計測システム
【課題】 移動体の位置やタイムを計測するシステムに係り、システムを簡素化することを課題とする。
【解決手段】 移動体には、送信機１が取り付けられ、所定の周波数の無変調波を含む質問電波を送信する。所定の位置に設定された無線タグ２は、質問電波に応じて、自らの固有の無線タグＩＤで変調して、応答電波として送信する。無線タグの近傍に設置されている漏洩ケーブルあるいはスプリットライン３は、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送し、受信システム４は、受信データに含まれる変調波を復調して無線タグＩＤを取得し、この無線タグの位置により移動体の位置を特定する。
【解決手段】 移動体には、送信機１が取り付けられ、所定の周波数の無変調波を含む質問電波を送信する。所定の位置に設定された無線タグ２は、質問電波に応じて、自らの固有の無線タグＩＤで変調して、応答電波として送信する。無線タグの近傍に設置されている漏洩ケーブルあるいはスプリットライン３は、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送し、受信システム４は、受信データに含まれる変調波を復調して無線タグＩＤを取得し、この無線タグの位置により移動体の位置を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の位置やタイムを計測するシステムに係り、システムの構成を簡素化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２３は、従来技術に係る位置計測システムの概要を示す図である。従来、移動体の位置やタイムを計測するシステムで、無線タグ（ＲＦＩＤタグ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔａｇ）を利用する場合には、床や壁に埋め込まれた無線タグの無線タグＩＤ１００２を移動体側のリーダライタ１００１で読み取り、無線ＬＡＮを介してそのデータを移動体側の無線機１００３から無線ＬＡＮ等を介して受信システム１００５へ送信することによって、受信システム１００５側に移動体の位置を知らせていた。
【０００３】
しかし、このような計測システムの場合には、以下のような問題点がある。
・同一無線タグエリア内に複数の移動体が存在する場合には、リーダライタが混信する可能性がある。
・無線装置のチャネル数（回線数）に限りがあるので、多くの移動体について同時に位置を把握することができない。
・移動体側の取り付け部品（リーダライタ、無線装置など）が多く、更にこれらに係る消費電力も大きく、容量の大きい電源が必要となる。
【特許文献１】特開平１１−２２４４００号公報
【特許文献２】特開２００４−００５４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、移動体の位置やタイムを計測する計測システムに係り、所定位置に設置された無線タグの近傍に設けた漏洩ケーブル又はストリップラインを介して、無線タグからのデータを受信することにより、移動体側の無線装置を不要にし、システムの構成を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
無変調波を含む質問電波を送信する送信機を取り付けた移動体の位置を計測する計測システムであって、以下の要素を有することを特徴とする計測システム
（１）所定の位置に設置され、送信機からの質問電波を受信して、当該質問電波に含まれる無変調波を自らの固有の無線タグＩＤで変調して、当該変調波を含む応答電波を送信する複数の無線タグ
（２）複数の無線タグからの応答電波を受信できる範囲に設置され、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送する応答電波受信用ケーブル
（３）応答電波受信用ケーブルと接続され、応答電波受信用ケーブルから前記受信データを入力した場合に、受信データに含まれる変調波を復調して無線タグＩＤを取得し、取得した無線タグＩＤにより無線タグの位置を特定し、当該位置に基づいて移動体の位置を判定する受信システム。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、移動体の位置やタイムを計測するシステムにおいて、システム構成を軽減することができ、特に移動体側の装置を軽量化することができる。また、空間伝播と比較して減衰量が小さい漏洩ケーブルを用いることにより、移動体と受信システム間の距離を伸ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図１は、実施の形態１に係る位置計測システムの概要を示す図である。本発明に係る位置計測システムは、送信機１、無線タグ２、漏洩ケーブル又はストリップライン３、及び受信システム４から構成されている。
【０００８】
送信機１は、移動体に装着されており、所定の周波数の電波を送出するように構成されている。移動体の識別は、送信機に割り当てた周波数による場合と、送信機からデータ（ＩＤ番号、コマンドなど）を変調させた送信信号による場合とが考えられる。本実施の形態では、送信機に割り当てた周波数による識別の例について後述する。
【０００９】
また、走路側には、床や壁などの所定の位置に無線タグ２群が設置され、更に、それらの無線タグの近傍を通るように漏洩ケーブル又はストリップライン３が設置される。無線タグ２群が設置される位置関係は、通常一定間隔であると想定されるが、無線タグ２の位置が把握できていれば、必ずしも一定間隔である必要はない。また、無線タグと漏洩ケーブル（又はストリップライン）を別々に設置する必要はなく、漏洩ケーブル（又はストリップライン）に、直接的あるいは保持体を介して間接的に無線タグを貼りつけ、一体として構成したケーブル（又はライン）を床や壁に設置するようにしてもよい。また、作業手順としては、予め計画された位置に無線タグを設置してもよいし、無線タグを設置した後に、その位置を計測するようにしてもよい。
【００１０】
受信システム４は、受信機５と追跡装置６を備えている。受信機５は、漏洩ケーブル又はストリップライン３と接続しており、受信データを入力し、計測データを出力するように構成されている。受信システム４は、計測データに従って、移動体の位置を追跡するように構成されている。尚、この例では、受信機５と追跡装置６を分けたが、一体として構成しても構わない。
【００１１】
動作の概要を説明する。送信機１より無線タグ２に、無線タグ２が動作する周波数の電波を送出し、無線タグ２は、これに応じて自らの無線タグＩＤで変調して変調波を送出する。漏洩ケーブル又はストリップライン３でこれを受信し、受信信号が受信機５に伝えられる。受信機５は、受信信号を復調し、無線タグＩＤを特定する。また、追跡装置６で送信機ＩＤを特定し、無線タグの設置マップ（本実施例では、無線タグテーブルに相当する。）に従って、当該送信機の位置を判定する。
【００１２】
図２は、実施の形態１に係る各信号状態を示す図である。本実施の形態では、送信機１毎に異なる発信周波数が予め割り当てられており、各送信機１は、それぞれに割り当てられた個別の周波数で無変調波を連続して送信する。図２の２０１は、無変調波連続送信の状態を示している。
【００１３】
無線タグ２は、送信機１からの無変調波を受信した時点で、自らの無線タグＩＤで変調して、送信する。図２で、送信機Ａが移動するに従って、無線タグ（ＩＤ：Ｎｏ．１９）と無線タグ（ＩＤ：Ｎｏ．２０）が，順次、変調部分を加えた電波を送出している（２０２，２０３）。従って、受信機５では、２０４に示す信号レベルを入力する。尚、本実施の形態では、後述するように送信機の識別を周波数により行う。
【００１４】
続いて、各装置の構成と動作について詳述する。
【００１５】
まず、送信機１について説明する。図３は、送信機の構成を示す図である。送信機１は、発振器３０１、制御回路３０２、送信回路３０３、及び送信アンテナ３０４を備えている。発振器３０１は、クロック信号を出力し、制御回路３０２は、送信回路３０３を制御し、送信回路３０３に、クロック信号に基づいて、予め設定されている周波数のキャリア信号を生成させる。送信アンテナ３０４は、このキャリア信号を電波として送出する。この無変調波が、質問電波となる。
【００１６】
