無線タグおよび無線タグ距離測定装置
【課題】無線タグ距離測定システムにおいて、複数の無線タグからそれぞれ送信される応答信号の干渉を回避し、距離測定装置からの距離が等しい複数の無線タグまでの距離を測定可能とすることを目的とする。
【解決手段】無線タグ距離測定装置１０Ｂは、距離測定対象の無線タグの固有割り当てＰＮ符号によって、パルス変調信号に対して拡散処理を施し、拡散パルス変調信号を送信する。拡散パルス変調信号の拡散処理に用いられたＰＮ符号と自らの固有割り当てＰＮ符号とが一致する無線タグは、受信した拡散パルス変調信号に対して逆拡散処理を施した復元パルス変調信号を送信する。無線タグ距離測定装置１０Ｂは、復元パルス変調信号を受信すると、拡散パルス変調信号を送信してから復元パルス変調信号が受信されるまでの時間に基づいて、距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。
【解決手段】無線タグ距離測定装置１０Ｂは、距離測定対象の無線タグの固有割り当てＰＮ符号によって、パルス変調信号に対して拡散処理を施し、拡散パルス変調信号を送信する。拡散パルス変調信号の拡散処理に用いられたＰＮ符号と自らの固有割り当てＰＮ符号とが一致する無線タグは、受信した拡散パルス変調信号に対して逆拡散処理を施した復元パルス変調信号を送信する。無線タグ距離測定装置１０Ｂは、復元パルス変調信号を受信すると、拡散パルス変調信号を送信してから復元パルス変調信号が受信されるまでの時間に基づいて、距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグまでの距離を測定する無線タグ距離測定装置、および、その距離測定目標となる無線タグに関する。
【背景技術】
【０００２】
量産工場等では、生産工程または品種ごとに保管位置が定められ製品管理を行うことが多い。このような製品管理を行うため、無線タグ距離測定システムが広く用いられる。無線タグ距離測定システムでは、管理対象製品に取り付けられた無線タグと距離測定装置との間の無線送受信によって、距離測定装置が無線タグまでの距離を測定する。
【０００３】
無線タグまでの距離を測定する際には、距離測定装置はパルス信号を送信する。パルス信号を受信した無線タグは、固有に割り当てられた符号によって受信パルス信号を変調し、応答パルス信号として送信する。応答パルス信号を受信した距離測定装置は、応答パルス信号を変調した元の符号を識別することにより、応答パルス信号を送信した無線タグを特定する。そして、パルス信号を送信してから応答パルス信号が受信されるまでの時間に基づいて、特定した無線タグまでの距離を測定する。
【０００４】
このような処理によれば、複数の無線タグのうち特定の無線タグまでの距離を測定することができ、距離測定装置から特定の無線タグが付された製品までの距離を測定することができる。
【０００５】
無線タグ距離測定システムは、工場における製品管理の他、日用品、小物等の販売を行う小売店、イベント参加者の居場所を管理する必要があるイベント会場等に用いることができる。
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５０５０１８号公報
【特許文献２】特表２００５−５１３６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の無線タグ距離測定システムでは、距離測定装置からの距離が等しい無線タグが複数ある場合、これらの無線タグからそれぞれ送信された応答パルス信号が時間的に重なって距離測定装置で受信される。このとき、複数の応答パルス信号が互いに干渉し、各無線タグまでの距離を測定することが困難となるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、無線タグ距離測定システムにおいて、複数の無線タグからそれぞれ送信される応答信号の干渉を回避し、距離測定装置からの距離が等しい複数の無線タグまでの距離を測定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無線送受信によって目標物距離測定を行う距離測定装置の目標物となる無線タグであって、到来した信号を受信する無線受信手段と、前記無線受信手段が受信した信号に含まれる信号のうち、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づいて拡散処理が施された信号に逆拡散処理を施し、逆拡散信号を出力する相関処理手段と、前記逆拡散信号を送信する無線送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、目標物距離測定を行うための距離測定信号を送信する無線送信部と、前記距離測定信号の送信後に到来した到来信号を受信する無線受信部と、前記距離測定信号の送信タイミングと前記到来信号の受信タイミングとに基づいて、目標物とする無線タグまでの距離を算出する距離算出部と、を備える無線タグ距離測定装置であって、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理によって拡散信号を生成する拡散処理部を備え、前記無線送信部は、前記拡散信号を前記距離測定信号として送信し、前記無線受信部は、前記拡散信号に対して前記無線タグによって逆拡散処理が施された逆拡散信号を前記到来信号として受信し、前記距離算出部は、前記拡散信号が送信されてから前記逆拡散信号が受信されるまでの時間に基づいて、前記無線タグまでの距離を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、無線送受信によって目標物距離測定を行う距離測定装置の目標物となる無線タグであって、到来した信号を受信する無線受信手段と、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理によって、前記無線受信手段が受信した信号に対して拡散処理を施し、拡散信号を出力する相関処理手段と、前記拡散信号を送信する無線送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、目標物距離測定を行うための距離測定信号を送信する無線送信部と、前記距離測定信号の送信後に到来した到来信号を受信する無線受信部と、前記距離測定信号の送信タイミングと前記到来信号の受信タイミングとに基づいて、目標物とする無線タグまでの距離を算出する距離算出部と、を備える無線タグ距離測定装置であって、前記到来信号に含まれる信号のうち、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理が施された信号に対し逆拡散処理を施し、逆拡散信号を生成する逆拡散部を備え、前記距離測定信号が送信されてから前記逆拡散信号を生成する元となった信号が受信されるまでの時間に基づいて、前記無線タグまでの距離を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る無線タグ距離測定装置によれば、複数の無線タグからそれぞれ送信される応答信号の干渉を回避し、無線タグ距離測定装置からの距離が等しい複数の無線タグまでの距離を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に本発明の第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す。このシステムは、無線タグ距離測定装置１０Ａが、無線信号の送受信によって距離測定対象の無線タグまでの距離を測定するものである。無線タグ１２−１〜１２−４には、固有のＰＮ符号（ＰＮはＰｓｅｕｄｏ Ｎｏｉｓｅの略である。）が割り当てられている。図１では、無線タグ１２−１〜１２−４に対し、固有のＰＮ符号として、それぞれ「０１００１・・・」、「１００１１・・・」、「０１１１１・・・」、および「１０００１・・・」が割り当てられている例を示している。無線タグ距離測定装置１０Ａは、距離測定対象とする無線タグをＰＮ符号によって特定する。
【００１５】
一般に、ＰＮ符号は１および０による擬似雑音パターンを示す。ＰＮ符号の値「１」および「０」に対し信号値「１」および「−１」をそれぞれ対応付けることで、ＰＮ符号のパターンで値が変化するＰＮ信号を生成することができる。このようなＰＮ信号と処理対象信号との畳み込み演算を行う拡散処理を行うと、処理対象信号の時間長はＰＮ信号の時間長に応じて拡散される。このような拡散信号に対しては、拡散処理に用いられたＰＮ信号との畳み込み演算を行う逆拡散処理を施すことで元の信号を再現することができる。また、互いに異なるＰＮ符号によって拡散処理が施された複数の拡散信号を足し合わせた信号からは、逆拡散処理によって元の信号を抽出することができる。本発明の実施形態に係る無線タグ距離測定システムは、このようなＰＮ符号の直交性を利用するものである。
