方向検出装置
【課題】マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供する。
【解決手段】複数のアンテナ素子２６により構成されるアレイアンテナ１６と、それらアンテナ素子２６それぞれに対応する位相を制御することでアレイアンテナ１６の送信及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部５４と、その指向性制御部５４によりアレイアンテナ１６の送信及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで無線タグ１４の方向を検出する方向検出部６０とを、備えたものであることから、マルチパスの影響が少ない角度に対応する受信結果を用いることで、無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【解決手段】複数のアンテナ素子２６により構成されるアレイアンテナ１６と、それらアンテナ素子２６それぞれに対応する位相を制御することでアレイアンテナ１６の送信及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部５４と、その指向性制御部５４によりアレイアンテナ１６の送信及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで無線タグ１４の方向を検出する方向検出部６０とを、備えたものであることから、マルチパスの影響が少ない角度に対応する受信結果を用いることで、無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、その無線信号に基づいてその無線端末の方向を検出する方向検出装置に関し、特に、マルチパス（multipath）の影響を軽減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。
【０００３】
斯かる無線タグ通信装置の一形態として、無線タグからの応答波に基づいてその無線タグの方向を検出する方向検出装置としての利用が提案されている。例えば、特許文献１に記載された無線タグ位置検知システムがそれである。この技術によれば、検出の対象となる無線タグに向けて質問波を送信すると共に、その質問波に応じて上記無線タグから返信される応答波を受信してその無線タグとの間で無線通信を行うことで、その無線タグの方向乃至は位置を検出することができるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０５７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述したような従来の技術においてＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理により無線端末の方向検出を行う場合、障害物に起因する反射や回折等により複数の電波受信経路が生じてしまう所謂マルチパスの影響によって、検出の対象となる無線端末に対応する方向からの無線信号が弱くなったり、或いは無線端末が存在しない方向からの無線信号が強くなる等して、無線端末の方向の検出が困難になるおそれがあった。このため、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置の開発が求められていた。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、その無線信号に基づいてその無線端末の方向を検出する方向検出装置であって、前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又はその無線端末からの無線信号を受信するための、複数のアンテナ素子により構成されるアレイアンテナと、それら複数のアンテナ素子それぞれに対応する位相を制御することで前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部と、その指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部とを、備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又はその無線端末からの無線信号を受信するための、複数のアンテナ素子により構成されるアレイアンテナと、それら複数のアンテナ素子それぞれに対応する位相を制御することで前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部と、その指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部とを、備えたものであることから、前記受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向における受信結果を用いることで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することができる。
【０００９】
ここで、好適には、前記アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向検出部は、その信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００１０】
また、好適には、前記方向検出部は、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度と、前記第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度とを、所定の記憶装置に記憶し、その記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を実用的な態様で判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１１】
また、好適には、前記偏差角度は、前記第１の角度の段階的な変化分である所定角度の１／１０以上１／５以下である。一般にアレイアンテナの指向性方向を十分に小さな角度だけずらしても直接波による受信信号強度はほとんど変わらないが、直接波と間接波との経路差が変化することからマルチパスの影響は大きく変化する。従って、前記アレイアンテナの指向性方向を前記所定角度に比べて十分に小さい偏差角度だけずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１２】
また、好適には、前記偏差角度は、１乃至２°の範囲内である。一般にアレイアンテナの指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらしても直接波による受信信号強度はほとんど変わらないが、直接波と間接波との経路差が変化することからマルチパスの影響は大きく変化する。従って、前記アレイアンテナの指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１３】
また、好適には、前記偏差角度は、前記無線端末の方向検出における許容誤差角度以下である。このようにすれば、前記アレイアンテナの指向性方向を方向検出における許容誤差角度以下の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１４】
また、好適には、前記方向検出部は、先ず、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記記憶装置に記憶し、次に、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記記憶装置に記憶し、その記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を実用的な態様で判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１５】
また、好適には、前記方向検出部は、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度が所定値以下だった場合には、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性制御及び前記無線信号の送信及び／又は受信制御を行わないものである。このようにすれば、障害物が存在する等の理由で好適な通信を行い得ない方向について第２の角度に対応する制御を省くことで、前記無線端末の方向検出に要する時間を短縮することができる。
【００１６】
また、好適には、前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００１７】
また、好適には、前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向の何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００１８】
また、好適には、前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、前記第１の角度に対応する指向性方向の検出結果と第２の角度に対応する指向性方向の検出結果との差が最も小さい角度に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００１９】
また、好適には、前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向それぞれに関して前記信号強度検出部により検出される検出結果を平均し、その平均の大きな角度に対応する指向性方向において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００２０】
また、好適には、前記記憶装置に記憶された各受信信号又は信号強度を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部、又は障害物の方向が既知である場合その障害物の方向を設定する障害物方向設定部を備え、前記方向検出部は、その障害物方向検出部により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部に設定された方向を除外して前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、マルチパス発生の原因となる障害物が存在する方向を避けることで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００２１】
また、好適には、前記方向検出装置は、検出対象である無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグから返信される返信信号を受信することで前記無線タグの方向を検出する無線タグ方向検出装置である。このようにすれば、マルチパスの影響を軽減して好適な無線タグ方向の検出を実現する無線タグ方向検出装置を提供することができる。
【００２２】
また、好適には、前記方向検出部は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグの方向を検出するものである。このようにすれば、複数の搬送波周波数それぞれにおける各指向性方向に対応して受信される受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない搬送波周波数による受信結果を用いることで、前記無線タグの方向を更に好適に検出することができる。
【００２３】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の方向検出装置が好適に用いられる無線タグ通信システム１０について説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の方向検出装置の一実施例である無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の検出対象の無線端末である単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆｃを受信した上記無線タグ１４において所定のコマンド（送信データ）によりその質問波Ｆｃが変調され、応答波Ｆｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。斯かる通信により、上記無線タグ通信装置１２に対する無線タグ１４の方向乃至は位置が検出される。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。
【００２５】
図２は、上記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図２に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２は、後述する方向検出部６０からの指令に応じて所定の周波数の搬送波を発生させる搬送波発生部２０と、その搬送波発生部２０から出力される搬送波を増幅する搬送波増幅部２２と、その搬送波増幅部２２から供給される搬送波に基づく送信信号を対応するアンテナ素子２６から送信すると共にそのアンテナ素子２６により受信される受信信号を処理する複数（図２では３つ）の送受信モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送受信モジュール２４と称する）と、各送受信モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃに対応して設けられた送受信共用のアンテナ素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子２６と称する）と、上記複数の送受信モジュール２４から供給される受信信号を合成（加算）する合波部である受信信号合成部２８と、その受信信号合成部２８から供給される合成信号を増幅する可変増幅部３０と、その可変増幅部３０から供給される合成信号をホモダイン検波するホモダイン検波回路３２と、そのホモダイン検波回路３２から出力されるＩ相信号（同相成分）のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＩ相ＬＰＦ（Low Pass Filter）３４と、そのＩ相ＬＰＦ３４を通過したＩ相信号をディジタル変換するＩ相Ａ／Ｄ変換部３６と、そのＩ相Ａ／Ｄ変換部３６によりディジタル変換された信号を記憶するＩ相メモリ部３８と、上記ホモダイン検波回路３２から出力されるＱ相信号（直交成分）のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＱ相ＬＰＦ４０と、そのＱ相ＬＰＦ４０を通過したＱ相信号をディジタル変換するＱ相Ａ／Ｄ変換部４２と、そのＱ相Ａ／Ｄ変換部４２によりディジタル変換された信号を記憶するＱ相メモリ部４４とを、備えて構成されている。また、前記無線タグ１４の方向を検出する方向検出制御を行うために、送信データ生成部５０、指向性制御部５４、信号強度検出部５６、障害物方向検出部５８、障害物方向設定部５９、及び方向検出部６０を備えている。
