(57)【要約】【課題】ＲＦＩＤタグが付された移動体が通信領域内を移動しているときだけ質問波を送信し、電力消費量の軽減及びタグコンフュージョンの発生を防止しタグ間通信を良好なものとすること。【解決手段】周波数の異なる２周波の送信波ＣＷと、それぞれの反射波から２つのドップラ信号を取得し、これらドップラ信号から位相差を検出することにより荷物２１Ａが通信領域Ａ内を移動していることを検知し、この移動を検知したときにのみリーダライタ１Ａが質問波ＲＷを送信する。【選択図】図１
2008146520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信装置であって、
送信波とその反射波とからドップラ信号を得るドップラ計測手段と、
前記ドップラ計測手段によりドップラ信号が得られた場合には質問波を送信し、前記ドップラ計測手段によりドップラ信号が得られないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御手段と、
を備えることを特徴とするタグ通信装置。
【請求項２】
所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信装置であって、
複数の周波数の送信波とそれぞれの反射波とから周波数ごとにドップラ信号を得るドップラ計測手段と、
前記周波数ごとのドップラ信号のうちいずれか２つの周波数のドップラ信号の位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段により位相差が検出される場合には質問波を送信し、前記位相差検出手段により位相差が検出されないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御手段と、
を備えることを特徴とするタグ通信装置。
【請求項３】
所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信装置であって、
第１の周波数の送信波とその反射波とから第１のドップラ信号を得る第１のドップラ計測手段と、
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の送信波とその反射波とから第２のドップラ信号を得る第２のドップラ計測手段と、
前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段により位相差が検出される場合には質問波を送信し、前記位相差検出手段により位相差が検出されないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御手段と、
を備えることを特徴とするタグ通信装置。
【請求項４】
前記位相差検出手段により位相差が検出されないときに、前記アンテナから送信される質問波に対する応答波の受信の有無を検出し、この応答波の受信が有る場合には、前記所定の通信領域内に停止しているＲＦＩＤタグが存在することを検出する停止タグ検出手段を備え、
前記通信制御手段は、前記停止タグ検出手段による検出後に質問波の送信を停止することを特徴とする請求項２あるいは３に記載のタグ通信装置。
【請求項５】
前記位相差検出手段により位相差が検出された後、前記アンテナから送信される質問波に対する応答波の受信の有無を検出し、この応答波の受信がない場合には、前記所定の通信領域内をＲＦＩＤタグが付されていない移動体が移動したことを検出するタグ無し移動検出手段を備え、
前記通信制御手段は、前記タグ無し移動検出手段による検出後に質問波の送信を停止することを特徴とする請求項２あるいは３に記載のタグ通信装置。
【請求項６】
前記位相差検出手段により検出された位相差から移動体とアンテナとの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段により算出された距離に応じて無線通信時の質問波の送信電力を調整する送信電力調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項２あるいは３に記載のタグ通信装置。
【請求項７】
前記位相差検出手段により検出された位相差から移動体とアンテナとの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段により算出された距離に応じて無線通信時の質問波の送信電力を調整する送信電力調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項４あるいは５に記載のタグ通信装置
【請求項８】
前記位相差検出手段により位相差を検出し、かつＲＦＩＤタグから応答波を受信しなかった場合に、通信異常と判断する通信異常検出手段を備えることを特徴とする請求項２あるいは３に記載のタグ通信装置。
【請求項９】
前記アンテナは、複数のアンテナ素子からなり、前記送信波のビームをスキャンするスキャンアンテナであって、
前記スキャンアンテナのスキャン角に基づき送信波の指向方向を制御するスキャンアンテナ制御手段を有し、
前記通信制御手段は、前記位相差検出手段が位相差を検出した場合に、その検出した際の前記スキャンアンテナのスキャン角を取得し、このスキャン角に応じて質問波の指向角を設定して質問波を送信するものであり、
前記指向角の遷移に基づき前記移動体の移動方向を検知する移動方向検知手段を備えることを特徴とする請求項２あるいは３に記載のタグ通信装置。
【請求項１０】
前記通信制御手段は、前記移動方向検知手段により検知した移動方向に応じて質問波の指向角を遷移させることを特徴とする請求項２あるいは３に記載のタグ通信装置。
【請求項１１】
所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信方法であって、
送信波とその反射波とからドップラ信号を得るドップラ計測工程と、
前記ドップラ計測工程によりドップラ信号が得られた場合には質問波を送信し、前記ドップラ計測工程によりドップラ信号が得られないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御工程と、
を備えることを特徴とするタグ通信方法。
【請求項１２】
所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信方法であって、
複数の周波数の送信波とそれぞれの反射波とから周波数ごとにドップラ信号を得るドップラ計測工程と、
前記周波数ごとのドップラ信号のうちいずれか２つの周波数のドップラ信号の位相差を検出する位相差検出工程と、
前記位相差検出工程により位相差が検出される場合には質問波を送信し、前記位相差検出工程により位相差が検出されないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御工程と、
を備えることを特徴とするタグ通信方法。
【請求項１３】
所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信方法であって、
第１の周波数の送信波とその反射波とから第１のドップラ信号を得る第１のドップラ計測工程と、
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の送信波とその反射波とから第２のドップラ信号を得る第２のドップラ計測工程と、
前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号との位相差を検出する位相差検出工程と、
前記位相差検出工程により位相差が検出される場合には質問波を送信し、前記位相差検出工程により位相差が検出されないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御工程と、
を備えることを特徴とするタグ通信方法。
【請求項１４】
前記位相差検出工程により位相差が検出されないときに、前記アンテナから送信される質問波に対する応答波の受信の有無を検出し、この応答波の受信が有る場合には、前記所定の通信領域内に停止しているＲＦＩＤタグが存在することを検出する停止タグ検出工程を備え、
前記通信制御工程は、前記停止タグ検出工程による検出後に質問波の送信を停止することを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載のタグ通信方法。
