(57)【要約】【課題】  アクティブタグ型ＲＦＩＤ装置の複数の質問器を近くへ配置した時に、他の質問器へ応答したタグ信号と該質問器への応答タグ信号を識別できなかったり、複数のタグが通信範囲へ同時に入ると受信できないことがあった。【解決手段】  トリガ送信アンテナ３個を、各々の相対角度が９０度異なる方向で質問器に設けて、質問器毎に異なる周期で順次切り替えながらトリガ信号を送信して、タグから２回同じ内容の応答信号を受信したら、該質問器に応答したものと判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＦ帶の低い周波数を輻射するトリガ送信アンテナ３個を、各々の相対角度が９０度異なる方向で質問器に設けてあり、該質問器のトリガ信号発生部に前記３個のトリガ送信アンテナを順次切り替えるスイッチを経由して接続され、各質問器に共通のパターンを有するトリガ信号を、質問器毎に異なる周期で、順次３個のアンテナを切り替えながら送信を繰り返し、前記トリガ信号を検出したアクティブタグは一定の時間でタグデータを返信し、該質問器で前記タグデータを受信完了したタイミングを、該質問器自身が送信したトリガ信号より一定の時間遅れた受信完了タイミングと照合して、合致すれば該タグデータを一時的に記憶して、次のトリガ信号を送信した時も受信完了タイミングにおいて同じタグデータを受信すれば、該質問器へ応答して送信されたタグデータであると識別して、該タグデータを記憶したり外部装置へ出力することを特徴とする、アクティブタグ型ＲＦＩＤ装置。
【請求項２】
請求項２の発明は、質問器の送信部に設置する３個のトリガ送信アンテナが、バーアンテナ２個と１個の空芯コイルによるループアンテナで構成され、各トリガ送信アンテナにつき２回ずつ質問器からトリガ信号を繰り返し送信し、該トリガ信号は、送信周期と比較して実際に電波を送信する時間の比率をを著しく小さいパターンにして、消費電力を少なくしたことを特徴とする、請求項１に記載のアクティブタグ型ＲＦＩＤ装置。
【請求項３】
請求項３の発明は、アクティブタグがトリガ信号に応答して送信する時に、送信する回数を限定して一定の回数を送信したら、その後は送信を停止するか、または質問器から送信停止指令を受けたら一定時間送信しないことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のアクティブタグ型ＲＦＩＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、アクティブタグ型ＲＦＩＤ装置において、質問器から送信するトリガ信号へアクティブタグが応答して返信するタグデータを、質問器が無線受信する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  質問器から送信されるトリガ信号へアクティブタグが応答してタグデータを送信し、該タグデータを質問器の受信部で受信する装置に関し、【０００３】  質問器から送信するトリガ信号は低い周波数（ＬＦ帶）の電波で、アクティブタグから返信するタグデータは高い周波数（ＶＨＦまたはＵＨＦ帶）の電波を使用する構成とすると、トリガ信号の通信可能な範囲よりもタグから返信するタグデータの通信可能な範囲の方が広くなる場合が有る。【０００４】  上記の構成による複数の質問器を近くに配置すると、隣接する他の質問器に応答するタグデータを同時に受信したり、他の質問器と同じタイミングでトリガ信号を送信した時に応答する複数のタグがあるとタグデータ信号同士の衝突（混信）によりタグデータを受信できない場合があり、それらの不具合を避ける方法が従来から考案されている。
【先行技術文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６８１４０  非接触ＩＤタグ識別システムの質問器とその送信制御方法
【０００６】
【特許文献２】特開２００６−１７５２０９  計測システム、受信器および計測方法
【発明の概要】
【０００７】  複数の質問器を近い場所へ配置した場合に、隣接する他の質問器から送信されるトリガ信号に応答したタグデータと、該質問器から送信するトリガ信号に応答したタグデータとを識別可能で、トリガ信号の指向性による受信漏れを低減できる、小型のアクティブタグ型ＲＦＩＤ装置を提供する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  質問器から送信されるトリガ信号へタグが応答してタグデータを送信した時に、トリガ信号の通信範囲よりもタグからの応答信号が広い範囲で質問器に受信できる場合は、複数の質問器を近くへ配置すると、他の質問器に応答したタグデータも受信して、用途によっては質問器間の距離を近くへ配置できないという制約があった。【０００９】  また、質問器から送信するトリガ信号の指向性によって、安定な通信ができなかったり、複数のタグが質問器との通信範囲内にあると、混信によってタグデータを読み取れずに受信漏れを生ずる場合がある。
