無線タグ探索方法および装置
【課題】
無線タグの位置の探索を支援する。
【解決手段】
無線タグの位置を探索する際に、無線装置は無線タグに対してＩＤ番号の送信を要求する。無線タグが送信した電磁波を受信した無線装置は、電磁波の受信強度と、無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式に基づいて、無線装置から無線タグまでの距離や方向を推定し、その推定位置を無線タグのＩＤ番号と関連付けて表示する。複数回の探索により無線タグの位置を特定するため、無線装置の向きを指示し、各探索で推定された推定位置の重なりを表示する。
無線タグの位置の探索を支援する。
【解決手段】
無線タグの位置を探索する際に、無線装置は無線タグに対してＩＤ番号の送信を要求する。無線タグが送信した電磁波を受信した無線装置は、電磁波の受信強度と、無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式に基づいて、無線装置から無線タグまでの距離や方向を推定し、その推定位置を無線タグのＩＤ番号と関連付けて表示する。複数回の探索により無線タグの位置を特定するため、無線装置の向きを指示し、各探索で推定された推定位置の重なりを表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末と無線タグの間で電磁波を送受信することにより、無線タグの位置を探索する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
倉庫で所望の在庫品を探す場合など、多数の物体の中から特定の物体の位置を探索するために、無線タグを物体に取り付け、探索者が持つ無線端末と無線タグとの間で電磁波を送受信することにより無線タグが取り付けられた物体の位置を探索する場合がある。このような無線タグの探索を行うシステムとしては、例えば、特開平２００４−３５４３５１号公報に記載の電波発信器探索装置が知られている。この電波発信器探索装置は、RFIDタグを探索するときに、ＲＦＩＤタグの位置を知るための手掛かりとなる情報をユーザーに対して提示するものであり、電波発信器探索装置が、受信アンテナの方向を変えながら
ＲＦＩＤタグの発信する電磁波の電波強度を検出し、電波強度の差分値を計算し、電波強度の極大値を検知すると、検知したことを表示するものであった。
【０００３】
【特許文献１】特開平２００４−３５４３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特開平２００４−３５４３５１号公報に記載されている電波発信器探索装置では、ユーザーが電波発信器探索装置の方向を変化させることによりＲＦＩＤタグから受信する電波強度が変化し、ＲＦＩＤタグの探索に必要な電波強度の差分情報や前記差分情報の変化情報を得る。すなわち、電波発信器探索装置を受信状態（測定状態）にしたままアンテナを移動させ（スキャン）、移動によって時々刻々変化する受信電波強度の時間差分を測定し、受信電波強度が極大値になった方向を検出して表示する。しかし、受信電波強度が極大値になった方向を検出するためには、アンテナの方向を変化させながらスキャンしている間、ＲＦＩＤタグから電磁波が連続放出される状態になるため、他の電波発信器探索装置や無線機器と電波干渉する可能性がある。また、スキャンしている間、電波発信器探索装置は電磁波を連続して受信している状態になるため、消費電力が大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、電波干渉が少なく、消費電力を小さくできる無線タグ探索方法および装置により無線タグの位置の探索を支援することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を達成するために、本発明の無線タグ探索装置は、探索装置からの電磁波に対して自分のＩＤ番号を電磁波に変換して送信する無線タグが送信した電磁波をアンテナで受信して、受信した電磁波から無線タグのＩＤ番号を識別し、無線タグの位置の推定処理を行う無線装置とからなる。無線装置は、無線タグが送信した電磁波を受信して識別した結果などを表示する表示装置を備え、無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式から無線タグの位置を推定する位置推定処理部を備えている。
【０００７】
無線タグが送信した電磁波を受信した無線装置は、電磁波の受信強度と、無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式に基づいて、位置推定処理部により無線装置から無線タグまでの距離や方向を推定し、その推定位置を無線タグのＩＤ番号と関連付けて表示装置に表示する。そして、無線タグからの電磁波の受信強度が小さく、無線タグのＩＤ番号が識別できない場合は、位置推定処理部で推定した無線タグの推定位置のみを表示し、無線タグのＩＤ番号を識別可能な電磁波の受信強度が確保可能と推定される無線装置の位置の候補を表示する。
【０００８】
また、受信電波強度の測定時には無線装置は方向を変化させず静止状態であり、その状態で電磁波を受信し、電波受信強度データが１個得られ、前記電波受信強度データと受信電波強度とアンテナ指向性を使用して、無線タグの存在する可能性のある範囲を計算し表示する。また、前記無線タグの存在する可能性のある範囲の絞込みを行うため、無線装置の向きを指示し、別の方向においても電波受信強度データを取り、無線タグの存在する可能性のある範囲を計算し、前に計算した範囲との重複範囲を計算し表示する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性に基づき、無線タグが送信した電磁波を無線装置が受信した際の受信強度から無線タグの位置を推定して推定位置を表示することにより、無線タグの位置の探索を支援することが可能である。
【００１０】
そして、無線タグの位置が特定できない場合でも、無線タグのＩＤ番号を識別可能な電磁波の受信強度が確保可能と推定される無線装置の位置などの候補の表示を行うことにより、無線タグの位置の探索を支援することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
まず、第１の実施形態について説明する。図１に、第１実施形態に係る無線タグによる探索システムの構成を示す。図１において、物体２００には無線タグ２が取り付けられている。各無線タグ２は個々を識別可能なＩＤ番号が記憶されており、自無線タグのＩＤ番号を電磁波に変換し、自発的あるいは無線装置１からの指示により電磁波を送信する。また、無線装置１は、無線タグ２が送信した電磁波をアンテナで受信して、無線タグの識別手段であるＩＤ番号を受信した電磁波から識別して、無線タグの位置の推定処理を行う。
【００１３】
図１５に無線タグ２の構成を示す。無線タグ２は、ＩＤ番号などの情報を記憶しておく無線タグ記憶装置２１４と、無線タグ記憶装置２１４に記憶されている情報をベースバンド信号に変換する無線タグ送信データ生成装置２１５と、無線タグ送信データ生成装置
２１５で生成したベースバンド信号を高周波信号に変換し、無線タグアンテナ２１１を介して電磁波として送信する無線タグ無線送信装置２１７から構成される。送信される高周波信号は、例えば、周波数変調波や位相変調波などである。さらに、無線タグ２を構成する各装置に電源を供給する無線タグ電源供給装置２１６を有する。無線タグ電源供給装置２１６は、例えば、蓄電池や太陽電池などを用いる。
【００１４】
また、図１６には、無線装置１から送信指示を受信した時に電磁波を送信する機能を有する無線タグ２の構成を示す。無線タグ２は、無線装置１から送信された電磁波を無線タグアンテナ２１１を介して受信する。無線タグ無線送受信装置２１８は、アンテナ２１１で受信した電磁波から得られた高周波信号を復調してベースバンド信号を取り出す。無線タグ受信データ抽出装置２１２は、復調されたベースバンド信号から受信データを抽出する。この受信データは、例えば、無線装置１からの送信指示を表す数値列である。またこの数値列は、例えば、送信すべき無線タグのＩＤ番号などである。無線タグ送信判定装置２１３は、無線タグ受信データ抽出装置２１２が出力する送信指示が、自無線タグへ出された指示か否かを判定する。例えば、無線タグ受信データ抽出装置２１２が出力した数値列が、無線タグ記憶装置２１４に記憶されている自無線タグを表すＩＤ番号であるか否かを判定する。この無線タグ送信判定装置２１３による判定結果から、送信指示を受信したことが判明した場合は、無線タグ送信判定装置２１３は無線タグ送信データ生成装置215へ送信指示を出す。無線タグ送信データ生成装置２１５は、無線タグ記憶装置２１４に記憶されている情報をベースバンド信号に変換する。無線タグ無線送受信装置２１８は、このベースバンド信号を高周波信号に変調し、無線タグアンテナ２１１を介して電磁波として送信する。さらに、無線タグ２を構成する各装置に電源を供給する無線タグ電源供給装置２１６を有する。