【請求項１５】
前記位相差検出工程により位相差が検出された後、前記アンテナから送信される質問波に対する応答波の受信の有無を検出し、この応答波の受信がない場合には、前記所定の通信領域内をＲＦＩＤタグが付されていない移動体が移動したことを検出するタグ無し移動検出工程を備え、
前記通信制御工程は、前記タグ無し移動検出工程による検出後に質問波の送信を停止することを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載のタグ通信方法。
【請求項１６】
前記位相差検出工程により検出された位相差から移動体とアンテナとの距離を算出する距離算出工程と、
前記距離算出工程により算出された距離に応じて無線通信時の質問波の送信電力を調整する送信電力調整工程と、
を備えることを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載のタグ通信方法。
【請求項１７】
前記位相差検出工程により検出された位相差から移動体とアンテナとの距離を算出する距離算出工程と、
前記距離算出工程により算出された距離に応じて無線通信時の質問波の送信電力を調整する送信電力調整工程と、
を備えることを特徴とする請求項１４あるいは１５に記載のタグ通信方法。
【請求項１８】
前記位相差検出工程により位相差を検出し、かつＲＦＩＤタグから応答波を受信しなかった場合に、通信異常と判断する通信異常検出工程を備えることを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載のタグ通信方法。
【請求項１９】
前記アンテナは、複数のアンテナ素子からなり、前記送信波のビームをスキャンするスキャンアンテナであって、
前記スキャンアンテナのスキャン角に基づき送信波の指向方向を制御するスキャンアンテナ制御工程を有し、
前記通信制御工程は、前記位相差検出工程が位相差を検出した場合に、その検出した際の前記スキャンアンテナのスキャン角を取得し、このスキャン角に応じて質問波の指向角を設定して質問波を送信し、
前記指向角の遷移に基づき前記移動体の移動方向を検知することを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載のタグ通信方法。
【請求項２０】
前記通信制御工程は、前記移動方向検知により検知した移動方向に応じて質問波の指向角を遷移させることを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載のタグ通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タグ通信装置及びタグ通信方法に関し、特にＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグが付された移動体と無線通信する際に電力消費量を軽減し、タグコンフュージョンの発生を防止するのに好適なタグ通信装置及びタグ通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、物流業界においては、ＲＦＩＤタグ（以下単に「タグ」という）を荷物などの移動体に貼付し、このタグとリーダライタなどのタグ通信装置が無線通信を行うというＲＦＩＤシステムを採用しており、このＲＦＩＤシステムにより荷物管理を行っている。このＲＦＩＤシステムによれば、例えば、ベルトコンベアなどの搬送手段に沿ってリーダライタを設置しておき、このリーダライタから質問波を送信する。すると、このベルトコンベアなどにより運搬される荷物に付されたタグから応答波が送信され、自動的にＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などのデータを読み取ることが出来るので、従来に比べて物流業務の効率化を図ることが出来る。【０００３】
しかしながら、このＲＦＩＤシステムにおいて、リーダライタがタグの有無を検知するのは質問波の送信によってのみである。そのため、タグとリーダライタが通信をするにはタグがリーダライタの通信領域にあるか否かを問わず、常時質問波を送信し続けなければならない。このようにリーダライタが常時質問波を送信し続けることは、電力の無駄である。また、複数のリーダライタが設置され、かつ各リーダライタに割り当てられたチャネル数が少ないときには、それぞれが質問波を送信すると、リーダライタ間において電波干渉が生じたり、タグとの通信においてタグコンフュージョンが生じたりして通信不能となる可能性が高くなるといった問題を生ずる。【０００４】
この問題を解決すべく、リーダライタが常時質問波を送信するのではなく、タグが通信領域に入った場合にのみ質問波を送信するようにするシステムも提案されており、そのようなシステムとして例えば特許文献１に記載の移動体検知方法及び装置を使用したものがある。【０００５】
この特許文献１に記載の移動体検知装置は、アンテナが１以上の検知エリア及び非検知エリアを有する場合において、非検知エリアでは通信を一時的に中断してデータの読み書きを行わない。そして、検知エリアでのみデータの読み書きを行うよう通信の断続制御を行うように構成されている。更に、この通信の断続制御を行う際に、タグを検知したか否かの検証を行い、データの読み書きを行うか否かを決定している。この移動体検知装置においては、常時質問波を送信するのではなく、タグ検知手段によりタグを検知したかを判断し、かつ検知エリアでのみデータの読み書きを行うというように構成されている。その結果、非検知エリアに起因するデータの読み書きエラーを効果的に回避できるとともに、不要な電波送信を削減することができる。【０００６】
しかしながら、この特許文献１においては、タグ検知手段の具体的な構成が記載されていないものの、その明細書及び図面の記載を参照すると、このタグ検知手段はセンサに相当する構成であると解される。しかし、このようなセンサを用いて移動体を検知してタグと通信をするようなシステムは、システムの大型化を招来し、コスト高にも繋がるといった新たな問題を生ずる。その上、伝送速度を高速にすると、周波数の占有帯域が広くなりチャネル間干渉の要因となる。一方、隣接チャネルへ干渉を与えないために、高速通信を必要としない状況下ではできるだけ伝送速度を低速に保つことが望ましいが、低速に保つ判断基準が不足している。【０００７】
【特許文献１】特開２００６−９９１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、タグ通信装置及びタグ通信方法において、ＲＦＩＤタグが付された移動体が通信領域内を移動しているときだけタグに対し質問波を送信することにより、電力消費量を軽減し、タグコンフュージョンの発生を防止しタグ間通信を良好なものとするタグ通信装置及びタグ通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信装置であって、送信波とその反射波とからドップラ信号を得るドップラ計測手段と、前記ドップラ計測手段によりドップラ信号が得られた場合には質問波を送信し、前記ドップラ計測手段によりドップラ信号が得られないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御手段と、を備えることを特徴とする。【００１０】
ドップラ計測手段は、ドップラ効果を利用することにより、送信波の周波数とこの反射波の周波数との間に生ずる周波数の差をドップラ信号として検出する手段である。例えば、ドップラ計測手段が所定の位置に固定されており、移動体がドップラ計測手段から離間する方向に速度ｖで移動している場合を想定する。送信波の周波数ｆｓ、この送信波が移動体に反射して返信されてくる反射波の周波数ｆ０、光速（３００×１０６ｍ/ｓ）をｃとすると、ドップラ信号であるドップラ周波数Δｆは下記数式１で表される。【００１１】
＜数式１＞
2008146520.tif 000003
【００１２】
つまり、移動体が移動している場合には、ドップラ効果により、発信した送信波の周波数ｆｓと受信する反射波の周波数ｆ０とが相違する。そして、この周波数の差（ドップラ信号）Δｆに対応する信号がドップラ計測手段により検出され、この信号に基づいて移動体が移動しているか否かを検出する。【００１３】
