(57)【要約】  航空機の通信及びアイテム追跡システムについて記載されている。このシステムは、航空機内の固定位置に配置されたＲＦＩＤリーダー及び通信機器、航空機内のアイテムに関連づけて操作可能な複数のパッシブ型ＲＦＩＤタグ、及び複数のアンテナ装置並びに無線分散システムを備えた分散型アンテナシステムを含む。無線分散システムは、航空機通信ネットワークと通信可能に結合されている。アンテナ装置は無線分散システムと通信可能に結合され、航空機内のＲＦＩＤタグがアンテナ装置のうちの少なくとも１つによって出力される信号によって起動されうるように航空機全体に分散配置されている。ＲＦＩＤリーダー及び通信機器は、無線分散システムと通信可能に結合されている。分散型アンテナシステムは、ＲＦＩＤリーダー及びＲＦＩＤタグに関連する信号の送受信に対して操作可能である。分散型アンテナシステムはさらに、通信機器に関連する信号の送受信に対して操作可能である。【選択図】図７
2013512824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機２００内の第１の固定位置に配置されたＲＦＩＤリーダー３１０、
前記航空機内の第２の固定位置に配置された通信機６６０、並びに
航空機通信ネットワーク６４０と通信可能に結合された無線分散システム６３０と、前記無線分散システム６３０と通信可能に結合された送受信点であって、前記航空機２００内の複数のパッシブ型ＲＦＩＤタグ３２０が、前記送信点のうちの少なくとも１つによって出力される信号によって起動されうるように航空機２００全体に分散配置された前記送受信点とを備えた分散型アンテナシステム
を備えた航空機通信及びアイテム追跡システムであって、前記ＲＦＩＤリーダー３１０及び前記通信機器６６０が前記無線分散システム６３０と通信可能に結合されており、前記分散型アンテナシステムが、前記ＲＦＩＤリーダー３１０及び前記パッシブ型ＲＦＩＤタグ３２０に関連する信号の送受信に対して操作可能であり、さらに、前記通信機器６６０と関連する信号の送受信に対して操作可能である、システム。
【請求項２】
前記分散型アンテナシステムが光ファイバー通信機能を備えている、請求項１に記載のシステ
ム。
【請求項３】
前記送受信点の物理的な位置を利用して、一又は複数のＲＦＩＤタグ３２０がつけられた無線機器の位置を論理ネットワークアドレスにマッピングするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記送受信点の物理的な位置を利用して、±０．５ｍ以内にパッシブ型ＲＦＩＤタグ３２０の物理的な位置のマッピングが可能になるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記送受信点が、送信ヌル点の領域を最小限に抑え、所定の送信出力に対して航空機２００全体にわたる受信信号強度を高めるように、前記航空機２００内部に分散配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ＷｉＦｉ通信機能５１０及びセルラー通信機能５２０のうちの少なくとも１つを含む前記分散型アンテナシステムに対して、前記通信機器６６６に関連する機内搭載無線データサービスをリモート統合するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記無線分散システム６３０が、処理機能４２０及びアンテナハブ４３０を含み、前記ＲＦＩＤリーダー３１０からの送信出力及び前記ＲＦＩＤリーダー３１０への受信入力を結びつけるように操作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記航空機の第２の区画内にあるアイテムに関連して操作可能な第２の複数のパッシブ型ＲＦＩＤタグ７２０、７２２、７２４、
少なくとも１つのリモート分散アンテナシステム制御装置７００、及び
前記少なくとも１つのリモート分散アンテナシステム制御装置と通信可能に結合された複数の付加的な送受信点
をさらに備え、前記少なくとも１つのリモート分散型アンテナシステム制御装置７００が、前記無線分散システム６３０と通信可能に結合されており、前記少なくとも１つのリモート分散型アンテナシステム制御装置及び前記付加的な送受信点が、前記ＲＦＩＤリーダー３１０と、前記第２の複数のパッシブ型ＲＦＩＤタグ３２０とに関連する信号の送受信に対して操作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記送受信点が、
複数のアンテナ装置と、
外部導体を有する漏洩同軸ケーブルであって、該外部導体内に一又は複数の開口部を更に有する少なくとも１つの漏洩同軸ケーブルと
のうち少なくとも１つを備えた、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
航空機２００上のアイテムを追跡する方法であって、各アイテムが少なくとも１つのパッシブ型ＲＦＩＤタグ３１０と関連して追跡可能であり、該方法が、
前記航空機内の固定式ＲＦＩＤリーダー３１０からの起動信号であって、パッシブ型ＲＦＩＤタグ３２０を起動するように操作可能な前記信号を出力するステップと、
分散型アンテナシステムの送信点、前記航空機内に分散配置されている前記分散型アンテナシステムの個別の送受信点、少なくとも１つの他の通信システムに対して通信機能を提供する前記分散型アンテナシステムを経由する送信に対する前記ＲＦＩＤリーダー３１０からの前記起動信号の経路を決定するステップと、
前記送信された起動信号によって起動された前記パッシブ型ＲＦＩＤタグ３２０によって生成された信号を、前記分散型アンテナシステムの分散配置された受信点を介して受信するステップと、
前記ＲＦＩＤリーダー３１０による解釈に対して前記分散型アンテナシステムを介して前記受信信号の経路を決定するステップと
を含む方法。
【請求項１１】