【００１６】
距離測定対象とする無線タグまでの距離を測定する際には、無線タグ距離測定装置１０Ａはパルス変調信号を送信する。パルス変調信号は、矩形単発パルス信号等のパルス信号を正弦波信号に乗じたものである。各無線タグは、無線タグ距離測定装置１０Ａから送信されたパルス変調信号を受信する。そして、自らに固有に割り当てられたＰＮ符号によってパルス変調信号に拡散処理を施し、拡散処理後の信号を拡散パルス変調信号として送信する。
【００１７】
無線タグ距離測定装置１０Ａは、拡散パルス変調信号を受信すると、距離測定対象とする無線タグの固有割り当てＰＮ符号によって、拡散パルス変調信号に対し逆拡散処理を施し、復元パルス変調信号を生成する。無線タグ距離測定装置１０Ａは、パルス変調信号を送信してから復元パルス変調信号が生成されるまでの時間に基づいて、距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。
【００１８】
このような処理を実行するための無線タグ距離測定装置１０Ａの構成を図２に示す。パルス変調信号生成部１４は、パルス変調信号を生成し無線送信部１６および距離算出部２８に出力する。無線送信部１６は、パルス変調信号を無線信号に変換し、測定装置アンテナ１８を介して送信する。パルス変調信号生成部１４から距離算出部２８に出力されたパルス変調信号は、後述のように、無線タグまでの距離の測定に用いられる。
【００１９】
無線タグ距離測定装置１０Ａから送信されたパルス変調信号は各無線タグで受信される。図３（ａ）に無線タグ１２の構成を示す。無線タグアンテナ３２で受信されたパルス変調信号は、分波器３４に入力される。分波器３４はパルス変調信号を相関処理デバイス３６に入力する。分波器３４は、サーキュレータ、方向性結合器等を用いて構成することができる。
【００２０】
無線タグ１２の相関処理デバイス３６には、無線タグ１２に固有に割り当てられたＰＮ符号によって、入力信号に対して拡散処理を施し出力するものを用いる。このようなデバイスとしては、ＳＡＷデバイス、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）マッチドフィルタ、ディジタルマッチドフィルタ等を用いることができる。ＳＡＷデバイスには電源電力を供給する必要があるもの（ＳＡＷコンボルバ等）と、電源電力を供給する必要がないものとがある。電源電力を供給する必要がないＳＡＷデバイスを用いた場合には、無線タグ１２に電力供給源を搭載する必要がなくなる。
【００２１】
また、ディジタルマッチドフィルタ、ＳＡＷコンボルバ等は、拡散処理を行う際のＰＮ符号を任意に設定することができる。この場合の構成を図３（ｂ）に示す。ここでは、ディジタルマッチドフィルタ３６Ａを用いた場合を示している。ＳＡＷコンボルバを用いる場合には、ディジタルマッチドフィルタ３６ＡをＳＡＷコンボルバに置き換えた構成とすればよい。無線タグ１２には、ＰＮ符号を記憶するＰＮ符号記憶部３８およびＰＮ符号設定回路４０を設ける。ＰＮ符号記憶部３８には、複数の異なるＰＮ符号を予め記憶させておく。ＰＮ符号設定回路４０は、ＰＮ符号記憶部３８からＰＮ符号を読み込み、そのＰＮ符号に基づいてディジタルマッチドフィルタ３６Ａが処理を実行するよう、ディジタルマッチドフィルタ３６Ａの動作状態を設定する。また、ＰＮ符号記憶部３８およびＰＮ符号設定回路４０を設ける代わりに、無線タグ１２の外部の装置によって、ディジタルマッチドフィルタ３６ＡにＰＮ符号を設定する構成としてもよい。ディジタルマッチドフィルタ３６Ａを用いる無線タグ１２の構成によれば、異なるＰＮ符号が与えられた複数の無線タグ１２に対し、ハードウエアを共通化することができる。
【００２２】
相関処理デバイス３６は、分波器３４から入力されたパルス変調信号に対し、無線タグ１２の固有割り当てＰＮ符号によって拡散処理を施して拡散パルス変調信号を生成し、分波器３４に出力する。分波器３４は、拡散パルス変調信号を無線タグアンテナ３２に出力する。無線タグアンテナ３２からは拡散パルス変調信号が送信される。
【００２３】
このような構成によって、無線タグ１２は、無線タグ距離測定装置１０Ａから送信されたパルス変調信号を受信し、無線タグ１２の固有割り当てＰＮ符号によって拡散処理を施した拡散パルス変調信号を送信する。
【００２４】
次に、無線タグ距離測定装置１０Ａが、各無線タグから送信された拡散パルス変調信号に対して実行する処理について説明する。無線受信部２０は、各無線タグから送信された拡散パルス変調信号を測定装置アンテナ１８を介して受信し、所定の信号レベルとなるまで増幅して逆拡散処理部２２に出力する。
【００２５】
ＰＮ符号記憶部２４には、無線タグ距離測定システムで用いられる無線タグの固有割り当てＰＮ符号が記憶されている。符号選択部２６は、ユーザの操作または別に設けられた装置等によって距離測定対象の無線タグが指定されると、指定された無線タグの固有割り当てＰＮ符号をＰＮ符号記憶部２４から読み込む。そして、読み込んだＰＮ符号に基づいてＰＮ信号を生成し逆拡散処理部２２に出力する。
【００２６】
逆拡散処理部２２は、無線受信部２０から出力された拡散パルス変調信号に、符号選択部２６から出力されたＰＮ信号による畳み込み演算を施し、演算結果を距離算出部２８に出力する。
【００２７】
無線受信部２０から出力された信号に、距離測定対象の無線タグの固有割り当てＰＮ符号によって拡散処理が施された拡散パルス変調信号が含まれる場合、逆拡散処理部２２からは、パルス変調信号生成部１４から出力されたパルス変調信号と同様の時間波形を有する復元パルス変調信号が出力される。
【００２８】
距離算出部２８は、パルス変調信号生成部１４からパルス変調信号が出力されたタイミングと、逆拡散処理部２２から復元パルス変調信号が出力されたタイミングとの差を測定する。そして、測定したタイミング差に基づいて、測定装置アンテナ１８と無線タグとの間の往復伝播時間を求め、往復伝播時間と無線信号の伝播速度とに基づいて無線タグまでの距離を算出する。距離算出部２８は、距離算出結果を表示部３０に出力する。表示部３０は距離算出結果を表示する。
【００２９】
距離算出部２８は、往復伝播時間を算出するときは、信号がパルス変調信号生成部１４から出力されてから測定装置アンテナ１８から送信されるまでの遅延時間、ならびに、信号が測定装置アンテナ１８で受信されてから逆拡散処理部２２から出力されるまでの遅延時間をタイミング差から減算する。これによって、測定装置アンテナ１８の位置を基準とした無線タグまでの距離を算出することができる。これらの遅延時間は、無線タグ距離測定装置１０Ａに固有であり、予め設計の段階で求めておくことができる。また、パルス変調信号と復元パルス変調信号とのタイミング差を、これらの信号の立ち上がりタイミングの他、各信号の被変調正弦波の位相差を用いて測定することで、算出される距離の精度を高くすることができる。
【００３０】
このようなシステム構成によれば、距離測定対象とする無線タグを指定し、無線タグ距離測定装置１０Ａから指定した無線タグまでの距離を測定することができる。例えば、図１に示すＰＮ符号割り当てにおいて、距離測定対象として無線タグ１２−２を指定した場合、逆拡散処理部２２には無線タグ１２−２の固有割り当てＰＮ符号「１００１１・・・」に基づくＰＮ信号が出力される。これによって、逆拡散処理部２２からは、無線タグ１２−１〜１２−４からそれぞれ送信された拡散パルス変調信号のうち、ＰＮ符号「１００１１・・・」によって拡散処理が施された無線タグ１２−２から送信された拡散パルス変調信号に基づく復元パルス変調信号が出力される。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ａは、無線タグ１２−２までの距離を算出することができる。
【００３１】
無線タグ距離測定装置１０Ａからの距離の差異が小さい複数の無線タグがある場合、これらの無線タグから送信された拡散パルス変調信号は、時間的に重なって無線タグ距離測定装置１０Ａで受信される。このような場合であっても、本実施形態に係る無線タグ距離測定装置１０Ａによれば、上述のＰＮ符号の直交性により、距離測定対象の無線タグから送信された拡散パルス変調信号に基づいて復元パルス変調信号が生成される。したがって、複数の無線タグからそれぞれ送信される拡散パルス変調信号が干渉することがなく、距離測定対象の無線タグまでの距離を測定することができる。
【００３２】
