(57)【要約】  ＲＦＩＤタグが、当該タグの位置の確定を容易にすると同時に、タグのバッテリのエネルギー消費（３０６）を最小限する方法及び装置である。所定間隔で、タグは、その識別子をステータス情報と共に送信する（３０２）。ステータスが、タグが新たな位置にあることを示す場合（３０４）、タグは、当該タグの位置の確定に関与することにより追加のバッテリエネルギーを消費する（３０６）。異なる速度で伝播する２つの信号をインタロゲータから送信することにより（６０２／６０４）、インタロゲータからタグまでの距離が確定される。タグにおける２つの信号の到達時刻の差を確定することにより、インタロゲータからタグまでの距離を確定することができる（６０６）。
2009516877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タグに対して前記タグの位置の確定を容易にする方法であって、
所定時間間隔で前記タグから前記タグに関連する識別子を送信することと、
前記タグが異なる位置まで移動したか否かを、前記タグに関連する１つ又は複数のセンサを使用して確定することと、
前記移動確定に応じて、前記タグが、前記異なる位置にある前記タグの位置を特定する動作に関与する際に、前記タグからエネルギーを消費することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記タグの移動の確定は、
前記タグに関連する移動センサから移動の指示を受信することと、
所定時間間隔中に前記移動センサから次の指示が発生しなかった場合に、前記タグが移動を中断したことを確定することとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動の中断の確定は、
１つ又は複数の移動センサから第１の移動の指示を受信することと、
直前に受信した第１の移動の指示から測定される時間間隔信号を受信することと、
移動が発生しているという第２の指示を受信することと、
所定時間間隔中に移動が発生しなかったという第３の指示を受信することと、
移動が発生しているという前記第２の指示と、所定時間間隔中に移動が発生しなかったという前記第３の指示とに従い、前記タグが移動を中断したことを確定することとをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記識別子に加えて、前記タグが移動中の場合、移動の指示がインタロゲータに通信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記識別子に加えて、前記タグが移動中でない場合、移動なしの指示がインタロゲータに通信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記タグの位置を特定する前記動作は、
前記識別子を有する前記タグにより、インタロゲータから送信され、第１の時刻に前記タグに到達する第１の速度を有する第１の信号を受信することと、
前記識別子を有する前記タグにより、前記インタロゲータから送信され、第２の時刻に前記タグに到達する第２の速度を有する第２の信号を受信することと、
前記インタロゲータに、前記第１の信号及び前記第２の信号の前記到達時刻に基づいて前記タグから前記インタロゲータまでの距離を示す第３の信号を送信することとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の信号は無線信号であり、前記第２の信号は超音波信号であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の信号と前記第２の信号との前記到達時刻の差は、前記インタロゲータからの前記タグの前記距離を示すことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記タグが移動している間に前記タグの位置を確定することができるように、高可視性モードを設定することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記タグは、在庫制御のために物体の位置を監視するように前記物体に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
インタロゲータがタグの位置を確定する方法であって、
所定時間間隔で、前記タグから、前記タグに関連する識別子を受信することと、
前記タグが位置を変化させたという指示を受信することと、
前記タグが位置を変化させたという前記指示に応答して、位置特定動作を実行することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記タグの位置の確定は、
前記識別子を有する前記タグに、第１の時刻に前記タグに到達する第１の速度を有する第１の信号を送信することと、
前記識別子を有する前記タグに、第２の時刻に前記タグに到達する第２の速度を有する第２の信号を送信することと、
