(57)【要約】【課題】    同時に複数のICタグの位置情報を把握できる位置情報検出システムを提供する。【解決手段】      無線又は赤外線信号をトリガとして超音波を出力する複数のタグと、これらのタグから出力された超音波が入力されると共に、複数の前記タグから超音波が到達するまでに要した時間を計測する複数の基地局と、これらの基地局から入力される超音波到達時間情報に基づいて、複数の前記タグの位置を把握する管理コントローラを備えた位置検出システムにおいて、複数の前記タグは所定の周波数の超音波を発生する超音波発生手段を備え、複数の前記基地局は受信した複数の周波数の超音波を周波数毎に選別する周波数選別手段を備え、前記管理コントローラは、複数の前記タグと使用する超音波周波数の対応関係を記憶した管理テーブルと、複数の前記基地局から入力される超音波到達時間情報から複数の前記タグの位置を、三角測量を用いて計算する制御部とを備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号をトリガとして超音波を出力する複数のタグと、これらのタグから出力された超音波が入力されると共に、複数の前記タグから超音波が到達するまでに要した時間を計測する複数の基地局と、これらの基地局から入力される超音波到達時間情報に基づいて、複数の前記タグの位置を把握する管理コントローラを備えた位置検出システムにおいて、
複数の前記タグは所定の周波数の超音波を発生する超音波発生手段を備え、
複数の前記基地局は受信した複数の周波数の超音波を周波数毎に選別する周波数選別手段を備え、
前記管理コントローラは、
複数の前記タグと使用する超音波周波数の対応関係を記憶した管理テーブルと、
複数の前記基地局から入力される超音波到達時間情報から複数の前記タグの位置を、三角測量を用いて計算する制御部と
を備えることを特徴とする位置検出システム。
【請求項２】
前記超音波発生手段で発生される超音波の周波数は、超音波を出力するスピーカの感度が良い周波数帯の中から複数の周波数が決定されることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ICタグを用いた位置情報検出システムに関し、特に、同時に複数のICタグの位置情報を把握できる位置情報検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、屋内での人間や商品の位置情報検出システムの実用化が進んでいる。検出方式は、目的、用途により無線、超音波、赤外線、可視光線などを用いるなど様々な方式が提案されているが、その中でも比較的位置検出精度を高めやすい方式として、無線と超音波を併用する方式が提案されている。このような位置情報検出システムの先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２９６８１号公報
【０００４】
以下、図３を参照して従来の位置情報検出システムを説明する。タグ１は、人間や商品に取付けられ、無線により呼び出される固有のIDを持っているICタグである。また、タグ１は電池を内蔵し、なんらかのトリガ条件もしくは定周期毎に、無線ID送信信号５００にて固有IDを送信する。さらに、タグ１は、無線ID送信信号５００の出力後、一定時間受信状態を保ち無線応答信号５０１を受信する。なお、タグ１は無線応答信号５０１を受信できなかった場合は、適当な時間間隔をおいた後、再送処理を行う。
【０００５】
基地局２（２ａ、２ｂ、２ｃ）は、複数台配置され、タグ１と無線による送受信を行う。また、基地局２は、タグ１からの無線ID送信信号５００で固有IDを受信し、その結果を無線応答信号５０１でタグ１に返す。さらに、基地局２は、受信した無線ID送信信号５００の電波強度情報を管理コントローラ３に出力する。
【０００６】
管理コントローラ３は、最も強い電波強度の無線ID送信信号５００を受けた基地局２（つまり、２ａ、２ｂ、２ｃのいずれか）の近くにタグ１が存在すると認識することで位置を把握する。なお、この場合の位置精度は、半径数10ｍ程度となる。
【０００７】
また、図３では、超音波による距離測定を併用し、タグ１の位置をより正確に測定できるようにしている。具体的には、タグ１が、無線ID送信信号５００と超音波信号５０２を出力する。基地局２は、無線ID送信信号５００の受信から超音波５０２の受信までの時間を測定し、タグ１までの距離を測定する。
【０００８】
基地局２は、無線ID送信信号５００の電波強度と超音波信号５０２で測定した距離情報を管理コントローラ３に送信する。管理コントローラ３は、複数台の基地局２から受け取った距離情報に基づいて、より正確にタグ１の位置を取得することができる。例えば、3台以上の基地局から距離情報を受け取った場合、タグ１の位置は数10cm程度の精度で把握可能となる。
【０００９】
このように、従来の位置情報検出システムでは、無線と超音波を併用して位置情報を把握していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来技術では、超音波信号５０２が基地局２に到達するまでは、超音波信号５０２が干渉してしまうため、他のタグ１は無線ID送信信号５００及び超音波信号５０２を出力できないという問題があった。
【００１１】