【００１５】
このような無線タグを用いることにより、無線タグの位置を探索する際に送信される電波電力を測定する一瞬しか無線タグから電磁波が出ないため、他の無線装置や他の無線機器との電波干渉を回避することが可能である。また、無線タグの電波送信時間が短いため、電子回路の消費電力の低減が可能である。
【００１６】
無線装置１は、主に無線タグ２が送信した電磁波を受信して解析処理する処理装置１０と、無線タグ２との間で電磁波を送受信するアンテナ１１と、無線タグ２が送信した電磁波を受信して解析処理した結果などを表示する表示装置１２から構成される。また、無線装置１は、テンキーなどの入力装置１５を装備してもよい。
【００１７】
図１１に処理装置１０の構成を示す。無線受信装置１０６は、アンテナ１１で受信した電磁波から得られた高周波信号を復調してベースバンド信号を取り出す。復調する高周波信号は、例えば、周波数変調波や位相変調波などである。受信データ抽出装置１０２は、復調して得られたベースバンド信号から受信データを抽出する。この受信データは、例えば、無線タグのＩＤ番号などの無線タグの状態を表す数値列である。計算処理装置１０３は、無線受信装置１０６が出力する受信電波強度信号を取り込み、無線装置１と無線タグ２の距離ｄを後述する計算式に基づき計算し、計算結果を記憶する。ここで受信電波強度信号とは、例えば、ＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Identifier）信号などである。また計算処理装置１０３は、受信データ抽出装置１０２が抽出した受信データと計算された距離ｄを関連付けて記憶してもよい。表示装置１２は、計算処理装置１０３が計算して記憶した計算結果を表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示装置である。入力装置１５は、テンキーなどのキーボードでもよいし、液晶タッチパネルでもよい。
【００１８】
また、図１２では、無線タグに電磁波を送信させるための指示を送信する機能を有する処理装置１０の構成を示す。図１２において、受信データ抽出装置１０２，計算処理装置１０３，表示装置１２，記憶装置１０９の機能は図１１の場合と同様であるが、さらに、電磁波を送信させる無線タグを指定するために、探索対象とする無線タグのＩＤ番号などを入力装置１５から入力する。そして、入力装置１５から入力された情報をベースバンド信号に変換する送信データ生成装置１０５を有し、送信データ生成装置１０５で生成したベースバンド信号を高周波信号に変換し、アンテナ１１を介して電磁波として送信する無線送受信装置１０７を有する。なお、電磁波を受信する時の無線送受信装置１０７は、無線受信装置１０６を同様の動作を行う。
【００１９】
ここで、計算処理装置１０３の構成を図１３に示す。計算処理装置１０３は、数値演算を行う演算装置１０３１，計算式に基づき計算された距離ｄ等の演算結果を記憶する記憶装置１０３２，受信データ抽出装置１０２から出力されたデータを一時的に保持する受信データ用レジスタ装置１０３３，無線受信装置１０６あるいは無線送受信装置１０７が出力した受信電波強度信号を一時的に保持する受信電波強度用レジスタ装置１０３４，計算結果を表示装置１２へ出力するために計算結果を一時的に保持する表示装置インタフェース１０３５，入力装置１５からの入力データを取り込む入力装置インタフェース１０３７、そしてこれら各装置間を接続するシステムバス１０３６から構成される。
【００２０】
計算処理装置１０３には、アンテナ１１の受信特性１１０と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性２０と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式が記憶装置１０３２に記憶されている。
【００２１】
なお、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性２０に関しては、取り付けられる可能性のある物体毎に、予め測定あるいはシミュレーションにより数値化して記憶装置１０３２に記憶させておき、探索対象の無線タグ２が取り付けられている物体を入力することにより、対応する送信特性２０を使用可能にできるようにしておく。
【００２２】
また、アンテナ１１の受信特性１１０と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性２０は、例えば図１のように表され、アンテナ１１の受信特性１１０では、正面からの角度θｒの方向の利得がＧｒであることを表し、無線タグの送信特性２０では、正面からの角度θｔの方向の利得がＧｔであることを表している。
【００２３】
図２の表１３はアンテナ１１の受信特性１１０、すなわちθｒとＧｒの対応関係を数値化した例であり、記憶装置１０３２の内部では表１３のような形式で記憶されている。同様にして、無線タグの送信特性２０、すなわちθｔとＧｔの対応関係を数値化したものも、取り付ける物体２００の種類毎に作成し、記憶装置１０３２の中で表１３のような形式で記憶されている。なお、図２ではθｔとＧｔの対応関係を２次元的に表現しているが、３次元的に表現してもよい。
【００２４】
また、記憶装置１０３２に記憶されている、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式としては、例えば、無線装置１の受信電磁波強度をＰｒ、無線タグ２の送信電磁波強度をＰｔ、伝搬距離をｄ、電磁波の波長をλとすると、
Ｐｒ＝（Ｇｒ・Ｇｔ・Ｐｔ）／ (４πｄ／λ)2 …（式１）
となる。
【００２５】
さて、以下の説明では、便宜的に無線装置１をアンテナ１１の受信特性１１０で表し、その位置を受信特性１１０の中心点で表し、無線タグ２をその送信特性２０で表し、その位置を送信特性２０の中心点で表すことにする。
【００２６】
図１では、無線装置１と物体２００に取り付けられた無線タグ２がｄの距離で、お互いに向かい合って位置している場合を示している。
【００２７】
この時、無線装置１と無線タグ２の距離ｄは、式１を用いて、
ｄ＝（λ／４π）(Ｇｒ・Ｇｔ・Ｐｔ／Ｐｒ)1/2 …（式２）
と表される。
【００２８】
無線装置１と無線タグ２が図１のような位置関係の場合には、無線タグ２が送信した電磁波を無線装置１が受信できるため、記憶している図２に示す受信特性や送信特性を用いて、θｒとθｔの組合せ、すなわちＧｒとＧｔの組合せから式２を用いて無線装置１と無線タグ２の距離ｄの値の範囲を計算可能であり、計算した値ｄを用いて無線タグ２の存在位置を推定することができる。
【００２９】
ここで、式２に基づき無線装置１と無線タグ２の距離ｄの値の範囲を計算する存在位置推定処理９０００の手順を図１４に示す。
【００３０】
ここでは説明を簡単にするため、探知機と無線タグは同一水平面内にあるとし、探知機の受信電波強度をＰｒ、無線タグの送信電力をＰｔ、波長をλとすると、探知機と無線タグ間の距離ｄで減衰する電磁波の減衰量Ｌ＝ (４πｄ／λ)2 となり、無線タグが発する電磁波の波長はほぼ一定、また無線タグの送信出力はほぼ一定であると考えると、λ，
Ｐｔは定数と見なせることになる。しかし、１回の測定でＰｒのある値が求まり、探知機に対する無線タグの方向θｒの値を決めても、無線タグの向きが分からないためθｔはあらゆる方向を向いている可能性がある。そこで、「今回の測定で、もしθｒが０°でかつ探知機に対し１°の方向を向いていたとしたら（θｔが１°だったとしたら）ｄはいくらになるか」を求める。次に、「今回の測定で、もしθｒが０°でかつ探知機に対し２°の方向を向いていたとしたら（θｔが２°だったとしたら）ｄはいくらになるか」を求める。このようにしてθｒが０°とした時のθｔの振れ幅分のｄを計算する。
【００３１】
