(57)【要約】  本発明の目的は、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、前記返信信号に基づく返信信号の位相データを算出する位相算出部と、前記位相算出部からの位相データに基づいて前記返信信号を返信した物体との距離を算出する距離算出部および／または前記受信信号から得られたベースバンド信号に基づいて、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体の速度を算出する速度算出部と、前記送信部から送信する送信信号の送信方向を制御する制御部とを備えた非接触リーダライタを提供することである。
2007533976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、
前記複数の返信信号に基づいて返信信号の位相デ一タを算出する位相算出部と、
前記位相算出部からの位相データに基づいて、前記返信信号を返信した物体との距離を計算する距離計算部と、
を備える非接触リーダライタ。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
前記返信信号にデータが含まれているかどうかで前記物体を無線タグか障害物か判別する非接触リーダライタ。
【請求項３】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信部はアレイアンテナである非接触リーダライタ。
【請求項４】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信部は、指向性を有するアンテナ部と前記アンテナ部を移動させるアンテナ駆動部とからなる非接触リーダライタ。
【請求項５】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信部から送信する送信信号の送信方向を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから物体の位置を算出し、算出した物体の位置と前記送信部による送信信号の送信方向とに基づいて、前記送信部による送信信号の送信方向を物体の位置に向ける非接触リーダライタ。
【請求項６】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
前記距離算出部の算出結果に基づいて前記送信部から送信される送信信号の利得制御を行う制御部を更に備える非接触リーダライタ。
【請求項７】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信部から送信する送信信号の送信方向を制御する制御部を更に備え、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから前記複数の物体の位置を算出し、前記複数の物体の位置に基づいて前記送信部から送信される送信信号の利得制御を行う非接触リーダライタ。
【請求項８】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信部から送信する送信信号の送信方向を制御する制御部を更に備え、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから前記複数の物体の位置を算出し、前記複数の物体の位置に基づいて前記送信部から送信される送信信号の波長制御を行う非接触リーダライタ。
【請求項９】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
物体の位置情報および／または速度情報を表示する表示部を更に備える非接触リーダライタ。
【請求項１０】
請求項１に記載の非接触リーダライタであって、
物体の位置情報および／または速度情報を音声で出力する音声出力部を備える非接触リーダライタ。
【請求項１１】
異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、
前記複数の返信信号に基づいて返信信号の位相データを算出する位相算出部と、
前記受信信号から得られたベースバンド信号に基づいてベースバンド信号の周波数成分を算出し、当該周波数成分に基づき前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部と、
を備える非接触リーダライタ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の非接触リーダライタであって、
前記返信信号にデータが含まれているかどうかで前記物体を無線タグか障害物か判別する非接触リーダライタ。
【請求項１３】
請求項１１に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信部はアレイアンテナである非接触リーダライタ。
【請求項１４】
請求項１１に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信部は、指向性を有するアンテナ部と前記アンテナ部を移動させるアンテナ駆動部とからなる非接触リーダライタ。
【請求項１５】
請求項１１に記載の非接触リーダライタであって、
物体の位置情報および／または速度情報を表示する表示部を備える非接触リーダライタ。
【請求項１６】
請求項１１に記載の非接触リーダライタであって、
物体の位置情報および／または速度情報を音声で出力する音声出力部を備える非接触リーダライタ。
【請求項１７】
異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、
前記複数の返信信号に基づいて返信信号の位相データを算出する位相算出部と、
前記位相算出部からの位相データに基づいて、前記返信信号を返信した物体との距離を計算する距離計算部および／または前記受信信号から得られたベースバンド信号に基づいてベースバンド信号の周波数成分を算出し、当該周波数成分に基づき前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部と、
前記送信部から送信する送信信号の送信方向を制御する制御部と、
を備える非接触リーダライタ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記制御部は、前記送信方向と前記距離算出部および／または速度算出部の算出結果に基づいて物体の位置を算出する非接触リーダライタ。
【請求項１９】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
送信部はアレイアンテナである非接触リーダライタ。
【請求項２０】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
送信部は、指向性を有するアンテナ部と前記アンテナ部を移動させるアンテナ駆動部とからなる非接触リーダライタ。
【請求項２１】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、前記複数の物体の位置および／または前記複数の物体の速度に基づいて前記送信部から送信される送信信号の変調方式を変更する非接触リーダライタ。
【請求項２２】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、前記複数の物体の位置および／または前記複数の物体の速度に基づいて前記送信部から送信される送信信号のパケットサイズを変更する非接触リーダライタ。
【請求項２３】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、前記複数の物体の位置および／または前記複数の物体の速度に基づいて前記送信部から送信される送信信号の符号化方式を変更する非接触リーダライタ。
【請求項２４】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、その後所望の物体に送信信号を送信してその物体と通信を行う非接触リーダライタ。
【請求項２５】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、所望の位置にある物体からの返信信号を有効とする非接触リーダライタ。
【請求項２６】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、所望の範囲に物体が存在しない場合には物体との通信を停止する非接触リーダライタ。
【請求項２７】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、所望の速度で移動している物体に送信信号を送信して通信を行う非接触リーダライタ。
【請求項２８】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、所望の速度で移動している物体からの返信信号を有効とする非接触リーダライタ。
【請求項２９】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、所望の速度で移動している物体が存在しない場合には通信を停止する非接触リーダライタ。
【請求項３０】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、所望の範囲に存在し、かつ、所望の速度で移動している物体とだけ通信を行う非接触リーダライタ。
【請求項３１】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、所望の範囲に存在し、かつ、所望の速度で移動している物体からの返信信号を有効とする非接触リーダライタ。
【請求項３２】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、所望の範囲に物体が存在しない、あるいは、所望の速度で移動している物体が存在しない場合には通信を停止する非接触リーダライタ。
【請求項３３】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
前記送信方向と前記距離算出部の算出結果とから複数の物体の位置を算出し、前記複数の物体のうち距離の近いものから順に通信を行う、あるいは距離が遠いものから順に通信を行う非接触リーダライタ。
【請求項３４】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
物体の位置情報および／または速度情報を表示する表示部を更に備える非接触リーダライタ。
【請求項３５】
請求項１７に記載の非接触リーダライタであって、
物体の位置情報および／または速度情報を音声で出力する音声出力部を更に備える非接触リーダライタ。
【請求項３６】
異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、
前記複数の受信信号各々から位相成分を分離する位相分離部と、
前記位相分離部で分離した複数の受信信号の位相成分に基づいて前記返信信号を返信した物体との距離を算出する距離算出部と、
を備える非接触リーダライタ。
【請求項３７】
異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、
前記複数の受信信号各々から位相成分を分離する位相分離部と、
前記受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体との距離を算出する速度算出部と、
を備える非接触リーダライタ。
【請求項３８】
異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、
前記複数の返信信号に基づいて当該返信信号の位相データを算出する位相算出部と、
前記位相算出部の出力を受信するデータ抽出部と、
前記位相算出部の出力データと前記データ抽出部から出力される位相検出信号とから前記返信信号を返信した物体との距離を算出する距離算出部と、
を備える非接触リーダライタ。
【請求項３９】
異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、
前記複数の返信信号に基づいて当該返信信号の位相データを算出する位相算出部と、