本実施の形態では、制御回路３０２は、送信機に割り当てられている周波数のキャリア信号の生成を送信回路３０３に指示し、更にその生成による送出状態を維持するように送信回路３０３を制御している。
【００１７】
次に、無線タグ２について説明する。図４は、無線タグの構成を示す図である。無線タグ２は、送受信アンテナ４０１、受信回路４０２、整流回路４０３、制御回路４０４、メモリ４０５、及び送信回路４０６を備えている。送受信アンテナ４０１で質問電波を受信し、受信回路４０２は、キャリア信号を検出すると、クロック信号を生成する。整流回路４０３は、受信した質問電波を整流し、電力に変換する。制御回路４０４は、電力が供給されると、動作を開始する。クロック信号を入力すると、メモリ４０５に記憶されている無線タグＩＤを読み出す。送信回路４０６は、送受信アンテナ４０１で受信した質問電波をキャリア信号として、無線機タグＩＤを変調する。送受信アンテナ４０１は、この変調波を電波として送出する。この変調波が、応答電波となる。
【００１８】
漏洩ケーブルとしては、例えば、移動体無線用の漏洩同軸ケーブルが用いられ、アンテナとケーブルの機能を備えている。また、ストリップラインも、同様にアンテナとケーブルの機能を備えることができる。従って、漏洩ケーブル又はストリップライン３は、応答電波を受信し、受信データを伝送することができる。漏洩ケーブルとストリップラインは、複数の無線タグからの応答電波を受信できる範囲（近傍）に設置され、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送する応答電波受信用ケーブルの例である。
【００１９】
図５は、受信機の構成を示す図である。受信機５は、受信回路５０１、タイマ５０２、及びインターフェース５０３を備えている。受信回路５０１は、漏洩ケーブル又はストリップライン３で受信した受信データを入力し、内部の帯域通過フィルタを通過させ、受信データを復調する。これにより、無線タグＩＤを取得することができる。また、受信回路５０１は周波数も特定する。インターフェース５０３は、タイマから時刻を取得し、計測時刻とする。そして、無線タグＩＤと周波数と計測時刻を計測データとして、追跡装置６へ出力する。
【００２０】
図６は、実施の形態１に係る追跡装置のモジュール構成を示す図である。追跡装置６は、計測データ入力部６０１、位置判定部６０２、無線タグテーブル６０３、送信機判定部６０４、送信機デーブル６０５、追跡処理部６０６、及び追跡データ記憶部６０７を備えている。
【００２１】
図７は、実施の形態１に係る追跡装置の処理フローを示す図である。計測データ入力部６０１による計測データ入力処理（Ｓ７０１）では、受信機５から計測データを入力する。この実施の形態では、計測データとして、無線タグＩＤと周波数と計測時刻を取得する。位置判定部６０２による位置判定処理（Ｓ７０２）では、無線タグテーブル６０３を用いて、無線タグＩＤに対応する無線タグの設置位置を特定する。
【００２２】
図８は、無線タグテーブルの例を示す図である。無線タグテーブル６０３は、無線タグ毎にレコードを設け、無線タグＩＤと無線タグ設置位置を対応付けて記憶している。無線タグ設置位置は、緯度経度のような絶対的な座標、基準点からの相対的な座標、あるいは基準点からの方位と距離など、位置を特定できる情報であれば足りる。
【００２３】
位置判定部６０２は、計測データに含まれる無線タグＩＤと一致する無線タグＩＤを有するレコードを検索し、当該レコードの無線タグ設置位置を取得する。そして、この無線タグ設置位置に基づいて計測位置を特定し、出力する。無線タグ設置位置をそのまま計測位置として扱う方式の他に、無線タグで受信できる範囲が広い場合には、その範囲のうち、移動体が接近してくる方向に近い領域を計測位置とする方式なども考えられる。
【００２４】
送信機判定部６０４による送信機判定処理（Ｓ７０３）では、送信機テーブル６０５を用いて、周波数に対応する送信機ＩＤを特定する。
【００２５】
図９は、送信機テーブルの例を示す図である。送信機テーブル６０５は、送信機毎にレコードを設け、送信機ＩＤと周波数を対応付けて記憶している。
【００２６】
送信機判定部６０４は、計測データに含まれる周波数に相当する周波数を有するレコードを検索し、当該レコードの送信機ＩＤを取得する。そして、この送信機ＩＤを出力する。
【００２７】
追跡処理部６０６による追跡処理（Ｓ７０４）では、計測データ毎に、送信機ＩＤと計測位置と計測時刻の組み合わせを入力して、送信機の一連の移動を追跡する処理を行う。その際に、追跡データ記憶部６０７に記憶している追跡データに基づいて移動先を推測する処理や、特定した計測位置等を追跡データとして追跡データ記憶部６０７に追加して記憶させる処理などを行う。
【００２８】
以上説明したように本実施の形態の計測システムでは、無線タグの近傍に設けた漏洩ケーブル又はストリップラインを介して、無線タグからのデータを受信し、受信システムに受信データ伝送するため、移動体側の無線装置が不要となり、移動体側の装置を軽量化することができる。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１では、送信機１から連続して無変調波を送出したが、本実施の形態では、送信機１から無変調波を断続的に送出する形態について説明する。送信機の識別は、実施の形態１と同様に周波数で行う。
【００３０】
図１０は、実施の形態２に係る各信号状態を示す図である。１００１に示すように、所定の周波数の無変調波を、停止間隔を設けながら、繰り返し送出する。無線タグ２は、実施の形態１と同様に、キャリア信号を検出すると自身の無線タグＩＤで変調して、変調波を送出する（１００２，１００３）。その結果、受信機５では１００４に示すような信号レベルを入力する。
【００３１】
送信機１は、実施の形態１と同様に図３の構成を有し、制御回路３０２は、送信機に割り当てられている周波数のキャリア信号の生成を送信回路３０３に指示するが、キャリア信号の生成による送出状態と、同生成を中断する停止状態を繰り返すように送信回路３０３を制御する。送出状態は、通常一定の間隔となる。停止状態も、一定の間隔だけ維持するように制御した場合には、一定間隔の間欠送信となる。停止状態を、一定でないランダムの間隔だけ維持するように制御した場合には、ランダム間隔の送信となる。ランダム間隔送信の場合には、複数の送信機からの質問電波が通信衝突を起こすような場合でも衝突を繰り返すような事態を回避できる点で有利である。
【００３２】
無線タグ２、漏洩ケーブル又はストリップライン３、受信システム４、及び受信機５については、実施の形態１と同様の構成を有し、同様の動作を行う。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、送信機１毎に割り当てられている周波数により、送信機１を識別する形態について説明したが、実施の形態３及び４では、送信機１で自らの送信機ＩＤを変調して質問電波に含める形態について説明する。送信機ＩＤの変調部分から送信機ＩＤを特定するので、周波数による送信機の識別は必要ない。つまり、送信機１毎に異なる周波数を用いる必要はなく、各送信機１で共通の周波数を用いても構わない。
【００３４】
図１１は、実施の形態３に係る位置計測システムの概要を示す図である。送信機１は、周波数ｆの質問電波の一部に、自らの送信機ＩＤを変調した変調波を含めて送出する。無線タグ２は、質問電波の無変調波部分を自らの無線タグＩＤで変調し、変調波として送出する。受信機５は、入力した受信データを復調して、送信機ＩＤと無線タグＩＤを取得する。
【００３５】
図１２は、実施の形態３に係る各信号状態を示す図である。図１３は、実施の形態３に係る信号の詳細を示す図である。図１３の上段は質問電波であり、図に示すように、質問電波の前方部分（Ｔ１）は、無変調波であり、後方部分（Ｔ２）が、送信機ＩＤで変調した変調波となる。そして、図１３の下段は応答電波であり、図に示すように、応答電波の前方部分は無線タグＩＤで変調され変調波となる。（Ｔ３）。
【００３６】
このように、質問電波と応答電波を構成することにより、図１２のように信号が転送される。通信衝突が生じた場合には、衝突に係る当該データは処理対象外となる。従って、通信衝突防止のために、送信機からの送信は、実施の形態２と同様に一定間隔又はランダム間隔で断続的に行われる。
【００３７】