次にθｒを１°としたときのθｔの振れ幅分のｄを計算する。以下、同様にして、θｒの想定値を少しずつ変化させながら、θｒが−１８０°〜１８０°場合のそれぞれについて、θｔに関して−１８０°〜１８０°の範囲でｄを計算する。こうして求めたｄの値を探知機の位置を中心に推定される存在位置をプロットする。
【００３２】
上述の方法は、計算する角度の分解能(１°ずつ計算するか、５°ずつ計算するか、等)により、当然ながらその結果の精度が変わり、θｒやθｔの変化分を何度おきに計算するかは要求精度に依存する。また、計算処理量の削減のため、３次元的空間内で計算すべき処理を２次元平面に縮退させて計算すると、やはりその結果の精度は落ちる。どの程度精度が落ちるかは、指向性パターンの形状に依存する。
【００３３】
そこで、存在位置推定処理９０００ではまず、θｒを０°に初期化（９００１）する。そしてθｔを変化させて距離ｄをそれぞれのθｔについて計算するため、θｔを０°に初期化（９００２）する。次に、図２に示した表１３のアンテナ１１の受信特性１１０、すなわちθｒとＧｒの対応関係と、図示されていない無線タグの送信特性２０、すなわち
θｔとＧｔの対応関係から、Ｇｒ（θｒ），Ｇｔ（θｔ）を求め、無線装置１で受信した無線タグ２の受信電磁波強度Ｐｒと、予め設定されていた無線タグ２の送信電磁波強度
Ｐｔ及び、電磁波の波長をλの値から、前述の式２を用いて距離ｄ（θｒ，θｔ）を計算する（９００３）。この計算結果である距離ｄをθｒ，θｔの値と対応付けて記憶装置
１０３２に格納する（９００４）。そしてθｔについて３６０°分計算したかどうかをチェックし（６００５）、まだであればθｔの値を変化分（図に示した例では１°）増やして（９００６）、距離ｄの計算に戻る。一方、θｔについて３６０°分計算し終えた場合は、θｒについて３６０°分計算したかどうかをチェックし（６００７）、まだであれば
θｒの値を変化分(図に示した例では１°)増やして(９００８)、θｔの初期化処理に戻る。また、θｒについて３６０°分計算し終えた場合は、θｒ，θｔの値と対応付けられた距離ｄの値、即ち無線タグが存在する可能性のある場所をｄ＝０を原点としてθｒについて平面上にプロットすることにより、無線タグの推定存在位置の領域を求める(９００９)。
【００３４】
上記の方法により推定した無線タグ２の存在位置は無線装置１の表示装置１２に表示される。図３にその表示例１２１を示す。図３では、現在位置を示す点１２１１つまりｄ＝０の地点を基準に、無線タグ２の推定存在位置１２１２とその無線タグ２のＩＤ番号を関連付けて表示している。さらに、無線タグ２の推定存在位置１２１２と現在位置１２１１との間の推定距離１２１３を関連付けて表示している。距離ｄは、各θｒに対しθｔが変化した場合の最大値と最小値の間で幅を持った値となるため、推定距離１２１３は、例えば上記で求めた推定存在位置１２１２における距離ｄの平均値あるいは最大値とすればよい。
【００３５】
さらに、無線装置１が複数の無線タグ２から電磁波を受信した場合は、各無線タグ２について距離ｄを計算し、図４に示すように、各推定存在位置とＩＤ番号を関連付けて表示してもよい。図４の表示１２２では、現在位置を示す点１２２１を基準に、無線タグ２の推定存在位置１２２２とその無線タグ２のＩＤ番号を関連付けて表示している。このとき、図３と同様に、現在位置を各無線タグ２の推定存在位置との間の距離を関連付けて表示してもよいし、表示画面に基準となる距離を表す図形１２２３を描き、この図形内に現在位置１２２１と各無線タグ２の推定存在位置１２２２の相互の位置関係を表示してもよい。
【００３６】
また、現在位置と無線タグ２の間の距離が大きく、無線タグ２からの電磁波は受信できるが、受信強度が弱過ぎてＩＤ番号が認識できない場合もある。このような場合は図５に示すように、無線タグ２の推定存在位置１２３２を表示し、ＩＤ番号が認識できなかった旨の表示を行う。さらに、ＩＤ番号が認識可能な位置までの推定移動距離ｄ′を計算し、図６に示すように、無線装置１の使用者に対して推定移動距離ｄ′以上の距離を移動して再度探索することをアドバイスする内容を表示１２３４する。
【００３７】
推定移動距離ｄ′の求め方を以下に示す。
【００３８】
無線装置１が無線タグのＩＤ番号を認識可能な最小の電磁波受信強度をＰｒmin として、そのときの推定距離をｄmax とすると、式２を用いて、
ｄmax ＝（λ／４π）(Ｇｒ・Ｇｔ・Ｐｔ／Ｐｒmin)1/2 …（式３）
と表される。Ｐｒmin の値は予め測定しておくことが出来るため、考えられうるθｒと
θｔの組合せ、すなわち考えられうるＧｒとＧｔの組合せから式３を用いてｄmax を計算可能である。この時、存在位置推定処理９０００のフローにおける距離ｄを計算する処理
９００３において、測定した電磁波受信強度Ｐｒの代わりに予め求めておいたＰｒmin の値を用いて距離ｄmax を計算すればよい。そして実際に測定した電磁波受信強度Ｐｒから求めた距離ｄとＰｒmin の値を用いた距離ｄmaxから、
ｄ′＝ｄ−ｄmax …（式４）
を計算する。なお、ｄ′はある程度幅を持った値となるため、表示する際は例えば平均値あるいは最大値とする。
【００３９】
なお、無線装置１において無線タグ２からの電磁波が受信できないか、あるいは電磁波が微弱なため認識できない場合は、存在位置推定処理９０００を実行することが出来ないため、無線タグ２を検出できなかった旨を表示する。
【００４０】
以上により、無線タグの位置を推定してその推定存在位置を表示し、また、無線タグの位置が確認できない場合でも、無線タグのＩＤ番号を識別可能な電磁波の受信強度が確保可能と推定される無線装置の位置の候補の表示を行うことにより、無線タグの位置の探索を支援することが可能となる。
【００４１】
また、受信電波電力を測定する一瞬しか無線タグから電磁波が出ないため、他の無線装置や他の無線機器との電波干渉を回避することが可能である。
【００４２】
また、無線装置の電波受信時間が短いため、電子回路の消費電力の低減が可能である。
【００４３】
ところで、上述の実施例１は、特定の識別番号の無線タグ２の探索にも利用できる。すなわち、探索する前に、探索したい無線タグ２の識別番号を、無線装置１の入力装置１５から入力し、無線装置１は、前記識別番号を持たない無線タグ２は無視し、前記識別番号を持つ無線タグ２に関してのみ、実施例１に示した探索を行えばよい。
【実施例２】
【００４４】
次に、第２の実施形態について説明する。
【００４５】
上述の第１の実施形態では、図３や図４の例のように、無線タグ２の推定存在位置が１点ではなく、ある面積を持つ領域として表示される場合がある。このとき、無線タグ２の存在密度が小さければ、所望の無線タグ２の特定が可能であるが、無線タグ２の存在密度が大きい場合、表示された領域の内部に複数の無線タグ２が存在し、所望の無線タグ２の特定が困難な場合がある。
【００４６】
そこで、図７に示すように、アンテナ１１の向きあるいは無線装置１自体の向きを回転させて再度探索し、複数の探索結果を合成して、領域の重複した部分を無線タグ２の推定存在位置として表示する。アンテナ１１の向きを回転させる方向としては、例えば、推定存在位置の左端あるいは右端の方向を選ぶ方法がある。すなわち、図１０に示すように、推定存在位置の左端と現在のアンテナ１１の向きのなす角度をθ１、推定存在位置の右端と現在のアンテナ１１の向きのなす角度をθ２として、第２回目の探索ではアンテナ１１の向きを左へ角度θ１回転させ、さらに探索をする場合は右へ角度（θ１＋θ２）回転させる。
【００４７】
まず、第１回目の探索後、図７に示すように推定存在位置１２５２を表示し、使用者に対して推定存在位置の絞込みを行うか否かを問う（１２５４）。使用者が絞込みを希望した場合は、アンテナ１１を回転する方向と角度を指示する（１２５５）。図７では、回転方向を左、角度をθ１として指示している。
【００４８】
利用者が指示された方向へアンテナを回転後に第２回目の探索を行うと、図８に示すように、新たに得た推定存在位置１２５６と前回得た推定存在位置１２５２の重複領域1257を表示し、使用者に対して推定存在位置の絞込みを行うか否かを利用者に問う(１２５４)。使用者が絞込みを希望した場合は、アンテナ１１を回転する方向と角度を再度指示する（１２５５）。図８では、絞り込まれた推定存在位置の左端が第１回目の探索における推定存在位置１２５２と同じであるため、回転方向を右、回転角度を（θ１＋θ２）として指示している。
【００４９】