前記位相算出部の出力を受信するデータ抽出部と、
受信信号から得られたベースバンド信号からベースバンド信号の周波数成分を算出し、周波数成分によって前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部と、
を備える非接触リーダライタ。
【請求項４０】
搬送周波数を連続的に時間変化させた１の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した送信信号に対する返信である返信信号を受信する受信部と、
受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて送信信号の周波数と受信信号の周波数との差分周波数を算出し、前記差分周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体との距離を算出する距離算出部と、
を備える非接触リーダライタ。
【請求項４１】
搬送周波数を連続的に時間変化させた１の送信信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信した送信信号に対する返信である返信信号を受信する受信部と、
前記受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて送信信号の周波数と受信信号の周波数との差分周波数を算出し、前記差分前記周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部と、
を備える非接触リーダライタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグや無線カード等の非接触式情報記録担体と通信を行う非接触リーダライタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触式情報記録担体である無線タグや無線カードと、非接触リーダライタとの通信の際に、非接触式情報記録担体の位置、速度、個数、その周囲の障害物の配置といった通信環境は、一様ではない場合がある。よって、通信環境に応じて、リアルタイムに非接触リーダライタにおける送受信部の各パラメータ、通信手順、通信するエリアといった非接触リーダライタのシステム全体を最適化することができれば、理想的な通信品質を得ることができる。
【０００３】
これを実現する第一歩として、まずリアルタイムに非接触式情報記録担体の位置、速度、個数、その周囲の障害物の配置といった詳細な通信環境を把握することが必要となる。
これまでには、特表２００２−５２５６４０号公報のように、非接触式情報記録担体と非接触リーダライタ間の距離が検出可能な非接触リーダライタが知られている。
【０００４】
従来の一般的な非接触リーダライタの構成図を図２０に示す。図２０において、８１は非接触式情報記録担体の一例である無線タグである。また、８２は無線タグ８１と無線通信を行う非接触リーダライタである。８３は送信データの出力や受信子一タの処理などを行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。８４はＣＰＵ８３から入力された送信データを加工して電波として出力する送信部である。８５はアンテナ部８６により受信した電波を加工して受信データをＣＰＵ８３へ出力する受信部である。８６は送信部８４から入力された送信信号を電波として出力し、また、無線タグ８１から受信した電波を受信信号として受信部８５に出力するアンテナ部である。
【０００５】
上記のような非接触リーダライタ８２は、距離検出のための新たな送受信回路を設けず、非接触式情報記録担体との通信の際に得られる非接触式情報記録担体からの応答時間や受信電力にもとづいてＣＰＵ８３にて簡易的に無線タグ８１の距離を測定していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の非接触リーダライタによる距離測定において、非接触式情報記録担体からの応答時間による算出では分解能が悪い、２次エコーが発生するといった問題があり、また、非接触式情報記録担体からの受信電力による算出では、非接触式情報記録担体の姿勢変動などにより受信電力は変動するため、受信電力と距離が必ずしも対応しないなどの問題があった。
【０００７】
また、非接触式情報記録担体までの距離は検出できても、その方位、速度、個数、その周囲の障害物の配置といった詳細な通信環境まで把握することができなかった。そのため、通信環境に応じてリアルタイムに最適化するシステムはこれまで存在しなかった。
【０００８】
本発明は、非接触式情報記録担体の位置、速度、個数、その周囲の障害物の配置等を検出可能な非接触リーダライタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の非接触リーダライタは、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、前記返信信号に基づいて返信信号の位相データを算出する位相算出部と、前記位相算出部からの位相データに基づいて、前記返信信号を返信した物体との距離を計算する距離計算部とを備えている。
【００１０】
また、本発明の非接触リーダライタは、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部とを備えている。
【００１１】
また、本発明の非接触リーダライタは、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、前記返信信号に基づいて返信信号の位相データを算出する位相算出部と、前記位相算出部からの位相データに基づいて、前記返信信号を返信した物体との距離を計算する距離計算部とを有し、前記返信信号にデータが含まれているかどうかで前記物体を無線タグか障害物か判別するものである。
【００１２】
また、本発明の非接触リーダライタは、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、前記返信信号に基づいて返信信号の位相データを算出する位相算出部と、受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部とを有し、前記返信信号にデータが含まれているかどうかで前記物体を無線タグか障害物か判別するものである。
【００１３】
また、本発明の非接触リーダライタは、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、前記複数の受信信号から各々位相成分を分離する位相分離部と、前記位相分離部で分離した複数の受信信号の位相成分に基づいて前記返信信号を返信した物体との距離を算出する距離算出部とを備えている。
【００１４】
また、本発明の非接触リーダライタは、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、前記複数の受信信号から各々位相成分を分離する位相分離部と、受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部とを備えている。
【００１５】
また、本発明の非接触リーダライタは、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、前記複数の受信信号から各々位相成分を分離する位相算出部と、前記位相算出部の出力を受信するデータ抽出部と、前記位相算出部の出力デ一タと前記データ抽出部から出力される位相検出信号とから前記返信信号を返信した物体との距離を算出する距離算出部とを備えている。
【００１６】
また、本発明の非接触リーダライタは、異なる周波数の搬送波を用いた複数の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した複数の送信信号に対する返信である複数の返信信号を受信する受信部と、前記複数の受信信号から各々位相成分を分離する位相算出部と、前記位相算出部の出力を受信するデータ抽出部と、受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部とを備えている。
【００１７】
また、本発明の非接触リーダライタは、搬送周波数を連続的に時間変化させた１の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した送信信号に対する返信である返信信号を受信する受信部と、受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて送信信号の周波数と受信信号の周波数との差分周波数を算出し、前記差分周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体との距離を算出する距離算出部とを備えている。
【００１８】
また、本発明の非接触リーダライタは、搬送周波数を連続的に時間変化させた１の送信信号を送信する送信部と、前記送信部により送信した送信信号に対する返信である返信信号を受信する受信部と、受信信号から得られたベースバンド信号から、前記ベースバンド信号の周波数成分を算出し、前記周波数成分に基づいて送信信号の周波数と受信信号の周波数との差分周波数を算出し、前記差分前記周波数成分に基づいて前記返信信号を返信した物体の移動速度を算出する速度算出部とを備えている。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の非接触リーダライタは、位相分離部や距離算出部あるいは速度算出部を設けることで、対象物の位置や速度を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、無線タグ１とこの無線タグ１と通信を行う非接触リーダライタ３とからなる通信システムの概略構成を示す図である。図１において、１は非接触式情報記録担体の一例である無線タグであり、２は無線タグ１の周囲に存在する障害物であり、図１には１つしか記載していないが、通信対象である無線タグ１を除くその他の物体全てを示す。また、３は無線タグ１と無線通信を行う非接触リーダライタである。
【００２１】
以下、この非接触リーダライタ３の構成について説明する。
【００２２】
４は無線タグ１等に送信する送信データの出力や無線タグ１等からの受信データの処理を行い、また、後述する送受信部５の動作制御などを行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。５はＣＰＵ４から入力された送信データを加工して電波として出力し、また、無線タグ１等から受信した電波を加工してこの受信データをＣＰＵ４へ出力する送受信部である。６は後述する送受信部５内に設けられた位相分離部２２から出力されるデータやミキサ１９、ミキサ２０から出力されるベースバンド信号に基づいて、無線タグ１や障害物２の距離や速度を算出し、ＣＰＵ４へ出力するレーダー部である。なお、このレーダー部６は、無線タグ１や障害物２との距離を算出する距離算出部２３や、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出する速度算出部２４を備えている。
【００２３】
次に、非接触リーダライタ３内の送受信部５の構成について説明する。
【００２４】
７はＣＰＵ４から人力された送信データを符号化してパケット化部８に出力する符号化部である。８は符号化部７から入力された符号化データをパケット化して変調部９に出力するパケット化部である。９はパケット化部８から入力されたパケット化データを変調してこの変調信号を送信増幅器１０に出力する変調部であり、ミキサ１７を備えている。なお、このミキサ１７を２つ設けて直交変調器としてもよい。
【００２５】
１０は変調部９から入力された変調信号を増幅して送信信号としてアンテナ部１１に出力する送信増幅器である。１１は送信増幅器１０から入力された送信信号を電波として無線タグ１や障害物２等に出力し、また、無線タグ１や障害物２から受信した電波を受信信号として受信増幅器１２に出力するアンテナ部である。１２はアンテナ部１１から入力された受信信号を増幅して復調部１３に出力する受信増幅器である。１３は受信増幅器１２から入力された受信信号を直交検波して復調し、位相データをデータ抽出部１４へ、位相変化成分、ベースバンド信号をレーダー部６へ出力する復調部である。なお、この復調部１３は、移相器１８とミキサ１９、２０と、位相算出部２１と、位相分離部２２を備えている。