前記インタロゲータにおいて、前記第１の信号及び前記第２の信号の送信に応答して前記タグから前記インタロゲータまでの前記距離を示す第３の信号を、前記タグから受信することとを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の信号は無線信号であり、前記第２の信号は超音波信号であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の信号及び前記第２の信号は、所定時刻に送信されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の信号と前記第２の信号との前記到達時刻の差は、前記インタロゲータからの前記タグの前記距離を示すことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記タグから前記インタロゲータまでの前記距離は、前記タグによって計算され、前記インタロゲータに送信されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記タグから前記インタロゲータまでの前記距離は、前記インタロゲータによって計算され、前記インタロゲータにおける前記第３の信号の到達時刻によって確定され、前記第３の信号は、前記インタロゲータからの前記第２の信号の到達時に前記タグによって送信されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
タグの位置の確定を支援することができるタグであって、
前記タグから所定時間間隔で前記タグに関連する識別子を送信することができる第１の送信機と、
動きセンサ及びタイマであって、前記タイマによって測定される所定間隔内に前記タグが異なる位置まで移動したか否かを確定することができる、動きセンサ及びタイマと、
前記動きセンサに応じて新たな位置にある前記タグの位置を確定する、前記第１の送信機によって受信された信号の第１の速度と比較される第２の速度で移動している信号を受信する第２の送信機とを具備することを特徴とするタグ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
タグは、それが取り付けられているものを識別するのに役立つ。多くの製品は、今日、ＲＦＩＤタグによって識別される。ＲＦＩＤタグは、点検処理を迅速化し且つ自動在庫管理を支援するため、製品を識別する方法として広く普及した。ＲＦＩＤタグは、物体に取り付けられ、次に、インタロゲータから放出される無線周波数電磁波を使用して走査されるか又は「呼び掛けられる」。ＲＦＩＤタグに電波を用いて呼び掛けることにより、インタロゲータは、タグ付き物品の直接見通し線から外れて、品物から、光学走査等の他の手法を用いて可能である距離より遠くに配置されることが可能である。
【０００２】
通常、ＲＦＩＤタグシステムは、１つ又は複数のインタロゲータと、追跡される各物品に対するＲＦＩＤタグとを含む。インタロゲータは、ＲＦＩＤタグに信号を送信する無線送信機と、ＲＦＩＤタグから返信される信号を受信する無線受信機とを含む。インタロゲータを、通常、ネットワークに接続することもでき、それにより、さまざまなＲＦＩＤタグからの情報を中央で収集し処理することができる。
【０００３】
ＲＦＩＤタグは、通常、アンテナと集積回路チップとを有する。無線周波数に応じて、アンテナは、わずか数巻のワイヤから数百巻のワイヤまでのいずれであってもよい。集積回路チップは、データの格納と共に無線送受信機機能を含むことができる。チップに格納されるデータは、単純な製品識別番号から、物体自体をさらに識別する追加の識別データまで及ぶことができる。データを、さまざまなインタロゲータからチップ内に書き込むことも可能である。たとえば、タグ付き製品が貯蔵室から販売エリアまで、そして恐らくは他の関連小売店まで移動する際に、製品の位置履歴をＲＦＩＤタグ内に書き込むことができる。
【０００４】
ＲＦＩＤタグは、通常、アクティブか又はパッシブのいずれかとして分類される。パッシブタグは、それ自体のエネルギーを、呼び掛けている無線信号から導出し、一般に用途は、タグ付き物品をインタロゲータのアンテナに近接して配置することができる製品点検に限定される。アクティブタグは、エネルギー源として小型バッテリを含み、より広い範囲にわたって無線信号をブロードキャストすることができる。
【０００５】
ＲＦＩＤを備えるタグ付き物品を追跡することは、手作業による受取りと在庫管理手続きとを低減するため小売店には有益である。製品を、配送センターから貯蔵室まで、且つ貯蔵室から店舗の小売りエリアまで自動的に追跡することができる。小売りエリアにあるインタロゲータは、在庫不足又は置き間違えられた物品に関するリアルタイムな指示を提供し、顧客点検を迅速化することができる。たとえば、店員は、顧客がレジに持ってくる物品のそれぞれを個々に処理する必要がないため、点検プロセスを迅速化することができる。通常、ＲＦＩＤタグに呼び掛け、物品を点検するために必要なのは、単に物品をインタロゲータに近づけることだけである。
【０００６】
