１２によって計測される。２つのアンテナ３・３が設けられている場合、それぞれにおける受信電力ＰＸ、ＰＹが電力計測部１２によって計測される。
【００７９】
次に、Ｓ４において、Ｓ２において方向推定部１１によって算出された各アンテナにおける到来角度に基づいて、位置算出部１４が該ＲＦＩＤタグ１の位置を算出する。２つのアンテナ３・３が設けられている場合、それぞれにおける到来角度θ１、θ２に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の位置が算出される。
【００８０】
次に、Ｓ５において、Ｓ４において位置算出部１４によって算出されたＲＦＩＤタグ１の位置に基づいて、電力比推定部１３が各アンテナ３における該ＲＦＩＤタグ１からの受信電波の強度の比（パワー比）を推定する処理を行う。２つのアンテナ３・３が設けられている場合、受信電波の強度の比ＰＸ’／ＰＹ’が推定される。
【００８１】
次に、Ｓ６において、位置算出部１４が、マルチパスに基づく位置検出の誤りの検出処理を行う。具体的には、位置算出部１４は、ＰＸ／ＰＹとＰＸ’／ＰＹ’との差を算出し、この差の絶対値が所定値Ｐｓよりも大きい場合に、この位置検出がマルチパスによる誤検出であると判定する。
【００８２】
Ｓ６においてＮＯ、すなわち、ＰＸ／ＰＹとＰＸ’／ＰＹ’との差の絶対値が所定値Ｐｓよりも大きい場合には、この位置検出がマルチパスによる誤検出であると判定され（Ｓ７）、該ＲＦＩＤタグ１との通信は行わずにＳ２からの処理に戻る。一方、Ｓ６においてＹＥＳ、すなわち、ＰＸ／ＰＹとＰＸ’／ＰＹ’との差の絶対値が所定値Ｐｓよりも小さい場合には、この位置検出はマルチパスの影響を受けていないものと判定され、次のＳ８からの処理が行われる。
【００８３】
Ｓ８では、エリア判定部５が、位置算出部１４によって算出された位置が通信エリア内にあるか否かが判定される。Ｓ８においてＮＯ、すなわち、位置算出部１４によって算出された位置が通信エリア外であると判定された場合には、該ＲＦＩＤタグ１は通信エリアの外に位置しているものと判定され（Ｓ９）、該ＲＦＩＤタグ１との通信は行わずにＳ２からの処理に戻る。
【００８４】
一方、Ｓ８においてＹＥＳ、すなわち、位置算出部１４によって算出された位置が通信エリア内であると判定された場合には、Ｓ１０において、エリア判定部５が、位置算出部１４によって算出された位置に障害物が存在していないかを判定する。Ｓ１０においてＮＯ、すなわち、位置算出部１４によって算出された位置に障害物が存在していると判定された場合には、算出された位置は誤計測によるものであると判定され（Ｓ１１）、該ＲＦＩＤタグ１との通信は行わずにＳ２からの処理に戻る。
【００８５】
一方、Ｓ１０においてＹＥＳ、すなわち、位置算出部１４によって算出された位置に障害物が存在していないと判定された場合には、位置の算出は適切に行われたものと判定され、該ＲＦＩＤタグ１との通信処理がタグ通信制御部６の制御のもとに行われる（Ｓ１２）。また、タグ通信制御部６による通信結果は、外部通信部８を介して外部装置に送信される。さらに、外部通信部８を介して外部装置から受信された通信指示に基づいて、タグ通信制御部６が通信処理を行う。その後、リーダ／ライタ２の動作停止指示が行われるまで、Ｓ２からの処理が繰り返される。
【００８６】
（アンテナを３つ以上設ける場合の位置算出）
上記の例では、２つのアンテナ３・３を設けてＲＦＩＤタグ１の位置算出を行うようになっていたが、アンテナ３を３つ以上設けるとともに、これら全てのアンテナ３…による到来方向推定に基づいてＲＦＩＤタグ１の位置算出を行うようにしてもよい。この場合、複数のアンテナ３…の中から、２つのアンテナ３・３を取り出す組み合わせを想定し、各組み合わせによって算出される位置に基づいてＲＦＩＤタグ１の位置を特定することになる。より具体的には、各組み合わせによって算出される位置から多数決によってＲＦＩＤタグ１の位置が特定される。
【００８７】
図１０は、４つのアンテナ３Ｘ・３Ｙ・３Ｗ・３Ｚを設けた場合の位置算出方法を説明する図である。この場合、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｙ、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｗ、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｚ、アンテナ３Ｙとアンテナ３Ｗ、アンテナ３Ｙとアンテナ３Ｚ、およびアンテナ３Ｗとアンテナ３Ｚの６通りの位置が算出されることになる。
【００８８】
同図に示す場合、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｙ、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｚ、およびアンテナ３Ｙとアンテナ３Ｚによって算出された位置がＰ３１、アンテナ３Ｙとアンテナ３Ｗによって算出された位置がＰ３２、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｗによって算出された位置がＰ３３、および、アンテナ３Ｗとアンテナ３Ｚによって算出された位置がＰ３４となっている。このような状況の場合、位置Ｐ３１を算出したアンテナ３の組み合わせが多数あるので、位置算出部１４は、この位置Ｐ３１を該当ＲＦＩＤタグ１の位置として算出する。すなわち、位置Ｐ３２、位置Ｐ３３、および位置Ｐ３４がマルチパスの影響による誤検出であると認識されることになる。同図に示す例では、マルチパスによりアンテナ３ＷにおけるＲＦＩＤタグ１の方向推定が誤っていることが原因で、位置Ｐ３２、位置Ｐ３３、および位置Ｐ３４が検出されている。
【００８９】
このように、アンテナ３を３つ以上設けることによって、マルチパスによる位置検出の誤りを検出することが可能となる。よって、例えばパワー比の比較によって検出されなかったマルチパスの影響を、上記の位置検出によって検出することが可能となる。したがって、より的確な位置算出を行うことが可能となる。
【００９０】
なお、各アンテナ３の組み合わせによって算出される位置が、比較的小さい所定の距離範囲内でずれている場合には、方向推定の誤差によって位置のずれが生じていることが予想される。よって、大きく位置が離れているものを除外し、所定の距離範囲内に収まっている位置の平均位置を、ＲＦＩＤタグ１の位置として算出するようにしてもよい。
【００９１】
（ＲＦＩＤタグ通信システムの適用例）
次に、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムを具体的なシステムに適用する例について説明する。図１１は、物品の流通が行われるシステムにおいて、流通される物品の検査・確認などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示している。同図に示す例では、フォークリフトによって搬送される貨物４１の内部に、ＲＦＩＤタグ１が取り付けられた物品が複数格納されている。そして、このフォークリフトが通信エリア２１を通過することによって、リーダ／ライタ２が各ＲＦＩＤタグ１と通信を行い、各物品の流通を管理することが可能となる。
【００９２】
このようなシステムの場合、通信エリア２１が明確に設定されないＲＦＩＤタグ通信システムであると、通信を行う必要のないＲＦＩＤタグ１がリーダ／ライタ２から比較的近い場所に位置していると、そのＲＦＩＤタグ１とも通信を行ってしまうことになる。よって、明確に通信エリア２１を設定する必要があるが、環境的に電波吸収体などを設置することが困難である場合が多い。これに対して、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、リーダ／ライタ２における処理によって通信エリア２１を確定するので、環境に対しては何ら設置する必要はない。すなわち、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、設置環境によらずに容易にセッティングを行うことが可能となる。
【００９３】
図１２は、店舗などにおいて、商品の盗難監視などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示している。従来、例えばＣＤショップなどでは、商品としてのＣＤなどにＲＦＩＤタグを取り付けておくとともに、店舗の入口にＲＦＩＤタグと通信を行うリーダ／ライタを備えたゲートを設けるシステムが採用されている。しかしながら、このようなシステムの場合、店舗への入口の全てにゲートを設ける必要があり、図１２に示すようなオープンなスペースに店舗を設ける場合には、適用が難しいという問題があった。
【００９４】
これに対して、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、通信エリア２１を図１２に示すように店舗の全体をカバーするようなエリアに設定することによって、ゲートなどを設ける必要をなくすことができる。よって、様々な店舗環境において柔軟にＲＦＩＤタグ通信システムを構築することが可能となる。
【００９５】
また、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、店舗全体を通信エリア２１に設定することが可能となるので、商品の盗難監視のみならず、ある商品がどこにあるかを検知することも可能となる。
【００９６】
