(57)【要約】【課題】  複数のアンテナを切換えることによって広いエリアでＩＣタグを付された移動物体との通信可能で、かつその移動物体が高速に移動する場合にも通信を行うことが可能な移動体識別装置を提供すること。【解決手段】  物体１５の移動方向に配置された複数のアンテナ１１、１２、１３、１４を有するリーダーライタ３０により、物体１５に付されたＩＣタグとの無線通信を行う移動体識別装置において、前記無線通信は搬送波を通信データにより振幅変調した高レベル値と低レベル値の２値からなるＡＳＫ信号により行われ、かつ前記ＡＳＫ信号が低レベル値であるときに前記複数のアンテナを物体１５の移動に追従して該移動方向に順次切り替える手段を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被識別物体の移動方向に配置された複数のアンテナを有するリーダーライタにより、前記被識別物体に付されたＩＣタグとの無線通信を行う移動体識別装置において、前記無線通信は搬送波を通信データにより振幅変調した高レベル値と低レベル値の２値からなるＡＳＫ信号により行われ、かつ前記ＡＳＫ信号が低レベル値であるときに前記複数のアンテナを前記被識別物体の移動に追従して該移動方向に順次切り替える手段を備えることを特徴とする移動体識別装置。
【請求項２】
前記通信データより前記複数のアンテナを切り替えるタイミング信号を取り出すことを特徴とする請求項１記載の移動体識別装置。
【請求項３】
前記被識別物体の位置を検出する位置センサーを設置し、該位置センサーの信号と前記タイミング信号により前記複数のアンテナを切り替えることを特徴とする請求項２記載の移動体識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣタグを用いたＲＦＩＤシステムに関し、特に複数のアンテナを有するリーダーライタにより移動体に付されたＩＣタグとの間で無線通信を行う移動体識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アンテナと個体情報を記憶させたシリコンチップを有するＩＣタグとリーダーライタとの間の無線通信により情報を送受信してＩＣタグが添付された移動体の識別管理を行う移動体識別装置が、生産ライン、流通、交通、医療等のさまざまな分野で実用化されつつある。このようなＩＣタグを用いたＲＦＩＤシステムでは、リーダーライタからＩＣタグへ電力を伝送供給するとともに情報の送受を行っている。個体に記録された識別情報の読み出しだけでなく個体への新たな情報の記録も行われる。このような移動体識別装置の一例は下記特許文献１に示されている。
【０００３】
実用化が進むにつれてこれらシステムに対する要求も増え続けている。なかでも、通信距離や通信範囲の拡大に対する要求は、それが実現できれば本システムの運用に係る様々な制限を取り払う一つの解になる点で重要である。しかし、電波法によってリーダーライタの送信電力が制限されるためその実現は容易ではない。このため、複数のアンテナを有するリーダーライタを用意し、その複数アンテナを移動体が移動する領域の所定の位置に配置し、移動体の移動に従って送受信を行うアンテナを切換えることによって通信距離や通信範囲を拡大する方法が従来より行われている。
【０００４】
しかしながら、従来のアンテナの切換は、リーダーライタからの質問信号の送信、またはリーダーライタとＩＣタグとの間の通信が一旦終了するまで待って行われる。すなわち、リーダーライタから発する通信コマンドの区切りでアンテナを切換るため、例えば生産ラインなどで高速移動する物体の識別装置では、移動物体に貼り付けられたＩＣタグと通信しようとした場合に、当該一つのアンテナの通信エリア内における通信時間が十分得られないため、通信を完了できなくなることが生じてしまう。
【０００５】
図３（ａ）は、従来の移動体識別装置による生産ラインのシステム構成の一例を示す図である。本例ではベルトコンベア１６によって高速に移動するＩＣタグが付された被識別物体である物体１５とその移動方向に配置された複数のアンテナを有するリーダーライタ１０との無線通信によって物体１５が識別され、また場合によっては情報が書き込まれる。リーダーライタ１０の本体部１７にそれぞれ接続されたアンテナ１１、アンテナ１２、アンテナ１３、アンテナ１４がベルトコンベア１６に沿って順次配置されている。アンテナ１１の通信可能な領域をエリア１、アンテナ１２の通信可能な領域をエリア２、アンテナ１３の通信可能な領域をエリア３、アンテナ１４の通信可能な領域をエリア４としたとき、隣り合ったアンテナは通信不可能な領域が生じないように、互いに通信可能領域が重なり合うように設置される。また図示していないが、リーダーライタ１０はホストコンピュータと接続し、制御される。例えば、ベルトコンベア１６で移送されてくる、ＩＣタグが貼り付けられた物体１５を赤外線センサー等の手段で感知し、それに応じてリーダーライタ１０を前記ホストコンピュータで制御することにより通信を開始する。