送信機１については実施の形態３と同様に、図３に示す制御回路３０２より、所定の周波数（一般には各送信機１で共通の周波数）のキャリア信号の生成を送信回路３０３に指示し、送出状態と停止状態を繰り返すように送信回路３０３を制御する。更に、送出状態の後部分（Ｔ２）で、送信回路３０３が、送信機１に含まれるメモリ（図３では、図示せず）から、予め記憶させてある送信機ＩＤを読み出し、この送信機ＩＤで変調するように、制御回路３０２は送信回路３０３を制御する。
【００３８】
無線タグ２は、前述の実施の形態と同様の構成である。その為、キャリア信号を検出した時点で、無線タグＩＤで変調し、変調波部分（Ｔ３）となるが、送信機ＩＤの変調波部分（Ｔ２）は、そのまま送出される（Ｔ５）。
【００３９】
受信機５は、図５の構成を有し、受信回路５０１で受信データの復調を行い、前方の変調波部分（Ｔ３）から無線タグＩＤを取得し、後方の変調波部分（Ｔ５）から送信機ＩＤを取得する。インターフェース５０３は、タイマから時刻を取得し、計測時刻とし、無線タグＩＤと送信機ＩＤと計測時刻を計測データとして、追跡装置６へ出力する。
【００４０】
図１４は、実施の形態３に係る追跡装置のモジュール構成を示す図である。図１５は、実施の形態３に係る追跡装置の処理フローを示す図である。追跡装置６では、計測データとして、周波数の代わりに、送信機ＩＤが含まれるので、送信機判定部６０４による送信機判定の処理は不要になる。追跡処理部６０６は、計測データに含まれる送信機ＩＤを用いて追跡処理（Ｓ１５０３）を行う。
【００４１】
実施の形態４．
実施の形態３と同様に、送信機１が自らの送信機ＩＤで変調して質問電波に含める形態について説明する。但し、実施の形態３と異なり、送信機ＩＤの変調波は送信機ＩＤとコマンドによって構成され、質問電波の前方部分に設けられる。また、無線タグは、前述の実施の形態と異なり、質問電波に含まれる変調波からコマンドを検出した時点で、自らの無線タグＩＤでの変調を行う。
【００４２】
図１６は、実施の形態４に係る各信号状態を示す図である。図１７は、実施の形態４に係る信号の詳細を示す図である。図１７の上段は質問電波であり、図に示すように、質問電波の前方部分（Ｔ６）は、送信機ＩＤとコマントとで変調された変調波であり、後方部分（Ｔ７）が、無変調波となる。このコマンドは、無線タグ２に対して、自身の無線タグＩＤで変調した変調波を送出するように指示するコマンドである。そして、図１７の下段は応答電波であり、図に示すように応答電波の後方部分が無線タグＩＤで変調され、変調波となる（Ｔ１０）。
【００４３】
このように、質問電波と応答電波を構成することにより、図１６のような信号状態となる。通信衝突が生じた場合には、衝突に係る当該データは処理対象外となる。従って、通信衝突防止のために、送信機からの送信は、実施の形態２や実施の形態３と同様に一定間隔又はランダム間隔で断続的に行われる。
【００４４】
送信機１については実施の形態３や実施の形態４と同様に、図３に示す制御回路３０２より、所定の周波数（一般には各送信機１で共通の周波数）のキャリア信号の生成を送信回路３０３に指示し、送出状態と停止状態を繰り返すように送信回路３０３を制御する。更に、送出状態の前方部分（Ｔ６）で、送信回路３０３が、送信機１に含まれるメモリ（図３では、図示せず）から、予め記憶させてある送信機ＩＤを読み出し、この送信機ＩＤと前述のコマンドで変調するように、制御回路３０２は送信回路３０３を制御する。
【００４５】
本実施の形態の無線タグ２は、キャリア信号を検出した時点ではなく、前述コマンドを検出した時点で、無線タグＩＤで変調する。従って、前述の実施の形態と同様に図４に示す構成からなるが、動作が異なる。送受信アンテナ４０１で質問電波を受信し、整流回路４０３は、受信した質問電波を整流し、電力に変換する。受信回路４０２は、受信信号を検出すると、キャリア信号に基づいてクロック信号を生成する。また、受信信号を復調する。制御回路４０４は、復調した結果からコマンドを検出すると、メモリ４０５に記憶されている無線タグＩＤを読み出す。送信回路４０６は、送受信アンテナ４０１で受信した質問電波をキャリア信号として、無線タグＩＤで変調を行う。送受信アンテナ４０１は、この変調波を電波として送出する。尚、質問電波の変調波部分が終了するまでは、受信した質問電波を変調することなく、そのまま送出する。
【００４６】
その結果、図１７に示すように、送信機ＩＤの変調波部分（Ｔ６）は、そのまま送出されるが（Ｔ８）、無変調波部分（Ｔ７）が無線タグＩＤで変調された変調波部分（Ｔ１０）となる。
【００４７】
受信機５は、図５の構成を有し、受信回路５０１で受信データの復調を行い、前方の変調波部分（Ｔ８）から送信機ＩＤを取得し、後の変調波部分（Ｔ１０）から無線タグＩＤを取得する。インターフェース５０３は、タイマから時刻を取得し、計測時刻とし、無線タグＩＤと送信機ＩＤと計測時刻を計測データとして、追跡装置６へ出力する。
【００４８】
追跡装置６は、実施の形態３と同様の構成を有し、同様に動作する。
【００４９】
実施の形態５．
実施の形態５から実施の形態７では、無線タグ２と漏洩ケーブル又はストリップライン３の配置の例を示す。図１８は、無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第一配置例を示す図である。陸上競技・スピードスケート・競輪などでは、図に示すように走行コースに沿って、無線タグ２と漏洩ケーブル又はストリップライン３を配置することが有効である。走行者が自由に走行ラインを変更できる競技の場合には、ラインの変更も把握できる。
【００５０】
実施の形態６．
図１９は、無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第二配置例を示す図である。駐車場、倉庫、工場等で、車両や荷物の位置を特定する場合に応用できる。
【００５１】
実施の形態７．
上述のように、走行方向に沿って設置する以外に、走行方向と直角に設置することもできる。
【００５２】
図２０は、無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第三配置例を示す図である。この例では、鍵型に連続して配置することにより、一本のケーブルで二次元的な領域をカバーしている。
【００５３】
実施の形態８．
本発明では、以上説明してきた実施の形態に基づき、従来に比較して移動体と受信システム間の距離を伸ばすことができる。従来に比較して、移動体・受信システム間において、どの程度通信距離を延伸できるかを、図２１と図２４を用いて検討する。
【００５４】
まず、従来技術について、回線設計を行う。図２４は、従来技術に係る回線を示す図である。各符号の意味は、以下の通りである。
Ｐｔｘ ：リーダライタ送信出力
Ｐｒｘ ：リーダライタ受信入力
Ｐｉ ：タグ受信入力
Ｐｏ ：タグ反射出力
Ｇｒｗ ：リーダライタ空中線利得
Ｇｔａｇ ：タグ空中線利得
Ｄ ：タグ・リーダライタ間距離
ＰＬｔａｇ：タグ内電力損失
Ｍｔａｇ ：タグ変調度
空間減衰量αは、次式で表される。
α＝２０×ｌｏｇ（λ／４πＤ）
タグ受信レベルＰｉは、次式で表される。
Ｐｉ＝Ｐｔｘ＋Ｇｒｗ＋α＋Ｇｔａｇ
タグ送信レベルＰｏは、次式で表される。
Ｐｏ＝Ｐｉ−ＰＬｔａｇ＋２０×ｌｏｇ（Ｍｔａｇ）
受信機受信レベルは、次式で表される。
Ｐｒｘ＝Ｐｏ＋Ｇｔａｇ＋α＋Ｇｒｗ
従って、
Ｐｒｘ＝Ｐｔｘ−ＰＬｔａｇ＋２０×ｌｏｇ（Ｍｔａｇ）＋２×（Ｇｒｗ＋α＋Ｇｔａｇ）
となる。
【００５５】
一方、本発明に係る回線設計を行う。図２１は、本発明に係る回線を示す図である。空間減衰量α、タグ受信レベルＰｉ、及びタグ送信レベルＰｏは、従来技術と同様である。
【００５６】
受信機受信レベルＰｒｘは、次式で表される。
Ｐｒｘ＝Ｐｏ＋Ｇｔａｇ＋β＋γ
従って、
Ｐｒｘ＝Ｐｔｘ−ＰＬｔａｇ＋２０×ｌｏｇ（Ｍｔａｇ）＋２×Ｇｔａｇ＋Ｇｒｗ＋α＋β＋γ
となる。
【００５７】
一般的な９００ＭＨｚ帯のＲＦＩＤの無線タグを例に、従来技術と本発明との通信距離を比較する。リーダライタ（本発明では、送信機）と無線タグ間の最大通信距離を５ｍ程度と想定する。空間減衰量α＝４５．５ｄＢとなる。そこで、リーダライタ空中線利得を２ｄＢとすると
Ｇｒｗ＋α＝−４３．５ｄＢ
となる。
【００５８】
次に通信距離を算出する。従来技術の場合、受信システムで移動体を把握できる距離は、受信システムの無線機と移動体側の無線機との無線方式や性能によって決まるが、例えば無線ＬＡＮで約１００ｍ、特定小電力データ通信で約１００ｍ、ＰＨＳ子機間通信で約１００ｍ程度である。このことから、無線タグ・受信システム間の通信距離は、約１０５ｍ（無線タグ・移動体間５ｍ+移動体・受信システム間１００ｍ）となる。