【００２６】
前記アンテナ素子２６は、例えば、ダイポールアンテナ等の直線状アンテナ素子であり、好適には、複数の直線状アンテナ素子２６が同一平面内に互いに平行を成すように且つ等間隔で配設されている。本実施例の無線タグ通信装置１２においては、それら複数の直線状アンテナ素子２６により送受信共用のアレイアンテナ１６が構成される。また、好適には、前記アレイアンテナ１６を構成する複数本の直線状アンテナ素子２６のうち、相互に最も離れて配設された直線状アンテナ素子２６相互間の距離すなわちアンテナ素子２６ａ及び２６ｃ相互間の距離は、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の波長以下とされる。
【００２７】
図３は、前記送受信モジュール２４の構成を詳しく説明する図である。この図３に示すように、前記送受信モジュール２４は、前記搬送波増幅部２２から供給される搬送波の位相を制御するための可変移相器である送信移相部６２と、その送信移相部６２から出力される搬送波を所定の送信データにより変調して前記送信信号を出力するための可変ゲインアンプである送信アンプ６４と、その送信アンプ６４と前記アンテナ素子２６との間の信号伝達経路に設けられたフィルタ６８と、上記送信アンプ６４から出力される送信信号をそのフィルタ６８を介して前記アンテナ素子２６へ供給すると共に、そのアンテナ素子２６により受信されて上記フィルタ６８を介して供給される受信信号を受信アンプ７０へ供給する送受信分離部６６と、その送受信分離部６６から供給される受信信号の位相を制御するための可変移相器である受信移相部７０とを、備えている。
【００２８】
図４は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子７２の構成を説明する図である。この図４に示すように、上記無線タグ回路素子７２は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部７４と、そのアンテナ部７４により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部７６とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部７６は、上記アンテナ部７４により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆｃを整流する整流部７８と、その整流部７８により整流された質問波Ｆｃのエネルギを蓄積するための電源部８０と、上記アンテナ部７４により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部８８に供給するクロック抽出部８２と、所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部８４と、上記アンテナ部７４に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部８６と、上記整流部７８、クロック抽出部８２、及び変復調部８６等を介して上記無線タグ回路素子７２の作動を制御するための制御部８８とを、機能的に含んでいる。この制御部８８は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部８４に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部７４により受信された質問波Ｆｃを上記変復調部８６において上記メモリ部８４に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆｒとして上記アンテナ部７４から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。
【００２９】
図２に戻って、前記送信データ生成部５０は、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波に乗せて前記無線タグ１４へ送信するための送信データを生成して各送受信モジュール２４における送信アンプ６４へ供給する。その送信アンプ６４では、上記送信データ生成部５０から供給される送信データに基づいて変調が行われて送信信号とされ、前記フィルタ６８等を介して前記アンテナ素子２６から送信される。
【００３０】
前記指向性制御部５４は、前記複数のアンテナ素子２６から構成されるアレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を制御する。具体的には、各送受信モジュール２４における送信移相部６２を介してそれぞれ対応するアンテナ素子２６から送信される送信信号の位相を制御することで、前記アレイアンテナ１６の送信指向性を制御する。また、各送受信モジュール２４における受信移相部７０を介してそれぞれ対応するアンテナ素子２６により受信される受信信号の位相を制御することで、前記アレイアンテナ１６の受信指向性を制御する。
【００３１】
前記信号強度検出部５６は、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号の信号強度を検出する。具体的には、前記Ｉ相メモリ部３８に記憶されたＩ相信号及びＱ相メモリ部４４に記憶されたＱ相信号を読み出し、それらＩ相信号及びＱ相信号それぞれの二乗の和の平方根を算出すること等によりそれらＩ相信号及びＱ相信号に相当する受信信号の信号強度を検出する。
【００３２】
前記障害物方向検出部５８は、前記アレイアンテナ１６により送信あるいは受信を行った結果、受信される受信信号を比較することで障害物の存在する方向を検出する。この検出は、好適には、前記信号強度検出部５６の検出結果に基づいて行われる。すなわち、前記障害物方向検出部５８は、前記アレイアンテナ１６により送信あるいは受信を行った結果、受信される受信信号の信号強度が極小又は極大となる方向を上記障害物が存在する方向として検出する。また、前記障害物方向設定部５９は障害物方向が既知のときにその方向が設定される。
【００３３】
前記方向検出部６０は、前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定の偏差角度（微小角度）ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。以下、この方向検出部６０による無線タグ１４の方向検出制御について詳述する。
【００３４】
図５は、前記無線タグ通信システム１０が室９０内において運用される場合に発生するマルチパスについて説明する図である。この図５に示すように、前記無線タグ通信システム１０が四方に障害物（検出対象である無線タグ１４以外の電波反射体）である壁９２を有する室９０内において運用される場合、その壁９２に起因する反射や回折等により直接波の経路とは別に所謂マルチパスが発生することが考えられる。図５では、前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を所定の第１の角度に対応する指向性方向とした場合における直接波及びマルチパスを実線矢印で、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合における直接波及びマルチパスを破線矢印でそれぞれ示している。このようにマルチパスが発生した場合、そのマルチパスと直接波とは経路によって異なった位相となるため、その直接波経路の信号がマルチパス経路の信号により強められたり、弱められたりする。また、マルチパスにより直接波の届かない場所にも電波が届くようになる。
【００３５】
図６は、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度と、各第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度とを対比して示す図であり、前記第１の角度に対応する受信信号強度を実線で、第２の角度に対応する受信信号強度を破線でそれぞれ示している。この図６は、前記第１の角度を所定の基準方向例えばアンテナ素子２６が配設された平面に垂直且つ中央に配設されたアンテナ素子２６ｂを通る直線で示される方向に対して−４０°から４０°まで１０°ずつ段階的に変化させた場合を示しており、そのように、前記方向検出部６０は、好適には、予め定められた所定の相対角度範囲に対応して前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を所定角度ずつ段階的に変化させる制御を行い、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。また、前記偏差角度すなわち前記第２の角度の第１の角度からのずれは、好適には、上記第１の角度の段階的な変化分である所定角度の１／１０以上１／５以下であり、図６に示す例では１°である。一般にアレイアンテナの指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらしても直接波による受信信号強度はほとんど変わらないが、直接波と間接波との経路差が変化することからマルチパスの影響は大きく変化し、図６に示すように各指向性に対応する受信信号の信号強度には顕著な差が発生する。本実施例の無線タグ通信装置１２における方向検出部６０は、このように前記アレイアンテナ１６の指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定する。また、前記偏差角度は、好適には、前記無線タグ１４の方向検出における許容誤差角度以下とされる。
【００３６】
前記方向検出部６０は、具体的には、前記指向性制御部５４により前記第１の角度を所定角度ずつ（例えば、上記基準となる方向に対して−４０°から４０°まで１０°ずつ）段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度と、その第１の角度から所定の偏差角度（例えば、１乃至２°程度）ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度とを、比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。好適には、先ず、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４等の記憶装置に記憶し、次に、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４等の記憶装置に記憶し、その記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を読み出して比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。換言すれば、先ず、前記第１の角度に対応して前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の指向性を前記所定の角度範囲で所定角度ずつ一通り変化させて受信信号又はその信号強度を記憶する制御を行い、その後、前記第２の角度に対応して前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の指向性を前記所定の角度範囲で所定角度ずつ一通り変化させて受信信号又はその信号強度を記憶する制御を行う。また、この第２の角度に対応する制御において、好適には、先に行われた第１の角度に対応する制御の結果が考慮され、図７を用いて後述するように一部の制御が省かれる。以下、斯かる無線タグ１４の方向検出制御を、図８乃至図１４のフローチャートを用いて説明する。なお、それら図８乃至図１４のフローチャートに示す制御において、共通するステップは同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度及び第２の角度にそれぞれ対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図８は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００３８】
図８の制御では、先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、指向性方向を示す角度θが初期値であるθstartとされる。次に、Ｓ２において、指向性方向を示す角度がθとなるように前記送信移相部６２及び／又は受信移相部７０の設定が行われ、検出対象である無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信する送受信処理が行われる。次に、Ｓ３において、Ｓ２の送受信処理により受信された受信信号の信号強度が検出されると共に、その検出結果Ｓθが前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶される。次に、Ｓ４において、指向性方向を示す角度θが所定値θendであるか否かが判断される。このＳ４の判断が否定される場合には、Ｓ５において、指向性方向を示す角度θにΔθが加算された後、Ｓ２以下の処理が再び実行されるが、Ｓ４の判断が肯定される場合には、Ｓ６において、指向性方向を示す角度θが初期値であるθstartとされる。次に、Ｓ７において、指向性方向を示す角度がθ＋１となるように前記送信移相部６２及び／又は受信移相部７０の設定が行われ、検出対象である無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信する送受信処理が行われる。次に、Ｓ８において、Ｓ７の送受信処理により受信された受信信号の信号強度が検出されると共に、その検出結果Ｓθ+1が前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶される。次に、Ｓ９において、指向性方向を示す角度θが所定値θendであるか否かが判断される。このＳ９の判断が否定される場合には、Ｓ１０において、指向性方向を示す角度θにΔθが加算された後、Ｓ７以下の処理が再び実行されるが、Ｓ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１１において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出されて全て比較され、最大値をとる受信信号強度に対応するθが前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、Ｓ２及びＳ７が前記指向性制御部５４の動作に、Ｓ３及びＳ８が前記信号強度検出部５６の動作にそれぞれ対応する。