【０００６】
図３（ｂ）は、リーダーライタ１０とＩＣタグとの質問信号、応答信号のやり取りとアンテナの切替えタイミングの２つの例を示す図であり、この切換例に沿って動作を説明する。
【０００７】
図３（ｂ）において、切換例１はベルトコンベア１６が比較的ゆっくりした速度で移送を行う場合を想定している。比較的ゆっくりした速度とは、次に説明する動作が確実に行われる速度を言う。先ず、前記赤外線センサー等の手段によって、ＩＣタグの貼り付けられた物体１５がアンテナ１１の通信可能領域であるエリア１に入ると同時にリーダーライタ１０から質問信号が送信され、前記エリア１内で前記質問信号に対する応答信号が物体１５に貼り付けられたＩＣタグから送られ、エリア１内で最初の質問、応答の一組の動作を完了する。更なるリーダーライタ１０からの質問信号はアンテナ１１の通信可能エリア１とアンテナ１２の通信可能エリア２の重なり合った領域に物体１５が位置している間に、アンテナ１２から送信される。アンテナ１２から送信された質問信号に対する応答信号は、物体１５がエリア２にある間に完了する。
【０００８】
以上説明したように、各アンテナの各通信エリアで質問、応答を繰り返すことにより本例のシステム動作は完了する。なお、本図ではアンテナを４個設置しているが、２個以上の複数個であれば、前記動作が可能である。また、場合によりリーダーライタによりＩＣタグに情報が書き込まれる。
【０００９】
図３（ｂ）の切換例２は、ベルトコンベア１６が比較的速く移送を行う場合を想定している。比較的速い移送速度とは、前記切換例１と異なり、ひとつのエリアで質問、応答の一組の動作が完了しない場合であり、詳細は以下の様である。前記切換例１と同様に、前記赤外線センサー等の手段によって、ＩＣタグの貼り付けられた物体１５がアンテナ１１の通信可能領域であるエリア１に入ると同時にリーダーライタ１０から質問信号が送信される。本例ではベルトコンベア１６の移送速度が速いために、アンテナ１１の通信可能エリア内通過時間が短く、つまりエリア１では質問信号のみの通信が行われる。質問信号に対する応答信号は、物体１５がエリア１とエリア２が重なり合った位置にあり、なおかつ質問と応答を切換るタイミングと同期してアンテナ１１とアンテナ１２を切換ることで連続性のある質問、応答の動作を行うものである。
【００１０】
さらに、次なる質問を必要とする場合は、物体１５がエリア２とエリア３が重なり合った位置にあるとき、アンテナ１２をアンテナ１３に切換え、エリア３内で質問信号を送信する。以上の動作を繰り返すことによってシステム動作は完了する。
【００１１】
以上、複数のアンテナを有するリーダーライタを上述のように動作させることによって、通信可能領域を広くしている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−２１６０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来例ではアンテナを切換えるタイミングは通信状態の区切りの時間、すなわち質問信号と応答信号の間の時間や質問信号、応答信号がない時間に行われる必要がある。これは、アンテナを切換える瞬間に信号が途切れるためである。さらに、１つの通信に必要な時間を確保するために、物体１５が２つのアンテナの通信可能エリアが重なり合ったエリアを通過する時刻と上記のアンテナ切換えタイミングである質問信号と応答信号が切換わる時刻が一致するか、またはある一定の近い時間範囲内に納まっている必要がある。
【００１４】
この制限のため、従来の移動体識別装置は、質問信号送信中、もしくは応答信号送信中にひとつのアンテナ通信可能エリアを越えてしまうほどの高速で移動する物体に付されたＩＣタグとの通信ができないといった問題があった。
【００１５】