図１３は、例えば駅や映画館などの改札が必要となる場所に本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示している。昨今では、例えば駅の改札において、ＲＦＩＤタグを用いた改札を行うシステムが普及しているが、このシステムでは、ゲートにリーダ／ライタを設けることによって改札を行っている。これに対して、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、改札が行われる通路の全体を通信エリア２１に設定することによって、ゲートを設けることなく改札を行うことが可能となる。なお、この場合には、ＲＦＩＤタグ１を利用者が所持する携帯電話機に内蔵させた構成としてもよい。
【００９７】
（ＲＦＩＤタグ通信システムのシステム構成例）
次に、上記したＲＦＩＤタグ通信システムに、監視カメラを設けたシステムについて説明する。例えば上記した図１３に示すシステム適用例において、ＲＦＩＤタグ１との通信結果により、通過を許可できない利用者が存在した場合、その不許可利用者を特定する必要が生じることが考えられる。この場合、リーダ／ライタ２によって特定された不許可利用者の位置に向けて監視カメラによる撮影を行うことによって、不許可利用者の特定およびその証拠を残すことが可能となる。図１４は、ＲＦＩＤタグ通信システムに監視カメラ（撮影手段）４３を設けた場合の構成例を示す。
【００９８】
同図に示すように、監視カメラ４３は、通信部４４、方向制御部（撮影制御手段）４５、ズーム制御部（撮影制御手段）４６、および撮像部４７を備えた構成となっている。通信部４４は、リーダ／ライタ２と通信するものであり、リーダ／ライタ２から撮影すべき位置に関する情報を取得する。
【００９９】
方向制御部４５は、通信部４４が受信した撮影すべき位置に関する情報に基づいて、撮像部４７による撮影方向の変更制御を行う。ズーム制御部４６は、通信部４４が受信した撮影すべき位置と撮像部４７との距離に基づいて、撮像部４７におけるズームの制御を行う。以上のような構成によって、不許可利用者の撮影を適切に行うことが可能となる。
【０１００】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係るタグ通信装置およびこれを備えたタグ通信システムは、例えば上記した流通される物品の検査・確認などを行うシステム、店舗などにおいて、商品の盗難監視などを行うシステム、駅や映画館などの改札が必要となる場所に設置される改札システムなどの用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】同図（ａ）は、アンテナが備えるアンテナ素子の出力に基づいてスキャンを行うことを概念的に示す図であり、同図（ｂ）および同図（ｃ）は、重み付けＷｎの組み合わせを変化させた場合の指向性の変化を示す図である。
【図３】同図（ａ）は、ビーム走査方式における指向性の例を示したグラフであり、同図（ｂ）は、ヌル走査方式における指向性の例を示したグラフである。
【図４】同図（ａ）は、ビーム走査方式の例としてBeamformer法を用いた場合の方向推定結果を示すグラフであり、同図（ｂ）は、ヌル走査方式の例としてLP法を用いた場合の方向推定結果を示すグラフである。
【図５】同図（ａ）および同図（ｂ）は、同じ分解能とする場合の、ビーム走査方式におけるアンテナの構成およびヌル走査方式におけるアンテナの構成をそれぞれ示す概略図である。
【図６】２つのアンテナによる到来方向推定に基づいて、ＲＦＩＤタグの位置を推定する方法を説明する図である。
【図７】マルチパスによって誤った位置検出が行われる現象を説明する図である。
【図８】エリア判定処理を説明する図である。
【図９】リーダ／ライタにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】４つのアンテナを設けた場合の位置算出方法を説明する図である。
【図１１】物品の流通が行われるシステムにおいて、流通される物品の検査・確認などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示す図である。
【図１２】店舗などにおいて、商品の盗難監視などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示す図である。
【図１３】例えば駅や映画館などの改札が必要となる場所に本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示す図である。
【図１４】ＲＦＩＤタグ通信システムに、監視カメラを設けたシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１５】同図（ａ）は、ビームフォーミングを重ね合わせることによって通信エリアを制御する例を示す図であり、同図（ｂ）は、ビームスキャンによって通信エリアを制御する例を示す図である。
【図１６】同図（ａ）は、マルチパスが生じている状態を示す図であり、同図（ｂ）は、電波吸収体を設けることによってマルチパスを防止する例を示す図である。
【図１７】同図（ａ）は、指向性が比較的弱い場合のアンテナが備えるアンテナ素子の状態、同図（ｂ）は、指向性が比較的強い場合のアンテナが備えるアンテナ素子の状態をそれぞれ示す図である。
【図１８】アンテナにおけるスキャン方向を変化させる場合の様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ ＲＦＩＤタグ
２ リーダ／ライタ（タグ通信装置）
３・３Ｘ・３Ｙ・３Ｗ・３Ｚ アンテナ
３ａ アンテナ素子
４ 位置検出部
５ エリア判定部（領域判定手段）
６ タグ通信制御部
７ エリア情報記憶部
８ 外部通信部
１１ 方向推定部（方向推定手段）
１２ 電力計測部（電波測定手段）
１３ 電力比推定部（強度比推定手段）
１４ 位置算出部（位置算出手段）
２１ 通信エリア
４３ 監視カメラ（撮影手段）
４４ 通信部
４５ 方向制御部（撮影制御手段）
４６ ズーム制御部（撮影制御手段）
４７ 撮像部
Ｘ 反射物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置、タグ通信装置の制御方法、タグ通信制御プログラム、および、タグ通信管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ（無線タグ）の利用が普及しつつある。無線タグは、バーコードを代替するものとして特に物流の分野において期待を集めており、近い将来において広く普及することが予想されている。
【０００３】
現在、無線タグ向けの周波数帯域としては、１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯、２．４５ＧＨｚ帯などがある。このうち、ＵＨＦ帯や２．４５ＧＨｚ帯の電波（radio wave）は、１３．５６ＭＨｚ帯の電波に比べて通信距離を伸長し易いという利点がある。また、ＵＨＦ帯の電波は、２．４ＧＨｚ帯の電波に比べて、物陰に回り込み易いという利点がある。このため、ＵＨＦ帯の電波を利用する無線タグおよびリーダ／ライタの開発が進められている。
【０００４】
ＵＨＦ帯の電波を利用する場合、現在主流である１３．５６ＭＨｚ帯の電波を利用する場合に比べて、リーダ／ライタが無線タグと通信可能な距離を数１０ｃｍ程度から数ｍ程度に伸長することができる。よって、ＵＨＦ帯の電波を利用すれば、リーダ／ライタが無線タグと通信可能な空間領域である通信エリアを比較的広範囲に拡大することが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−１９８７２２号公報（２００２年７月１２日公開）
【特許文献２】特開平９−５４３１号公報（１９９７年１月１０日公開）
【非特許文献１】「ＧＰＳ技術の展望」、電子情報通信学会論文誌 Ｂ Vol. J84-B No.12 pp.2082-2091 2001年12月
【非特許文献２】「屋内でも位置情報サービスを利用できる、携帯電話を使った高精度位置測定技術」 http://www.hitachi.co.jp/Sp/TJ/2001/hrnjan01/hrn0111j.htm
【非特許文献３】「アレーアンテナによる適応信号処理」、第９章 アレーアンテナによる高分解能到来方向推定、菊間信良、科学技術出版、発行日（１９９８年１１月２５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、リーダ／ライタが無線タグと通信可能な距離を数ｍ程度とする場合、通信エリアが広くなるので、通信エリア内に存在する無線タグが必要以上に多くなってしまうという弊害がある。そこで、通信エリアを特定の空間領域に制限するための手法が各種考えられる。
【０００６】
図１５（ａ）は、ビームフォーミングを重ね合わせることによって通信エリアを制御する例を示している。この例では、ビームフォーミングによって指向性を狭くしたアンテナ５１が複数並べて配置されている。これにより、リーダ／ライタに備えられた各アンテナ５１による各通信エリア５２が重ね合わされた空間領域が、該リーダ／ライタによる通信エリアとして設定されることになる。
【０００７】