また、本発明は、所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信装置であって、複数の周波数の送信波とそれぞれの反射波とから周波数ごとにドップラ信号を得るドップラ計測手段と、前記周波数ごとのドップラ信号のうちいずれか２つの周波数のドップラ信号の位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差検出手段により位相差が検出される場合には質問波を送信し、前記位相差検出手段により位相差が検出されないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御手段と、を備えることを特徴とする。【００１４】
また、本発明は所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信装置であって、第１の周波数の送信波とその反射波とから第１のドップラ信号を得る第１のドップラ計測手段と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の送信波とその反射波とから第２のドップラ信号を得る第２のドップラ計測手段と、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号との位相差を検出する位相差検出手段と、前記位相差検出手段により位相差が検出される場合には質問波を送信し、前記位相差検出手段により位相差が検出されないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御手段と、を備えることを特徴とする。【００１５】
上記「移動体」としては、他の力を借りて移動するもの、例えば、ベルトコンベアなどの運搬手段により運搬される荷物、物品であり、この場合、ベルトコンベアが移動経路となる。また、この「移動体」には、自身の力で移動するもの、例えば、人間や動物なども含まれる。【００１６】
また、上記「ＲＦＩＤタグ」としては、例えば、電池などの電源を有しておらず、リーダライタから電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタと無線通信を行うパッシブタイプのＲＦＩＤタグや、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグが含まれる。【００１７】
また、上記「タグ通信装置」とは、例えば、ＲＦＩＤタグと通信可能なリーダライタあるいはリーダ、ライタである。【００１８】
本発明においては、ドップラ効果を利用して物品の移動を検知するものである。波源であるタグ通信装置に対して物品が移動している。すなわち、移動体がある場合、この移動体に対し、第１の周波数の送信波とこれとは異なる第２の周波数の送信波を送信すると、それぞれの送信波が移動体に反射してそれぞれの反射波をタグ通信装置が受信することとなる。この受信した反射波と第１の周波数の送信波及び第２の周波数の送信波からそれぞれ第１のドップラ信号と第２のドップラ信号を生成する。ここで、ドップラ効果によれば、波源から送信した送信波と移動体で反射された反射波の周波数は変化、すなわち、波源と移動体が近づく場合には周波数が高くなり、遠ざかる場合には周波数が低くなるので、第１のドップラ信号と第２のドップラ信号との間に位相差が検出される。この位相差が検出されたことをもって本発明においては移動体が検知されたと判断する。【００１９】
前記位相差検出手段により位相差が検出されないときに、前記アンテナから送信される質問波に対する応答波の受信の有無を検出し、この応答波の受信が有る場合には、前記所定の通信領域内に停止しているＲＦＩＤタグが存在することを検出する停止タグ検出手段を備え、前記通信制御手段は、前記停止タグ検出手段による検出後に質問波の送信を停止するように構成してもよい。【００２０】
移動体を検知しタグ通信装置がＲＦＩＤタグに対し質問波を送信したとしても、通信領域内にＲＦＩＤタグが付された停止する物体が存在する場合には、その物体ともタグ通信装置は無線通信をしその物体からも応答波を受信することとなる。例えば、移動体が１つ、停止している物体が１つであり、どちらにもＲＦＩＤタグが付されている場合には、タグ通信装置は、２つの応答波を受信することとなるが、いずれの応答波が該物体のものかの判断はできない。そこで、本発明においては、この停止している物体の有無を確かめるべく停止タグ検出手段を設けている。具体的には、上記説明した移動体検知の結果、移動体を確認できない場合にすぐに質問波の送信を停止するのではなく、再度質問波を送信し応答波の受信がない場合に質問波の送信を停止するようにする。このようにすれば、応答波が受信された場合には、移動体がないのに応答波を受信することとなり、この応答波は停止している物体からのものだと判断することができる。【００２１】
前記位相差検出手段により位相差が検出された後、前記アンテナから送信される質問波に対する応答波の受信の有無を検出し、この応答波の受信がない場合には、前記所定の通信領域内をＲＦＩＤタグが付されていない移動体が移動したことを検出するタグ無し移動検出手段を備え、前記通信制御手段は、前記タグ無し移動検出手段による検出後に質問波の送信を停止するように構成してもよい。【００２２】
移動体にＲＦＩＤタグが付されていない場合でも、タグ通信装置は通信領域内にこの移動体が入れば、移動体を検知し質問波を送信することとなるが、この質問波に対し何ら応答波を受信できない場合には、この移動体にはＲＦＩＤタグが付されていない可能性が高い。そこで、このような場合をタグ無し移動体検出手段は検出し、タグ無し移動体の検出を行う。【００２３】
前記位相差検出手段により検出された位相差から移動体とアンテナとの距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段により算出された距離に応じて無線通信時の質問波の送信電力を調整する送信電力調整手段と、を備えるように構成してもよい。【００２４】
タグ通信装置が移動体を検知した場合、タグ通信装置と移動体との距離は次の式により算出される。すなわち、第１の周波数ｆｔ１の送信波、第２の周波数ｆｔ２の送信波とした場合、ドップラ信号の周期がＴ、両ドップラ信号の位相差（時間差）がτのとき、距離ｌは次の数式２により求められる。なおｃは光速である。【００２５】
＜数式２＞
2008146520.tif 000004
【００２６】
そこで、本発明においては、この距離ｌを算出し、遠い場合には質問波の送信電力を高く、近い場合には質問波の送信電力を低く設定して、送信電力の軽減を図るようにしている。なお、この距離の閾値を予め設定しておき、算出された距離ｌがこの閾値を超えるか否かにより送信電力の高低を設定しておけばよい。【００２７】
前記位相差検出手段により位相差を検出し、かつＲＦＩＤタグから応答波を受信しなかった場合に、通信異常と判断する通信異常検出手段を備えるようにしてもよい。【００２８】
位相差を検出したということは移動体が通信領域内に入ったことを意味するわけであるから、この移動体にＲＦＩＤタグが付されていれば、質問波を送信した際にこれに対する応答波を受信できるはずである。よって、位相差を検出し、かつ、この応答波が受信できない場合には、通信異常と判断しこれを外部装置などに通知する。【００２９】
前記アンテナは、複数のアンテナ素子からなり、前記送信波のビームをスキャンするスキャンアンテナであって、前記スキャンアンテナのスキャン角に基づき送信波の指向方向を制御するスキャンアンテナ制御手段を有し、前記通信制御手段は、前記位相差検出手段が位相差を検出した場合に、その検出した際の前記スキャンアンテナのスキャン角を取得し、このスキャン角に応じて質問波の指向角を設定して質問波を送信するものであり、前記指向角の遷移に基づき前記移動体の移動方向を検知する移動方向検知手段を備えるように構成してもよい。【００３０】