この新たな指示に従い、利用者がアンテナを回転後に第３回目の探索を行い、図９に示すように、新たに得た推定存在位置１２５８と第１回目および第２回目に得た推定存在位置１２５２および１２５６の重複領域１２５９を表示し、使用者に対して推定存在位置の絞込みを行うか否かを問う（１２５４）。
【００５０】
これ以後、使用者による絞込みが終了するまで探索を繰り返す。更なる絞込みを行うか否かは、使用者が判断すればよく、使用者が要求する推定精度に応じて探索回数を増加していけばよい。なお、アンテナ１１を回転する方向と角度は、例えば、第３回目までの探索で絞り込んだ推定存在位置の左端あるいは右端の方向選ぶ方法がある。また、角度１°ずつ探索してもよい。また、アンテナ１１を回転する方向や角度を使用者自身が入力することにより指定してもよい。
【００５１】
絞り込み処理のフローを、図１７を用いて説明する。まず最初の測定を行い、測定対象とする無線タグからの電磁波が受信できなければ（９０１）、無線タグが検出できなかった旨を表示し（９０４）、処理が終了する。最初の測定で無線タグからの電磁波が受信された場合、その測定結果から存在位置推定処理９０００と同様の処理を行い推定存在位置を求め、この推定存在位置を重複領域の初期値とする（９０２）。ユーザーが更に推定存在位置の絞り込みを希望するか確認し（９０３）、希望しなければ処理が終了する。
【００５２】
存在推定位置の絞り込みを希望する場合には、重複領域の左端にアンテナ１１を向けた測定を促して測定を行い新たに推定存在位置を求める（９０５）。重複領域と新たな測定により求めた推定存在位置が重複するか調べ（９０６）、重複領域と推定存在位置とで重複したエリアが存在すれば、この重複するエリアを新たな重複領域とする（９０７）。そして、ユーザーが更に推定存在位置の絞り込みを希望するか再び確認する（９０３）。
【００５３】
一方、重複領域と推定存在位置とで重複した新たな重複領域が存在しないときは、更なる測定を行うため重複領域の右端にアンテナを向けた測定を促して測定を行い推定存在位置を求める（９０８）。ここで重複領域と今回の測定により求めた推定存在位置が重複するか調べ（９０９）、重複領域と推定存在位置とで重複するエリアが存在しないときは、これ以上絞り込みが出来ないことを表示（９１０）して処理が終了する。また、重複領域と推定存在位置とで重複したエリアが存在すれば、この重複するエリアを新たな重複領域とする（９０７）処理へ移る。
【００５４】
このように、新たな重複領域が存在すればその左端を狙い、重複領域が無ければ重複領域の右端にアンテナを向けて測定を試みる、という処理を繰り返すことにより推定存在位置が絞り込まれてゆく。なお、アンテナ１１を左に振っても右に振っても新たな重複領域が求まらない場合は、その時点で測定は終了する。
【００５５】
以上のように、複数の探索結果を合成することにより、無線タグの推定存在位置の絞込みが可能となる。また、上記の処理手順では、処理９０５で重複領域の左端にアンテナを向けるように指示していたが、重複領域と前回の測定方向との間を２等分する方向を新たなアンテナの方向として指示するようにしても良い。あるいは、前回の測定方向からアンテナ１１の受信特性がピークの半分になる半値角の半分の各区度だけ左に向けた方向を新たなアンテナの向きとして指示するようにしても良い。なお、右にアンテナを向ける場合も同様である。更には、上記処理手順では左端の探索を優先していたが、逆に右端の探索を優先させても良い。
【００５６】
ところで、上述の実施例２は、特定の識別番号の無線タグ２の探索にも利用できる。すなわち、探索する前に、探索したい無線タグ２の識別番号を、無線装置１の入力装置１５から入力し、無線装置１は、前記識別番号を持たない無線タグ２は無視し、前記識別番号を持つ無線タグ２に関してのみ、実施例２に示した探索を行えばよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
在庫品管理や生産管理，物流管理などに適用される無線識別システムにおいて本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る無線タグによる探索システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る送受信特性を示す表である。
【図３】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る推定存在位置を絞り込む際のアンテナの向きを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る無線装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る無線装置の他の構成を示すブロック図である
【図１３】本発明の実施形態に係る計算処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る計算手順を示すフローである。
【図１５】本発明の実施形態に係る無線タグの構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る無線タグの他の構成を示すブロック図である。
【図１７】重複領域のｓ絞り込み処理を示すフローである。
【符号の説明】
【００５９】
１…無線装置、２…無線タグ、１０…処理装置、１１…アンテナ、１２…表示装置、
１３…アンテナ１１の受信特性１１０を数値化した表、１５…入力装置、２０…無線タグ２の送信特性、１０２…受信データ抽出装置、１０３…計算処理装置、１０５…送信データ生成装置、１０６…無線受信装置、１０７…無線送受信装置、１１０…無線装置１のアンテナ１１の受信特性、２００…探索対象の物体、２１１…無線タグのアンテナ、２１２…無線タグ受信データ抽出装置、２１３…無線タグ送信判定装置、２１４…無線タグ記憶装置、２１５…無線タグ送信データ生成装置、２１６…無線タグ電源供給装置、２１７…無線タグ無線送信装置、２１８…無線タグ無線送受信装置、１０３１…演算装置、1032…記憶装置、１０３３…受信データ用レジスタ装置、１０３４…受信電波強度用レジスタ装置、１０３５…表示装置インタフェース、１０３６…システムバス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末と無線タグの間で電磁波を送受信することにより、無線タグの位置を探索する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
倉庫で所望の在庫品を探す場合など、多数の物体の中から特定の物体の位置を探索するために、無線タグを物体に取り付け、探索者が持つ無線端末と無線タグとの間で電磁波を送受信することにより無線タグが取り付けられた物体の位置を探索する場合がある。このような無線タグの探索を行うシステムとしては、例えば、特開平２００４−３５４３５１号公報に記載の電波発信器探索装置が知られている。この電波発信器探索装置は、RFIDタグを探索するときに、ＲＦＩＤタグの位置を知るための手掛かりとなる情報をユーザーに対して提示するものであり、電波発信器探索装置が、受信アンテナの方向を変えながら
ＲＦＩＤタグの発信する電磁波の電波強度を検出し、電波強度の差分値を計算し、電波強度の極大値を検知すると、検知したことを表示するものであった。
【０００３】
【特許文献１】特開平２００４−３５４３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特開平２００４−３５４３５１号公報に記載されている電波発信器探索装置では、ユーザーが電波発信器探索装置の方向を変化させることによりＲＦＩＤタグから受信する電波強度が変化し、ＲＦＩＤタグの探索に必要な電波強度の差分情報や前記差分情報の変化情報を得る。すなわち、電波発信器探索装置を受信状態（測定状態）にしたままアンテナを移動させ（スキャン）、移動によって時々刻々変化する受信電波強度の時間差分を測定し、受信電波強度が極大値になった方向を検出して表示する。しかし、受信電波強度が極大値になった方向を検出するためには、アンテナの方向を変化させながらスキャンしている間、ＲＦＩＤタグから電磁波が連続放出される状態になるため、他の電波発信器探索装置や無線機器と電波干渉する可能性がある。また、スキャンしている間、電波発信器探索装置は電磁波を連続して受信している状態になるため、消費電力が大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、電波干渉が少なく、消費電力を小さくできる無線タグ探索方法および装置により無線タグの位置の探索を支援することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を達成するために、本発明の無線タグ探索装置は、探索装置からの電磁波に対して自分のＩＤ番号を電磁波に変換して送信する無線タグが送信した電磁波をアンテナで受信して、受信した電磁波から無線タグのＩＤ番号を識別し、無線タグの位置の推定処理を行う無線装置とからなる。無線装置は、無線タグが送信した電磁波を受信して識別した結果などを表示する表示装置を備え、無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式から無線タグの位置を推定する位置推定処理部を備えている。