【００３９】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度及び第２の角度にそれぞれ対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号についてに前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向の何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図９は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において上述したＳ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１２において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出されて比較され、そのいずれもが所定の閾値Ａ以上である角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４０】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度及び第２の角度にそれぞれ対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、前記第１の角度に対応する指向性方向の検出結果と第２の角度に対応する指向性方向の検出結果との差が最も小さい角度に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図１０は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１３において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出されてそれぞれ対応するＳθ、Ｓθ+1の差が算出され、その差が最も小さい角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４１】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度及び第２の角度にそれぞれ対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向それぞれに関して前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を平均し、その平均の大きな角度に対応する指向性方向において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図１１は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１４において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出されてＳθ、Ｓθ+1それぞれについて平均値（相加平均）が算出され、Ｓθ、Ｓθ+1のうちその平均値が大きかった方において受信信号強度が最大値をとる角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４２】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記障害物方向検出部５８により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部５９に設定された方向に基づき、例えばその方向を除外して前記無線タグ１４の方向を検出する。図１２は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ９の判断が肯定される場合には、前記障害物方向検出部５８の動作に対応するＳ１５において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出され、それら受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1を比較することで障害物の存在する方向が検出（判定）される。次に、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１６において、Ｓ１５にて検出された障害物方向、又は前記障害物方向設定部５９に設定された方向から所定角度以上離れた角度範囲に対応するＳθ、Ｓθ+1が比較され、最大値をとる受信信号強度に対応する角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４３】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度Ｓθが所定値以下だった場合には、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する受信信号強度Ｓθ+1の検出すなわち指向性制御及び前記無線信号の送信及び／又は受信制御を省略する。図７は、斯かる制御について説明する図であり、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度Ｓθが所定値以下である角度−２０°、３０°、４０°については第２の角度−２１°、２９°、３９°に対応する受信信号強度Ｓθ+1の検出が省略されている。また、図１３は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御では、前述したＳ６の処理に続くＳ１７において、その時点における角度θに対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθが読み出され、その受信信号強度Ｓθが所定値以上であるか否かが判断される。このＳ１７の判断が肯定される場合には、前述したＳ７以下の処理が実行されるが、Ｓ１７の判断が否定される場合には、前述したＳ９以下の処理が実行される。そして、そのＳ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１８において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出され、それら受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1の比較により前記無線タグ１４の方向が検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４４】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記送信信号の搬送波すなわち前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。図１４は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御では、先ず、Ｓ１９において、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数設定値ｆがｆ1とされた後、Ｓ１以下の処理が実行される。また、前述したＳ９の判断が肯定される場合には、Ｓ２０において、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数設定値ｆがｆendであるか否かが判断される。このＳ２０の判断が否定される場合には、Ｓ２１において、周波数設定値ｆにΔｆが加算された後、Ｓ１以下の処理が再び実行されるが、Ｓ２０の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ２２において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出され、それら受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1の比較により前記無線タグ１４の方向が検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４５】
このように、本実施例によれば、無線端末である前記無線タグ１４への無線信号を送信するため及び／又はその無線タグ１４からの無線信号を受信するための、複数のアンテナ素子２６により構成されるアレイアンテナ１６と、それら複数のアンテナ素子２６それぞれに対応する位相を制御することで前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部５４（Ｓ２及びＳ７）と、その指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する方向検出部６０（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２２）とを、備えたものであることから、前記受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向における受信結果を用いることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することができる。
【００４６】
また、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部５６（Ｓ３及びＳ８）を備え、前記方向検出部６０は、その信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００４７】
また、前記方向検出部６０は、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度と、前記第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度とを、記憶装置である前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶し、その記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を実用的な態様で判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００４８】
また、前記偏差角度は、前記第１の角度の段階的な変化分である所定角度の１／１０以上１／５以下であるため、前記アレイアンテナ１６の指向性方向を前記所定角度に比べて十分に小さい偏差角度だけずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００４９】
また、前記偏差角度は、１乃至２°の範囲内であるため、前記アレイアンテナ１６の指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００５０】
また、前記偏差角度は、前記無線タグ１４の方向検出における許容誤差角度以下であるため、前記アレイアンテナ１６の指向性方向を方向検出における許容誤差角度以下の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００５１】
また、前記方向検出部６０は、先ず、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶し、次に、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶し、そのＩ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を実用的な態様で判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００５２】
また、前記方向検出部６０は、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度が所定値以下だった場合には、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性制御及び前記無線信号の送信及び／又は受信制御を行わないものであるため、障害物が存在する等の理由で好適な通信を行い得ない方向について第２の角度に対応する制御を省くことで、前記無線タグ１４の方向検出に要する時間を短縮することができる。
【００５３】
また、前記方向検出部６０（Ｓ１１）は、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５４】
また、前記方向検出部６０（Ｓ１２）は、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向の何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５５】
また、前記方向検出部６０（Ｓ１３）は、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、前記第１の角度に対応する指向性方向の検出結果と第２の角度に対応する指向性方向の検出結果との差が最も小さい角度に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５６】