タグ付き物体の正確な位置を知ることも望ましい。タグ付き物体までの距離を、タグとの間で送受信される無線信号の伝播時間を測定することによって推定することができる。インタロゲータの送受信機の既知の回路遅延をＲＦＩＤタグの回路遅延と共に減算することによって、さらなる精度を得ることができる。
【０００７】
従来のインタロゲータが複数動作している場合であっても、数センチメートル内までの正確なタグの位置を見つけることは不確実である。光の速度で移動している電波を正確に処理するためには高価なハードウェアが必要である。たとえば、およそ３０ｃｍ／ナノ秒で伝播する電波には、ＲＦＩＤタグの位置を３０ｃｍ以内まで特定するためには１ＧＨｚカウンタが必要である。より低い周波数で動作しているより安価なカウンタは、粒度がより高く、タグの位置を正確に特定することがさらに大幅に不確実になる。
【０００８】
不都合なことに、ギガヘルツレートで動作している回路は、高価であるだけでなく、通常、大量の電力を消費し、且つ設計が困難である。電力消費は、従来のＲＦＩＤタグシステムにおいて依然として問題である。タグを常時監視することにより、タグの位置を特定することができるが、最終的にタグのバッテリが消失することになる。タグ付き物品においてバッテリが空になることは、物品を紛失することに等しい。タグバッテリを交換することは、労力及び材料の両方に関してコストがかかり、一般に選択肢にはない。
【０００９】
本発明を、添付図面の図において限定としてではなく例として示す。
【００１０】
種々の図面における同様の参照符号及び名称は、同様の要素を示す。
【００１１】
したがって、システムは、上述した問題に対処しながら、多数のＲＦＩＤタグの位置を正確に確定する必要がある。
【発明の開示】
【００１２】
本発明の一態様はタグが当該タグの位置の確定を容易にする方法を特徴とする。位置の確定は、所定時間間隔でタグからタグに関連する識別子を送信すること、タグが異なる位置まで移動したか否かを、タグに関連する１つ又は複数のセンサを使用して確定すること、及び移動確定に応じて、タグが、異なる位置にあるタグの位置を特定する動作に関与する際に、タグからエネルギーを消費することを含む。
【００１３】
本発明の別の態様はインタロゲータがタグの位置を確定する方法を特徴とする。インタロゲータは所定時間間隔で、タグからタグに関連する識別子を受信すること、タグが位置を変化させたという指示を受信すること、及びタグが位置を変化させたという指示に応答して、位置特定動作を実行することにより、タグの位置を確定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の態様は、以下の方法のうちの少なくとも１つ又は複数において有益である。
【００１５】
本発明の実施態様により、製品の位置を特定する精度が向上する。本発明によりタグ付けされ且つ追跡される製品の物理的な位置を、リアルタイムに正確に追跡することができる。これは、自身の在庫を最新に且つ容易に位置特定可能に維持することに関心がある小売店に対し貴重な情報である。さらに、本発明のＲＦＩＤタグを使用して製品位置を追跡することにより、小売店は、迅速に既存の在庫を計数し置き間違えられた物品の位置を特定することができる。これにより、小売店は、高価であり、労働集約的であり、時間を浪費し、且つ時に不正確であることが多い従来の在庫管理システムを使用するのを回避することができる。
【００１６】
タグ付き物品の位置を追跡することは、小売り環境外でも有益である。たとえば、病院及び他の現場で使用される携帯型非常装置の位置を正確に追跡する必要がある。間違って置かれた病院の「緊急カート」の位置をより迅速に特定することが、命を救い、患者の介護を向上させるのに役立つことができる。同様に、軍の施設は、国防に対して重要なさまざまな資産を収容する場合がある。いくつかの物品の位置を追跡し損なうことが、国の安全に影響を与える可能性がある。したがって、これら及び他の高価な資産の配置を常に監視する必要がある。
【００１７】
本発明の実施態様は、アクティブＲＦＩＤタグのバッテリ寿命を節約することにも有益である。アクティブＲＦＩＤタグは、パッシブＲＦＩＤタグとは異なり、通常、小型バッテリの形態でそれら自体のエネルギー源を運ぶ。本発明の一態様は、タグ回路を低電力「スリープ」モードで維持し、タグの受信機は、インタロゲータからの「ウェイクアップ」信号を得る。本発明の別の態様は、代りにタグに低電力カウンタを使用することにより、タグを定期的にウェイクアップさせ、自発的にその情報を信号範囲内の任意のインタロゲータにブロードキャストする。これら手法の両方が、エネルギーを節約しバッテリ寿命を延長する。
【００１８】
倉庫又は小売り環境のいずれかにおいて見られるものに対応する通信範囲の増大により、本発明の実施態様はＲＦＩＤ通信において有利なものとなる。バッテリ寿命の延長は、ＲＦＩＤデバイスが、より長い距離を且つより長い充電間隔で送信することができることを意味する。バッテリ寿命を節約することにより、ＲＦＩＤタグは、本発明により、より広い地理的領域又は範囲において設計される。
【００１９】