【０００７】
無線タグが送信した電磁波を受信した無線装置は、電磁波の受信強度と、無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式に基づいて、位置推定処理部により無線装置から無線タグまでの距離や方向を推定し、その推定位置を無線タグのＩＤ番号と関連付けて表示装置に表示する。そして、無線タグからの電磁波の受信強度が小さく、無線タグのＩＤ番号が識別できない場合は、位置推定処理部で推定した無線タグの推定位置のみを表示し、無線タグのＩＤ番号を識別可能な電磁波の受信強度が確保可能と推定される無線装置の位置の候補を表示する。
【０００８】
また、受信電波強度の測定時には無線装置は方向を変化させず静止状態であり、その状態で電磁波を受信し、電波受信強度データが１個得られ、前記電波受信強度データと受信電波強度とアンテナ指向性を使用して、無線タグの存在する可能性のある範囲を計算し表示する。また、前記無線タグの存在する可能性のある範囲の絞込みを行うため、無線装置の向きを指示し、別の方向においても電波受信強度データを取り、無線タグの存在する可能性のある範囲を計算し、前に計算した範囲との重複範囲を計算し表示する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性に基づき、無線タグが送信した電磁波を無線装置が受信した際の受信強度から無線タグの位置を推定して推定位置を表示することにより、無線タグの位置の探索を支援することが可能である。
【００１０】
そして、無線タグの位置が特定できない場合でも、無線タグのＩＤ番号を識別可能な電磁波の受信強度が確保可能と推定される無線装置の位置などの候補の表示を行うことにより、無線タグの位置の探索を支援することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
まず、第１の実施形態について説明する。図１に、第１実施形態に係る無線タグによる探索システムの構成を示す。図１において、物体２００には無線タグ２が取り付けられている。各無線タグ２は個々を識別可能なＩＤ番号が記憶されており、自無線タグのＩＤ番号を電磁波に変換し、自発的あるいは無線装置１からの指示により電磁波を送信する。また、無線装置１は、無線タグ２が送信した電磁波をアンテナで受信して、無線タグの識別手段であるＩＤ番号を受信した電磁波から識別して、無線タグの位置の推定処理を行う。
【００１３】
図１５に無線タグ２の構成を示す。無線タグ２は、ＩＤ番号などの情報を記憶しておく無線タグ記憶装置２１４と、無線タグ記憶装置２１４に記憶されている情報をベースバンド信号に変換する無線タグ送信データ生成装置２１５と、無線タグ送信データ生成装置
２１５で生成したベースバンド信号を高周波信号に変換し、無線タグアンテナ２１１を介して電磁波として送信する無線タグ無線送信装置２１７から構成される。送信される高周波信号は、例えば、周波数変調波や位相変調波などである。さらに、無線タグ２を構成する各装置に電源を供給する無線タグ電源供給装置２１６を有する。無線タグ電源供給装置２１６は、例えば、蓄電池や太陽電池などを用いる。
【００１４】
また、図１６には、無線装置１から送信指示を受信した時に電磁波を送信する機能を有する無線タグ２の構成を示す。無線タグ２は、無線装置１から送信された電磁波を無線タグアンテナ２１１を介して受信する。無線タグ無線送受信装置２１８は、アンテナ２１１で受信した電磁波から得られた高周波信号を復調してベースバンド信号を取り出す。無線タグ受信データ抽出装置２１２は、復調されたベースバンド信号から受信データを抽出する。この受信データは、例えば、無線装置１からの送信指示を表す数値列である。またこの数値列は、例えば、送信すべき無線タグのＩＤ番号などである。無線タグ送信判定装置２１３は、無線タグ受信データ抽出装置２１２が出力する送信指示が、自無線タグへ出された指示か否かを判定する。例えば、無線タグ受信データ抽出装置２１２が出力した数値列が、無線タグ記憶装置２１４に記憶されている自無線タグを表すＩＤ番号であるか否かを判定する。この無線タグ送信判定装置２１３による判定結果から、送信指示を受信したことが判明した場合は、無線タグ送信判定装置２１３は無線タグ送信データ生成装置215へ送信指示を出す。無線タグ送信データ生成装置２１５は、無線タグ記憶装置２１４に記憶されている情報をベースバンド信号に変換する。無線タグ無線送受信装置２１８は、このベースバンド信号を高周波信号に変調し、無線タグアンテナ２１１を介して電磁波として送信する。さらに、無線タグ２を構成する各装置に電源を供給する無線タグ電源供給装置２１６を有する。
【００１５】
このような無線タグを用いることにより、無線タグの位置を探索する際に送信される電波電力を測定する一瞬しか無線タグから電磁波が出ないため、他の無線装置や他の無線機器との電波干渉を回避することが可能である。また、無線タグの電波送信時間が短いため、電子回路の消費電力の低減が可能である。
【００１６】
無線装置１は、主に無線タグ２が送信した電磁波を受信して解析処理する処理装置１０と、無線タグ２との間で電磁波を送受信するアンテナ１１と、無線タグ２が送信した電磁波を受信して解析処理した結果などを表示する表示装置１２から構成される。また、無線装置１は、テンキーなどの入力装置１５を装備してもよい。
【００１７】
図１１に処理装置１０の構成を示す。無線受信装置１０６は、アンテナ１１で受信した電磁波から得られた高周波信号を復調してベースバンド信号を取り出す。復調する高周波信号は、例えば、周波数変調波や位相変調波などである。受信データ抽出装置１０２は、復調して得られたベースバンド信号から受信データを抽出する。この受信データは、例えば、無線タグのＩＤ番号などの無線タグの状態を表す数値列である。計算処理装置１０３は、無線受信装置１０６が出力する受信電波強度信号を取り込み、無線装置１と無線タグ２の距離ｄを後述する計算式に基づき計算し、計算結果を記憶する。ここで受信電波強度信号とは、例えば、ＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Identifier）信号などである。また計算処理装置１０３は、受信データ抽出装置１０２が抽出した受信データと計算された距離ｄを関連付けて記憶してもよい。表示装置１２は、計算処理装置１０３が計算して記憶した計算結果を表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示装置である。入力装置１５は、テンキーなどのキーボードでもよいし、液晶タッチパネルでもよい。
【００１８】
また、図１２では、無線タグに電磁波を送信させるための指示を送信する機能を有する処理装置１０の構成を示す。図１２において、受信データ抽出装置１０２，計算処理装置１０３，表示装置１２，記憶装置１０９の機能は図１１の場合と同様であるが、さらに、電磁波を送信させる無線タグを指定するために、探索対象とする無線タグのＩＤ番号などを入力装置１５から入力する。そして、入力装置１５から入力された情報をベースバンド信号に変換する送信データ生成装置１０５を有し、送信データ生成装置１０５で生成したベースバンド信号を高周波信号に変換し、アンテナ１１を介して電磁波として送信する無線送受信装置１０７を有する。なお、電磁波を受信する時の無線送受信装置１０７は、無線受信装置１０６を同様の動作を行う。
【００１９】