図１５（ｂ）は、ビームスキャンによって通信エリアを制御する例を示している。この例では、指向性を狭くしたアンテナ５１において、指向方向を所定の範囲で順次変化させることによって所定の空間領域をスキャンするようになっている。また、この例では、それぞれ異なる空間領域をスキャンする２つのアンテナ５１・５１を設け、各スキャン領域が重ね合わされた空間領域が、該リーダ／ライタによる通信エリアとして設定されている。
【０００８】
以上の２つの例では、指向性の強いアンテナ５１を利用しているので、指向性の弱いアンテナ５１を利用する場合に比べて次のようなメリットがある。まず１つのアンテナ５１がカバーする通信エリア５２が狭いので、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。通信のコリジョンとは、あるアンテナ５１に対応する通信エリア５２内に多数の無線タグが同時に存在することにより、アンテナ５１と多数の無線タグとの間で通信のコリジョン（衝突）が発生することである。この通信のコリジョンが発生すると、通信の信頼性が低下することになる。
【０００９】
また、指向性の弱いアンテナを利用する場合には、リーダ／ライタからの直接波と床面や壁面にて反射した反射波との干渉により、リーダ／ライタが無線タグと通信できない通信不能部分が通信領域内に発生していたが、指向性の強いアンテナ５１を利用する場合には、このような不具合を解消することができる。
【００１０】
しかしながら、上記の方式には、次のような問題点がある。第１の問題点としては、マルチパスによる影響（通信不能領域）が生じることである。図１６（ａ）は、マルチパスが生じている状態を示している。アンテナ５１の指向性の方向に反射物５４が存在している場合、アンテナ５１から出射されたビームが反射物５４で反射されることによって、アンテナ５１の指向性の方向から外れた空間領域にもビームが照射される。これにより、想定している通信エリア以外の空間領域以外に位置する無線タグとも通信が行われてしまうことになる。
【００１１】
このエリア歪みを防止するためには、リーダ／ライタが設置される場所ごとに、設置環境のチューニングを行ったり、マルチパスの影響を受けないような電波遮断構造を設けたりする必要がある。例えば、図１６（ｂ）に示すように、通信エリアにおいて、アンテナ５１と対向する面などに電波吸収体を設けることによってマルチパスを防止している。
【００１２】
また、第２の問題点としては、アンテナ５１の構造が大きくなるということである。上記の方式のように、ビームフォーミングを重ね合わせたりスキャンさせたりすることによって通信エリアを制御する場合、アンテナ５１の指向性を比較的強くする必要がある。アンテナ５１は、例えばパッチアンテナやアレーアンテナなどによって構成されるが、指向性を強くするためには、アンテナ５１が備えるアンテナ素子５１ａ…の数を大きくする必要がある。図１７（ａ）は、指向性が比較的弱い場合のアンテナ５１が備えるアンテナ素子５１ａ…の状態、図１７（ｂ）は、指向性が比較的強い場合のアンテナ５１が備えるアンテナ素子５１ａ…の状態をそれぞれ示している。
【００１３】
また、第３の問題点としては、ビームスキャンを行う場合、スキャン方向の分解能を高くするためには、アンテナ素子５１ａ…に対して印加する電圧およびその位相の制御が複雑になることである。図１８は、アンテナ５１におけるスキャン方向を変化させる場合の様子を示している。同図に示すように、各アンテナ素子５１ａには電圧制御位相器５１ｂが設けられている。そして、スキャン方向を変化させる場合には、各電圧制御位相器５１ｂに対して、対応するアンテナ素子５１ａ…に対して印加する電圧およびその位相を制御する必要がある。ここで、スキャン方向の変化の分解能を高めるためには、各電圧制御位相器５１ｂに対する制御をより細かく行う必要が生じるので、制御演算が複雑化するとともに、各電圧制御位相器５１ｂも高精度なものにする必要が生じる。
【００１４】
一方、通信を行っている無線タグの位置を特定し、該無線タグの位置が所定の空間領域内にあるか否かを判定することによって、通信エリアを制限する手法も考えられる。ここで、上記の非特許文献１には、ＧＰＳを用いてＧＰＳ受信機の位置を特定する技術について開示されている。この技術では、ＧＰＳ受信機が複数のＧＰＳ衛星からの電波の到達時間を測定することによって、各ＧＰＳ衛星との距離を算出し、これに基づいて位置を特定するようになっている。
【００１５】
また、上記の非特許文献２には、ＧＰＳによる位置検出と同様の方式を携帯電話機に適用することによって携帯電話機の位置を特定する技術が開示されている。この技術では、ＧＰＳにおけるＧＰＳ衛星の役割を携帯電話網における基地局が担うことによって位置計測が行われるようになっている。
【００１６】
以上のような技術を無線タグの位置の特定に適用することによって、通信エリアを制限することが考えられるが、この場合には次のような問題が生じる。まず、無線タグ側において、例えば複数のアンテナとの距離を測定するための複雑な回路が必要となる。例えば、アンテナとの距離を測定するためには、電波の伝送時間を測定するための計時手段が必要となるが、数ｍ以内程度の電波の伝送時間を測定するには、極めて高精度な計時を行う必要があるとともに、各アンテナとの時間の同期も極めて高精度に行う必要がある。無線タグは、基本的には、安価、小型、低消費電力の特性を有することが好ましいので、このような高機能の回路を無線タグに搭載することは好ましくないことになる。
【００１７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置において、簡単な構成により、各ＲＦＩＤタグの位置を特定することが可能なタグ通信装置、タグ通信装置の制御方法、タグ通信制御プログラム、および、タグ通信管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るタグ通信装置は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置において、上記ＲＦＩＤタグからの電波を受信する１つまたは複数のアンテナと、上記各アンテナにおいて上記ＲＦＩＤタグからの電波が受信された場合に、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定する方向推定手段と、上記方向推定手段によって推定された方向に基づいて、上記ＲＦＩＤタグの位置を算出する位置算出手段とを備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係るタグ通信装置の制御方法は、ＲＦＩＤタグからの電波を受信する１つまたは複数のアンテナを備え、該ＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置の制御方法において、上記各アンテナにおいて上記ＲＦＩＤタグからの電波が受信された場合に、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定する方向推定ステップと、上記方向推定ステップによって推定された方向に基づいて、上記ＲＦＩＤタグの位置を算出する位置算出ステップとを有することを特徴としている。
【００２０】
上記の構成および方法では、まずタグ通信装置に１つまたは複数のアンテナが備えられている。そして、各アンテナにおけるＲＦＩＤタグからの電波の到来方向が推定されるようになっている。このように、１つまたは複数のアンテナにおいて、それぞれ電波の到来方向が推定されると、これらの到来方向が収束する点の近傍にＲＦＩＤタグが位置していることを推定することが可能となる。したがって、上記の構成および方法によれば、ＲＦＩＤタグ側に何ら特別な構成を付加することなく、タグ通信装置側で、複数のアンテナで受信された信号の信号処理を行うことのみによって、通信可能なＲＦＩＤタグの位置を特定することが可能なタグ通信装置を提供することができる。
【００２１】
なお、ＥＳＰＲＩＴと称される方向推定方式によれば、１つのアンテナを構成するアレーアンテナの２箇所を使って、それぞれの箇所における電波の到来方向を推定することが可能である。すなわち、この方向推定方式を用いれば、見かけ上では１つのアンテナによって本発明に係る上記の構成および方法を実現することが可能である。
【００２２】
また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置が、所定の空間領域内にあるか否かを判定する領域判定手段をさらに備えている構成としてもよい。
【００２３】
従来では、所定の空間領域内に位置するＲＦＩＤタグとのみ通信を行うためには、例えばその所定の空間領域の周囲に電波吸収体などの構成を設置するなどの必要性が生じていた。これに対して、上記の構成によれば、位置算出手段によって算出された位置に基づいて、ＲＦＩＤタグが所定の空間領域内にあるか否かを判定するようになっている。よって、ＲＦＩＤタグが存在する可能性のある領域に特別な構成などを設けることなく、また、設置環境に影響を受けずに、エリア制限を行うことが可能となる。
【００２４】
また、タグ通信装置側においても、信号処理によってエリア制限を行っているので、エリア制限の変更などを容易に行うことが可能となる。よって、よりフレキシビリティの高いタグ通信装置を提供することができる。
【００２５】
