(57)【要約】【課題】無線タグが移動しているか停止しているかを精度よく判断することができるタグリーダを提供する。【解決手段】無線タグと通信するタグリーダであって、無線タグに対して電波を送信して、その応答として無線タグから送信されてタグリーダが受信した電波である受信波の位相（φ）を逐次算出する位相算出部（Ｓ１０）と、位相算出部が２つの時点で算出した位相の差である位相差（Δφ）を算出する位相差算出部（Ｓ２０）と、位相差算出部が算出した位相差に基づいて、受信波の位相が１回転したことを検出する位相回転検出部（Ｓ３０）と、予め設定された移動判断時間内に位相が回転した回数に基づいて、無線タグが移動しているか否かを判断する移動判断部（Ｓ４０）とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線タグと通信するタグリーダであって、
前記無線タグに対して電波を送信して、その応答として前記無線タグから送信されて前記タグリーダが受信した電波である受信波の位相（φ）を逐次算出する位相算出部（Ｓ１０）と、
前記位相算出部が２つの時点で算出した位相の差である位相差（Δφ）を算出する位相差算出部（Ｓ２０）と、
前記位相差算出部が算出した前記位相差に基づいて、前記受信波の位相が１回転したことを検出する位相回転検出部（Ｓ３０）と、
予め設定された移動判断時間（ｎ）内に前記位相が回転した回数に基づいて、前記無線タグが移動しているか否かを判断する移動判断部（Ｓ４０）とを備えるタグリーダ。
【請求項２】
前記移動判断部は、前記移動判断時間内に位相が回転した回数が閾値（ｍ）以上であることに基づいて、前記無線タグが移動していると判断する請求項１に記載のタグリーダ。
【請求項３】
前記位相回転検出部は、少なくとも、前記位相差の絶対値が前記位相算出部が算出できる位相範囲の半分以下のときは、位相が回転したとしない、請求項１または２に記載のタグリーダ。
【請求項４】
前記移動判断時間分の前記位相差を積算した位相差積算値を算出する積算部（Ｓ３０−１）を備え、
前記移動判断部は、前記位相差積算値と、前記移動判断時間内に前記位相が回転した回数との対比に基づいて、前記無線タグが移動しているか否かを判断する請求項１に記載のタグリーダ。
【請求項５】
前記移動判断部は、前記無線タグが移動していると判断しない場合であって、移動履歴判断時間内に前記位相回転検出部により位相が回転したことが検出されているが、位相が回転していない時間が一定時間よりも短い場合、前記無線タグは一時停止と判断する請求項１〜４のいずれか１項に記載のタグリーダ。
【請求項６】
前記移動判断部は、前記移動履歴判断時間内に前記位相回転検出部により位相が回転したことが検出されていても、位相が回転していない時間が一定時間以上であれば、前記無線タグは停止していると判断する請求項５に記載のタグリーダ。
【請求項７】
前記移動判断部は、前記移動履歴判断時間内に前記位相回転検出部により位相が回転したことが検出されていない場合、前記無線タグは停止していると判断する請求項５または６に記載のタグリーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
タグリーダに関し、特に、無線タグが移動しているか、停止しているかを判断することができるタグリーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、ゲートに１台ずつ固定タグを設置する。固定タグの設置位置は、他のゲートからは通信できない位置になっている。また、各ゲートには固定タグと通信できるリーダを設置する。リーダは、移動タグと通信でき、かつ、固定タグと通信できないとき、ゲートを移動タグが通過したと判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７２６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術は、固定タグが必要である。そのため、固定タグを設置するスペースが必要である等の問題がある。このことから、固定タグなしで、無線タグが移動しているか、停止しているかを判断する技術が望まれる。
【０００５】
ここで、パッシブ型の無線タグは、無線タグとタグリーダとの間の距離に応じて、タグリーダが受信する電波の位相が変化する。したがって、逐次、タグリーダから電波を送信して、無線タグから受信する応答波の位相が変化しているか否かを見て、無線タグが移動しているか否かを判断することが考えられる。
【０００６】
しかし、移動している物体が、停止している無線タグ（以下、停止タグ）の付近に存在していると、停止タグからの応答波として、移動している物体を介した反射波が生じる。移動している物体を介した反射波は、その物体の移動に応じて経路長が変化するので、その物体の移動に応じて位相も変化する。そのため、単純に位相変化を見るだけでは、無線タグが移動しているか、停止しているかを精度よく判断することが困難であった。
【０００７】
本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、無線タグが移動しているか停止しているかを精度よく判断することができるタグリーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に開示したタグリーダは、
無線タグと通信するタグリーダであって、
無線タグに対して電波を送信して、その応答として無線タグから送信されてタグリーダが受信した電波である受信波の位相（φ）を逐次算出する位相算出部（Ｓ１０）と、
位相算出部が２つの時点で算出した位相の差である位相差（Δφ）を算出する位相差算出部（Ｓ２０）と、
位相差算出部が算出した位相差に基づいて、受信波の位相が１回転したことを検出する位相回転検出部（Ｓ３０）と、
予め設定された移動判断時間（ｎ）内に位相が回転した回数に基づいて、無線タグが移動しているか否かを判断する移動判断部（Ｓ４０）とを備える。
【００１０】