ここで、計算処理装置１０３の構成を図１３に示す。計算処理装置１０３は、数値演算を行う演算装置１０３１，計算式に基づき計算された距離ｄ等の演算結果を記憶する記憶装置１０３２，受信データ抽出装置１０２から出力されたデータを一時的に保持する受信データ用レジスタ装置１０３３，無線受信装置１０６あるいは無線送受信装置１０７が出力した受信電波強度信号を一時的に保持する受信電波強度用レジスタ装置１０３４，計算結果を表示装置１２へ出力するために計算結果を一時的に保持する表示装置インタフェース１０３５，入力装置１５からの入力データを取り込む入力装置インタフェース１０３７、そしてこれら各装置間を接続するシステムバス１０３６から構成される。
【００２０】
計算処理装置１０３には、アンテナ１１の受信特性１１０と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性２０と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式が記憶装置１０３２に記憶されている。
【００２１】
なお、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性２０に関しては、取り付けられる可能性のある物体毎に、予め測定あるいはシミュレーションにより数値化して記憶装置１０３２に記憶させておき、探索対象の無線タグ２が取り付けられている物体を入力することにより、対応する送信特性２０を使用可能にできるようにしておく。
【００２２】
また、アンテナ１１の受信特性１１０と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性２０は、例えば図１のように表され、アンテナ１１の受信特性１１０では、正面からの角度θｒの方向の利得がＧｒであることを表し、無線タグの送信特性２０では、正面からの角度θｔの方向の利得がＧｔであることを表している。
【００２３】
図２の表１３はアンテナ１１の受信特性１１０、すなわちθｒとＧｒの対応関係を数値化した例であり、記憶装置１０３２の内部では表１３のような形式で記憶されている。同様にして、無線タグの送信特性２０、すなわちθｔとＧｔの対応関係を数値化したものも、取り付ける物体２００の種類毎に作成し、記憶装置１０３２の中で表１３のような形式で記憶されている。なお、図２ではθｔとＧｔの対応関係を２次元的に表現しているが、３次元的に表現してもよい。
【００２４】
また、記憶装置１０３２に記憶されている、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係を表す計算式としては、例えば、無線装置１の受信電磁波強度をＰｒ、無線タグ２の送信電磁波強度をＰｔ、伝搬距離をｄ、電磁波の波長をλとすると、
Ｐｒ＝（Ｇｒ・Ｇｔ・Ｐｔ）／ (４πｄ／λ)2 …（式１）
となる。
【００２５】
さて、以下の説明では、便宜的に無線装置１をアンテナ１１の受信特性１１０で表し、その位置を受信特性１１０の中心点で表し、無線タグ２をその送信特性２０で表し、その位置を送信特性２０の中心点で表すことにする。
【００２６】
図１では、無線装置１と物体２００に取り付けられた無線タグ２がｄの距離で、お互いに向かい合って位置している場合を示している。
【００２７】
この時、無線装置１と無線タグ２の距離ｄは、式１を用いて、
ｄ＝（λ／４π）(Ｇｒ・Ｇｔ・Ｐｔ／Ｐｒ)1/2 …（式２）
と表される。
【００２８】
無線装置１と無線タグ２が図１のような位置関係の場合には、無線タグ２が送信した電磁波を無線装置１が受信できるため、記憶している図２に示す受信特性や送信特性を用いて、θｒとθｔの組合せ、すなわちＧｒとＧｔの組合せから式２を用いて無線装置１と無線タグ２の距離ｄの値の範囲を計算可能であり、計算した値ｄを用いて無線タグ２の存在位置を推定することができる。
【００２９】
ここで、式２に基づき無線装置１と無線タグ２の距離ｄの値の範囲を計算する存在位置推定処理９０００の手順を図１４に示す。
【００３０】
ここでは説明を簡単にするため、探知機と無線タグは同一水平面内にあるとし、探知機の受信電波強度をＰｒ、無線タグの送信電力をＰｔ、波長をλとすると、探知機と無線タグ間の距離ｄで減衰する電磁波の減衰量Ｌ＝ (４πｄ／λ)2 となり、無線タグが発する電磁波の波長はほぼ一定、また無線タグの送信出力はほぼ一定であると考えると、λ，
Ｐｔは定数と見なせることになる。しかし、１回の測定でＰｒのある値が求まり、探知機に対する無線タグの方向θｒの値を決めても、無線タグの向きが分からないためθｔはあらゆる方向を向いている可能性がある。そこで、「今回の測定で、もしθｒが０°でかつ探知機に対し１°の方向を向いていたとしたら（θｔが１°だったとしたら）ｄはいくらになるか」を求める。次に、「今回の測定で、もしθｒが０°でかつ探知機に対し２°の方向を向いていたとしたら（θｔが２°だったとしたら）ｄはいくらになるか」を求める。このようにしてθｒが０°とした時のθｔの振れ幅分のｄを計算する。
【００３１】
次にθｒを１°としたときのθｔの振れ幅分のｄを計算する。以下、同様にして、θｒの想定値を少しずつ変化させながら、θｒが−１８０°〜１８０°場合のそれぞれについて、θｔに関して−１８０°〜１８０°の範囲でｄを計算する。こうして求めたｄの値を探知機の位置を中心に推定される存在位置をプロットする。
【００３２】
上述の方法は、計算する角度の分解能(１°ずつ計算するか、５°ずつ計算するか、等)により、当然ながらその結果の精度が変わり、θｒやθｔの変化分を何度おきに計算するかは要求精度に依存する。また、計算処理量の削減のため、３次元的空間内で計算すべき処理を２次元平面に縮退させて計算すると、やはりその結果の精度は落ちる。どの程度精度が落ちるかは、指向性パターンの形状に依存する。
【００３３】
そこで、存在位置推定処理９０００ではまず、θｒを０°に初期化（９００１）する。そしてθｔを変化させて距離ｄをそれぞれのθｔについて計算するため、θｔを０°に初期化（９００２）する。次に、図２に示した表１３のアンテナ１１の受信特性１１０、すなわちθｒとＧｒの対応関係と、図示されていない無線タグの送信特性２０、すなわち
θｔとＧｔの対応関係から、Ｇｒ（θｒ），Ｇｔ（θｔ）を求め、無線装置１で受信した無線タグ２の受信電磁波強度Ｐｒと、予め設定されていた無線タグ２の送信電磁波強度
Ｐｔ及び、電磁波の波長をλの値から、前述の式２を用いて距離ｄ（θｒ，θｔ）を計算する（９００３）。この計算結果である距離ｄをθｒ，θｔの値と対応付けて記憶装置
１０３２に格納する（９００４）。そしてθｔについて３６０°分計算したかどうかをチェックし（６００５）、まだであればθｔの値を変化分（図に示した例では１°）増やして（９００６）、距離ｄの計算に戻る。一方、θｔについて３６０°分計算し終えた場合は、θｒについて３６０°分計算したかどうかをチェックし（６００７）、まだであれば
θｒの値を変化分(図に示した例では１°)増やして(９００８)、θｔの初期化処理に戻る。また、θｒについて３６０°分計算し終えた場合は、θｒ，θｔの値と対応付けられた距離ｄの値、即ち無線タグが存在する可能性のある場所をｄ＝０を原点としてθｒについて平面上にプロットすることにより、無線タグの推定存在位置の領域を求める(９００９)。
【００３４】
上記の方法により推定した無線タグ２の存在位置は無線装置１の表示装置１２に表示される。図３にその表示例１２１を示す。図３では、現在位置を示す点１２１１つまりｄ＝０の地点を基準に、無線タグ２の推定存在位置１２１２とその無線タグ２のＩＤ番号を関連付けて表示している。さらに、無線タグ２の推定存在位置１２１２と現在位置１２１１との間の推定距離１２１３を関連付けて表示している。距離ｄは、各θｒに対しθｔが変化した場合の最大値と最小値の間で幅を持った値となるため、推定距離１２１３は、例えば上記で求めた推定存在位置１２１２における距離ｄの平均値あるいは最大値とすればよい。
【００３５】
さらに、無線装置１が複数の無線タグ２から電磁波を受信した場合は、各無線タグ２について距離ｄを計算し、図４に示すように、各推定存在位置とＩＤ番号を関連付けて表示してもよい。図４の表示１２２では、現在位置を示す点１２２１を基準に、無線タグ２の推定存在位置１２２２とその無線タグ２のＩＤ番号を関連付けて表示している。このとき、図３と同様に、現在位置を各無線タグ２の推定存在位置との間の距離を関連付けて表示してもよいし、表示画面に基準となる距離を表す図形１２２３を描き、この図形内に現在位置１２２１と各無線タグ２の推定存在位置１２２２の相互の位置関係を表示してもよい。