【００２６】
１４は復調部１３から入力された位相データからパケットヘッダを除去してデータを抽出して復号化部１５へ出力するデータ抽出部である。１５はデータ抽出部１４から入力されたデータを復号化し、復号化したデータを受信データとしてＣＰＵ４へ出力する復号化部である。
【００２７】
また、１６はＣＰＵ４から指定された周波数の搬送波信号を変調部９および復調部１３に出力する発振器である。
【００２８】
次に、変調部９の構成について詳述する。変調部９に設けられたミキサ１７は、パケット化部８から入力されたパケット化データと、発振器１６から入力された搬送波信号とを乗算することでパケット化データをパスバンドに周波数変換して送信増幅器１０へ出力するものである。
【００２９】
次に、復調部１３の構成について詳述する。移相器１８は、発振器１６から入力された搬送波信号をπ／２ラジアンだけ位相シフトするものである。ミキサ１９は、受信増幅器１２から入力された受信信号と発振器１６から入力された搬送波信号を乗算することで受信信号をベースバンドに周波数変換して位相算出部２１、速度算出部２４に出力するものである。また、ミキサ２０は、受信増幅器１２から入力された受信信号と移相器１８から入力されたπ／２ラジアン位相シフトされた搬送波信号を乗算することで受信信号をベースバンドに周波数変換して位相算出部２１、速度算出部２４に出力するものである。位相算出部２ｌは、ミキサ１９とミキサ２０とから出力されるベースバンド信号の同相成分や直交成分からベースバンド信号の位相を算出して位相データをデータ抽出部１４、位相分離部２２へ出力するものである。位相分離部２２は位相算出部２１から入力される位相データから位相変化成分を抽出して、レ一ダ一部６にある距離算出部２３へ出力するものである。
【００３０】
次に、レーダー部６について詳述する。距離算出部２３は、送受信部５内の位相公離部２２から出力される位相変化成分に基づいて、非接触リーダライタ３から無線タグ１や障害物２までの距離を算出するものである。また、速度算出部２４は、ミキサ１９とミキサ２０とから出力されるベースバンド信号に基づいて無線タグ１や障害物２の移動速度を算出するものである。
【００３１】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【００３２】
非接触リーダライタ３は、それぞれ異なる周波数の搬送波を用いた２つの送信信号をアンテナ部１１から出力する。なお、これら２つの送信信号は、同時ではなくそれぞれ異なる時間に出力する。これは、無線タグ１が同時に複数の信号を受信すると干渉が生じ、非接触リーダライタ３へ正常な信号を返信できない可能性があるためである。
【００３３】
無線タグ１への送信のために、ＣＰＵ４から出力された送信データは、符号化部７により符号化され、パケット化部８により符号化データがパケット化され、変調部９によりパスバンド変調される。変調部９でパスバンド変調した２つの信号Ｅ１、Ｅ２は、信号Ｅ１の振幅をＡＳｌ、位相をＳ１、搬送波角周波数をω１、信号Ｅ２の振幅をＡＳ２、位相をＳ２、搬送波角周波数をω２とすると、（数１）と（数２）のように表される。２つの信号は異なる搬送波角周波数によって変調されている。また、無線タグ１へ送りたい信号情報は、振幅変調の場合ＡＳｌ、ＡＳ２、位相変調、周波数変調の場合Ｓｌ、Ｓ２に含まれる。
【００３４】
【数１】
2007533976.tif 000003
【数２】
2007533976.tif 000004
【００３５】
この２つの信号Ｅ１、Ｅ２は送信増幅器１０で増幅され、アンテナ部１１から放射される。アンテナ部１１から放射された信号は、無線タグ１もしくは障害物２に反射され、その反射信号をアンテナ部１１で受信する。そして、アンテナ部１１によって受信された信号は受信増幅器１２で増幅される。
【００３６】
ここで、まず、無線タグ１に反射された場合について説明する。
【００３７】
非接触リーダライタ３と無線タグ１間の電波の往復距離をＺ、無線タグ１の運動によって生じるドップラー角周波数をωｄ、無線タグ１によって変調された２つの信号Ｅ１、Ｅ２をそれぞれ、信号Ｅ１の振幅をＡＳｌ´、位相をＳ１´、伝搬定数をｋｌ、信号Ｅ２の振幅をＡＳ２´、位相をＳ２´、伝搬定数をｋ２とおくと、無線タグ１によって反射された受信信号は（数３）と（数４）のように表される。無線タグ１の変調方式は、位相変調もしくは周波数変調とする。
【００３８】
【数３】
2007533976.tif 000005
【数４】
2007533976.tif 000006
【００３９】
ここで、搬送波角周波数ω１とω２の値が非常に近い場合、それぞれのドップラー角周波数もほぼ等しくなるので、（数３）、（数４）ともドップラー角周波数をωｄとした。受信増幅器１２で増幅された受信信号を復調部１３によって直交検波し、ベースバンドヘ周波数変換した信号は、Ｅ１の同相成分をＥ１I、直交成分をＥ１Ｑ、Ｅ２の同相成分を
Ｅ２Ｑ、直交成分をＥ２Ｑとすると（数５）、（数６）、（数７）、（数８）のように表
される。
【００４０】
【数５】
2007533976.tif 000007
【数６】
2007533976.tif 000008
【数７】
2007533976.tif 000009
【数８】
2007533976.tif 000010
【００４１】
また、伝搬定数ｋは、位相定数をα、減衰定数をβとおくと、（数９）のようになる。
【００４２】
【数９】
2007533976.tif 000011
【００４３】
ここで簡単化のために、減衰定数の項を無視する。信号Ｅ１の位相定数をα１、信号Ｅ２の位相定数をα２とおくと（数５）、（数６）、（数７）、（数８）は次のようになる。
【００４４】
【数１０】
2007533976.tif 000012
【数１１】
2007533976.tif 000013
【数１２】
2007533976.tif 000014
【数１３】
2007533976.tif 000015
【００４５】
ベースバンド信号（数１０）、（数１１）、（数１２）、（数１３）を位相算出部２１へ出力する。位相算出部２１は、ベースバンド信号を極座標変換することで位相を算出する。信号Ｅ１の位相データθ１は、（数１４）、信号Ｅ２の位相データθ２は、（数１５）となる。
【００４６】
【数１４】
2007533976.tif 000016
【数１５】
2007533976.tif 000017
【００４７】
この（数１４）、（数１５）から、受信信号が無線タグ１のドップラー効果と電波伝搬によって（数１６）、（数１７）の位相変化成分が発生していることがわかる。
【００４８】
【数１６】
2007533976.tif 000018
【数１７】
2007533976.tif 000019
【００４９】
位相算出部２１は、算出した位相データをデータ抽出部１４へ出力する。データ抽出部１４は、位相データθ１、θ２から位相データの信号成分Ｓ１´、Ｓ２´を抽出し、これを無線タグ１の識別情報などが含まれる位相データとしてデータ抽出し、復号化部１５へ出力する。復号化部１５は入力されたデータを復号化し、復号化したデータを受信データとしてＣＰＵ４へ出力する。
【００５０】
また、位相算出部２１は、算出した位相データθ１、θ２を位相分離部２２へ出力する。データ抽出部１４は、位相データの信号成分Ｓ１´、Ｓ２´を位相分離部２２へ出力する。位相分離部２２は位相データθ１、θ２から位相データの信号成分Ｓ１´、Ｓ２´をひくことで位相変化成分θ１´、θ２´を算出し、レーダー部６内の距離算出部２３へ出力する。
【００５１】
距離算出部２３は、入力された２つの位相の差を算出する。位相差は（数１８）のようになる。
【００５２】
【数１８】
2007533976.tif 000020
【００５３】
ここで、位相定数は、搬送波角周波数をω、電波の速度をＣとすると、（数１９）のように表すことができる。
【００５４】
【数１９】
2007533976.tif 000021
【００５５】
よって、（数１８）は（数２０）のように変形できる。
【００５６】
【数２０】
2007533976.tif 000022
【００５７】
よって、非接触リーダライタ３と無線タグ１との間の電波の往復距離Ｚは、（数２１）のようになる。
【００５８】
【数２１】
2007533976.tif 000023
【００５９】
距離算出部２３は、位相差（数１８）から（数２１）を用いて、距離を算出する。また、  速度算出部２４は、ベースバンド信号（数１０）、（数１１）、（数１２）、（数１３）から、高速フーリエ変換などを用いてドップラー周波数ｆｄを算出する。
【００６０】
搬送波の波長をλとすると、無線タグ１と非接触リーダライタ３との相対速度Ｖは（数２２）のようになる。
【００６１】
【数２２】
2007533976.tif 000024
【００６２】
速度算出部２４は、非接触リーダライタ３自身の速度とドップラー周波数ｆｄから無線タグ１の速度を算出する。
【００６３】
次に、非接触リーダライタ３から放射された送信信号が障害物２に反射された場合は、無線タグ１に反射された場合を表す（数３）、（数４）が（数２３）、（数２４）のようになる。
【００６４】
【数２３】
2007533976.tif 000025
【数２４】
2007533976.tif 000026
【００６５】
なお、距離や速度、受信データの算出手順は無線タグ１の場合と同様に行う。
【００６６】
ここで、例えば、搬送波周波数が９５０ＭＨｚ、二つの位相変化成分がπ／４ラジアン、２つの搬送波の周波数差が１ＭＨｚ、ドップラー周波数が１００Ｈｚの場合、距離は３７．５ｍ、速度は１５．７ｍ／ｓとなる。
【００６７】
また、非接触リーダライタ３が受信した反射信号が、無線タグ１によるものであるのか障害物２によるものであるかの判断は、ＣＰＵ４へ入力される受信データが送信データと同じであるかどうかをＣＰＵ４で確認し、同じであれば障害物２であると判別する。すなねち、無線タグ１による受信信号である場合は、反射信号に無線タグ１の識別情報などが含まれるため、無線タグ１による反射信号は、送信信号とは異なるものとなるため、送信信号と反射信号とが異なる場合は無線タグ１による反射信号であると判断でき、送信信号と反射信号が同じ場合は無線タグ１ではなく障害物２による反射信号であると判断できる。
【００６８】
なお、それぞれ異なる周波数の搬送波を用いた２つの信号を送受信するタイミングのずれは、小さいほど無線タグ１や障害物２といった目標の移動距離が小さくなるため、距離算出の精度は向上する。
【００６９】
以上のように、無線タグ１の変調方式が位相変調もしくは周波数変調に対応している時、一般的な非接触リーダライタに、位相分離部２２、距離算出部２３、速度算出部２４を追加するのみで、無線タグ１等を検知するためのレーダー専用の特別なアンテナや送受信回路を新たに設けることなく、無線タグ１や障害物２との距離や、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる非接触リーダライタ３を実現することができる。
【００７０】
また、無線タグ１と非接触リーダライタ３との通信に使われる信号を使用するため、通常の無線タグ１との通信を行いながら、無線タグ１や障害物２との距離と、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる。
【００７１】
また、本実施の形態において、それぞれ異なる周波数の搬送波を用いた２つの信号を用いたが、２つに限ることなく、２つ以上の信号を用いるようにしてもよい。
【００７２】
（実施の形態２）
本実施の形態の説明において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、位相分離部２２を不要とした点である。
【００７３】
本実施の形態について、図２を用いて、実施の形態１と異なる点を説明する。位相算出部２１は、算出した位相データθｌ、θ２をレーダー部６内の距離算出部２３へ出力する。データ抽出部１４は、位相データθ１、θ２から抽出した位相データの信号成分Ｓ１´、Ｓ２´がある固定の値、例えばπラジアンをとったとき、位相検出信号をレーダー部６内の距離算出部２３へ出力する。