停止タグの近くを移動体が通過すると、停止タグから送信された応答波がその移動体により反射されて生じた反射波と、停止タグからの直接の応答波である直接波の合成波が受信波として観測できることがある。
【００１１】
移動体の移動に伴い反射波の位相が回転することから、移動体の移動に伴い合成波の位相も回転する。しかし、合成波は、直接波と反射波とが弱め合うときには観測されにくい。そして、直接波と反射波は同位相のときに強め合い、逆位相のときは弱め合う。また、停止タグからの直接波は位相が常に同じである一方で、反射波の位相は、反射波を生じさせる移動体からタグリーダまでの距離より定まる。したがって、合成波は、移動体の位置の変化に応じて強度が変化することになる。
【００１２】
そのため、移動体の移動に伴い合成波の位相が回転するとしても、移動体の接近により合成波が観測できるようになった後も、合成波は、観測できたり、できなくなったりする可能性がある。
【００１３】
そして、直接波と反射波の位相差が大きいほど、合成波の位相は、直接波の位相に対してずれる。また、同時に、直接波と反射波の位相差が大きいほど、合成波は振幅が小さくなる。その結果、停止タグからの合成波は、移動体に取り付けられた無線タグ（以下、移動タグ）からの直接波よりも、観測できる位相範囲が制限される可能性がある。
【００１４】
観測できる位相範囲が制限されることで、位相差に基づく位相回転は検出されにくくなる。つまり、受信波として停止タグからの合成波を受信したとしても、受信波が合成波であれば、ある時間内に位相が回転したと検出できる回数は少ない。
【００１５】
したがって、位相判断部が、移動判断時間内に位相が回転した回数に基づいて無線タグが移動しているか否かを判断することで、反射波の影響により停止タグを移動タグと判断してしまうことを抑制できる。よって、無線タグが移動しているか停止しているかの判断精度が向上する。
【００１６】
請求項２に係るタグリーダでは、移動判断部は、移動判断時間内に位相が回転した回数が閾値（ｍ）以上であることに基づいて、無線タグが移動していると判断する。
【００１７】
請求項３に係るタグリーダでは、記位相回転検出部は、少なくとも、位相差の絶対値が位相算出部が算出できる位相範囲の半分以下のときは、位相が回転したとしない。
【００１８】
すでに説明したように、停止タグからの合成波は、移動タグからの直接波よりも、観測できる位相範囲が制限される可能性がある。そのため、反射波を生成する移動体が移動タグと同様に移動したとしても、停止タグからの合成波の位相差は、位相算出部が算出できる位相範囲の半分よりも大きくならないときが多い。したがって、このようにすることで、受信波が合成波である場合、移動判断時間内に位相が回転した回数が閾値以上になる可能性が減少する。
【００１９】
請求項４に係るタグリーダでは、移動判断時間分の位相差を積算した位相差積算値を算出する積算部（Ｓ３０−１）を備え、
移動判断部は、位相差積算値と、移動判断時間内に位相が回転した回数との対比に基づいて、無線タグが移動しているか否かを判断する。
【００２０】
受信波が停止タグからの合成波である場合に比較して、受信波が移動タグからの直接波である場合は、移動判断時間内に位相が回転した回数に対して、位相差積算値が小さくなる傾向にある。よって、位相差積算値と、移動判断時間内に位相が回転した回数との対比に基づいて、無線タグが移動しているか否かを判断することができる。
【００２１】
請求項５に係るタグリーダでは、移動判断部は、無線タグが移動していると判断しない場合であって、移動履歴判断時間内に位相回転検出部により位相が回転したことが検出されているが、位相が回転していない時間が一定時間よりも短い場合、無線タグは一時停止と判断する。
【００２２】
このようにすることで、無線タグが、移動しているか停止しているかだけでなく、無線タグが一時停止状態であることも判断できる。
【００２３】
請求項６に係るタグリーダでは、移動判断部は、移動履歴判断時間内に位相回転検出部により位相が回転したことが検出されていても、位相が回転していない時間が一定時間以上であれば、無線タグは停止していると判断する。このようにすることで、無線タグが停止していることを的確に判断できる。
【００２４】
請求項７に係るタグリーダでは、移動判断部は、移動履歴判断時間内に位相回転検出部により位相が回転したことが検出されていない場合、無線タグは停止していると判断する。
【００２５】
このようにすることで、最初から停止している無線タグについても、的確に、停止していると判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】タグリーダ１０の使用状態を示す図である。
【図２】タグリーダ１０の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態において演算部１８が実行する処理を示すフローチャートである。
【図４】図３のＳ２０とＳ３０の処理を詳しく示すフローチャートである。
【図５】図３のＳ４０の処理を詳しく示すフローチャートである。
【図６】図１の無線タグ５Ａから受信した受信波の位相φの変化を例示する図である。
【図７】図１の無線タグ５Ｃから受信した直接波の位相φの変化を例示する図である。
【図８】図１の無線タグ５Ｃから受信した合成波の位相φの変化を例示する図である。
【図９】合成波の位相φを説明する図である。
【図１０】第１実施形態の１つ目の具体例を示す図である。
【図１１】２つ目の具体例において無線タグ５Ｄの動きを説明する図である。
【図１２】２つ目の具体例において無線タグ５Ｅの動きを説明する図である。
【図１３】２つ目の具体例において無線タグ５Ｆの動きを説明する図である。
【図１４】２つ目の具体例において位相回転数の変化と移動判断結果を示す図である。
【図１５】第２実施形態において演算部１８が実行する処理を示すフローチャートである。
【図１６】図１５のＳ４０−１の移動判断処理を詳しく示すフローチャートである。