次に、本発明に係る第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムについて説明する。図４に第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す。図１と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグ距離測定装置１０Ａがパルス変調信号を送信し、各無線タグが拡散パルス変調信号を送信する。これに対し、第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグ距離測定装置１０Ｂが距離測定対象に対応した拡散パルス変調信号を送信し、距離測定対象の無線タグが復元パルス変調信号、すなわち、拡散処理が施されていないパルス変調信号を送信する。
【００３３】
無線タグ距離測定装置１０Ｂは、距離測定対象の無線タグの固有割り当てＰＮ符号によって、パルス変調信号に対して拡散処理を施し、拡散パルス変調信号を送信する。拡散パルス変調信号を受信した複数の無線タグのうち、拡散パルス変調信号の拡散処理に用いられたＰＮ符号と自らの固有割り当てＰＮ符号とが一致する無線タグは、受信した拡散パルス変調信号に対して逆拡散処理を施した復元パルス変調信号を送信する。
【００３４】
無線タグ距離測定装置１０Ｂは、復元パルス変調信号を受信すると、拡散パルス変調信号を送信してから復元パルス変調信号が受信されるまでの時間に基づいて、距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。
【００３５】
このような処理を実行するための無線タグ距離測定装置１０Ｂの構成を図５に示す。図２に示す無線タグ距離測定装置１０Ａの構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
パルス変調信号生成部１４は、パルス変調信号を生成し拡散処理部４２および距離算出部２８に出力する。符号選択部２６は、ユーザの操作または別に設けられた装置等によって距離測定対象の無線タグが指定されると、指定された無線タグの固有割り当てＰＮ符号をＰＮ符号記憶部２４から読み込む。そして、読み込んだＰＮ符号に基づいてＰＮ信号を生成し拡散処理部４２に出力する。拡散処理部４２は、符号選択部２６から出力されたＰＮ信号によってパルス変調信号に対し拡散処理を施した拡散パルス変調信号を、無線送信部１６に出力する。無線送信部１６は、拡散パルス変調信号を無線信号に変換し、測定装置アンテナ１８を介して送信する。
【００３７】
無線タグ距離測定装置１０Ｂから送信された拡散パルス変調信号は各無線タグで受信される。無線タグとしては、図２に示す第１の実施形態に係る無線タグ１２と同一のもの、すなわち、図３（ａ）または（ｂ）に示したものを用いることができる。無線タグアンテナ３２で受信された拡散パルス変調信号は分波器３４に入力される。分波器３４は拡散パルス変調信号を相関処理デバイス３６に入力する。
【００３８】
上記では、相関処理デバイス３６には、無線タグ１２に固有に割り当てられたＰＮ符号によって、入力信号に対して拡散処理を施し出力するものを用いる点について説明した。このような相関処理デバイス３６に、固有割り当てＰＮ符号による拡散処理が施された信号が入力されると、逆拡散処理が施された拡散処理前の信号が出力される。
【００３９】
相関処理デバイス３６は、固有割り当てＰＮ符号によって拡散処理が施された拡散パルス変調信号が分波器３４から出力されると、その拡散パルス変調信号に対して逆拡散処理を施して復元パルス変調信号を生成し、分波器３４に出力する。分波器３４は、復元パルス変調信号を無線タグアンテナ３２に出力する。無線タグアンテナ３２からは復元パルス変調信号が送信される。
【００４０】
このような構成によって、拡散パルス変調信号を受信した複数の無線タグのうち、拡散パルス変調信号の拡散処理に用いられたＰＮ符号と自らの固有割り当てＰＮ符号とが一致する無線タグは、受信した拡散パルス変調信号に対し逆拡散処理を施した復元パルス変調信号を送信する。
【００４１】
次に、無線タグ距離測定装置１０Ｂが、無線タグから送信された復元パルス変調信号に対して実行する処理について説明する。無線受信部２０は、無線タグから送信された復元パルス変調信号を測定装置アンテナ１８を介して受信し、所定の信号レベルとなるまで増幅して距離算出部２８に出力する。
【００４２】
距離算出部２８は、パルス変調信号生成部１４からパルス変調信号が出力されたタイミングと、無線受信部２０から復元パルス変調信号が出力されたタイミングとの差を測定する。そして、測定したタイミング差に基づいて、測定装置アンテナ１８と無線タグとの間の往復伝播時間を求め、往復伝播時間と無線信号の伝播速度とに基づいて距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。距離算出部２８は、距離算出結果を表示部３０に出力する。表示部３０は距離算出結果を表示する。
【００４３】
距離算出部２８は、往復伝播時間を算出するときは、信号がパルス変調信号生成部１４から出力されてから、測定装置アンテナ１８から送信されるまでの遅延時間、ならびに、信号が測定装置アンテナ１８で受信されてから、無線受信部２０から出力されるまでの遅延時間をタイミング差から減算する。これによって、測定装置アンテナ１８の位置を基準とした無線タグまでの距離を算出することができる。これらの遅延時間は、無線タグ距離測定装置１０Ｂに固有であり、予め設計の段階で求めておくことができる。また、パルス変調信号と復元パルス変調信号とのタイミング差を、これらの信号の立ち上がりタイミングの他、各信号の被変調正弦波の位相差を用いて測定することで、算出される距離の精度を高くすることができる。
【００４４】
このようなシステム構成によれば、距離測定対象とする無線タグを指定し、無線タグ距離測定装置１０Ｂから指定した無線タグまでの距離を測定することができる。例えば、図４に示される符号割り当てにおいて、距離測定対象として無線タグ１２−２を指定した場合、拡散処理部４２には無線タグ１２−２の固有割り当てＰＮ符号「１００１１・・・」に基づくＰＮ信号が出力される。これによって、無線タグ距離測定装置１０Ｂからは、無線タグ１２−２のＰＮ符号「１００１１・・・」によって拡散処理が施された拡散パルス変調信号が送信される。そして、拡散パルス変調信号を受信した無線タグ１２−１〜１２−４のうち、固有割り当てＰＮ符号「１００１１・・・」と同一の固有割り当てＰＮ符号が割り当てられた無線タグ１２−２が、復元パルス変調信号を送信する。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ｂは、無線タグ１２−２までの距離を算出することができる。
【００４５】
本実施形態に係る無線タグ距離測定システムによれば、上述のＰＮ符号の直交性により、距離測定対象の無線タグのみが逆拡散処理を行い復元パルス変調信号を送信する。そして、距離測定対象でない無線タグからは復元パルス変調信号は送信されない。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ｂからの距離の差異が小さい複数の無線タグがある場合であっても、複数の無線タグからそれぞれ送信される信号が干渉することがなく、距離測定対象の無線タグまでの距離を算出することができる。
【００４６】
上記のように、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂの距離算出部２８は、復元パルス変調信号に基づいて距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。距離算出部２８が距離算出を行うためには、復元パルス変調信号の信号レベルが所定値を超える必要がある。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂの測定可能最大距離は、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂが送信する信号のレベルを大きくすることで長くすることができる。ところが、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂの無線送信部１６は、その飽和レベルを超えるレベルの信号を送信することができない。したがって、測定可能最大距離は、無線送信部１６の送信飽和レベルに依存するといえる。
【００４７】
ここで、第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグ距離測定装置１０Ａが、パルス変調信号を送信し各無線タグが拡散パルス変調信号を送信する。そして、無線タグ距離測定装置１０Ａは、無線タグから送信された拡散パルス変調信号を逆拡散した復元パルス変調信号を用いて無線タグまでの距離を算出する。一方、第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグ距離測定装置１０Ｂが、拡散パルス変調信号を送信し距離測定対処の無線タグが復元パルス変調信号を送信する。そして、無線タグ距離測定装置１０Ｂは、受信した復元パルス変調信号を用いて無線タグまでの距離を算出する。