他の課題として、質問器とタグの形状は小さい方が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  課題を解決するため請求項１の発明は、ＬＦ帶の低い周波数を輻射するトリガ送信アンテナ３個を、各々の相対角度が９０度異なる方向で質問器に設けてあり、該質問器のトリガ信号発生部に前記３個のトリガ送信アンテナを順次切り替えるスイッチを経由して接続され、各質問器に共通のパターンを有するトリガ信号を、質問器毎に異なる周期で、順次３個のアンテナを切り替えながら送信を繰り返し、前記トリガ信号を検出したアクティブタグは一定の時間でタグデータを返信し、該質問器で前記タグデータを受信完了したタイミングを、該質問器自身が送信したトリガ信号より一定の時間遅れた受信完了タイミングと照合して、合致すれば該タグデータを一時的に記憶して、次のトリガ信号を送信した時も受信完了タイミングにおいて同じタグデータを受信すれば、該質問器へ応答して送信されたタグデータであると識別して、該タグデータを記憶したり外部装置へ出力することを特徴とする、アクティブタグ型ＲＦＩＤ装置。【００１１】  請求項２の発明は、質問器の送信部に設置する３個のトリガ送信アンテナが、バーアンテナ２個と１個の空芯コイルによるループアンテナで構成され、各トリガ送信アンテナにつき２回ずつ質問器からトリガ信号を繰り返し送信し、該トリガ信号は、送信周期と比較して実際に電波を送信する時間の比率を著しく小さいパターンにして、消費電力を少なくしたことを特徴とする、請求項１に記載のアクティブタグ型ＲＦＩＤ装置。【００１２】  請求項３の発明は、アクティブタグがトリガ信号に応答して送信する時に、送信する回数を限定して一定の回数を送信したら、その後は送信を停止するか、または質問器から送信停止指令を受けたら一定時間送信しないことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のアクティブタグ型ＲＦＩＤ装置。
【発明の効果】
【００１３】  第一発明によると、３個のトリガ信号送信アンテナを順次切り替えてトリガ信号を送信することにより、トリガ信号送信アンテナの指向性に基づく受信漏れが減少すると共に、混信が減少して通信が安定し、更に他の質問器か、それとも該質問器に対する応答かを識別可能になる。【００１４】  第二発明は、第一発明の特長を損なわずに低消費電力化と小型化および受信漏れの減少を具現する方法である。
アクティブタグ型ＲＦＩＤ装置では、質問器から送信するトリガ信号が、パッシブタグ型ＲＦＩＤ装置のようにタグが送信している間もタグの電源になるトリガ信号を送信し続ける必要が無く、タグがトリガ信号を検出可能な短時間だけ送信して、その後は送信不要であるから、トリガ送信時間を短かくして消費電力を低減できる。【００１５】  また、本発明によれば、トリガ信号には質問器自身のＩＤ情報が不要であるから、比較的単純なパターンのトリガ信号で構成可能で、大幅に消費電力を低減できる。【００１６】  質問器の消費電力を最高に低減できるトリガ信号のパターンとしては、ワンパルスだけにすることも可能であるが、その場合はタグが他のノイズを誤検出して誤送信する可能性が大きくなるので、用途によって誤動作する確率が充分小さくなるパターンに設定するのが良い。【００１７】  このように、消費電力を小さくすることで発熱量も小さくなり、放熱器などのスペースを少なくできて小型化に寄与する。
更に、トリガ送信アンテナの２個はバーアンテナで１個を空芯コイルによるループアンテナの組合せにすることで、トリガ送信アンテナのスペースを小さくできる効果がある。【００１８】  また、３個のトリガ送信アンテナを順次切り替える時に、質問器毎に異なる周期で２回ずつトリガ信号を送信することにより、一時的に記憶した前回受信のデータと同じ条件で引き続き２回通信できるので、新たに受信したデータと照合した時に合致する確率が向上する。【００１９】  第三発明は、質問器の近くへタグが多数接近する場合に、先に接近したタグは一定回数を送信した後に送信停止するか、質問器から送信停止指令を受けた後は一定時間アクティブタグから送信しないことにより、その後に接近するタグのデータを妨害せずに受信し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】  本発明による実施例のアクティブタグ型ＲＦＩＤ装置系統図。