本発明の実施態様は、タグが位置を変化させた後にのみタグの位置を特定することにより、タグのバッテリを節約する。たとえば、タグは、それが取り付けられている物体が異なるエリア又は倉庫に移動した時に、位置を変化させる可能性がある。これにより、タグが移動している間の不要な位置特定動作によるバッテリ消失が回避される。タグの位置とそれが取り付けられている物体が移動を停止すると、タグを低電力スリープモードにすることができ、そこでは、タグは、頻繁でない間隔で呼び掛けられるのみである。これにより、タグのバッテリに貯蔵されたエネルギーが節約される。
【００２０】
本発明のさらなる利点は、高価なハードウェアなしに物体の位置を正確に特定することができる、ということである。２つの信号を異なる伝播速度で伝播させ、物体におけるそれらの到達時刻を比較することにより、信号源からタグを有する物体までの距離を、正確に確定することができる。音波等、はるかに低速に伝播する第２の信号を組み込むことによって、無線信号の場合に必要であるクロック周波数よりもはるかに低速なクロック周波数で動作している回路を用いて、タグの位置を正確に確定することができる。この回路は、従来の解決法で使用されるギガヘルツクロックレートで動作している回路より、費用効率がよく且つ容易に実装することができる。
【００２１】
図１は、本発明の一実施態様によるアクティブＲＦＩＤタグ１００のシステム構成を示す概略図である。超音波受信機１０２が、マイクロフォン１０４によって受信される超音波信号を、タグコントローラ及びメモリ１１０に伝送する。無線信号を、ＲＦ送受信機１０８により、アンテナ１０６を介して送信し且つ受信することができる。送信されるべき無線信号は、タグコントローラ及びメモリ１１０からもたらされ、同様に、ＲＦ送受信機１０８からの受信無線信号は、タグコントローラ及びメモリ１１０に伝送される。タグコントローラ及びメモリ１１０はまた、１つ又は複数の周囲センサ１１２、動きセンサ１１４及びタイマ１１６から信号を受信する。バッテリ１２０からの電力は、タイマ１１６並びにタグコントローラ及びメモリ１１０によって制御される電力制御回路１１８を介して、さまざまな構成要素に供給される。
【００２２】
インタロゲータからタグ１１０までの距離は、インタロゲータとタグ１００との間を移動する超音波信号の伝播時間を測定することによって確定される。信号はまずマイクロフォン１０４によって受信され、そこで、音声エネルギーは電気信号に変換され超音波受信機１０２に送出される。超音波受信機１０２は、そのさまざまな機能の中で特に、電気信号をタグコントローラ及びメモリ１１０による処理に向けて調整する。本発明の実施態様によれば、タグ１００が超音波信号を受信すると予期した時に超音波受信機１０２に電力を投入することにより、バッテリ１２０のエネルギーが節約される。一実施態様では、タグ１００は、通常、移動してその後静止すると、超音波信号を受信するものと予期する。たとえば、タグ１００は、倉庫内の或る場所から倉庫内の別の場所に移動された時を検出することができる。
【００２３】
動きセンサ１１４は、タグコントローラ及びメモリ１１０並びにタイマ１１６と共に作用することにより、或る位置から別の位置までのタグの変位を確定する。本発明の実施態様は、動きセンサ１１４に連続的に電力を与えることなくタグ移動情報を維持する。代りに、バッテリ１２０のエネルギーは、数秒毎に数マイクロ秒、又は動きを検出するために適当なレートで、動きセンサ１１４に電力を「ストローブする」ことによって節約される。これにより、デューティサイクルが非常に低く維持され、そのため、動きセンサ１１４によるバッテリ１２０の電力消費が非常に低く維持される。
【００２４】
同様に、タグ１００は、ＲＦ送受信機１０８及びアンテナ１０６を介してタグの識別及びステータスを低周波数レートで定期的に送信して、バッテリ１２０のエネルギーを節約する。たとえば、タグ１００によって送信されているステータス情報は、状態、すなわち、前回の送信が行われた時から位置の変化がないことを示す「静止」、タグが或る位置から別の位置まで移動していることを示す「移動中」、及びタグが新たな位置にありすでに移動していないことを示す「新たな位置」を含む。この最後の状態の発生は、一般に、タグの位置が確定され且つ／又はインタロゲータに報告される必要があることをさらに示す。これらステータス状態は、本発明の実施態様によりバッテリエネルギーを節約するのにも役立ち、これらについては本明細書でさらに後述する。
【００２５】
任意に、タグ１００に、１つ又は複数の周囲センサ１１２を含めてもよい。これら周囲センサ１１２により、タグ付き物品の環境を定期的に監視することができる。監視される環境条件には、温度、湿度及び周囲光を含むことができる。たとえば、いくつかの腐敗し易い物品の貯蔵温度を規定範囲内に維持する必要のある場合がある。皮革製品等の他の製品は、湿度を一定範囲で維持する必要があるであろう。環境パラメータは一般に低速に変化するため、周囲センサ１１２はこれら条件を頻繁に読み出さなくてもよい。たとえば、より低速に変化している環境パラメータが当座の間で概して変化しない場合、周囲センサは、タグがそのステータスをインタロゲータに送信する度に、環境条件を読み出してもよい。