【図１７】第２実施形態において得られる移動判断結果の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［使用状態の一例］
図１は、タグリーダ１０の使用状態を示している。図１に示す使用例では、タグリーダ１０は、通路２の脇に設置されており、荷物３が、移動体であるフォークリフト４などにより運ばれて通路２を通過したことを検出するために用いられる。荷物３には無線タグ５が貼り付けられており、タグリーダ１０は、フォークリフト４などにより運ばれている荷物３に貼り付けられた無線タグ５が移動していることを検出する。
【００２８】
無線タグ５を検出するために、タグリーダ１０は、探索波を逐次送信する。無線タグ５はパッシブ型であり、探索波を受信したことにより動作して、応答波を送信する。タグリーダ１０は、無線タグ５が送信した応答波を受信できれば無線タグ５を検出できる。以下、  無線タグ５が送信し、タグリーダ１０が受信する電波を、受信波とする。
【００２９】
無線タグ５が移動していることが検出でき、その後、無線タグ５が検出できなくなれば、無線タグ５が貼り付けられた荷物３は、通路２を通過したと判断できる。ただし、無線タグ５が貼り付けられた荷物３は、通路２の脇に仮置きされることもある。通路２の脇に置かれた荷物３に貼り付けられた無線タグ５も、タグリーダ１０が送信する探索波に対して応答する。
【００３０】
そこで、タグリーダ１０は、受信波を送信した無線タグ５が移動している無線タグ５（すなわち移動タグ）であるか、停止している無線タグ５（すなわち停止タグ）であるかを識別する機能を備える。
【００３１】
［タグリーダ１０の構成］
図２にタグリーダ１０の構成を示す。タグリーダ１０は、アンテナ１１、送信機１２、カプラ１３、アンテナ共用器１４、直交復調器１５、バンドパスフィルタ１６ｉ、１６ｑ、ＡＤコンバータ１７ｉ、１７ｑ、演算部１８を備えている。
【００３２】
アンテナ１１は、通路２においてアンテナ１１の正面にある部分を通信範囲１９（図１参照）に含むものが用いられる。ただし、通路２がある部分のみを通信範囲１９とすることは困難であることから、タグリーダ１０から見て通路２とは反対側の部分や、タグリーダ１０から見て、通路２を超えた部分にも通信範囲１９が存在する。
【００３３】
送信機１２は、無線タグ５に向けて送信する探索波を表す信号である探索信号を生成して出力する。この信号は、カプラ１３により分岐されて、アンテナ共用器１４および直交復調器１５に向かう。アンテナ共用器１４は、送信機１２からの信号はアンテナ１１に出力し、アンテナ１１が受信した受信波を表す受信信号は、直交復調器１５に出力する。アンテナ１１は、探索波を空中に放射し、無線タグ５からの電波を受信する。
【００３４】
アンテナ１１が受信した受信波は、直交復調器１５に入力される。直交復調器１５は、移相器１５１と、２つのミキサ１５２ｉ、１５２ｑを備えている。移相器１５１には、カプラ１３で分岐した探索信号が入力される。一方のミキサ１５２ｉには、受信信号と探索信号とが入力される。受信信号と探索信号とがミキサ１５２ｉで混合されると、ベースバンド信号の同相成分であるＩ信号が得られる。他方のミキサ１５２ｑには、受信信号と、探索信号が移相器１５１により位相φが９０度移相された信号が入力される。このミキサ１５２ｑからは、ベースバンド信号の直交成分であるＱ信号が得られる。
【００３５】
ミキサ１５２ｉで得られた信号はバンドパスフィルタ１６ｉ、ＡＤコンバータ１７ｉを介して演算部１８に入力され、ミキサ１５２ｑで得られた信号はバンドパスフィルタ１６ｑ、ＡＤコンバータ１７ｑを介して演算部１８に入力される。
【００３６】
演算部１８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータであり、ＣＰＵが、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭなどの記録媒体に記憶されているプログラムを実行することで、図３以下にフローチャートで示す処理を実行する。図３以下に示す処理を実行することは、プログラムに対応する方法が実行されることを意味する。なお、演算部１８が備える機能ブロックの一部又は全部は、一つあるいは複数のＩＣ等を用いて（換言すればハードウェアとして）実現してもよい。また、演算部１８が備える機能の一部又は全部は、ＣＰＵによるソフトウェアの実行とハードウェア部材の組み合わせによって実現されてもよい。
【００３７】
［演算部１８の処理］
演算部１８は、無線タグ５を検出するために、探索波を逐次送信する。また、図３に示す処理を、たとえば、受信波を受信する毎、あるいは、受信波を一定回数受信する毎に実行する。受信波を受信したことの判断は、ＡＤコンバータ１７ｉから入力されるＩ信号と、ＡＤコンバータ１７ｑから入力されるＱ信号とに基づいて、一定以上の振幅の受信波を受信できたか否かにより行う。
【００３８】
図３において、ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１０は位相算出部、Ｓ２０は位相差算出部、Ｓ３０は位相回転検出部、Ｓ４０は移動判断部にそれぞれ相当する。Ｓ１０では、受信波の位相φの時系列データを作成する。この時系列データは、受信波の位相φを、受信波を取得した取得時刻に対応付けたデータである。すでに受信波の位相φの時系列データが作成されている場合には、Ｓ１０では、作成済みの時系列データを更新する。受信波の位相φは式１から算出する。式１において、ＡＱはＱ信号の振幅であり、ＡＩはＩ信号の振幅である。
【００３９】
（式１）  φ＝ｔａｎ−１（ＡＱ／ＡＩ）
なお、本実施形態では、位相φは０〜１８０度の値として算出するものとする。つまり、算出できる位相範囲は１８０度である。ただし、これとは異なり、位相φを０〜３６０度の値として算出するようにしてもよい。
【００４０】
式１を演算して得られる受信波の位相φを受信波を受信した時刻に対応付けて、受信波の位相φの時系列データを作成あるいは更新する。そして、その時系列データを、演算部１８が備えるＲＡＭなどに保存する。