【００５９】
一方、本発明の通信距離は、移動体側の送信機と、無線タグを介した漏洩ケーブル間の通信距離を上述と同様に５ｍ程度と想定すると、無線タグ密着時の無線タグと漏洩ケーブル間の結合損失が−３０ｄＢ（実験値）であり、漏洩ケーブル減衰量が−６ｄＢ／１００ｍ（一般的な値）として、上記Ｇｒｗ＋αと同じ利得となるように換算すると、通信距離は、２３０ｍ（移動体・無線タグ間５ｍ+無線タグ・受信システム間２２５ｍ）となる。このように、通信距離は、従来技術が１０５ｍ程度であったのに対して、本発明では２３０ｍ程度まで延伸できることがわかる。言い換えれば、受信システムは、２３０ｍ程度先の移動体の位置を計測することができる。
【００６０】
尚、上述の追跡装置は、コンピュータであり、各要素はプログラムにより処理を実行することができる。また、プログラムを記憶媒体に記憶させ、記憶媒体からコンピュータに読み取られるようにすることができる。
【００６１】
図２２は、追跡装置のハードウェア構成を示す図である。バスに、演算装置２２０１、データ記憶装置２２０２、メモリ２２０３、通信インターフェース２２０４が接続されている。データ記憶装置２２０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスクである。メモリ２２０３は、通常ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。通信インターフェース２２０４は、受信機との通信の為に用いられる。
【００６２】
プログラムは、通常データ記憶装置２２０２に記憶されており、メモリ２２０３にロードされた状態で、順次演算装置２２０１に読み込まれ処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施の形態１に係る位置計測システムの概要を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る信号状態を示す図である。
【図３】送信機の構成を示す図である。
【図４】無線タグの構成を示す図である。
【図５】受信機の構成を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る追跡装置のモジュール構成を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る追跡装置の処理フローを示す図である。
【図８】無線タグテーブルの例を示す図である。
【図９】送信機テーブルの例を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係る信号状態を示す図である。
【図１１】実施の形態３に係る位置計測システムの概要を示す図である。
【図１２】実施の形態３に係る信号状態を示す図である。
【図１３】実施の形態３に係る信号の詳細を示す図である。
【図１４】実施の形態３に係る追跡装置のモジュール構成を示す図である。
【図１５】実施の形態３に係る追跡装置の処理フローを示す図である。
【図１６】実施の形態４に係る信号状態を示す図である。
【図１７】実施の形態４に係る信号の詳細を示す図である。
【図１８】無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第一配置例を示す図である。
【図１９】無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第二配置例を示す図である。
【図２０】無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第三配置例を示す図である。
【図２１】本発明に係る信号レベルを示す図である。
【図２２】追跡装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２３】従来技術に係る位置計測システムの概要を示す図である。
【図２４】従来技術に係る信号レベルを示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 送信機、２ 無線タグ、３ 漏洩ケーブル又はストリップライン、４ 受信システム、５ 受信機、６ 追跡装置、３０１ 発振器、３０２ 制御回路、３０３ 送信回路、３０４ 送信アンテナ、４０１ 送受信アンテナ、４０２ 受信回路、４０３ 整流回路、４０４ 制御回路、４０５ メモリ、４０６ 送信回路、５０１ 受信回路、５０２ タイマ、５０３ インターフェース、６０１ 計測データ入力部、６０２ 位置判定部、６０３ 無線タグテーブル、６０４ 送信機判定部、６０５ 送信機デーブル、６０６ 追跡処理部、６０７ 追跡データ記憶部、２２０１ 演算装置、２２０２ データ記憶装置、２２０３ メモリ、２２０４ 通信インターフェース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の位置やタイムを計測するシステムに係り、システムの構成を簡素化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２３は、従来技術に係る位置計測システムの概要を示す図である。従来、移動体の位置やタイムを計測するシステムで、無線タグ（ＲＦＩＤタグ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔａｇ）を利用する場合には、床や壁に埋め込まれた無線タグの無線タグＩＤ１００２を移動体側のリーダライタ１００１で読み取り、無線ＬＡＮを介してそのデータを移動体側の無線機１００３から無線ＬＡＮ等を介して受信システム１００５へ送信することによって、受信システム１００５側に移動体の位置を知らせていた。
【０００３】
しかし、このような計測システムの場合には、以下のような問題点がある。
・同一無線タグエリア内に複数の移動体が存在する場合には、リーダライタが混信する可能性がある。
・無線装置のチャネル数（回線数）に限りがあるので、多くの移動体について同時に位置を把握することができない。
・移動体側の取り付け部品（リーダライタ、無線装置など）が多く、更にこれらに係る消費電力も大きく、容量の大きい電源が必要となる。
【特許文献１】特開平１１−２２４４００号公報
【特許文献２】特開２００４−００５４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、移動体の位置やタイムを計測する計測システムに係り、所定位置に設置された無線タグの近傍に設けた漏洩ケーブル又はストリップラインを介して、無線タグからのデータを受信することにより、移動体側の無線装置を不要にし、システムの構成を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
無変調波を含む質問電波を送信する送信機を取り付けた移動体の位置を計測する計測システムであって、以下の要素を有することを特徴とする計測システム
（１）所定の位置に設置され、送信機からの質問電波を受信して、当該質問電波に含まれる無変調波を自らの固有の無線タグＩＤで変調して、当該変調波を含む応答電波を送信する複数の無線タグ
（２）複数の無線タグからの応答電波を受信できる範囲に設置され、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送する応答電波受信用ケーブル
（３）応答電波受信用ケーブルと接続され、応答電波受信用ケーブルから前記受信データを入力した場合に、受信データに含まれる変調波を復調して無線タグＩＤを取得し、取得した無線タグＩＤにより無線タグの位置を特定し、当該位置に基づいて移動体の位置を判定する受信システム。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、移動体の位置やタイムを計測するシステムにおいて、システム構成を軽減することができ、特に移動体側の装置を軽量化することができる。また、空間伝播と比較して減衰量が小さい漏洩ケーブルを用いることにより、移動体と受信システム間の距離を伸ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図１は、実施の形態１に係る位置計測システムの概要を示す図である。本発明に係る位置計測システムは、送信機１、無線タグ２、漏洩ケーブル又はストリップライン３、及び受信システム４から構成されている。