前記「スキャンアンテナ」は、例えば、電子的制御によって送信する電波のビームを高速にスキャン可能なフェーズドアレイアンテナからなり、複数のアンテナ素子と、この複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の位相器と、この複数の位相器のすべてに接続された１つの分配合成器から構成されている。分配合成器に入力された電波は、それぞれのアンテナ素子ごとの位相器に分配され、各位相器にて所望の位相変化がなされた後、各アンテナ素子から放射され、この際位相後の各電波がすべて同相となるような方向、すなわち正弦波の位相が一致する方向に強く電波が放射される。この最も強い電波が前記ビーム、例えば、メインローブであり、この方向は、位相器の設定により任意に変化させることができる。【００３１】
また、上記複数のアンテナ素子は、パッチアンテナから構成されていてもよく、更に、上記複数のアンテナ素子は、２次元配列されており、上記スキャンアンテナは、上記移動体の移動経路に対して２次元スキャンするようにしてもよい。パッチアンテナから複数のアンテナを構成すれば、スキャンアンテナを薄く製造できるし、製造コストも低く抑えられるので好適である。【００３２】
前記通信制御手段は、前記移動方向検知手段により検知した移動方向に応じて質問波の指向角を遷移させるようにしてもよい。【００３３】
また、本発明は、所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信方法であって、送信波とその反射波とからドップラ信号を得るドップラ計測工程と、前記ドップラ計測工程によりドップラ信号が得られた場合には質問波を送信し、前記ドップラ計測工程によりドップラ信号が得られないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御工程と、を備えることを特徴とする。【００３４】
また、本発明は、所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信方法であって、複数の周波数の送信波とそれぞれの反射波とから周波数ごとにドップラ信号を得るドップラ計測工程と、前記周波数ごとのドップラ信号のうちいずれか２つの周波数のドップラ信号の位相差を検出する位相差検出工程と、前記位相差検出工程により位相差が検出される場合には質問波を送信し、前記位相差検出工程により位相差が検出されないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御工程と、を備えることを特徴とする。【００３５】
また、本発明は、所定の通信領域内においてＲＦＩＤタグが付された移動体へアンテナから質問波を送信して前記ＲＦＩＤタグとの無線通信を行うタグ通信方法であって、第１の周波数の送信波とその反射波とから第１のドップラ信号を得る第１のドップラ計測工程と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の送信波とその反射波とから第２のドップラ信号を得る第２のドップラ計測工程と、前記第１のドップラ信号と前記第２のドップラ信号との位相差を検出する位相差検出工程と、前記位相差検出工程により位相差が検出される場合には質問波を送信し、前記位相差検出工程により位相差が検出されないときは質問波を送信しないよう質問波の送信を制御する通信制御工程と、を備えることを特徴とする。【００３６】
前記位相差検出工程により位相差が検出されないときに、前記アンテナから送信される質問波に対する応答波の受信の有無を検出し、この応答波の受信が有る場合には、前記所定の通信領域内に停止しているＲＦＩＤタグが存在することを検出する停止タグ検出工程を備え、前記通信制御工程は、前記停止タグ検出工程による検出後に質問波の送信を停止するようにしてもよい。【００３７】
前記位相差検出工程により位相差が検出された後、前記アンテナから送信される質問波に対する応答波の受信の有無を検出し、この応答波の受信がない場合には、前記所定の通信領域内をＲＦＩＤタグが付されていない移動体が移動したことを検出するタグ無し移動検出工程を備え、前記通信制御工程は、前記タグ無し移動検出工程による検出後に質問波の送信を停止するようにしてもよい。【００３８】
前記位相差検出工程により検出された位相差から移動体とアンテナとの距離を算出する距離算出工程と、前記距離算出工程により算出された距離に応じて無線通信時の質問波の送信電力を調整する送信電力調整工程と、を備えるようにしてもよい。【００３９】
前記位相差検出工程により位相差を検出し、かつＲＦＩＤタグから応答波を受信しなかった場合に、通信異常と判断する通信異常検出工程を備えるようにしてもよい。【００４０】
前記アンテナは、前記送信波のビームを上記移動体の移動経路上の空間に向けてスキャン可能なスキャンアンテナであり、前記スキャンを制御するとともに、前記位相差検出工程により位相差を検出した際の前記スキャンアンテナのスキャン角を検出可能なスキャンアンテナ制御工程と、前記スキャン角から前記移動体の移動方向を算出する移動方向検知工程と、を備えるとともに、前記移動方向検知工程により算出した移動方向に沿って前記スキャンアンテナをスキャンさせるようにしてもよい。【００４１】
前記アンテナは、複数のアンテナ素子からなり、前記送信波のビームをスキャンするスキャンアンテナであって、前記スキャンアンテナのスキャン角に基づき送信波の指向方向を制御するスキャンアンテナ制御工程を有し、前記通信制御工程は、前記位相差検出工程が位相差を検出した場合に、その検出した際の前記スキャンアンテナのスキャン角を取得し、このスキャン角に応じて質問波の指向角を設定して質問波を送信し、前記指向角の遷移に基づき前記移動体の移動方向を検知するようにしてもよい。【００４２】
前記通信制御工程は、前記移動方向検知により検知した移動方向に応じて質問波の指向角を遷移させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように本発明によれば、ドップラ計測を用いて移動体を検知し、移動体を検知したときだけ質問波を送信するようにした。これにより、電力消費量を軽減し、タグコンフュージョンの発生を防止しタグ間通信を良好なものと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】
【００４４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、本発明のタグ通信装置をリーダライタ、移動体をベルトコンベアなどの搬送手段により移動する荷物として説明するがこれに限定されるものではない。また、以下においては、ドップラ計測手段として、２周波を使用するものを用いたがこれに限定されるものではない。例えば、移動体を検知するだけなら、必ずしも２周波を使用する必要はなく、１周波だけ使用すればよい。さらに、２周波よりも多くの複数の周波数を有する送信波を使用して、選択的にドップラ信号を求めるように構成してもよい。【００４５】
図１は本発明の実施の形態に係るリーダライタの概略構成を示すブロック図、図２〜４は図１に示すリーダライタが質問波を送信する状態を説明するための模式図、図５は図１に示すリーダライタの動作説明をするためのフロー図である。【００４６】
図１に示すように本実施形態に係るリーダライタ１Ａは、ドップラモジュール３Ａ，３Ｂ、ダイプレクサ４、アンテナ５Ａ、Ａ/Ｄ変換器６Ａ，６Ｂ、信号処理部７、タグ通信制御部８及び送受信部９からなる。【００４７】
ドップラモジュール３Ａは、第１の周波数ｆｔ１の送信波とその反射波とから第１のドップラ信号を得る第１のドップラ計測手段である。ドップラモジュール３Ａはサイン波などの連続波からなる送信波を生成する。この送信波はダイプレクサ４を介して送受兼用のアンテナ５Ａから放射される。反射対象物体である荷物２１Ａで反射された反射波はアンテナ５Ａで受信され、ダイプレクサ４を介してドップラモジュール３Ａに入力される。ドップラモジュール３Ａは、送信波の周波数と反射波（受信波）の周波数の差に当たる第１のドップラ信号を生成する。このドップラ信号は増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６Ａを介して信号処理部７に入力される。【００４８】
ドップラモジュール３Ｂは、第２の周波数ｆｔ２の送信波とその反射波とから第２のドップラ信号を得る第２のドップラ計測手段である。第１の周波数ｆｔ１と第２の周波数ｆｔ２とが異なる以外、ドップラモジュール３Ａ，３Ｂの構成は同一である。なお、本実施形態では１０ＧＨｚ帯のマイクロ波を用い、周波数ｆｔ１とｆｔ２の差は数十ＭＨｚに設定している。この２周波は完全に固定にする必要は無く、ユーザにおいて任意に変更可能に構成してもよい。【００４９】