【００２６】
タグコントローラ及びメモリ１１０は、種々のタイプのメモリを備える従来のマイクロコントローラであってもよい。一実施態様では、プログラム格納のため、且つ個々のタグの識別コードを格納するために、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を使用してもよく、一時的なデータ格納のために、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を使用してもよい。計算要件において可能な場合、動作するのに著しい電力を必要としない単純なマイクロコントローラを使用してもよい。たとえば、８ビット又はさらには４ビットのマイクロコントローラが、タグコントローラ及びメモリ１１０に使用するのに十分な計算能力を提供することができる。マイクロコントローラを選択する際の重要な目的は、タグの機能のすべてを達成すると同時に、マイクロコントローラによるエネルギー消費を最小限にすることである。
【００２７】
電力制御部１１８は、タイマ１１６とタグコントローラ及びメモリ１１０との両方の制御下での一連の電子スイッチである。これらスイッチは、電力をバッテリ１２０からさまざまな部品に送る。スリープモード中、電力コントローラ１１８は、タイマ１１６以外の回路の大部分に対する電力を切断する。タイマ１１６は定期的に、電力コントローラ１１８に対し、タグステータスをインタロゲータに送信するためにタグコントローラ及びメモリ１１０に電力を投入させる。コントローラが送信する用意ができると、電力コントローラ１１８は、タグの識別及びステータスをブロードキャストするためにＲＦ送受信機１０８に電力を流す。本発明の一実施態様では、送信が完了すると、タイマ１１６以外のすべての回路は再び電力を切断される。
【００２８】
バッテリ１２０は、タグの所要電力に従ってサイズが決められる。電力を必要とする機能の使用を最小限にすることにより、バッテリ１２０のエネルギーを節約し、小型化した低コストのバッテリの使用を容易にすることができる。
【００２９】
図２は、本発明の一実施態様による、アクティブＲＦＩＤタグインタロゲータ２００のシステム構成を示す概略図である。インタロゲータコントローラ及びメモリ２１０は、Ｉ／Ｏポート２１２と、アンテナ２０４を介して送受信するＲＦ送受信機２０２と、超音波変換器２０８を介して超音波信号を送受信する超音波送受信機２０６とに接続される。電源２１４は、さまざまな上述の構成要素を動作させるために電力を提供する。
【００３０】
一実施態様では、インタロゲータコントローラ及びメモリ２１０は、電力投入初期化ルーチンと共に主制御プログラム及びデータを格納するメモリを備える、従来のマイクロプロセッサシステムとして実装される。図１のタグ１００と比較して、一般に、実行するのに必要とされる可能性のある複雑な動作の数が多いため、インタロゲータに対するデータ処理要件が多い。たとえば、タグの位置を特定するのに複数のインタロゲータが使用される場合、インタロゲータは、他のインタロゲータと通信する必要のある場合がある。
【００３１】
一般に、任意の体積の空間においてタグの位置を特定する問題には、４つほどのインタロゲータが共に動作していることが必要な場合がある。各インタロゲータから特定のタグまでの距離又は「範囲」は、球の半径を画定する。球の表面は、タグに対するすべてのあり得る位置を表す。２つのインタロゲータからの２つの交差する球を結合することにより、あり得るタグの位置の輪が画定される。さらに第３のインタロゲータからの第３の交差する球を追加することにより、輪の上の２つのあり得る点が隔離される。最後に、第４のインタロゲータからの第４の交差する球が、２つの点のうちの１つをタグの位置として選択する。
【００３２】
しかしながら、実際には、インタロゲータは、一般に天井の面に取り付けられ、タグまでの範囲は、球の半径ではなく半球の半径を形成する。上記例と同様に、２つの交差する半球は弧を描き、第３の交差する半球が、弧上の単一点の位置を特定する。したがって、４つ以上のインタロゲータを使用することにより、タグの位置の確実性を向上させることができるが、これは常に必要であるとは限らない。
【００３３】
Ｉ／Ｏポート２１２により、インタロゲータがネットワーク内に接続され、他のデバイス及びコンピュータとデータを共有することができる。上述したように、インタロゲータは、タグの位置を確定する際に協働する。一実施態様では、各インタロゲータは、そのインタロゲータからタグまでの半径を確定し、次に、この情報を、他のインタロゲータに接続され且つタグの位置を確定するようになっているコンピュータと共有する。
【００３４】
ＲＦ送受信機２０２は、アンテナ２０４を介してタグとの間でデータを送受信する。送受信機２０２は、必ずしも電力消費量又は全体サイズによって制限されないため、送受信機２０２を、タグの送受信機よりも強力且つ高感度であるように設計することができる。
【００３５】