また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記各アンテナにおいて実際に受信された上記ＲＦＩＤタグからの電波の強度を測定する電波測定手段と、上記位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置と各アンテナとの距離に基づいて、各アンテナにおいて受信される電波の強度の比を推定する強度比推定手段と、上記位置算出手段が、上記電波測定手段によって測定された各アンテナにおける電波の強度の比と、上記強度比推定手段によって推定された各アンテナにおける電波の強度の比とに基づいて、当該位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置の妥当性を判断する構成としてもよい。
【００２６】
各アンテナにおいてＲＦＩＤタグから受信される電波には、場合によっては前記したマルチパスの影響を受けていることがある。マルチパスの影響を受けている場合、位置算出手段によって算出されるＲＦＩＤタグの位置は実際の位置とは異なることになる。これに対して、上記の構成では、マルチパスを含む方向推定に基づいて検出されたＲＦＩＤタグの位置と、実際のＲＦＩＤタグ１の位置とでは、各アンテナ３までの距離が異なっていることを利用してマルチパスの検出を行っている。すなわち、マルチパスを含む方向推定が行われた場合には、実際の受信電波電力の比と算出位置に基づく受信電波電力の比とが異なることになるので、これを検出することによって、位置算出手段は、マルチパスに基づく位置検出の誤りを検出することができる。したがって、より精度の高い位置検出を行うことが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記各アンテナが、複数のアンテナ素子を備えた構成となっており、上記方向推定手段が、上記複数のアンテナ素子を備えたアンテナからの出力に基づいて、信号処理によってスキャンを実現し、電波の到来方向を推定する構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、複数のアンテナ素子を備えたアンテナからの出力に基づいて、信号処理によってスキャンが行われ、到来方向が推定されるようになっているので、例えば物理的にアンテナの方向を変えてスキャンを行うというような構成と比較して、構造的により簡単な構成によってスキャンアンテナを実現することができる。よって、より安価なタグ通信装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明に係るタグ通信装置は、上記の構成において、上記方向推定手段が、ヌル走査方式によって電波の到来方向を推定する構成としてもよい。
【００３０】
ヌル走査方式によって到来方向を推定する場合、ビーム走査方式と比較して、同じアンテナ構成、同じ条件下において、より分解能の高い到来方向検出を行うことが可能となる。逆に言えば、同じ分解能とする場合、ヌル走査方式を用いれば、ビーム走査方式と比較して、アンテナにおけるアンテナ素子の数を少なくすることが可能となり、アンテナのサイズをより小さくすることが可能となる。
【００３１】
なお、本発明に係るタグ通信装置が備える各手段は、コンピュータにより実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記各手段をコンピュータにて実現させることができる。
【００３２】
また、本発明に係るタグ通信管理システムは、上記本発明に係るタグ通信装置と、上記タグ通信装置によって上記ＲＦＩＤタグと通信が行われた結果に基づいて、該ＲＦＩＤタグと関連付けられている物品、人、および生物を管理する管理装置とを備えていることを特徴としている。
【００３３】
上記の構成によれば、ＲＦＩＤタグと関連付けられている物品、人、および生物を管理する上で、その位置情報に関しても認識することが可能なシステムを容易に構築することが可能となる。
【００３４】
また、本発明に係るタグ通信管理システムは、上記の構成において、上記管理装置が、所定の空間領域を撮影する撮影手段と、上記撮影手段における撮影方向および／または撮影範囲を制御する撮影制御手段とを備え、上記撮影制御手段が、上記タグ通信装置によって特定された上記ＲＦＩＤタグの位置に基づいて撮影制御を行う構成としてもよい。
【００３５】
上記の構成によれば、ＲＦＩＤタグとの通信結果により、特定の物品、人、または生物などを特定する必要が生じた場合に、特定されたＲＦＩＤタグの位置に向けて撮影手段による撮影を行うことによって、該当物の特定およびその証拠を残すことが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係るタグ通信装置、およびその制御方法は、以上のように、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定し、この推定された到来方向に基づいてＲＦＩＤタグの位置を算出するようになっている。よって、ＲＦＩＤタグ側に何ら特別な構成を付加することなく、タグ通信装置側で、複数のアンテナで受信された信号の信号処理を行うことのみによって、通信可能なＲＦＩＤタグの位置を特定することが可能なタグ通信装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について図１ないし図１４に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３８】
（リーダ／ライタの構成）
図１は、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、ＲＦＩＤタグ通信システムは、１つ以上のＲＦＩＤタグ１…およびリーダ／ライタ（タグ通信装置）２を備えた構成となっている。
【００３９】
ＲＦＩＤタグ１は、各種物品に取り付けられるものであり、取り付けられている物品あるいはそれに関連する物や人に関する情報を記憶するものである。このＲＦＩＤタグ１は、無線通信用ＩＣ（Integrated Circuit）、記憶部、およびアンテナなどを備えた構成となっている。一般的なＲＦＩＤタグ１は、電池などの電源を有しておらず、リーダ／ライタ２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２と無線通信を行う。
【００４０】
リーダ／ライタ２は、各ＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行い、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み書きを行うものである。なお、本実施形態では、リーダ／ライタ２は、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み書きを行うものとしているが、これに限定されるものではなく、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み出しのみを行うＲＦＩＤリーダであってもよい。
【００４１】
本実施形態では、リーダ／ライタ２が送信する電波の周波数帯域は、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯としている。このような周波数帯域の電波を用いることにより、リーダ／ライタ２は、数ｍ程度の距離範囲内に位置するＲＦＩＤタグ１と通信可能となる。
【００４２】
リーダ／ライタ２は、２つ以上のアンテナ３、位置検出部４、エリア判定部（領域判定手段）５、タグ通信制御部６、エリア情報記憶部７、および外部通信部８を備えた構成となっている。
【００４３】
アンテナ３は、ＲＦＩＤタグ１…に対して電波を送信するとともに、ＲＦＩＤタグ１…から送られてきた電波を受信するためのアンテナである。このアンテナ３は、例えばパッチアンテナやアレーアンテナなどによって構成され、複数のアンテナ素子および各アンテナ素子に対応した電圧制御位相器などを備えた構成となっている。
【００４４】
位置検出部４は、各アンテナ３における電波の受信状態に基づいて、各ＲＦＩＤタグ１の位置を検出するブロックである。この位置検出部４は、方向推定部（方向推定手段）１１、電力計測部（電波測定手段）１２、電力比推定部（強度比推定手段）１３、および位置算出部（位置算出手段）１４を備えている。
【００４５】
方向推定部１１は、各アンテナ３において特定のＲＦＩＤタグ１からの電波が受信された場合に、各アンテナ３における該ＲＦＩＤタグ１が位置する方向（角度）を推定する処理を行うブロックである。この方向推定の処理の詳細については後述する。
【００４６】
電力計測部１２は、各アンテナ３において特定のＲＦＩＤタグ１からの電波が受信された場合に、各アンテナ３における受信電波の強度を計測するブロックである。具体的には、電力計測部１２は、各アンテナ３における受信電波の電力を計測している。なお、受信電波の強度は、電力を計測することに限らず、その他、電波の強度を測定することが可能な物理量であれば、どのような物理量を計測してもよい。
【００４７】
位置算出部１４は、方向推定部１１によって推定された、各アンテナ３における特定のＲＦＩＤタグ１が位置する方向に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の位置を算出するブロックである。この位置の算出処理の詳細については後述する。
【００４８】
電力比推定部１３は、位置算出部１４によって算出されたＲＦＩＤタグ１の位置に基づいて、各アンテナ３における該ＲＦＩＤタグ１からの受信電波の強度の比を推定する処理を行うブロックである。ここで推定された各アンテナ３における推定受信電波強度の比と、実際に電力計測部１２によって計測された実受信電波強度の比とが位置算出部１４において比較され、これによってマルチパスに基づく位置検出の誤りが検出される。なお、電力比推定処理の詳細および位置検出の誤りの検出処理の詳細については後述する。