【００７４】
距離算出部２３は、位相検出信号が入力されたタイミングにて、位相算出部２１より入力される位相データθ１、θ２を保持し、その差を算出する。このとき、位相データθ１、θ２内にある位相データの信号成分Ｓ１´、Ｓ２´が等しいため、位相差は（数２５）のようになる。
【００７５】
【数２５】
2007533976.tif 000027
【００７６】
これは（数１８）と同じ結果である。なお、位相差から距離を算出する手順は実施の形態１と同様に行う。
【００７７】
速度、受信データの算出手順は実施の形態１と同様に行う。障害物２の距離や速度、受信データの算出手順は無線タグ１の場合と同様に行う。
【００７８】
以上のように、無線タグ１の変調方式が位相変調もしくは周波数変調に対応している時、一般的な非接触リーダライタに、距離算出部２３、速度算出部２４を追加するのみで、無線タグ１等を検知するためのレーダー専用の特別なアンテナや送受信回路を新たに設けることなく、無線タグ１や障害物２との距離や、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる非接触リーダライタ３を実現することができる。
【００７９】
また、無線タグ１と非接触リーダライタ３との通信に使われる信号を使用するため、通常の無線タグ１との通信を行いながら、無線タグ１や障害物２との距離と、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる。
【００８０】
また、本実施の形態において、それぞれ異なる周波数の搬送波を用いた２つの信号を用いたが、２つに限ることなく、２つ以上の信号を用いるようにしてもよい。
【００８１】
（実施の形態３）
本実施の形態の説明において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、無線タグ１の変調方式を振幅変調とした点、位相分離部２２を不要とした点、位相算出部２１のかわりに、振幅・位相算出部２５を設けた点である。
【００８２】
本実施の形態について、図３を用いて、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００８３】
振幅・位相算出部２５は、ミキサ１９とミキサ２０とから出力されるベースバンド信号の同相成分や直交成分からベースバンド信号の振幅、位相を算出して振幅データをデータ抽出部１４へ、位相データを距離算出部２３へ出力するものである。
【００８４】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【００８５】
非接触リーダライタ３と無線タグ１間の電波の往復距離をＺ、無線タグ１の運動によって生じるドップラー角周波数をωｄ、無線タグ１によって変調された２つの信号Ｅ１、Ｅ２をそれぞれ、信号Ｅ１の振幅をＡＳ１´、伝搬定数をｋ１、信号Ｅ２の振幅をＡＳ２´、伝搬定数をｋ２とおくと、無線タグ１によって反射された受信信号は（数２６）と（数２７）のように表される。無線タグ１の変調方式は、振幅変調とする。
【００８６】
【数２６】
2007533976.tif 000028
【数２７】
2007533976.tif 000029
【００８７】
ここで、搬送波角周波数ω１とω２の値が非常に近い場合、それぞれのドップラー角周波数もほぼ等しくなるので、（数２６）、（数２７）ともドップラー角周波数をωｄとした。
【００８８】
受信増幅器１２で増幅された受信信号を復調部１３によって直交検波し、ベースバンドヘ周波数変換した信号は、Ｅｌの同相成分をＥ１Ｉ、直交成分をＥ１Ｑ、Ｅ２の同相成分
をＥ２Ｉ、直交成分をＥ２Ｑとすると（数２８）、（数２９）、（数３０）、（数３１）
のように表される。
【００８９】
【数２８】
2007533976.tif 000030
【数２９】
2007533976.tif 000031
【数３０】
2007533976.tif 000032
【数３１】
2007533976.tif 000033
【００９０】
また、伝搬定数ｋは、位相定数をα、減衰定数をβとおくと、（数３２）のようになる。
【００９１】
【数３２】
2007533976.tif 000034
【００９２】
ここで簡単化のために、減衰定数の項を無視すると、信号Ｅ１の位相定数をα１、信号Ｅ２の位相定数をα２とおくと（数２８）、（数２９）、（数３０）、（数３１）は次のようになる。
【００９３】
【数３３】
2007533976.tif 000035
【数３４】
2007533976.tif 000036
【数３５】
2007533976.tif 000037
【数３６】
2007533976.tif 000038
【００９４】
ベースバンド信号（数３３）、（数３４）、（数３５）、（数３６）を振幅・位相算出部２５へ出力する。振幅・位相算出部２５は、ベースバンド信号を極座標変換することで振幅、位相を算出する。信号Ｅ１の振幅は、ＡＳ１´、信号Ｅ２の振幅は、ＡＳ２´となる。信号Ｅ１の位相θ１は、（数３７）、信号Ｅ２の位相θ２は、（数３８）となる。
【００９５】
【数３７】
2007533976.tif 000039
【数３８】
2007533976.tif 000040
【００９６】
振幅・位相算出部２５は、算出した振幅データをデータ抽出部１４へ出力する。データ抽出部１４は、入力された振幅データＡＳ１´、ＡＳ２´を無線タグ１の識別情報などが含まれる振幅データとしてデータ抽出し、復号化部１５へ出力する。復号化部１５は入力されたデータを復号化し、復号化したデータを受信データとしてＣＰＵ４へ出力する。
【００９７】
また、振幅・位相算出部２５は、算出した位相データをレーダー部６内の距離算出部２３へ出力する。
【００９８】
距離算出部２３は、入力された２つの位相の差を算出する。位相差は（数３９）のようになる。
【００９９】
【数３９】
2007533976.tif 000041
【０１００】
（数１８）と同じ値が得られる。なお、位相差から距離を算出する手順は実施の形態１と同様に行う。
【０１０１】
速度の算出手順は実施の形態１と同様に行う。障害物２の距離や速度、受信データの算出手順は無線タグ１の場合と同様に行う。
【０１０２】
以上のように、無線タグ１の変調方式が振幅変調に対応している時、一般的な非接触リーダライタに、距離算出部２３、速度算出部２４を追加するのみで、無線タグ１等を検知するためのレーダー専用の特別なアンテナや送受信回路を新たに設けることなく、無線タグ１や障害物２との距離や、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる非接触リーダライタ３を実現することができる。
【０１０３】
また、無線タグ１と非接触リーダライタ３との通信に使われる信号を使用するため、通常の無線タグ１との通信を行いながら、無線タグ１や障害物２との距離と、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態において、それぞれ異なる周波数の搬送波を用いた２つの信号を用いたが、２つに限ることなく、２つ以上の信号を用いるようにしてもよい。
【０１０５】
（実施の形態４）
本実施の形態の説明において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、無線タグ１の変調方式を振幅変調とした点、搬送波周波数を連続的に時間変化させた１つの送信信号を用いて、非接触リーダライタ３と無線タグ１や障害物２との距離や、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出するようにした点、位相分離部２２を不要とした点、位相算出部２１のかわりに、振幅算出部２６を設けた点である。
【０１０６】
本実施の形態について、図４を用いて説明する。
【０１０７】
図４に、時間と、送信信号と受信信号の搬送波周波数、ビート周波数（送信信号と受信信号の周波数差）との関係の一例を示す。図４のように送信信号の搬送波周波数を連続的に時間変化させると、無線タグ１もしくは障害物２から反射されて受信される信号の搬送波周波数は、図４の点線のようになる。また、送信信号の周波数から受信信号の周波数を引いたビート周波数は、図４のようになる。
【０１０８】
非接触リーダライタ３と無線タグ１もしくは障害物２との間の電波の往復距離をＺ、無線タグ１の運動によって生じるドップラー周波数をｆｄ、電波の速度をＣ、変調時間をＴ、周波数偏移幅をΔｆ、搬送波周波数増加時のビート周波数をｆｕｐ、搬送波周波数減少時のビート周波数をｆｄｏｗｎとすると、ビート周波数は（数４０）、（数４１）のようになる。
【０１０９】
【数４０】
2007533976.tif 000042
【数４１】
2007533976.tif 000043
【０１１０】
ビート周波数（数４０）、（数４１）の差をとることで、（数４０）、（数４１）の第２項が消え、非接触リーダライタ３と無線タグ１もしくは障害物２との間の電波の往復距離Ｚは（数４２）のように得られる。
【０１１１】
【数４２】
2007533976.tif 000044
【０１１２】
また、ビート周波数（数４０）、（数４１）の和をとることで、（数４０）、（数４１）の第１項が消え、（数２２）から無線タグ１と非接触リーダライタ３との相対速度Ｖは（数４３）のように得られる。
【０１１３】
【数４３】
2007533976.tif 000045
【０１１４】
つまり、送信信号の搬送波周波数を連続的に時間変化させると、非接触リーダライタ３と無線タグ１や障害物２との距離や、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる。
【０１１５】
本実施の形態について、図５を用いて、実施の形態１と異なる点を説明する。
【０１１６】
振幅算出部２６は、ミキサ１９とミキサ２０とから出力されるベースバンド信号の同相成分や直交成分からベースバンド信号の振幅を算出して振幅データをデータ抽出部１４へ出力するものである。
【０１１７】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０１１８】
無線タグ１への送信のために、ＣＰＵ４から出力された送信データは、符号化部７により符号化され、パケット化部８により符号化データがパケット化され、変調部９によりパスバンド変調される。変調部９でパスバンド変調した信号Ｅは、振幅をＡＳ、搬送波周波数をｆｃｔとすると、（数４４）のように表される。
【０１１９】
【数４４】
2007533976.tif 000046
【０１２０】
ＣＰＵ４から発振器１６に搬送波周波数情報を出力し、搬送波周波数ｆｃｔを連続的に時間変化させる。また、変調方式は振幅変調であり、無線タグ１へ送りたい信号情報は、ＡＳに含まれる。位相変調、周波数変調は、搬送波周波数が時間変化するため、対応できない。
【０１２１】
信号は送信増幅器１０で増幅され、アンテナ部１１から放射される。アンテナ部１１から放射された信号は、無線タグ１もしくは障害物２に反射され、その反射信号をアンテナ部１１で受信する。そして、アンテナ部１１によって受信された信号は受信塔幅器１２で増幅される。
【０１２２】
ここで、まず、無線タグ１に反射された場合について説明する。
【０１２３】
非接触リーダライタ３と無線タグ１間の電波の往復距離をＺ、無線タグ１の運動によって生じるドップラー周波数をｆｄ、無線タグ１によって変調された信号Ｅの振幅をＡＳ１´、伝搬定数をｋ、搬送波周波数をｆｃｒとおくと、無線タグ１によって反射された受信信号は（数４５）のように表される。無線タグ１の変調方式は、振幅変調とする。
【０１２４】
【数４５】
2007533976.tif 000047
【０１２５】
受信増幅器１２で増幅された受信信号を復調部１３によって直交検波しベースバンドへ周波数変換した信号は、Ｅの同相成分をＥＩ、直交成分をＥＱとすると（数４６）、（数
４７）のように表される。このベースバンド信号は振幅算出部２６、レーダー部６にある距離算出部２３、速度算出部２４へ出力される。
【０１２６】
【数４６】
2007533976.tif 000048
【数４７】
2007533976.tif 000049
【０１２７】