【０００８】
送信機１は、移動体に装着されており、所定の周波数の電波を送出するように構成されている。移動体の識別は、送信機に割り当てた周波数による場合と、送信機からデータ（ＩＤ番号、コマンドなど）を変調させた送信信号による場合とが考えられる。本実施の形態では、送信機に割り当てた周波数による識別の例について後述する。
【０００９】
また、走路側には、床や壁などの所定の位置に無線タグ２群が設置され、更に、それらの無線タグの近傍を通るように漏洩ケーブル又はストリップライン３が設置される。無線タグ２群が設置される位置関係は、通常一定間隔であると想定されるが、無線タグ２の位置が把握できていれば、必ずしも一定間隔である必要はない。また、無線タグと漏洩ケーブル（又はストリップライン）を別々に設置する必要はなく、漏洩ケーブル（又はストリップライン）に、直接的あるいは保持体を介して間接的に無線タグを貼りつけ、一体として構成したケーブル（又はライン）を床や壁に設置するようにしてもよい。また、作業手順としては、予め計画された位置に無線タグを設置してもよいし、無線タグを設置した後に、その位置を計測するようにしてもよい。
【００１０】
受信システム４は、受信機５と追跡装置６を備えている。受信機５は、漏洩ケーブル又はストリップライン３と接続しており、受信データを入力し、計測データを出力するように構成されている。受信システム４は、計測データに従って、移動体の位置を追跡するように構成されている。尚、この例では、受信機５と追跡装置６を分けたが、一体として構成しても構わない。
【００１１】
動作の概要を説明する。送信機１より無線タグ２に、無線タグ２が動作する周波数の電波を送出し、無線タグ２は、これに応じて自らの無線タグＩＤで変調して変調波を送出する。漏洩ケーブル又はストリップライン３でこれを受信し、受信信号が受信機５に伝えられる。受信機５は、受信信号を復調し、無線タグＩＤを特定する。また、追跡装置６で送信機ＩＤを特定し、無線タグの設置マップ（本実施例では、無線タグテーブルに相当する。）に従って、当該送信機の位置を判定する。
【００１２】
図２は、実施の形態１に係る各信号状態を示す図である。本実施の形態では、送信機１毎に異なる発信周波数が予め割り当てられており、各送信機１は、それぞれに割り当てられた個別の周波数で無変調波を連続して送信する。図２の２０１は、無変調波連続送信の状態を示している。
【００１３】
無線タグ２は、送信機１からの無変調波を受信した時点で、自らの無線タグＩＤで変調して、送信する。図２で、送信機Ａが移動するに従って、無線タグ（ＩＤ：Ｎｏ．１９）と無線タグ（ＩＤ：Ｎｏ．２０）が，順次、変調部分を加えた電波を送出している（２０２，２０３）。従って、受信機５では、２０４に示す信号レベルを入力する。尚、本実施の形態では、後述するように送信機の識別を周波数により行う。
【００１４】
続いて、各装置の構成と動作について詳述する。
【００１５】
まず、送信機１について説明する。図３は、送信機の構成を示す図である。送信機１は、発振器３０１、制御回路３０２、送信回路３０３、及び送信アンテナ３０４を備えている。発振器３０１は、クロック信号を出力し、制御回路３０２は、送信回路３０３を制御し、送信回路３０３に、クロック信号に基づいて、予め設定されている周波数のキャリア信号を生成させる。送信アンテナ３０４は、このキャリア信号を電波として送出する。この無変調波が、質問電波となる。
【００１６】
本実施の形態では、制御回路３０２は、送信機に割り当てられている周波数のキャリア信号の生成を送信回路３０３に指示し、更にその生成による送出状態を維持するように送信回路３０３を制御している。
【００１７】
次に、無線タグ２について説明する。図４は、無線タグの構成を示す図である。無線タグ２は、送受信アンテナ４０１、受信回路４０２、整流回路４０３、制御回路４０４、メモリ４０５、及び送信回路４０６を備えている。送受信アンテナ４０１で質問電波を受信し、受信回路４０２は、キャリア信号を検出すると、クロック信号を生成する。整流回路４０３は、受信した質問電波を整流し、電力に変換する。制御回路４０４は、電力が供給されると、動作を開始する。クロック信号を入力すると、メモリ４０５に記憶されている無線タグＩＤを読み出す。送信回路４０６は、送受信アンテナ４０１で受信した質問電波をキャリア信号として、無線機タグＩＤを変調する。送受信アンテナ４０１は、この変調波を電波として送出する。この変調波が、応答電波となる。
【００１８】
漏洩ケーブルとしては、例えば、移動体無線用の漏洩同軸ケーブルが用いられ、アンテナとケーブルの機能を備えている。また、ストリップラインも、同様にアンテナとケーブルの機能を備えることができる。従って、漏洩ケーブル又はストリップライン３は、応答電波を受信し、受信データを伝送することができる。漏洩ケーブルとストリップラインは、複数の無線タグからの応答電波を受信できる範囲（近傍）に設置され、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送する応答電波受信用ケーブルの例である。
【００１９】
図５は、受信機の構成を示す図である。受信機５は、受信回路５０１、タイマ５０２、及びインターフェース５０３を備えている。受信回路５０１は、漏洩ケーブル又はストリップライン３で受信した受信データを入力し、内部の帯域通過フィルタを通過させ、受信データを復調する。これにより、無線タグＩＤを取得することができる。また、受信回路５０１は周波数も特定する。インターフェース５０３は、タイマから時刻を取得し、計測時刻とする。そして、無線タグＩＤと周波数と計測時刻を計測データとして、追跡装置６へ出力する。
【００２０】
図６は、実施の形態１に係る追跡装置のモジュール構成を示す図である。追跡装置６は、計測データ入力部６０１、位置判定部６０２、無線タグテーブル６０３、送信機判定部６０４、送信機デーブル６０５、追跡処理部６０６、及び追跡データ記憶部６０７を備えている。
【００２１】
図７は、実施の形態１に係る追跡装置の処理フローを示す図である。計測データ入力部６０１による計測データ入力処理（Ｓ７０１）では、受信機５から計測データを入力する。この実施の形態では、計測データとして、無線タグＩＤと周波数と計測時刻を取得する。位置判定部６０２による位置判定処理（Ｓ７０２）では、無線タグテーブル６０３を用いて、無線タグＩＤに対応する無線タグの設置位置を特定する。
【００２２】
図８は、無線タグテーブルの例を示す図である。無線タグテーブル６０３は、無線タグ毎にレコードを設け、無線タグＩＤと無線タグ設置位置を対応付けて記憶している。無線タグ設置位置は、緯度経度のような絶対的な座標、基準点からの相対的な座標、あるいは基準点からの方位と距離など、位置を特定できる情報であれば足りる。
【００２３】
位置判定部６０２は、計測データに含まれる無線タグＩＤと一致する無線タグＩＤを有するレコードを検索し、当該レコードの無線タグ設置位置を取得する。そして、この無線タグ設置位置に基づいて計測位置を特定し、出力する。無線タグ設置位置をそのまま計測位置として扱う方式の他に、無線タグで受信できる範囲が広い場合には、その範囲のうち、移動体が接近してくる方向に近い領域を計測位置とする方式なども考えられる。
【００２４】
送信機判定部６０４による送信機判定処理（Ｓ７０３）では、送信機テーブル６０５を用いて、周波数に対応する送信機ＩＤを特定する。
【００２５】
図９は、送信機テーブルの例を示す図である。送信機テーブル６０５は、送信機毎にレコードを設け、送信機ＩＤと周波数を対応付けて記憶している。
【００２６】
送信機判定部６０４は、計測データに含まれる周波数に相当する周波数を有するレコードを検索し、当該レコードの送信機ＩＤを取得する。そして、この送信機ＩＤを出力する。
【００２７】
追跡処理部６０６による追跡処理（Ｓ７０４）では、計測データ毎に、送信機ＩＤと計測位置と計測時刻の組み合わせを入力して、送信機の一連の移動を追跡する処理を行う。その際に、追跡データ記憶部６０７に記憶している追跡データに基づいて移動先を推測する処理や、特定した計測位置等を追跡データとして追跡データ記憶部６０７に追加して記憶させる処理などを行う。
【００２８】