分散型アンテナシステムの前記送信点を経由する送信に対する前記ＲＦＩＤリーダー４１０からの前記起動信号の経路を決定するステップが、光ファイバー通信機能を利用することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、ＲＦＩＤタグがつけられた装置の位置を論理ネットワークアドレスにマッピングするため、前記分散型アンテナシステムの前記個別の送受信点の物理的な位置を利用するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、前記航空機全体の前記パッシブ型ＲＦＩＤタグからの受信信号の送信ヌル点の領域を最小化し、受信信号の強度を増大させるため、前記航空機内の前記分散型アンテナシステムの前記個別の送受信点を分散配置するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、ＷｉＦｉ通信機能５１０及びセルラー通信機能５２０のうちの少なくとも１つを含む前記分散型アンテナシステムに対して、前記他の通信システム用の機内搭載無線データサービスを統合するステップを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つのパッシブ型ＲＦＩＤリーダー６５０を含む前記航空機内に装備された複数の無線通信機器、
前記複数の無線通信機器６６０に対する通信アクセスポイントとして操作可能な無線分散システム、並びに
前記無線分散システムと通信可能に結合された複数の個別の送受信点
を備え、前記無線分散システムが共通インフラストラクチャ上に複数の通信サービスを統合するように操作可能であり、前記通信サービスのうち少なくとも１つが前記少なくとも１つのパッシブ型ＲＦＩＤタグリーダー６５０に関連しており、前記送受信点に関連する送信パターンが提供されることによって、前記航空機内に装備された複数のパッシブ型ＲＦＩＤ機器との通信が可能になるように、前記送受信点が前記航空機内に分散配置されている、航空機。
【請求項１６】
前記無線分散システムが、前記複数の無線通信機器６６０から受信した複数の光信号を変調するように操作可能である、請求項１５に記載の航空機。
【請求項１７】
前記複数の通信機器が、ＷｉＦｉ５１０及びセルラー通信サービス５２０を含む、請求項１５に記載の航空機。
【請求項１８】
前記ＲＦＩＤ４１０、ＷｉＦｉ５１０及びセルラー通信５２０が、前記無線分散システムを介して同時に実現される、請求項１７に記載の航空機。
【請求項１９】
前記航空機のコンポーネント上に装備された複数のパッシブ型ＲＦＩＤタグと、前記航空機用コンポーネントの在庫を判断するため前記無線分散システム及び前記複数の送受信点を経由して前記パッシブ型ＲＦＩＤタグ６８０、６８２、６８４、６８６を調べるように操作可能な前記ＲＩＦＩＤリーダー６５０とをさらに含む、請求項１５に記載の航空機。
【請求項２０】
前記ＲＦＩＤリーダー及び前記パッシブ型ＲＦＩＤタグ６８０、６８２、６８４、６８６が、ＲＩＦＩＤリーダー６５０と通信するためにパッシブ型ＲＦＩＤタグ用の後方散乱変調を使用する、請求項１９に記載の航空機。
【請求項２１】
前記複数の送受信点が、前記無線分散システム６３０の光信号を無線送信用のＲＦに変換するように操作可能なアンテナ装置６７０、６７２、６７４、７１２、７１０、７１４を含んでいる、請求項１５に記載の航空機。
【請求項２２】
前記アンテナ装置６７０、６７２、６７４、７１２、７１０、７１４が増幅器を含んでいる、請求２１に記載の航空機。
【請求項２３】
前記航空機内に装備された前記アンテナ装置６７０、６７２、６７４、７１２、７１０、７１４の個数が、個別の前記アンテナ装置６７０、６７２、７１２、７１０、７１４の出力電力及び前記無線分散システム６３０と前記アンテナ装置６７０、６７２、７１２、７１０、７１４との間の光リンクのダイナミックレンジを定義する、請求項２１に記載の航空機。
【請求項２４】
前記複数のアンテナ装置と前記無線分散システム６３０との間の通信可能な結合がマルチモードファイバー及び同軸ケーブルのうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項２１に記載の航空機。
【請求項２５】
前記複数の個別の送受信点が漏洩同軸ケーブルの外部導体内に開口部を有している、請求項１５に記載の航空機。
【請求項２６】
前記ＲＦＩＤリーダー６５０が、前記航空機に装備されたパッシブ型ＲＦＩＤタグ６８０、６８２、６８４、６８６のリアルタイム位置特定に対応するように操作可能である、請求項１５に記載の航空機。
【請求項２７】
前記無線分散システム６３０と通信可能に結合された少なくとも１つの無線データ収集装置であって、第２の複数の個別の送受信点と通信するように操作可能な前記無線データ収集装置を含んでいる、請求項１５に記載の航空機。
【請求項２８】
前記無線分散システム６３０が、乗客のインターネット接続、携帯電話、及び分散型航空機機能を含む複数の無線システムに対応するすべての無線信号を結合することによって、有線航空機ネットワーク６４０と無線航空機ネットワークとの間のゲートウェイとして操作可能である、請求項１５に記載の航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は概して航空機内のアイテムの追跡及び在庫管理に関し、より具体的には航空機に搭載される位置特定用リアルタイムＲＦＩＤの方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブ型ＲＦＩＤとＷｉＦｉに基づく既存の在庫管理及び追跡ソリューションは、信号強度測定及び到着時間差アルゴリズムを使用して位置座標を特定する。近年、ＷｉＦｉの貧弱なカバレッジ領域を克服するため、広帯域無線位置標識信号が使用されるようになってきた。あるシステムでは、ＲＦＩＤリーダーのネットワークと専用プロセッサとソフトウェアを使用して、ＲＦＩＤリーダー専用ネットワークの中でタグの位置を特定している。別のソリューションでは、ソフトウェア制御によるスマートアンテナを使用してビームを誘導し、アレイ状に配置された素子、アレイ制御装置及びＲＦＩＤリーダーモジュールを使用して信号の収集及び位置特定を行っているが、これらの重量は１アンテナにつき５０〜８５ポンドになる。さらに別のシステムでは、ロングレンジ位相のアレイ受信機によって複数のタグ位置を特定するため、タグの近くにトランスミッタを配置することと高度な信号処理とが必要となる。 