【００４８】
無線タグ距離測定装置１０Ａおよび１０Ｂの各無線送信部１６の送信飽和レベルが同一であり、無線タグ距離測定装置１０Ａおよび１０Ｂが送信飽和レベルの信号を送信した場合、距離算出部２８が距離算出に用いる復元パルス変調信号のレベルは、無線タグ距離測定装置１０Ｂの方が大きい。その理由は、無線タグ距離測定装置１０Ｂの距離測定対象の無線タグが、受信した拡散パルス変調信号を逆拡散した復元パルス変調信号を無線タグ距離測定装置１０Ｂに向けて送信するため、拡散利得分だけ無線タグが送信する信号のレベルが大きくなるからである。
【００４９】
したがって、無線タグ距離測定装置の送信飽和レベルが同一であるという条件の下では、第２の実施形態の方が第１の実施形態よりも測定可能最大距離が長いといえる。また、測定可能最大距離が同一となるようシステムを設計した場合には、第２の実施形態の無線タグ距離測定装置１０Ｂの無線送信部１６の規模を小さくすることができる。
【００５０】
また、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂの測定可能最大距離は、無線受信部２０の雑音指数を小さくし、増幅利得を大きくすることで長くすることができる。ここで、第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、各無線タグから無線タグ距離測定装置１０Ａに向かう信号に対して拡散処理が施されている。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ａの無線受信部２０は、雑音指数が小さく増幅利得が大きいことが望まれる。一方、第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグから無線タグ距離測定装置１０Ｂに向かう信号は、無線タグにおいて逆拡散処理が施されている。したがって、拡散利得が得られる分、無線タグ距離測定装置１０Ｂでの受信信号レベルが大きくなる。そのため、無線タグ距離測定装置１０Ｂの無線受信部２０には、無線タグ距離測定装置１０Ａの無線受信部２０に要求される程良好な雑音指数特性および増幅利得特性が要求されない。これによって、第２の実施形態は第１の実施形態に比して無線受信部２０の設計が容易となり、無線タグ距離測定装置１０Ｂの測定可能最大距離を長くすることが容易となる。
【００５１】
次に、無線タグ距離測定システムを応用した無線タグ測位システムについて図６を参照して説明する。無線タグ測位システムは、複数の無線タグ距離測定装置１０を配置することにより無線タグの位置を測定するものである。図６は４台の無線タグ距離測定装置１０を配置した例を示す。無線タグ距離測定装置１０としては、上述の第１または第２の実施形態に係る無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂを用いることができる。
【００５２】
情報処理装置４４は、距離測定対象の無線タグを指定する指定情報を各無線タグ距離測定装置１０の符号選択部２６に出力する。各無線タグ距離測定装置１０の符号選択部２６は、指定情報によって指定された無線タグの固有割り当てＰＮ符号をＰＮ符号記憶部２４から読み込む。そして、読み込んだＰＮ符号に基づいてＰＮ信号を生成し、逆拡散処理部２２または拡散処理部４２に出力する。各無線タグ距離測定装置１０は、符号選択部２６から出力されたＰＮ信号に基づく処理を実行する。これによって、各無線タグ距離測定装置１０の距離算出部２８は、情報処理装置４４によって指定された無線タグまでの距離を算出し、情報処理装置４４に出力する。
【００５３】
情報処理装置４４には、各無線タグ距離測定装置１０が設置されている位置を示す設置位置情報が記憶されている。情報処理装置４４は、各無線タグ距離測定装置１０から出力された距離算出結果と、各無線タグ距離測定装置１０の設置位置情報とに基づいて、指定した無線タグの位置を求める。
【００５４】
無線タグの位置は次のようにして求めることができる。情報処理装置４４は、各無線タグ距離測定装置１０について、無線タグ距離測定装置１０の位置を中心とし、算出距離を半径の長さとする算出距離球面４６を表す式を求める。情報処理装置４４は、各無線タグ距離測定装置１０について求められた算出距離球面４６が交わる交点４８の位置を無線タグ１２の位置として算出する。
【００５５】
無線タグ距離測定装置１０を平面上に配置し、その平面上にある無線タグの位置を測定する場合には、同一直線上にない３台以上の無線タグ距離測定装置１０を配置すれば、１点の交点４８を求めることができ、これを無線タグの位置として求めることができる。また、３次元空間で無線タグの位置を測定する場合には、同一平面上にない４台以上の無線タグ距離測定装置１０を配置すればよい。
【００５６】
本発明の第１または第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムを応用した無線タグ測位システムは、工場における製品管理、日用品、小物等の販売を行う小売店、イベント参加者の居場所を管理する必要があるイベント会場等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る無線タグ距離測定装置の構成を示す図である。
【図３】無線タグの構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る無線タグ距離測定装置の構成を示す図である。
【図６】無線タグ測位システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 無線タグ距離測定装置、１２，１２−１〜１２−４ 無線タグ、１４ パルス変調信号生成部、１６ 無線送信部、１８ 測定装置アンテナ、２０ 無線受信部、２２ 逆拡散処理部、２４ ＰＮ符号記憶部、２６ 符号選択部、２８ 距離算出部、３０ 表示部、３２ 無線タグアンテナ、３４ 分波器、３６ 相関処理デバイス、３６Ａ ディジタルマッチドフィルタ、３８ ＰＮ符号記憶部、４０ ＰＮ符号設定回路、４２ 拡散処理部、４４ 情報処理装置、４６ 算出距離球面、４８ 交点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグまでの距離を測定する無線タグ距離測定装置、および、その距離測定目標となる無線タグに関する。
【背景技術】
【０００２】
量産工場等では、生産工程または品種ごとに保管位置が定められ製品管理を行うことが多い。このような製品管理を行うため、無線タグ距離測定システムが広く用いられる。無線タグ距離測定システムでは、管理対象製品に取り付けられた無線タグと距離測定装置との間の無線送受信によって、距離測定装置が無線タグまでの距離を測定する。
【０００３】
無線タグまでの距離を測定する際には、距離測定装置はパルス信号を送信する。パルス信号を受信した無線タグは、固有に割り当てられた符号によって受信パルス信号を変調し、応答パルス信号として送信する。応答パルス信号を受信した距離測定装置は、応答パルス信号を変調した元の符号を識別することにより、応答パルス信号を送信した無線タグを特定する。そして、パルス信号を送信してから応答パルス信号が受信されるまでの時間に基づいて、特定した無線タグまでの距離を測定する。
【０００４】
このような処理によれば、複数の無線タグのうち特定の無線タグまでの距離を測定することができ、距離測定装置から特定の無線タグが付された製品までの距離を測定することができる。
【０００５】
無線タグ距離測定システムは、工場における製品管理の他、日用品、小物等の販売を行う小売店、イベント参加者の居場所を管理する必要があるイベント会場等に用いることができる。
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５０５０１８号公報