また、前記方向検出部６０（Ｓ１４）は、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向それぞれに関して前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を平均し、その平均の大きな角度に対応する指向性方向において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５７】
また、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号又は信号強度を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部５８（Ｓ１５）を備え、前記方向検出部６０（Ｓ１６）は、その障害物方向検出部５８により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部５９に設定された方向を除外して前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、マルチパス発生の原因となる障害物が存在する方向を避けることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００５８】
また、前記方向検出装置は、検出対象である無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信することで前記無線タグ１４の方向を検出する無線タグ通信装置（無線タグ方向検出装置）１２であるため、マルチパスの影響を軽減して好適な無線タグ１４の方向検出を実現する無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００５９】
また、前記方向検出部６０（Ｓ２２）は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、複数の搬送波周波数それぞれにおける各指向性方向に対応して受信される受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない搬送波周波数による受信結果を用いることで、前記無線タグ１４の方向を更に好適に検出することができる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００６１】
例えば、前述の実施例において、前記指向性制御部５４、信号強度検出部５６、障害物方向検出部５８、及び方向検出部６０等は、何れも個別に設けられたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、それらと同等の制御機能がＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）等に機能的に備えられたものであっても構わない。また、それら制御装置による制御は、ディジタル信号処理であるとアナログ信号処理であるとを問わない。
【００６２】
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２に備えられたアンテナ素子２６は、何れもダイポールアンテナ等の直線状アンテナ素子であり、それら複数本の直線状アンテナ素子２６から複数組のアレイアンテナ１６が構成されるものであったが、例えばパッチアンテナ等の平板状（平面）アンテナ素子からアレイアンテナが構成されるものであってもよく、斯かるアンテナを備えた通信装置にも本発明は好適に適用され得る。
【００６３】
また、前述の実施例では、前記第１の角度毎にその第１の角度から所定の偏差角度ずらした単一の第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号を検出し、その第２の角度に対応する受信信号と第１の角度に対応する受信信号とを比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する態様について説明したが、例えば、前記第１の角度がθである場合、その角度θ±１を前記第２の角度とするといったように、前記第１の角度毎にその第１の角度から所定の偏差角度ずらした複数の第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号を検出し、それら複数の第２の角度に対応する受信信号と第１の角度に対応する受信信号とを比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであってもよい。このようにすれば、マルチパスの影響を可及的に軽減して更に好適な方向検出を実現することができる。
【００６４】
また、前述の実施例では、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子２６を有する送受信共用のアレイアンテナ１６を備えた無線タグ通信装置１２に本発明が適用された例について説明したが、前記送信信号を送信するための送信アンテナ及び受信信号を受信するための受信アンテナを別々に備えた無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用される。
【００６５】
また、前述の実施例では、通信対象である無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信することで前記無線タグ１４との間で情報の通信を行う無線タグ通信装置１２に本発明が適用された例について説明したが、例えば携帯電話機や移動体通信装置をはじめとする他の無線通信装置における通信端末の方向検出にも本発明は好適に適用され得る。
【００６６】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の方向検出装置が好適に用いられる無線タグ通信システムについて説明する図である。
【図２】本発明の方向検出装置の好適な実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図３】図２の無線タグ通信装置に備えられた送受信モジュールの構成を詳しく説明する図である。
【図４】図２の無線タグ通信装置の検出対象の無線端末である無線タグに備えられた無線タグ回路素子の構成を説明する図である。
【図５】図１の無線タグ通信システムが室内において運用される場合に発生するマルチパスについて説明する図である。
【図６】図２の無線タグ通信装置により第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度と、各第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度とを対比して示す図である。
【図７】図２の無線タグ通信装置による方向検出制御において第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度が所定値以下だった場合には、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性制御及び無線信号の送信及び／又は受信制御を行わないことを説明する図である。
【図８】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図９】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の他の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１０】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１１】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１２】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１３】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の方向検出装置の他の好適な実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００６８】
１２：無線タグ通信装置（方向検出装置）
１４：無線タグ（無線端末）
１６：アレイアンテナ
２６：アンテナ素子
３８：Ｉ相メモリ部（記憶装置）
４４：Ｑ相メモリ部（記憶装置）
５４：指向性制御部
５６：信号強度検出部
５８：障害物方向検出部
５９：障害物方向設定部
６０：方向検出部
９２：壁（障害物）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、その無線信号に基づいてその無線端末の方向を検出する方向検出装置に関し、特に、マルチパス（multipath）の影響を軽減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。
【０００３】
斯かる無線タグ通信装置の一形態として、無線タグからの応答波に基づいてその無線タグの方向を検出する方向検出装置としての利用が提案されている。例えば、特許文献１に記載された無線タグ位置検知システムがそれである。この技術によれば、検出の対象となる無線タグに向けて質問波を送信すると共に、その質問波に応じて上記無線タグから返信される応答波を受信してその無線タグとの間で無線通信を行うことで、その無線タグの方向乃至は位置を検出することができるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０５７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述したような従来の技術においてＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理により無線端末の方向検出を行う場合、障害物に起因する反射や回折等により複数の電波受信経路が生じてしまう所謂マルチパスの影響によって、検出の対象となる無線端末に対応する方向からの無線信号が弱くなったり、或いは無線端末が存在しない方向からの無線信号が強くなる等して、無線端末の方向の検出が困難になるおそれがあった。このため、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置の開発が求められていた。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、その無線信号に基づいてその無線端末の方向を検出する方向検出装置であって、前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又はその無線端末からの無線信号を受信するための、複数のアンテナ素子により構成されるアレイアンテナと、それら複数のアンテナ素子それぞれに対応する位相を制御することで前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部と、その指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部とを、備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又はその無線端末からの無線信号を受信するための、複数のアンテナ素子により構成されるアレイアンテナと、それら複数のアンテナ素子それぞれに対応する位相を制御することで前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部と、その指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部とを、備えたものであることから、前記受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向における受信結果を用いることで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することができる。
【０００９】
ここで、好適には、前記アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向検出部は、その信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００１０】
また、好適には、前記方向検出部は、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度と、前記第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度とを、所定の記憶装置に記憶し、その記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を実用的な態様で判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１１】
また、好適には、前記偏差角度は、前記第１の角度の段階的な変化分である所定角度の１／１０以上１／５以下である。一般にアレイアンテナの指向性方向を十分に小さな角度だけずらしても直接波による受信信号強度はほとんど変わらないが、直接波と間接波との経路差が変化することからマルチパスの影響は大きく変化する。従って、前記アレイアンテナの指向性方向を前記所定角度に比べて十分に小さい偏差角度だけずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１２】
また、好適には、前記偏差角度は、１乃至２°の範囲内である。一般にアレイアンテナの指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらしても直接波による受信信号強度はほとんど変わらないが、直接波と間接波との経路差が変化することからマルチパスの影響は大きく変化する。従って、前記アレイアンテナの指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１３】
また、好適には、前記偏差角度は、前記無線端末の方向検出における許容誤差角度以下である。このようにすれば、前記アレイアンテナの指向性方向を方向検出における許容誤差角度以下の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１４】