【００４９】
エリア判定部５は、位置算出部１４において算出された位置に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１が所定の空間領域（通信エリア）内に位置しているか否かを判定するブロックである。通信エリアがどのような空間領域であるかについてのエリア情報は、エリア情報記憶部７に記憶されている。エリア判定部５は、位置算出部１４において算出された位置が、上記エリア情報で規定される通信エリア内に存在するか否かを判定することによって、該ＲＦＩＤタグ１が通信エリア内に存在しているかを判定する。
【００５０】
タグ通信制御部６は、エリア判定部５によって通信エリア内に存在すると判定されたＲＦＩＤタグ１に関して、アンテナ３を介して情報の読み出しおよび／または書き込み制御を行うブロックである。
【００５１】
外部通信部８は、リーダ／ライタ２において読み出されたＲＦＩＤタグ１の情報を外部装置に送信したり、外部装置からのＲＦＩＤタグ１に対する書き込み情報を受信したりするブロックである。外部装置と外部通信部８との間は、有線または無線によって通信接続されている。ここで、リーダ／ライタ２によるＲＦＩＤタグ１に対する読み書き処理に基づいて動作する外部装置が、該リーダ／ライタ２を内蔵する構成であっても構わない。
【００５２】
なお、エリア情報記憶部７に記憶されているエリア情報は、リーダ／ライタ２が設置される環境に応じて設定されることになる。このエリア情報の設定は、例えば外部通信部８を介して外部装置から行われるようになっていてもよいし、リーダ／ライタ２に、エリア情報を入力するためのユーザインターフェースが備えられていてもよい。
【００５３】
なお、上記リーダ／ライタ２が備える位置検出部４、エリア判定部５、タグ通信制御部６、および外部通信部８は、ＣＰＵなどの演算手段が、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。したがって、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、位置検出部４、エリア判定部５、タグ通信制御部６、および外部通信部８の各種機能および各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能および各種処理を実現することができる。
【００５４】
この記録媒体としては、コンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えばＲＯＭのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。
【００５５】
また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【００５６】
また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。
【００５７】
さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。
【００５８】
（アンテナにおける方向推定）
次に、方向推定部１１が、アンテナ３において受信された電波に基づいて、該アンテナ３に対してどの方向に受信電波の送信元となるＲＦＩＤタグ１が位置するかを推定する方法について説明する。図２（ａ）は、アンテナ３が備えるアンテナ素子３ａ…の出力に基づいて方向推定を行う方式を概念的に示す図である。同図に示すように、方向推定部１１は、各アンテナ素子５１ａの出力に対してそれぞれ異なる重み付けＷｎを与え、これらの和の信号に基づいて、特定の方向の電波強度を検出する。そして、各アンテナ素子５１ａの出力に対する重み付けＷｎの組み合わせを変化させることによってスキャンを信号処理によって実現している。図２（ｂ）および図２（ｃ）は、重み付けＷｎの組み合わせを変化させた場合の指向性（メインローブ）の変化を示している。
【００５９】
このように、複数のアンテナ素子を備えたアンテナからの出力に基づいて、信号処理によってスキャンを実現し、電波の到来方向を推定する技術はＤＯＡ(Direction Of Arrival)と呼ばれている。ＤＯＡの方式としては、Beamformer法、Capon法、LP(Linear Prediction)法、Min-Norm法、MUSIC法、およびESPRIT法などが挙げられる。これらの方式のうち、Beamformer法、およびCapon法は、ビーム走査方式による方向推定方式に分類され、LP法、Min-Norm法、MUSIC法、およびESPRIT法は、ヌル走査方式による方向推定方式に分類される。
【００６０】
ビーム走査方式は、受信電波の電力の大きさに基づいて到来方向を推定する方式である。図３（ａ）は、ビーム走査方式における指向性の例を示したグラフである。ビーム走査方式の場合、メインローブの太さ（ビーム幅）が角度分解能に影響する。よって、分解能を上げるためには、アンテナ３におけるアンテナ素子３ａの数を増やすなどを行ってビーム幅を小さくする必要がある。
【００６１】
一方、ヌル走査方式は、ビーム走査方式の発想を逆にしたものであり、受信電波の電力の小ささに基づいて到来方向を推定する方式である。図３（ｂ）は、ヌル走査方式における指向性の例を示したグラフである。ヌル走査方式の場合、少ないアレイ数（アンテナ素子数）でも高精度な方向分解能が得られるというメリットがある。
【００６２】
ここで、ビーム走査方式とヌル走査方式とにおける角度分解能の精度の違いについて説明する。図４（ａ）は、ビーム走査方式の例としてBeamformer法を用いた場合の方向推定結果を示すグラフであり、図４（ｂ）は、ヌル走査方式の例としてLP法を用いた場合の方向推定結果を示すグラフである。これらのグラフにおいて、横軸は方向に対応する角度を示しており、縦軸は角度に対応する強度を示している。強度が強い角度から電波が到来していると判定されることになる。なお、どちらの例においても、６個のアンテナ素子をλ（到来波波長）／２の間隔でリニアに並べたアンテナが用いられ、３つの到来波が０°、１０°、および６０°の角度方向から同じ強度でアンテナに到来している。また、ＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)は２０ｄＢとなっている。
【００６３】
これらのグラフに示すように、Beamformer法では、分解能が比較的低く、０°および１０°からの到来波の検出が重なってしまって不明瞭になっている一方、LP法では、３つの到来波が精度良く検出されていることがわかる。
【００６４】
このように、ヌル走査方式によるLP法を用いれば、ビーム走査方式と比較して、同じアンテナ構成、同じ条件下において、より分解能の高い到来方向検出を行うことが可能となる。逆に言えば、同じ分解能とする場合、ヌル走査方式によるLP法を用いれば、ビーム走査方式と比較して、アンテナにおけるアンテナ素子の数を少なくすることが可能となり、アンテナのサイズをより小さくすることが可能となる。図５（ａ）および図５（ｂ）に、同じ分解能とする場合の、ビーム走査方式におけるアンテナ３の構成およびヌル走査方式におけるアンテナ３の構成をそれぞれ示す。
【００６５】
以上のように、ヌル走査方式によれば、アンテナ３のサイズの増大を抑えつつ、到来方向の角度分解能を高くすることが可能となっている。本実施形態では、方向推定部１１は、ヌル走査方式のLP法を用いて方向推定を行うものとする。なお、方向推定部１１が採用するＤＯＡの方式は、LP法に限定されるものではなく、ヌル走査方式の他の方式であってもよい。また、アンテナ３のサイズの許容量や、必要とされる分解能によっては、方向推定部１１がビーム走査方式を採用しても構わない。
【００６６】
（位置算出処理）
次に、位置算出部１４が、方向推定部１１によって推定された各アンテナ３におけるＲＦＩＤタグ１の配置方向に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の配置位置を算出する方法について説明する。図６は、２つのアンテナ３Ｘ・３Ｙによる到来方向推定に基づいて、ＲＦＩＤタグ１の位置を推定する方法を説明する図である。
【００６７】
まず、方向推定部１１は、アンテナ３Ｘにおける受信状況に基づいて、ＲＦＩＤタグ１の配置方向を示す角度がθ１であることを推定する。また、同様にして、方向推定部１１は、アンテナ３Ｙにおける受信状況に基づいて、ＲＦＩＤタグ１の配置方向を示す角度がθ２であることを推定する。
【００６８】
そして、位置算出部１４は、上記のθ１およびθ２、および、アンテナ３Ｘおよびアンテナ３Ｙの配置位置Ｐ１・Ｐ２に基づいて、ＲＦＩＤタグ１の位置を算出する。具体的には、アンテナ３Ｘから角度θ１の方向に向く直線と、アンテナ３Ｙから角度θ２の方向に向く直線との交点をＲＦＩＤタグ１の位置として算出する。
【００６９】
（マルチパス検出処理）