以上説明したように本実施の形態の計測システムでは、無線タグの近傍に設けた漏洩ケーブル又はストリップラインを介して、無線タグからのデータを受信し、受信システムに受信データ伝送するため、移動体側の無線装置が不要となり、移動体側の装置を軽量化することができる。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１では、送信機１から連続して無変調波を送出したが、本実施の形態では、送信機１から無変調波を断続的に送出する形態について説明する。送信機の識別は、実施の形態１と同様に周波数で行う。
【００３０】
図１０は、実施の形態２に係る各信号状態を示す図である。１００１に示すように、所定の周波数の無変調波を、停止間隔を設けながら、繰り返し送出する。無線タグ２は、実施の形態１と同様に、キャリア信号を検出すると自身の無線タグＩＤで変調して、変調波を送出する（１００２，１００３）。その結果、受信機５では１００４に示すような信号レベルを入力する。
【００３１】
送信機１は、実施の形態１と同様に図３の構成を有し、制御回路３０２は、送信機に割り当てられている周波数のキャリア信号の生成を送信回路３０３に指示するが、キャリア信号の生成による送出状態と、同生成を中断する停止状態を繰り返すように送信回路３０３を制御する。送出状態は、通常一定の間隔となる。停止状態も、一定の間隔だけ維持するように制御した場合には、一定間隔の間欠送信となる。停止状態を、一定でないランダムの間隔だけ維持するように制御した場合には、ランダム間隔の送信となる。ランダム間隔送信の場合には、複数の送信機からの質問電波が通信衝突を起こすような場合でも衝突を繰り返すような事態を回避できる点で有利である。
【００３２】
無線タグ２、漏洩ケーブル又はストリップライン３、受信システム４、及び受信機５については、実施の形態１と同様の構成を有し、同様の動作を行う。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、送信機１毎に割り当てられている周波数により、送信機１を識別する形態について説明したが、実施の形態３及び４では、送信機１で自らの送信機ＩＤを変調して質問電波に含める形態について説明する。送信機ＩＤの変調部分から送信機ＩＤを特定するので、周波数による送信機の識別は必要ない。つまり、送信機１毎に異なる周波数を用いる必要はなく、各送信機１で共通の周波数を用いても構わない。
【００３４】
図１１は、実施の形態３に係る位置計測システムの概要を示す図である。送信機１は、周波数ｆの質問電波の一部に、自らの送信機ＩＤを変調した変調波を含めて送出する。無線タグ２は、質問電波の無変調波部分を自らの無線タグＩＤで変調し、変調波として送出する。受信機５は、入力した受信データを復調して、送信機ＩＤと無線タグＩＤを取得する。
【００３５】
図１２は、実施の形態３に係る各信号状態を示す図である。図１３は、実施の形態３に係る信号の詳細を示す図である。図１３の上段は質問電波であり、図に示すように、質問電波の前方部分（Ｔ１）は、無変調波であり、後方部分（Ｔ２）が、送信機ＩＤで変調した変調波となる。そして、図１３の下段は応答電波であり、図に示すように、応答電波の前方部分は無線タグＩＤで変調され変調波となる。（Ｔ３）。
【００３６】
このように、質問電波と応答電波を構成することにより、図１２のように信号が転送される。通信衝突が生じた場合には、衝突に係る当該データは処理対象外となる。従って、通信衝突防止のために、送信機からの送信は、実施の形態２と同様に一定間隔又はランダム間隔で断続的に行われる。
【００３７】
送信機１については実施の形態３と同様に、図３に示す制御回路３０２より、所定の周波数（一般には各送信機１で共通の周波数）のキャリア信号の生成を送信回路３０３に指示し、送出状態と停止状態を繰り返すように送信回路３０３を制御する。更に、送出状態の後部分（Ｔ２）で、送信回路３０３が、送信機１に含まれるメモリ（図３では、図示せず）から、予め記憶させてある送信機ＩＤを読み出し、この送信機ＩＤで変調するように、制御回路３０２は送信回路３０３を制御する。
【００３８】
無線タグ２は、前述の実施の形態と同様の構成である。その為、キャリア信号を検出した時点で、無線タグＩＤで変調し、変調波部分（Ｔ３）となるが、送信機ＩＤの変調波部分（Ｔ２）は、そのまま送出される（Ｔ５）。
【００３９】
受信機５は、図５の構成を有し、受信回路５０１で受信データの復調を行い、前方の変調波部分（Ｔ３）から無線タグＩＤを取得し、後方の変調波部分（Ｔ５）から送信機ＩＤを取得する。インターフェース５０３は、タイマから時刻を取得し、計測時刻とし、無線タグＩＤと送信機ＩＤと計測時刻を計測データとして、追跡装置６へ出力する。
【００４０】
図１４は、実施の形態３に係る追跡装置のモジュール構成を示す図である。図１５は、実施の形態３に係る追跡装置の処理フローを示す図である。追跡装置６では、計測データとして、周波数の代わりに、送信機ＩＤが含まれるので、送信機判定部６０４による送信機判定の処理は不要になる。追跡処理部６０６は、計測データに含まれる送信機ＩＤを用いて追跡処理（Ｓ１５０３）を行う。
【００４１】
実施の形態４．
実施の形態３と同様に、送信機１が自らの送信機ＩＤで変調して質問電波に含める形態について説明する。但し、実施の形態３と異なり、送信機ＩＤの変調波は送信機ＩＤとコマンドによって構成され、質問電波の前方部分に設けられる。また、無線タグは、前述の実施の形態と異なり、質問電波に含まれる変調波からコマンドを検出した時点で、自らの無線タグＩＤでの変調を行う。
【００４２】
図１６は、実施の形態４に係る各信号状態を示す図である。図１７は、実施の形態４に係る信号の詳細を示す図である。図１７の上段は質問電波であり、図に示すように、質問電波の前方部分（Ｔ６）は、送信機ＩＤとコマントとで変調された変調波であり、後方部分（Ｔ７）が、無変調波となる。このコマンドは、無線タグ２に対して、自身の無線タグＩＤで変調した変調波を送出するように指示するコマンドである。そして、図１７の下段は応答電波であり、図に示すように応答電波の後方部分が無線タグＩＤで変調され、変調波となる（Ｔ１０）。
【００４３】
このように、質問電波と応答電波を構成することにより、図１６のような信号状態となる。通信衝突が生じた場合には、衝突に係る当該データは処理対象外となる。従って、通信衝突防止のために、送信機からの送信は、実施の形態２や実施の形態３と同様に一定間隔又はランダム間隔で断続的に行われる。
【００４４】
送信機１については実施の形態３や実施の形態４と同様に、図３に示す制御回路３０２より、所定の周波数（一般には各送信機１で共通の周波数）のキャリア信号の生成を送信回路３０３に指示し、送出状態と停止状態を繰り返すように送信回路３０３を制御する。更に、送出状態の前方部分（Ｔ６）で、送信回路３０３が、送信機１に含まれるメモリ（図３では、図示せず）から、予め記憶させてある送信機ＩＤを読み出し、この送信機ＩＤと前述のコマンドで変調するように、制御回路３０２は送信回路３０３を制御する。
【００４５】
本実施の形態の無線タグ２は、キャリア信号を検出した時点ではなく、前述コマンドを検出した時点で、無線タグＩＤで変調する。従って、前述の実施の形態と同様に図４に示す構成からなるが、動作が異なる。送受信アンテナ４０１で質問電波を受信し、整流回路４０３は、受信した質問電波を整流し、電力に変換する。受信回路４０２は、受信信号を検出すると、キャリア信号に基づいてクロック信号を生成する。また、受信信号を復調する。制御回路４０４は、復調した結果からコマンドを検出すると、メモリ４０５に記憶されている無線タグＩＤを読み出す。送信回路４０６は、送受信アンテナ４０１で受信した質問電波をキャリア信号として、無線タグＩＤで変調を行う。送受信アンテナ４０１は、この変調波を電波として送出する。尚、質問電波の変調波部分が終了するまでは、受信した質問電波を変調することなく、そのまま送出する。
【００４６】
その結果、図１７に示すように、送信機ＩＤの変調波部分（Ｔ６）は、そのまま送出されるが（Ｔ８）、無変調波部分（Ｔ７）が無線タグＩＤで変調された変調波部分（Ｔ１０）となる。
【００４７】
受信機５は、図５の構成を有し、受信回路５０１で受信データの復調を行い、前方の変調波部分（Ｔ８）から送信機ＩＤを取得し、後の変調波部分（Ｔ１０）から無線タグＩＤを取得する。インターフェース５０３は、タイマから時刻を取得し、計測時刻とし、無線タグＩＤと送信機ＩＤと計測時刻を計測データとして、追跡装置６へ出力する。