【００４１】
Ｓ２０では、位相差Δφを算出する。Ｓ３０では、Ｓ２０で算出した位相差Δφに基づいて、受信波の位相φが１回転したことを検出する。これらＳ２０およびＳ３０の処理は、詳しくは図４に示す。
【００４２】
図４において、Ｓ２１では、Ｓ１０で作成した時系列データを参照して、最新の位相φ（ｉ）から、最新の位相φ（ｉ）の１回前の位相φ（ｉ−１）を引くことで位相差Δφを算出する。
【００４３】
このＳ２１で算出する位相差Δφは、次に説明するＳ２２およびＳ２４で用いる値であり、最終的な位相差Δφは、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２６のいずれかを実行して決定する。単純に考えれば位相差ΔφはＳ２１で算出した値でよい。しかし、受信波の位相φは１８０度の周期性を持つ。したがって、たとえば、位相φが１７０度であった時刻の次の時刻の位相φが１０度に減少するなど、後の時刻の位相φの方が小さいこともある。したがって、単純に、後の時刻で得た位相φ（ｉ）から後の時刻で得た位相φ（ｉ−１）を引くだけでは、正しい位相差Δφを算出できないこともある。そのため、Ｓ２２〜Ｓ２６を実行する。
【００４４】
Ｓ２２では、Ｓ２１で算出した位相差Δφが、−９０度から９０度の範囲であるか否かを判断する。この判断がＹＥＳであればＳ２３に進む。Ｓ２３では、位相差Δφを、Ｓ２１で算出した値そのままとする。
【００４５】
一方、Ｓ２２の判断がＮＯであればＳ２４に進む。Ｓ２４では、Ｓ２１で算出した位相差Δφに１８０を加えた値が、−９０度から９０度の範囲であるか否かを判断する。この判断がＹｅｓであればＳ２５に進み、ＮＯであればＳ２６に進む。
【００４６】
Ｓ２５では、位相差Δφを、Ｓ２１で算出した位相差Δφに１８０を加えた値とする。Ｓ２６では、位相差Δφを、Ｓ２１で算出した位相差Δφから１８０を引いた値とする。
【００４７】
Ｓ２２の判断は、位相差Δφを正しく計算する目的の他、位相φが１回転したか否かを判断していることにもなる。この理由を次に説明する。
【００４８】
図６には、図１において、通路２を走行するフォークリフト４により運ばれている荷物３に貼り付けられた移動タグである無線タグ５Ａから受信した受信波の位相φの変化を例示している。
【００４９】
図６において、各黒丸が各時刻で算出した位相φである。破線の丸印は、その位相φを得た時刻までの位相φの変化傾向と、その位相φと次の時刻の位相φとの変化傾向が相違する観測点を意味する。
【００５０】
たとえば、図６において、図左側の破線の丸印は、その丸印の位相φまでは値が増加するが、その位相φに対して次の時刻の位相φは値が低下する。この丸印をつけた点は位相φが１回転したことを示す点であり、位相回転点ということもできる。なお、本実施形態において、位相φの１回転は、位相φの算出範囲１つ分を意味している。本実施形態では、位相φの算出範囲は０〜１８０度であるので、位相φの１回転は位相φが１８０度以上変化したことを意味する。
【００５１】
図６では、図左側において丸印が付与されている位相φは１６０度から１７０度付近であり、図右側において丸印が付与されている位相φは２０度から３０度付近である。したがって、図６の場合には、位相φが１回転するときは、位相差Δφの絶対値は１４０度あるいはそれ以上になる。
【００５２】
そのため、図６の例を参照すれば、位相φが１回転したことを判断するためには、Ｓ２１の判断において、位相差Δφと比較する値を−９０度および９０度ではなく、−１３０度および１３０度としても良さそうである。
【００５３】
しかし、探索波を送信する時間間隔が長くなったり、フォークリフト４の移動速度が速くなったりすれば、観測点は図６に示すものよりも疎になる。観測点の間隔が疎になるほど、受信波を受信したときの無線タグ５の位置が、位相φが１回転する直前の位置、および、位相φが１回転した直後の位置から、ずれることになる。
【００５４】
したがって、Ｓ２１の判断において、位相差Δφと比較する値を−１３０度および１３０度のような絶対値の大きな値にしてしまうと、位相φが回転したことを検出できない恐れがある。
【００５５】
一方で、位相差Δφと比較する値を小さくしすぎてしまうと、位相φが回転していないのにもかかわらず、位相φが回転したと判断してしまう恐れがある。特に、受信波が移動タグが送信した電波ではなく、停止タグが送信した応答波が移動体により反射されて生じた反射波と、停止タグが送信した応答波が直接、タグリーダに届く直接波の合成波である場合の誤判断を抑制する必要がある。ここでの誤判断は、停止タグであるから、位相φが回転したと判断すべきではないのに、位相φが回転したと判断してしまうことを意味する。位相φが回転したことに基づいて無線タグ５が移動していると判断するため、位相回転の誤判断は、無線タグ５が移動しているか否かの誤判断につながってしまう。したがって、位相回転の誤判断を抑制する必要がある。
【００５６】
図７、図８に停止タグから受信した受信波の位相φの変化を示す。図７は、停止タグから受信した受信波が直接波のみの場合である。詳しくは、図７は、図１において、タグリーダ１０の脇に置かれた荷物３に貼り付けられた無線タグ５が応答波を送信した場合であって、図１とは異なり、フォークリフト４などの応答波を反射する移動体が存在していないときの受信波の位相変化である。図７は、位相φの時間変化はほとんどない。
【００５７】
一方、図８は、受信波が直接波と反射波の合成波の場合である。図１において、タグリーダ１０の脇に置かれた荷物３に貼り付けられた無線タグ５が応答波を送信したとき、図１に示すようにフォークリフト４がタグリーダ１０の前を通過することで、直接波に加えて反射波がタグリーダ１０に受信される。
【００５８】
合成波の位相φは、図７に示す直接波のみの位相φと異なり、時間による変化量が大きい。しかも、たとえば、図８において破線の丸印で示すように、次の時刻における位相φとの差が大きい場合もある。停止タグからの合成波がこのような位相変化をしても、無線タグ５が移動していると誤判断してしまうことを抑制する必要がある。