振幅算出部２６は、ベースバンド信号を極座標変換することで振幅データＡＳ´を算出する。振幅算出部２６は、算出した振幅データをデータ抽出部１４へ出力する。データ抽出部１４は、入力された振幅データＡＳ´を無線タグ１の識別情報などが含まれる振幅データとしてデータ抽出し、復号化部１５へ出力する。
【０１２８】
復号化部１５は入力されたデータを復号化し、復号化したデータを受信データとしてＣＰＵ４へ出力する。
【０１２９】
また、レーダー部６にある距離算出部２３、速度算出部２４は、ベースバンド信号（数４６）、（数４７）から、高速フーリエ変換などを用いて周波数成分（数４８）を抽出する。
【０１３０】
【数４８】
2007533976.tif 000050
【０１３１】
（数４８）は、受信信号の周波数から送信信号の周波数を引いたビート周波数となるため、これに−１をかけて、ビート周波数ｆｕｐ、ｆｄｏｗｎを算出する。
【０１３２】
距離算出部２３は、ビート周波数ｆｕｐ、ｆｄｏｗｎをもちいて、（数４２）より距離Ｚを算出する。
【０１３３】
速度算出部２４は、ビート周波数ｆｕｐ、ｆｄｏｗｎをもちいて、非接触リーダライタ３自身の速度と（数４３）から無線タグ１の速度を算出する。
【０１３４】
また、非接触リーダライタ３から放射された送信信号が障害物２に反射された場合は、無線タグ１に反射された場合を表す（数４５）が（数４９）のようになる。
【０１３５】
【数４９】
2007533976.tif 000051
【０１３６】
なお、距離や速度、受信データの算出手順は無線タグ１の場合と同様に行う。
【０１３７】
また、非接触リーダライタ３が受信した反射信号が、無線タグ１によるものであるのか障害物２によるものであるかの判断は、ＣＰＵ４へ入力される受信データが送信デ一タと同じであるかどうかをＣＰＵ４で確認し、同じであれば障害物２であると判別する。すなねち、無線タグ１により変調されていない受信信号である場合は、無線タグ１ではなく障害物２による反射信号であると判断する。
【０１３８】
以上のように、無線タグ１の変調方式が振幅変調に対応している時、一般的な非接触リーダライタに、距離算出部２３、速度算出部２４を追加するのみで、無線タグ１等を検知するためのレーダー専用の特別なアンテナや送受信回路を新たに設けることなく無線タグ１や障害物２との距離や、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる非接触リーダライタ３を実現することができる。
【０１３９】
また、無線タグ１と非接触リーダライタ３との通信に使われる信号を使用するため、通常の無線タグ１との通信を行いながら、無線タグ１や障害物２との距離と、無線タグ１や障害物２の移動速度を算出することができる。
【０１４０】
（実施の形態５）
本実施の形態の説明において、実施の形態１から４と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、アンテナ部１１を放射電波（主ビーム）を電子的に走査できるアレーアンテナとし、ＣＰＵ４からアンテナ部１１に方位情報を出力させることで検知物の方位を検出するようにした点である。なお、アレーアンテナとは、複数個のアンテナ素子を配列し、各々の素子の励振の振幅及び位相を独立に制御できるようにしたものである。図６にアレーアンテナの一例を示す。
【０１４１】
図６において、３１は導体からなるアンテナ素子を複数個並べたアレーアンテナである。３２はＣＰＵ４から指定された方位情報に基づいて、各アンテナ素子の信号に重み付けを行う重み制御部である。３３は各アンテナ素子の信号に重み制御部３２から出力される重み成分を乗算する乗算器である。３４は送信信号をアンテナ素子へ出力し、アンテナからの入力信号を加算器３５へ出力するサーキュレータである。３５は各アンテナ素子からの入力信号を加算して受信信号として受信増幅器１２に出力する加算器である。
【０１４２】
以上のように構成されたアレーアンテナについて、その動作を説明する。
【０１４３】
距離と速度を測定したい方位に基づいて、方位情報をＣＰＵ４がアンテナ部１１に出力する。放射電波の方位がＣＰＵ４から指定された方位となるように、重み制御部３２から出力される重み成分を、乗算器３３により各アンテナ素子を流れる信号の振幅や位相に乗算することで各アンテナ素子に重み付けを行い、放射電波を電子的に走査する。なお、重み付けは、各アンテナ素子の指向性を合成してアレーアンテナ３１として所定の方向に放射電波を形成する方法や、指向性の鋭いアンテナを切り替える方法などがある。
【０１４４】
そして、以上のようにして放射電波の放射方向を変えて走査を行うことにより、走査範囲内に存在する無線タグ１や障害物２などを検出することができる。
【０１４５】
以上のように、アンテナ部１１に放射電波を電子的に走査できるアレーアンテナ３１を使用することで、無線タグ１や障害物２の距離や速度だけでなく方位まで算出することが可能となり、距離と方位から位置を特定することができる。
【０１４６】
（実施の形態６）
本実施の形態の説明において、実施の形態１から４と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、アンテナ部１１を送信方向が可変である駆動型アンテナとし、ＣＰＵ４からアンテナ部１１に方位情報を出力させることで検知物の方位を検出するようにした点である。図７に駆動型アンテナの一例を示す。
【０１４７】
図７において、４１は導体からなるアンテナ素子であり、指向性を持つものである。４２はＣＰＵ４から指定された方位情報に基づいて、アンテナ素子４１を移動させることで、放射電波の方向や仰角を機械的に制御するアンテナ駆動部である。
【０１４８】
以上のように構成された駆動型アンテナについて、その動作を説明する。
【０１４９】
距離と速度を測定したい方位に基づいて方位情報をＣＰＵ４がアンテナ駆動部４２に出力する。アンテナ駆動部４２は、ＣＰＵ４からの信号に基づいて放射電波の方位がＣＰＵ４から指定された方位となるようにアンテナ素子４１を動かすことで放射電波を機械的に走査する。
【０１５０】
そして、以上のようにして放射電波の放射方向を変えて走査を行うことにより、走査範囲内に存在する無線タグ１や障害物２などを検出することができる。
以上のように、アンテナ部１１としてアンテナ素子４１とそのアンテナ素子４１を移動させるアンテナ駆動部４２を用いることで、放射電波を機械的に走査でき、無線タグ１や障害物２の距離や速度だけでなく方位まで算出することが可能となり、距離と方位から位置を特定することができる。
【０１５１】
（実施の形態７）
本実施の形態の説明において、実施の形態１から４と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１から４と異なるのは、無線タグ１を検知してから所定の間その無線タグ１の追尾を行うようにした点である。
【０１５２】
図８に、本実施の形態の無線タグの通信システムの概略構成を示す。図８において、５１は無線タグ１が貼り付けられた荷物であり、５２は荷物５１を移動させるベルトコンベアである。また、５３は実施の形態５または実施の形態６で示したような、電波の放射方向を変更できる非接触リーダライタである。
【０１５３】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０１５４】
非接触リーダライタ５３が無線タグ１を検出した場合、無線タグ１と非接触リーダライタ５３が行う予定の通信が全て完了するまでの間、移動する無線タグ１の方向に常に放射電波が向くようにアンテナ部１１を制御して無線タグ１を後述する方法で追尾する。
【０１５５】
追尾方法は、無線タグ１の位置を検出した際に、その無線タグ１の方位とアンテナ部１１が放射している放射電波の放射方向との角度差が略０になるように、つまり、無線タグ１と放射電波の方位が略一致するように随時アンテナ部１１の放射電波の方位を変えることで無線タグ１の追尾が可能となる。また、移動する無線タグ１の速度情報を取得し、放射電波の方位を変えながら無線タグ１を検出することで、移動している無線タグ１の位置を予想することができ、無線タグ１の追尾の追従性を向上させることもできる。
【０１５６】
以上のように、検知した無線タグ１の移動にあわせてアンテナ部１１の向きを変えるなどして電波の放射方向を変え、無線タグ１に対して電波が放射されるように制御することで、非接触リーダライタ５３は、無線タグ１が移動している場合でも通信が途切れることなく安定した通信を行うことができる。
【０１５７】
（実施の形態８）
本実施の形態の説明において、実施の形態１から４と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、無線タグ１との距離を算出した後にその距離に応じて送信出力を最適化する点である。
【０１５８】
本実施の形態の無線タグの通信システムについて、図９を用いてその動作を説明する。
【０１５９】
図９（ａ）に、無線タグ１と非接触リーダライタ３との間の距離と、無線タグ１からの受信信号電力との関係の一例を示す。図９（ａ）に示すように、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の距離の増大にともない、非接触リーダライタ３が無線タグ１から受信する受信信号電力は減少する。
【０１６０】
ＣＰＵ４は、レーダー部６から得られる無線タグ１と非接触リーダライタ３間の距離をもとに、無線タグ１からの受信信号電力を後述するように推定し、図９（ｂ）の無線タグ１と非接触リーダライタ３との距離と送信増幅器の利得特性に示すように、図９（ａ）とは逆の特性を描くように送信増幅器１０の利得を制御する。具体的には、ＣＰＵ４から送信増幅器１０に送信利得情報を出力し、送信増幅器１０はその送信利得情報を元に利得を変える。そして、図９（ｃ）に示すように、無線タグ１からの受信信号電力を一定に維持する。なお、受信信号電力の推定は、下記のように行う。
【０１６１】
非接触リーダライタ３の送信電力をＰｉ、非接触リーダライタ３の受信電力をＰｒ、無線タグ１の反射係数をγ、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の距離をｄ、距離ｄにおける伝搬損失をＰＬ（ｄ）、非接触リーダライタ３の送信アンテナ絶対利得をＧｒｗ＿ｔ、非接触リーダライタ３の受信アンテナ絶対利得をＧｒｗ＿ｒ、無線タグ１の送信アンテナ絶対利得Ｇｔａｇ＿ｔ、無線タグ１の受信アンテナ絶対利得Ｇｔａｇ＿ｒとすると、非接触リーダライタ３の受信電力は、（数５０）のようになる。
【０１６２】
【数５０】
2007533976.tif 000052
【０１６３】
伝搬損失の値は、事前に使用環境で無線タグ１と非接触リーダライタ３間の距離と伝搬損失の関係を測定しておき、そのデータを参照する方法や、反射物など電波伝搬の障害になるものがなにもない理想空間にて電波を伝搬させた場合の伝搬損失の理論値を算出する自由空間の伝搬損失の理論値算出式（数５１）を用いる方法や、ビルのある場所、平野など環境によって変わる損失値を経験値をもとに推定する、例えば、奥村モデルに代表される推定式を用いる方法など、どのような方法でもよい。
【０１６４】
自由空間の伝搬損失の理論値算出式の一部の定数を変化させることにより、ビルのある場所、平野など理想空間でない環境の損失値の推定もできる。そして、（数５０）を用いて受信電力を推定する。
【０１６５】
【数５１】
2007533976.tif 000053
【０１６６】
以上のように、無線タグ１との通信距離に応じて非接触リーダライタ３の送信出力を最適化することで、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の距離にかかわらず、安定した通信が可能となる。
【０１６７】
なお、従来の非接触リーダライタでは、通信可能範囲を伸ばす目的で送信出力を高めに設定した場合、近距離では受信信号電力が飽和して通信できないという問題があったが、本実施の形態の非接触リーダライタ３は無線タグ１との通信距離に応じて送信出力を変更するので、このような問題を解決することができる。
【０１６８】
（実施の形態９）