【０００３】
このようなシステムは、航空機環境への適用には不利で、その他の制限が発生する。具体的には、このような複雑なシステムではかなり重量のあるコンポーネントを使用するため、あるいは信号処理に相当に多くのコンピュータリソースを必要とするため、航空機環境ではこれは常に懸念すべき事項又は制限事項となっている。単純なシステムソリューションではアクティブ型ＲＦＩＤタグを利用することができるが、このようなアクティブ型ＲＦＩＤタグはパッシブ型タグよりもタグ１個あたりで１０００倍以上も高価になる。アクティブ型ＲＦＩＤタグは最小でも１平方インチの大きさがあるが、これに対してパッシブ型ＲＦＩＤタグは１０００倍以上も小さくすることができる。アクティブ型ＲＦＩＤリーダーで読み取られるアクティブ型ＲＦＩＤタグには、単一のローカル送受信アンテナを有する単一のパッシブ型ＲＦＩＤリーダーで読み取る場合のパッシブ型ＲＦＩＤタグよりも、最大で１００倍も大きな読み取りレンジがある。しかしながら、アクティブ型ＲＦＩＤタグにはタグバッテリーが必要であり、精度及び分解能はきわめて限定的である。
【０００４】
より安価なパッシブ型ＲＦＩＤタグを組み込んだＲＦＩＤシステムは、既に述べたように、大型の重いスマートアンテナを有する、複雑な専用の追跡ソリューションとなっている。それぞれの追跡及び通信ソリューションには、個別の専用配線設備が必要となる。ＲＦＩＤタグリーダーのデジタルネットワークは、デジタルネットワークシステムソリューションに組み込まれる際の遅延により、ＲＦＩＤタグ位置の検出に関する到着の時間差を評価する能力が限定されている。このような遅延は、ショートレンジＲＦＩＤタグが通過する要衝部分にネットワーク化したショートレンジのパッシブ型ＲＦＩＤリーダーのアレイを配置することで解決され、ＲＦＩＤタグの位置をリアルタイムで評価できる場合がある。
【０００５】
航空機応用にはアクティブ型ＲＦＩＤ技術を利用したものがあり、例えば、航空機の部品及び貴重品を追跡することができる。このような応用は位置の追跡ではなく、主にインテリジェントな在庫管理に使用される。
【発明の概要】
【０００６】
１つの態様では、航空機の通信及びアイテム追跡システムが提供される。このシステムは、航空機内の固定位置に配置されたＲＦＩＤリーダー及び通信機器、航空機内のアイテムに関連づけて操作可能な複数のパッシブ型ＲＦＩＤタグ、複数の個別の送受信点並びに無線分散システムを備えた分散型アンテナシステムを含む。無線分散システムは、航空機通信ネットワークと通信可能に結合されている。送受信点は無線分散システムと通信可能に結合され、航空機内の複数のＲＦＩＤタグが送信点のうちの少なくとも１つによって出力される信号によって起動されうるように航空機全体に分散配置されている。ＲＦＩＤリーダー及び通信機器は、無線分散システムと通信可能に結合されている。分散型アンテナシステムは、ＲＦＩＤリーダー及びＲＦＩＤタグに関連する信号の送受信に対して操作可能である。分散型アンテナシステムはさらに、通信機器に関連する信号の送受信に対して操作可能である。
【０００７】
別の態様では、各アイテムが少なくとも１つのパッシブ型ＲＦＩＤタグに関連している航空機内でアイテムを追跡する方法が提示されている。この方法は、航空機内の固定式ＲＦＩＤリーダーからの起動信号、パッシブ型ＲＦＩＤタグ起動用の操作可能な信号を出力するステップと；分散型アンテナシステムの送信点、航空機内に分散している分散型アンテナシステムの個別の送受信点、少なくとも１つの他の通信システムに対して通信機能を提供する分散型アンテナシステムとを経由する送信に対するＲＦＩＤリーダー３１０からの起動信号の経路を決定するステップと；送信された起動信号によって起動されたパッシブ型ＲＦＩＤタグによって生成された信号を分散している受信点を介して受信するステップと；ＲＦＩＤリーダーによる解釈に対して分散型アンテナシステムを介して受信した信号の経路を決定するステップと、を含む。この方法は、パッシブ型ＲＦＩＤタグを調べて航空機コンポーネントの在庫を確定する機会を提供し、完全な無線電子機器（センサー）の物理的な位置を客室サービスの論理アドレスにロケーションマッピングすることを可能にする。さらに、この方法は、無線分散システムの光信号から無線送信用のＲＦ（高周波）への変換を実現し、無線分散システムとアンテナ装置との間の光リンクとして機能する。
【０００８】
さらに別の態様では、航空機が提供される。航空機は、少なくとも１つのパッシブ型タグＲＦＩＤリーダーと、複数の無線通信機器に対して通信アクセスポイントとして操作可能な無線分散システムと、無線分散システムと通信可能に結合された複数の個別の送受信点と、を含む航空機内に装備された複数の無線通信機器を含む。無線分散システムは共通インフラストラクチャ上で複数の通信サービスを統合するように操作可能である。通信サービスのうちの少なくとも１つは少なくとも１つのパッシブ型ＲＦＩＤリーダーと関連しており、送受信点に関連する送信パターンが提供されてパッシブ型ＲＦＩＤ機器による通信を航空機内に装備することが可能になるように、送受信点が航空機内に分散配置される。
【０００９】
既に説明した特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は航空機の製造及び保守方法のフロー図である。
【図２】図２は航空機のブロック図である。