次に、位置算出部１４が、マルチパスに基づく位置検出の誤りの検出方法について説明する。まず図７を参照しながら、マルチパスによって誤った位置検出が行われる現象について説明する。同図において、ＲＦＩＤタグ１は、Ｐ１１で示される位置に配置されている。２つのアンテナ３Ｘ・３Ｙが、このＲＦＩＤタグ１から直接電波を受信していれば、位置Ｐ１１を正確に検出することが可能である。しかしながら、同図に示すように、反射物Ｘが存在している場合、例えばアンテナ３Ｙが、ＲＦＩＤタグ１から出射し、反射物Ｘで反射された電波を受信した場合には、方向推定部１１は、アンテナ３Ｙにおける電波の到来方向を、実際のＲＦＩＤタグ１が配置される方向とは異なる方向として認識することになる。この結果、位置算出部１４は、ＲＦＩＤタグ１の配置位置を、実際の位置とは異なる位置Ｐ１２として算出してしまうことになる。
【００７０】
そこで、位置算出部１４は、電力比推定部１３によって推定された各アンテナ３における推定受信電波強度の比と、実際に電力計測部１２によって計測された実受信電波強度の比とを比較することによって、位置検出の誤りを検出する。
【００７１】
詳しく説明すると、まず電力計測部１２において、アンテナ３Ｘにおける受信電波の電力ＰＸ、およびアンテナ３Ｙにおける受信電波の電力ＰＹが計測される。一方、電力比推定部１３は、位置算出部１４において算出されたＲＦＩＤタグ１の位置に基づいて、アンテナ３ＸからＲＦＩＤタグ１までの距離、およびアンテナ３ＹからＲＦＩＤタグ１までの距離を認識する。そして、これらの距離に基づいて、アンテナ３Ｘにおける受信電波の推定電力ＰＸ’、およびアンテナ３Ｙにおける受信電波の推定電力ＰＹ’との比を算出する。
【００７２】
その後、位置算出部１４は、ＰＸ／ＰＹとＰＸ’／ＰＹ’との差を算出し、この差の絶対値が所定値Ｐｓよりも大きい場合に、この位置検出がマルチパスによる誤検出であると判定する。すなわち、位置算出部１４による位置検出の誤りの検出は、次のような原理を用いていることになる。まず、マルチパスを含む方向推定に基づいて検出されたＲＦＩＤタグ１の位置と、実際のＲＦＩＤタグ１の位置とでは、各アンテナ３までの距離が異なっていることになる。よって、マルチパスを含む方向推定が行われた場合には、実際の受信電波電力の比と算出位置に基づく受信電波電力の比とが異なることになる。以上のような処理により、位置算出部１４は、マルチパスに基づく位置検出の誤りを検出することができる。
【００７３】
（位置検出によるエリア判定）
次に、エリア判定部５におけるエリア判定処理について説明する。図８は、エリア判定処理を説明する図である。エリア判定部５は、位置算出部１４から、算出されたＲＦＩＤタグ１の位置情報を取得するとともに、エリア情報記憶部７に記憶されている通信エリアに関するエリア情報を読み出す。
【００７４】
例えば、図８に示す例において、通信エリアが２１で示される空間領域であり、算出されたＲＦＩＤタグ１の位置が位置Ｐ２１であった場合、位置Ｐ２１は通信エリア２１内の位置となるので、該ＲＦＩＤタグ１は通信エリア内に存在するものとして認識される。一方、算出されたＲＦＩＤタグ１の位置が位置Ｐ２２であった場合、位置Ｐ２２は通信エリア２１の外の位置となるので、該ＲＦＩＤタグ１は通信エリアの外に存在するものとして認識される。
【００７５】
ここで、通信エリア内に障害物などが存在する場合、エリア情報記憶部７に記憶されているエリア情報に、この障害物の位置情報を含めるようにしてもよい。この場合、位置算出部１４によって算出された位置が、通信エリア内であったとしても、障害物が位置する空間領域に位置すると判定された場合には、位置の誤検出があったものとして認識することができる。
【００７６】
（リーダ／ライタにおける処理の流れ）
次に、リーダ／ライタ２における処理の流れについて、図９に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。まずステップ１（以降、Ｓ１のように称する）において、初期設定が行われる。初期設定としては、エリア情報記憶部７に記憶されているエリア情報の設定、および、位置算出部１４においてマルチパスによる誤検出の検出処理に用いられる所定値Ｐｓの設定などが上げられる。この初期設定処理は、前記したように、例えば外部通信部８を介して外部装置から行われてもよいし、リーダ／ライタ２に備えられている、エリア情報を入力するためのユーザインターフェースによって入力されてもよい。この初期設定は、例えばリーダ／ライタ２を最初に設置する際などに行われる。一旦初期設定が行われれば、以降、初期設定の変更の必要がない限り、リーダ／ライタ２の使用開始（電源投入）時には初期設定は行われずに、次のＳ２からの処理が開始されることになる。
【００７７】
初期設定が行われた後は、各アンテナ３においてＲＦＩＤタグ１からの電波の受信が待機される。そして、Ｓ２において、各アンテナ３においてＲＦＩＤタグ１からの電波が受信されると、各アンテナ３における到来角度推定処理が方向推定部１１によって行われる。２つのアンテナ３・３が設けられている場合、それぞれにおける到来角度θ１、θ２が方向推定部１１によって算出される。
【００７８】
次に、Ｓ３において、各アンテナ３において受信されたＲＦＩＤタグ１からの電波の電力が、電力計測部１２によって計測される。２つのアンテナ３・３が設けられている場合、それぞれにおける受信電力ＰＸ、ＰＹが電力計測部１２によって計測される。
【００７９】
次に、Ｓ４において、Ｓ２において方向推定部１１によって算出された各アンテナにおける到来角度に基づいて、位置算出部１４が該ＲＦＩＤタグ１の位置を算出する。２つのアンテナ３・３が設けられている場合、それぞれにおける到来角度θ１、θ２に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の位置が算出される。
【００８０】
次に、Ｓ５において、Ｓ４において位置算出部１４によって算出されたＲＦＩＤタグ１の位置に基づいて、電力比推定部１３が各アンテナ３における該ＲＦＩＤタグ１からの受信電波の強度の比（パワー比）を推定する処理を行う。２つのアンテナ３・３が設けられている場合、受信電波の強度の比ＰＸ’／ＰＹ’が推定される。
【００８１】
次に、Ｓ６において、位置算出部１４が、マルチパスに基づく位置検出の誤りの検出処理を行う。具体的には、位置算出部１４は、ＰＸ／ＰＹとＰＸ’／ＰＹ’との差を算出し、この差の絶対値が所定値Ｐｓよりも大きい場合に、この位置検出がマルチパスによる誤検出であると判定する。
【００８２】
Ｓ６においてＮＯ、すなわち、ＰＸ／ＰＹとＰＸ’／ＰＹ’との差の絶対値が所定値Ｐｓよりも大きい場合には、この位置検出がマルチパスによる誤検出であると判定され（Ｓ７）、該ＲＦＩＤタグ１との通信は行わずにＳ２からの処理に戻る。一方、Ｓ６においてＹＥＳ、すなわち、ＰＸ／ＰＹとＰＸ’／ＰＹ’との差の絶対値が所定値Ｐｓよりも小さい場合には、この位置検出はマルチパスの影響を受けていないものと判定され、次のＳ８からの処理が行われる。
【００８３】
Ｓ８では、エリア判定部５が、位置算出部１４によって算出された位置が通信エリア内にあるか否かが判定される。Ｓ８においてＮＯ、すなわち、位置算出部１４によって算出された位置が通信エリア外であると判定された場合には、該ＲＦＩＤタグ１は通信エリアの外に位置しているものと判定され（Ｓ９）、該ＲＦＩＤタグ１との通信は行わずにＳ２からの処理に戻る。
【００８４】
一方、Ｓ８においてＹＥＳ、すなわち、位置算出部１４によって算出された位置が通信エリア内であると判定された場合には、Ｓ１０において、エリア判定部５が、位置算出部１４によって算出された位置に障害物が存在していないかを判定する。Ｓ１０においてＮＯ、すなわち、位置算出部１４によって算出された位置に障害物が存在していると判定された場合には、算出された位置は誤計測によるものであると判定され（Ｓ１１）、該ＲＦＩＤタグ１との通信は行わずにＳ２からの処理に戻る。
【００８５】
一方、Ｓ１０においてＹＥＳ、すなわち、位置算出部１４によって算出された位置に障害物が存在していないと判定された場合には、位置の算出は適切に行われたものと判定され、該ＲＦＩＤタグ１との通信処理がタグ通信制御部６の制御のもとに行われる（Ｓ１２）。また、タグ通信制御部６による通信結果は、外部通信部８を介して外部装置に送信される。さらに、外部通信部８を介して外部装置から受信された通信指示に基づいて、タグ通信制御部６が通信処理を行う。その後、リーダ／ライタ２の動作停止指示が行われるまで、Ｓ２からの処理が繰り返される。
【００８６】
（アンテナを３つ以上設ける場合の位置算出）
上記の例では、２つのアンテナ３・３を設けてＲＦＩＤタグ１の位置算出を行うようになっていたが、アンテナ３を３つ以上設けるとともに、これら全てのアンテナ３…による到来方向推定に基づいてＲＦＩＤタグ１の位置算出を行うようにしてもよい。この場合、複数のアンテナ３…の中から、２つのアンテナ３・３を取り出す組み合わせを想定し、各組み合わせによって算出される位置に基づいてＲＦＩＤタグ１の位置を特定することになる。より具体的には、各組み合わせによって算出される位置から多数決によってＲＦＩＤタグ１の位置が特定される。
【００８７】
図１０は、４つのアンテナ３Ｘ・３Ｙ・３Ｗ・３Ｚを設けた場合の位置算出方法を説明する図である。この場合、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｙ、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｗ、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｚ、アンテナ３Ｙとアンテナ３Ｗ、アンテナ３Ｙとアンテナ３Ｚ、およびアンテナ３Ｗとアンテナ３Ｚの６通りの位置が算出されることになる。