本実施の形態の説明において、実施の形態１から６と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。これらの実施の形態と異なるのは、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の周囲に反射物が存在する場合に、無線タグ１や障害物２の位置に応じて送信出力を最適化する点である。
【０１６９】
図１０（ａ）は、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の距離と、無線タグ１からの受信信号電力との関係の一例を示す図である。無線タグ１と非接触リーダライタ３間の周囲に障害物２としての反射物が存在する場合、図１０（ａ）に示すようなフェージングが生じる。フェージングピッチは、障害物２の配置によって異なるが、波長と比例の関係がある。例えば、電波の送信方向に反射物が存在する場合、フェージングピッチは波長の０．５倍となる。
【０１７０】
ＣＰＵ４は、レーダー部６などの算出結果からもとめた無線タグ１と障害物２の位置をもとに、無線タグ１からの受信信号電力を後述する電磁界シミュレーションにて推定し、図１０（ｂ）のように図１０（ａ）とは逆の特性を描くように、送信増幅器１０の利得を制御する。そして、図１０（ｃ）のように無線タグ１からの受信信号電力を一定に維持する。なお、受信信号電力の推定は以下のように行う。
【０１７１】
受信信号電力の推定に使用する電磁界シミュレーションの方法は、有限要素法、ＦＤＴＤ法、モーメント法、レイトレース法などがあるが、どのような方法を用いてもよい。
【０１７２】
また、障害物２の反射係数などの情報は、あらかじめ使用する環境がわかっている場合には、その空間で使われている障害物２の材料情報を使用する。そうでない場合には、無線タグの通信システムが最も利用される可能性が高い建物の基本モデルを決定し、そこで使用される障害物２の材料情報を使用する。
【０１７３】
また、非接触リーダライタ３内のＣＰＵ４の演算能力が、電磁界シュミレーションに必要な演算能力を満たさない場合は、非接触リーダライタ３に計算機を接続して、計算機内で受信信号電力の推定を行ってもよい。
【０１７４】
以上のように、無線タグ１や障害物２の位置に応じて送信出力を最適化することで、フェージングがある通信環境においても安定した通信が可能となる。
【０１７５】
（実施の形態１０）
本実施の形態の説明において、実施の形態９と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態９と異なるのは、無線タグ１や障害物２の位置に応じて送信信号の搬送波の波長を最適化する点である。具体的には、ＣＰＵ４から発振器１６に搬送波周波数情報を出力し、発振器１６はＣＰＵ４から指定された周波数の搬送波を変調部９へ出力する。
【０１７６】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０１７７】
実施の形態９において示したように、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の周囲に障害物２として反射物が存在する場合にはフェージングが生じ、フェージングピッチは、波長と比例の関係がある。図１１（ａ）は、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の距離と、無線タグ１からの受信信号電力との関係の一例を示す図である。信号Ａと信号Ｂは、波長の異なる搬送波で変調された２つの信号である。
【０１７８】
ＣＰＵ４は、レーダー部６などの算出結果からもとめた無線タグ１と障害物２の位置をもとに、無線タグ１からの受信信号電力を電磁界シュミレーションにて推定し、無線タグ１や障害物２の位置に応じて搬送波の波長を最も受信信号電力の高い波長に切り替える。すなわち、本実施の形態においては、信号Ａ、信号Ｂのうち適した信号のほうを用いるように切り替えていくのである。これにより、図１１（ｂ）に示すような特性図となり、無線タグ１からの受信信号電力の急激な低下を防ぐことができる。なお、受信信号電力の推定は、実施の形態９と同様の方法で行う。
【０１７９】
以上のように、無線タグ１や障害物２の位置に応じて搬送波の波長を最適化することで、フェージングがある通信環境においても受信電力の急激な低下による受信性能の劣化を防ぐことが可能となる。
【０１８０】
（実施の形態１１）
本実施の形態の説明において、実施の形態９または１０と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態９または１０と異なるのは、無線タグ１や障害物２の位置に応じて送信信号の変調方式を最適化する点である。具体的には、ＣＰＵ４から変調部９に変調方式情報を出力し、変調部９はＣＰＵ４から指定された変調方式にて変調を行う。
【０１８１】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０１８２】
変調方式は種類によって一長一短があり、通信環境によって最適な変調方式は異なる。一例として、図１２に多相ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）のビット誤り率を示す。２相、４相、８相と、多相化すればするほど伝送速度を向上できるが、ビット誤り率が劣化する。
【０１８３】
ＣＰＵ４は、レーダー部６の算出結果などから得られる無線タグ１や障害物２の位置や速度情報をもとに通信環境を把握し、変調部９で行う変調の方式を切り替える。また、変調方式の変化にあわせて復調部１３の検波方式も切り替える。具体的には、無線タグ１の移動速度が高速でありビット誤り率特性が悪化する場合や、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の通信距離が長く受信信号電力が低下してビット誤り率が悪化する場合など、通信環境が悪い場合には、ビット誤り率特性の高い変調方式に切り替えていき、伝送速度を犠牲にしてビット誤り率の向上を図る。なお、通信環境が良好な場合は、伝送速度の高い変調方式を採用して伝送速度の向上を図る。図１３に、無線タグ１の速度と変調方式の対応表の一例を示す。実験などを通じて、事前にこのような対応表を作成しておき、これを基にＣＰＵ４が変調方式を決定するようにしてもよい。
【０１８４】
以上のように、無線タグ１や障害物２の位置や速度情報をもとに通信環境を把握し、変調方式を最適化することで、伝送速度の最適化やビット誤り率の向上が可能となる。
【０１８５】
（実施の形態１２）
本実施の形態の説明において、実施の形態９から１１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態９から１１と異なるのは、無線タグ１や障害物２の位置に応じて送信信号のパケットサイズを最適化する点である。具体的には、ＣＰＵ４からパケット化部８にパケットサイズ情報を出力し、パケット化部８はＣＰＵ４から指定されたパケットサイズにて変調を行う。
【０１８６】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０１８７】
パケット誤り率ＰＥＲは、パケットの総ビット数をｎとすると、ビット誤り率ＢＥＲを用いて以下の（数５２）で表すことができる。
【０１８８】
【数５２】
2007533976.tif 000054
【０１８９】
つまり、パケットの総ビット数が増加するとスループットは向上するが、パケット誤り率は増加する。逆にパケットの総ビット数が減少するとスループットは低下するが、パケット誤り率は向上する。
【０１９０】
ＣＰＵ４は、レーダー部６の算出結果などから得られる無線タグ１や障害物２の位置や速度情報をもとに通信環境を把握し、パケット化部８で行うパケット化のパケットサイズを切り替える。具体的には、無線タグ１の速度が高速でビット誤り率特性が悪化する場合や、無線タグ１と非接触リーダライタ３間の通信距離が長くて受信信号電力が低下してビット誤り率が悪化する場合など、通信環境が悪い場合は、パケット化のパケットサイズを小さくし、スループットを犠牲にしてパケット誤り率の向上を図る。なお、通信環境が良好な場合は、パケット化のパケットサイズを大きくしてスループットの向上を図る。
【０１９１】
図１４は、無線タグ１の移動速度とパケットサイズの対応表の一例である。実験などを通じて、事前にこのような対応表を作成しておき、これをもとにＣＰＵ４がパケットサイズを決定するようにしてもよい。
【０１９２】
以上のように、無線タグ１や障害物２の位置や速度情報をもとに通信環境を把握してパケット化のパケットサイズを最適化することで、伝送速度の最適化パケット誤り率の向上が可能となる。
【０１９３】
（実施の形態１３）
本実施の形態の説明において、実施の形態９から１２と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態９から１２と異なるのは、無線タグ１や障害物２の位置に応じて符号化方式を最適化する点である。具体的には、ＣＰＵ４から符号化部７に符号化方式情報を出力し、符号化部７はそのＣＰＵ４から指定された符号化方式で符号化を行う。
【０１９４】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０１９５】
図１５にＰＳＫのビット誤り率と、ＰＳＫに誤り訂正符号化を施したときのビット誤り率を示す。図１５より、誤り訂正符号化した場合、ビット誤り率が改善されていることがわかる。また、符号化方式によって符号化利得は異なることがわかる。一般的に符号化利得が高い符号化方式ほど計算量が増大するため、処理速度の低下や消費電力の増大などを引き起こす。例えば、ＢＣＨ（Ｂｏｓｓ  Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ  Ｈｏｃｑｕｅｎｇｈｅｍ）符号などのようなブロック符号に比べ、Ｖｉｔｅｒｂｉ復号は畳み込み演算を要するため計算量が増大する。
【０１９６】
ＣＰＵ４は、レーダー部６の算出結果などから得られる無線タグ１や障害物２の位置や速度情報をもとに通信環境を把握し、符号化部７で行う符号化方式を切り替える。具体的には、無線タグ１の速度が高速でありビット誤り率特性が悪化する場合や、無綿タグ１と非接触リーダライタ３間の通信距離が長くて受信信号電力が低下してビット誤り率が悪化する場合など、通信環境が悪い場合には符号化利得の高い符号化方式を採用し、処理速度の低下や消費電力の増大を犠牲にしてビット誤り率の向上を図る、例えばＢＣＨをＶｉｔｅｒｂｉに切り替える。なお、通信環境が良好な場合には、符号化利得の低い符号化方式を採用し、処理速度の向上や消費電力の低下を図る。
【０１９７】
以上のように、無線タグ１や障害物２の位置や速度情報をもとに通信環境を把握し、符号化方式を最適化することで、処理速度や消費電力の最適化、ビット誤り率の向上が可能となる。
【０１９８】
（実施の形態１４）
本実施の形態の説明において、実施の形態５または６と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態５または６と異なるのは、非接触リーダライタ６４が非接触リーダライタ６４の通信範囲にある複数の無線タグや障害物の位置を検出し、その後所望の範囲に存在する無線タグと通信を行うようにした点である。
【０１９９】
図１６において、６１ａ、６１ｂ、６ｌｃはベルトコンベア６５に載置されておりこのベルトコンベア６５により移動される無線タグが貼り付けられた荷物である。６２ａ、６２ｂは、無線タグが貼り付けられた荷物である。６３ａ、６３ｂは、無線タグの通信システムの周囲に存在する障害物であり、例えば、無線タグの通信システムが利用される建物の壁や建物内に存在する設備などである。また、６４は実施の形態５および６で示した非接触リーダライタと同様に無線タグと無線通信を行う非接触リーダライタである。６５は荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃを移動させるべルトコンベアである。なお、図１６において、荷物６２ａ、６２ｂおよびべルトコンベア６５に移動速度が記載されているが、本実施の形態においてはこれらは移動していないものとして説明する。
【０２００】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０２０１】