超音波送受信機２０６は、超音波変換器２０８を介して超音波信号を送受信する。ＲＦ送受信機２０２と同様に、超音波送受信機２０６の設計は、必ずしも電力消費量又は全体サイズによって制限されない。本発明の実施態様によれば、インタロゲータのみが超音波信号を送信するため、超音波送受信機２０６の受信機がインタロゲータアレイの配置を特徴付ける。本発明の実施態様によって設計されるタグは、超音波信号を受信するが送信しないため、通常、このプロセスに干渉しない。
【００３６】
図３は、本発明の一実施態様による、アクティブＲＦＩＤタグ３００の位置特定を容易にする動作のフローチャートである。上述したように、タグは、所定時間間隔でタグの識別の送信を開始する（３０２）ために使用されるタイマ回路を含む。識別情報は、概して、タグの動作に関するステータス情報も含む。
【００３７】
本発明の一実施態様によれば、タグが異なる位置に移動する（３０４）度に、タグのステータスが送信される。タグに関連する１つ又は複数の動きセンサが、タグが移動したか又は目下移動しているかを確定するのに役立つ。タグが移動しなかった場合、タグステータスは「静止」であるため、位置確定動作は実行されない。上述したように、他の多くのタイプのステータスを提供することができる。たとえば、「静止」（前回の送信が行われた時から位置が変化しないことを示す）以外に提供することができる他のステータスには、タグが或る位置から別の位置まで移動していることを示す「移動中」と、タグが新たな位置にありそれ以上移動していないことを示す「新たな位置」とがある。
【００３８】
ステータスが、タグが新たな位置に移動したことを示す場合、タグはエネルギーを消費し、その新たな位置を確定するプロセスに関与する（３０６）。上述したように、タグの位置の確定には、無線信号の送受信と共に、１つ又は複数のインタロゲータからの超音波信号をアクティブに聞くことが含まれる。一実施態様では、新たに配置されたタグは、少なくとも３つのインタロゲータと対話し、したがって、タグが移動しなかった場合に必要であったであろうバッテリエネルギーより多くのバッテリエネルギーを消費する。
【００３９】
図４は、本発明の一実施態様による、アクティブＲＦＩＤタグの移動を確定する動作３０４のフローチャート図である。バッテリエネルギーを節約するために、タグは、新たな位置に移動した後に位置確定を要求する。タグは、所定時間間隔中に、移動センサからの移動の指示がなかった場合、その後にタグが新たな位置にあると確定する。
【００４０】
最初に、タグに関連するタグ移動センサは、タグが移動したか否かを確定する（４０２）。タグ移動センサから移動の指示がある場合、タグ内でタグ移動フラグがセットされる（４０４）。移動フラグがセットされると、タグは移動中であると確定され、時間間隔測定が開始される（４０６）。たとえば、この時点での処理中のタグのステータスは、その時間間隔中に「移動中」であるとみなされる。タグが移動中であり静止していないとみなされるため、タグ移動指標が発生する（４０２）度に時間間隔測定が再始動される（４０６）。
【００４１】
本発明の実施態様はまた、タグ移動センサが移動を示さない場合に、タグ移動に対して検査をし続ける（４０８）。しかしながら、各タグ移動の指示は、時間間隔が所定値を超過しリセットされるまで保持される。この後者の条件は、時間間隔が経過する前のいずれかの時点でタグが移動中であることを有効に示す。
【００４２】
何らかのタグ移動が示される限り、時間間隔が検査され、所定値を超過したか否かが確定される（４１０）。時間間隔が所定値より大きい場合、タグは、新たな位置で停止しているものと想定され、移動タグがリセットされ、目下移動していないことが示される（４１２）。本発明の実施態様では、タグ及び物体がその時間間隔中に移動しなかったため、移動が停止したと想定する。タグ移動センサは、タグ及びその関連物体が他の場所に移動するはずである場合、検査され続ける（４０２）。
【００４３】
ここで、図５を参照すると、一例としてのタイミング図は、本発明の一実施態様によるアクティブＲＦＩＤタグの位置確定を示す。タイミング図は、以下の信号指示を含む。すなわち、第１の所定時間間隔の発生を印す間隔時間信号５０２と、タグ物体の移動を示す移動センサ指示５０４と、最小時間値と最大時間値との間で値を表示する間隔カウンタ５０６と、第２の所定時間間隔５０７と、移動中指示５０８と、移動発生済み指示５１０と、識別及びステータス送信指示５１２と、位置確定指示５１４とである。
【００４４】
上述したように、タグはまず、タグの位置を確定するためにバッテリエネルギーが消費される前に、それが移動中であることを確定する。第２の所定時間間隔５０７に移動が発生しなかった場合、タグステータスは、動きが中断しており、それが新たな位置にあることを示す。タグの指示及びステータスは、間隔時間信号５０２によって確定される第１の所定時間間隔５１２に送信される。
【００４５】