【特許文献２】特表２００５−５１３６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の無線タグ距離測定システムでは、距離測定装置からの距離が等しい無線タグが複数ある場合、これらの無線タグからそれぞれ送信された応答パルス信号が時間的に重なって距離測定装置で受信される。このとき、複数の応答パルス信号が互いに干渉し、各無線タグまでの距離を測定することが困難となるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、無線タグ距離測定システムにおいて、複数の無線タグからそれぞれ送信される応答信号の干渉を回避し、距離測定装置からの距離が等しい複数の無線タグまでの距離を測定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無線送受信によって目標物距離測定を行う距離測定装置の目標物となる無線タグであって、到来した信号を受信する無線受信手段と、前記無線受信手段が受信した信号に含まれる信号のうち、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づいて拡散処理が施された信号に逆拡散処理を施し、逆拡散信号を出力する相関処理手段と、前記逆拡散信号を送信する無線送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、目標物距離測定を行うための距離測定信号を送信する無線送信部と、前記距離測定信号の送信後に到来した到来信号を受信する無線受信部と、前記距離測定信号の送信タイミングと前記到来信号の受信タイミングとに基づいて、目標物とする無線タグまでの距離を算出する距離算出部と、を備える無線タグ距離測定装置であって、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理によって拡散信号を生成する拡散処理部を備え、前記無線送信部は、前記拡散信号を前記距離測定信号として送信し、前記無線受信部は、前記拡散信号に対して前記無線タグによって逆拡散処理が施された逆拡散信号を前記到来信号として受信し、前記距離算出部は、前記拡散信号が送信されてから前記逆拡散信号が受信されるまでの時間に基づいて、前記無線タグまでの距離を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、無線送受信によって目標物距離測定を行う距離測定装置の目標物となる無線タグであって、到来した信号を受信する無線受信手段と、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理によって、前記無線受信手段が受信した信号に対して拡散処理を施し、拡散信号を出力する相関処理手段と、前記拡散信号を送信する無線送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、目標物距離測定を行うための距離測定信号を送信する無線送信部と、前記距離測定信号の送信後に到来した到来信号を受信する無線受信部と、前記距離測定信号の送信タイミングと前記到来信号の受信タイミングとに基づいて、目標物とする無線タグまでの距離を算出する距離算出部と、を備える無線タグ距離測定装置であって、前記到来信号に含まれる信号のうち、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理が施された信号に対し逆拡散処理を施し、逆拡散信号を生成する逆拡散部を備え、前記距離測定信号が送信されてから前記逆拡散信号を生成する元となった信号が受信されるまでの時間に基づいて、前記無線タグまでの距離を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る無線タグ距離測定装置によれば、複数の無線タグからそれぞれ送信される応答信号の干渉を回避し、無線タグ距離測定装置からの距離が等しい複数の無線タグまでの距離を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に本発明の第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す。このシステムは、無線タグ距離測定装置１０Ａが、無線信号の送受信によって距離測定対象の無線タグまでの距離を測定するものである。無線タグ１２−１〜１２−４には、固有のＰＮ符号（ＰＮはＰｓｅｕｄｏ Ｎｏｉｓｅの略である。）が割り当てられている。図１では、無線タグ１２−１〜１２−４に対し、固有のＰＮ符号として、それぞれ「０１００１・・・」、「１００１１・・・」、「０１１１１・・・」、および「１０００１・・・」が割り当てられている例を示している。無線タグ距離測定装置１０Ａは、距離測定対象とする無線タグをＰＮ符号によって特定する。
【００１５】
一般に、ＰＮ符号は１および０による擬似雑音パターンを示す。ＰＮ符号の値「１」および「０」に対し信号値「１」および「−１」をそれぞれ対応付けることで、ＰＮ符号のパターンで値が変化するＰＮ信号を生成することができる。このようなＰＮ信号と処理対象信号との畳み込み演算を行う拡散処理を行うと、処理対象信号の時間長はＰＮ信号の時間長に応じて拡散される。このような拡散信号に対しては、拡散処理に用いられたＰＮ信号との畳み込み演算を行う逆拡散処理を施すことで元の信号を再現することができる。また、互いに異なるＰＮ符号によって拡散処理が施された複数の拡散信号を足し合わせた信号からは、逆拡散処理によって元の信号を抽出することができる。本発明の実施形態に係る無線タグ距離測定システムは、このようなＰＮ符号の直交性を利用するものである。
【００１６】
距離測定対象とする無線タグまでの距離を測定する際には、無線タグ距離測定装置１０Ａはパルス変調信号を送信する。パルス変調信号は、矩形単発パルス信号等のパルス信号を正弦波信号に乗じたものである。各無線タグは、無線タグ距離測定装置１０Ａから送信されたパルス変調信号を受信する。そして、自らに固有に割り当てられたＰＮ符号によってパルス変調信号に拡散処理を施し、拡散処理後の信号を拡散パルス変調信号として送信する。
【００１７】
無線タグ距離測定装置１０Ａは、拡散パルス変調信号を受信すると、距離測定対象とする無線タグの固有割り当てＰＮ符号によって、拡散パルス変調信号に対し逆拡散処理を施し、復元パルス変調信号を生成する。無線タグ距離測定装置１０Ａは、パルス変調信号を送信してから復元パルス変調信号が生成されるまでの時間に基づいて、距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。
【００１８】
このような処理を実行するための無線タグ距離測定装置１０Ａの構成を図２に示す。パルス変調信号生成部１４は、パルス変調信号を生成し無線送信部１６および距離算出部２８に出力する。無線送信部１６は、パルス変調信号を無線信号に変換し、測定装置アンテナ１８を介して送信する。パルス変調信号生成部１４から距離算出部２８に出力されたパルス変調信号は、後述のように、無線タグまでの距離の測定に用いられる。
【００１９】
無線タグ距離測定装置１０Ａから送信されたパルス変調信号は各無線タグで受信される。図３（ａ）に無線タグ１２の構成を示す。無線タグアンテナ３２で受信されたパルス変調信号は、分波器３４に入力される。分波器３４はパルス変調信号を相関処理デバイス３６に入力する。分波器３４は、サーキュレータ、方向性結合器等を用いて構成することができる。
【００２０】
無線タグ１２の相関処理デバイス３６には、無線タグ１２に固有に割り当てられたＰＮ符号によって、入力信号に対して拡散処理を施し出力するものを用いる。このようなデバイスとしては、ＳＡＷデバイス、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）マッチドフィルタ、ディジタルマッチドフィルタ等を用いることができる。ＳＡＷデバイスには電源電力を供給する必要があるもの（ＳＡＷコンボルバ等）と、電源電力を供給する必要がないものとがある。電源電力を供給する必要がないＳＡＷデバイスを用いた場合には、無線タグ１２に電力供給源を搭載する必要がなくなる。
【００２１】
また、ディジタルマッチドフィルタ、ＳＡＷコンボルバ等は、拡散処理を行う際のＰＮ符号を任意に設定することができる。この場合の構成を図３（ｂ）に示す。ここでは、ディジタルマッチドフィルタ３６Ａを用いた場合を示している。ＳＡＷコンボルバを用いる場合には、ディジタルマッチドフィルタ３６ＡをＳＡＷコンボルバに置き換えた構成とすればよい。無線タグ１２には、ＰＮ符号を記憶するＰＮ符号記憶部３８およびＰＮ符号設定回路４０を設ける。ＰＮ符号記憶部３８には、複数の異なるＰＮ符号を予め記憶させておく。ＰＮ符号設定回路４０は、ＰＮ符号記憶部３８からＰＮ符号を読み込み、そのＰＮ符号に基づいてディジタルマッチドフィルタ３６Ａが処理を実行するよう、ディジタルマッチドフィルタ３６Ａの動作状態を設定する。また、ＰＮ符号記憶部３８およびＰＮ符号設定回路４０を設ける代わりに、無線タグ１２の外部の装置によって、ディジタルマッチドフィルタ３６ＡにＰＮ符号を設定する構成としてもよい。ディジタルマッチドフィルタ３６Ａを用いる無線タグ１２の構成によれば、異なるＰＮ符号が与えられた複数の無線タグ１２に対し、ハードウエアを共通化することができる。