一例としてベルトコンベア６５に載置されている荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの３つとだけ通信したい場合について説明する。まず、非接触リーダライタ６４は上記実施の形態で説明したような方法により非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの位置情報を検出する。なお、非接触リーダライタ６４の検出範囲は、非接触リーダライタ６４の通信可能距離によって決まる。
【０２０２】
そして、レーダー部６によってべルトコンベア６５が存在する範囲で検出された荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの方位情報をＣＰＵ４はアンテナ部１１へ出力し、アンテナ部１１はその方位に放射電波を向ける。放射電波を荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃが存在する範囲に向けることで、それ以外の範囲の荷物６２とは通信しないようにする。例えば、所定の範囲に存在する無線タグに対して情報を書き込みたい場合等に有効である。
以上のようにすることで、無線タグとの通信をエリアで制御することが可能となり、通信したくないエリアの無線タグと誤って通信してしまうということを防ぐことができる。
【０２０３】
また、非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの位置情報を検出し、所定のエリアに存在する無線タグの情報のみ有効とする、有効としては例えば無線タグの識別情報を取得して処理などを行う場合には、これら以外の無線タグの情報を無効とし、無効としては具体的には情報の廃棄を行うことで、所望の無線タグの情報のみ取得し、これら必要な所望の無線タグの情報のみ、例えば外部機器に送信するなどの処理を行うことができる。
【０２０４】
（実施の形態１５）
本実施の形態の説明において、実施の形態１４と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１４と異なるのは、非接触リーダライタ６４が非接触リーダライタ６４の通信範囲にある複数の無線タグや障害物の位置を検出し、所望の通信範囲内に無線タグが存在しない場合には非接触リーダライタ６４の通信を停止するようにした点である。
【０２０５】
一例として、ベルトコンベア６５で移動される荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの３つとだけ通信したい場合について説明する。まず、非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの位置情報を、非接触リーダライタ６４内部にあるレーダー部６により検出する。なお、非接触リーダライタ６４検出範囲は、非接触リーダライタ６４の通信可能距離によって決まる。
【０２０６】
そして、レーダー部６によって検出した検出結果に基づいて、ベルトコンベア６５が存在するエリアに無線タグが検出されなかった場合には、ＣＰＵ４は送受信部５に対して動作停止信号を出力し、送受信部５で行う送受信動作を停止することで消費電力削減を図る。
【０２０７】
以上のように、通信したいエリアに無線タグが存在しない場合には非接触リーダライタ６４の通信を停止し、消費電力の改善が可能となる。
【０２０８】
（実施の形態１６）
本実施の形態の説明において、実施の形態１４や１５と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１４や１５と異なるのは、非接触リーダライタ６４が非接触リーダライタ６４の通信範囲にある複数の無線タグの位置や速度を検出し、所望の通信速度で移動している無線タグとのみ通信するようにした点である。
【０２０９】
図１６において、荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃはべルトコンベア６５に載置されており、ベルトコンベア６５の移動速度１０ｍ／ｓで移動している。また、荷物６２ａ、６２ｂは各々５ｍ／ｓ、５ｍ／ｓの速度で移動している。
【０２１０】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０２１１】
一例として、移動速度１０ｍ／ｓで移動している荷物の無線タグとだけ通信したい場合について説明する。まず、非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの速度情報を非接触リーダライタ６４内にあるレーダー部６により検出する。なお、検出範囲は、非接触リーダライタ６４の通信可能距離によって決まる。
【０２１２】
そして、この場合、ベルトコンベア６５に載置されている荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの移動速度が１０ｍ／ｓであるので、ＣＰＵ４は荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの方位情報をアンテナ部１１へ出力し、アンテナ部１１はその方位に放射電波を向ける。放射電波を荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの存在する範囲に向けることで、それ以外の範囲に存在する例えは荷物６２ａ、６２ｂ等とは通信しないようにする。例えば、所定の移動速度である無線タグに対して情報を書き込みたい場合等に有効である。
以上のようにすることで、無線タグとの通信を無線タグの速度で制御することが可能となり、速度が規定の範囲にない無線タグと誤って通信してしまうということを防ぐことができる。
【０２１３】
また、非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの位置情報を検出し、所定の速度で移動する無線タグの情報のみ有効とする、有効の例としては、例えば無線タグの識別情報を取得して処理などを行うとする場合には、これら以外の無線タグの情報を無効とし、無効としては具体的には情報の廃棄を行うことで、所望の無線タグの情報のみ取得し、これら必要な所望の無線タグの情報のみ、例えば外部機器に送信するなどの処理を行うことができる。
【０２１４】
（実施の形態１７）
本実施の形態の説明において、実施の形態１６と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１６と異なるのは、非接触リーダライタ６４が非接触リーダライタ６４の通信範囲にある複数の無線タグの位置や速度を検出し、所望の通信速度で移動している無線タグが存在しない場合には非接触リーダライタ６４の通信を停止するようにした点である。
【０２１５】
図１６において、荷物６１ａ、６，１ｂ、６１ｃは、ベルトコンベア６５の移動速度１０ｍ／ｓで移動しており、荷物６２ａ、６２ｂは各々５ｍ／ｓ、５ｍ／ｓの速度で移動している。
【０２１６】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０２１７】
一例として、移動速度２０ｍ／ｓで移動している荷物の無線タグとだけ通信したい場合について説明する。まず、非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの速度情報を非接触リーダライタ６４内にあるレーダー部６により検出する。なお、非接触リーダライタ６４の検出範囲は、非接触リーダライタ６４の通信可能距離によって決まる。
【０２１８】
そして、レーダー部６によって移動速度２０ｍ／ｓで移動している無線タグが検出されなかった場合には、ＣＰＵ４は送受信部５に対して動作停止信号を出力し、送受信部５はその信号に基づいて送受信動作を停止する。これにより非接触リーダライタ６４の消費電力削減を図ることができる。
【０２１９】
上記実施の形態において、速度が規定の範囲にある無線タグが存在しない場合、通信を停止し、消費電力の改善が可能となる。
【０２２０】
（実施の形態１８）
本実施の形態の説明において、実施の形態１４または１６と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１４または１６と異なるのは、非接触リーダライタ６４が非接触リーダライタ６４の通信範囲にある複数の無線タグの位置や速度を検出し、所望の範囲に存在し、かつ、所望の通信速度で移動している無線タグとだけ通信するようにした点である。
【０２２１】
図１６において、荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、ベルトコンベア６５の移動速度１０ｍ／ｓで移動しており、荷物６２ａ、６２ｂは各々５ｍ／ｓ、５ｍ／ｓの速度で移動している。
【０２２２】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
一例として、所望の範囲をベルトコンベア６５上とし、移動速度が１０ｍ／ｓの荷物の無線タグとだけ通信したい場合について説明する。まず、非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの位置や速度情報を、非接触リーダライタ６４内にあるレーダー部６により検出する。なお、非接触リーダライタ６４の検出範囲は、非接触リーダライタ６４の通信可能距離によって決まる。
【０２２３】
そして、荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃはベルトコンベア６５に載置されており、かつ、移動速度が１０ｍ／ｓであるので、ＣＰＵ４は荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの方位情報をアンテナ部１１へ出力し、アンテナ部１１はその方位に放射電波を向ける。放射電波をベルトコンベア６５上で、かつ、移動速度が１０ｍ／ｓである荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの存在する範囲に向けることで、それ以外の範囲に存在する例えは荷物６２ａ、６２ｂ等とは通信しないようにする。例えば、所定の移動速度でかつ所定の範囲に存在する無線タグに対して情報を書き込みたい場合等に有効である。
【０２２４】
以上のようにすることで、無線タグとの通信を無線タグの速度および範囲で制御することが可能となり、速度および範囲が規定のものでない無線タグと誤って通信してしまうということを防ぐことができる。
【０２２５】
また、非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの位豊情報を検出し、所定の速度で移動しかつ所定の範囲にある無線タグの情報のみ有効とする、有効の例としては、例えば無線タグの識別情報を取得して処理などを行うとする場合には、これら以外の無線タグの情報を無効とし、無効としては具体的には廃棄を行うことで、所望の無線タグの情報のみ取得し、これら必要な所望の無線タグの情報のみ、例えば外部機器に送信するなどの処理を行うことができる。
【０２２６】
以上により、無線タグとの通信を、所望の通信範囲と無線タグの速度で制御することが可能となり、例えば、ベルトコンベア６５が故障して動かなくなった場合などの異常時には、無線タグとの通信を行わないなど、状況により非接触リーダライタ６４の通信を停止する実施の形態１４、１６に示した無線タグとの通信の制御をより確実に行うことができる。
【０２２７】
（実施の形態１９）
本実施の形態の説明において、実施の形態１５または１７と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１５または１７と異なるのは、非接触リーダライタ６４が非接触リーダライタ６４の通信範囲にある複数の無線タグの位置や速度を検出し、無線タグが所望の範囲に存在しない、あるいは、所望の通信速度で移動している無線タグが存在しない場合に、非接触リーダライタ６４の通信を停止するようにした点である。
【０２２８】
図１６において、荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、ベルトコンベア６５の移動速度１０ｍ／ｓで移動しており、荷物６２ａ、６２ｂは各々５ｍ／ｓ、５ｍ／ｓの速度で移動している。