【００３６】
また、現在位置と無線タグ２の間の距離が大きく、無線タグ２からの電磁波は受信できるが、受信強度が弱過ぎてＩＤ番号が認識できない場合もある。このような場合は図５に示すように、無線タグ２の推定存在位置１２３２を表示し、ＩＤ番号が認識できなかった旨の表示を行う。さらに、ＩＤ番号が認識可能な位置までの推定移動距離ｄ′を計算し、図６に示すように、無線装置１の使用者に対して推定移動距離ｄ′以上の距離を移動して再度探索することをアドバイスする内容を表示１２３４する。
【００３７】
推定移動距離ｄ′の求め方を以下に示す。
【００３８】
無線装置１が無線タグのＩＤ番号を認識可能な最小の電磁波受信強度をＰｒmin として、そのときの推定距離をｄmax とすると、式２を用いて、
ｄmax ＝（λ／４π）(Ｇｒ・Ｇｔ・Ｐｔ／Ｐｒmin)1/2 …（式３）
と表される。Ｐｒmin の値は予め測定しておくことが出来るため、考えられうるθｒと
θｔの組合せ、すなわち考えられうるＧｒとＧｔの組合せから式３を用いてｄmax を計算可能である。この時、存在位置推定処理９０００のフローにおける距離ｄを計算する処理
９００３において、測定した電磁波受信強度Ｐｒの代わりに予め求めておいたＰｒmin の値を用いて距離ｄmax を計算すればよい。そして実際に測定した電磁波受信強度Ｐｒから求めた距離ｄとＰｒmin の値を用いた距離ｄmaxから、
ｄ′＝ｄ−ｄmax …（式４）
を計算する。なお、ｄ′はある程度幅を持った値となるため、表示する際は例えば平均値あるいは最大値とする。
【００３９】
なお、無線装置１において無線タグ２からの電磁波が受信できないか、あるいは電磁波が微弱なため認識できない場合は、存在位置推定処理９０００を実行することが出来ないため、無線タグ２を検出できなかった旨を表示する。
【００４０】
以上により、無線タグの位置を推定してその推定存在位置を表示し、また、無線タグの位置が確認できない場合でも、無線タグのＩＤ番号を識別可能な電磁波の受信強度が確保可能と推定される無線装置の位置の候補の表示を行うことにより、無線タグの位置の探索を支援することが可能となる。
【００４１】
また、受信電波電力を測定する一瞬しか無線タグから電磁波が出ないため、他の無線装置や他の無線機器との電波干渉を回避することが可能である。
【００４２】
また、無線装置の電波受信時間が短いため、電子回路の消費電力の低減が可能である。
【００４３】
ところで、上述の実施例１は、特定の識別番号の無線タグ２の探索にも利用できる。すなわち、探索する前に、探索したい無線タグ２の識別番号を、無線装置１の入力装置１５から入力し、無線装置１は、前記識別番号を持たない無線タグ２は無視し、前記識別番号を持つ無線タグ２に関してのみ、実施例１に示した探索を行えばよい。
【実施例２】
【００４４】
次に、第２の実施形態について説明する。
【００４５】
上述の第１の実施形態では、図３や図４の例のように、無線タグ２の推定存在位置が１点ではなく、ある面積を持つ領域として表示される場合がある。このとき、無線タグ２の存在密度が小さければ、所望の無線タグ２の特定が可能であるが、無線タグ２の存在密度が大きい場合、表示された領域の内部に複数の無線タグ２が存在し、所望の無線タグ２の特定が困難な場合がある。
【００４６】
そこで、図７に示すように、アンテナ１１の向きあるいは無線装置１自体の向きを回転させて再度探索し、複数の探索結果を合成して、領域の重複した部分を無線タグ２の推定存在位置として表示する。アンテナ１１の向きを回転させる方向としては、例えば、推定存在位置の左端あるいは右端の方向を選ぶ方法がある。すなわち、図１０に示すように、推定存在位置の左端と現在のアンテナ１１の向きのなす角度をθ１、推定存在位置の右端と現在のアンテナ１１の向きのなす角度をθ２として、第２回目の探索ではアンテナ１１の向きを左へ角度θ１回転させ、さらに探索をする場合は右へ角度（θ１＋θ２）回転させる。
【００４７】
まず、第１回目の探索後、図７に示すように推定存在位置１２５２を表示し、使用者に対して推定存在位置の絞込みを行うか否かを問う（１２５４）。使用者が絞込みを希望した場合は、アンテナ１１を回転する方向と角度を指示する（１２５５）。図７では、回転方向を左、角度をθ１として指示している。
【００４８】
利用者が指示された方向へアンテナを回転後に第２回目の探索を行うと、図８に示すように、新たに得た推定存在位置１２５６と前回得た推定存在位置１２５２の重複領域1257を表示し、使用者に対して推定存在位置の絞込みを行うか否かを利用者に問う(１２５４)。使用者が絞込みを希望した場合は、アンテナ１１を回転する方向と角度を再度指示する（１２５５）。図８では、絞り込まれた推定存在位置の左端が第１回目の探索における推定存在位置１２５２と同じであるため、回転方向を右、回転角度を（θ１＋θ２）として指示している。
【００４９】
この新たな指示に従い、利用者がアンテナを回転後に第３回目の探索を行い、図９に示すように、新たに得た推定存在位置１２５８と第１回目および第２回目に得た推定存在位置１２５２および１２５６の重複領域１２５９を表示し、使用者に対して推定存在位置の絞込みを行うか否かを問う（１２５４）。
【００５０】
これ以後、使用者による絞込みが終了するまで探索を繰り返す。更なる絞込みを行うか否かは、使用者が判断すればよく、使用者が要求する推定精度に応じて探索回数を増加していけばよい。なお、アンテナ１１を回転する方向と角度は、例えば、第３回目までの探索で絞り込んだ推定存在位置の左端あるいは右端の方向選ぶ方法がある。また、角度１°ずつ探索してもよい。また、アンテナ１１を回転する方向や角度を使用者自身が入力することにより指定してもよい。
【００５１】
絞り込み処理のフローを、図１７を用いて説明する。まず最初の測定を行い、測定対象とする無線タグからの電磁波が受信できなければ（９０１）、無線タグが検出できなかった旨を表示し（９０４）、処理が終了する。最初の測定で無線タグからの電磁波が受信された場合、その測定結果から存在位置推定処理９０００と同様の処理を行い推定存在位置を求め、この推定存在位置を重複領域の初期値とする（９０２）。ユーザーが更に推定存在位置の絞り込みを希望するか確認し（９０３）、希望しなければ処理が終了する。
【００５２】
存在推定位置の絞り込みを希望する場合には、重複領域の左端にアンテナ１１を向けた測定を促して測定を行い新たに推定存在位置を求める（９０５）。重複領域と新たな測定により求めた推定存在位置が重複するか調べ（９０６）、重複領域と推定存在位置とで重複したエリアが存在すれば、この重複するエリアを新たな重複領域とする（９０７）。そして、ユーザーが更に推定存在位置の絞り込みを希望するか再び確認する（９０３）。
【００５３】
一方、重複領域と推定存在位置とで重複した新たな重複領域が存在しないときは、更なる測定を行うため重複領域の右端にアンテナを向けた測定を促して測定を行い推定存在位置を求める（９０８）。ここで重複領域と今回の測定により求めた推定存在位置が重複するか調べ（９０９）、重複領域と推定存在位置とで重複するエリアが存在しないときは、これ以上絞り込みが出来ないことを表示（９１０）して処理が終了する。また、重複領域と推定存在位置とで重複したエリアが存在すれば、この重複するエリアを新たな重複領域とする（９０７）処理へ移る。
【００５４】
このように、新たな重複領域が存在すればその左端を狙い、重複領域が無ければ重複領域の右端にアンテナを向けて測定を試みる、という処理を繰り返すことにより推定存在位置が絞り込まれてゆく。なお、アンテナ１１を左に振っても右に振っても新たな重複領域が求まらない場合は、その時点で測定は終了する。
【００５５】
以上のように、複数の探索結果を合成することにより、無線タグの推定存在位置の絞込みが可能となる。また、上記の処理手順では、処理９０５で重複領域の左端にアンテナを向けるように指示していたが、重複領域と前回の測定方向との間を２等分する方向を新たなアンテナの方向として指示するようにしても良い。あるいは、前回の測定方向からアンテナ１１の受信特性がピークの半分になる半値角の半分の各区度だけ左に向けた方向を新たなアンテナの向きとして指示するようにしても良い。なお、右にアンテナを向ける場合も同様である。更には、上記処理手順では左端の探索を優先していたが、逆に右端の探索を優先させても良い。