また、好適には、前記方向検出部は、先ず、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記記憶装置に記憶し、次に、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記記憶装置に記憶し、その記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を実用的な態様で判定することができ、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００１５】
また、好適には、前記方向検出部は、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度が所定値以下だった場合には、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性制御及び前記無線信号の送信及び／又は受信制御を行わないものである。このようにすれば、障害物が存在する等の理由で好適な通信を行い得ない方向について第２の角度に対応する制御を省くことで、前記無線端末の方向検出に要する時間を短縮することができる。
【００１６】
また、好適には、前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００１７】
また、好適には、前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向の何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００１８】
また、好適には、前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、前記第１の角度に対応する指向性方向の検出結果と第２の角度に対応する指向性方向の検出結果との差が最も小さい角度に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００１９】
また、好適には、前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向それぞれに関して前記信号強度検出部により検出される検出結果を平均し、その平均の大きな角度に対応する指向性方向において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線端末の方向を検出することができる。
【００２０】
また、好適には、前記記憶装置に記憶された各受信信号又は信号強度を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部、又は障害物の方向が既知である場合その障害物の方向を設定する障害物方向設定部を備え、前記方向検出部は、その障害物方向検出部により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部に設定された方向を除外して前記無線端末の方向を検出するものである。このようにすれば、マルチパス発生の原因となる障害物が存在する方向を避けることで、前記無線端末の方向を好適に検出することができる。
【００２１】
また、好適には、前記方向検出装置は、検出対象である無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグから返信される返信信号を受信することで前記無線タグの方向を検出する無線タグ方向検出装置である。このようにすれば、マルチパスの影響を軽減して好適な無線タグ方向の検出を実現する無線タグ方向検出装置を提供することができる。
【００２２】
また、好適には、前記方向検出部は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグの方向を検出するものである。このようにすれば、複数の搬送波周波数それぞれにおける各指向性方向に対応して受信される受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない搬送波周波数による受信結果を用いることで、前記無線タグの方向を更に好適に検出することができる。
【００２３】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の方向検出装置が好適に用いられる無線タグ通信システム１０について説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の方向検出装置の一実施例である無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の検出対象の無線端末である単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆｃを受信した上記無線タグ１４において所定のコマンド（送信データ）によりその質問波Ｆｃが変調され、応答波Ｆｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。斯かる通信により、上記無線タグ通信装置１２に対する無線タグ１４の方向乃至は位置が検出される。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。
【００２５】
図２は、上記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図２に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２は、後述する方向検出部６０からの指令に応じて所定の周波数の搬送波を発生させる搬送波発生部２０と、その搬送波発生部２０から出力される搬送波を増幅する搬送波増幅部２２と、その搬送波増幅部２２から供給される搬送波に基づく送信信号を対応するアンテナ素子２６から送信すると共にそのアンテナ素子２６により受信される受信信号を処理する複数（図２では３つ）の送受信モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送受信モジュール２４と称する）と、各送受信モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃに対応して設けられた送受信共用のアンテナ素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子２６と称する）と、上記複数の送受信モジュール２４から供給される受信信号を合成（加算）する合波部である受信信号合成部２８と、その受信信号合成部２８から供給される合成信号を増幅する可変増幅部３０と、その可変増幅部３０から供給される合成信号をホモダイン検波するホモダイン検波回路３２と、そのホモダイン検波回路３２から出力されるＩ相信号（同相成分）のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＩ相ＬＰＦ（Low Pass Filter）３４と、そのＩ相ＬＰＦ３４を通過したＩ相信号をディジタル変換するＩ相Ａ／Ｄ変換部３６と、そのＩ相Ａ／Ｄ変換部３６によりディジタル変換された信号を記憶するＩ相メモリ部３８と、上記ホモダイン検波回路３２から出力されるＱ相信号（直交成分）のうち所定の周波数帯域の信号のみ通過させるＱ相ＬＰＦ４０と、そのＱ相ＬＰＦ４０を通過したＱ相信号をディジタル変換するＱ相Ａ／Ｄ変換部４２と、そのＱ相Ａ／Ｄ変換部４２によりディジタル変換された信号を記憶するＱ相メモリ部４４とを、備えて構成されている。また、前記無線タグ１４の方向を検出する方向検出制御を行うために、送信データ生成部５０、指向性制御部５４、信号強度検出部５６、障害物方向検出部５８、障害物方向設定部５９、及び方向検出部６０を備えている。
【００２６】
前記アンテナ素子２６は、例えば、ダイポールアンテナ等の直線状アンテナ素子であり、好適には、複数の直線状アンテナ素子２６が同一平面内に互いに平行を成すように且つ等間隔で配設されている。本実施例の無線タグ通信装置１２においては、それら複数の直線状アンテナ素子２６により送受信共用のアレイアンテナ１６が構成される。また、好適には、前記アレイアンテナ１６を構成する複数本の直線状アンテナ素子２６のうち、相互に最も離れて配設された直線状アンテナ素子２６相互間の距離すなわちアンテナ素子２６ａ及び２６ｃ相互間の距離は、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の波長以下とされる。
【００２７】
図３は、前記送受信モジュール２４の構成を詳しく説明する図である。この図３に示すように、前記送受信モジュール２４は、前記搬送波増幅部２２から供給される搬送波の位相を制御するための可変移相器である送信移相部６２と、その送信移相部６２から出力される搬送波を所定の送信データにより変調して前記送信信号を出力するための可変ゲインアンプである送信アンプ６４と、その送信アンプ６４と前記アンテナ素子２６との間の信号伝達経路に設けられたフィルタ６８と、上記送信アンプ６４から出力される送信信号をそのフィルタ６８を介して前記アンテナ素子２６へ供給すると共に、そのアンテナ素子２６により受信されて上記フィルタ６８を介して供給される受信信号を受信アンプ７０へ供給する送受信分離部６６と、その送受信分離部６６から供給される受信信号の位相を制御するための可変移相器である受信移相部７０とを、備えている。
【００２８】
図４は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子７２の構成を説明する図である。この図４に示すように、上記無線タグ回路素子７２は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部７４と、そのアンテナ部７４により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部７６とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部７６は、上記アンテナ部７４により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆｃを整流する整流部７８と、その整流部７８により整流された質問波Ｆｃのエネルギを蓄積するための電源部８０と、上記アンテナ部７４により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部８８に供給するクロック抽出部８２と、所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部８４と、上記アンテナ部７４に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部８６と、上記整流部７８、クロック抽出部８２、及び変復調部８６等を介して上記無線タグ回路素子７２の作動を制御するための制御部８８とを、機能的に含んでいる。この制御部８８は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部８４に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部７４により受信された質問波Ｆｃを上記変復調部８６において上記メモリ部８４に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆｒとして上記アンテナ部７４から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。
【００２９】
図２に戻って、前記送信データ生成部５０は、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波に乗せて前記無線タグ１４へ送信するための送信データを生成して各送受信モジュール２４における送信アンプ６４へ供給する。その送信アンプ６４では、上記送信データ生成部５０から供給される送信データに基づいて変調が行われて送信信号とされ、前記フィルタ６８等を介して前記アンテナ素子２６から送信される。
【００３０】
前記指向性制御部５４は、前記複数のアンテナ素子２６から構成されるアレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を制御する。具体的には、各送受信モジュール２４における送信移相部６２を介してそれぞれ対応するアンテナ素子２６から送信される送信信号の位相を制御することで、前記アレイアンテナ１６の送信指向性を制御する。また、各送受信モジュール２４における受信移相部７０を介してそれぞれ対応するアンテナ素子２６により受信される受信信号の位相を制御することで、前記アレイアンテナ１６の受信指向性を制御する。
【００３１】
前記信号強度検出部５６は、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号の信号強度を検出する。具体的には、前記Ｉ相メモリ部３８に記憶されたＩ相信号及びＱ相メモリ部４４に記憶されたＱ相信号を読み出し、それらＩ相信号及びＱ相信号それぞれの二乗の和の平方根を算出すること等によりそれらＩ相信号及びＱ相信号に相当する受信信号の信号強度を検出する。
【００３２】
前記障害物方向検出部５８は、前記アレイアンテナ１６により送信あるいは受信を行った結果、受信される受信信号を比較することで障害物の存在する方向を検出する。この検出は、好適には、前記信号強度検出部５６の検出結果に基づいて行われる。すなわち、前記障害物方向検出部５８は、前記アレイアンテナ１６により送信あるいは受信を行った結果、受信される受信信号の信号強度が極小又は極大となる方向を上記障害物が存在する方向として検出する。また、前記障害物方向設定部５９は障害物方向が既知のときにその方向が設定される。
【００３３】
前記方向検出部６０は、前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定の偏差角度（微小角度）ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。以下、この方向検出部６０による無線タグ１４の方向検出制御について詳述する。
【００３４】