ダイプレクサ４は、周波数の異なる送信波／受信波が互いのドップラモジュール３Ａ，３Ｂに漏れ込まないようにするための周波数分離器である。これにより２つのドップラモジュール３Ａ，３Ｂは１つのアンテナ５Ａを共用している。【００５０】
ただし、周波数ｆｔ１とｆｔ２の差がドップラ信号の周波数に比べて十分大きい場合には、一方のモジュールの信号が他方のモジュールに漏れ込んだとしてもドップラ信号には大きな影響を与えないので、この場合ダイプレクサ４を省略する構成としてもよい。【００５１】
信号処理部７は、プログラムに従ってデジタル信号処理を行う回路であり、主に、ドップラモジュール３Ａ，３Ｂから入力された２周波のドップラ信号から位相差を検出する位相差検出手段として機能する。この信号処理部７を位相差検出手段として機能させることにより、リーダライタ１Ａは、通信領域Ａ内においてＲＦＩＤタグ２Ａが付された荷物２１Ａが移動するときにのみ質問波ＲＷを送信することが可能となる。すなわち、ドップラモジュール３Ａ，３ＢからＡ／Ｄ変換器６Ａ，６Ｂを介してそれぞれ信号処理部７に入力された第１のドップラ信号及び第２のドップラ信号との間に位相差があるか否かを検出するという移動体検知処理を行い、位相差があった場合には荷物２１Ａが移動したと判断する。【００５２】
具体的には、この移動体検知処理は、以下に示すドップラ効果を利用して荷物２１Ａの移動を検知するものである。すなわち、波源であるリーダライタ１Ａに対し荷物２１Ａは移動しているので、この荷物２１Ａに対し送信波ＣＷを送信すると、荷物２１Ａで反射された反射波の周波数が変化するというドップラ効果を利用して信号処理部７は上記位相差を算出し位相差が検出された場合には、荷物２１Ａが移動していることを知らせる信号を通信制御部８に送信する。なお、ここでは、信号処理部７は、後述するように、停止タグ検出手段、タグ無し移動検出手段及び距離算出手段としても機能させるようにしている。【００５３】
タグ通信制御部８は、主に、ベルトコンベアなどの搬送手段によって搬送される荷物２１Ａに付されたＲＦＩＤタグ２Ａとリーダライタ１Ａとの通信の制御を行う通信制御手段として機能する回路である。なお、ここでは、後述するように、送信電力調整手段、通信異常検出手段としても機能させるようにしている。【００５４】
送受信部９は、タグ通信制御部８から送信される送信コマンド情報を無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号をアンテナ５Ａを介してＲＦＩＤタグ２Ａに対し質問波ＲＷとして送信するものであり、送信コマンド情報の変調、増幅などの処理を行なう。更に、送受信部９は、ＲＦＩＤタグ２１Ａからアンテナ５Ａを介して受信した応答波を元の形式に変換し、変換したデータをタグ通信制御部８に送信するものであり、受信データの増幅、復調などの処理を行なう。【００５５】
アンテナ５Ａは、ドップラモジュール３Ａ，３Ｂにより生成された送信波ＣＷとＲＦＩＤタグ２１に送信する質問波ＲＷを送信し、送信波ＣＷに対する反射波と質問波ＲＷに対する応答波を受信するように構成されている。なお、送信波ＣＷを図示すると図面が複雑化するので図示は省略しており、質問波ＲＷについては必要な場合のみ図示している。以下においても同様である。【００５６】
次にこのように構成されたリーダライタ１Ａに関し、第１実施形態については図２〜図５を参照し、第２実施形態については図６〜図８を参照し、第３実施形態については図９を参照してそれぞれその動作説明を行う。以下において、移動している荷物を単に「荷物２１Ａ」、停止している荷物を単に「荷物２１Ｂ」と称して説明する。【００５７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係るリーダライタ１Ａにおいては、後述するようにタグ移動検知処理によりＲＦＩＤタグ２Ａを検知した場合のみリーダライタ１Ａが質問波ＲＷを送信する処理（以下「本発明の基本的処理」と言う）を行うほか、停止タグ検出処理及びタグ無し移動検出処理も行う。【００５８】
図２はリーダライタ１Ａの本発明の基本的処理を説明するための模式図、図３は停止タグ検出処理を説明するための模式図、図４はタグ無し移動検出処理を説明するための模式図及び図５は前記基本的処理、停止タグ検出処理及びタグ無し移動検出処理を示すフロー図である。【００５９】
図５に示すように、リーダライタ１Ａが作動すると、まず移動体検知処理を行う（Ｓ１００）。この移動体検知処理は、上記説明した通りであり、ドップラモジュール３Ａから第１の周波数ｆｔ１の送信波、ドップラモジュール３Ｂから第２の周波数ｆｔ２の送信波をそれぞれ送信し、それぞれの反射波から第１のドップラ信号、第２のドップラ信号を生成し、これらドップラ信号の位相差が検出されるか否かを算出することにより行うわけである。但し、ここでは、説明の便宜上、２つの送信波をまとめて送信波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）と表記して説明する。【００６０】
前記移動体検知処理を荷物２１Ａが検知されるまで繰り返し行ない（Ｓ１０１のＮ）、荷物２１Ａが検知された（Ｓ１０１のＹ）ことをトリガーとして、次にタグ間通信処理、すなわち、リーダライタ１Ａが質問波ＲＷを送信する（Ｓ１０２）。ここで、通信領域Ａ内に進入した荷物２１ＡにＲＦＩＤタグ２Ａが付されていれば、リーダライタ１Ａは質問波ＲＷに対する応答波をＲＦＩＤタグ２Ａからアンテナ５Ａを介して受信することとなる。一方、荷物２１Ａに最初からＲＦＩＤタグ２Ａが付されていなかった場合や、搬送途中でＲＦＩＤタグ２Ａが剥がれてしまった場合などは、荷物２１Ａに対して質問波ＲＷを送信しても応答波は返って来ない。【００６１】
そこで、リーダライタ１Ａは、質問波ＲＷを送信した後、荷物２１Ａから応答波の受信があるか否かを確かめ（Ｓ１０３）、その結果、応答波の受信がない場合には（Ｓ１０３のＮ）、信号処理部７において荷物２１ＡにはＲＦＩＤタグ２Ａが付されていないと判断する。そして、タグ無し荷物の移動を検出した信号をタグ通信制御部８を介して外部装置へ送信する（Ｓ１０５）。このタグ無し荷物の移動を検出した状態を示すのが図４であり、リーダライタ１Ａが荷物２１Ａを検出し質問波ＲＷを送信しても、荷物２１ＡにはＲＦＩＤタグ２Ａが付されていないため応答波が返ってこない。【００６２】
一方、リーダライタ１Ａが質問波ＲＷを送信した後、荷物２１Ａから応答波の受信が有った場合には（Ｓ１０３のＹ）、リーダライタ１Ａは更に移動体検知処理を行い（Ｓ１０４）、その結果、荷物２１Ａが検知された場合には（Ｓ１０６のＹ）は、タグ間通信処理を続ける（Ｓ１０７）。図２に示すように、荷物２１Ａは一旦移動体検知処理により検知された後リーダライタ１Ａの通信領域Ａ内を移動することとなるので、上記Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０７の処理は、図２（ｂ）に示すように荷物２１Ａが通信領域Ａから出るまで繰り返し行われ。そして、荷物２１Ａが通信領域Ａから出ると移動体検知処理の結果、移動体である荷物２１Ａは検知されなくなる（Ｓ１０６のＮ）。【００６３】
このように荷物２１Ａが通信領域Ａから出た状態で、リーダライタ１Ａは質問波ＲＷの送信を直ちに停止すれば、リーダライタ１Ａは無駄な質問波ＲＷを送信することを防止でき、電力消費の軽減、タグコンフュージョンの防止などを図ることが出来る。【００６４】
更に、この第１実施形態に係るリーダライタ１Ａにおいては、後述するように通信領域Ａ内の停止タグの有無を確認し、停止タグがある場合には外部装置に通知し、停止タグが無い場合には、タグ間通信を終了するようにしている。具体的に説明すると、図３（ａ）に示すように、通信領域Ａ内にベルトコンベアから脱落した荷物２１Ｂがある場合には、荷物２１Ａが通信領域Ａ内に進入すると、リーダライタ１Ａは荷物２１ＡのＲＦＩＤタグ２Ａに対し質問波ＲＷを送信するのみならず、荷物２１ＢのＲＦＩＤタグ２Ｂにも質問波ＲＷを送信してしまうこととなる。この場合、リーダライタ１Ａは２つの応答波を受信することとなるが、リーダライタ１Ａが２つの応答波を受信した際には、どちらが荷物２Ａからのものかの判断は出来ない。【００６５】