移動センサ指示５０４は、移動の指示を受信すると、正のスパイクを示す。この例では、本発明の実施態様により、タグ及び物体の５つの異なる移動が検出されている。移動の各指示により、間隔カウンタ５０６はその最小時間値にセットされる。移動の指示はまた、移動中指示信号５０８もセットする。移動センサからの新たな動き信号により、間隔カウンタがリセットされる。これにより、動き中断を確定する間隔時間は、常に、直前に受信された動き指示から効果的に測定される。移動センサ信号により、移動中指示信号５０８もセットされる。一実施態様では、移動中指示信号５０８は、上述したように第１の所定間隔で送信されるタグステータスを介して、タグが移動していることを示す。
【００４６】
第２の所定時間間隔５０７に動きセンサ信号がなかった場合、移動中指示信号５０８はリセットされ、移動発生済み指示５１０がセットされ、所定時間間隔中に移動がなかったことが示される。タグのステータス５１２は、この時、タグが新たな位置にありそれ以上移動していないことを示すことができる。たとえば、タグが新たな位置にあることを示すタグステータスにより、インタロゲータは、本発明の実施態様によるタグの位置を確定する５１４プロセスを開始する。移動発生済み指示５１０はリセットされ、その後、後続するステータスは、タグが静止している、すなわち移動していないことを示す。
【００４７】
一般に、タグバッテリのエネルギー消費を最小限にすることが望ましい。しかしながら、タグが移動中でありバッテリのエネルギー消費に損害をもたらすほどであっても、タグ付き物体のリアルタイムの位置を有効に監視する高可視性モードがあることが望ましい、特別な場合があることが理解される。たとえば、重要な救命機器を収容する病院の「緊急カート」は、日中何度も移動している可能性がある。このような機器の正確な位置をリアルタイムで監視し、カート及び装置のバッテリの交換をより頻繁に計画することは有利である。
【００４８】
ここで、図６を参照すると、これは、本発明の一実施態様によるＲＦＩＤタグとインタロゲータとの間の距離を確定する動作のフローチャート６００である。タグは、この場合、識別子であって、そのタグステータスが、タグが移動したことを示す、識別子に関連する。インタロゲータからタグまでの距離は、異なる速度で伝播している、異なる種類の波から計算される。それぞれの種類の波の伝播速度を知ることにより、本質的に同時にブロードキャストされる波から、インタロゲータからタグまでの距離をタグにおける波到達時刻の差から計算することができる。
【００４９】
最初に、タグは、インタロゲータから第１の伝播速度で送信された第１の信号を受信する（６０２）。この時点で、タグは、異なる速度で伝播している第２の信号の到達まで時間を測定し始める。たとえば、第１の信号は、およそ３×１０8メートル／秒で伝播している無線信号であり得る。第２の信号は、およそ３．３×１０2メートル／秒で空気中を伝播している音声信号であり得る。２つの速度の比率は、およそ１００万であり、そのため、無線信号の移動時間を無視することによってもたらされるいかなる距離誤差によっても、もたらされる誤差はおよそ１００万分の１である。
【００５０】
幾分か後の時点で、タグは、インタロゲータから送信された、第２の伝播速度で移動している第２の信号を受信する（６０４）。この信号が、上記例のように空気中を伝播している音波であった場合、第１の信号の到達から第２の信号の到達まで測定される時間間隔は、インタロゲータからタグまでの距離を示すものとして取得することができる。距離は、インタロゲータ・タグ環境における空気の温度での空気中の音声の伝播速度を、第１の信号の到達から第２の信号の到達まで測定された時間間隔で乗算した値である。
【００５１】
一実施態様では、その後、タグは、インタロゲータに、インタロゲータからタグまでの距離を示す第３の信号を送信する（６０６）。この信号は、第１の信号及び第２の信号の到達時刻の差に基づく。本発明のさらに別の実施態様では、タグは、単に、第２の信号の受信の確認応答で応答し、信号伝播時間の計算はインタロゲータによって実行される。３つ以上のインタロゲータでこれら動作を実行することにより、インタロゲータは、さらに高精度でタグの位置を特定することができる。
【００５２】
ここで図７を参照すると、これは、本発明の一実施態様による、インタロゲータがアクティブＲＦＩＤタグ７００の位置を確定する動作のフローチャートである。上述したように、タグは、タグ及びその関連物体が新たな位置に移動する場合に位置特定動作を実行することによって、そのバッテリエネルギーを節約する。インタロゲータから見ると、タグがインタロゲータに対し、必要に応じてステータスを送信することによりタグの位置が変化したことを明らかにするまで、タグの位置は確定されない。
【００５３】
最初に、インタロゲータは、所定時間間隔でタグからタグ識別信号を受信する（７０２）。この識別信号に、ステータス信号もまた関連することができる。上述したように、例示的なステータス信号は、以下の３つの状態のうちの１つから構成されてもよい。すなわち、前回の識別信号送信以来、タグが位置を変化させなかったことを示す「静止」と、タグが目下移動していることを示す「移動中」と、タグが新たな位置にあり、当該タグの位置がまだ確定されていないことを示す「新たな位置」とである。
【００５４】