したがって、本発明の課題は、複数のアンテナを切換えることによって広いエリアでＩＣタグを付された移動物体との通信可能で、かつその移動物体が高速に移動する場合にも通信を行うことが可能な移動体識別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明の移動体識別装置は、被識別物体の移動方向に配置された複数のアンテナを有するリーダーライタにより、前記被識別物体に付されたＩＣタグとの無線通信を行う移動体識別装置において、前記無線通信は搬送波を通信データにより振幅変調した高レベル値と低レベル値の２値からなるＡＳＫ信号により行われ、かつ前記ＡＳＫ信号が低レベル値であるときに前記複数のアンテナを前記被識別物体の移動に追従して該移動方向に順次切り替える手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、前記通信データより前記複数のアンテナを切り替えるタイミング信号を取り出してもよい。
【００１８】
また、前記被識別物体の位置を検出する位置センサーを設置し、該位置センサーの信号と前記タイミング信号により前記複数のアンテナを切り替えてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように、本発明では、複数のアンテナを切り替えることにより通信可能エリアを広くすることが可能な移動体識別装置において、前記リーダーライタのアンテナ切換タイミングに係る従来の制限をなくし、リーダーライタからの質問信号の送信やＩＣタグからの応答信号の送信のタイミングによらずアンテナの切替えを行うことが出来るように、通信データをＡＳＫ変調信号に変換し、そのＡＳＫ変調信号が低レベル値となる時刻においてアンテナを切換えることによって質問、応答の通信の区切りのタイミングとは関係なくアンテナ切換を行うことが出来る。
【００２０】
以上のように本発明の移動体識別装置では、送信中、受信中であっても任意のタイミングでアンテナを切換ることが可能となるため、ベルトコンベアで高速で移送される物体に貼り付けられたＩＣタグと通信する際の前記課題であった制限を取り除くことができる。例えば前記複数アンテナの一つがカバーする通信エリアを任意の通信コマンド例えば質問信号の送信中に通過してしまうような場合においても次のエリアのアンテナへ切換ることが出来るために、ベルトコンベアの移送速度、通信コマンドの送信、受信時間に関わることなく、アンテナの通信可能エリアとＩＣタグの位置関係のみを考慮してシステムを構築することが可能となる。
【００２１】
よって本発明により、複数のアンテナを切換えることによって広いエリアでＩＣタグを付された移動物体との通信可能で、かつその移動物体が高速に移動する場合にも通信を行うことが可能な移動体識別装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の一実施の形態である移動体識別装置による生産ラインのシステム構成の一例を示す図である。図３の従来のシステムと同様にベルトコンベア１６によって高速に移動するＩＣタグが付された被識別物体である物体１５とその移動方向に配置された複数のアンテナを有するリーダーライタ３０との無線通信によって物体１５が識別される。リーダーライタ３０の本体部１８にそれぞれ接続されたアンテナ１１、アンテナ１２、アンテナ１３、アンテナ１４がベルトコンベア１６に沿って順次配置されている。図３と同様にアンテナ１１、１２、１３、１４の通信可能な領域はそれぞれエリア１、エリア２、エリア３、エリア４であり、隣り合ったアンテナは通信可能領域の空白域のないように、互いに通信可能領域が重なり合うように設置される。また、リーダーライタ３０はホストコンピュータ２０と接続し、制御される。最初のエリア１の入り口には物体１５を感知する赤外線センサー２１が設置されている。
【００２３】
図２は、リーダーライタ３０の変調機能部分とアンテナ切替え機能部分を説明するための構成の一例を示す図であり、搬送波であるＲＦキャリアが変調器２４において通信データにより振幅変調されたＡＳＫ信号に変換される。また通信データはアンテナ切替器２３を制御するためのコントローラ２２にも入力されてタイミング信号が取り出され、アンテナ切替器２３に接続されたアンテナ１１、１２、１３、１４はＡＳＫ信号が低レベル値となる時刻、例えば破線（下向きの矢印で指示）で示したタイミングで切り替えられる。なお、本図ではＲＦキャリヤ、ＡＳＫ信号の縦軸は電圧である。