【図３】図３はパッシブ型ＲＦＩＤシステムのブロック図である。
【図４】図４は分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）を組み込んだパッシブ型ＲＦＩＤシステムのブロック図である。
【図５】図５は航空機の客室又は貨物室内に装備されたアンテナ装置からの発信信号の図解である。
【図６】図６は分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）及び航空機内に装備され、複数のＲＦＩＤタグとの通信に利用されるリモートＤＡＳの図解である。
【図７】図７は漏洩同軸ケーブルを使用して製造され、航空機内部に装備され、複数のＲＦＩＤタグとの通信に利用される分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）の図解である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
航空機に搭載される低コストのパッシブ型ＲＦＩＤタグを利用した正確なリアルタイム位置特定システム（ＲＴＬＳ）によって、例えば乗客、手荷物の位置確認、救命胴衣装備の総数確認、携帯用搭載アイテムの在庫保持が可能になり、また、完全な無線電子機器（例えばセンサー）の物理的な位置を客室サービス用の論理ネットワークアドレスにマッピングすることが可能になる。
【００１２】
実施形態は、航空機全体でヌル点を減らし受信信号強度を高めるように最適化された、分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）に基づく搭載用パッシブ型ＲＦＩＤを対象としている。このようなシステムでは、無線で指紋認証された客室内のアイテムの特定、一例として単一の座席又は座席グループ内でのパッシブ型ＲＦＩＤの絶対的な位置特定精度を改善するため、マルチアンテナ配置技術が可能になる。さらに、ＤＡＳの利用により、単一の分散インフラストラクチャで送信される広範囲に及ぶ無線通信システムを可能にするブロードバンドシステムが提供される。したがって、ＤＡＳを取り込むことによって、このような共通インフラストラクチャの上にＷｉＦｉ及び携帯電話などの他の機内搭載無線データサービスをリモート統合することが可能になる。このようなシステムにより、同時無線通信とＲＦＩＤのカバレッジ能力を提供することが可能になる。
【００１３】
より一般的に、航空機の客室及び貨物室内でパッシブ型ＲＦＩＤタグが付けられたアイテムの位置に関連して記載されている実施形態は、固定されたアイテムの在庫管理、完全な無線電子機器の物理的な位置を論理的なネットワークアドレスにマッピングすることが可能になり、また乗客を手荷物及び旅程表と関連づけることを目的として移動する乗客の追跡に関して有効となる。 
【００１４】
実施形態によっては、本明細書で参照されているパッシブ型ＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグと呼ばれ、９００ＭＨｚ帯の範囲内で動作する。このような実施形態では、この周波数帯の高出力ＲＦ搬送波はタグに電力を供給するために利用され、後方散乱変調はリーダー通信用のタグに使用され、これによってパッシブ型ＲＦＩＤタグをさらに先の周波数帯でも読み出せるようにすることができる。
【００１５】
しかしながら、航空機の反射の多い環境へのＵＨＦ帯リアルタイム位置特定システム（ＲＴＬＳ）の導入は、オープン環境で操作されるＲＴＬＳシステムとは同じではない。特に、航空機の環境内でのＲＴＬＳの性能は、対象とする用途に関しては、±0.５ｍの精度を実現する。この精度は、単一の座席又は座席グループまで正確に位置を特定することが必要な用途に対応している。さらに、金属又は複合材料でできた航空機の閉じられた機体内部でのマルチパスＲＦ伝搬によるヌル点の密度は、オープンなオフィス環境でのＲＦ伝搬とは大きく異なることが予測される。さらに厄介なことには、グローバルモバイルプラットフォーム上でのＵＨＦ帯ＲＦＩＤの操作については、あらゆる場合についてＲＴＬＳの性能目標（精度及び読取速度）を満たす一方で、各地でのＵＨＦ帯に関する多様な規制（周波及び出力など）について考慮しなければならない。簡単に言うならば、国によってはＵＨＦ帯の範囲内で厳しい送信出力制限が課されている。
【００１６】
より具体的に図を参照するに、本発明の実施形態は、図１に示す航空機の製造及び保守方法１００、及び図２に示す航空機２００に照らし説明することができる。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１００は、航空機２００の仕様及び設計１０２及び材料の調達１０４を含みうる。
【００１７】
製造段階では、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６と、航空機２００のシステムインテグレーション１０８とが行われる。したがって、航空機２００は運航１１２に供するために、認可及び納品１１０が行われる。顧客により運航される間に、航空機２００は定期的な整備及び保守１１４（改造、再構成、改修なども含みうる）が予定されている。
【００１８】
航空機の製造及び保守方法１００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、例えば、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００１９】
図２に示されるように、航空機の製造及び保守方法１００によって製造された航空機２００は、複数のシステム２０４及び内装２０６を有する機体２０２を含みうる。システム２０４の例には、推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、及び環境システム２１４のうちの一又は複数が含まれる。この例には任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用しうる。