以下、図４を参照して問題点を具体的に説明する。図４は図３のシステムのタイムチャートである。ここで、超音波信号５０２の速度を検討すると、25℃での空気中では約346.7 m/secであり、タグまでの距離を最長で20mと考えた場合、超音波信号５０２の伝播に57.7msかかることになる。また、超音波信号５０２の周波数を40kHzとし、10サイクル分を発射しようとするとその時間は、0.25msとなる。つまり0.25msの超音波が57.7ms後にやってきて57.95msまで続く可能性がある。
【００１２】
これらを考慮すると、2個目タグのタグが無線IDを送信するには、マージン等を考慮して実質100ms程度の間隔を空ける必要があり、1秒間に10個程度の位置情報を把握するのが限界であった。
【００１３】
なお、空気中における超音波の速度は次の様に算出される。
Ｖ〔m/sec〕＝331.5+0.60714t  tは温度℃
tに25℃を代入して、331.5＋0.6×25＝346.7m/sec
【００１４】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、同時に複数のICタグの位置情報を把握できる位置情報検出システム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】
【００１５】
この様な課題を達成するために請求項１記載の発明は、
無線信号をトリガとして超音波を出力する複数のタグと、これらのタグから出力された超音波が入力されると共に、複数の前記タグから超音波が到達するまでに要した時間を計測する複数の基地局と、これらの基地局から入力される超音波の到達時間に関する情報に基づいて、複数の前記タグの位置を把握する管理コントローラを備えた位置検出システムにおいて、
複数の前記タグは所定の周波数の超音波を発生する超音波発生手段を備え、
複数の前記基地局は受信した複数の周波数の超音波を周波数毎に選別する周波数選別手段を備え、
前記管理コントローラは、
複数の前記タグと使用する超音波周波数の対応を記憶した管理テーブルと、
複数の前記基地局から入力される超音波の到達時間の情報から複数の前記タグの位置を、三角測量を用いて計算する制御部と
を備える。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、
前記超音波発生手段で発生される超音波の周波数は、超音波を出力するスピーカの感度が良い周波数帯の中から複数の周波数が決定される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、次のような効果がある。それぞれ異なった周波数の超音波信号を出力するタグを複数利用すると共に、これらのタグから入力された複数の周波数の超音波を周波数選別手段で分別するので、同時に複数のタグの位置情報を把握できる位置情報検出システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１、図２を参照して本発明の位置情報検出システムの動作を説明する。ここで図１は本発明の構成図、図２は図１のタイムチャートである。タグ１０は、制御手段１５の指示に基づいて、一定周期で固有ID記憶手段１６に保持された自分自身のIDを、無線送信部１３がアンテナ２１を介して無線ID送信信号５００で出力する（図２、符合６００）。なお、一定の周期はタイマ１７で決定される。
【００１９】
基地局１００は、アンテナ１２１及び無線受信部１１４を介して無線ID送信信号５００を受信すると、受信電波強度測定手段１１５で測定した電波強度情報とタグ１０のID情報を、管理コントローラ２００に対して有線通信ライン４００を介して有線通信信号５１０で出力する（図２、符合６０１）。
【００２０】
管理コントローラ２００には、複数台の基地局１００（図示せず）から、同一タグ１０のID情報が有線通信信号５１０で入力される。また、管理コントローラ２００の制御手段２１５は、それらの信号のうち「最初」に有線通信信号５１０を出力した基地局１００を、基地局１００ａと認定する。
【００２１】
そして、管理コントローラ２００は、この基地局１００ａに対して、タグ１０に対して無線応答信号５０１を出力するために、基地局１００の通信Ｉ／Ｆ１１７に対して通信Ｉ／Ｆ２１７を介して有線通信信号５１１を出力する（図２符合６０２）。
【００２２】
ここで、有線通信信号５１１の内容は、基地局１００によって、無線応答信号５０１でタグ１０に出力される。また、有線通信信号５１１の内容は、超音波信号５０２がスピーカ２２から出力されるかどうかという情報と、この超音波信号５０２が出力される場合にはその周波数コードである。
【００２３】
また、管理コントローラ２００には、基地局１００ａ以外の基地局からも有線通信信号５１０が送られてくるが、基地局１００ａ以外の基地局には、有線通信信号５１１で、タグ１０に対する無線応答信号５０１を出力する必要がない旨指示する。これにより、タグ１０への無線応答５０１は、基地局１００ａのみが行うことになる。
【００２４】
有線通信５１１を受信した基地局１００ａは、上述の様に、無線送信部１１３でタグ１０に対して無線応答５０１を出力する。ここで、無線応答信号５０１には、超音波信号５０２の有無、及び超音波信号５０２が出力される場合にはその周波数コードが含まれる。また、無線応答信号５０１は、ブロードキャストとしても利用されるため、基地局１００ａ以外の基地局でも受信されることで、これらの基地局が、タグ１０が使用する超音波周波数を把握できる。
【００２５】
また、タグ１０は、無線ID送信信号５００の送信後、制御手段１５の命令で一定時間（例えば100ms程度）無線受信部１４をEnable（イネーブル）にしておき（図２、符号６０３）、無線応答信号５０１が基地局１００から入力されるのを待つ。
【００２６】