図５は、前記無線タグ通信システム１０が室９０内において運用される場合に発生するマルチパスについて説明する図である。この図５に示すように、前記無線タグ通信システム１０が四方に障害物（検出対象である無線タグ１４以外の電波反射体）である壁９２を有する室９０内において運用される場合、その壁９２に起因する反射や回折等により直接波の経路とは別に所謂マルチパスが発生することが考えられる。図５では、前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を所定の第１の角度に対応する指向性方向とした場合における直接波及びマルチパスを実線矢印で、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合における直接波及びマルチパスを破線矢印でそれぞれ示している。このようにマルチパスが発生した場合、そのマルチパスと直接波とは経路によって異なった位相となるため、その直接波経路の信号がマルチパス経路の信号により強められたり、弱められたりする。また、マルチパスにより直接波の届かない場所にも電波が届くようになる。
【００３５】
図６は、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度と、各第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度とを対比して示す図であり、前記第１の角度に対応する受信信号強度を実線で、第２の角度に対応する受信信号強度を破線でそれぞれ示している。この図６は、前記第１の角度を所定の基準方向例えばアンテナ素子２６が配設された平面に垂直且つ中央に配設されたアンテナ素子２６ｂを通る直線で示される方向に対して−４０°から４０°まで１０°ずつ段階的に変化させた場合を示しており、そのように、前記方向検出部６０は、好適には、予め定められた所定の相対角度範囲に対応して前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を所定角度ずつ段階的に変化させる制御を行い、各送信指向性及び／又は受信指向性に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。また、前記偏差角度すなわち前記第２の角度の第１の角度からのずれは、好適には、上記第１の角度の段階的な変化分である所定角度の１／１０以上１／５以下であり、図６に示す例では１°である。一般にアレイアンテナの指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらしても直接波による受信信号強度はほとんど変わらないが、直接波と間接波との経路差が変化することからマルチパスの影響は大きく変化し、図６に示すように各指向性に対応する受信信号の信号強度には顕著な差が発生する。本実施例の無線タグ通信装置１２における方向検出部６０は、このように前記アレイアンテナ１６の指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定する。また、前記偏差角度は、好適には、前記無線タグ１４の方向検出における許容誤差角度以下とされる。
【００３６】
前記方向検出部６０は、具体的には、前記指向性制御部５４により前記第１の角度を所定角度ずつ（例えば、上記基準となる方向に対して−４０°から４０°まで１０°ずつ）段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度と、その第１の角度から所定の偏差角度（例えば、１乃至２°程度）ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度とを、比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。好適には、先ず、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４等の記憶装置に記憶し、次に、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４等の記憶装置に記憶し、その記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を読み出して比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。換言すれば、先ず、前記第１の角度に対応して前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の指向性を前記所定の角度範囲で所定角度ずつ一通り変化させて受信信号又はその信号強度を記憶する制御を行い、その後、前記第２の角度に対応して前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の指向性を前記所定の角度範囲で所定角度ずつ一通り変化させて受信信号又はその信号強度を記憶する制御を行う。また、この第２の角度に対応する制御において、好適には、先に行われた第１の角度に対応する制御の結果が考慮され、図７を用いて後述するように一部の制御が省かれる。以下、斯かる無線タグ１４の方向検出制御を、図８乃至図１４のフローチャートを用いて説明する。なお、それら図８乃至図１４のフローチャートに示す制御において、共通するステップは同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度及び第２の角度にそれぞれ対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図８は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
【００３８】
図８の制御では、先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、指向性方向を示す角度θが初期値であるθstartとされる。次に、Ｓ２において、指向性方向を示す角度がθとなるように前記送信移相部６２及び／又は受信移相部７０の設定が行われ、検出対象である無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信する送受信処理が行われる。次に、Ｓ３において、Ｓ２の送受信処理により受信された受信信号の信号強度が検出されると共に、その検出結果Ｓθが前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶される。次に、Ｓ４において、指向性方向を示す角度θが所定値θendであるか否かが判断される。このＳ４の判断が否定される場合には、Ｓ５において、指向性方向を示す角度θにΔθが加算された後、Ｓ２以下の処理が再び実行されるが、Ｓ４の判断が肯定される場合には、Ｓ６において、指向性方向を示す角度θが初期値であるθstartとされる。次に、Ｓ７において、指向性方向を示す角度がθ＋１となるように前記送信移相部６２及び／又は受信移相部７０の設定が行われ、検出対象である無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信する送受信処理が行われる。次に、Ｓ８において、Ｓ７の送受信処理により受信された受信信号の信号強度が検出されると共に、その検出結果Ｓθ+1が前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶される。次に、Ｓ９において、指向性方向を示す角度θが所定値θendであるか否かが判断される。このＳ９の判断が否定される場合には、Ｓ１０において、指向性方向を示す角度θにΔθが加算された後、Ｓ７以下の処理が再び実行されるが、Ｓ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１１において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出されて全て比較され、最大値をとる受信信号強度に対応するθが前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、Ｓ２及びＳ７が前記指向性制御部５４の動作に、Ｓ３及びＳ８が前記信号強度検出部５６の動作にそれぞれ対応する。
【００３９】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度及び第２の角度にそれぞれ対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号についてに前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向の何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図９は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において上述したＳ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１２において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出されて比較され、そのいずれもが所定の閾値Ａ以上である角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４０】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度及び第２の角度にそれぞれ対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、前記第１の角度に対応する指向性方向の検出結果と第２の角度に対応する指向性方向の検出結果との差が最も小さい角度に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図１０は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１３において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出されてそれぞれ対応するＳθ、Ｓθ+1の差が算出され、その差が最も小さい角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４１】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度及び第２の角度にそれぞれ対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向それぞれに関して前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を平均し、その平均の大きな角度に対応する指向性方向において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出する。図１１は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１４において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出されてＳθ、Ｓθ+1それぞれについて平均値（相加平均）が算出され、Ｓθ、Ｓθ+1のうちその平均値が大きかった方において受信信号強度が最大値をとる角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４２】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記障害物方向検出部５８により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部５９に設定された方向に基づき、例えばその方向を除外して前記無線タグ１４の方向を検出する。図１２は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御において前述したＳ９の判断が肯定される場合には、前記障害物方向検出部５８の動作に対応するＳ１５において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出され、それら受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1を比較することで障害物の存在する方向が検出（判定）される。次に、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１６において、Ｓ１５にて検出された障害物方向、又は前記障害物方向設定部５９に設定された方向から所定角度以上離れた角度範囲に対応するＳθ、Ｓθ+1が比較され、最大値をとる受信信号強度に対応する角度θに対応する方向が前記無線タグ１４の方向として検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４３】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度Ｓθが所定値以下だった場合には、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する受信信号強度Ｓθ+1の検出すなわち指向性制御及び前記無線信号の送信及び／又は受信制御を省略する。図７は、斯かる制御について説明する図であり、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度Ｓθが所定値以下である角度−２０°、３０°、４０°については第２の角度−２１°、２９°、３９°に対応する受信信号強度Ｓθ+1の検出が省略されている。また、図１３は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御では、前述したＳ６の処理に続くＳ１７において、その時点における角度θに対応して前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθが読み出され、その受信信号強度Ｓθが所定値以上であるか否かが判断される。このＳ１７の判断が肯定される場合には、前述したＳ７以下の処理が実行されるが、Ｓ１７の判断が否定される場合には、前述したＳ９以下の処理が実行される。そして、そのＳ９の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ１８において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出され、それら受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1の比較により前記無線タグ１４の方向が検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４４】