【００２０】
本明細書で具現化した装置及び方法は、航空機の製造及び保守方法１００の一又は複数の段階で使用可能である。例えば、限定しないが、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機２００の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造しうる。  
【００２１】
また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、例えば、限定しないが、航空機２００の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機２００のコストを削減することにより、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６及びシステムインテグレーション１０８の段階で利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、航空機２００が運行中であっても、例えば、限定しないが、整備及び保守１１４が行われるまでは、システムインテグレーション１０８及び／又は整備及び保守１１４の段階で、部品が互いに結合されているか及び／又は一致しているかを判断するため、利用することができる。  
【００２２】
種々の有利な実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されているものであり、網羅的な説明であること、又は開示された形態に実施形態を限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態とは別の利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。
【００２３】
図３はパッシブ型ＲＦＩＤシステム３００の単純なブロック図である。システム３００はＲＦＩＤリーダー３１０と少なくとも１つのパッシブ型ＲＦＩＤタグを含む。そのタグは概して、その存在及び／又は位置が特定の領域内にあることが検証されているアイテム３２４に固定されている。図に示したように、ＲＦＩＤリーダー３１０は送信アンテナ３３０及び受信アンテナ３４０を含む。実施形態によっては、アンテナ３３０及び３４０は多重化された単一のアンテナであってもよい。操作中、ＲＦＩＤリーダー３１０は概して特定の周波数である信号３５０を送信し、その周波数はＲＦＩＤタグ３２０に共振を引き起こす。信号３５０は起動信号と呼ばれることがある。信号３５０は、搬送周波数で振幅変調された信号など、変調された信号であってもよい。信号３５０はさらに特定の出力で送信される。周知のように、ＲＦＩＤタグ３２０に関連しているアンテナ３６０で信号３５０を受信することによってＲＦＩＤタグ３２０が共振されると、今度は受信アンテナ３４０によって受信可能な信号３７０の送信を開始する。信号３７０は、ＲＦＩＤリーダー３１０によって読み取り可能なデータを含む。図３に示したように、信号３７０は振幅変位キーイング（ＡＳＫ）変調信号、位相変位キーイング（ＰＳＫ）変調信号、又は他の形式の変調信号であってもよい。ＲＦＩＤリーダー３１０は、信号３７０の受信がアイテム３２４の一又は複数の存在、位置、又は他の識別子を示すようにプログラムされている。
【００２４】
図４は分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）を組み込んだパッシブ型ＲＦＩＤシステム４００のブロック図である。システム４００は、送信出力４１２及び受信出力４１４がＤＡＳ処理機能４２０に結合されており、送信出力４１２及び受信入力４１４がアンテナハブ４３０に結びつけられているＲＦＩＤリーダー４１０を含む。アンテナハブ４３０は、アンテナ装置４４０、４４２、及び４４４と通信可能に結合されている。アンテナ装置４４０、４４２、及び４４４のうちの任意の一乃至複数個は、その位置に応じて、アイテム４５２のＲＦＩＤタグ４５０との間で信号の送信及び受信を行うことができる。分散型アンテナシステムを利用することにより、ＲＦＩＤリーダーのレンジが延びても、ＲＦＩＤの読取速度及び精度は改善される。1つの実施形態では、受信した電力は同等な受信出力に対して最大１０ｄＢまで増やされる。さらに、アンテナのヌル点の領域は小さくするか解消することができる。ＤＡＳ及びヌル点の解消により、読取精度を１００％まで改善し、さらに読取速度を上げ、受信出力を合計で１５ｄＢ高めることができる。このような改善によりパッシブ型ＲＦＩＤの読取レンジは１０倍まで増加し、携帯用パッシブ型ＲＦＩＤタグに関しては、読取速度が１０倍まで増加する。さらに、ＤＡＳを組み込むことにより、ＲＦＩＤリーダーを１箇所に維持したままで、複数のＲＦＩＤタグ４５０との間で信号を送受信する機能を提供することができる。現在の多くの用途では、ＲＦＩＤリーダーから発せられてＲＦＩＤタグに到達する信号がパッシブ型タグに共振を引き起こすだけの十分な出力を有するよう、ＲＦＩＤリーダーは定められた経路に沿って移動させなければならない。図４及びその後の図では、分散型アンテナシステム内に３個のアンテナ装置がある例を取り上げているが、当業者であれば、ＤＡＳ内のアンテナ装置の数は、アンテナパターン、アンテナ装置自体の送信パターン（例えば、個別の送信パターンにおけるヌル点のサイズ及び形状）、及びアンテナ装置の配置可能な位置によって網羅される領域に依存することを理解している。
【００２５】
図５は、例えば、航空機の客室又は貨物室エリア５００内に装備されたアンテナ装置４４０、４４２、及び４４４の発信信号の図解である。図５で利用され、図４に示されているコンポーネントと共通になりうるコンポーネントは同一の参照番号を用いて描かれている。本発明の実施形態では、アンテナ装置の構成又は分布は、一又は複数の航空機客室、貨物室エリア、航空機の機械設備エリア、翼、又は航空機に関連するその他の所定のエリアに対してカバレッジを提供するように装備しうる。