しかしながら、荷物２１Ａが通信領域Ａから出た時点においては、移動体検知はされないわけであるから、この時点でリーダライタ１Ａが質問波ＲＷを送信し、この質問波ＲＷに対する応答波を受信した場合には、図３（ｂ）に示すようにこの応答波は荷物２１ＢのＲＦＩＤタグ２Ｂからのものであることを判断できる。【００６６】
具体的には、上記Ｓ１０６のＮの処理後、リーダライタ１Ａは再度質問波ＲＷを送信し、この質問波ＲＷに対する応答波の受信があるか否かを確かめ（Ｓ１０８）、受信があった場合には（Ｓ１０８のＹ）、この応答波は荷物２１Ｂからのものであるので、通信領域Ａ内に停止タグが存在することを知らせる信号をタグ通信制御部８を介して外部装置に送信し、停止タグの存在を通知する（Ｓ１０９）。一方、応答波の受信がない場合には（Ｓ１０８のＮ）、停止タグは存在しないこととなるので、質問波ＲＷの送信を停止しタグ間通信を終了する（Ｓ１１０）。【００６７】
以上説明した通り、この第１実施形態に係るリーダライタ１Ａにおいては、通信領域Ａ内に移動する荷物２１Ａがあるときのみ質問波ＲＷを送信するという本発明の基本的処理を行うので、電力消費量を軽減し、タグコンフュージョンの発生を防止しタグ間通信を良好なものとすることができる（以下においてこの効果を「本発明の基本的効果」と言う）。また、通信領域Ａ内に停止している荷物２１Ｂが存在する場合には、この荷物２１Ｂの存在を検出できるので、荷物の紛失を防止でき荷物管理においても便利である。そのうえ、通信領域Ａ内をＲＦＩＤタグ２Ａが付されていない荷物２１Ａが移動した場合には、このタグ無し荷物の移動を検知できるので、更に、荷物の紛失を防止でき荷物管理においても便利である。【００６８】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係るリーダライタ１Ａにおいては、上記説明した基本的処理を行うほか、質問波ＲＷを送信する際にＲＦＩＤタグ２Ａとの距離に応じて送信電力を高低する送信電力調整処理を行う。【００６９】
図６及び図７は送信電力調整処理を説明するための模式図であり、図８は送信電力調整処理を示すフロー図である。【００７０】
図８に示すように、リーダライタ１Ａが作動すると、荷物２１Ａが検知されるまで移動体検知処理を行う（Ｓ２００、Ｓ２０１）。この処理は上記Ｓ１００、Ｓ１０１と同様の処理であるので説明は省略する。次に、移動体検知処理の結果、荷物２１Ａが検知されたら（Ｓ２０１のＹ）、リーダライタ１Ａと荷物２１Ａとの間の距離を測定する（Ｓ２０２）。第１の周波数ｆｔ１の送信波、第２の周波数ｆｔ２の送信波とした場合、ドップラ信号の周期がＴ、両ドップラ信号の位相差（時間差）がτのとき、距離ｌは＜数式３＞により求まる。ただし、ｃは光速である。【００７１】
＜数式３＞
2008146520.tif 000005
【００７２】
上記測定の結果、リーダライタ１Ａと荷物２１Ａとの間の距離が近いか否かを確かめる（Ｓ２０３）。ここで、この距離が近いか否かは、予めユーザにおいて閾値を設定しておき、この閾値以内の場合には近傍、閾値を超える場合には近傍ではないとしておけばよい。この閾値を模式的に示したのが図６及び図７の点線で表す境界線であり、この境界線を越えなければ近傍（図７参照）、超えた場合には近傍ではない（図６参照）としている。測定の結果、近傍である場合には（Ｓ２０３のＹ）、送信電力を低く設定し（Ｓ２０４）、近傍ではない場合には（Ｓ２０３のＮ）、送信電力を高く設定する（Ｓ２０５）。この送信電力は、荷物２１Ａとリーダライタ１Ａとの距離に対応して質問波ＲＷが荷物２１Ａに到達できる程度に予め設定しておく。【００７３】
なお、本実施形態においては、送信電力を高低の２分類としたが、閾値を細かく分ければ３分類以上、例えば、送信電力を低、中、高と３分類にすることも可能である。なお、これ以降の処理は上記説明したＳ１０２〜Ｓ１１０の処理と同様であるので説明は省略する。【００７４】
但し、本実施形態において、通信領域Ａ内に荷物２１Ｂがある場合には、上記と相違する部分があるので、図６および図７を参照して説明する。まず、図６は、送信電力を高く設定した場合であり、（ａ）は荷物２１ＡにＲＦＩＤタグ２Ａが付されているが、（ｂ）は荷物２１ＡにＲＦＩＤタグ２Ａが付されていない。この図６（ａ）の場合は図３（ａ）の場合と同様である。他方、図６（ｂ）の場合は荷物２１Ａが通信領域Ａ内に進入した時点でリーダライタ１Ａは荷物２１ＢのＲＦＩＤタグ２Ｂと通信し、荷物２１Ａが通信領域Ａから出た時点で荷物２１Ｂの存在が検知されることとなる。その詳細は上記第１実施形態で説明したのと同様であるのでここでは説明は省略する。【００７５】
次に、図７は、送信電力を低く設定した場合であり、（ａ）は荷物２１ＡにＲＦＩＤタグ２Ａが付されているが、（ｂ）は荷物２１ＡにＲＦＩＤタグ２Ａが付されていない。図７（ａ）の場合、図６（ａ）と異なり、通信領域Ａ内に荷物２１Ｂがあったとしても質問波ＲＷが荷物２１Ｂまで届かないので、リーダライタ１Ａは荷物２１ＢのＲＦＩＤタグ２Ｂとは通信しない。他方、図７（ｂ）の場合も、質問波ＲＷが荷物２１Ｂまで届かないので、リーダライタ１Ａはいずれとも通信することなく、タグ無し荷物が移動したことを外部装置へ通知する。【００７６】
以上説明したように、第２実施形態に係るリーダライタ１Ａにおいては、上記本発明の基本的効果に加え、質問波ＲＷの送信電力をリーダライタ１ＡとＲＦＩＤタグ２Ａとの距離に応じて低く設定したり高く設定したりすることが可能である。これにより、質問波ＲＷの送信電力を軽減出来たり、通信領域Ａ内に停止している荷物２１Ｂが存在している場合にこれに付されたＲＦＩＤタグ２Ｂと通信を行わないようにすることが可能となる。【００７７】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るリーダライタ１Ａにおいては、上記説明した本発明の基本的処理を行うほか、通信空振り検知処理、すなわちリーダライタ１Ａと荷物２１Ａに付されたＲＦＩＤタグ２Ａとの間で通信不良が生じている状態を検知し、外部装置などに通信エラーを通知する処理を行う。図９は通信空振り検知処理を示すフロー図である。【００７８】
図９に示すように、リーダライタ１Ａが作動すると、まず、受信フラグをＯＦＦにセットし（Ｓ３００）、その後、荷物２１Ａが検知されるまで移動体検知処理を行う（Ｓ３０１、Ｓ３０２）。この処理は上記Ｓ１００、Ｓ１０１と同様の処理であるので説明は省略する。次に、移動体検知処理の結果、荷物２１Ａが検知されたら（Ｓ３０２のＹ）、タグ間通信処理を行い（Ｓ３０３）、応答波の受信があるか否かを確かめる（Ｓ３０４）。応答波の受信があった場合には（Ｓ３０４のＹ）、受信フラグがＯＦＦか否かを確かめ（Ｓ３０６）、受信フラグがＯＦＦであった場合には（Ｓ３０６のＹ）、受信フラグをＯＮにセットする（Ｓ３０７）。この受信フラグは、荷物２１ＡのＲＦＩＤタグ２Ａから応答波の受信があった場合に受信があったことを示す情報であり、受信フラグがＯＦＦの場合には応答波の受信をまだしていないことを意味し、ＯＮの場合には応答波の受信をすでにしていることを示す。【００７９】
更に、移動体検知処理を行い（Ｓ３１１）、荷物２１Ａが検知されたか否かを確かめ（Ｓ３１２）、荷物２１Ａが検知された場合には（Ｓ３１２のＹ）、タグ間通信処理（Ｓ３０３）に戻り、再度応答波の受信があるか否かを確かめる（Ｓ３０４）。受信があった場合の処理は、上記説明した処理と同様である。一方、Ｓ３１２の移動体検知の有無の確認処理において、荷物２１Ａが検知されなかったら（Ｓ３１２のＮ）、通信領域Ａ内を移動した荷物２１Ａから応答波を受信し、かつ通信領域Ａから荷物２１Ａが出たこととなるので、タグ間通信処理を終了するとともに、タグ通信制御部８を介して外部装置へ通過タグ受信ＯＫを通知する（Ｓ３１３）。その後、上記説明したＳ３００の処理に戻る。【００８０】