【００２４】
図１（ｂ）は、本実施の形態による移動体識別装置のリーダーライタ３０とＩＣタグとの質問信号、応答信号のやり取りとアンテナの切替えタイミングの例を示す図であり、この切換例に沿って動作を説明する。物体１５がアンテナ１１の通信可能エリア１内に入ると同時に赤外線センサー２１により感知され、赤外線センサーより送られた信号により、ホストコンピュータ２０はリーダーライタ３０に、通信すべき物体１５が通信可能エリアに移送されたことを知らせ、コマンドの送信を開始する。
【００２５】
本例ではベルトコンベア１６の移送速度が非常に速い場合を示し、リーダーライタ３０からの質問信号が送信されている途中で物体１５はアンテナ１１の通信可能エリア１を超えてしまう。しかし本例では、質問信号送信中であっても質問信号に影響を与えることなくアンテナを切換えて動作させることができる。図１（ｂ）の下部に示すタイミングチャートに示すように、通信データ内の各フレーム間に存在するＡＳＫ信号が低レベルとなる時間にアンテナをアンテナ１１からアンテナ１２に切り替えることにより動作が中断することなく質問信号が送信される。本図ではＡＳＫ信号の縦軸は電力である。ＡＳＫ信号の低レベル状態は無線信号電力が閾値以下となる状態であり、このときアンテナが切り替わることにより無線電力がさらに減少しても検出には誤りは生じないからである。なお、通常、通信データ速度は数十〜数百ｋＨｚ程度であるのでＡＳＫ信号の低レベル状態の持続時間は数μｓ〜数十μｓ程度以上であり、この期間にアンテナを切り替えるのは十分に可能である。
【００２６】
また、ＩＣタグからの応答信号もＡＳＫ信号であり、応答信号の低レベル状態となる時間に同様にアンテナ１２からアンテナ１３に切り替えることができる。質問信号の発生と応答信号の受信の時間の関係は決められているので、この切替えのタイミングも通信データより決定することができる。
【００２７】
以上のように、本発明では、アンテナ切換のタイミングをＡＳＫ信号の低レベルとなる時間内に切換ることでリーダーライタの送信、受信の区切りのタイミングに制限されずにアンテナを切換えることを可能とした。したがって、通信のタイミングに関わらず、通信相手である物体１５が通過している通信可能エリアが把握できれば、アンテナ切替器による通信の中断等を気にすることなく運用することが可能となる。
【００２８】
また、物体１５の位置の把握は、アンテナ通信可能エリア１内に入る時刻を本例にあるような赤外線センサー２１で一旦把握してしまえば、ベルトコンベア１６の速度と赤外線センサー２１通過後の時間経過から把握することができ、通信可能エリア１と通信可能エリア２の重複している部分でかつＡＳＫ信号が低レベルとなる時間に切換えることが出来る。また、図示していないが、各アンテナにおける通信可能エリア端にそれぞれ赤外線センサーを設置して、各アンテナの通信可能エリアに物体１５が移送されてきたことを感知して、アンテナを切換えることも可能である。
【００２９】
また、本実施例では切換えるアンテナ数を４としてあるが、２個以上の複数個であれば同様の効果が得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施の形態である移動体識別装置による生産ラインのシステム構成の一例を示す図。図１（ｂ）は、本実施の形態による移動体識別装置のリーダーライタとＩＣタグとの質問信号、応答信号のやり取りとアンテナの切替えタイミングの例を示す図。
【図２】本実施の形態のリーダーライタの変調機能部分とアンテナ切替え機能部分を説明するための構成の一例を示す図。
【図３】図３（ａ）は従来の移動体識別装置による生産ラインのシステム構成の一例を示す図。図３（ｂ）は、従来のリーダーライタとＩＣタグとの質問信号、応答信号のやり取りとアンテナの切替えタイミングの２つの例を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１０、３０    リーダーライタ
１１、１２、１３、１４    アンテナ
１５    物体
１６    ベルトコンベア
２０    ホストコンピュータ
２１    赤外線センサー
１７、１８    本体部
２２    コントローラ
２３    アンテナ切替器
２４    変調器
【図１】
2008092262.tif 000003
【図２】
2008092262.tif 000004
【図３】
2008092262.tif 000005