【００２６】
1つの態様では、アンテナ装置４４０、４４２、及び４４４の各々が対応する送信パターン（それぞれ、４６０、４６２及び４６４）を有し、特定のアンテナ装置が送信しているときに内部にあるＲＦＩＤタグに共振が引き起こされることを図解するために図５を提示している。図５はさらに、エリア内のすべてのＲＦＩＤタグが少なくとも1つのアンテナ装置からの送信によって起動され、送信パターンによって全エリアが網羅可能となるようにアンテナ装置が装備されうることを図解している。具体的には図示しているように、送信パターン４６０、４６２、及び４６４が重なり合って全エリアのカバレッジを保証するように、アンテナ装置４４０、４４２、及び４４４は配置可能である。最後に、図５は、分散型アンテナシステムが、複数の通信サービスに対して送信及び受信機能を提供するように装備可能であることを図解している。より具体的には、分散型アンテナシステムは、ＲＦＩＤリーダー４１０によるＲＦＩＤ通信、ＷｉＦｉ装置５１０によるＷｉＦｉ通信、及び３Ｇ（又は他の）セルラー通信装置５２０によるセルラー通信などを複数サポートするように利用可能である。ＲＦＩＤ、ＷｉＦｉ、及びセルラー通信は本システムによって同時に実現しうる。
【００２７】
光ファイバー分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）は、任意の数のアンテナ装置にアナログ信号を分配するファイバーリンクに複数の全二重無線を使用する。ダウンリンクに関して、信号は、アンテナスイッチングハブ４３０のアクセスポイント又は基地局から得られ、レーザーダイオードのバイアス電流を直接制御するために使用され、最終的にＲＦ信号によって強度が変調される光になる。光信号はファイバーを介して送信され、アンテナ装置４４０、４４２、及び４４４内のフォトダイオードによって検出される。結果的に得られるＲＦ信号は次に無線送信によって増幅される。アップリンクは、アンテナ装置４４０、４４２、及び４４４内部で入ってくるＲＦ信号が増幅され、その結果生じる信号が使用されて直接レーザーを変調するように、同様であるが逆向きに動作する。その光出力は次にファイバーを経て、アンテナスイッチングハブ４３０まで運ばれる。1つの実施形態では、アンテナスイッチングハブ４３０とアンテナ装置４４０、４４２、及び４４４との間のキャリアはシングルモードファイバーである。1つの実施形態では、アンテナスイッチングハブ４３０とアンテナ装置４４０、４４２、及び４４４との間のキャリアはマルチモードファイバーである。横モードレーザー送信機のアナログ変調により、高周波（３ｄＢを超えるマルチモード帯域幅）を使用して情報を送信することができる。アンテナ装置４４０，４４２、及び４４４は光信号を無線送信用のＲＦに変換する。1つの実施形態では、アンテナスイッチングハブ４３０とアンテナ装置４４０、４４２、及び４４４との間のキャリアは同軸ケーブルである。1つの実施形態では、アンテナ装置４４０，４４２、及び４４４は送信に先立ってＲＦ信号を増幅する。複数のアンテナ装置を使用した場合、総出力電力は低減可能で、その結果、アンテナスイッチングハブ４３０とアンテナ装置４４０、４４２、及び４４４との間の光リンクのダイナミックレンジは低減可能となる。
【００２８】
ある種の分散型アンテナシステムは光ファイバー通信を組み込むことが可能で、その結果、すべての電流通信サービスに対応可能な広い帯域幅を提供することができる。航空機の用途では、このような共通インフラストラクチャにＲＦＩＤ機能を追加することにより、航空機への新たな「システム」（例えば、重量、スペース、コスト、及び重量による燃料消費の増加など）の導入に伴う多くの困難を克服することができる。
【００２９】
既に述べたように、航空機に搭載される低コストのパッシブ型ＲＦＩＤタグを含む正確なリアルタイム位置特定システムによって、例えば乗客、手荷物の位置確認、救命胴衣装備の総数確認、携帯用搭載アイテムの在庫保持が可能になり、また、完全な無線電子機器（センサー）の物理的な位置を客室サービス用の論理アドレスにマッピングすることが可能になる。
【００３０】
ＲＦＩＤリアルタイム位置特定システムは、航空機全体にわたって配置されている座席電子ボックス（ＳＥＢ）のデイジーチェーンを含む機内娯楽システムで、複数の有線ＳＥＢ間での登録トークンの受け渡しに基づく各ＳＥＢの位置を特定するための代替方法として使用することができる。
【００３１】
次に図６に注目すると、複数のＲＦＩＤとの通信に利用される分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）及びリモートＤＡＳの航空機６００内での１つの実施形態が図解されている。
航空機６００はメイン客室６１０及び貨物室６２０を含む。図解した実施形態では、ユニバーサル無線分散システム６３０は、航空機通信ネットワーク６４０と通信可能に結合されている。ユニバーサル無線分散システム６３０は、前図に関連して説明したアンテナハブ機能を果たす。同様に、ユニバーサル無線分散システム６３０は、ＲＦＩＤリーダー６５０及び通信機器６６０と通信可能に結合されている。通信機器６６０はＷｉＦｉ及び／又はセルラー通信用のインターフェースに相当する。図５の図解と同様に、ユニバーサル無線分散システム６３０は、メイン客室６１０用のＤＡＳを構成するアンテナ装置６７０、６７２、及び６７４に結合されている。
【００３２】