また、前記方向検出部６０は、好適には、前記送信信号の搬送波すなわち前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する。図１４は、斯かる態様のタグ方向検出制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御では、先ず、Ｓ１９において、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数設定値ｆがｆ1とされた後、Ｓ１以下の処理が実行される。また、前述したＳ９の判断が肯定される場合には、Ｓ２０において、前記搬送波発生部２０により発生させられる搬送波の周波数設定値ｆがｆendであるか否かが判断される。このＳ２０の判断が否定される場合には、Ｓ２１において、周波数設定値ｆにΔｆが加算された後、Ｓ１以下の処理が再び実行されるが、Ｓ２０の判断が肯定される場合には、前記方向検出部６０の動作に対応するＳ２２において、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1が読み出され、それら受信信号強度Ｓθ、Ｓθ+1の比較により前記無線タグ１４の方向が検出された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４５】
このように、本実施例によれば、無線端末である前記無線タグ１４への無線信号を送信するため及び／又はその無線タグ１４からの無線信号を受信するための、複数のアンテナ素子２６により構成されるアレイアンテナ１６と、それら複数のアンテナ素子２６それぞれに対応する位相を制御することで前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部５４（Ｓ２及びＳ７）と、その指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する方向検出部６０（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２２）とを、備えたものであることから、前記受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向における受信結果を用いることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの影響を軽減して好適な方向検出を実現する方向検出装置を提供することができる。
【００４６】
また、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部５６（Ｓ３及びＳ８）を備え、前記方向検出部６０は、その信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００４７】
また、前記方向検出部６０は、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度と、前記第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度とを、記憶装置である前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶し、その記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を実用的な態様で判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００４８】
また、前記偏差角度は、前記第１の角度の段階的な変化分である所定角度の１／１０以上１／５以下であるため、前記アレイアンテナ１６の指向性方向を前記所定角度に比べて十分に小さい偏差角度だけずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００４９】
また、前記偏差角度は、１乃至２°の範囲内であるため、前記アレイアンテナ１６の指向性方向を１乃至２°の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００５０】
また、前記偏差角度は、前記無線タグ１４の方向検出における許容誤差角度以下であるため、前記アレイアンテナ１６の指向性方向を方向検出における許容誤差角度以下の範囲内でずらして各指向性方向に対応する受信信号を比較することで、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００５１】
また、前記方向検出部６０は、先ず、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶し、次に、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部５４により前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶し、そのＩ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、マルチパスの影響が少ない角度に対応する指向性方向を実用的な態様で判定することができ、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００５２】
また、前記方向検出部６０は、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度が所定値以下だった場合には、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性制御及び前記無線信号の送信及び／又は受信制御を行わないものであるため、障害物が存在する等の理由で好適な通信を行い得ない方向について第２の角度に対応する制御を省くことで、前記無線タグ１４の方向検出に要する時間を短縮することができる。
【００５３】
また、前記方向検出部６０（Ｓ１１）は、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を一通り比較し、その検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５４】
また、前記方向検出部６０（Ｓ１２）は、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、その検出結果が前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向の何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５５】
また、前記方向検出部６０（Ｓ１３）は、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を比較し、前記第１の角度に対応する指向性方向の検出結果と第２の角度に対応する指向性方向の検出結果との差が最も小さい角度に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５６】
また、前記方向検出部６０（Ｓ１４）は、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号について前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向それぞれに関して前記信号強度検出部５６により検出される検出結果を平均し、その平均の大きな角度に対応する指向性方向において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線タグ１４の方向として検出するものであるため、実用的な態様で前記無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５７】
また、前記Ｉ相メモリ部３８及び／又はＱ相メモリ部４４に記憶された各受信信号又は信号強度を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部５８（Ｓ１５）を備え、前記方向検出部６０（Ｓ１６）は、その障害物方向検出部５８により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部５９に設定された方向を除外して前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、マルチパス発生の原因となる障害物が存在する方向を避けることで、前記無線タグ１４の方向を好適に検出することができる。
【００５８】
また、前記方向検出装置は、検出対象である無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信することで前記無線タグ１４の方向を検出する無線タグ通信装置（無線タグ方向検出装置）１２であるため、マルチパスの影響を軽減して好適な無線タグ１４の方向検出を実現する無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００５９】
また、前記方向検出部６０（Ｓ２２）は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであるため、複数の搬送波周波数それぞれにおける各指向性方向に対応して受信される受信信号を比較してマルチパスの影響が少ない搬送波周波数による受信結果を用いることで、前記無線タグ１４の方向を更に好適に検出することができる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００６１】
例えば、前述の実施例において、前記指向性制御部５４、信号強度検出部５６、障害物方向検出部５８、及び方向検出部６０等は、何れも個別に設けられたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、それらと同等の制御機能がＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）等に機能的に備えられたものであっても構わない。また、それら制御装置による制御は、ディジタル信号処理であるとアナログ信号処理であるとを問わない。
【００６２】
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２に備えられたアンテナ素子２６は、何れもダイポールアンテナ等の直線状アンテナ素子であり、それら複数本の直線状アンテナ素子２６から複数組のアレイアンテナ１６が構成されるものであったが、例えばパッチアンテナ等の平板状（平面）アンテナ素子からアレイアンテナが構成されるものであってもよく、斯かるアンテナを備えた通信装置にも本発明は好適に適用され得る。
【００６３】
また、前述の実施例では、前記第１の角度毎にその第１の角度から所定の偏差角度ずらした単一の第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号を検出し、その第２の角度に対応する受信信号と第１の角度に対応する受信信号とを比較することで前記無線タグ１４の方向を検出する態様について説明したが、例えば、前記第１の角度がθである場合、その角度θ±１を前記第２の角度とするといったように、前記第１の角度毎にその第１の角度から所定の偏差角度ずらした複数の第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号を検出し、それら複数の第２の角度に対応する受信信号と第１の角度に対応する受信信号とを比較することで前記無線タグ１４の方向を検出するものであってもよい。このようにすれば、マルチパスの影響を可及的に軽減して更に好適な方向検出を実現することができる。
【００６４】
また、前述の実施例では、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するために用いられる送受信共用のアンテナ素子２６を有する送受信共用のアレイアンテナ１６を備えた無線タグ通信装置１２に本発明が適用された例について説明したが、前記送信信号を送信するための送信アンテナ及び受信信号を受信するための受信アンテナを別々に備えた無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用される。
【００６５】
また、前述の実施例では、通信対象である無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信することで前記無線タグ１４との間で情報の通信を行う無線タグ通信装置１２に本発明が適用された例について説明したが、例えば携帯電話機や移動体通信装置をはじめとする他の無線通信装置における通信端末の方向検出にも本発明は好適に適用され得る。
【００６６】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の方向検出装置が好適に用いられる無線タグ通信システムについて説明する図である。
【図２】本発明の方向検出装置の好適な実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図３】図２の無線タグ通信装置に備えられた送受信モジュールの構成を詳しく説明する図である。
【図４】図２の無線タグ通信装置の検出対象の無線端末である無線タグに備えられた無線タグ回路素子の構成を説明する図である。
【図５】図１の無線タグ通信システムが室内において運用される場合に発生するマルチパスについて説明する図である。
【図６】図２の無線タグ通信装置により第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつその第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度と、各第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度とを対比して示す図である。
【図７】図２の無線タグ通信装置による方向検出制御において第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度が所定値以下だった場合には、その第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性制御及び無線信号の送信及び／又は受信制御を行わないことを説明する図である。