一方、Ｓ３０４の処理において、応答波の受信がなかった場合、更に、移動体検知処理を行うとともに（Ｓ３０５）、移動体検知の有無を確かめ（Ｓ３０８）、荷物２１Ａの移動が検知された場合（Ｓ３０８のＹ）、Ｓ３０３の処理に戻る。他方、荷物２１Ａの移動が検知されなかった場合（Ｓ３０８のＮ）、受信フラグがＯＮか否かを確かめ（Ｓ３０９）、ＯＮであった場合には（Ｓ３０９のＹ）、タグ間通信が正常に行われたと判断し、タグ間通信処理を終了するとともに、タグ通信制御部８を介して外部装置へ通過タグ受信ＯＫを通知する（Ｓ３１３）。その後、上記説明したＳ３００の処理に戻る。その一方、受信フラグがＯＮでなかった場合には（Ｓ３０９のＮ）、タグ間通信処理が正常に行われなかったと判断し、タグ間通信処理を終了するとともに、タグ通信制御部８を介して外部装置へ通過タグ受信ＮＧ、すなわち通信エラーを通知する（Ｓ３１０）。その後、上記説明したＳ３０１の処理に戻る。【００８１】
以上説明したように、第３実施形態に係るリーダライタ１Ａにおいては、上記本発明の基本的効果に加えて、リーダライタ１ＡとＲＦＩＤタグ２Ａとの間における通信エラーを検知するとともに、外部装置などに通信エラーを通知するようにしている。これにより、通信エラーが生じた状況を外部装置において把握でき、必要な場合にはベルトコンベアなどの搬送手段を停止させ再通過を促すことも可能となり、荷物の入出庫管理上の不具合を防止できる。【００８２】
＜第４実施形態＞
第４実施形態に係るリーダライタ１Ｂにおいては、タグ通信制御部８を移動方向検知手段として機能させる点、スキャンアンテナ制御部１０が付加されている点、アンテナがスキャンアンテナ５Ｂである点が上記リーダライタ１Ａと相違する。そして、動作においては、上記リーダライタ１Ａと同様上記本発明の基本的処理を行うほか、移動方向検知処理も行う。以下、上記リーダライタ１Ａと相違する点のみ、図１０〜図１４を参照して詳細に説明し、同様の部分については説明を省略する。【００８３】
図１０は第４実施形態に係るリーダライタ１Ｂの概略構成を示すブロック図、図１１はスキャンアンテナ５Ｂの概要を示す模式図、図１２はスキャンアンテナ５Ｂのスキャンの状態を示す模式図、図１３はリーダライタ１Ｂにおける荷物２１Ａの移動方向検知処理を示すフロー図、図１４はリーダライタ１Ｂが移動方向検知処理を行った後タグが付された荷物との通信状態を示す模式図である。【００８４】
図１０に示すように第４実施形態に係るリーダライタ１Ｂは、ドップラモジュール３Ａ，３Ｂ、ダイプレクサ４、スキャンアンテナ５Ｂ、Ａ/Ｄ変換器６Ａ，６Ｂ、信号処理部７、タグ通信制御部８、送受信部９及びスキャンアンテナ制御部１０からなる。【００８５】
スキャンアンテナ５Ｂは、図１２に示すように、複数のアンテナ素子５０を直線状に配列し、各アンテナ素子５０に可変位相器（位相器）５１を接続した構成である。図１２においては、アンテナ素子５０は３個であるが、アンテナ素子５０の個数は３個に限定されるものではない。また、このアンテナ素子５０は直線状配列に限定されるものではなく、２次元配列状に配置してもよい。このアンテナ素子５０の個数を増やすと、ビームの幅が細くなる。なお、本実施形態においては、このビームは、移動体検知処理を行うときは、送信波ＣＷとなり、タグ間通信処理を行うときは質問波ＲＷとなる。【００８６】
次に、このスキャンアンテナ５Ｂにおけるビーム方向のスキャンの方法について図１１を参照して説明する。【００８７】
全てのアンテナ素子５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｋが同じ位相で電波を送信する場合には、スキャンアンテナ５Ｂから放射される電波はブロードサイド方向（アンテナ素子５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｋの配列方向に垂直な方向）の平面波として伝搬する。一方、電波の伝播方向を、ブロードサイド方向から測って角度θ（ｒａｄ）だけ傾斜させるためには、次式を満たすように各アンテナ素子５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｋが送信する電波の位相をずらせばよい。【００８８】
図１１に示すように、送信または受信する電波の波長をλ（ｍ）とし、基準となるアンテナ素子５０Ａとｋ番目のアンテナ素子５０Ｋとの距離をｄｋ（ｍ）とし、図１１に破線で示される等位相面のうち、基準となるアンテナ素子５０Ａを通る等位相面と、ｋ番目のアンテナ素子５０Ｋとの距離をｌｋ（ｍ）とすると、基準となるアンテナ素子５０Ａの位相に対するｋ番目のアンテナ素子５０Ｋの位相のずれψｋは次式となる。【００８９】
＜数式４＞
ψｋ＝（ｌｋ／λ）×２π＝（ｄｋ×sinθ／λ）×２π【００９０】
このように、スキャンアンテナ５Ｂは、各位相器５１Ａ、５１Ｂ、・・・５１Ｋが、上式を満たすように信号の位相をずらすことにより、目的の方向に電波のビームを向けることができる。一方、電波を受信する場合には、各アンテナ素子５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｋの位相のずれを検出することにより、受信した電波の方向を判別することができる。【００９１】
タグ通信制御部８は、上記同様通信制御手段として機能する回路であり、ここでは、更に、後述するように、移動方向検知手段としても機能させるようにしている。【００９２】
スキャンアンテナ制御部１０は、スキャンアンテナ５Ｂに対し、タグ通信制御部８からスキャン角情報を受信する。そして、この受信したスキャン角情報に基づいてスキャン制御信号をスキャンアンテナ５Ｂに送信し、スキャンアンテナ５Ｂから放射される電波のビームすなわち送信波ＣＷ及び質問波ＲＷの方向を制御するものである。このスキャン角とは、図１２に示すように、ブロードサイド方向（アンテナ素子５０Ａ、５０Ｂ、・・・５０Ｋの配列方向に垂直な方向）を基準に測定したビーム（ここでは送信波ＣＷ）の傾斜角である。本実施形態においては、図中右回り方向（α）を＋値とし、左周り方向（−α）を−値としている。なお、このスキャン角α、−αは、ユーザにおいて予めタグ通信制御部８に設定しておけばよい。【００９３】
次にこのように構成されたリーダライタ１Ｂに関し、図１３を参照して動作説明を行う。図１１は主に移動方向検知処理を示すフロー図である。以下においては、リーダライタ１Ｂが図示しないベルトコンベアなどの搬送手段に沿って設置された場合を示し、搬送方向上流側を左、下流側を右として説明する。【００９４】
まず、前提としてリーダライタ１Ｂは、予め設定されたスキャン角に基づいてスキャンアンテナ５Ｂから送信される送信波ＣＷを左右にスキャンしている。このスキャンの際の速度やスキャン角は予めタグ通信制御部８に記憶されている。そして、スキャンアンテナ５Ｂの指向方向を右向きにした際に（Ｓ４００）、移動体検知処理を行う（Ｓ４０１）。その結果、荷物２１Ａが検知された場合には（Ｓ４０２のＹ）、リーダライタ１Ｂはタグ間通信処理、すなわち荷物２１Ａに対し質問波ＲＷを送信した後（Ｓ４０３）、タグ間通信処理を終了、すなわち、質問波ＲＷの送信を停止する（Ｓ４０４）。なお、この質問波ＲＷを送信する際は、スキャンアンテナ５Ｂの指向方向はそれまで送信波ＣＷを送信していた方向と同一であるので、この質問波ＲＷを送信した際の指向角、すなわち送信波ＣＷを送信していた際のスキャン角を確認する（Ｓ４０５）。【００９５】
その後、スキャンアンテナ５Ｂの指向方向が正面あるいは左側に向いているか否かを確かめ（Ｓ４０６）、どちらでもない場合には、指向角を左へシフトする（Ｓ４０７）。ここで、この左へのシフト量は、予めタグ通信制御部８に設定しておけばよい。このシフト量は、荷物２１Ａの移動速度や、スキャンアンテナ５Ｂから送信される電波のビーム幅などから適宜ユーザにおいて設定すればよい。次いで、指向角を所定のシフト量だけシフトさせた後、更に、移動体検知処理（Ｓ４０１）に戻って移動体検知処理を行い、荷物２１Ａが検知されるか否かを確かめる（Ｓ４０２）。その結果荷物２１Ａが検知された場合には（Ｓ４０２のＹ）、上記同様の処理、すなわちＳ４０３〜Ｓ４０６の処理を行い、Ｓ４０６の処理において、「Ｎ」であった場合には、更に指向角を左へシフトする。最初に右側に向いていた指向角を序々に左側にシフトしていくということは、荷物２１Ａが右側から通信領域Ａに近づき、左側に向けて移動していくことを意味することとなる。指向角はタグ通信制御部８において設定されるので、指向角のシフトの方向をタグ通信制御部８において算出すれば、荷物２１Ａの移動方向が検出できることとなる。【００９６】