【００５９】
そこで、合成波の位相変動範囲に着目した。図９は、合成波の位相φを説明する図である。図９から分かるように、直接波と反射波の合成である合成波の位相φは、直接波の位相φを基準（以下、基準位相）として変動し、反射波の位相φが直接波からずれるほど合成波の位相φは大きくなる。しかし、図９から、合成波の振幅は、反射波の位相φが直接波の位相φからずれるほど小さくなることも分かる。
【００６０】
図７に示すように、直接波の位相φは約９０度である。合成波の位相φである図８には、９０度との差が大きくなる０度から３０度の範囲や１５０度から１８０度の範囲に観測される位相φが図６と比べて少ない。
【００６１】
その結果、位相φが回転しているときでも、位相差Δφが小さい場合が多い。一方、図６を用いて説明したように、受信波が、移動タグが送信する直接波である場合、位相回転時の位相差Δφは大きくなる。この点に着目し、本実施形態では、受信波が合成波である場合の位相差Δφでは超えにくい閾値を設定している。その閾値が具体的には９０度と−９０度である。
【００６２】
仮に、反射波の振幅が直接波の振幅と同じであるとすると、反射波の位相φが直接波の位相φに対して１２０度ずれているとき、合成波は直接波の位相φに対して６０度ずれ、振幅が直接波および反射波と同じになる。図９はこの状態を示している。よって、反射波の振幅が直接波の振幅と同じであると仮定したとき、合成波の位相φが、直接波の位相φに対して−６０度から＋６０度の範囲であるとき、合成波の振幅は直接波の振幅以上になる。
【００６３】
しかし、現実には、反射波には、直接波よりも経路長が長いことによる減衰と、反射時の減衰とがあるため、反射波の振幅が直接波の振幅よりも小さい。反射波の振幅は直接波の振幅よりも小さい場合、合成波の振幅が直接波の振幅以上になる合成波の位相範囲はさらに狭くなる。たとえば、直接波の位相φに対して−４５度から＋４５度の範囲で、合成波の振幅は直接波の振幅以上になると考えれば十分である。
【００６４】
加えて、合成波の位相φが１回転した場合には、Ｓ２２において、必ず２つの閾値の範囲内に位相差Δφが入るように、その閾値を設定しなければならないわけではない。合成波の位相φが１回転した場合に、２つの閾値の範囲に位相差Δφが入る場合が多ければよい。また、Ｓ２２において用いる２つの閾値の範囲が広すぎると、受信波が移動タグからの直接波であり、位相φが１回転した場合にも、位相差Δφが２つの閾値の範囲内に入る場合が多くなってしまう。これらを考慮して、本実施形態では、Ｓ２２における閾値を−９０度と９０度に設定している。
【００６５】
ここまでの説明により、Ｓ２２の判断がＹＥＳである場合には、位相φは回転していないと判断できる。よって、Ｓ２２の判断がＹＥＳである場合には、Ｓ３１において位相回転数は変化なしとする。
【００６６】
これに対してＳ２２の判断がＮＯである場合には、位相φがプラス側あるいはマイナス側に１回転したと判断できる。Ｓ２４の判断がＹＥＳであればＳ２５を実行後にＳ３２に進み、位相回転数に１を加える。Ｓ２４の判断がＮＯであればＳ２６を実行後にＳ３３に進み、位相回転数を１減らす。
【００６７】
説明を図３に戻す。Ｓ３０を実行後はＳ４０に進む。Ｓ４０では移動判断処理を実行する。Ｓ４０の処理は詳しくは図５に示す。
【００６８】
図５において、Ｓ４１では、無線タグ５からの読み取りができるようになってから移動判断時間であるｎ秒以上経過したか否かを判断する。ｎ秒は、たとえば４秒などであり、無線タグ５の移動速度、タグリーダ１０の読み取りエリアの広さ、探索信号の送信周期に基づいて、精度よく無線タグ５が移動しているかを判断できるように適宜設定する時間である。
【００６９】
Ｓ４１の判断がＮＯであればＳ４２に進む。Ｓ４２では判断待ちとする。Ｓ４１の判断がＹＥＳであればＳ４３に進む。Ｓ４３では、過去ｎ秒以内に回転数がｍ回以上になったか否かを判断する。ｍは、実験に基づいて定める値であり、受信波が停止タグからの合成波である場合にはｍを超えにくく、受信波が移動タグからの直接波である場合にはｍを超えやすい値に設定する。Ｓ４３の判断がＹＥＳであればＳ４４に進む。Ｓ４４では、無線タグ５は移動中であるとする。
【００７０】
Ｓ４３の判断がＮＯであればＳ４５に進む。Ｓ４５では、過去Ｌ秒間で回転数がｍ回以上であるか否かを判断する。Ｌ秒は移動履歴判断時間であり、この判断は、受信波を受信した無線タグ５が、最初から停止しているか、持ち運ばれた後に停止しているかを判断するために行う。したがって、Ｌ秒は、十分に長い時間に設定することもできるが、ここでは８秒とする。
【００７１】
Ｓ４５の判断がＮＯであればＳ４６に進む。Ｓ４６では無線タグ５は停止していると判断する。Ｓ４５の判断がＹＥＳであればＳ４７に進む。Ｓ４７では、連続でＴ秒間以上、回転数が変化なしであるか否かを判断する。Ｓ４７は停止状態が一時的なものであるのか、そうでないのかを判断するものである。Ｔ秒はｎ秒よりも短い時間に設定される。たとえばＴ秒は２秒である。
【００７２】
Ｓ４７の判断がＹＥＳであればＳ４６に進み、無線タグ５は停止状態であるとする。Ｓ４７の判断がＮＯであればＳ４８に進む。Ｓ４８では、無線タグ５は一時停止状態であるとする。
【００７３】
［具体例１］
図１０に、無線タグ５Ａ、５Ｂ、５Ｃについて、位相回転数の変化と、移動判断結果の具体例を示す。無線タグ５Ａ、５Ｂ、５Ｃはそれぞれ図１に示したものであり、無線タグ５Ａはフォークリフト４により運ばれている荷物３に貼り付けられている。無線タグ５Ｂは通路２を挟んでタグリーダ１０の反対側にある荷物３に貼り付けられている。無線タグ５Ｃは、タグリーダ１０の脇に置かれている荷物３に貼り付けられている。図１０の例では、ｎ＝４、ｍ＝４としている。また、探索波の送信周期は１秒よりも十分に短い周期としている。
【００７４】