【００８８】
同図に示す場合、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｙ、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｚ、およびアンテナ３Ｙとアンテナ３Ｚによって算出された位置がＰ３１、アンテナ３Ｙとアンテナ３Ｗによって算出された位置がＰ３２、アンテナ３Ｘとアンテナ３Ｗによって算出された位置がＰ３３、および、アンテナ３Ｗとアンテナ３Ｚによって算出された位置がＰ３４となっている。このような状況の場合、位置Ｐ３１を算出したアンテナ３の組み合わせが多数あるので、位置算出部１４は、この位置Ｐ３１を該当ＲＦＩＤタグ１の位置として算出する。すなわち、位置Ｐ３２、位置Ｐ３３、および位置Ｐ３４がマルチパスの影響による誤検出であると認識されることになる。同図に示す例では、マルチパスによりアンテナ３ＷにおけるＲＦＩＤタグ１の方向推定が誤っていることが原因で、位置Ｐ３２、位置Ｐ３３、および位置Ｐ３４が検出されている。
【００８９】
このように、アンテナ３を３つ以上設けることによって、マルチパスによる位置検出の誤りを検出することが可能となる。よって、例えばパワー比の比較によって検出されなかったマルチパスの影響を、上記の位置検出によって検出することが可能となる。したがって、より的確な位置算出を行うことが可能となる。
【００９０】
なお、各アンテナ３の組み合わせによって算出される位置が、比較的小さい所定の距離範囲内でずれている場合には、方向推定の誤差によって位置のずれが生じていることが予想される。よって、大きく位置が離れているものを除外し、所定の距離範囲内に収まっている位置の平均位置を、ＲＦＩＤタグ１の位置として算出するようにしてもよい。
【００９１】
（ＲＦＩＤタグ通信システムの適用例）
次に、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムを具体的なシステムに適用する例について説明する。図１１は、物品の流通が行われるシステムにおいて、流通される物品の検査・確認などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示している。同図に示す例では、フォークリフトによって搬送される貨物４１の内部に、ＲＦＩＤタグ１が取り付けられた物品が複数格納されている。そして、このフォークリフトが通信エリア２１を通過することによって、リーダ／ライタ２が各ＲＦＩＤタグ１と通信を行い、各物品の流通を管理することが可能となる。
【００９２】
このようなシステムの場合、通信エリア２１が明確に設定されないＲＦＩＤタグ通信システムであると、通信を行う必要のないＲＦＩＤタグ１がリーダ／ライタ２から比較的近い場所に位置していると、そのＲＦＩＤタグ１とも通信を行ってしまうことになる。よって、明確に通信エリア２１を設定する必要があるが、環境的に電波吸収体などを設置することが困難である場合が多い。これに対して、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、リーダ／ライタ２における処理によって通信エリア２１を確定するので、環境に対しては何ら設置する必要はない。すなわち、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、設置環境によらずに容易にセッティングを行うことが可能となる。
【００９３】
図１２は、店舗などにおいて、商品の盗難監視などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示している。従来、例えばＣＤショップなどでは、商品としてのＣＤなどにＲＦＩＤタグを取り付けておくとともに、店舗の入口にＲＦＩＤタグと通信を行うリーダ／ライタを備えたゲートを設けるシステムが採用されている。しかしながら、このようなシステムの場合、店舗への入口の全てにゲートを設ける必要があり、図１２に示すようなオープンなスペースに店舗を設ける場合には、適用が難しいという問題があった。
【００９４】
これに対して、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、通信エリア２１を図１２に示すように店舗の全体をカバーするようなエリアに設定することによって、ゲートなどを設ける必要をなくすことができる。よって、様々な店舗環境において柔軟にＲＦＩＤタグ通信システムを構築することが可能となる。
【００９５】
また、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、店舗全体を通信エリア２１に設定することが可能となるので、商品の盗難監視のみならず、ある商品がどこにあるかを検知することも可能となる。
【００９６】
図１３は、例えば駅や映画館などの改札が必要となる場所に本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示している。昨今では、例えば駅の改札において、ＲＦＩＤタグを用いた改札を行うシステムが普及しているが、このシステムでは、ゲートにリーダ／ライタを設けることによって改札を行っている。これに対して、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムによれば、改札が行われる通路の全体を通信エリア２１に設定することによって、ゲートを設けることなく改札を行うことが可能となる。なお、この場合には、ＲＦＩＤタグ１を利用者が所持する携帯電話機に内蔵させた構成としてもよい。
【００９７】
（ＲＦＩＤタグ通信システムのシステム構成例）
次に、上記したＲＦＩＤタグ通信システムに、監視カメラを設けたシステムについて説明する。例えば上記した図１３に示すシステム適用例において、ＲＦＩＤタグ１との通信結果により、通過を許可できない利用者が存在した場合、その不許可利用者を特定する必要が生じることが考えられる。この場合、リーダ／ライタ２によって特定された不許可利用者の位置に向けて監視カメラによる撮影を行うことによって、不許可利用者の特定およびその証拠を残すことが可能となる。図１４は、ＲＦＩＤタグ通信システムに監視カメラ（撮影手段）４３を設けた場合の構成例を示す。
【００９８】
同図に示すように、監視カメラ４３は、通信部４４、方向制御部（撮影制御手段）４５、ズーム制御部（撮影制御手段）４６、および撮像部４７を備えた構成となっている。通信部４４は、リーダ／ライタ２と通信するものであり、リーダ／ライタ２から撮影すべき位置に関する情報を取得する。
【００９９】
方向制御部４５は、通信部４４が受信した撮影すべき位置に関する情報に基づいて、撮像部４７による撮影方向の変更制御を行う。ズーム制御部４６は、通信部４４が受信した撮影すべき位置と撮像部４７との距離に基づいて、撮像部４７におけるズームの制御を行う。以上のような構成によって、不許可利用者の撮影を適切に行うことが可能となる。
【０１００】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係るタグ通信装置およびこれを備えたタグ通信システムは、例えば上記した流通される物品の検査・確認などを行うシステム、店舗などにおいて、商品の盗難監視などを行うシステム、駅や映画館などの改札が必要となる場所に設置される改札システムなどの用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤタグ通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】同図（ａ）は、アンテナが備えるアンテナ素子の出力に基づいてスキャンを行うことを概念的に示す図であり、同図（ｂ）および同図（ｃ）は、重み付けＷｎの組み合わせを変化させた場合の指向性の変化を示す図である。
【図３】同図（ａ）は、ビーム走査方式における指向性の例を示したグラフであり、同図（ｂ）は、ヌル走査方式における指向性の例を示したグラフである。
【図４】同図（ａ）は、ビーム走査方式の例としてBeamformer法を用いた場合の方向推定結果を示すグラフであり、同図（ｂ）は、ヌル走査方式の例としてLP法を用いた場合の方向推定結果を示すグラフである。
【図５】同図（ａ）および同図（ｂ）は、同じ分解能とする場合の、ビーム走査方式におけるアンテナの構成およびヌル走査方式におけるアンテナの構成をそれぞれ示す概略図である。
【図６】２つのアンテナによる到来方向推定に基づいて、ＲＦＩＤタグの位置を推定する方法を説明する図である。
【図７】マルチパスによって誤った位置検出が行われる現象を説明する図である。
【図８】エリア判定処理を説明する図である。
【図９】リーダ／ライタにおける処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】４つのアンテナを設けた場合の位置算出方法を説明する図である。
【図１１】物品の流通が行われるシステムにおいて、流通される物品の検査・確認などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示す図である。
【図１２】店舗などにおいて、商品の盗難監視などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示す図である。
【図１３】例えば駅や映画館などの改札が必要となる場所に本ＲＦＩＤタグ通信システムを適用した場合の例を示す図である。