一実施態様では、インタロゲータは、受信した情報のさらなる分析を通じて、タグが位置を変化させたか否かを確定する（７０４）。たとえば、タグからの「新たな位置」タグステータスは、タグが新たな位置にあることを示す。タグが位置を変化させていない場合、位置特定動作は実行されない。タグが位置を変化させた場合、インタロゲータはタグの位置特定動作を実行する（７０６）。そうでない場合、インタロゲータは、所定時間間隔でタグ識別及び他の情報を受信し続ける（７０２）。
【００５５】
図８は、本発明の一実施態様によるインタロゲータ７０６からのＲＦＩＤタグの距離を確定する動作のフローチャートである。これら動作は、タグの位置特定動作（７０６）をより詳細に説明する。タグの位置特定動作は、通常、対応する異なるインタロゲータに関連して使用される３つ以上の距離確定動作から構成される。
【００５６】
最初に、インタロゲータは、識別されたタグに、第１の伝播速度で第１の信号を送信する（８０２）。上述したように、インタロゲータは、タグステータスが、タグが新たな位置にあることを示す場合、第１の信号を送信する。一実施態様では、第１の信号は、既知の時点で送信された電波であり、第１の時刻にタグに到達する。
【００５７】
インタロゲータは、次に識別されたタグに、第２の時刻でタグに到達する第２の伝播速度を有する第２の信号を送信する（８０４）。一実施態様では、第２の信号は、空気中を伝播し、第１の信号に関連する既知の時点で送信される超音波である。
【００５８】
インタロゲータは、次にインタロゲータからのタグ距離を示す第３の信号をタグから受信する。このタグ距離は、タグにおける第１の信号及び第２の信号の到達時刻の差に基づく（８０６）。この第３の信号は、種々の形式であってもよい。
【００５９】
たとえば、タグは、距離を、メートル、フィート等で正確に計算し、この距離値をインタロゲータに返信することができる。この実施態様では、タグは、第１の信号及び第２の信号の送信の間の遅延と、タグにおける到達時刻の差と、インタロゲータ・タグ環境の空気温度とを知っている。これは直接的な解決法であるが、タグに対して余分な計算負荷を課し、タグバッテリの余分な消費をもたらす。
【００６０】
別の実施態様では、タグは、カウンタ値をインタロゲータに返信し、インタロゲータに対し、カウンタ値を使用して距離計算を実行させることができる。この実施態様では、タグは、第１の信号が到達すると既知のレートでカウントを開始し、第２の信号が到達するとカウントを停止し、その後、差分カウント値をインタロゲータに返信する。この手法では、タグに対する計算負荷がより低く、したがって、バッテリ消失も低い。この手法の変形では、計算要件を、バッテリ電力の消失と共にさらに低減することができる。この変形では、タグのコントローラは、第１の信号及び第２の信号のそれぞれを受信するとタグのタイマを読み出し、その後、タイマ値の差をインタロゲータに返信する。
【００６１】
さらに別の代替実施態様では、タグは、第２の信号を受信すると無線信号で応答し、インタロゲータが第１の信号と第２の信号との到達の時間差を確定することに依存する。この代替形態により、タグの計算要件が大幅に低減し、したがって、タグのコントローラによる計算に依拠するバッテリの消費が大幅に低減する。
【００６２】
本明細書では、例示の目的で特定の実施形態について説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行ってもよい。したがって、本発明は、上述の実施態様には限定されず、代りに、添付の特許請求の範囲によりそれらの均等物の全ての範囲を鑑みて定義される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施態様による、アクティブＲＦＩＤタグのシステム構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施態様による、アクティブＲＦＩＤタグインタロゲータのシステム構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施態様による、アクティブＲＦＩＤタグの位置特定を容易にする動作のフローチャート図である。
【図４】本発明の一実施態様による、アクティブＲＦＩＤタグの移動を確定する動作のフローチャート図である。
【図５】本発明の一実施態様による、アクティブＲＦＩＤタグの位置確定を示すタイミング図である。
【図６】本発明の一実施態様による、インタロゲータからのアクティブＲＦＩＤタグの距離を確定する動作のフローチャート図である。
【図７】本発明の一実施態様による、インタロゲータがアクティブＲＦＩＤタグの位置を確定する動作のフローチャート図である。
【図８】本発明の一実施態様による、インタロゲータからのＲＦＩＤタグの距離を確定する動作のフローチャート図である。
【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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【国際調査報告】
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