【図８】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図９】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の他の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１０】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１１】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１２】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１３】図２の無線タグ通信装置によるタグ方向検出制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の方向検出装置の他の好適な実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００６８】
１２：無線タグ通信装置（方向検出装置）
１４：無線タグ（無線端末）
１６：アレイアンテナ
２６：アンテナ素子
３８：Ｉ相メモリ部（記憶装置）
４４：Ｑ相メモリ部（記憶装置）
５４：指向性制御部
５６：信号強度検出部
５８：障害物方向検出部
５９：障害物方向設定部
６０：方向検出部
９２：壁（障害物）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、該無線信号に基づいて該無線端末の方向を検出する方向検出装置であって、
前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又は該無線端末からの無線信号を受信するための、複数のアンテナ素子により構成されるアレイアンテナと、
それら複数のアンテナ素子それぞれに対応する位相を制御することで前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部と、
該指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、該第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部と
を、備えたものであることを特徴とする方向検出装置。
【請求項２】
前記アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向検出部は、該信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記無線端末の方向を検出するものである請求項１の方向検出装置。
【請求項３】
前記方向検出部は、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ該第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度と、前記第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度とを、所定の記憶装置に記憶し、該記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである請求項２の方向検出装置。
【請求項４】
前記偏差角度は、前記第１の角度の段階的な変化分である所定角度の１／１０以上１／５以下である請求項３の方向検出装置。
【請求項５】
前記偏差角度は、１乃至２°の範囲内である請求項１から４の何れかの方向検出装置。
【請求項６】
前記偏差角度は、前記無線端末の方向検出における許容誤差角度以下である請求項１から５の何れかの方向検出装置。
【請求項７】
前記方向検出部は、先ず、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記記憶装置に記憶し、次に、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記記憶装置に記憶し、該記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである請求項３から６の何れかの方向検出装置。
【請求項８】
前記方向検出部は、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度が所定値以下だった場合には、該第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性制御及び前記無線信号の送信及び／又は受信制御を行わないものである請求項７の方向検出装置。
【請求項９】
前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を一通り比較し、該検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項２から８の何れかの方向検出装置。
【請求項１０】
前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、該検出結果が前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向の何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項２から８の何れかの方向検出装置。
【請求項１１】
前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、前記第１の角度に対応する指向性方向の検出結果と第２の角度に対応する指向性方向の検出結果との差が最も小さい角度に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項２から８の何れかの方向検出装置。
【請求項１２】
前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向それぞれに関して前記信号強度検出部により検出される検出結果を平均し、該平均の大きな角度に対応する指向性方向において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項２から８の何れかの方向検出装置。
【請求項１３】
前記記憶装置に記憶された各受信信号又は信号強度を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部、又は障害物の方向が既知の場合その方向を設定する障害物方向設定部を備え、前記方向検出部は、該障害物方向検出部により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部に設定された方向を除外して前記無線端末の方向を検出するものである請求項１から１２の何れかの方向検出装置。
【請求項１４】
前記方向検出装置は、検出対象である無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、該送信信号に応答して前記無線タグから返信される返信信号を受信することで前記無線タグの方向を検出する無線タグ方向検出装置である請求項１から１３の何れかの方向検出装置。
【請求項１５】
前記方向検出部は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグの方向を検出するものである請求項１４の方向検出装置。
【請求項１】
無線端末に対して無線信号の送信及び／又は受信を行い、該無線信号に基づいて該無線端末の方向を検出する方向検出装置であって、
前記無線端末への無線信号を送信するため及び／又は該無線端末からの無線信号を受信するための、複数のアンテナ素子により構成されるアレイアンテナと、
それら複数のアンテナ素子それぞれに対応する位相を制御することで前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を制御する指向性制御部と、
該指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性を第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号と、該第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号とを、比較することで前記無線端末の方向を検出する方向検出部と
を、備えたものであることを特徴とする方向検出装置。
【請求項２】
前記アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向検出部は、該信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記無線端末の方向を検出するものである請求項１の方向検出装置。
【請求項３】
前記方向検出部は、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ該第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度と、前記第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度とを、所定の記憶装置に記憶し、該記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである請求項２の方向検出装置。
【請求項４】
前記偏差角度は、前記第１の角度の段階的な変化分である所定角度の１／１０以上１／５以下である請求項３の方向検出装置。
【請求項５】
前記偏差角度は、１乃至２°の範囲内である請求項１から４の何れかの方向検出装置。
【請求項６】
前記偏差角度は、前記無線端末の方向検出における許容誤差角度以下である請求項１から５の何れかの方向検出装置。
【請求項７】
前記方向検出部は、先ず、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記記憶装置に記憶し、次に、前記第１の角度を所定角度ずつ段階的に変化させつつ前記指向性制御部により前記アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信指向性をそれぞれの第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号又はその信号強度を前記記憶装置に記憶し、該記憶装置に記憶された受信信号又はその信号強度を比較することで前記無線端末の方向を検出するものである請求項３から６の何れかの方向検出装置。
【請求項８】
前記方向検出部は、前記第１の角度に対応する指向性方向とした場合において受信される受信信号の信号強度が所定値以下だった場合には、該第１の角度から所定の偏差角度ずらした第２の角度に対応する指向性制御及び前記無線信号の送信及び／又は受信制御を行わないものである請求項７の方向検出装置。
【請求項９】
前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を一通り比較し、該検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項２から８の何れかの方向検出装置。
【請求項１０】
前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、該検出結果が前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向の何れにおいても所定の閾値以上となる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項２から８の何れかの方向検出装置。
【請求項１１】
前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記信号強度検出部により検出される検出結果を比較し、前記第１の角度に対応する指向性方向の検出結果と第２の角度に対応する指向性方向の検出結果との差が最も小さい角度に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項２から８の何れかの方向検出装置。
【請求項１２】
前記方向検出部は、前記記憶装置に記憶された各受信信号について前記第１の角度に対応する指向性方向及び第２の角度に対応する指向性方向それぞれに関して前記信号強度検出部により検出される検出結果を平均し、該平均の大きな角度に対応する指向性方向において前記検出結果が最大値をとる送信指向性及び／又は受信指向性に対応する方向を前記無線端末の方向として検出するものである請求項２から８の何れかの方向検出装置。
【請求項１３】
前記記憶装置に記憶された各受信信号又は信号強度を比較することで障害物の存在する方向を検出する障害物方向検出部、又は障害物の方向が既知の場合その方向を設定する障害物方向設定部を備え、前記方向検出部は、該障害物方向検出部により障害物が検出された方向、又は前記障害物方向設定部に設定された方向を除外して前記無線端末の方向を検出するものである請求項１から１２の何れかの方向検出装置。
【請求項１４】
前記方向検出装置は、検出対象である無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、該送信信号に応答して前記無線タグから返信される返信信号を受信することで前記無線タグの方向を検出する無線タグ方向検出装置である請求項１から１３の何れかの方向検出装置。
【請求項１５】
前記方向検出部は、前記送信信号の搬送波の周波数を変化させ、各周波数に対応して受信される受信信号を比較することで前記無線タグの方向を検出するものである請求項１４の方向検出装置。
【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】
【公開番号】特開２００８−４５９５３（Ｐ２００８−４５９５３Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２０６９８（Ｐ２００６−２２０６９８）
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１１日（２００６．８．１１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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