【図１４】ＲＦＩＤタグ通信システムに、監視カメラを設けたシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１５】同図（ａ）は、ビームフォーミングを重ね合わせることによって通信エリアを制御する例を示す図であり、同図（ｂ）は、ビームスキャンによって通信エリアを制御する例を示す図である。
【図１６】同図（ａ）は、マルチパスが生じている状態を示す図であり、同図（ｂ）は、電波吸収体を設けることによってマルチパスを防止する例を示す図である。
【図１７】同図（ａ）は、指向性が比較的弱い場合のアンテナが備えるアンテナ素子の状態、同図（ｂ）は、指向性が比較的強い場合のアンテナが備えるアンテナ素子の状態をそれぞれ示す図である。
【図１８】アンテナにおけるスキャン方向を変化させる場合の様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ ＲＦＩＤタグ
２ リーダ／ライタ（タグ通信装置）
３・３Ｘ・３Ｙ・３Ｗ・３Ｚ アンテナ
３ａ アンテナ素子
４ 位置検出部
５ エリア判定部（領域判定手段）
６ タグ通信制御部
７ エリア情報記憶部
８ 外部通信部
１１ 方向推定部（方向推定手段）
１２ 電力計測部（電波測定手段）
１３ 電力比推定部（強度比推定手段）
１４ 位置算出部（位置算出手段）
２１ 通信エリア
４３ 監視カメラ（撮影手段）
４４ 通信部
４５ 方向制御部（撮影制御手段）
４６ ズーム制御部（撮影制御手段）
４７ 撮像部
Ｘ 反射物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置において、
上記ＲＦＩＤタグからの電波を受信する１つまたは複数のアンテナと、
上記各アンテナにおいて上記ＲＦＩＤタグからの電波が受信された場合に、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定する方向推定手段と、
上記方向推定手段によって推定された方向に基づいて、上記ＲＦＩＤタグの位置を算出する位置算出手段とを備えていることを特徴とするタグ通信装置。
【請求項２】
上記位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置が、所定の空間領域内にあるか否かを判定する領域判定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のタグ通信装置。
【請求項３】
上記各アンテナにおいて実際に受信された上記ＲＦＩＤタグからの電波の強度を測定する電波測定手段と、
上記位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置と各アンテナとの距離に基づいて、各アンテナにおいて受信される電波の強度の比を推定する強度比推定手段と、
上記位置算出手段が、上記電波測定手段によって測定された各アンテナにおける電波の強度の比と、上記強度比推定手段によって推定された各アンテナにおける電波の強度の比とに基づいて、当該位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置の妥当性を判断することを特徴とする請求項１または２記載のタグ通信装置。
【請求項４】
上記各アンテナが、複数のアンテナ素子を備えた構成となっており、
上記方向推定手段が、上記複数のアンテナ素子を備えたアンテナからの出力を信号処理することによってスキャンを実現し、電波の到来方向を推定することを特徴とする請求項１記載のタグ通信装置。
【請求項５】
上記方向推定手段が、ヌル走査方式によって電波の到来方向を推定することを特徴とする請求項４記載のタグ通信装置。
【請求項６】
ＲＦＩＤタグからの電波を受信する１つまたは複数のアンテナを備え、該ＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置の制御方法において、
上記各アンテナにおいて上記ＲＦＩＤタグからの電波が受信された場合に、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定する方向推定ステップと、
上記方向推定ステップによって推定された方向に基づいて、上記ＲＦＩＤタグの位置を算出する位置算出ステップとを有することを特徴とするタグ通信装置の制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のタグ通信装置が備える各手段としてコンピュータを動作させるタグ通信制御プログラム。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のタグ通信装置と、
上記タグ通信装置によって上記ＲＦＩＤタグと通信が行われた結果に基づいて、該ＲＦＩＤタグと関連付けられている物品、人、および生物を管理する管理装置とを備えていることを特徴とするタグ通信管理システム。
【請求項９】
上記管理装置が、
所定の空間領域を撮影する撮影手段と、
上記撮影手段における撮影方向および／または撮影範囲を制御する撮影制御手段とを備え、
上記撮影制御手段が、上記タグ通信装置によって特定された上記ＲＦＩＤタグの位置に基づいて撮影制御を行うことを特徴とする請求項８記載のタグ通信管理システム。
【請求項１】
電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置において、
上記ＲＦＩＤタグからの電波を受信する１つまたは複数のアンテナと、
上記各アンテナにおいて上記ＲＦＩＤタグからの電波が受信された場合に、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定する方向推定手段と、
上記方向推定手段によって推定された方向に基づいて、上記ＲＦＩＤタグの位置を算出する位置算出手段とを備えていることを特徴とするタグ通信装置。
【請求項２】
上記位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置が、所定の空間領域内にあるか否かを判定する領域判定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のタグ通信装置。
【請求項３】
上記各アンテナにおいて実際に受信された上記ＲＦＩＤタグからの電波の強度を測定する電波測定手段と、
上記位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置と各アンテナとの距離に基づいて、各アンテナにおいて受信される電波の強度の比を推定する強度比推定手段と、
上記位置算出手段が、上記電波測定手段によって測定された各アンテナにおける電波の強度の比と、上記強度比推定手段によって推定された各アンテナにおける電波の強度の比とに基づいて、当該位置算出手段によって算出されたＲＦＩＤタグの位置の妥当性を判断することを特徴とする請求項１または２記載のタグ通信装置。
【請求項４】
上記各アンテナが、複数のアンテナ素子を備えた構成となっており、
上記方向推定手段が、上記複数のアンテナ素子を備えたアンテナからの出力を信号処理することによってスキャンを実現し、電波の到来方向を推定することを特徴とする請求項１記載のタグ通信装置。
【請求項５】
上記方向推定手段が、ヌル走査方式によって電波の到来方向を推定することを特徴とする請求項４記載のタグ通信装置。
【請求項６】
ＲＦＩＤタグからの電波を受信する１つまたは複数のアンテナを備え、該ＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置の制御方法において、
上記各アンテナにおいて上記ＲＦＩＤタグからの電波が受信された場合に、各アンテナにおける該ＲＦＩＤタグからの電波の到来方向を推定する方向推定ステップと、
上記方向推定ステップによって推定された方向に基づいて、上記ＲＦＩＤタグの位置を算出する位置算出ステップとを有することを特徴とするタグ通信装置の制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のタグ通信装置が備える各手段としてコンピュータを動作させるタグ通信制御プログラム。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のタグ通信装置と、
上記タグ通信装置によって上記ＲＦＩＤタグと通信が行われた結果に基づいて、該ＲＦＩＤタグと関連付けられている物品、人、および生物を管理する管理装置とを備えていることを特徴とするタグ通信管理システム。
【請求項９】
上記管理装置が、
所定の空間領域を撮影する撮影手段と、
上記撮影手段における撮影方向および／または撮影範囲を制御する撮影制御手段とを備え、
上記撮影制御手段が、上記タグ通信装置によって特定された上記ＲＦＩＤタグの位置に基づいて撮影制御を行うことを特徴とする請求項８記載のタグ通信管理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−１０３４５（Ｐ２００６−１０３４５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８４０９４（Ｐ２００４−１８４０９４）
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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