タグ１０は、無線応答信号５０１を受信すると超音波信号５０２の有無を確認すると共に、超音波信号５０２が存在する場合には、その周波数コードで指示された周波数の超音波を任意周波数発生手段１２で生成し、超音波送信手段１１からスピーカ２２を介して空気中に超音波信号５０２を出力する。
【００２７】
ここで、任意周波数発生手段１２で発生される周波数は、スピーカ２２の感度の良い周波数帯を使用する。例えば、40kHzにピークがあるスピーカの場合は、39.5kHzから100Hzおきに10波などの周波数とする。そして、この10波の周波数を管理コントローラ２００が、メモリで構成される管理テーブル２１６を使用し重ならないように割り当てていく。
【００２８】
また、任意周波数発生手段１２は、このようにして決められる100Hzおきの周波数を発生させるものであり、PLL（Phase Locked Loop）、又は1/n分周回路などで実現できる。また、超音波信号５０２の出力は、無線応答信号５０１の受信直後に行うものとする。
【００２９】
基地局１００は、タグ１０からの超音波信号５０２を距離に応じた時間を経た後に受信する（図２、符号６０４、６０５、６０６）。各基地局１００は、無線応答信号５０１を出力後、超音波信号５０２を受信するまでの時間を時間測定手段１１６で測定する。このとき、制御手段１１０の制御により、周波数選別手段１１２を利用して、タグ１０が使用する超音波信号５０２の周波数に合わせる。
【００３０】
また、周波数選別手段１１２は、スピーカ１２２、及び超音波受信手段１１１を介して複数の周波数成分をもつ信号が混在して受信された場合に、上述した要領で決定された100Hz毎の周波数に分別する働きを持ち、デジタル信号処理(DSP：Digital Signal Processing）などで実現可能である。
【００３１】
基地局１００は、時間計測手段１１６でタグ１０から出力される超音波信号５０２の到達時間を計測した後、その到達時間に関する情報（超音波到達時間情報）をコントローラ２００に送信する。コントローラ２００は、制御手段２１５で複数台の基地局１００から入力された複数の超音波到達時間情報からタグ１０の位置を、三角測量を用いて計算する。
【００３２】
このように、それぞれ異なった周波数の超音波信号を出力するタグ１０を複数利用すると共に、これらのタグ１０から入力された複数の周波数の超音波を周波数選別手段１１２で分別することにより、複数のタグ１０から出力される超音波信号５０２の干渉を回避する。また、複数のタグ１０ごとに設定された超音波信号５０２の周波数を管理テーブル２１６で管理することにより、同時に複数のタグの位置情報を把握することができる。
【００３３】
従って、例えば超音波周波数として10波を準備しておけば、1タグ当り10msの処理時間として100msの時間が必要となり、この間は異なる超音波周波数を使用することが必要とされる。ただし、100msの間隔を空ければ（つまり、101ms〜200ms、201ms〜300ms、・・・）、同じ周波数の超音波を再度使用しても問題ない。このように、異なる超音波周波数を10波用意することで、10ms周期でタグの位置情報が検出可能となり、1秒間に100タグ程度の検出が可能となる。
【００３４】
次に、本発明の応用例を説明する。超音波信号のスピーカやマイクは1台に複数個設けることにより、指向性の改善ができる。また、タグの台数が10個程度であれば、タグ毎に超音波周波数を固定にしてもよい。
【００３５】
また、無線通信の代わりに赤外線を使用してIDのやり取り等を行なっても差し支えない。基地局とタグの間で±10uS程度の精度で時間情報を共有することで、無線による同期を省略してもよい。
【００３６】
つまり、タグ毎に超音波を発生するタイミングを数十ms刻みで行なえば、予め±10uSの精度で時刻情報を共有することにより、基地局もその時間に同期して超音波の到達を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の位置情報検出システムの構成図である。
【図２】図１のシステムのタイムチャートである。
【図３】従来の位置情報検出システムの構成図である。
【図４】図３のシステムのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０      タグ
１１      超音波送信手段
１２      任意周波数発生手段
１３      無線送信部
１４      無線受信部
１５      制御手段
１６      固有ＩＤ記憶手段
１７      タイマ
２１      アンテナ
２２      スピーカ
４０      超音波発生手段
１００    基地局
１１０    制御手段
１１１    超音波受信手段
１１２    周波数選別手段
１１３    無線送信部
１１４    無線受信部
１１５    受信電波強度測定手段
１１６    時間計測手段
１１７    通信Ｉ／Ｆ
１２１    アンテナ
１２２    スピーカ
２００    管理コントローラ
２１５    制御手段
２１６    管理テーブル
２１７    通信Ｉ／Ｆ
４００    有線通信ライン
５００    無線ＩＤ送信信号
５０１    無線応答信号
５０２    超音波信号
５１０    有線通信信号
５１１    有線通信信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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