【００４８】
追跡装置６は、実施の形態３と同様の構成を有し、同様に動作する。
【００４９】
実施の形態５．
実施の形態５から実施の形態７では、無線タグ２と漏洩ケーブル又はストリップライン３の配置の例を示す。図１８は、無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第一配置例を示す図である。陸上競技・スピードスケート・競輪などでは、図に示すように走行コースに沿って、無線タグ２と漏洩ケーブル又はストリップライン３を配置することが有効である。走行者が自由に走行ラインを変更できる競技の場合には、ラインの変更も把握できる。
【００５０】
実施の形態６．
図１９は、無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第二配置例を示す図である。駐車場、倉庫、工場等で、車両や荷物の位置を特定する場合に応用できる。
【００５１】
実施の形態７．
上述のように、走行方向に沿って設置する以外に、走行方向と直角に設置することもできる。
【００５２】
図２０は、無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第三配置例を示す図である。この例では、鍵型に連続して配置することにより、一本のケーブルで二次元的な領域をカバーしている。
【００５３】
実施の形態８．
本発明では、以上説明してきた実施の形態に基づき、従来に比較して移動体と受信システム間の距離を伸ばすことができる。従来に比較して、移動体・受信システム間において、どの程度通信距離を延伸できるかを、図２１と図２４を用いて検討する。
【００５４】
まず、従来技術について、回線設計を行う。図２４は、従来技術に係る回線を示す図である。各符号の意味は、以下の通りである。
Ｐｔｘ ：リーダライタ送信出力
Ｐｒｘ ：リーダライタ受信入力
Ｐｉ ：タグ受信入力
Ｐｏ ：タグ反射出力
Ｇｒｗ ：リーダライタ空中線利得
Ｇｔａｇ ：タグ空中線利得
Ｄ ：タグ・リーダライタ間距離
ＰＬｔａｇ：タグ内電力損失
Ｍｔａｇ ：タグ変調度
空間減衰量αは、次式で表される。
α＝２０×ｌｏｇ（λ／４πＤ）
タグ受信レベルＰｉは、次式で表される。
Ｐｉ＝Ｐｔｘ＋Ｇｒｗ＋α＋Ｇｔａｇ
タグ送信レベルＰｏは、次式で表される。
Ｐｏ＝Ｐｉ−ＰＬｔａｇ＋２０×ｌｏｇ（Ｍｔａｇ）
受信機受信レベルは、次式で表される。
Ｐｒｘ＝Ｐｏ＋Ｇｔａｇ＋α＋Ｇｒｗ
従って、
Ｐｒｘ＝Ｐｔｘ−ＰＬｔａｇ＋２０×ｌｏｇ（Ｍｔａｇ）＋２×（Ｇｒｗ＋α＋Ｇｔａｇ）
となる。
【００５５】
一方、本発明に係る回線設計を行う。図２１は、本発明に係る回線を示す図である。空間減衰量α、タグ受信レベルＰｉ、及びタグ送信レベルＰｏは、従来技術と同様である。
【００５６】
受信機受信レベルＰｒｘは、次式で表される。
Ｐｒｘ＝Ｐｏ＋Ｇｔａｇ＋β＋γ
従って、
Ｐｒｘ＝Ｐｔｘ−ＰＬｔａｇ＋２０×ｌｏｇ（Ｍｔａｇ）＋２×Ｇｔａｇ＋Ｇｒｗ＋α＋β＋γ
となる。
【００５７】
一般的な９００ＭＨｚ帯のＲＦＩＤの無線タグを例に、従来技術と本発明との通信距離を比較する。リーダライタ（本発明では、送信機）と無線タグ間の最大通信距離を５ｍ程度と想定する。空間減衰量α＝４５．５ｄＢとなる。そこで、リーダライタ空中線利得を２ｄＢとすると
Ｇｒｗ＋α＝−４３．５ｄＢ
となる。
【００５８】
次に通信距離を算出する。従来技術の場合、受信システムで移動体を把握できる距離は、受信システムの無線機と移動体側の無線機との無線方式や性能によって決まるが、例えば無線ＬＡＮで約１００ｍ、特定小電力データ通信で約１００ｍ、ＰＨＳ子機間通信で約１００ｍ程度である。このことから、無線タグ・受信システム間の通信距離は、約１０５ｍ（無線タグ・移動体間５ｍ+移動体・受信システム間１００ｍ）となる。
【００５９】
一方、本発明の通信距離は、移動体側の送信機と、無線タグを介した漏洩ケーブル間の通信距離を上述と同様に５ｍ程度と想定すると、無線タグ密着時の無線タグと漏洩ケーブル間の結合損失が−３０ｄＢ（実験値）であり、漏洩ケーブル減衰量が−６ｄＢ／１００ｍ（一般的な値）として、上記Ｇｒｗ＋αと同じ利得となるように換算すると、通信距離は、２３０ｍ（移動体・無線タグ間５ｍ+無線タグ・受信システム間２２５ｍ）となる。このように、通信距離は、従来技術が１０５ｍ程度であったのに対して、本発明では２３０ｍ程度まで延伸できることがわかる。言い換えれば、受信システムは、２３０ｍ程度先の移動体の位置を計測することができる。
【００６０】
尚、上述の追跡装置は、コンピュータであり、各要素はプログラムにより処理を実行することができる。また、プログラムを記憶媒体に記憶させ、記憶媒体からコンピュータに読み取られるようにすることができる。
【００６１】
図２２は、追跡装置のハードウェア構成を示す図である。バスに、演算装置２２０１、データ記憶装置２２０２、メモリ２２０３、通信インターフェース２２０４が接続されている。データ記憶装置２２０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスクである。メモリ２２０３は、通常ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。通信インターフェース２２０４は、受信機との通信の為に用いられる。
【００６２】
プログラムは、通常データ記憶装置２２０２に記憶されており、メモリ２２０３にロードされた状態で、順次演算装置２２０１に読み込まれ処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施の形態１に係る位置計測システムの概要を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る信号状態を示す図である。
【図３】送信機の構成を示す図である。
【図４】無線タグの構成を示す図である。
【図５】受信機の構成を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る追跡装置のモジュール構成を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る追跡装置の処理フローを示す図である。
【図８】無線タグテーブルの例を示す図である。
【図９】送信機テーブルの例を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係る信号状態を示す図である。
【図１１】実施の形態３に係る位置計測システムの概要を示す図である。
【図１２】実施の形態３に係る信号状態を示す図である。
【図１３】実施の形態３に係る信号の詳細を示す図である。
【図１４】実施の形態３に係る追跡装置のモジュール構成を示す図である。
【図１５】実施の形態３に係る追跡装置の処理フローを示す図である。
【図１６】実施の形態４に係る信号状態を示す図である。
【図１７】実施の形態４に係る信号の詳細を示す図である。
【図１８】無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第一配置例を示す図である。
【図１９】無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第二配置例を示す図である。
【図２０】無線タグと漏洩ケーブル（ストリップライン）の第三配置例を示す図である。
【図２１】本発明に係る信号レベルを示す図である。
【図２２】追跡装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２３】従来技術に係る位置計測システムの概要を示す図である。
【図２４】従来技術に係る信号レベルを示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 送信機、２ 無線タグ、３ 漏洩ケーブル又はストリップライン、４ 受信システム、５ 受信機、６ 追跡装置、３０１ 発振器、３０２ 制御回路、３０３ 送信回路、３０４ 送信アンテナ、４０１ 送受信アンテナ、４０２ 受信回路、４０３ 整流回路、４０４ 制御回路、４０５ メモリ、４０６ 送信回路、５０１ 受信回路、５０２ タイマ、５０３ インターフェース、６０１ 計測データ入力部、６０２ 位置判定部、６０３ 無線タグテーブル、６０４ 送信機判定部、６０５ 送信機デーブル、６０６ 追跡処理部、６０７ 追跡データ記憶部、２２０１ 演算装置、２２０２ データ記憶装置、２２０３ メモリ、２２０４ 通信インターフェース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無変調波を含む質問電波を送信する送信機を取り付けた移動体の位置を計測する計測システムであって、以下の要素を有することを特徴とする計測システム