更に、このようなＳ４０６の処理を繰り返し行うことにより、本実施形態のリーダライタ１Ｂにおいては、質問波ＲＷを荷物２１Ａの移動速度に合わせて送信することが可能となる。このような状態を図１４（ａ）〜（ｃ）に示している。【００９７】
図１４においては、荷物２１Ａがリーダライタ１Ｂの前を右側から正面を通過して左側から出て行く状態を示している。この場合、上記Ｓ４０７の処理を行うことにより、正面に対する右側の指向角が減ずるように指向角がシフトされるので、荷物２１Ａの移動方向とスキャンアンテナ５Ｂによる質問波ＲＷのスキャン方向とが一致することとなり、指向角のシフト量を荷物２１Ａの移動速度に合うように設定すれば、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように質問波ＲＷを荷物２１Ｂの移動速度に合わせて送信することが可能となる。【００９８】
ここで、図１４（ａ）に示す状態においては、荷物２１Ａが通信領域Ａに接近して移動していることとなる。指向角が右向きの状態で移動体検知処理を行い２回以上検知されたならば、この図１４（ａ）に示すように、荷物２１Ａは通信領域Ａに接近していることとなる。このことをＳ４０２の処理においては検知可能なので「（接近）移動体検知」と記載している。【００９９】
一方、図１４に示す状況において、指向角を左へシフトする処理（Ｓ４０７）を繰り返し行うと、指向角確認処理（Ｓ４０６）を実行したときに、いずれ指向角が正面に向いている状態となる（Ｓ４０６のＹ）。すなわち図１４（ｂ）に示す状態にスキャンアンテナ５Ｂの指向方向が遷移する。この場合において更に移動体検知処理（Ｓ４０８）を行ない、荷物２１Ａが検知された場合（Ｓ４０９のＹ）には更に、指向角を左へシフトし（Ｓ４１０）、上記処理Ｓ４０３に戻りタグ間通信処理（Ｓ４０３）、タグ通信終了処理（Ｓ４０４）、指向角確認処理（Ｓ４０５）を行った後、指向角が正面あるいは左であるかを確認する処理を行う（Ｓ４０６）。図１４に示す状況においては、このような処理を行った場合には、指向角は正面より左向きに向いていることとなり（Ｓ４０６のＹ）、更に、上記と同様の移動体検知処理（Ｓ４０８）、荷物２１Ａの移動の確認処理（Ｓ４０９）を行う。このような処理を繰り返し行うと、指向角が左向きに増加することとなるので、上記と同様、この指向角の左向きの増加をタグ通信制御部８において検知すれば、図１４（ｃ）に示すように荷物２１Ａは通信領域Ａから遠ざかることを検知可能となる。このことをＳ４０９の処理においては、検知可能であるので、「（遠ざかる）移動体検知」と記載している。【０１００】
一方、上記Ｓ４００の処理を行い移動体検知処理を行った結果、移動体が検知されなかった場合には（Ｓ４０２のＮ）、スキャンアンテナ５Ｂの指向方向を左向きにして（Ｓ４１１）、移動方向検知処理（Ｓ４１１）を行う。その後の処理は、シフトの方向が右向きであることと（Ｓ４１８、Ｓ４２１）、指向角の確認が正面か右向きか（Ｓ４１７）を確認する点だけが異なるだけで、上記説明したＳ４０１〜Ｓ４１０の処理と同様であるので説明は省略する。同様に、上記Ｓ４０２〜Ｓ４１０の処理を繰り返し行った結果、荷物２１Ａが検知できなくなった、すなわち、指向角を図１４（ａ）〜（ｃ）に示す状態のように左向きにシフトして行き、荷物２１Ａの移動がリーダライタ１Ｂで検知出来なくなった場合には、スキャンアンテナ５Ｂ予め設定された左向きのスキャン角の方向に指向方向を設定し、上記と同様の処理を行う。【０１０１】
以上説明したように、第４実施形態に係るリーダライタ１Ｂにおいては、上記本発明の基本的効果に加えて、スキャンアンテナ５Ｂを使用して荷物２１Ａの移動方向を検知可能にするとともに、荷物２１Ａに送信する質問波ＲＷの方向を荷物２１Ａの移動に合わせるように送信可能とした。これにより、リーダライタ１ＢとＲＦＩＤタグ２Ａとの通信時間を長くすることが可能となり、通信エラーの防止や荷物の入出庫管理上の不具合を防止できる。【０１０２】
本発明は、上記説明した通り、通信領域内に移動体が移動しているときにのみ質問波を送信するものである。移動体を検知する方法としては別に光センサなどのセンサを利用する手法も考えられるが、リーダライタなどのタグ通信装置とは別に外部に装置が必要となったり、外部入力あるいは特定の通信コマンドが必要となる。これに対して本発明においては、ドップラ計測を使用しているため特別な入出力を必要としない。【０１０３】
更に、本発明は、タグ通信装置の通信領域内であれば移動体の移動を検知可能であるため、例えば、通信領域内で停止していた物体が移動を開始したような場合であっても、移動を開始した時点でこの物体と通信が可能となる。このようなシステムを、光センサなどのセンサを使用して実現しようとしたならば、タグ通信装置の通信領域を全て網羅するように多くのセンサを設置しなければならず、システムの大型化及びコスト増を招来する。これに対し、本発明は、移動体検知にタグ通信と同じ電波を用いることが可能であるので、通信領域とほぼ同等の領域を同一のアンテナでカバーすることができ、その結果、システムの小型化及びコストの点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一の実施形態に係るリーダライタの概略構成を示すブロック図。
【図２】リーダライタが質問波を送信する状態を説明するための模式図であり、（ａ）は搬送される荷物が通信領域内に入った状態、（ｂ）は該荷物が通信領域から出た状態をそれぞれ示す。
【図３】通信領域内にタグが付されかつ停止している荷物がある場合にリーダライタにおいて停止タグを判別する状態を説明するための模式図であり、（ａ）は搬送される荷物が通信領域内に入り該荷物に付されたタグと停止タグの双方と通信している状態、（ｂ）は該荷物が通信領域から出て停止タグを検知している状態をそれぞれ示す。
【図４】通信領域内にタグが付されていない荷物が入った場合にリーダライタがタグ無し荷物が移動したことを検知する状態を説明するための模式図である。
【図５】リーダライタにおける移動体検知処理及びタグ間通信処理を示すフロー図である。
【図６】リーダライタがタグとの距離に応じて質問波の送信電力を高く設定して送信した状態を示す模式図であり、（ａ）は通信領域内にタグが付された荷物が入り該タグと停止タグの双方と通信している状態、（ｂ）はタグ無し荷物が通信領域内に入り停止タグと通信している状態をそれぞれ示す。
【図７】リーダライタがタグとの距離に応じて質問波の送信電力を低く設定して送信した状態を示す模式図であり、（ａ）は通信領域内にタグが付された荷物が入り該タグとのみ通信している状態、（ｂ）はタグ無し荷物が通信領域内に入り通信を行っていない状態をそれぞれ示す。
【図８】リーダライタがタグとの距離に応じて質問波の送信電力を調整する動作を示すフロー図である。
【図９】リーダライタにおける通信空振り検知処理を示すフロー図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るリーダライタの概略構成を示すブロック図である。
【図１１】スキャンアンテナの概要を示す模式図である。
【図１２】スキャンアンテナのスキャンの状態を示す模式図である。
【図１３】リーダライタにおける荷物の移動方向検知処理を示すフロー図である。
【図１４】リーダライタが移動方向検知処理を行った後タグが付された荷物との通信状態を示す模式図であり、（ａ）は荷物が通信領域に接近して行く状態、（ｂ）は荷物がリーダライタの略正面に位置している状態、（ｃ）は荷物が通信領域から遠ざかって行く状態をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【０１０５】
１Ａ、１Ｂ  リーダライタ（タグ通信装置）
２Ａ、２Ｂ  ＲＦＩＤタグ
３Ａ、３Ｂ  ドップラモジュール
５Ａ  アンテナ
５Ｂ  スキャンアンテナ
７    信号処理部
８    タグ通信制御部
９    送受信部
１０  スキャンアンテナ制御部
２１Ａ、２１Ｂ  荷物
ＲＷ  質問波
ＣＷ  送信波
Ａ    通信領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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