航空機の客室内で、アンテナ装置６７０、６７２、及び６７４はパッシブ型ＲＦＩＤタグ６８０、６８２、６８４、及び６８６を起動する送信機能を提供する。これらのタグはそれぞれ、携帯無線機器６９０、低電力無線機器６９２、乗客６９４、及び救命胴衣６９６と結合されている。ＲＦＩＤタグ配置に関するこれらの代表例は、例にすぎないことを理解されたい。ある実施形態では、乗客はＲＦＩＤタグには適合しないこと、また、航空機客室内の他のデバイスにＲＦＩＤがつけられることがある。すなわち、ＲＦＩＤタグが配置されるアイテムは、用途に応じて決定される。しかしながら、どのような用途であっても、本明細書に記載されているとおり、タグはすべて、アンテナ装置６７０、６７２、及び６７４の分散型アンテナシステム及びこれらのアンテナ装置の支持コンポーネントを介して起動可能となっている。パッシブ型ＲＦＩＤタグが取付けられる各個別アイテム（例えば、救命胴衣６９６）は複数個ある場合があることを理解すべきである。
【００３３】
ユニバーサル無線分散システム６３０はまた、アンテナ装置７１０、７１２、及び７１４が結合されるリモート分散型アンテナシステム制御装置７００に結合される。リモート分散型アンテナシステム制御装置７００とアンテナ装置７１０、７１２、及び７１４は、貨物室６２０内のアイテムに配置されたＲＦＩＤタグ７２０、７２２、及び７２４の追跡に利用することができる。図示されている実施例では、各アイテムは低電力無線機器７３０、携帯無線機器７３２、及び手荷物７３４を含んでいる。さらに、これらのアイテムは例示に過ぎず、メイン客室６１０、貨物室６２０及び航空機の他の領域内にある多数の様々なアイテムにパッシブ型ＲＦＩＤタグを添付し、図６に示したものと同様な分散型アンテナシステムによって起動することが可能である。航空機の他の領域内のリモートＤＡＳもまた、ユニバーサル無線分散システム６３０を介して、例えばＲＦＩＤリーダー６５０及び通信機器６６０と通信可能に結合することができる。
【００３４】
１つの実施形態では、乗客のインターネット接続、携帯電話、及び分散型航空機機能などの複数の無線システムに対応するすべての無線信号を結合することによって、ユニバーサル無線分散システム６３０は、有線航空機ネットワーク６４０との無線航空機ネットワークとの間のゲートウェイとしての役割を果たす。
【００３５】
ユニバーサル無線分散システム（ＵＷＤＳ）６３０は、１つの実施形態では漏洩フィーダー同軸アンテナとなる分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）を介して結合された信号を出力する。漏洩同軸分散システムは、航空機に搭載される通信サービスに対応する分散型アンテナシステムの代替を提供するため、漏洩同軸分散システムはまた、分散型アンテナ装置を介して放射される場合には、システム航空機に搭載されるパッシブ型ＲＦＩＤリアルタイム位置特定システムにも対応する。
【００３６】
ＲＤＡＳ７００は無線データ収集装置の一実施形態で、航空機の機能を提供することができ、また図に示したように一又は複数の低電力無線機器に対して無線ブリッジとして機能することができる。これらの無線データ収集装置はまた、機体外側又は他の航空機のコンパートメント内など、ＵＷＤＳの無線ネットワークカバレージ領域外のサプリカントに対して拡張された無線ネットワークカバレージを提供する。実施形態によっては、可用性、信頼性、及びネットワークカバレージを増すため、無線データ収集装置は無線マルチホップリレーネットワークを形成する。その結果、ＵＷＤＳ６３０の無線ネットワークカバレージ領域の範囲内にあるノートブックコンピュータ及び携帯電話（及び携帯無線機器６９０と７３２）などの複数の携帯無線機器は、ＵＷＤＳに直接接続されるか、ＵＷＤＳカバレージ領域外にある場合には無線データ収集装置の１つに接続される。実施形態によっては、無線センサー又は無線スイッチなどの複数の無線機器はまた、無線データ収集装置を介してネットワークに接続される。
【００３７】
図７に図解したように、漏洩同軸ケーブルは分散型アンテナシステムへの代替アプローチを提供する。漏洩同軸ケーブルは構造的には通常の同軸ケーブルにきわめて類似している。しかしながら、ケーブルの外部導体に１つの違いがある。通常の同軸ケーブルはＲＦ漏洩を最小限に抑えるように設計された外部導体シールドを使用する。これとは対照的に、一般的な漏洩同軸ケーブルの外部導体は、中心導体から周囲環境へ漏れ出すＲＦ信号の量を制御できるよう、外部導体に形成された孔又は開口部を含む。信号の多くは依然としてケーブル通って中心導体上を移動するが、これらの開口部により、信号がケーブルから放射状に広がること、すなわち、電流が外部導体表面を移動することが可能になり、ケーブル周囲にＲＦ場が形成される。
【００３８】
結合モード又は放射モードのケーブルに関しては、ケーブルを連続した「蛍光灯」のエレメントとし、各エレメントが図７に図解したように、ランベルトの法則による放射パターンで拡散的に放射することを示すレイトレースモデルが十分に機能することがわかっている。送受信機器としての漏洩同軸ケーブルの性能は、設置される環境に依存する。連成効果と挿入損失との間、及び室内環境と室外環境との間には差異があり、また、漏洩同軸ケーブルが散乱の多い環境に置かれているか散乱のない環境に置かれているかで差異がある。分散型アンテナシステムに対して実証されているＲＦＩＤ位置特定方法は、様々な環境にある漏洩同軸ケーブルの結合モード特性に合わせて調整されるものと予測される。
【００３９】