（１）所定の位置に設置され、送信機からの質問電波を受信して、当該質問電波に含まれる無変調波を自らの固有の無線タグＩＤで変調して、当該変調波を含む応答電波を送信する複数の無線タグ
（２）複数の無線タグからの応答電波を受信できる範囲に設置され、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送する応答電波受信用ケーブル
（３）応答電波受信用ケーブルと接続され、応答電波受信用ケーブルから前記受信データを入力した場合に、受信データに含まれる変調波を復調して無線タグＩＤを取得し、取得した無線タグＩＤにより無線タグの位置を特定し、当該位置に基づいて移動体の位置を判定する受信システム。
【請求項２】
無線タグは、受信した質問電波を整流し、電力に変換し、変換した電力により制御されることを特徴とする請求項１記載の計測システム。
【請求項３】
応答電波受信用ケーブルは、漏洩ケーブル又はストリップラインであることを特徴する請求項１または２に記載の計測システム。
【請求項４】
送信機は、送信機毎に固有の周波数の質問電波を送信するものであって、
受信システムは、送信機とその送信機の固有の周波数とを対応付けて記憶しており、入力した前記受信データの周波数に対応する送信機を、計測対象の送信機として特定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の計測システム。
【請求項５】
送信機は、質問電波に、自らの送信機ＩＤを変調した変調波を含めるものであって、
受信システムは、受信データに含まれる変調波を復調して送信機ＩＤを取得し、取得した送信機ＩＤにより計測対象の送信機として特定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の計測システム。
【請求項６】
送信機は、前記変調の際に、自らの送信機ＩＤに加えて、変調波送出を無線タグに指示するコマンドで変調するものであって、
無線タグは、受信した質問電波を復調して前記コマンドを取得した場合に、前記応答電波に含める変調波の変調を行うことを特徴とする請求項５記載の計測システム。
【請求項７】
移動体の位置を計測する計測システムであって、以下の要素を有することを特徴とする計測システム
（１）移動体に取り付けられ、無変調波を含む質問電波を送信する送信機
（２）所定の位置に設置され、送信機からの質問電波を受信して、当該質問電波に含まれる無変調波を自らの固有の無線タグＩＤで変調して、当該変調波を含む応答電波を送信する複数の無線タグ
（３）複数の無線タグからの応答電波を受信できる範囲に設置され、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送する応答電波受信用ケーブル
（４）応答電波受信用ケーブルと接続され、応答電波受信用ケーブルから前記受信データを入力した場合に、受信データに含まれる変調波を復調して無線タグＩＤを取得し、取得した無線タグＩＤにより無線タグの位置を特定し、当該位置に基づいて移動体の位置を判定する受信システム。
【請求項８】
無変調波を含む質問電波を送信する送信機を取り付けた移動体の位置を計測する為に、無線タグからの変調波を含む応答電波を受信できる範囲に設置された応答電波受信用ケーブルに接続する受信システムであって、以下の要素を有することを特徴とする受信システム
（１）受信データを復調して無線タグＩＤを取得する受信回路
（２）無線タグＩＤと、当該無線タグが設置されている位置とを対応付けて記憶している無線タグテーブル
（３）受信回路で取得した無線タグＩＤに対応する前記無線タグ設置位置に基づいて、移動体の計測位置を判定する位置判定部。
【請求項１】
無変調波を含む質問電波を送信する送信機を取り付けた移動体の位置を計測する計測システムであって、以下の要素を有することを特徴とする計測システム
（１）所定の位置に設置され、送信機からの質問電波を受信して、当該質問電波に含まれる無変調波を自らの固有の無線タグＩＤで変調して、当該変調波を含む応答電波を送信する複数の無線タグ
（２）複数の無線タグからの応答電波を受信できる範囲に設置され、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送する応答電波受信用ケーブル
（３）応答電波受信用ケーブルと接続され、応答電波受信用ケーブルから前記受信データを入力した場合に、受信データに含まれる変調波を復調して無線タグＩＤを取得し、取得した無線タグＩＤにより無線タグの位置を特定し、当該位置に基づいて移動体の位置を判定する受信システム。
【請求項２】
無線タグは、受信した質問電波を整流し、電力に変換し、変換した電力により制御されることを特徴とする請求項１記載の計測システム。
【請求項３】
応答電波受信用ケーブルは、漏洩ケーブル又はストリップラインであることを特徴する請求項１または２に記載の計測システム。
【請求項４】
送信機は、送信機毎に固有の周波数の質問電波を送信するものであって、
受信システムは、送信機とその送信機の固有の周波数とを対応付けて記憶しており、入力した前記受信データの周波数に対応する送信機を、計測対象の送信機として特定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の計測システム。
【請求項５】
送信機は、質問電波に、自らの送信機ＩＤを変調した変調波を含めるものであって、
受信システムは、受信データに含まれる変調波を復調して送信機ＩＤを取得し、取得した送信機ＩＤにより計測対象の送信機として特定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の計測システム。
【請求項６】
送信機は、前記変調の際に、自らの送信機ＩＤに加えて、変調波送出を無線タグに指示するコマンドで変調するものであって、
無線タグは、受信した質問電波を復調して前記コマンドを取得した場合に、前記応答電波に含める変調波の変調を行うことを特徴とする請求項５記載の計測システム。
【請求項７】
移動体の位置を計測する計測システムであって、以下の要素を有することを特徴とする計測システム
（１）移動体に取り付けられ、無変調波を含む質問電波を送信する送信機
（２）所定の位置に設置され、送信機からの質問電波を受信して、当該質問電波に含まれる無変調波を自らの固有の無線タグＩＤで変調して、当該変調波を含む応答電波を送信する複数の無線タグ
（３）複数の無線タグからの応答電波を受信できる範囲に設置され、無線タグから受信した応答電波の受信データを伝送する応答電波受信用ケーブル
（４）応答電波受信用ケーブルと接続され、応答電波受信用ケーブルから前記受信データを入力した場合に、受信データに含まれる変調波を復調して無線タグＩＤを取得し、取得した無線タグＩＤにより無線タグの位置を特定し、当該位置に基づいて移動体の位置を判定する受信システム。
【請求項８】
無変調波を含む質問電波を送信する送信機を取り付けた移動体の位置を計測する為に、無線タグからの変調波を含む応答電波を受信できる範囲に設置された応答電波受信用ケーブルに接続する受信システムであって、以下の要素を有することを特徴とする受信システム
（１）受信データを復調して無線タグＩＤを取得する受信回路
（２）無線タグＩＤと、当該無線タグが設置されている位置とを対応付けて記憶している無線タグテーブル
（３）受信回路で取得した無線タグＩＤに対応する前記無線タグ設置位置に基づいて、移動体の計測位置を判定する位置判定部。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００６−６４４２８（Ｐ２００６−６４４２８Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４４６４３（Ｐ２００４−２４４６４３）
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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