図１０において、まず、無線タグ５Ａの部分を説明する。ある時点を基準０秒として１秒経過した時点では、無線タグ５ＡはＳ２２の判断が２回、ＹＥＳになっている。無線タグ５Ａの列において、１秒の行の位相回転に示されている２はそのことを示している。その下の過去４秒合計は、過去４秒間の位相回転数の合計値を示している。以下、位相回転数の合計値を合計位相回転数とする。
【００７５】
時刻１秒の時点では、それよりも前には位相回転を検出していないので、過去４秒間の合計位相回転数も、この１秒間の位相回転数と同数、すなわち２である。１秒経過しただけであるので、Ｓ４１の判断がＮＯになる。その結果、判断結果は判断待ちとなる。
【００７６】
２秒経過した時点では、２秒目にも位相回転数が２回であったため、過去４秒間の合計位相回転数は４回になる。しかし、無線タグ５からの受信波を受信し始めてから４秒は経過していないので、判断結果は判断待ちとなる。
【００７７】
３秒経過した時点では、３秒目の位相回転数は１であったため、過去４秒間の合計位相回転数は５回になる。３秒目の位相回転数が、過去２秒間よりも減少している理由は、無線タグ５がタグリーダ１０の正面を通過するときは、図６の中央部分に示すように、位相差Δφの変化による位相回転が検出されない時間帯があるからである。３秒経過時点でも、判断結果は判断待ちである。
【００７８】
４秒経過した時点では、４秒目の位相回転数は−１であったため、過去４秒間の合計位相回転数は６回になる。位相回転数が負の値であるが、合計位相回転数は絶対値を加算するため、３秒経過した時点よりも値が増加している。４秒経過することで、Ｓ４１の判断がＹＥＳになり、Ｓ４３に進む。過去４秒間の合計位相回転数が４以上になっているので、判断結果は移動となる。
【００７９】
５秒経過した時点では、５秒目の位相回転数は−２であったため、過去４秒間の合計位相回転数は６回になる。６秒経過した時点では、６秒目の位相回転数は−２であったため、過去４秒間の合計位相回転数は６回になる。これら５秒経過した時点、６秒経過した時点では、過去４秒間の合計位相回転数が４以上になっているので、判断結果は移動となる。
【００８０】
次に、無線タグ５Ｂの部分を説明する。無線タグ５Ｂは停止タグであり、どの時刻においても位相回転は検出されない。その結果、どの時刻においても、過去４秒間の合計位相回転数も０であり、判断結果は、判断待ちまたは停止である。
【００８１】
次に、無線タグ５Ｃの部分を説明する。無線タグ５Ｃも停止タグである。しかし、３秒と４秒のときに、位相回転数が各１回ずつ検出されている。この理由は、３秒から４秒にかけて、フォークリフト４がタグリーダ１０の正面付近を通過しており、このフォークリフト４で反射された反射波と直接波の合成波が観測できるからである。
【００８２】
ただし、すでに説明したように、受信波が合成波である場合、位相差Δφの変化から位相回転を検出できる場合は限定的である。したがって、位相回転は検出されるものの、検出される回数は少ないので、４秒経過時点での過去４秒間の位相回転数は２回にとどまり、Ｓ４３の判断はＹＥＳにならない。よって、４秒経過時点での判断結果は停止となる。
【００８３】
５秒目の位相回転数、および、６秒目の位相回転数は０回に戻っている。フォークリフト４が通過してしまったからである。したがって、５秒経過した時点および６秒経過した時点での過去４秒間の合計位相回転数は２回のままであり、判断結果も停止となる。
【００８４】
以上、説明した図１０の具体例は、受信波が合成波であるとき、位相回転が検出されても、無線タグ５が移動していると判断してしまうことなく、移動タグは移動と判断できることを説明した例である。
【００８５】
［具体例２］
次に、２つ目の具体例を説明する。２つ目の具体例は、一時停止を判断した例であり、無線タグ５Ｄ、５Ｅ、５Ｆが図１１、図１２、図１３に示すように移動した場合の移動判断を示している。
【００８６】
無線タグ５Ｄ、５Ｅ、５Ｆは、いずれも、通路２を走行するフォークリフト４により運ばれている荷物３に貼り付けられている。各図の違いは、フォークリフト４が、それぞれ図に示す位置で停止していることである。また、図１２の例では、フォークリフト４は、図１２に示す位置で停止後、再度、矢印方向に移動している。これに対して、図１１、図１３の例では、フォークリフト４は図に示す位置で停止したままである。
【００８７】
図１４に、無線タグ５Ｄ、５Ｅ、５Ｆについて、位相回転数の変化と、移動判断結果の具体例を示す。図１４の例では、ｎ＝４、ｍ＝４、Ｌ＝８、Ｔ＝４としている。
【００８８】
図１４において、まず、無線タグ５Ｄの部分を説明する。フォークリフト４が図１１に示す位置で停止するのは、６秒目の時点である。そのため、１〜５秒目までは位相回転数が２回であるのに対して６秒目の位相回転数は１になっている。そして、７秒目、８秒目の位相回転数は０になっている。
【００８９】
各秒の位相回転数がこのようになっているので、過去４秒間の合計位相回転数は、５秒目で８だったものが、６秒目で７、７秒目で５、８秒目で３へと減少する。したがって、８秒目において実行する図５の処理ではＳ４３の判断がＮＯになりＳ４５へ進む。過去８秒間の回転数は１１であるので、Ｓ４５はＹＥＳになる。位相回転数の変化がないのは、まだ１秒のみであるので、Ｓ４７はＮＯになる。したがって、８秒目で無線タグ５Ｄは一時停止したとする。
【００９０】
次に、図１４において、無線タグ５Ｅの部分を説明する。フォークリフト４が図１２に示す位置で停止するのは、４秒目の時点である。そのため、１〜３秒目までは位相回転数が２回であるのに対して４秒目の位相回転数は０になっている。ただし、４秒目の過去４秒間の合計位相回転数は５であるので、４秒目での判断結果は移動となる。次の５秒目でもフォークリフト４は停止している。そのため、５秒目での位相回転数は０になり、５秒目での過去４秒間の合計位相回転数は３になる。その結果、５秒目において、Ｓ４３の判断がＮＯ、Ｓ４５の判断がＹＥＳ、Ｓ４７の判断がＮＯになり、無線タグ５Ｅは一時停止したとする。６秒目でフォークリフト４は移動を再開し、６秒目の位相回転数は−２になる。しかし、６秒目での過去４秒間の合計位相回転数は３のままであるので、６秒目の判断も一時停止のままである。７秒目になると、過去４秒間の合計位相回転数が４になるので、無線タグ５Ｅは移動を再開したとする。８秒目でも、過去４秒間の合計位相回転数が４以上であるので、無線タグ５Ｅは移動しているとする。