【００２２】
相関処理デバイス３６は、分波器３４から入力されたパルス変調信号に対し、無線タグ１２の固有割り当てＰＮ符号によって拡散処理を施して拡散パルス変調信号を生成し、分波器３４に出力する。分波器３４は、拡散パルス変調信号を無線タグアンテナ３２に出力する。無線タグアンテナ３２からは拡散パルス変調信号が送信される。
【００２３】
このような構成によって、無線タグ１２は、無線タグ距離測定装置１０Ａから送信されたパルス変調信号を受信し、無線タグ１２の固有割り当てＰＮ符号によって拡散処理を施した拡散パルス変調信号を送信する。
【００２４】
次に、無線タグ距離測定装置１０Ａが、各無線タグから送信された拡散パルス変調信号に対して実行する処理について説明する。無線受信部２０は、各無線タグから送信された拡散パルス変調信号を測定装置アンテナ１８を介して受信し、所定の信号レベルとなるまで増幅して逆拡散処理部２２に出力する。
【００２５】
ＰＮ符号記憶部２４には、無線タグ距離測定システムで用いられる無線タグの固有割り当てＰＮ符号が記憶されている。符号選択部２６は、ユーザの操作または別に設けられた装置等によって距離測定対象の無線タグが指定されると、指定された無線タグの固有割り当てＰＮ符号をＰＮ符号記憶部２４から読み込む。そして、読み込んだＰＮ符号に基づいてＰＮ信号を生成し逆拡散処理部２２に出力する。
【００２６】
逆拡散処理部２２は、無線受信部２０から出力された拡散パルス変調信号に、符号選択部２６から出力されたＰＮ信号による畳み込み演算を施し、演算結果を距離算出部２８に出力する。
【００２７】
無線受信部２０から出力された信号に、距離測定対象の無線タグの固有割り当てＰＮ符号によって拡散処理が施された拡散パルス変調信号が含まれる場合、逆拡散処理部２２からは、パルス変調信号生成部１４から出力されたパルス変調信号と同様の時間波形を有する復元パルス変調信号が出力される。
【００２８】
距離算出部２８は、パルス変調信号生成部１４からパルス変調信号が出力されたタイミングと、逆拡散処理部２２から復元パルス変調信号が出力されたタイミングとの差を測定する。そして、測定したタイミング差に基づいて、測定装置アンテナ１８と無線タグとの間の往復伝播時間を求め、往復伝播時間と無線信号の伝播速度とに基づいて無線タグまでの距離を算出する。距離算出部２８は、距離算出結果を表示部３０に出力する。表示部３０は距離算出結果を表示する。
【００２９】
距離算出部２８は、往復伝播時間を算出するときは、信号がパルス変調信号生成部１４から出力されてから測定装置アンテナ１８から送信されるまでの遅延時間、ならびに、信号が測定装置アンテナ１８で受信されてから逆拡散処理部２２から出力されるまでの遅延時間をタイミング差から減算する。これによって、測定装置アンテナ１８の位置を基準とした無線タグまでの距離を算出することができる。これらの遅延時間は、無線タグ距離測定装置１０Ａに固有であり、予め設計の段階で求めておくことができる。また、パルス変調信号と復元パルス変調信号とのタイミング差を、これらの信号の立ち上がりタイミングの他、各信号の被変調正弦波の位相差を用いて測定することで、算出される距離の精度を高くすることができる。
【００３０】
このようなシステム構成によれば、距離測定対象とする無線タグを指定し、無線タグ距離測定装置１０Ａから指定した無線タグまでの距離を測定することができる。例えば、図１に示すＰＮ符号割り当てにおいて、距離測定対象として無線タグ１２−２を指定した場合、逆拡散処理部２２には無線タグ１２−２の固有割り当てＰＮ符号「１００１１・・・」に基づくＰＮ信号が出力される。これによって、逆拡散処理部２２からは、無線タグ１２−１〜１２−４からそれぞれ送信された拡散パルス変調信号のうち、ＰＮ符号「１００１１・・・」によって拡散処理が施された無線タグ１２−２から送信された拡散パルス変調信号に基づく復元パルス変調信号が出力される。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ａは、無線タグ１２−２までの距離を算出することができる。
【００３１】
無線タグ距離測定装置１０Ａからの距離の差異が小さい複数の無線タグがある場合、これらの無線タグから送信された拡散パルス変調信号は、時間的に重なって無線タグ距離測定装置１０Ａで受信される。このような場合であっても、本実施形態に係る無線タグ距離測定装置１０Ａによれば、上述のＰＮ符号の直交性により、距離測定対象の無線タグから送信された拡散パルス変調信号に基づいて復元パルス変調信号が生成される。したがって、複数の無線タグからそれぞれ送信される拡散パルス変調信号が干渉することがなく、距離測定対象の無線タグまでの距離を測定することができる。
【００３２】
次に、本発明に係る第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムについて説明する。図４に第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す。図１と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグ距離測定装置１０Ａがパルス変調信号を送信し、各無線タグが拡散パルス変調信号を送信する。これに対し、第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグ距離測定装置１０Ｂが距離測定対象に対応した拡散パルス変調信号を送信し、距離測定対象の無線タグが復元パルス変調信号、すなわち、拡散処理が施されていないパルス変調信号を送信する。
【００３３】
無線タグ距離測定装置１０Ｂは、距離測定対象の無線タグの固有割り当てＰＮ符号によって、パルス変調信号に対して拡散処理を施し、拡散パルス変調信号を送信する。拡散パルス変調信号を受信した複数の無線タグのうち、拡散パルス変調信号の拡散処理に用いられたＰＮ符号と自らの固有割り当てＰＮ符号とが一致する無線タグは、受信した拡散パルス変調信号に対して逆拡散処理を施した復元パルス変調信号を送信する。
【００３４】
無線タグ距離測定装置１０Ｂは、復元パルス変調信号を受信すると、拡散パルス変調信号を送信してから復元パルス変調信号が受信されるまでの時間に基づいて、距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。
【００３５】
このような処理を実行するための無線タグ距離測定装置１０Ｂの構成を図５に示す。図２に示す無線タグ距離測定装置１０Ａの構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
パルス変調信号生成部１４は、パルス変調信号を生成し拡散処理部４２および距離算出部２８に出力する。符号選択部２６は、ユーザの操作または別に設けられた装置等によって距離測定対象の無線タグが指定されると、指定された無線タグの固有割り当てＰＮ符号をＰＮ符号記憶部２４から読み込む。そして、読み込んだＰＮ符号に基づいてＰＮ信号を生成し拡散処理部４２に出力する。拡散処理部４２は、符号選択部２６から出力されたＰＮ信号によってパルス変調信号に対し拡散処理を施した拡散パルス変調信号を、無線送信部１６に出力する。無線送信部１６は、拡散パルス変調信号を無線信号に変換し、測定装置アンテナ１８を介して送信する。
【００３７】
無線タグ距離測定装置１０Ｂから送信された拡散パルス変調信号は各無線タグで受信される。無線タグとしては、図２に示す第１の実施形態に係る無線タグ１２と同一のもの、すなわち、図３（ａ）または（ｂ）に示したものを用いることができる。無線タグアンテナ３２で受信された拡散パルス変調信号は分波器３４に入力される。分波器３４は拡散パルス変調信号を相関処理デバイス３６に入力する。
【００３８】
上記では、相関処理デバイス３６には、無線タグ１２に固有に割り当てられたＰＮ符号によって、入力信号に対して拡散処理を施し出力するものを用いる点について説明した。このような相関処理デバイス３６に、固有割り当てＰＮ符号による拡散処理が施された信号が入力されると、逆拡散処理が施された拡散処理前の信号が出力される。
【００３９】
相関処理デバイス３６は、固有割り当てＰＮ符号によって拡散処理が施された拡散パルス変調信号が分波器３４から出力されると、その拡散パルス変調信号に対して逆拡散処理を施して復元パルス変調信号を生成し、分波器３４に出力する。分波器３４は、復元パルス変調信号を無線タグアンテナ３２に出力する。無線タグアンテナ３２からは復元パルス変調信号が送信される。
【００４０】
このような構成によって、拡散パルス変調信号を受信した複数の無線タグのうち、拡散パルス変調信号の拡散処理に用いられたＰＮ符号と自らの固有割り当てＰＮ符号とが一致する無線タグは、受信した拡散パルス変調信号に対し逆拡散処理を施した復元パルス変調信号を送信する。