【０２２９】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０２３０】
一例として、ベルトコンベア６５上に存在し移動速度が２０ｍ／ｓである荷物の無線タグとのみ通信したい場合について説明する。まず、非接触リーダライタ６４の周囲に存在する全ての無線タグの位置や速度情報を非接触リーダライタ６４内部にあるレーダー部６により検出する。なお、非接触リーダライタ６４の検出範囲は、非接触リーダライタ６４の通信可能距離によって決まる。
【０２３１】
そして、レーダー部６によってベルトコンベア６５が存在するエリアに無線タグが検出されなかった場合、または、移動速度２０ｍ／ｓと同じ速度で移動している無線タグが検出されなかった場合には、ＣＰＵ４は送受信部５に対して動作停止信号を出力し、送受信部５が送受信動作を停止することで非接触リーダライタ６４の消費電力削減を図る。
【０２３２】
以上のようにすることで、通信したいエリアに無線タグが存在しない場合や無線タグの移動速度が規定の範囲にない場合には、非接触リーダライタ６４の通信を停止し、実施の形態１５、１７よりさらに消費電力の改善が可能となる。
【０２３３】
（実施の形態２０）
本実施の形態の説明において、実施の形態１４と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１４と異なるのは、通信する複数の無線タグの通信順序を決めて通信するようにした点である。
【０２３４】
図１６において、荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃはベルトコンベア６５の上に載置されており、各々異なる位置に存在する。
【０２３５】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。
【０２３６】
一例としてベルトコンベア６５で移動される荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃと通信する場合について説明する。
【０２３７】
まず、ベルトコンベア６５に存在する荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃに各々取り付けられている無線タグの位置情報を、非接触リーダライタ６４内にあるレーダー部６により検出する。なお、非接触リーダライタ６４の検出範囲は非接触リーダライタ６４の通信可能距離によって決まる。
【０２３８】
そして、検出された荷物６１ａ、６１ｂ、６１ｃの位置情報から、ＣＰＵ４はどの荷物から通信するかといった通信を行う順番を決定する。例えば、非接触リーダライタ６４に最も近い荷物６１ａから最も遠い荷物６１ｃの順に通信を行うことで、電波の距離減衰が小さい無線タグから確実に通信を行いたい場合、まず非接触リーダライタ６４に最も近い荷物６１ａの方位情報をＣＰＵ４がアンテナ部１１へ出力し、アンテナ部１１はその方位に放射電波を向けて通信を行う。そして、最も近い荷物６１ａとの通信が完了すると、非接触リーダライタ６４に２番目に近い荷物６１ｂの方位情報をＣＰＵ４がアンテナ部１１へ出力し、アンテナ部１１はその方位に放射電波を向けて通信を行う。そして全ての荷物６１との通信が終えるまで、以下同様の処理を繰り返す。そして、２番目に近い荷物６１ｂとの通信が完了するとアンテナ部１１から最も遠い荷物６１ｃの方位情報を非接触リーダライタのＣＰＵ４がアンテナ部１１へ出力し、アンテナ部１１はその方位に放射電波を向けて通信を行う。
【０２３９】
以上のようにすることで、従来は複数の無線タグのうち最初に通信できたものから順に処理していたが、無線タグの位置に応じて通信の順番を制御することが可能となり、より確実に通信を行うことができる。
【０２４０】
（実施の形態２１）
本実施の形態の説明において、実施の形態１から６と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１から６と異なるのは、非接触リーダライタ３で算出した無線タグ１や障害物２の位置や速度等の情報を表示する表示装置７１を設けた点である。
【０２４１】
図１７は本実施の形態の無線タグの通信システムの概略構成を示す図である。図１７において、７１はＣＰＵ４から出力された無線タグ１や障害物２の位置情報や速度情報などを表示する表示装置である。
【０２４２】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。まず、非接触リーダライタ３の周囲に存在する無線タグ１や障害物２の位置や速度情報を非接触リーダライタ内にあるレーダー部６により検出する。
【０２４３】
ＣＰＵ４は、レーダー部６によって得られる無線タグ１や障害物２の位置情報や速度情報を非接触リーダライタに接続された表示装置７１に出力し、表示装置７１はその情報を表示する。
【０２４４】
図１８に表示装置７１による表示の一例を示す。なお、図１８においては、位置情報をレーダーチャートにプロットし、移動速度情報を数値で示している。
【０２４５】
以上のように、無線タグ１や障害物２の位置情報や速度情報等を表示装置７１に表示させることで、操作者などに視覚的に知らせることができ、また、通信環境を一目で把握することができる。
【０２４６】
なお、この表示装置７１は、非接触リーダライタ３に組み込んでも良いし、非接触リーダライタ３と接続される外部機器としてもよい。
【０２４７】
また、表示装置７１の例としては、液晶ディスプレイなどが挙げられる。
【０２４８】
（実施の形態２２）
本実施の形態の説明において、実施の形態１から６と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１から６と異なるのは、非接触リーダライタ３で算出した無線タグ１や障害物２の位置や速度等の情報を音声として出力するスピーカ７２を設けた点である。
【０２４９】
図１９は本実施の形態の無線タグの通信システムの概略構成を示す図である。図１９において、７２はＣＰＵ４から得た情報を音声として出力するスピーカである。
【０２５０】
以上のように構成された無線タグの通信システムについて、その動作を説明する。まず、非接触リーダライタ３の周囲に存在する無線タグ１や障害物２の位置情報や速度情報を非接触リーダライタ３内にあるレーダー部６により検出する。
【０２５１】
ＣＰＵ４は、レーダー部６によってえられる無線タグ１や障害物２の位置情報や速度情報を非接触リーダライタ３に接続されたスピーカ７２により音声信号として出力する。
【０２５２】
例えば、通信エリア内に障害物２が検出され、無線タグ１との通信の障害になることが予想される場合、警告音をスピーカ７２から出力する。
【０２５３】
以上のように、無線タグ１や障害物２の位置情報を聴覚的に知らせることで現場から離れていても音声で通信環境を知ることが可能となる。
【０２５４】
なお、このスピーカ７２は、非接触リーダライタ３に組み込んでも良いし、非接触リーダライタ３と接続される外部機器としてもよい。
【０２５５】
なお、上記した所定の範囲あるいは距離に存在する無線タグ１と通信を行うようにすることにより、例えば、電車等の改札機に応用すれば、改札機に対して所定の位置にある切符あるいは定期券機能を有する無線タグ１と通信を行うので、それ以外の無線タグ１との通信の混同を防ぐことができる。また、無線タグ１はカード型やコイン型など使用に適した形状をしていればよい。
【０２５６】
本出願は、ここに参照として盛り込まれた２００４年４月２２日に提出された日本特許出願番号２００４−１２６５８８にもとづく。
【産業上の利用可能性】
【０２５７】
本発明の非接触式情報記録担体のリーダライタは、リアルタイムにシステムを最適化することができ、非接触式情報記録担体のリーダライタなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２５８】
【図１】本発明の実施の形態１における無線タグの通信システムの概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における無線タグの通信システムの概略構成を示すフロック図
【図３】本発明の実施の形態３における無線タゲの通信システムの概略構成を示すブロック図
【図４】本発明の第４の実施の形態におけるビート周波数を説明するための波形図
【図５】本発明の実施の形態４における無線タグの通信システムの概略構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態５におけるアレーアンテナの一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態６におけるアレーアンテナの一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態７における無線タグの通信システムの概略構成を示す図
【図９】（ａ）は、本発明の実施の形態８における無線タグと非接触リーダライタ間の距離と無線タグからの受信信号電力の関係を示す図、（ｂ）は、本発明の実施の形態８における無線タグと非接触リーダライ夕間の距離と送信増幅器の利得の関係を示す図、（ｃ）は、本発明の実施の形態８における無線タグと非接触リーダライタ間の距離と最適化後の無線タグからの受信信号電力の関係を示す図
【図１０】（ａ）は、本発明の実施の形態９における無線タグと非接触リーダライタ間の距離と無線タグからの受信信号電力の関係を示す図、（ｂ）は、本発明の実施の形態９における無線タグと非接触リーダライタ間の距離と送信増幅器の利得の関係を示す図、（ｃ）は、本発明の実施の形態９における無線タグと非接触リーダライタ間の距離と最適化後の無線タグからの受信信号電力の関係を示す図
【図１１】（ａ）は、本発明の実施の形態１０における無線タグと非接触リーダライタ間の距離と無線タグからの受信信号電力の関係を示す図、（ｂ）は、本発明の実施の形態１０における無線タグと非接触リーダライタ間の距離と最適化後の無線タグからの受信信号電力の関係を示す図
【図１２】本発明の実施の形態１１における多相ＰＳＫのビット誤り率を示す図
【図１３】本発明の実施の形態１１における無線タグの速度と変調方式との対応の一例を示す図
【図１４】本発明の実施の形態１２における無線タグの速度とパケットサイズとの対応の一例を示す図
【図１５】本発明の実施の形態１３におけるＰＳＫのビット誤り率とＰＳＫに誤り訂正符号化を施したときのビット誤り率を示す図
【図１６】本発明の実施の形態１４から２０における無線タグの通信システムの概略構成を示す図
【図１７】本発明の実施の形態２１における無線タグの通信システムの概略構成を示す構成図
【図１８】本発明の実施の形態２１における表示装置の表示の一例を示す図、
【図１９】本発明の実施の形態２２における無線タグの通信システムの概略構成を示す構成図
【図２０】従来の一般的な非接触の構成図
【符号の説明】
【０２５９】
１        無線タグ
２        障害物
３        非接触リーダライタ
４        ＣＰＵ
５        送受信部
６        レーダー部
７        符号化部
８        パケット化部
９        変調部
１０      送信増幅器
１１      アンテナ部
１２      受信増幅器
１３      復調部
１４      データ抽出部
１５      復号化部
１６      発振器
１７      ミキサ
１８      移相器
１９      ミキサ
２０      ミキサ
２１      位相算出部
２２      位相分離部
２３      距離算出部
２４      速度算出部
２５      振幅・位相算出部
２６      振幅算出部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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2007533976.tif 000076
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