【００５６】
ところで、上述の実施例２は、特定の識別番号の無線タグ２の探索にも利用できる。すなわち、探索する前に、探索したい無線タグ２の識別番号を、無線装置１の入力装置１５から入力し、無線装置１は、前記識別番号を持たない無線タグ２は無視し、前記識別番号を持つ無線タグ２に関してのみ、実施例２に示した探索を行えばよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
在庫品管理や生産管理，物流管理などに適用される無線識別システムにおいて本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る無線タグによる探索システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る送受信特性を示す表である。
【図３】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る表示装置の表示例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る推定存在位置を絞り込む際のアンテナの向きを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る無線装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る無線装置の他の構成を示すブロック図である
【図１３】本発明の実施形態に係る計算処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る計算手順を示すフローである。
【図１５】本発明の実施形態に係る無線タグの構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る無線タグの他の構成を示すブロック図である。
【図１７】重複領域のｓ絞り込み処理を示すフローである。
【符号の説明】
【００５９】
１…無線装置、２…無線タグ、１０…処理装置、１１…アンテナ、１２…表示装置、
１３…アンテナ１１の受信特性１１０を数値化した表、１５…入力装置、２０…無線タグ２の送信特性、１０２…受信データ抽出装置、１０３…計算処理装置、１０５…送信データ生成装置、１０６…無線受信装置、１０７…無線送受信装置、１１０…無線装置１のアンテナ１１の受信特性、２００…探索対象の物体、２１１…無線タグのアンテナ、２１２…無線タグ受信データ抽出装置、２１３…無線タグ送信判定装置、２１４…無線タグ記憶装置、２１５…無線タグ送信データ生成装置、２１６…無線タグ電源供給装置、２１７…無線タグ無線送信装置、２１８…無線タグ無線送受信装置、１０３１…演算装置、1032…記憶装置、１０３３…受信データ用レジスタ装置、１０３４…受信電波強度用レジスタ装置、１０３５…表示装置インタフェース、１０３６…システムバス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別番号を電磁波に変換して送信する無線タグが送信した電磁波を受信するアンテナに接続された通信手段と、該通信手段で受信した無線タグからの電磁波から前記識別番号を識別する受信データ抽出手段を備えた無線タグ探索装置において、
前記アンテナの受信特性と、無線タグの送信特性を記憶した記憶装置と、
前記通信手段は受信した電磁波の受信強度を求め、受信データ抽出手段が抽出した識別番号毎に、前記受信強度と前記アンテナの受信特性と無線タグの送信特性に基づいて当該無線タグの距離と方向を推定し、推定した位置を無線タグの識別番号と関連付けて表示することを特徴とする無線タグ探索装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線タグ探索装置において、前記記憶装置が記憶している無線装置のアンテナの受信特性及び無線タグの送信特性と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係に基づき、無線タグの識別番号を識別可能な電磁波の受信強度が確保可能と推定される無線装置の位置の候補求めて表示することを特徴とする無線タグ探索装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線タグ探索装置において、探索する無線タグの識別番号入力する入力手段を備え、前記入力された識別番号を持つ無線タグの前記の推定した位置に基づき、次の探索におけるアンテナの方向を指示することを特徴とする無線タグ探索装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無線タグ探索装置において、複数回の探索における前記入力された識別番号を持つ無線タグの各推定した位置の重複した範囲を表示することを特徴とする無線タグ探索装置。
【請求項５】
識別番号を電磁波に変換して送信する無線タグが送信した電磁波を受信し、受信した電磁波から前記識別番号を識別する無線装置における無線タグ探索方法であって、
無線タグが送信した電磁波の受信強度と、前記無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性に基づいて、無線装置から無線タグまでの距離と方向を推定し、当該推定位置を無線タグの識別番号と関連付けて表示することを特徴とする無線タグ探索方法。
【請求項１】
識別番号を電磁波に変換して送信する無線タグが送信した電磁波を受信するアンテナに接続された通信手段と、該通信手段で受信した無線タグからの電磁波から前記識別番号を識別する受信データ抽出手段を備えた無線タグ探索装置において、
前記アンテナの受信特性と、無線タグの送信特性を記憶した記憶装置と、
前記通信手段は受信した電磁波の受信強度を求め、受信データ抽出手段が抽出した識別番号毎に、前記受信強度と前記アンテナの受信特性と無線タグの送信特性に基づいて当該無線タグの距離と方向を推定し、推定した位置を無線タグの識別番号と関連付けて表示することを特徴とする無線タグ探索装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線タグ探索装置において、前記記憶装置が記憶している無線装置のアンテナの受信特性及び無線タグの送信特性と、空間を伝搬する電磁波強度と伝搬距離との関係に基づき、無線タグの識別番号を識別可能な電磁波の受信強度が確保可能と推定される無線装置の位置の候補求めて表示することを特徴とする無線タグ探索装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線タグ探索装置において、探索する無線タグの識別番号入力する入力手段を備え、前記入力された識別番号を持つ無線タグの前記の推定した位置に基づき、次の探索におけるアンテナの方向を指示することを特徴とする無線タグ探索装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無線タグ探索装置において、複数回の探索における前記入力された識別番号を持つ無線タグの各推定した位置の重複した範囲を表示することを特徴とする無線タグ探索装置。
【請求項５】
識別番号を電磁波に変換して送信する無線タグが送信した電磁波を受信し、受信した電磁波から前記識別番号を識別する無線装置における無線タグ探索方法であって、
無線タグが送信した電磁波の受信強度と、前記無線装置のアンテナの受信特性と、物体に取り付けられた状態における無線タグの送信特性に基づいて、無線装置から無線タグまでの距離と方向を推定し、当該推定位置を無線タグの識別番号と関連付けて表示することを特徴とする無線タグ探索方法。
【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】
【公開番号】特開２００７−７４３２３（Ｐ２００７−７４３２３Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５８６４９（Ｐ２００５−２５８６４９）
【出願日】平成１７年９月７日（２００５．９．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月７日（２００５．９．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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