【００４１】
次に、無線タグ距離測定装置１０Ｂが、無線タグから送信された復元パルス変調信号に対して実行する処理について説明する。無線受信部２０は、無線タグから送信された復元パルス変調信号を測定装置アンテナ１８を介して受信し、所定の信号レベルとなるまで増幅して距離算出部２８に出力する。
【００４２】
距離算出部２８は、パルス変調信号生成部１４からパルス変調信号が出力されたタイミングと、無線受信部２０から復元パルス変調信号が出力されたタイミングとの差を測定する。そして、測定したタイミング差に基づいて、測定装置アンテナ１８と無線タグとの間の往復伝播時間を求め、往復伝播時間と無線信号の伝播速度とに基づいて距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。距離算出部２８は、距離算出結果を表示部３０に出力する。表示部３０は距離算出結果を表示する。
【００４３】
距離算出部２８は、往復伝播時間を算出するときは、信号がパルス変調信号生成部１４から出力されてから、測定装置アンテナ１８から送信されるまでの遅延時間、ならびに、信号が測定装置アンテナ１８で受信されてから、無線受信部２０から出力されるまでの遅延時間をタイミング差から減算する。これによって、測定装置アンテナ１８の位置を基準とした無線タグまでの距離を算出することができる。これらの遅延時間は、無線タグ距離測定装置１０Ｂに固有であり、予め設計の段階で求めておくことができる。また、パルス変調信号と復元パルス変調信号とのタイミング差を、これらの信号の立ち上がりタイミングの他、各信号の被変調正弦波の位相差を用いて測定することで、算出される距離の精度を高くすることができる。
【００４４】
このようなシステム構成によれば、距離測定対象とする無線タグを指定し、無線タグ距離測定装置１０Ｂから指定した無線タグまでの距離を測定することができる。例えば、図４に示される符号割り当てにおいて、距離測定対象として無線タグ１２−２を指定した場合、拡散処理部４２には無線タグ１２−２の固有割り当てＰＮ符号「１００１１・・・」に基づくＰＮ信号が出力される。これによって、無線タグ距離測定装置１０Ｂからは、無線タグ１２−２のＰＮ符号「１００１１・・・」によって拡散処理が施された拡散パルス変調信号が送信される。そして、拡散パルス変調信号を受信した無線タグ１２−１〜１２−４のうち、固有割り当てＰＮ符号「１００１１・・・」と同一の固有割り当てＰＮ符号が割り当てられた無線タグ１２−２が、復元パルス変調信号を送信する。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ｂは、無線タグ１２−２までの距離を算出することができる。
【００４５】
本実施形態に係る無線タグ距離測定システムによれば、上述のＰＮ符号の直交性により、距離測定対象の無線タグのみが逆拡散処理を行い復元パルス変調信号を送信する。そして、距離測定対象でない無線タグからは復元パルス変調信号は送信されない。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ｂからの距離の差異が小さい複数の無線タグがある場合であっても、複数の無線タグからそれぞれ送信される信号が干渉することがなく、距離測定対象の無線タグまでの距離を算出することができる。
【００４６】
上記のように、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂの距離算出部２８は、復元パルス変調信号に基づいて距離測定対象の無線タグまでの距離を算出する。距離算出部２８が距離算出を行うためには、復元パルス変調信号の信号レベルが所定値を超える必要がある。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂの測定可能最大距離は、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂが送信する信号のレベルを大きくすることで長くすることができる。ところが、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂの無線送信部１６は、その飽和レベルを超えるレベルの信号を送信することができない。したがって、測定可能最大距離は、無線送信部１６の送信飽和レベルに依存するといえる。
【００４７】
ここで、第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグ距離測定装置１０Ａが、パルス変調信号を送信し各無線タグが拡散パルス変調信号を送信する。そして、無線タグ距離測定装置１０Ａは、無線タグから送信された拡散パルス変調信号を逆拡散した復元パルス変調信号を用いて無線タグまでの距離を算出する。一方、第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグ距離測定装置１０Ｂが、拡散パルス変調信号を送信し距離測定対処の無線タグが復元パルス変調信号を送信する。そして、無線タグ距離測定装置１０Ｂは、受信した復元パルス変調信号を用いて無線タグまでの距離を算出する。
【００４８】
無線タグ距離測定装置１０Ａおよび１０Ｂの各無線送信部１６の送信飽和レベルが同一であり、無線タグ距離測定装置１０Ａおよび１０Ｂが送信飽和レベルの信号を送信した場合、距離算出部２８が距離算出に用いる復元パルス変調信号のレベルは、無線タグ距離測定装置１０Ｂの方が大きい。その理由は、無線タグ距離測定装置１０Ｂの距離測定対象の無線タグが、受信した拡散パルス変調信号を逆拡散した復元パルス変調信号を無線タグ距離測定装置１０Ｂに向けて送信するため、拡散利得分だけ無線タグが送信する信号のレベルが大きくなるからである。
【００４９】
したがって、無線タグ距離測定装置の送信飽和レベルが同一であるという条件の下では、第２の実施形態の方が第１の実施形態よりも測定可能最大距離が長いといえる。また、測定可能最大距離が同一となるようシステムを設計した場合には、第２の実施形態の無線タグ距離測定装置１０Ｂの無線送信部１６の規模を小さくすることができる。
【００５０】
また、無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂの測定可能最大距離は、無線受信部２０の雑音指数を小さくし、増幅利得を大きくすることで長くすることができる。ここで、第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、各無線タグから無線タグ距離測定装置１０Ａに向かう信号に対して拡散処理が施されている。したがって、無線タグ距離測定装置１０Ａの無線受信部２０は、雑音指数が小さく増幅利得が大きいことが望まれる。一方、第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムでは、無線タグから無線タグ距離測定装置１０Ｂに向かう信号は、無線タグにおいて逆拡散処理が施されている。したがって、拡散利得が得られる分、無線タグ距離測定装置１０Ｂでの受信信号レベルが大きくなる。そのため、無線タグ距離測定装置１０Ｂの無線受信部２０には、無線タグ距離測定装置１０Ａの無線受信部２０に要求される程良好な雑音指数特性および増幅利得特性が要求されない。これによって、第２の実施形態は第１の実施形態に比して無線受信部２０の設計が容易となり、無線タグ距離測定装置１０Ｂの測定可能最大距離を長くすることが容易となる。
【００５１】
次に、無線タグ距離測定システムを応用した無線タグ測位システムについて図６を参照して説明する。無線タグ測位システムは、複数の無線タグ距離測定装置１０を配置することにより無線タグの位置を測定するものである。図６は４台の無線タグ距離測定装置１０を配置した例を示す。無線タグ距離測定装置１０としては、上述の第１または第２の実施形態に係る無線タグ距離測定装置１０Ａまたは１０Ｂを用いることができる。
【００５２】
情報処理装置４４は、距離測定対象の無線タグを指定する指定情報を各無線タグ距離測定装置１０の符号選択部２６に出力する。各無線タグ距離測定装置１０の符号選択部２６は、指定情報によって指定された無線タグの固有割り当てＰＮ符号をＰＮ符号記憶部２４から読み込む。そして、読み込んだＰＮ符号に基づいてＰＮ信号を生成し、逆拡散処理部２２または拡散処理部４２に出力する。各無線タグ距離測定装置１０は、符号選択部２６から出力されたＰＮ信号に基づく処理を実行する。これによって、各無線タグ距離測定装置１０の距離算出部２８は、情報処理装置４４によって指定された無線タグまでの距離を算出し、情報処理装置４４に出力する。
【００５３】