【００９１】
次に、図１４において、無線タグ５Ｆの部分を説明する。フォークリフト４が図１３に示す位置で停止するのは、４秒目の時点である。そのため、１〜３秒目までは位相回転数が２回であるのに対して４秒目の位相回転数は０になっている。ただし、４秒目の過去４秒間の合計位相回転数は５であるので、４秒目での判断結果は移動となる。次の５秒目以降でもフォークリフト４は停止している。そのため、５秒目での位相回転数は０になり、５秒目での過去４秒間の合計位相回転数は３になる。その結果、５秒目において、無線タグ５Ｅは一時停止したとする。６秒目、７秒目でも、無線タグ５は一時停止と判断する。８秒目になると、連続で４秒間、位相回転数に変化がないので、無線タグ５は停止したとする。
【００９２】
［第１実施形態のまとめ］
以上、説明したタグリーダ１０は、位相回転検出処理（Ｓ３０）において、位相差Δφの変化により位相回転を検出するようにしている。停止タグからの合成波の位相差Δφは大きくなりにくいので、位相差Δφの変化により位相回転を検出することで、合成波を受信しても位相回転は検出されにくくなる。よって、受信波として停止タグからの合成波を受信したとしても、受信波が合成波であれば、ある時間内に位相φが回転したと検出する回数は少ない。
【００９３】
そして、位相判断処理（Ｓ４０）において、ｎ秒間に位相φが回転した回数がｍ回以上であることに基づいて無線タグ５が移動していると判断することで、反射波の影響により停止タグを移動タグと判断してしまうことを抑制できる。よって、無線タグ５が移動しているか停止しているかの判断精度が向上する。
【００９４】
特に、位相回転検出処理（Ｓ３０）では、位相差Δφが−９０度から９０度のとき（Ｓ２２：ＹＥＳ）には位相φが回転したとしない（Ｓ３１）。つまり、位相差Δφの絶対値が、タグリーダ１０が算出できる位相範囲である１８０度の半分以下のときは、位相φが回転したとしない。反射波を生成する移動体が移動タグと同様に移動したとしても、停止タグからの合成波の位相差Δφは、タグリーダ１０が算出できる位相範囲の半分よりも大きくならないときが多い。したがって、このようにすることで、受信波が合成波である場合に、ｎ秒内の位相回転数がｍ回以上になる可能性が減少するので、無線タグ５が移動しているか停止しているかの判断精度が向上する。
【００９５】
また、本実施形態では、無線タグ５が移動していると判断しない状況（Ｓ４３：ＹＥＳ）を、全部、無線タグ５が停止していると判断するのではなく、Ｓ４５以下を実行することで、一時停止と停止とを区別して判断することができる。
【００９６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
【００９７】
第２実施形態では、タグリーダ１０は、図３に代えて、図１５に示す処理を実行する。図１５に示す処理は、Ｓ３０を実行した後に、積算部に相当するＳ３０−１にて位相差積算値を算出する点、および、Ｓ４０の移動判断処理に代えてＳ４０−１の移動判断処理を実行する点が、第１実施形態と相違する。
【００９８】
Ｓ３０−１で算出する位相差積算値は、Ｓ２０で算出した位相差Δφを積算した値であり、積算する位相差Δφの期間は、位相回転数により無線タグ５が移動しているか否かを判断する時間と同じくｎ秒である。
【００９９】
Ｓ４０−１の移動判断処理は、詳しくは、図１６に示す。図１６は図５に類似しており、図５と異なる点は、Ｓ４１がＹＥＳになった場合、Ｓ４３を判断する前にＳ４１−１の判断を実行する点、および、Ｓ４３に代えてＳ４３−１を実行する点である。
【０１００】
Ｓ４１−１では、過去ｎ秒間の位相回転数が１回以上であるか否かを判断する。Ｓ４１−１は、Ｓ４３−１を実行するための前処理である。過去ｎ秒間の位相回転数が０回であると、Ｓ４３−１の計算ができないからである。Ｓ４１−１の判断がＮＯであればＳ４５に進み、ＹＥＳであればＳ４３−１に進む。
【０１０１】
Ｓ４３−１では、過去ｎ秒間の位相差積算値／過去ｎ秒間の位相回転数が、閾値Ｐ以下であるか否かを判断する。この判断がＹＥＳであればＳ４４に進み、無線タグ５は移動中であるとする。一方、Ｓ４３−１の判断がＮＯであればＳ４５に進む。
【０１０２】
Ｓ４３−１の判断を行う理由を説明する。無線タグ５の位置が、通信範囲１９内ではあるが、タグリーダ１０から遠方にある場合、図６に例示したデータよりも、全体的に観測点が疎になる傾向にあり、特に、左右方向の両端において、観測点が減少する傾向にある。無線タグ５が通信範囲の端付近にある場合、受信波の電力が弱くなるため、受信波を検出しにくく、特に、図左右方向の両端は、無線タグ５がより通信範囲の端近くに位置しているか、無線タグ５が通信範囲外にある状況だからである。
【０１０３】
図６に示したデータを、全体的に観測点を疎にし、特に、左右方向の両端の観測点を減少させると、図８に示すデータに類似する。その結果、停止タグからの合成波との区別の困難性が増加する。
【０１０４】
第２実施形態では、受信波が、通信範囲１９内においてタグリーダ１０から遠方にある移動タグからの直接波である場合と、停止タグからの合成波である場合とを精度よく区別するために、Ｓ４３に代えてＳ４３−１の判断を行う。
【０１０５】
移動タグの位置が通信範囲１９内においてタグリーダ１０から遠方にある場合には、図６に示すデータに対して、図左右方向の両端付近でのデータ数が特に減少する。これに対して、図８に示す合成波のデータでは、図左右方向の両端付近のデータ密度と、図中央付近のデータ密度は、それほど違いはない。反射波を生じさせる移動体が通信範囲１９においてタグリーダ１０に比較的近いときに合成波は観測でき、そのときの反射波は一定以上の強度となる距離範囲が比較的長いからである。
【０１０６】