【図２】  本発明によるタグと質問器間の無線通信タイムチャートの例。
【図３】  本発明によるトリガ送信アンテナの例。
【図４】  本発明によるトリガ送信アンテナ指向性の例。
【発明を実施するための形態】
【００２１】以下、本発明によるアクティブタグ型ＲＦＩＤ装置の形態について説明する。
図１は、アクティブタグ型ＲＦＩＤ装置の系統図で、電池を内蔵するアクティブタグ１０、および、そのタグと無線通信する質問器２０の構成を示す。
【００２２】  無線通信タイムチャート図２は、質問器１と質問器２があり、アクティブタグ１が質問器１に近く、アクティブタグ２が質問器２に近い場所へ配置されている場合を示す。
【００２３】  質問器２０に内蔵のトリガ信号発生部２４は、該質問器に固有の周期でトリガ信号を出力する。
出力されるトリガ信号は、無線通信タイムチャート図２の３０に一例として示すような各質問器に共通で特定のパターンを有する信号である。
【００２４】  このトリガ信号には、各質問器のＩＤ情報を含めなくてもよく、比較的単純なパターンに設定できる。
該トリガ信号は、前記の特定な同一のパターンを該質問器に各々固有の周期で、図２の３１および３２のように出力を繰り返す。
該トリガ信号は、送信する毎に各トリガ送信アンテナａからｃへアンテナ切替器２５ａ〜２５ｃにより順次切り替えられて該質問器から周囲のタグへ送信する。
【００２５】  アクティブタグ１０は、トリガ受信アンテナ１６に入ったトリガ信号をトリガ検出部１５で検出すると、マイコン１１がＩＤ記憶部に記憶されている自己のＩＤ情報を読み取って、タグ信号発生部で発生する高い周波数（ＶＨＦまたはＵＨＦ帶）を使って、該ＩＤ情報等のタグ信号３３をタグ送信アンテナ１４から送信する。
【００２６】  前記タグ信号は、質問器２０のタグ受信アンテナへ入り、タグ信号受信部２２で受信する。
トリガ信号発生部２４は、該トリガ信号発生部自身が出力したトリガ信号に応答したタグ信号であれば、該タグ信号を受信完了するはずのタイミングをマイコン２１へ出力する。
【００２７】  マイコン２１は、該タグ信号を受信した時に、トリガ信号発生部２４から出力される受信完了タイミング３７を参照して、他の質問器へ応答したタグ信号かを識別して一時記憶する。
【００２８】  次にタグ信号を受信した時も同様に、受信完了タイミング３７を参照して、該質問器に応答したタグ信号と認識し、かつ先に受信して一時記憶してあったタグ信号と同じ内容のデータであれば、該質問器が送信するトリガ信号に対して応答したタグ信号であると判定して、記憶したり外部装置へ出力する。
【００２９】  図２は、最初に同時の受信タイミングで他の質問器に応答したタグ信号を受信する場合であるが、次に受信する時は異なるタイミングになり、２回連続して他の質問器に応答するタグデータを受信せず、該質問器に対して応答したものではないことを判定できる。
【００３０】  図３は、トリガ送信アンテナを構成する素子の種類によって所要外形が変わることを示す。（図の左側は側面図、右側は平面図）
図３の１は、３個のトリガ送信アンテナ素子が全て空芯コイル型のループアンテナである場合の構造で、各々９０度の角度を有する３次元アンテナにすると、直方体のケースへ収納する場合に大きい所要体積になる。
【００３１】  図３の２は、３個のトリガ送信アンテナ素子が全てバーアンテナである場合の構造で、各々９０度の角度を有する３次元アンテナにすると、これも直方体のケースへ収納する場合に大きい所要体積になる。
【００３２】  図３の３は、２個をバーアンテナとし、１個を空芯コイル型のループアンテナで構成する場合で、図のように所要体積が小さく薄型の直方体ケースへ収納可能な構造になる。
本発明の請求項２は、図３の３に示すトリガ送信アンテナの構成である。
【００３３】  図４は、図３の３に示す構成のトリガ送信アンテナ４１ａと４１ｂから輻射される電波の指向性を破線で表したものである。
各アンテナ素子は８の字形の指向性があり、１個のアンテナだけの場合は全く通信できない方角が生じる。
そこで９０度の角度が異なるアンテナ素子を切り替えて通信すると、全く通信できない方角が無くなり、タグ信号の受信漏れを少なくできる。
【００３４】  図４は、水平面についての指向性であるが、アンテナ素子４１ｃと４１ａおよび４１ｂとの組合せにより、３次元の他の面についても同様に全方位にわたり通信可能になる。
前記指向性の特徴は、図３の１および図３の２の構成においても同様である。
【００３５】  本発明では、質問器から送信するトリガ信号に応答したタグ信号を、２回連続して受信した場合に該質問器に対する応答信号であると判定する方式であるが、トリガアンテナの素子を順次切り替える時に、トリガアンテナの素子１個あたり２回ずつトリガ信号を送信すると、同じ指向性のトリガアンテナ素子で引き続き２回通信できるから、複数のタグが通信範囲にある場合でも、トリガ送信アンテナの各々の指向性毎に分けて通信して混信が少なくなり、該質問器に対する応答信号であることを効率よく判定可能になる。