情報処理装置４４には、各無線タグ距離測定装置１０が設置されている位置を示す設置位置情報が記憶されている。情報処理装置４４は、各無線タグ距離測定装置１０から出力された距離算出結果と、各無線タグ距離測定装置１０の設置位置情報とに基づいて、指定した無線タグの位置を求める。
【００５４】
無線タグの位置は次のようにして求めることができる。情報処理装置４４は、各無線タグ距離測定装置１０について、無線タグ距離測定装置１０の位置を中心とし、算出距離を半径の長さとする算出距離球面４６を表す式を求める。情報処理装置４４は、各無線タグ距離測定装置１０について求められた算出距離球面４６が交わる交点４８の位置を無線タグ１２の位置として算出する。
【００５５】
無線タグ距離測定装置１０を平面上に配置し、その平面上にある無線タグの位置を測定する場合には、同一直線上にない３台以上の無線タグ距離測定装置１０を配置すれば、１点の交点４８を求めることができ、これを無線タグの位置として求めることができる。また、３次元空間で無線タグの位置を測定する場合には、同一平面上にない４台以上の無線タグ距離測定装置１０を配置すればよい。
【００５６】
本発明の第１または第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムを応用した無線タグ測位システムは、工場における製品管理、日用品、小物等の販売を行う小売店、イベント参加者の居場所を管理する必要があるイベント会場等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る無線タグ距離測定装置の構成を示す図である。
【図３】無線タグの構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る無線タグ距離測定システムの構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る無線タグ距離測定装置の構成を示す図である。
【図６】無線タグ測位システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 無線タグ距離測定装置、１２，１２−１〜１２−４ 無線タグ、１４ パルス変調信号生成部、１６ 無線送信部、１８ 測定装置アンテナ、２０ 無線受信部、２２ 逆拡散処理部、２４ ＰＮ符号記憶部、２６ 符号選択部、２８ 距離算出部、３０ 表示部、３２ 無線タグアンテナ、３４ 分波器、３６ 相関処理デバイス、３６Ａ ディジタルマッチドフィルタ、３８ ＰＮ符号記憶部、４０ ＰＮ符号設定回路、４２ 拡散処理部、４４ 情報処理装置、４６ 算出距離球面、４８ 交点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送受信によって目標物距離測定を行う距離測定装置の目標物となる無線タグであって、
到来した信号を受信する無線受信手段と、
前記無線受信手段が受信した信号に含まれる信号のうち、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づいて拡散処理が施された信号に逆拡散処理を施し、逆拡散信号を出力する相関処理手段と、
前記逆拡散信号を送信する無線送信手段と、
を備えることを特徴とする無線タグ。
【請求項２】
目標物距離測定を行うための距離測定信号を送信する無線送信部と、
前記距離測定信号の送信後に到来した到来信号を受信する無線受信部と、
前記距離測定信号の送信タイミングと前記到来信号の受信タイミングとに基づいて、目標物とする無線タグまでの距離を算出する距離算出部と、
を備える無線タグ距離測定装置であって、
前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理によって拡散信号を生成する拡散処理部を備え、
前記無線送信部は、
前記拡散信号を前記距離測定信号として送信し、
前記無線受信部は、
前記拡散信号に対して前記無線タグによって逆拡散処理が施された逆拡散信号を前記到来信号として受信し、
前記距離算出部は、
前記拡散信号が送信されてから前記逆拡散信号が受信されるまでの時間に基づいて、前記無線タグまでの距離を算出することを特徴とする無線タグ距離測定装置。
【請求項３】
無線送受信によって目標物距離測定を行う距離測定装置の目標物となる無線タグであって、
到来した信号を受信する無線受信手段と、
前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理によって、前記無線受信手段が受信した信号に対して拡散処理を施し、拡散信号を出力する相関処理手段と、
前記拡散信号を送信する無線送信手段と、
を備えることを特徴とする無線タグ。
【請求項４】
目標物距離測定を行うための距離測定信号を送信する無線送信部と、
前記距離測定信号の送信後に到来した到来信号を受信する無線受信部と、
前記距離測定信号の送信タイミングと前記到来信号の受信タイミングとに基づいて、目標物とする無線タグまでの距離を算出する距離算出部と、
を備える無線タグ距離測定装置であって、
前記到来信号に含まれる信号のうち、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理が施された信号に対し逆拡散処理を施し、逆拡散信号を生成する逆拡散部を備え、
前記距離測定信号が送信されてから前記逆拡散信号を生成する元となった信号が受信されるまでの時間に基づいて、前記無線タグまでの距離を算出することを特徴とする無線タグ距離測定装置。
【請求項１】
無線送受信によって目標物距離測定を行う距離測定装置の目標物となる無線タグであって、
到来した信号を受信する無線受信手段と、
前記無線受信手段が受信した信号に含まれる信号のうち、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づいて拡散処理が施された信号に逆拡散処理を施し、逆拡散信号を出力する相関処理手段と、
前記逆拡散信号を送信する無線送信手段と、
を備えることを特徴とする無線タグ。
【請求項２】
目標物距離測定を行うための距離測定信号を送信する無線送信部と、
前記距離測定信号の送信後に到来した到来信号を受信する無線受信部と、
前記距離測定信号の送信タイミングと前記到来信号の受信タイミングとに基づいて、目標物とする無線タグまでの距離を算出する距離算出部と、
を備える無線タグ距離測定装置であって、
前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理によって拡散信号を生成する拡散処理部を備え、
前記無線送信部は、
前記拡散信号を前記距離測定信号として送信し、
前記無線受信部は、
前記拡散信号に対して前記無線タグによって逆拡散処理が施された逆拡散信号を前記到来信号として受信し、
前記距離算出部は、
前記拡散信号が送信されてから前記逆拡散信号が受信されるまでの時間に基づいて、前記無線タグまでの距離を算出することを特徴とする無線タグ距離測定装置。
【請求項３】
無線送受信によって目標物距離測定を行う距離測定装置の目標物となる無線タグであって、
到来した信号を受信する無線受信手段と、
前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理によって、前記無線受信手段が受信した信号に対して拡散処理を施し、拡散信号を出力する相関処理手段と、
前記拡散信号を送信する無線送信手段と、
を備えることを特徴とする無線タグ。
【請求項４】
目標物距離測定を行うための距離測定信号を送信する無線送信部と、
前記距離測定信号の送信後に到来した到来信号を受信する無線受信部と、
前記距離測定信号の送信タイミングと前記到来信号の受信タイミングとに基づいて、目標物とする無線タグまでの距離を算出する距離算出部と、
を備える無線タグ距離測定装置であって、
前記到来信号に含まれる信号のうち、前記無線タグの固有割り当てＰＮ符号に基づく拡散処理が施された信号に対し逆拡散処理を施し、逆拡散信号を生成する逆拡散部を備え、
前記距離測定信号が送信されてから前記逆拡散信号を生成する元となった信号が受信されるまでの時間に基づいて、前記無線タグまでの距離を算出することを特徴とする無線タグ距離測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１７４９７１（Ｐ２００９−１７４９７１Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３２７４（Ｐ２００８−１３２７４）
【出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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