このことから、移動タグの位置が通信範囲１９内においてタグリーダ１０から遠方にある場合の位相差Δφの積算値は、受信波が合成波である場合の位相差Δφの積算値よりも小さくなる傾向にある。その一方で、位相回転は、ともに、移動体がタグリーダ１０の正面付近を通過する場合に検出できることから、位相回転数に、両者の違いはそれほどない。
【０１０７】
以上のことから、過去ｎ秒間の位相差積算値／過去ｎ秒間の位相回転数は、受信波が停止タグからの合成波である場合よりも、受信波が移動タグからの直接波である場合の方が小さくなる傾向にある。そのため、Ｓ４３−１を判断することで、応答波が移動タグからのものであるか、停止タグからのものであるかを精度よく判断できるのである。
【０１０８】
［具体例３］
次に具体例を説明する。図１７に、無線タグ５Ａ、５Ｃについて、位相差積算値／過去４秒間の合計位相回転数の値の変化を示す。図１７において、無線タグ５Ａおよび無線タグ５Ｃともに、位相回転数と過去４秒間の合計位相回転数は図１０と同じである。図１７において位相差Δφの下欄の４秒積算値は、過去４秒間の位相差Δφの積算値であり、その右欄の分子となる値である。図１７の例ではＳ４３−１の判断で用いる閾値Ｐを２７０としている。
【０１０９】
図１７において、まず、無線タグ５Ａの部分を説明する。Ｓ４１の判断がＹＥＳにならないとＳ４３−１は実行しないので、３秒目までは位相差積算値／合計位相回転数は算出されない。４秒目以降ではＳ４３−１を実行する。
【０１１０】
４秒目では、位相差積算値が１２７０であり、合計位相回転数が６であることから、位相差積算値／合計位相回転数は２１２になる。２１２は２７０以下であるので、４秒目の移動判断結果は移動になる。５秒目および６秒目も、位相差積算値／合計位相回転数は２１２になるので、５秒目、６秒目の移動判断結果も移動になる。
【０１１１】
次に、無線タグ５Ｃの部分を説明する。４秒目では、位相差積算値が９１０であり、合計位相回転数が２であることから、位相差積算値／合計位相回転数は４５５になる。４５５は２７０より大きいので、４秒目の移動判断結果は停止になる。５秒目および６秒目も、位相差積算値／合計位相回転数は４５５になるので、５秒目、６秒目の移動判断結果も停止になる。
【０１１２】
［第２実施形態のまとめ］
第２実施形態では、Ｓ４３−１において、過去４秒間の位相差積算値／過去４秒間の合計位相回転数が閾値Ｐ以上であるか否かを判断することで、無線タグ５が移動しているか否かを判断している。
【０１１３】
図１７に示した具体的数値からも分かるように、受信波が、停止タグである無線タグ５Ｃからの合成波である場合に比較して、受信波が、移動タグである無線タグ５Ａからの直接波である場合は、位相積算値／合計位相回転数が小さくなる。よって、位相積算値／合計位相回転数を閾値Ｐと比較することで、無線タグ５が移動しているか停止しているかを判断できる。
【０１１４】
なお、仮に、無線タグ５Ａが貼り付けられた荷物３を運ぶフォークリフト４の通過する位置が、無線タグ５Ｂに対してタグリーダ１０から遠い側において無線タグ５Ｂに隣接する位置である場合、位相差積算値および合計位相回転数は、ともに小さくなる。したがって、その場合でも、位相積算値／合計位相回転数は小さい値になる。
【０１１５】
したがって、位相積算値／合計位相回転数を閾値Ｐと比較することで、受信波が、通信範囲１９内においてタグリーダ１０から遠方にある移動タグからの直接波である場合と、停止タグからの合成波である場合とを精度よく区別することができる。
【０１１６】
以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【０１１７】
＜変形例１＞
第２実施形態では、位相差積算値と合計位相回転数との対比として、位相差回転数／位相回転数を算出していた。しかし、位相差積算値と合計位相回転数との対比の態様はこれに限られない。位相差積算値と合計位相回転数との対比として、位相回転数／位相差回転数を算出してもよい。
【０１１８】
＜変形例２＞
図４のＳ２２において位相差Δφと比較する閾値は９０度と−９０度に限られない。たとえば、１２０度と−１２０度としてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
２：通路    ３：荷物    ４：フォークリフト（移動体）    ５：無線タグ    １０：タグリーダ    １１：アンテナ    １２：送信機    １３：カプラ    １４：アンテナ共用器    １５：直交復調器    １６ｉ：バンドパスフィルタ    １６ｑ：バンドパスフィルタ    １７ｉ：ＡＤコンバータ    １７ｑ：ＡＤコンバータ    １８：演算部    １９：通信範囲    １５１：移相器    １５２ｉ：ミキサ    １５２ｑ：ミキサ    Δφ：位相差    φ：位相    Ｓ１０：位相算出部    Ｓ２０：位相差算出部    Ｓ３０：位相回転検出部    Ｓ４０：移動判断部    Ｓ３０−１：積算部
【図１】
2020010258.tif 000003
【図２】
2020010258.tif 000004
【図３】
2020010258.tif 000005
【図４】
2020010258.tif 000006
【図５】
2020010258.tif 000007
【図６】
2020010258.tif 000008
【図７】
2020010258.tif 000009
【図８】
2020010258.tif 000010
【図９】
2020010258.tif 000011
【図１０】
2020010258.tif 000012
【図１１】
2020010258.tif 000013
【図１２】
2020010258.tif 000014
【図１３】
2020010258.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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