【００３６】  トリガ信号には、各質問器のＩＤ情報が不要で、比較的自由にパターン設定できるが、アクティブタグ１０が、使用する環境においてノイズ等が混入した場合に誤動作しないように識別可能なパターンでなければならない。
該トリガ信号のパターンは、最も単純なワンパルスだけでも可能であるが、その場合はノイズがタグに入ると誤動作し易いから、アクティブタグ１０には誤動作するようなノイズが入らない環境に限りワンパルスのパターンでも可能である。
【００３７】  図２の３０で示す例では、１６ビットで＜１１００１０００１０００００００＞のパターンで、１は送信キャリアを出力して０は出力しない。
このパターンのトリガ送信信号を、５００ＢＰＳで１周期１６０ｍＳの送信を繰り返すと、トリガ信号のキャリアを送信する比率は、２ｍＳ×４／１６０＝０．０５となり、連続送信する場合より２０分の１に低減される。
このように、１の個数が少ないトリガ信号パターンに設定することで、消費電力が少なく、発熱も小さいことにより、放熱などのスペースが不要で小型化可能となる。
【００３８】  本発明は、例えば入退室管理システムなどに応用できる。
出入り口に質問器を設置して、タグを所持する人や物の通過を記録したり、自動ドアを開閉する装置の制御部等へ質問器を組み込んで、タグを持つ人が接近した時だけドアを開いて記録するようなシステムのセンサーに応用すると利便性が向上する。
【００３９】  先行技術文献の  特開２０００−２６８１４０「非接触ＩＤタグ識別システムの質問器とその送信」には、受信漏れを改善する類似の方法として、質問器が送信する時間をずらしてタグ情報を読み取る方法が考案されている。
該考案は、タグが電源を持たないパッシブ型タグを前提とした構成であることと、他の質問器に対する応答信号か該質問器に対する応答信号なのかを判定する方法が開示されておらず、本発明とは目的と実施形態が異なる。
【００４０】  先行技術文献の  特開２００６−１７５２０９「計測システム、受信器および計測方法」には、他の質問器に対する応答信号か該質問器に対する応答信号なのかを判定する方法が開示されているが、請求項１において「ＩＤタグは、受信したトリガー信号のパターンに同期したパターンで前記ＩＤ番号を出力」とあり、本発明ではＩＤ番号等を送信する時にトリガ信号への同期が不要であるから、実施形態が異なる考案である。
また、本発明ではタグがＩＤ番号を出力中にトリガ信号の送信を停止可能で、質問器の消費電力低減に有利である。
【００４１】
【符号の説明】
【００４１】図１
１０    アクティブタグ
１１    マイコン
１２    ＩＤ記憶部
１３    タグ信号発生部
１４    タグ送信アンテナ
１５    トリガ検出部
１６    トリガ受信アンテナ
１７    電池
２０    質問器
２１    マイコン
２２    タグ信号受信部
２３    タグ受信アンテナ
２４    トリガ信号送信部
２５ａ  アンテナ切り替え部ａ
２５ｂ  アンテナ切り替え部ｂ
２５ｃ  アンテナ切り替え部ｃ
２６ａ  トリガ送信アンテナａ
２６ｂ  トリガ送信アンテナｂ
２６ｃ  トリガ送信アンテナｃ
２７    受信データ記憶部【００４２】図２
３０    トリガ送信信号のパターン例
３１    質問器１のトリガ送信タイミング
３２    質問器２のトリガ送信タイミング
３３    タグ１の返信タイミング
３４    タグ２の返信タイミング
３５    質問器１の受信タイミング
３６    質問器２の受信タイミング
３７    質問器１の受信データ
３８    質問器２の受信データ【００４３】図３
１      トリガ送信アンテナ−１
１ａ    アンテナ素子ａ
１ｂ    アンテナ素子ｂ
１ｃ    アンテナ素子ｃ
２      トリガ送信アンテナ−２
２ａ    アンテナ素子２ａ
２ｂ    アンテナ素子２ｂ
２ｃ    アンテナ素子２ｃ
３      トリガ送信アンテナ−３
３ａ    アンテナ素子３ａ
３ｂ    アンテナ素子３ｂ
３ｃ    アンテナ素子３ｃ【００４４】図４
４１ａ  アンテナ素子ａ
４１ｂ  アンテナ素子ｂ
４１ｃ  アンテナ素子ｃ
４２ａ  アンテナ素子ａの指向性
４２ｂ  アンテナ素子ｂの指向性
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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