図７は、分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）として動作するように構成された、送信用の第１漏洩同軸ケーブル８００及び受信用の第２同軸漏洩ケーブル８０２を有する航空機６００内での装備の一実施形態を図解したものである。図６に図解した実施形態と同様に、追加の漏洩同軸ケーブル８１０及び８１２を経由して第２の複数のＲＦＩＤタグ７２０、７２２、及び７２４との通信に利用されるリモートＤＡＳ７００も含まれている。図示されている実施形態では、ユニバーサル無線分散システム６３０は、図６に関連して既に述べたように同様な方法で、航空機通信ネットワーク６４０と通信可能に結合されている。１つの実施形態では、ユニバーサル無線分散システム６３０は、アップリンク信号とダウンリンク信号との間の干渉を防止するため、複数の周波数又は代替手段によって、単一の漏洩同軸ケーブルに結合されている。図示されている実施形態では、送信と受信を分離した同軸ケーブルアンテナ装置（８００、８０２、８１０、及び８１２）が使用されている。送信に漏洩同軸ケーブル８００及び８１０を組み込むことによって、複数の送信点８２０及び８３０が生成される。同様にして、受信に漏洩同軸ケーブル８００及び８１０を組み込むことによって、複数の受信点８２０及び８３０が生成される。これらの送受信点は一般的に上述のアンテナ装置として動作し、各送受信点には同軸ケーブルの外部導体に開口部だけがあればよいため、漏洩同軸ケーブルには容易に送受信点を生成することが可能であることを除いて、本明細書の目的では「仮想的なアンテナ装置」とみなしうる。図６に関連して述べたような付加的なアンテナ装置の追加には、このような装置の収納に欠かせない空間が必要となる。ある種の用途においては、このような空間は割高となる。
【００４０】
先行する図面は、パッシブ型ＲＦＩＤタグのヌル点を減らし受信信号強度を高めるように個別のアンテナ装置の位置が最適化された分散型アンテナシステム（ＤＡＳ）を含む機内搭載パッシブ型ＲＦＩＤシステムに関連している。他の実施形態では、実質的に分散型アンテナシステムをシミュレートする漏洩同軸ケーブルが利用されている。実施形態によっては、分散型アンテナシステムを利用した場合、ＲＦＩＤリーダーのレンジを拡張し、その結果等価送信電力に関して１０ｄＢだけ受信電力を高めることによって、ＲＦＩＤ読取速度及び精度の改善が実現可能である。さらに、ＤＡＳ及び漏洩同軸ケーブルの両実施形態で、アンテナヌル点の領域を小さくするか解消することができる。ＤＡＳ及びヌル点の解消により、読取精度を100％まで改善し、さらに読取速度を上げ、受信出力を合計で１５ｄＢ高めることができる。先行する因子を組み合わせることにより、パッシブ型ＲＦＩＤタグの読取レンジを最大１０倍まで増大させることができ、携帯用パッシブ型ＲＦＩＤタグに関しては速度測定が可能になる。
【００４１】
従来のＲＦＩＤ受信機システムと比較した場合、ＤＡＳ  ＲＦＩＤ受信機システムに対してパッシブ型ＲＦＩＤは改善されている。既に述べたＲＦＩＤシステムはまた、無線で指紋認証された客室内で一又は複数のパッシブ型ＲＦＩＤタグを含むアイテムの特定を可能にする。ＤＡＳを組み込むことにより、複数アンテナの位置特定技術を利用して、航空機内に分散配置された各種のパッシブ型ＲＦＩＤタグの絶対位置精度を改善することができる。実施形態によっては、ＲＦＩＤシステムは、航空機客室内の単一の座席又は座席グループ内にパッシブ型ＲＦＩＤタグの位置を特定する機能を提供する。したがって、寸法に関しては、パッシブ型ＲＦＩＤタグに対して提供される位置は約±０．５ｍの範囲内となる。さらに、ＤＡＳを取り込むことによって、共通ＤＡＳインフラストラクチャの上にＷｉＦｉ及び携帯電話などの他の機内搭載ＨＦ帯、ＵＨＦ帯及びＳＨＦ帯のデータサービスをリモート統合することが可能になる。
【００４２】
従前の位置特定システムはタグ１個について１００倍以上も高価なアクティブ型ＲＦＩＤタグに基づいたもので、精度及び分解能は限られていた。さらに、座席アームの読書灯調整ボタンなど、完全な無線機器に対する物理的な位置をマッピングする従前のアプローチは、複雑な有線トークンバス受け渡しスキームを使用して、頭上の読書灯の位置を座席アームの乗客灯調整ボタンにマッピングする。
【００４３】
このようなアプローチの１つの問題点は、航空機内の有線接続が概して望ましくない航空機の重量増加をもたらす結果になることである。したがって、記載した実施形態は、物理的な位置を論理的なネットワーク位置にマッピングするのに配線を必要とないため、先行するソリューションよりも優れている。リアルタイムでのアイテムの位置特定に関して、実施形態は、在庫される動かないアイテムの位置特定に、また、例えば搭乗券に印刷されたＲＦＩＤタグによる移動する乗客の位置追跡に、低コストのパッシブ型ＲＦＩＤタグを使用する方法、さらには旅程表付き荷物とパッシブ型ＲＦＩＤタグ付き手荷物との関連付けについて説明している。
【００４４】
要約すると、説明した実施形態は、無線で指紋認証された航空機客室内のアイテムの特定、及びパッシブ型ＲＦＩＤタグの絶対位置精度を単一の座席又は座席グループ内（例えば、±０．５ｍ）に収まるように改善する組み込み型の複数アンテナ位置特定技術に有用である。上述のシステムはまた、共通ＤＡＳインフラストラクチャの上にＷｉＦｉ及び携帯電話などの他の機内搭載無線データサービスをリモート統合する際に有用である。  
【００４５】
本明細書では、最良のモードを含め、様々な実施形態を開示する実施例を使用しているため、当業者は任意の機器やシステムの作成並びに使用、及び組込まれた任意の方法の実施を含む実施形態を実行することができる。特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義されており、当業者であれば想起される他の実施例も含みうる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字言語から逸脱しない構造要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含んでいる場合は、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図している。
【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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【国際調査報告】
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